EA016482B1

EA016482B1 - Способ сжигания твердого топлива в высокотемпературном циркулирующем кипящем слое и устройство для его осуществления

Info

Publication number: EA016482B1
Application number: EA201100195A
Authority: EA
Inventors: Клавдия Ивановна Мишина; Михаил Рудольфович Малютин; Александр Георгиевич Мишин
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Петрокотел-Вцкс"
Priority date: 2010-12-02
Filing date: 2010-12-02
Publication date: 2012-05-30
Also published as: EA201100195A1

Abstract

Представлены способ сжигания твердого топлива и устройство для его сжигания в высокотемпературном циркулирующем кипящем слое, содержащее камеру сгорания и дутьевую решетку обратного хода, имеющую выполненное с возможностью вращения колосниковое полотно и установленную под камерой сгорания с уклоном вниз от передней стенки последней. Способ в соответствии с изобретением содержит следующие шаги: твердое топливо подают на колосниковое полотно; через колосниковое полотно в камеру сгорания подают первичный воздух и частично газифицируют слой твердого топлива над колосниковым полотном; а над частично газифицированным слоем твердого топлива в камеру сгорания подают вторичный воздух. Отличительным признаком способа в соответствии с настоящим изобретением является то, что твердое топливо подают от передней стенки камеры сгорания на часть колосникового полотна, находящуюся у задней стенки камеры сгорания, в частично газифицированный слой твердого топлива.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к котлам и устройствам, в которых осуществляется сжигание твердого топлива, и может быть использовано в промышленной энергетике и для котлов жилищно-коммунального хозяйства.

Предшествующий уровень техники

Из свидетельства на полезную модель КИ 15772 известен способ сжигания топлива в высокотемпературном циркулирующем кипящем слое (ВЦКС), который используется в котле с топкой котла и осуществляется в котлоагрегате, содержащем разгонный короб с разгонной плитой, узкую дутьевую решетку с подвижным колосниковым полотном, с расположенными под ее верхней ветвью дутьевыми зонами, поворотный экран, боковые экраны, конвективный блок, дымосос, систему возврата уноса и систему удаления шлака, и заключается в том, что топливо из расходного бункера посредством питателя дозированно и постоянно подается на разгонную плиту в разгонном коробе, установленном на фронтовом экране, и, скатываясь по ней, падает на колосниковое полотно дутьевой решетки обратного хода (верхняя ветвь колосникового полотна движется по направлению к фронту котла), где происходит его газификация и частичное сгорание в среде первичного воздуха. Первичный воздух, составляющий неполную часть от общего расхода воздуха, необходимого для сжигания топлива, поступает из воздушных зон решетки и, просачиваясь сквозь узкие щели между колосниками полотна и выходя из них с большой скоростью (вторая критическая), ожижает слой. Благодаря расширяющейся вверх конфигурации топочного пространства над дутьевой решеткой скорость газовоздушной смеси быстро падает и вынесенная из слоя большая часть недогоревших твердых частиц топлива и золы возвращаются в кипящий слой (внутритопочная циркуляция). Горючие газы, образовавшиеся при газификации топлива в слое, и интенсивно выносимые из слоя мелкие частицы недогоревшего и не возвратившегося назад топлива смешиваются с потоками воздуха из сопел вторичного дутья и догорают во взвешенном состоянии над кипящим слоем. Топочные газы благодаря образованной поворотным экраном камере осаждения поворачивают сверху вниз и там, разворачиваясь, поступают в конвективную часть котла. При выходе из котла газы попадают в сепаратор пыли. Осаждающиеся частицы золы и недогоревшего топлива, посредством системы возврата уноса с эжекторами, возвращаются в активные зоны горения кипящего слоя.

К недостаткам прототипа следует отнести недостаточно широкий по качеству диапазон топлив, эффективно сжигаемых в котле, и возможность шлакования дутьевой решетки при сжигании топлива с низкой температурой плавления золы.

Сущность изобретения

Задачами настоящего изобретения являются повышение эффективности сжигания твердого топлива в ВЦКС и снижение возможности шлакования дутьевой решетки, а также расширение диапазона топлив различного качества, которые можно сжигать в ВЦКС.

Задачи настоящего изобретения решаются с помощью способа сжигания твердого топлива в устройстве для сжигания твердого топлива в высокотемпературном циркулирующем кипящем слое, содержащем камеру сгорания и дутьевую решетку обратного хода, имеющую выполненное с возможностью вращения колосниковое полотно и установленную под камерой сгорания с уклоном вниз от передней стенки последней. Способ в соответствии с изобретением содержит следующие шаги:

твердое топливо подают на колосниковое полотно;

через колосниковое полотно в камеру сгорания подают первичный воздух и частично газифицируют слой твердого топлива над колосниковым полотном;

а над частично газифицированным слоем твердого топлива в камеру сгорания подают вторичный воздух.

Считается, что в камере сгорания поддерживается процесс горения, при котором и возможно осуществление сжигания топлива в ВЦКС.

Отличительным признаком способа в соответствии с настоящим изобретением является то, что твердое топливо подают от передней стенки камеры сгорания на часть колосникового полотна, находящуюся у задней стенки камеры сгорания, в частично газифицированный слой твердого топлива.

Благодаря такой подаче топливо пролетает через пространство внутри камеры сгорания, в котором происходит процесс сжигания ранее поданного в камеру сгорания топлива и имеется высокая температура (около 1200°С), вследствие чего вновь подаваемое твердое топливо проходит предподготовку, заключающуюся в повышении температуры подаваемого твердого топлива, которая до подачи примерно соответствует температуре окружающей среды и может отличаться от температуры в камере сгорания более чем на порядок.

Предподготовка твердого топлива также заключается в испарении из него воды и непосредственном сжигании части легких и мелких фракций твердого топлива на лету, что положительно сказывается на эффективности сжигания топлива в котле, которая заключается в сжигании большего количества горючих веществ подаваемого топлива и меньшем содержании несгоревших горючих веществ в шлаке вследствие того, что твердое топливо, пролетая через всю камеру сгорания от передней стенки к задней стенке, нагревается и не создает помех для процесса сжигания топлива в частично газифицированном (ожиженном) слое топлива, находящемся в состоянии кипения.

- 1 016482

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения твердое топливо подают на часть колосникового полотна, находящуюся у задней стенки камеры сгорания, составляющей 30% колосникового полотна, причем в некоторых случаях твердое топливо может подаваться на часть колосникового полотна, находящуюся у задней стенки камеры сгорания и составляющую 50% колосникового полотна.

Первичный воздух предпочтительно подают с расходом 50-60% общего расхода. Такая подача только части воздуха, необходимого для сжигания топлива, обеспечивает выделению из твердого топлива, находящегося в частично газифицированном слое на колосниковом полотне, горючих газов (летучих), которые являются восстановительными. Благодаря вторичному воздуху, выходящему из сопел вторичного дутья, над кипящим слоем осуществляется дожигание горючих газов и большей части мелкодисперсной фракции твердых частиц топлива, вынесенных из слоя и не возвратившихся назад. Такое двухстадийное сжигание позволяет увеличить эффективность сжигания топлива и снизить концентрацию окислов азота в уходящих газах.

В одном из вариантов из топочных газов, образующихся в результате взаимодействия вторичного воздуха и топливных частиц и горючих газов, полученных при частичной газификации слоя твердого топлива, осаждают частицы золы и недогоревшего топлива, которые затем направляют в слой топлива на колосниковой решетке, причем с помощью тепла топочных газов нагревают воду. Возврат частиц золы и недогоревшего топлива обеспечивает очистку уходящих газов и полное сжигание горючих веществ.

Вторичный воздух может быть направлен по касательным к центральной окружности формируемого по меньшей мере одного вихря, состоящего из вторичного воздуха, топливных частиц и горючих газов, полученных при частичной газификации слоя твердого топлива, с вертикальной осью вращения. Формирование вихря позволяет дольше удерживать топливные частицы в камере сгорания, тем самым повышая эффективность сжигания топлива.

Первичный воздух предпочтительно подают в камеру сгорания через верхнюю ветвь колосникового полотна, а боковые стенки камеры сгорания охлаждают. Шлак, переносимый дутьевой решеткой к передней стенке камеры сгорания, падает вниз, откуда он может быть удален.

В частично газифицированный слой над колосниковым полотном может впрыскиваться пар или вода, это снижает локальную температуру ВЦКС в местах прилегания ВЦКС к решетке и тем самым препятствует шлакованию решетки, поскольку шлак, который соприкасается с решеткой, при пониженной температуре имеет более низкую адгезионную способность, и, следовательно, на решетку налипает меньшее количество шлака или не налипает вовсе.

В соответствии со способом топливо подается в зону активного горения в кипящем слое, расположенную на противоположном от передней стенки камеры сгорания начальном (нижнем) участке узкой дутьевой решетки. Первичный воздух, составляющий 50-60% общего расхода воздуха, необходимого для сгорания топлива, подаваемый в дутьевые зоны решетки, просачиваясь сквозь узкие щели между колосниками верхней ветви колосникового полотна, с большой скоростью (вторая критическая) выходит вверх, ожижая слой топлива. В горящем кипящем слое из-за недостатка воздуха, необходимого для сжигания топлива, происходит газификация, горение топлива и вынос из слоя недогоревших твердых частиц. Благодаря расширяющейся вверх конфигурации топочного пространства над дутьевой решеткой, которая является характерной для устройств сжигания в ВЦКС, скорость выходящих из слоя газов резко падает и большая часть вынесенных из слоя твердых частиц под собственным весом возвращается обратно в слой (внутритопочная циркуляция). В топке, над кипящим слоем, горючие газы и вынесенные из слоя и не возвратившиеся частицы мелкой фракции топлива встречаются с вторичным (остальным) воздухом, подаваемым в топку из сопел вторичного дутья, расположенных на боковых стенах топки, выше кипящего слоя, где происходит их дожигание (двухстадийное сжигание). Благодаря камере осаждения, организованной в котле установкой поворотного экрана, а также сепарации твердых частиц на выходе из котла с помощью сепаратора пыли, например в виде прямоточного циклона, и системы возврата уноса твердые частицы золы и недогоревшего топлива возвращаются в топку котла, в зону активного горения в кипящем слое (внешняя циркуляция).

Из-за конструкции узкой (занимает 20% площади топочного пространства) дутьевой решетки, ее расположения под камерой сгорания и по ее оси, которая наклонена и в области передней стенки камеры сгорания имеет большую высоту, чем в области задней стенки камеры сгорания, и движения верхней ветви колосникового полотна решетки вверх, в сторону передней стенки камеры сгорания, где под решеткой расположена система удаления шлака, а также благодаря температурному режиму сжигания топлива в кипящем слое осуществляется удаление золы в виде кусков шлака, не содержащих углерода (эффект Годеля).

За счет организации внутритопочной и внешней циркуляции топлива, увеличивается время пребывания сжигаемого топлива в реакционной зоне, т.е. полнота сгорания топлива. Двухстадийным сжиганием топлива, за счет недостатка кислорода в первой стадии горения (горения в кипящем слое), уменьшается концентрация окислов азота в уходящих газах.

- 2 016482

Кроме того, внутритопочным прогревом и подсушкой топлива перед его попаданием в кипящий слой, подачей через сопло пневмозаброса горячего воздуха, организацией в топке над кипящим слоем вихревого движения частиц топлива, а также впрыскиванием пара в кипящий слой достигаются повышение эффективности сжигания топлив ухудшенного качества и повышение надежности работы за счет снижения возможности шлакования дутьевой решетки.

Задачи настоящего изобретения также решаются с помощью устройства для сжигания твердого топлива в высокотемпературном циркулирующем кипящем слое, которое реализует представленный выше способ и содержит камеру сгорания, на боковых стенах которой расположены сопла подачи вторичного воздуха; дутьевую решетку обратного хода, имеющую выполненную с возможностью вращения колосникового полотна и установленную под камерой сгорания; воздушные короба, расположенные под верхней ветвью колосникового полотна и выполненные с возможностью подачи в камеру сгорания первичного воздуха, и устройство подачи топлива, установленное на передней стенке камеры сгорания. Отличительным признаком устройства согласно настоящему изобретению является то, что устройство подачи топлива выполнено с возможностью подачи твердого топлива в частично газифицированный слой твердого топлива на часть колосникового полотна, находящуюся у задней стенки камеры сгорания.

В предпочтительном варианте устройство подачи топлива может подавать твердое топливо на часть колосникового полотна, находящуюся у задней стенки камеры сгорания, составляющей 30% колосникового полотна, причем в одном из вариантов эта часть колосникового полотна может составлять 50% от общей продольной протяженности колосникового полотна.

В одном из вариантов осуществления устройство подачи топлива выполнено в виде разгонного короба, в котором установлена разгонная плита, трамплин и узел пневмозаброса. Трамплин представляет собой площадку, которая установлена внизу разгонной плиты и по сравнению с разгонной плитой направлена в сторону камеры сгорания под определенным углом по сравнению с направлением разгонной плиты. Благодаря наличию трамплина на конечном участке разгонной плиты подаваемому топливу придается значительная горизонтальная составляющая скорости движения, благодаря которой топливо после отрыва от разгонной плиты и трамплина летит от передней стенки камеры сгорания к задней. Дальность полета в продольном направлении зависит от угла, который поверхность трамплина составляет с разгонной плитой. В предпочтительном варианте трамплин может быть выполнен с возможностью поворота в вертикальной плоскости, что позволяет регулировать дальность полета подаваемого в камеру сгорания твердого топлива, что может быть полезно при изменении состава топлива или изменении режима работы устройства. В такой конфигурации трамплин может иметь шарнирное соединение с разгонной плитой. В узел пневмозаброса может подаваться горячий воздух с температурой в диапазоне 100-200°С.

В предпочтительном варианте воздушные короба выполнены с возможностью подачи первичного воздуха с расходом, составляющим 50-60% от общего расхода воздуха.

Устройство также может дополнительно содержать камеру осаждения, отделенную от камеры сгорания поворотным экраном, конвективную часть, сепаратор пыли и систему возврата уноса. Топочный газ, образующийся в результате взаимодействия вторичного воздуха и топливных частиц и горючих газов, полученных при частичной газификации слоя твердого топлива, в таком устройстве может последовательно пропускаться через камеру осаждения, конвективную часть и сепаратор пыли, а система возврата уноса может возвращать в частично газифицированный слой твердого топлива на колосниковой решетке осажденные частицы золы и недогоревшего топлива. При этом в предпочтительном варианте система возврата уноса расположена под камерой осаждения, под конвективной частью и под сепаратором пыли, а сепаратор пыли выполнен в виде прямоточного циклона.

В одном из вариантов осуществления устройства согласно настоящему изобретению сопла подачи вторичного воздуха выполнены с возможностью направления вторичного воздуха по касательным к центральной окружности формируемого по меньшей мере одного вихря, состоящего из вторичного воздуха, топливных частиц и горючих газов, полученных при частичной газификации слоя твердого топлива, с вертикальной осью вращения.

Боковые стенки камеры сгорания настоящего устройства могут быть снабжены над колосниковым полотном панелями охлаждения, а под колосниковой решеткой может быть предусмотрен узел удаления шлака.

В предпочтительном варианте над колосниковым полотном установлены сопла парового дутья или впрыскивания воды, что позволяет снизить локальную температуру горения твердого топлива. При этом в одном из вариантов на боковых стенках камеры сгорания над колосниковой решеткой предусмотрены панели охлаждения, на уровне которых установлены сопла парового дутья или впрыскивания воды.

- 3 016482

Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь, а именно:

подача топлива с фронта котла на разгонную плиту, выполненную в форме трамплина с фиксацией ее выходной части в нужное положение, позволяет направить топливо, срывающееся с нее, так, что оно, пролетая через всю топку в зоне высоких температур над кипящим слоем, при этом разогреваясь, подсушиваясь и частично выгорая, попадает в зону активного горения в кипящем слое и, тем самым, позволяет внутритопочно выполнить тепловую подготовку топлива перед его сжиганием в кипящем слое. Это приводит к более эффективному сжиганию в кипящем слое топлив различного качества;

при сжигании более влажных топлив в сопло пневмозаброса направляют горячий воздух (100-200°С). Это делает возможным частично испарить влагу из топлива, направляемого в топку, и предотвратить налипание фрагментов влажного топлива на выходном участке разгонного бункера, что позволяет эффективно сжигать топливо повышенной влажности;

при сжигании топлив с низкой плотностью (более парусные) посредством установки сопел вторичного дутья на боковых стенах топки тангенциально вторичный воздух направляют таким образом, что в топке котла над кипящим слоем образуется по крайней мере один вихрь с вертикальной осью, что приводит к круговому движению легких частиц топлива в топке под воздействием вихревых потоков воздуха, тем самым, препятствует быстрому выносу этих частиц из топки и увеличивает время их пребывания в реакционной зоне с высокой температурой, что повышает эффективность сжигания таких топлив;

при сжигании шлакующих топлив (топлив с повышенной зольностью и низкой температурой плавления золы) в горящий кипящий слой над решеткой впрыскивают пар (в некоторых случаях воду) посредством дополнительно установленных над дутьевой решеткой и вдоль нее с двух сторон сопел парового дутья, что позволяет снизить локальную температуру в кипящем слое за счет того, что избыточное тепло горящего кипящего слоя тратится частично на перегрев пара, а частично на его разложение (диссоциацию). Образующиеся из водяного пара горючие газы (Н₂, СН₄) выходят из кипящего слоя и догорают в надслоевом пространстве. Это снижает возможность шлакования дутьевой решетки.

Изобретение позволяет благодаря повышению эффективности сжигания топлива и применению способа борьбы со шлакованием расширить диапазон топлив для сжигания в котле за счет использования топлив ухудшенного качества, а также уменьшить или устранить шлакование дутьевой решетки при сжигании шлакующих топлив. Дополнительными преимуществами предложенного изобретения являются снижение или полное исключение возможности шлакования дутьевой решетки благодаря применению парового дутья или впрыскивания воды в слой над решеткой, что позволяет применять этот способ сжигания в котлах малой мощности. Для этих котлов нужна достаточно узкая дутьевая решетка (чем ниже мощность котла, тем уже решетка), а при шлаковании узкой дутьевой решетки может образоваться перекрывающий ее сверху шлаковый мост, что приведет к аварийной остановке котла. Следовательно, настоящие способ и устройство для сжигания твердого топлива в ВЦКС обеспечивают больший диапазон мощностей устройств для сжигания, что приводит к более эффективному использованию топлива в зависимости от местных потребностей.

Кроме того, поскольку повышена эффективность сжигания топлива путем предподготовки топлива и тем самым поддержания благоприятных условий для горения ожиженного слоя топлива на дутьевой решетке, повышается выход тепла с единицы веса сжигаемого топлива, что положительно сказывается на экономичности применяемого устройства для сжигания топлива в ВЦКС и используемого в нем способа сжигания.

Перечень фигур чертежей

На фиг. 1 показан котел, на котором осуществляется способ сжигания твердого топлива в высокотемпературном циркулирующем кипящем слое.

На фиг. 2 показан узел заброса топлива в топку (камеру сгорания) котла.

На фиг. 3 показан вид сверху схемы установки сопел вторичного дутья в топке (камере сгорания) котла.

На фиг. 4 показана схема установки сопел парового дутья в кипящий слой над дутьевой решеткой.

На фиг. 5 показан вид сверху схемы установки сопел парового дутья в кипящий слой над дутьевой решеткой.

На фиг. 6 показана схема установки сопел парового дутья в кипящий слой над дутьевой решеткой в разрезе.

- 4 016482

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Способ сжигания твердого топлива в высокотемпературном циркулирующем кипящем слое осуществляется на примере работы котла 1, показанного на фиг. 1. Топливо 8, подаваемое в разгонный короб 7, установленный на передней стенке 6 камеры 2 сгорания котла 1 (более подробно представлен на фиг. 2), попадает на разгонную плиту 9, содержащую трамплин 24 с поворотной выходной частью, и, срываясь с последней, пролетая через всю камеру 2 сгорания котла, при этом подсушиваясь, прогреваясь и частично сгорая на лету в зоне высоких температур, падает в зону активного горения в кипящем слое 4 на узкой дутьевой решетке 3 обратного хода. Первичный воздух, подаваемый в дутьевые зоны 5 решетки 3, выходит вверх сквозь узкие щели между колосниками верхней ветви колосникового полотна и ожижает слой 4 топлива. Из-за узости дутьевой решетки 3 первичного воздуха, подаваемого с недостатком, хватает для ожижения слоя 4 топлива, но не хватает для полного сгорания топлива. Поэтому в горящем кипящем слое 4 топливо газифицируется, а горючие газы, с большой скоростью выходящие вверх из слоя 4, выносят с собой большую часть топлива. Из-за расширяющейся вверх конфигурации нижней части камеры 2 сгорания газы быстро теряют свою скорость, и куски топлива, вынесенные из слоя, возвращаются под собственной тяжестью обратно в слой, и процесс повторяется (внутритопочная циркуляция топлива). Не возвратившиеся в слой мелкие кусочки топлива с горючими газами поднимаются вверх, где встречаются со струями воздуха, выходящими из сопел 15 вторичного дутья, и, перемешиваясь с ними, догорают во взвешенном состоянии над кипящим слоем 4 (двухстадийное сжигание топлива). Далее, топочные газы, благодаря камере 17 осаждения, образованной поворотным экраном 16, несколько раз разворачиваясь и проходя конвективную часть 18, выходят из котла 1 в сепаратор 19 пыли, после чего очищенные топочные газы 20 выбрасываются в атмосферу. Осажденные в камере 17 осаждения, в конвективной части 18 котла 1 и уловленные в сепараторе 19 пыли частицы золы и недогоревшего топлива посредством системы 22 возврата уноса с помощью сжатого воздуха 21 возвращаются в кипящий слой 4 камеры 2 сгорания котла 1 (внешняя циркуляция топлива). Благодаря конструкции дутьевой решетки 3, ее расположения под камерой 2 сгорания, по ее продольной оси с наклоном вниз от фронта 6 котла и движению верхней ветви колосникового полотна вверх к фронтовому экрану 6 (обратный ход), куски шлака удаляются из камеры 2 сгорания в устройство 14 шлакозолоудаления котла, откуда шлак 13 удаляется наружу. Так как процесс сжигания топлива в кипящем слое ведется с большой температурой (1200°С), но не более температуры жидкоплавкого состояния золы, то образующиеся агломераты золы (куски удаляемого шлака) содержат минимальное количество углерода (эффект Годеля).

Как видно из фиг. 1, топливо 8 благодаря разгонной плите 9 с трамплином приобретает горизонтальную составляющую и падает на дутьевую решетку 3 у задней стенки камеры 2 сгорания, которая в данном случае образована поворотным экраном 16 (путь топлива 8 в разгонном коробе 7 и камере 2 сгорания показан стрелками).

Высокая эффективность сжигания твердого топлива в высокотемпературном циркулирующем кипящем слое подтверждена промышленными испытаниями. Применение данного способа сжигания особенно эффективно на реконструируемых типовых котлах типа ДКВр, КЕ, КВ-ТС, БКЗ и других, так как реконструкция не затрагивает конвективную часть котлов, которые остаются в своих габаритах и максимально сохраняют свое оборудование (тягодутьевое, электросиловое и др.).

Экологические показатели котлов, работающих по этому способу сжигания топлива, свидетельствуют о снижении выбросов вредных газообразных веществ и сажи по сравнению с пылеугольным и слоевым сжиганием твердого топлива.

Кроме того, использование способа борьбы со шлакованием посредством впрыскивания пара в горящий кипящий слой при помощи установки сопел парового дутья (фиг. 4) снижает или вообще исключает возможность шлакования дутьевой решетки, что повышает надежность работы котла (Шретер В.Н., ГНТИ, М., П., 1951, с. 78).

Устройство для сжигания твердого топлива в высокотемпературном циркулирующем кипящем слое (ВЦКС) содержит котел 1 (фиг. 1) с камерой 2 сгорания, выполненной с расширением вверх своей нижней части, на боковых стенах которой расположены сопла 15 вторичного воздуха, и с установленным на фронте 6 котла 1 разгонным коробом 7, в котором установлена разгонная плита 9 и узел 11 пневмозаброса, в который подается сжатый воздух 10 с температурой в диапазоне 100-200°С для обеспечения эффективного режима сжигания топлива в ВЦКС, узкую (см. фиг. 6) колосниковую дутьевую решетку 3 обратного хода с дутьевыми зонами 5 под верхней ветвью колосникового полотна, установленную под камерой 2 сгорания с наклоном вниз от фронта 6 котла, над которой расположена панель 12 охлаждения. Устройство предпочтительно содержит камеру 17 осаждения, образованную поворотным экраном 16, конвективную часть 18, выносной сепаратор 19 пыли, например в виде прямоточного циклона, а также узел 14 удаления шлака под решеткой 3 и систему 22 возврата уноса с эжекторами, расположенную под камерой 17 осаждения, под конвективной частью 18 котла и под циклоном 19. Разгонная плита 9 в разгонном коробе 7, установленном на фронте 6 котла, содержит трамплин 24 (см. фиг. 2), при этом трамплин 24 может иметь соединение с разгонной плитой 9, например с помощью шарнира, и может поворачиваться в вертикальной плоскости с фиксацией необходимого положения с помощью устройства 23 фиксации. Сопла 15 вторичного дутья на боковых стенах камеры 2 сгорания могут быть установлены тангенциально

- 5 016482 (см. фиг. 3) для формирования вихрей 25, а над дутьевой 3 решеткой, на которой находится ожиженный слой 4 топлива, и вдоль нее, например на уровне панели 12 охлаждения с двух сторон, дополнительно могут быть установлены сопла 26 парового дутья или впрыскивания воды, подключенные к трубопроводу 27 с запорно-регулирующей арматурой 28 (см. фиг. 4-6).

Работа предлагаемого устройства для сжигания твердого топлива в высокотемпературном циркулирующем кипящем слое описана выше.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ сжигания твердого топлива в устройстве для сжигания твердого топлива в высокотемпературном циркулирующем кипящем слое, включающем в себя камеру сгорания и дутьевую решетку обратного хода, имеющую выполненное с возможностью вращения колосниковое полотно и установленную под камерой сгорания с наклоном вниз от передней стенки камеры сгорания, содержащий следующие шаги:

твердое топливо подают на колосниковое полотно;

через колосниковое полотно в камеру сгорания подают первичный воздух и частично газифицируют слой твердого топлива над колосниковым полотном;

над частично газифицированным слоем твердого топлива в камеру сгорания подают вторичный воздух;

отличающийся тем, что устройство для сжигания твердого топлива в высокотемпературном циркулирующем кипящем слое содержит разгонную плиту и трамплин, причем твердому топливу придают движение в горизонтальной плоскости с использованием разгонной плиты и трамплина и подают твердое топливо от передней стенки камеры сгорания на часть колосникового полотна, находящуюся у задней стенки камеры сгорания, в частично газифицированный слой твердого топлива.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что твердое топливо подают на часть колосникового полотна, находящуюся у задней стенки камеры сгорания, составляющую 30% колосникового полотна.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что твердое топливо подают на часть колосникового полотна, находящуюся у задней стенки камеры сгорания, составляющую 50% колосникового полотна.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что первичный воздух подают с расходом 50-60% общего расхода.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что из топочных газов, образующихся в результате взаимодействия вторичного воздуха, топливных частиц и горючих газов, полученных при частичной газификации слоя твердого топлива, осаждают частицы золы и недогоревшего топлива, которые затем направляют в слой топлива на колосниковой решетке, причем с помощью тепла топочных газов нагревают воду.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что вторичный воздух направляют по касательным к центральной окружности формируемого по меньшей мере одного вихря, состоящего из вторичного воздуха, топливных частиц и горючих газов, полученных при частичной газификации слоя твердого топлива, с вертикальной осью вращения.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что первичный воздух подают в камеру сгорания через верхнюю ветвь колосникового полотна, причем также осуществляют охлаждение нижней части боковых стенок камеры сгорания, а из-под дутьевой решетки удаляют шлак.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в частично газифицированный слой над колосниковым полотном впрыскивают пар или воду.
9. Устройство для сжигания твердого топлива в высокотемпературном циркулирующем кипящем слое, содержащее камеру сгорания, на боковых стенах которой расположены сопла подачи вторичного воздуха; дутьевую решетку обратного хода, имеющую выполненное с возможностью вращения колосниковое полотно и установленную под камерой сгорания с наклоном вниз от передней стенки камеры сгорания; воздушные короба, расположенные под верхней ветвью колосникового полотна и выполненные с возможностью подачи в камеру сгорания первичного воздуха, и устройство подачи топлива, установленное на передней стенке камеры сгорания, отличающееся тем, что устройство подачи топлива содержит разгонную плиту и трамплин и выполнено с возможностью подачи твердого топлива в частично газифицированный слой твердого топлива на часть колосникового полотна, находящуюся у задней стенки камеры сгорания.
10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что устройство подачи топлива выполнено с возможностью подачи твердого топлива на часть колосникового полотна, находящуюся у задней стенки камеры сгорания, составляющую 30% колосникового полотна.
11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что устройство подачи топлива выполнено с возможностью подачи твердого топлива на часть колосникового полотна, находящуюся у задней стенки камеры сгорания, составляющую 50% колосникового полотна.
12. Устройство по п.9, отличающееся тем, что устройство подачи топлива выполнено в виде разгонного короба, в котором установлена разгонная плита, трамплин и узел пневмозаброса, причем в узел пневмозаброса подают воздух с температурой в диапазоне 100-200°С.

- 6 016482
13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что трамплин выполнен с возможностью поворота в вертикальной плоскости.
14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что трамплин имеет шарнирное соединение с разгонной плитой.
15. Устройство по п.9, отличающееся тем, что воздушные короба выполнены с возможностью подачи первичного воздуха с расходом, составляющим 50-60% от общего расхода воздуха.
16. Устройство по п.9, отличающееся тем, что дополнительно содержит камеру осаждения, отделенную от камеры сгорания поворотным экраном; конвективную часть; сепаратор пыли и систему возврата уноса, причем устройство для сжигания твердого топлива выполнено с возможностью последовательного пропускания топочного газа, образующегося в результате взаимодействия вторичного воздуха и топливных частиц и горючих газов, полученных при частичной газификации слоя твердого топлива, через камеру осаждения, конвективную часть и сепаратор пыли, причем система возврата уноса выполнена с возможностью возврата в частично газифицированный слой твердого топлива на колосниковой решетке осажденных частиц золы и недогоревшего топлива.
17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что система возврата уноса расположена под камерой осаждения, под конвективной частью и под сепаратором пыли, причем сепаратор пыли выполнен в виде прямоточного циклона.
18. Устройство по п.9, отличающееся тем, что сопла подачи вторичного воздуха выполнены с возможностью направления вторичного воздуха по касательным к центральной окружности формируемого по меньшей мере одного вихря, состоящего из вторичного воздуха, топливных частиц и горючих газов, полученных при частичной газификации слоя твердого топлива, с вертикальной осью вращения.
19. Устройство по п.9, отличающееся тем, что боковые стенки камеры сгорания над колосниковым полотном снабжены панелями охлаждения, причем под дутьевой решеткой предусмотрен узел удаления шлака.
20. Устройство по п.9, отличающееся тем, что над колосниковым полотном установлены сопла парового дутья или впрыскивания воды.
21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что боковые стенки камеры сгорания над колосниковой решеткой снабжены панелями охлаждения, на уровне которых установлены сопла парового дутья или впрыскивания воды.