EA018299B1 - Котёл (теплогенератор) для сжигания мелкодисперсного твердого топлива в кипящем слое - Google Patents

Abstract

Изобретение относиться к котельной технике и может быть использовано в коммунальной и промышленной энергетике, где требуется обеспечить бесшлаковочное сжигание мелкодисперсного твердого топлива, в частности, предложен горизонтальный жаротрубно-дымогарный котел для сжигания мелкодисперсного твердого топлива, отличающийся тем, что топливный патрубок установлен по центру топки под тупым углом к продольной оси котла в направлении к дымогарным трубам, сам патрубок соединен с системой подачи топлива, например, в виде гибкого шнека в трубе, а на верхней крышке топливного патрубка установлен вентилятор для подачи в котел третичного воздуха. Конструкция котла позволяет повысить эффективность котла за счет возврата выносимых из слоя мелких частиц топлива в зону горения, а также за счет организации подачи третичного воздуха газового вихря, что обеспечивает более полное выгорание летучих веществ и снижает потери топлива от химической неполноты сгорания.

Description

Изобретение относится к котельной технике и может быть использовано в коммунальной и промышленной энергетике, где требуется обеспечить бесшлаковочное сжигание мелкодисперсного твердого топлива (угля или биогранул, а также их смеси).

Известен горизонтальный жаротрубно-дымогарный котел для сжигания мелкодисперсного угля с большим содержанием пылевой фракции, в том числе совместно с биогранулами с низкой температурой плавления золы, содержащем омываемые водой жаровую трубу, ограниченную передней и задней стенками, и систему дымогарных труб, связанную с жаровой трубой по газовому тракту, причем в нижней части жаровой трубы имеется кипящий слой топлива, в своей нижней части ограниченный с боков воздухораспределительной решеткой, образованной соединенными с дутьевым вентилятором и расположенными напротив друг друга двумя парами установленных друг над другом профилей, каждый из которых имеет отверстия для подачи воздуха под слой топлива, которые обращены к отверстиям противоположного профиля, при этом упомянутые профили установлены перпендикулярно продольной оси котла, а верхние профили имеют округлую форму и связаны с вентилятором вторичного дутья (решение Евразийского патентного ведомства о выдаче патента на изобретение Котел для совместного и раздельного сжигания угля и биогранул, заявка № 201101501/31 от 13.10.2011 г.).

Недостатком котла является его низкая эффективность, обусловленная большим уносом несгоревшего мелкодисперсного топлива, незавершенностью процесса горения летучих в топочном объеме, а также возможность воспламенения топлива в топливоподающем патрубке, расположенном в верхней части жаровой трубы.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности сжигания мелкодисперсного твердого топлива (углей, биогранул), в том числе, содержащего большое количество пылевых фракций, в кипящем слое за счет организации дополнительной интенсивной циркуляции мелких частиц и газов в надслоевом пространстве, а также предотвращение воспламенения топлива в топливном патрубке, расположенном в верхней части жаровой трубы котла.

Указанная задача решена посредством создания горизонтального жаротрубно-дымогарныого котла для сжигания мелкодисперсного твердого топлива, содержащем омываемые водой жаровую трубу, ограниченную передней и задней стенками, и систему дымогарных труб, связанную с жаровой трубой по газовому тракту, и имеющую в своей верхней части топливный патрубок для подачи топлива в котел, причем в нижней части жаровой трубы имеется кипящий слой топлива, в своей нижней части ограниченный с боков воздухораспределительной решеткой, образованной соединенными с дутьевым вентилятором и расположенными напротив друг друга двумя парами установленных друг над другом профилей, каждый из которых имеет отверстия для подачи воздуха под слой топлива, которые обращены к отверстиям противоположного профиля, при этом упомянутые профили установлены перпендикулярно продольной оси котла, а верхние профили имеют округлую форму и связаны с вентилятором вторичного дутья, отличающегося тем, что топливный патрубок установлен по центру топки под тупым углом к продольной оси котла в направлении к дымогарным трубам, сам патрубок соединен с системой подачи топлива, например, в виде гибкого шнека в трубе, а на верхней крышке топливного патрубка установлен вентилятор для подачи в котел третичного воздуха.

Расположение топливного патрубка по центру топки под тупым углом к продольной оси котла в направлении к дымогарным трубам, соединение топливного патрубка с системой подачи топлива предпочтительно в виде гибкого шнека в трубе, и установка на верхней крышке патрубка вентилятора для подачи в котел третичного воздуха позволяет организовать в надслоевом пространстве топки мощную циркуляцию газовых потоков по направлению от задней к передней стенке жаровой трубы, отсечь выносимые из слоя мелкие частицы топлива от входа в дымогарные трубы, вернуть их в зону горения и тем самым обеспечить снижение уноса мелкой фракции топлива и повышение эффективности котла. Кроме того, организованный подачей третичного воздуха газовый вихрь в топке обеспечит более полное выгорание летучих веществ и снизит потери топлива от химической неполноты сгорания, т.е. также повысит эффективность котла. Подача воздуха в топливный патрубок предупреждает попадание туда горячих топочных газов и воспламенение топлива в системе топливоподачи.

Установка топливного патрубка с вентилятором третичного дутья по центру топки под тупым углом к продольной оси котла в направлении к дымогарным трубам обеспечивает образование наиболее интенсивного вихря газов в надслоевом пространстве топки и более полного выжигания мелких частиц топлива и летучих веществ. Установка топливного патрубка перпендикулярно продольной оси котла предопределяет направление третичного потока воздуха вертикально вниз, что может отрицательно сказаться на гидродинамике кипящего слоя. Установка топливного патрубка под острым углом к продольной оси котла в направлении к передней стенке не отсекает мелкие частицы топлива от выноса их в дымогарные трубы до завершения процесса горения, т.е. не обеспечивает полное выжигание топлива и высокий КПД котла.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1а изображен вид в продольном разрезе предлагаемого котла; на фиг. 1б изображен вид в поперечном разрезе предлагаемого котла.

- 1 018299

Предлагаемый котел включает цилиндрический корпус 1, в котором расположена жаровая труба 2, которая посредством системы коротких и длинных дымогарных труб 3, 4 соединена с дымоходом 5, по которому дымовые газы удаляются из котла в дымовую трубу (на чертежах не изображена). В нижней части жаровой трубы 2 имеется кипящий слой топлива. Кипящий слой в своей нижней части с боков ограничен воздухораспределительной решеткой, содержащей нижний перфорированный сбоку профиль 6 и верхний перфорированный сбоку и скругленный профиль 7. Нижние профили 6 посредством первой системы труб 8 через первый коллектор 9 связаны с дутьевым вентилятором (на чертежах не изображен). Верхние профили 7 посредством второй системы труб 10 через второй коллектор 11 связаны с вентилятором для подачи вторичного воздуха (на чертежах не изображен). В верхней части котла расположен патрубок 12 для подачи гранул в топку котла, который связан с системой подачи гранул в котел. Система подачи топлива выполнена в виде гибкого шнека 13, заключенного в трубу 14, и связана с бункером для хранения топлива 15. Топливный патрубок имеет в своей верхней части крышку 16, на которой установлен вентилятор 17 для подачи третичного дутья. Топливный патрубок 12 установлен под тупым углом к продольной оси котла в сторону дымогарных труб 3. На торцевой и задней стенках котла расположены передняя и задняя поворотные дымовые коробки 18 и 19 соответственно. В верхней части цилиндрического корпуса котла 1 расположен штуцер 20 для отвода воды, нагретой в котле, а в нижней части цилиндрического корпуса котла расположен трубопровод 21 для подвода циркулирующей через котел воды.

Котел работает следующим образом.

По подводящему трубопроводу 21 объем котла заполняется водой, которая, нагреваясь, выходит через штуцер 20. Мелкодисперсное топливо поступает через патрубок 12 из бункера для хранения топлива 15 посредством гибкого шнека 13, заключенного в трубу 14. Топливо поступает в жаровую трубу 2 между профилями 6, где с использованием дутьевого воздуха, подаваемого под слой топлива через перфорированные профили 6, переходит в псевдоожиженное состояние. Дымовые газы по коротким 3 и длинным 4 дымогарным трубам поступают в дымоход 5 и дымовую трубу 2. При этом нагревается вода, заключенная в корпусе котла 1. Для наиболее полной утилизации тепла дымовых газов, последние при своем движении поворачиваются на 180° в задней дымовой коробке 19. Для сбора этих газов перед входом в дымоход 5 служит первая передняя дымовая коробка 18.

Воздух, поступающий для сжигания топлива, разделяется на три потока: первичный, подаваемый по первому коллектору 9 и первой системе труб 8 под профили 6, а затем через отверстия в стенках профилей 6 этот воздух поступает под слой топлива и способствует переходу топлива в псевдоожиженное состояние. Вторичный воздух поступает через второй коллектор 11 и вторую систему труб 10 под профили 7, а затем через отверстия в полках профилей 7 поступает в топку и участвует в дожигании летучих компонентов.

С помощью первичного воздуха в пространстве между профилями 6 и 7, а также между передней и задней стенками жаровой трубы 2 образуется турбулентный псевдоожиженный слой горящего топлива и золы, достаточно протяженный в вертикальном направлении для эффективного сгорания всех фракций мелкодисперсного угля и летучих. Высокие скорости газа, поддерживаемые в слое, разрушают золошлаковые агломераты, образующиеся в слое при сжигании топлив с низкой температурой плавления золы. Округлая форма профилей 7 препятствует образованию на них отложений золы и топлива, а выходящий из отверстий этих профилей вторичный воздух обеспечивает эффективное дожигание летучих. Третичный воздух подается вентилятором 17. Он препятствует попаданию горячих газов в систему подачи топлива и воспламенению топлива в этой системе. Кроме того, с помощью этого третичного воздуха в надслоевом пространстве топки организуется мощная циркуляция газовых потоков по направлению от задней к передней стенке жаровой трубы. Это позволяет отсечь выносимые из слоя мелкие частицы топлива от входа в дымогарные трубы 3, вернуть их в зону горения и тем самым обеспечить снижение уноса мелкой фракции топлива и повышение эффективности котла. Кроме того, организованный подачей третичного воздуха газовый вихрь в топке обеспечивает более полное выгорание летучих веществ и снизит потери топлива от химической неполноты сгорания, т.е. также повышает эффективность котла.

Claims (2)

1. Горизонтальный жаротрубно-дымогарный котел для сжигания мелкодисперсного твердого топлива, содержащий омываемые водой жаровую трубу, ограниченную передней и задней стенками, и систему дымогарных труб, связанную с жаровой трубой по газовому тракту и имеющую в своей верхней части топливный патрубок для подачи топлива в котел, причем при работе котла в нижней части жаровой трубы образуется кипящий слой топлива, в своей нижней части ограниченный с боков воздухораспределительной решеткой, образованной соединенными с дутьевым вентилятором и расположенными друг напротив друга двумя парами установленных друг над другом профилей, каждый из которых имеет отверстия для подачи воздуха под слой топлива, которые обращены к отверстиям противоположного профиля, при этом упомянутые профили установлены перпендикулярно продольной оси котла, а верхние профили имеют округлую форму и связаны с вентилятором вторичного дутья, отличающийся тем, что топливный патрубок установлен в центральной плоскости топки под тупым углом к продольной оси котла в направ
2. - 2 018299 лении к дымогарным трубам, сам патрубок соединен с системой подачи топлива, а на верхней крышке топливного патрубка установлен вентилятор для подачи в котел воздуха.