RU2234027C2

RU2234027C2 - Fluidized bed boiler

Info

Publication number: RU2234027C2
Application number: RU2002129680/06A
Authority: RU
Inventors: Е.М. Пузырев (RU); Е.М. Пузырев
Original assignee: Научно-исследовательский и проектно-конструкторский центр ПО "Бийскэнергомаш"
Priority date: 2002-11-04
Filing date: 2002-11-04
Publication date: 2004-08-10

Abstract

FIELD: combustion apparatus.

SUBSTANCE: fluidized bed boiler has the fluidized bed furnace with inlet ports for fuel and outlet ports for ash, furnace space formed with shears and provided with nozzles for secondary blowing, and at least one ejector. The ejectors are arranged above the outlet ports for ash and are directed toward the shears. The ejectors have inlets for the transporting air at several sections over the height.

EFFECT: simplified design and reduced cost of the boiler.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может использоваться при создании новых и реконструкции действующих промышленных и энергетических котлов, сжигающих твердое топливо и горючие отходы.The invention relates to a power system and can be used to create new and reconstruct existing industrial and energy boilers burning solid fuel and combustible waste.

Известен котел с кипящим слоем (А.с. СССР №1483166, кл. F 23 С 11/02. Балтян В.Н. и др. Топка. Опубликовано 30.05.89, бюл. №20), содержащий топку кипящего слоя с вводами топлива и эжекторы, направленные в устья горелок. Через горелки подается мелкая фракция топлива, и эжекторы стабилизируют его горение. При этом эжекторы охлаждаются водой.A well-known boiler with a fluidized bed (A.S. USSR No. 1483166, class F 23 C 11/02. Baltyan V.N. et al. Firebox. Published on 05/30/89, bull. No. 20) containing a fluidized-bed furnace with inputs fuels and ejectors directed to the mouth of the burner. A small fraction of the fuel is fed through the burners, and ejectors stabilize its combustion. In this case, the ejectors are cooled by water.

Недостатками этой схемы являются:The disadvantages of this scheme are:

- сложность эксплуатации при наличии крупных кусков золы, которые залегают на дне кипящего слоя;- the complexity of operation in the presence of large pieces of ash that lie at the bottom of the fluidized bed;

- невозможность регулирования теплоотдачи от кипящего слоя к экранам топки;- the impossibility of regulating heat transfer from the fluidized bed to the furnace screens;

- сложная конструкция охлаждаемых водой эжекторов.- The complex design of water-cooled ejectors.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству, выбранному в качестве прототипа, является котел кипящего слоя (патент РФ №2170878, кл. F 23 С 10/00 от 25.05.2000 г. Валюжинич М.А. Вертикальная топка с кипящим слоем. Опубликован 20.07.2001 г.), содержащий топку кипящего слоя с вводами топлива и выводами золы и образованный экранами топочный объем с соплами вторичного дутья. При этом топочный объем образован сложно изогнутыми экранами.Of the known technical solutions, the closest in technical essence to the claimed device, selected as a prototype, is a fluidized bed boiler (RF patent No. 2170878, class F 23 С 10/00 from 05/25/2000, M. Valyuzhinich. Vertical firebox with fluidized bed Published July 20, 2001) containing a fluidized bed furnace with fuel inlets and ash outlets and a furnace volume formed by screens with secondary blast nozzles. In this case, the furnace volume is formed by complexly curved screens.

Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:

- топочный объем образован изогнутыми экранами, конструктивно сложный и не пригоден для реконструкции существующего парка котлов на сжигание топлива в кипящем слое.- the furnace volume is formed by curved screens, structurally complex and not suitable for the reconstruction of the existing fleet of boilers for fuel combustion in a fluidized bed.

Техническим результатом настоящего изобретения является упрощение конструкции, повышение устойчивости топочного процесса за счет регулирования теплоотдачи от кипящего слоя к экранам топки и упрощение эксплуатации котла, а также предложение схемы, пригодной для реконструкции существующего парка котлов на сжигание топлива в кипящем слое.The technical result of the present invention is to simplify the design, increase the stability of the combustion process by regulating the heat transfer from the fluidized bed to the furnace screens and simplify the operation of the boiler, as well as offer a scheme suitable for reconstructing an existing fleet of boilers for burning fuel in a fluidized bed.

Технический результат достигается тем, что в котле кипящего слоя, содержащем топку кипящего слоя с вводами топлива и выводами золы и образованный экранами топочный объем с соплами вторичного дутья, установленный в кипящем слое, по меньшей мере, один эжектор, по предлагаемому изобретению эжекторы расположены над выводами золы и направлены на экраны.The technical result is achieved in that in a fluidized bed boiler containing a fluidized bed furnace with fuel inlets and ash outlets and a furnace volume formed by screens with secondary blast nozzles installed in the fluidized bed, at least one ejector, according to the invention, ejectors are located above the terminals ash and directed to the screens.

Кроме того, предлагается эжекторы выполнить охлаждаемыми воздухом с вводами транспортирующего воздуха в нескольких сечениях по высоте.In addition, it is proposed that the ejectors be performed with cooled air with conveying air inlets in several sections along the height.

На фиг.1 показано вертикальное сечение профиля предлагаемого котла с топкой кипящего слоя. На фиг. 2 изображен продольный разрез эжектора.Figure 1 shows a vertical sectional profile of the proposed boiler with a fluidized bed furnace. In FIG. 2 shows a longitudinal section through an ejector.

Кипящий слой 1 поддерживается воздухораспределительной решеткой 2. Воздухораспределительная решетка 2 имеет выводы золы 3 с питателями 4. Над ней расположен ввод 5 топлива, подключенный дозатором 6 к бункеру 7 топлива.The fluidized bed 1 is supported by an air distribution grill 2. The air distribution grill 2 has ash outlets 3 with feeders 4. Above it is a fuel inlet 5 connected by a dispenser 6 to the fuel hopper 7.

В кипящем слое 1 над выводами золы 3 установлены эжекторы 8. Воздухораспределительная решетка 2 и эжекторы 8 воздуховодами 9 через шиберы 10 подключены к вентилятору 11.In the fluidized bed 1 above the terminals of the ash 3, ejectors 8 are installed. The air distribution grill 2 and the ejectors 8 with air ducts 9 are connected to the fan 11 through the gates 10.

Топочный объем 12 над кипящим слоем 1 образован экранами 13 и обмуровкой, причем экраны могут быть выполнены внизу с наклонным участком 14. Сопла вторичного дутья 15 установлены на фронтовой стене в верхней части топочного объема 12 и направлены вниз, в сторону заднего экрана, под аэродинамический выступ 16 при его наличии.The furnace volume 12 above the fluidized bed 1 is formed by screens 13 and a lining, and the screens can be made below with an inclined section 14. Nozzles of the secondary blast 15 are mounted on the front wall in the upper part of the furnace volume 12 and are directed downward, towards the rear screen, under the aerodynamic protrusion 16 if available.

Эжекторы 8 направлены на экраны 13. Регулируемая подача дутья, и, соответственно, регулируемая подача выбрасываемых эжекторами 8 частиц позволяет регулировать теплоотдачу от кипящего слоя к экранам 13 топки, что упрощает эксплуатацию котла.The ejectors 8 are directed to the screens 13. The adjustable supply of blast, and, accordingly, the regulated supply of particles ejected by the ejectors 8, allows to regulate the heat transfer from the fluidized bed to the furnace screens 13, which simplifies the operation of the boiler.

Эжекторы 8 охлаждаются воздухом, их конструкция проще, чем конструкция эжекторов, охлаждаемых водой, т.к. в последнем случае требуется организация циркуляции воды. Эжекторы 8 могут иметь вводы 17 транспортирующего воздуха в нескольких сечениях по высоте.The ejectors 8 are cooled by air, their design is simpler than the design of ejectors cooled by water, in the latter case, the organization of water circulation is required. The ejectors 8 may have inlets 17 of the conveying air in several sections along the height.

Кроме указанных узлов котел имеет конвективные поверхности 18 нагрева, бункера 19 и каналы 20 возврата уноса и другие элементы в необходимом наборе. Стрелками условно показаны потоки: 21 - циркулирующих частиц, 22 - вторичного дутья и 23 - продуктов сгорания.In addition to these nodes, the boiler has convective heating surfaces 18, hopper 19 and ablation return channels 20 and other elements in the required set. Arrows conventionally show the flows: 21 - circulating particles, 22 - secondary blast and 23 - combustion products.

Эжекторы 8 создают потоки 21 циркулирующих частиц как в надслоевом объеме и на экранах 13, так и направленные к эжекторам 8 в самом кипящем слое 1. Циркуляционные потоки частиц в кипящем слое 1 обеспечивают сбор и удаление самых крупных кусков при расположении выводов золы 3 под эжекторами 8. При этом крупные частицы не залегают на дне кипящего слоя, устойчивость топочного процесса повышается, что упрощает эксплуатацию котла.The ejectors 8 create flows 21 of circulating particles both in the superlayer volume and on the screens 13, and directed to the ejectors 8 in the fluidized bed 1. Circulating particle flows in the fluidized bed 1 provide the collection and removal of the largest pieces when the ash leads 3 are located under the ejectors 8 At the same time, large particles do not lie at the bottom of the fluidized bed, the stability of the combustion process increases, which simplifies the operation of the boiler.

По предлагаемому изобретению могут реконструироваться типовые котлы с дополнительной установкой в нижней части элементов топки кипящего слоя с эжекторами 8 и сопел вторичного дутья 15.According to the invention, typical boilers can be reconstructed with an additional installation in the lower part of the furnace elements of a fluidized bed with ejectors 8 and secondary blast nozzles 15.

Предлагаемый котел с кипящим слоем работает следующим образом.The proposed fluidized bed boiler operates as follows.

Кипящий слой 1 поддерживается воздухораспределительной решеткой 2. В нем частицы золы и горящего угля, разогретые до 800-1000°С, находятся в состоянии псевдоожижения и интенсивного перемешивания за счет подачи через слой первичного дутья от вентилятора 11. Поток продуктов сгорания 23, включая мелкие частицы золы и кокса, выносится в надслоевой объем 12 и далее покидает топку через конвективные поверхности 18 нагрева. Часть выносимых частиц золы и кокса, осевшая в бункерах 19, по каналам 20 возврата уноса возвращается обратно в топку.The fluidized bed 1 is supported by an air distribution grill 2. In it, particles of ash and burning coal, heated to 800-1000 ° C, are in a state of fluidization and intensive mixing due to the supply through the layer of primary blast from the fan 11. The flow of combustion products 23, including fine particles ash and coke, is carried out in the superlayer volume 12 and then leaves the furnace through convective heating surfaces 18. Part of the carried ash and coke particles deposited in the bins 19, through the channels 20 return ablation returns back to the furnace.

При работе котла топливо из бункера 7 дозатором 6 через ввод 5 непрерывно загружается с требуемым расходом в кипящий слой 1, а избыток слоя по мере необходимости выгружается питателями 4 через выводы золы 3.During the operation of the boiler, fuel from the hopper 7 by the dispenser 6 through the input 5 is continuously loaded with the required flow rate into the fluidized bed 1, and the excess layer is unloaded as necessary by the feeders 4 through the ash outlets 3.

Эжекторы 8 за счет подачи транспортирующего воздуха через вводы 17 создают направленные на экраны 13, регулируемые шиберами 10, потоки 21 циркулирующих частиц. Потоки 21 циркулирующих частиц и топлива распространяют топочный процесс на весь топочный объем 12, обеспечивают регулируемые шиберами 10: регулируемые теплосъем экранами 13 и охлаждение кипящего слоя 1, а также требуемый уровень температур в топке.The ejectors 8 due to the supply of conveying air through the inlets 17 create directed to the screens 13, adjustable by the gate 10, the flows 21 of circulating particles. The streams 21 of circulating particles and fuel extend the combustion process to the entire furnace volume 12, provide adjustable gates 10: adjustable heat removal screens 13 and cooling of the fluidized bed 1, as well as the required temperature level in the furnace.

Особенно эффективна циркуляция частиц на наклонных участках 14 экранов 13. Сопла вторичного дутья 15, установленные на фронтовой стене в верхней части топочного объема 12 и направленные вниз на наклонный участок 14 заднего экрана, за счет потока 22 вторичного дутья усиливают сепарацию, удержание и постадийное выгорание частиц топлива, причем не только в нисходящем потоке 21 циркулирующих частиц, но и в потоке частиц уноса, поступающих в топку из бункеров 19 через каналы 20 возврата уноса.Particle circulation is especially effective on the inclined sections 14 of the screens 13. Secondary blast nozzles 15 mounted on the front wall in the upper part of the furnace volume 12 and directed downward on the inclined section 14 of the rear screen, due to the secondary blast flow 22 enhance separation, retention and step-by-step burnout of particles fuel, not only in the downward flow 21 of circulating particles, but also in the flow of entrainment particles entering the furnace from the bunkers 19 through the entrainment return ducts 20.

В энергетических котлах перед выходом из топки в конвективные поверхности 18 на заднем экране 13 типично имеется аэродинамический выступ 16, который дополнительно улучшает эти эффекты и эффективность топочного процесса. Оптимальная аэродинамическая обстановка в топке настраивается шиберами 10, которые установлены в раздающих воздуховодах 9.In power boilers, before exiting from the furnace to convective surfaces 18, the rear screen 13 typically has an aerodynamic protrusion 16, which further improves these effects and the efficiency of the furnace process. The optimal aerodynamic situation in the furnace is adjusted by the gates 10, which are installed in the distribution ducts 9.

Циркуляционные потоки частиц в кипящем слое 1 направлены к эжекторам 8. Они обеспечивают сбор и удаление самых крупных кусков при расположении выводов золы 3 под эжекторами 8. Так как с помощью эжекторов 8 можно обеспечить регулируемую теплоотдачу и удаление крупных частиц из слоя, то устойчивость топочного процесса повышается.The circulation flows of particles in the fluidized bed 1 are directed to the ejectors 8. They provide the collection and removal of the largest pieces when the ash leads 3 are located under the ejectors 8. Since using the ejectors 8 it is possible to provide controlled heat transfer and removal of large particles from the layer, the stability of the furnace process rises.

В целом, применение предлагаемого котла кипящего слоя по сравнению с прототипом позволяет упростить его конструкцию, перспективно для реконструкции существующего парка котлов на сжигание топлива в кипящем слое, обеспечивает регулирование теплоотдачи и температуры кипящего слоя, повышает устойчивость топочного процесса и упрощает эксплуатацию котла.In general, the use of the proposed fluidized bed boiler in comparison with the prototype makes it possible to simplify its design, which is promising for the reconstruction of the existing boiler fleet for burning fuel in the fluidized bed, provides control of heat transfer and fluidized bed temperature, increases the stability of the combustion process and simplifies the operation of the boiler.

Claims

1. A fluidized bed boiler containing a fluidized bed furnace with fuel inlets and ash outlets, a furnace volume formed by screens with secondary blast nozzles and at least one ejector, the ejectors being located above the ash outlets and directed to the screens.

2. The boiler according to claim 1, characterized in that the ejectors have inputs of conveying air in several sections in height.