RU15772U1 - Топка котла - Google Patents

Abstract

к свидетельству на полезную модель «Топка котла

Авторы: Борисенков М. П., Матусов В. Б., Мишин А- Г., Мишина К. И., Попов В. А. и Тецошвили Ш. И.

Полезная модель относится к теплоэнергетике, а именно к топкам с колосниковой решеткой для сжигания твердого топлива р кипящем слое, и может быть использована при создании и реконструкции энергетических и промышлемно-отопительных котлов с топками кипящего слоя.

В основу данной полезной модели положена задача обеспечить более интенсивное выделение горючих газов и мелкррс частиц топлищ при неполном сгорании в слое и более интенсивное перемешивание потока топливного материала в надслоевом пространстве при одновременном исключении сводообраэовання от шлака над решеткой.

Для достижения указанных технических результатов топка котла содержит камеру сгорания, оборудованную загрузочньм бункером с питателем топлива, устройствами для подвода первичного воздуха, а также подачи вторшшого воздуха в виде сопел, установленных на боковых стенах камеры сгорания. Нижняя часть камеры сгорания вьшолнена в виде усеченной опрокинутой призмы, обращенной большим основанием к питателю топлива, а движущаяся колосниковая решетка с воздушными коробами подвода первичного воздуха под ее верхней ветвью размещена в ней с наклоном вниз в сторону от питателя топлива с возможностью вращения в направлении расположения этого устройства. При этом решетка снабжена устройством для охлаждения материала кипящего слоя, расположенным над ней, а в задней части камера сгорания имеет камеру осаждения уноса с системой возврата его в KaNfepy сгорания. Кроме того, ширина полотна колосниковой решетки составляет 10 - 20% от ширины камеры сгорания, а угол наклона решетки к горизонту равен 8 - 1 s.

Устройство для охлаждения материала слоя целесообразно выполнять из труб, собранных в панели. Крайние верхние трубы панелей в поперечном сечении выступают на 0,5 своего диаметра над полками, образованными из огнеупорного материала, например, огнеупорного кирпича, закрепленного на боковьк стенах камеры сгорания в плоскости, перпендикулярной ее продольной осн. 2 з.п. ф-лы. 2 гл.

РЕФЕРАТ

Description

«i-JToMka котла

Заявляемая полезйяй йЩель относится к теп;йгоэнергётйке, а именно к

топкам с колрсн1жов й решеткой для сжигания твердого топлива в кипящем слое,

;. .,:- / ; J1 и-4€гУ .г- ; -л-

и.может бьр-ь ис,ррльзована при создании и рекд|штруйдййг;торок энергетически и п

о 5 5 О

М. кл.

F 23 В 1/24 F 23 С И/02 промышленно-ртопитель.нш котлов. Известна топка для слоерого сжигания твердого топлива, содержащая камеру сгорания с горизонтальной вршпающейся колосниковой рещеткой и загрузочным бункером с забрасьтателем топлива для равномерного распределения его по решетке (Е. В. Нечаев и др, «Механические топки для котлов малой и средней мощности, «Энергия, Л., 1968, стр. 147, рис. 6-19), Недостатками данного устройства являются низкая эффективность сжигания топлив ухудшенного качества и пониженная надежность забрасывателей топлива, а также широких и длинных колосниковых решеток. Известна также топка кипящего слоя, содержащая камеру сгорания, с патрубком подачи топлива и установленной над воздушным коробом газораспреде:лительной решеткой с разлающимр насадками/ снабженньтми наклойенными отверстиями для прохода воздуха (а.с.:, iQCCP №1495568, F23C11/02,1986). Одинаковое направление наклона отверстий в смежных насадках позволяет обеспечить цяркудтйций) п еВдооЖиженногб слоя «о замкцутом:у ifonf уру;. . -: и равномерное, распреДёд ине тодлив щ площади решетда. .Ьм тоща MpsfeTf..- .работать на низкосортном топливе с высокой зольностью. Недостатки этой топки заключаются в необходимости тщателыюй подготовки топлива, исключающей попадание крупных куско на неподвиятую решетку, необходимости -спецйалшо подготйвленйого №фрт11опГ Шт1р11&гг1; растопочной камеры для разогрева слоя и высоконапорного вентилятора для

приведения в кипящее состояние большой массн инерта и угля, а также обязательное наличие достаточно сложной системы автоматики при одновременно низкой маневренности работы котла и ограниченном диапазоне регулирования.

Наиболее близкой к предлагаемой топке по совокупности существенных признадов и достигаемому эффекту является топка с кипящим слоем типа Ignifluid (Франция), содержащая камеру сгорания в няжней части которой расположена наклоненная вниз в стб1)ону устройства для подвода топЛйва подвижная колосниковая решетка, дополнительно вьшолняющая функцию шлакоудаляющего устройства. Устройство для подвода первичного воздуха расположено под решеткой. Подача воздуха в кипящий слой разделена на несколько зон с учетом изменяющегося сопротивления кипящего слоя под влиянием изменения его высоты. Вторичный воздух в пространство над кипящим слоем подводится через боковые подводы, расположенные на стенах топочной камеры сгорания. Ширина решетки составляет 1/8 от щирины камеры сгорашя (М. Кубин «Сжигание твердого топлива в кипящем слое, М., Энергоатомиздат, 1987, стр. 61, рис.19).

Недостатками известной топки являются недостаточная эффективность сжигания из-за снижения интенсивности выделения горючих газов и мелких частиц топлива при неполном сгорании в слое и интенсивности перемешивания потока топливного материала в йадслоевом пространстве, связанные с конфигурацией и недостаточным сечение топки в месте ра:шещен я узкой колосниковой решетки, ее наклоном и направлением движения по отношению к устройству для подвода топлива. Отсутствие устройства для охлаждения рещетки, вызьгеающее сводообразование от шлака над решеткой, снижает надежность работы топки.

В основу данной полезной модели положена задача обеспечить более интенсивное выделение горючих газов и мелких частиц топлива при неполном сгорании в слое и более интенсивное перемешивание потока топливного материала в наделоевом пространстве при одновременном исключении сводообразования от щлака над решеткой. „ :

Целесообразно вьшолнш. устройство д;ш охлаждений й§ труб,-собранных F панели; крайние iepxtoefpy lfo iifctt в пойереедомсечей выстуйа от наб,5 своего диаметра над полками, образованньми из огнеупорного материа:;1а, закрепленного на боковых стенах камеры сгорания в плоскости, перпендикулярной ее продольной оси..

Выполнение нижней части камеры сгорания, в виде усеченной опрокинутой призмы, обращенной большим основанием к питателю топлива, и размещение в ней колосниковой решетки с указанными выше шириной, наклоном к горизонту и направлением движения и направлением наклона по отношению к устройству для подачи топлива, обеспечивает более интенсивное выделение горючих газов и мелких частиц топлива при неполном сгорании в слое за счет увеличенного сечения топки над кипящим слоем и отсутствия сводообразования от шлака над решеткой..

Соударение крупных воздушных струй вторичного дутья, направленных встречно друг к другу при наличии устройства, обеспечивающего охлаждение материала кипящего слоя, и возврат уноса с высокой температурой на дожигание в f т -V If-tS - „ -Wl-iw. -,-5. Ч г rf гЛI - - . . -eAiBJ si 1ii -iP,ij . JT - .,, ,.-;--. . , v .,4,:.« ... :,:V . . nC .ti«FI.i: . ДС . .. - Для достижения указанных технических результатов в топке котла, содержащей камеру сгорания, оборудованную загрузо ым бункером с питателем - - 4- - - V fLl-- - .- ,,,..... ,„ .т,; fr топлива; устройствакмдяй йодЩЙ ftepisftlifoinp. Bdijjyii СЬ Ьрйчнсйго Шй«а и .-, , ..1 , «. jtfc,,,,.- . .-г.,, виде сопл, установденньрс на боковых стенах cшepы сгорания,, в н.ижне|1 которой размещена вращаю1цая(я.нй1ШоЯйая коЖосрйкобая рещетка 6 ьоздушнвди ,. , - -г ,:., - .- J « .. . -jj7. .rf коробамй подвода иервАчйоЫ йоД ее хй й /в т1д;«йдаяя , камерй сгоранил вьтбМёна В видб усёчеяйой опрокинутой приэмыГ обращенной - большим основанием к пнта;гелю топлива, а колосникр|;ад решетка размещена с «. и Id . . J i Ti f I-и I AJ 4/-i-l- м - Sйаклонбмвда в сторону от штатеДя; Ti jiOTdH с ,во$мо5кн„ость йрашей я§направлении расположения этого yctpotcisa, при этом рещетка .снабжена.-устройством для охлаждения,.расположенным над ней, а в задней части камера сгорания HM.eir осааденйК уноса с, системой возврата его в .к оугеру„. - ..иТ ч It .J J f}--,, ц,, , 1 ,4i - ч -, г -,, сгорания. te-i«&v:..,::.,.:|/4г.... ,; -v .- -г.. ,;.У, :. - - .- 7-:. „Ч. -J --, -.-. ,s .;- -;- ; V . Кроме ford, ширина йолотна йлос чковйй peateTtar состаййяет 10-20% от ). ,.. ., . . , . ,1 г , ,., ,; i-4. , -/s-i-i. i ,л jj-|,- ,, пгаринь камёрй ctoiiaHHf, ау№л накядаа реше-Гкй г г&рязЬн Тбаавём .V-TFV 9.5

камеру сгорания увеличивает интенсивность ггеремещивания потока топливного материала в надслоевом пространств© и его полное дожигание.

В известных заявителю онубликованных источниках информации заявленная совокупность признаков, обеспечивающих достижение указанных технических результатов, не обнаружена, что подтверждает соответствие заявляемого технического решения условию патентоспособности «новизна.

На фиг. 1. показан общий вид заявленной топки, продольный разрез, на фиг. 2 - разрез А-А.

Топка котла (фиг.1) содержит камеру 1 сгорания, оборудованную загрузочным бункером 2 с питателем 3 топлива и разгонной плитой 4. В нижней части камеры 1 сгорания, которая вьгаолнена в виде усеченной опрокинутой призмы, обращенной большим основанием к питателю топлива, размещена вращающаяся колосниковая решетка 5 с наклоном вниз в сторону от питателя 3 и с возможностью вращения в направлении расположения этого устройства.

Рещетка 5 вьшолнена из параллельно установленных колосников (не обозначена), замкнутых в цепь. Каждое звено цепи состоит из нескольких ведомых колосников и 2-х ведущих колосников, которые находятся в зацеплении со звездочками. Количество ведомых колосников в звене определяет ширину полотна колосниковой решетки. Ширина колосникового полотна определяется необходимым теплонапряжением решетки для оптимальной работы кипящего слоя и для обеспечения возможности кипения материала слоя. Предпочтительней является ширина колосниковой решетки 5, составляющая 20% ширины камеры сгорания, при этом угол наклона решетки 5 к горизонту равен 10°.

Под верхней ветвью колосниковой решетки 5 расположены возд шные короба 6 подвода первичного воздуха, подключенные к типовому дутьевому вентилятору (не показан), к которому подключено также сопло 7 пневмозаброса топлива.

На боковых стенах камеры 1 сгорания расположены сопла 8 вторичного дутья, наклоненные вниз под углом 30° к вертикали, подключенные к

высоконшорному вентилятору (не показан). Активные зоны 9 горения и зона 10 всплесков кипящего слоя распояожены в нижней части колосниковой решетки 5.

Над колосниковой решеткой 5 установлено устройство для охлаждения материала кипящего слоя (фиг. 2), которое может быть вьшолнено из труб, включенных в общий контур циркуляции котла, и собранных в панели 11, расположенных параллельно колосниковой решетке 5, крайние верхние трубы которых в поперечном сечении на 0,5 своего диаметра над полками 12, на которые ложится материал естественного горячего откоса, образовьшаемый частицами горящего кокса, вылетающими из зоны IО всплесков кипящего слоя.

Угол раскрытия панелей 11 в плоскости, перпендикулярной продольной оси топки, составляет 50 7(f, высота панелей 11 над решеткой 5 составляет около 2/3 высоты кипящего слоя. Полки 12 образованы из огнеупорного материала, например, огнеупорного кирпича 13, закрепленного на боковых стенах камеры сгорания в плоскости, перпендикулярной ее продольной оси.

Камера 1 сгорания дополнительно имеет камеру 14 осаждения уноса, образованную, например, поворотньш экраном 15 из труб, установленным в задней части камеры 1 сгорания, В нижней части камеры 14 осаждения уноса расположен бункер 16, связанный с системой возврата уноса, например, в виде эжектора 17, соединенного с камерой 1 сгорания и высоконапорным вентилятором (не показан), к которому также подключены сопла 8 вторичного дутья. В нижней части камеры 1 сгорания для удаления очаговых остатков выполнен шлаковый бункер 18.

Топка котла работает следующим образом.

Топливо из бункера 2 подается по питателю 3 на разгонную плиту 4 и, скатьгеаясь по ней, поддуваемое воздухом из сопла 7 пневмозаброса, попадает в активные зоны 9 горения на решетку 5, где над решеткой происходит его газификация и частичное сгорание в токе первтршого воздуха, который поступает из воздущных коробов 6, расположенных под решеткой 5 кипящего слоя. Горючие газы, образовавшиеся при интенсивной газификации топлива, и интенсивно выносимые с рещетки 5 топливные частицы, смешивающиеся с потоками вторичного воздуха, поступающего через сопла 8 вторичного дутья, при

соотношении расходов 1,5:1,0 и суммарном расходе воздуха, соответствующем оптимальному соотношению топливо-воздух. Направление встречно друг к другу струй воздуха от сопел 8 обеспечивает соударение крупных воздушных струй, которые, разбиваясь, образуют вихревое движение топливо-воздушной смеси, что способствует интенсивному перемешиванию газов от неполного горения со свежим воздухом второй воздушной ступени, увеличению времени пребывания топлива в топке за счет удлинения пути следования выносимьщ частиц топлива, что позволяет повысить эффективность сгорания.

При сгорании топлива, на полках 12 горячего откоса накапливается масса кокса, которая, образуя угол естественного откоса около 45°, пересьщается через верхнюю выступающую трубу панелей 11 устройства для охлаждения и ссыпается на решетку 5, выполняющую функцию удаления очаговых остатков через золовой бункер 18 и далее по тракту золоудаления (не показан). Ввиду малой пшриньг решетки 5 , составляющей 10 - 20% от ширины камеры 1 сгорания, скорость воздуха и газов оказывается достаточной для подъема основной массы свежего топлива и горящего KOKcas ссыпающегося на решетку 5, что предотвращает шлакование верхней кромки, образованной трубами панелей 11 конусообразной «ванны и, тем самым, сводообразование от шлака над решеткой и, следовательно, повьппает надежность работы котлоагрегата. Кроме того, горящий кокс является источником зажигания свежего топлива, а кирпичные стены 13 камеры сгорания, аккумулирующие тепло, служат дополнительньш зажигательным поясом, который стабилизирует горение, особенно, при сжигании топлив низкого качества. При этом весь унос из бункера 16, уловленный в камере 14, возвращается на дожигание в активные зоны 9 горения при помощи эжектора 17, и так как трасса возврата коротка, унос не успевает остывать.

Таким образом, заявленная совокупность признаков, направленная на решение поставленной задачи, обеспечивает повьппение внутренней (в слое) и внешней (в надслоевом пространстве) циркуляции потока горючих газов и мелких частиц топлива, что повьшзает эффективность сжигания в кипящем слое твердого топлива с высокой зольностью и низкой теплотой сгорания при одновременном повьппении надежности работы котлоагрегата.

предлагаемая топка по сравнению с известной топкой типа Ignifluid с кипящим слоем, выбранпой в качестве прототипа, позволит повысить эффективность сжигаття высокозольных каменных и бурых углей, , отходов углеобогащения, а также повысить надежность работы котлов при полном отказе от вспомогательного (жидкого или газообразного) топлива при растопке для прогрева слоя и при поддержании низких нагрузок. Высокая эффективность сжигания топлива в предлагаемой топке подтверждена промышленными испытаниями.

Данная топка особенно эффективна для реконструкции котлоагрегатов типа ДКВр, КЕ, КВ-ТС, БКЗ и др., так как не затрагивает конвективную часть котлов, которые остаются в своих габаритах и максимально сохраняют свое вспомогательное оборудования (тягод тьевое, электросиловое и др.), а для пылеугольных котлов позволит снизить энергозатраты на собственные нужды за счет отказа от мельничного оборудования.

Экологические показатели котлов с данной топкой свидетельствуют о снижении вредных газообразных вебществ и сажи по сравнению с пьшеугольным и слоевым сжиганием. Генеральный директор ООО Тецонгаили Ш. И

Авторы:Х%./ feP

Щ Матусш щ Мишин А. Г.

pSK

Мишина К. И. Попов В. А. Тецошвили Ш. И.

Claims (3)

1. Топка котла, содержащая камеру сгорания, оборудованную загрузочным бункером с питателем топлива, устройства для подвода первичного воздуха и вторичного воздуха в виде сопел, установленных на боковых стенах камеры сгорания, в нижней части которой размещена вращающаяся наклонная колосниковая решетка с воздушными коробами подвода первичного воздуха под ее верхней ветвью, отличающаяся тем, что нижняя часть камеры сгорания выполнена в виде усеченной опрокинутой призмы, обращенной большим основанием к питателю топлива, а колосниковая решетка размещена с наклоном вниз в сторону от питателя топлива и с возможностью вращения в направлении расположения этого устройства, при этом решетка снабжена устройством для охлаждения, расположенным над ней, а в задней части камера сгорания имеет камеру осаждения уноса с системой возврата его в камеру сгорания.

2. Топка по п.1, отличающаяся тем, что ширина полотна колосниковой решетки составляет 10-20% от ширины камеры сгорания, а угол наклона решетки к горизонту равен 8-15^o.

3. Топка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что устройство для охлаждения выполнено из труб, собранных в панели, крайние верхние трубы которых в поперечном сечении выступают на 0,5 своего диаметра над полками, образованными из огнеупорного материала, закрепленного на боковых стенах камеры сгорания в плоскости, перпендикулярной ее продольной оси.