RU2039908C1

RU2039908C1 - Boiler furnace with circulating layer

Info

Publication number: RU2039908C1
Authority: RU
Inventors: Е.М. Пузырев
Original assignee: Научно-производственное предприятие "ЭНЭКО"
Priority date: 1992-04-03
Filing date: 1992-04-03
Publication date: 1995-07-20

Abstract

FIELD: boilers. SUBSTANCE: boiler furnace with circulating layer has combustion chamber 1 bounded with screens 2 and air distributing grate 4 and traps for circulating particles which are connected to combustion chamber 1 by means of particles return passages 6. Screens 2 are sectionalized in height by pouring particles collecting traps 3 which are made in form of baffle plates 15 which are secured on screens 2 and are inclined relative to them; these partitions are provided with straight-way passage 16. Particles return passages 6 may be connected to combustion chamber 1 through screens 2 sectionalized in height by traps 3. EFFECT: enhanced reliability. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике. The invention relates to a power system.

Известна топка котла с циркулирующим слоем [1, рис. 4, 26] содержащая камеру сгорания, ограниченную экранами и воздухораспределительной решеткой, и уловители циркулирующих частиц, подключенные к камере сгорания каналами возврата частиц. Known furnace boiler with a circulating layer [1, Fig. 4, 26] comprising a combustion chamber bounded by screens and an air distribution grill, and circulating particle traps connected to the combustion chamber by particle return channels.

Недостатком этой топки являются большие габариты, так как для съема избыточного тепла, обеспечивающего низкотемпературное (800 900^оС) сжигание топлива, требуется большая высота топочных экранов.The disadvantage of this firebox is its large dimensions, since the removal of excess heat, which provides low-temperature (800 900 ^о С) fuel combustion, requires a large height of the furnace screens.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является топка котла с циркулирующим слоем [2] содержащая камеру сгорания, ограниченную экранами и воздухораспределительной решеткой, и уловители циркулирующих частиц, подключенные к камере сгорания каналами возврата частиц. Для повышения теплосъема и соответственно снижения габаритов топки каналы возврата частиц примыкают к заднему экрану топки и с другой стороны ограничены специальным экраном. При этом теплосъем из топки увеличивается, а ее габариты, определяемые площадью экранов и теплоотдачей к ним, снижаются, но не только из-за простого увеличения площади экранов, но главным образом из-за роста теплоотдачи благодаря повышенной концентрации частиц [1, рис. 2.14] в каналах возврата частиц. The closest in technical essence to the proposed one is a boiler furnace with a circulating layer [2] containing a combustion chamber bounded by screens and an air distribution grill, and circulating particle traps connected to the combustion chamber by particle return channels. To increase the heat removal and, accordingly, reduce the dimensions of the furnace, the particle return channels are adjacent to the rear screen of the furnace and, on the other hand, are limited by a special screen. In this case, the heat removal from the furnace increases, and its dimensions, determined by the area of the screens and heat transfer to them, decrease, not only due to a simple increase in the area of the screens, but mainly because of the increase in heat transfer due to the increased concentration of particles [1, Fig. 2.14] in the particle return channels.

Недостатком этой топки являются большие габариты, так как повышенный теплосъем организуется только на одном из четырех экранов. К тому же эта конструкция имеет высокую металлоемкость. The disadvantage of this firebox is its large dimensions, since increased heat removal is organized on only one of the four screens. In addition, this design has a high metal consumption.

Целью изобретения является снижение габаритов топки путем организации концентрированного потока ссыпающихся по экранам циркулирующих частиц. The aim of the invention is to reduce the size of the furnace by organizing a concentrated stream of circulating particles strewn across the screens.

Цель достигается тем, что в топке котла с циркулирующим слоем, содержащей камеру сгорания, ограниченную экранами и воздухораспределительной решеткой, и уловители циркулирующих частиц, подключенные к камере сгорания каналами возврата частиц, экраны секционированы по высоте ловушками ссыпающихся частиц, выполненными в виде наклоненных к экранам отбойных перегородок, закрепленных на последних с образованием пропускных каналов, причем каналы возврата частиц могут быть сообщены с камерой сгорания посредством пропускных каналов. The goal is achieved by the fact that in the boiler furnace with a circulating layer containing a combustion chamber bounded by screens and an air distribution grill, and circulating particle traps connected to the combustion chamber by particle return channels, the screens are height-partitioned by trapping particles made in the form of fenders tipped to the screens partitions mounted on the latter with the formation of passage channels, and the particle return channels can be communicated with the combustion chamber through the passage channels.

Габариты топки с циркулирующим слоем определяются теплосъемом в ней избыточного тепла (около 50 60% для сухих и 20 40% для высоковлажных углей от теплоты сгорания), обеспечивающим низкотемпературное (800 900^оС) сжигание топлива с пониженными выбросами оксидов серы и азота в дымовых газах [1] Собственно выгорание при многократной рециркуляции топлива и кокса в потоке золы через уловители циркулирующих частиц, каналы возврата частиц и топку определяется в большей степени размером улавливаемых частиц, а не высотой топки и ее габаритами. Таким образом, интенсифицируя теплоотдачу от циркулирующих частиц к экранам, а она существенно зависит от концентрации частиц вблизи поверхности экранов [1, рис. 2.14] можно без ухудшения выгорания снизить их площадь и уменьшить габариты топки. Концентрация частиц вблизи экранов и соответственно повышение их теплосъема достигаются установкой ловушек ссыпающихся частиц, которые в совокупности с пропускными каналами обеспечивают падение частиц непосредственно по экранам. Особенностью работы топок с циркулирующим слоем [3, п. 1.8] является из заполнение частицами размером меньше уносимого. При этом 70 90% частиц, поступивших в камеру сгорания по каналам возврата частиц, не вылетают сразу из нее, а ссыпаются в виде опускающегося запыленного газового потока около экранов вниз и вовлекаются в многократную внутритопочную рециркуляцию. Установка на экранах ловушек с пропускными каналами направляет и концентрирует этот поток частиц по поверхности экранов и увеличивает их теплосъем. Дополнительное сообщение каналов возврата частиц с камерой сгорания через пропускные каналы также организует концентрированный поток уже уловленных частиц вдоль экранов, что тоже позволяет уменьшить их площадь и габариты топки, хотя и не так заметно.The dimensions of the furnace with a circulating layer are determined by the heat removal in it of excess heat (about 50-60% for dry and 20-40% for high-moisture coals from the calorific value), providing low-temperature (800 900 ^о С) combustion of fuel with reduced emissions of sulfur and nitrogen oxides in flue gases [1] Actually burnout during repeated recirculation of fuel and coke in the ash flow through traps of circulating particles, particle return channels and the furnace is determined to a greater extent by the size of the particles being captured, and not by the height of the furnace and its dimensions. Thus, intensifying the heat transfer from circulating particles to the screens, and it substantially depends on the concentration of particles near the surface of the screens [1, Fig. 2.14] it is possible without reducing burnup to reduce their area and reduce the dimensions of the furnace. The concentration of particles near the screens and, correspondingly, an increase in their heat removal are achieved by installing traps of coalescing particles, which, together with the through channels, ensure that particles fall directly on the screens. A feature of the operation of fire chambers with a circulating layer [3, p. 1.8] is that they are filled with particles smaller than carried away. At the same time, 70 to 90% of the particles entering the combustion chamber through the particle return channels do not immediately fly out of it, but are poured down in the form of a falling dusty gas stream near the screens and are involved in multiple in-line recirculation. The installation of traps with through channels on the screens directs and concentrates this flow of particles on the surface of the screens and increases their heat removal. The additional communication of the particle return channels with the combustion chamber through the passage channels also organizes a concentrated stream of already trapped particles along the screens, which also makes it possible to reduce their area and dimensions of the furnace, although not so noticeably.

На фиг. 1 приведена предлагаемая топка котла с циркулирующим слоем; на фиг. 2 и 3 конструкция экранов, секционированных по высоте ловушками ссыпающихся частиц; на фиг. 4 показан экран в варианте газоплотного исполнения, вертикальный разрез. In FIG. 1 shows the proposed boiler furnace with a circulating layer; in FIG. 2 and 3, the design of screens partitioned in height by traps of loose particles; in FIG. 4 shows a screen in a gas tight embodiment, a vertical section.

Предлагаемая топка содержит камеру 1 сгорания, ограниченную экранами 2 с ловушками 3 частиц и воздухораспределительной решеткой 4, и уловители циркулирующих частиц, выполненные в виде циклонов 5. Циклоны 5 подключены к камере 1 сгорания каналами 6 возврата частиц с регулятором 7 расхода. Собственно котел имеет систему 8 топливоподачи с бункером 9 угля, воздушный короб 10, конвективный газоход 11 и другие элементы. На воздухораспределительной решетке 4 размещается кипящий слой 12 частиц. Экраны 2 составлены из труб 13, закрыты снаружи теплоизоляцией 14 и секционированы по высоте ловушками 3 частиц, выполненными из отбойных перегородок 15 и пропускных каналов 16. Пропускные каналы 16 выделены между трубами 13 и теплоизоляцией 14 или проставкой 17 экранов 2 и перемычками 18. The proposed furnace contains a combustion chamber 1 bounded by screens 2 with particle traps 3 and an air distribution grill 4, and circulating particle traps made in the form of cyclones 5. Cyclones 5 are connected to the combustion chamber 1 by particle return channels 6 with a flow regulator 7. The boiler itself has a fuel supply system 8 with a coal hopper 9, an air box 10, a convective duct 11 and other elements. On the air distribution grill 4 is a fluidized bed of 12 particles. The screens 2 are composed of pipes 13, are closed externally with thermal insulation 14, and are height-partitioned by particle traps 3 made of baffle plates 15 and passage channels 16. The passage channels 16 are distinguished between pipes 13 and insulation 14 or a spacer 17 of screens 2 and jumpers 18.

Предлагаемая топка работает следующим образом. The proposed furnace works as follows.

В камере 1 сгорания (в кипящем слое 12 и ее надслоевом объеме) и частично в циклонах 5 происходит выгорание топлива, подаваемого системой 8 топливоподачи из бункера 9 угля. Выгорание осуществляется в потоке воздуха, который вводится через воздушный короб 10 и воздухораспределительную решетку 4. Для обеспечения низкотемпературного изотермического режима (800 900^оС) горения и соответственно снижения выбросов оксидов серы и азота с помощью циклонов 5 улавливаются циркулирующие частицы и возвращаются через регулятор 7 расхода по каналам 6 возврата частиц в камеру 1 сгорания. Топка заполняется частицами, а стенки камеры сгорания охлаждаются экранами 2. Очищенные дымовые газы охлаждаются в конвективном газоходе 11. Теплоотдача к экранам 2 осуществляется преимущественно за счет контакта с частицами и тепловым излучением. Она существенно возрастает при организации с помощью ловушек 3 концентрированного потока ссыпающихся частиц на поверхности экранов 2. При работе топки большая часть частиц, вылетающих с дымовыми газами и непрореагировавшим воздухом из кипящего слоя 12 (70 90%), выпадающая по стенкам камеры 1 сгорания, захватывается отбойными перегородками 15. Так как отбойные перегородки предлагается закрепить на экранах 2 наклонно к ним, то они направляют потоки частиц на трубы 13 экранов 2. Пропускные каналы 16, которые формируются перемычками 18 между трубами 13 и теплоизоляцией 14 или проставками 17, создающими газоплотность экранов 2, направляют поток частиц вниз вдоль экранов 2 компактными струями, т.е. концентрируют частицы на отрезке экранов 2 между ловушками 3 частиц. Вылетающие из камеры 1 сгорания и улавливаемые циклонами 5 циркулирующие частицы, поступающие на экраны 2 через каналы 6 возврата частиц, дополнительно повышают теплоотдачу к экранам 2.In the combustion chamber 1 (in a fluidized bed 12 and its superlayer volume) and partially in cyclones 5, the fuel supplied by the fuel supply system 8 from the coal hopper 9 is burned out. The combustion is carried out in a stream of air that is introduced through the air box 10 and the air distribution grill 4. To ensure low-temperature isothermal conditions (800 900 ^о С) of combustion and, accordingly, to reduce emissions of sulfur and nitrogen oxides by means of cyclones 5, circulating particles are captured and returned through the flow regulator 7 through channels 6 return particles to the combustion chamber 1. The furnace is filled with particles, and the walls of the combustion chamber are cooled by shields 2. The cleaned flue gases are cooled in a convective duct 11. Heat transfer to the shields 2 is carried out mainly due to contact with particles and thermal radiation. It increases significantly with the organization using traps 3 of a concentrated stream of coalescing particles on the surface of the screens 2. During the operation of the furnace, most of the particles emitted with flue gases and unreacted air from the fluidized bed 12 (70–90%) falling along the walls of the combustion chamber 1 are captured fender baffles 15. Since the baffle is proposed to be fixed on the screens 2 obliquely to them, they direct the flow of particles to the pipes 13 of the screens 2. The passage channels 16, which are formed by jumpers 18 between the pipes 13 and heat insulation 14 or spacers 17 creating gas density of the screens 2, direct the flow of particles downward along the screens 2 with compact jets, i.e. concentrate particles on a segment of screens 2 between the particle traps 3. The circulating particles emitted from the combustion chamber 1 and captured by the cyclones 5, which enter the screens 2 through the particle return channels 6, further increase the heat transfer to the screens 2.

Использование изобретения позволяет снизить габариты топки. Согласно [1, рис. 2.14] при повышении концентрации частиц вблизи экранов от 50 100 до 300 700 кг/м³ при их среднем диаметре 0,3 0,1 мм можно ожидать увеличение теплоотдачи от частиц к экранам в 1,5 2 раза. Кроме того, тепловоспринимающая поверхность труб 13 увеличивается за счет съема тепла отбойными перегородками 15 и перемычками 18. Таким образом, изобретение позволит в 1,5 2 раза снизить площадь экранов 2, требуемую для создания низкотемпературного топочного процесса, и соответственно уменьшить габариты топки котла с циркулирующим слоем.Using the invention allows to reduce the dimensions of the furnace. According to [1, Fig. 2.14] with an increase in the concentration of particles near the screens from 50 100 to 300 700 kg / m ³ with an average diameter of 0.3 to 0.1 mm, one can expect an increase in heat transfer from particles to the screens by 1.5 2 times. In addition, the heat-absorbing surface of the pipes 13 is increased due to heat removal by the baffle plates 15 and jumpers 18. Thus, the invention will allow to reduce the area of screens 2 required to create a low-temperature combustion process by 1.5 2 times and, accordingly, reduce the dimensions of the boiler furnace with circulating layer.

Claims

1. FIRM OF A BOILER WITH A CIRCULATING LAYER, containing a combustion chamber bounded by screens and an air distribution grill, and traps of circulating particles connected by particle return channels to the combustion chamber, characterized in that the screens are height-partitioned by traps of loose particles made in the form of fenders deflected to the screens partitions fixed to the latter with the formation of through channels.

2. The furnace according to claim 1, characterized in that the particle return channels are in communication with the combustion chamber through passage channels.