RU2675644C1

RU2675644C1 - Boiler with circulating layer

Info

Publication number: RU2675644C1
Application number: RU2017136769A
Authority: RU
Inventors: Евгений Михайлович Пузырёв; Вадим Алексеевич Голубев; Михаил Евгеньевич Пузырев
Original assignee: Евгений Михайлович Пузырёв
Priority date: 2017-10-18
Filing date: 2017-10-18
Publication date: 2018-12-21

Abstract

SUBSTANCE: invention relates to energy and can be used to create circulating bed boilers, including large and medium power, reliably working on various fuels and waste, including municipal. Circulating bed boiler contains a combustion chamber connected above and below to the contour of controlled circulation of particles, which includes installed together with it at least one cyclone with a gas outlet pipe, a drain riser, a remote heat exchanger and circulating particle metering devices. Their enclosing walls, including the beveled areas in the corners of cyclones and the common wall, are made of straight or curved gas-tight tube screens, in one plane, protected in areas of wear by installing wear-resistant removable linings, such as cast iron. Combustion chamber has an aerodynamic protrusion, in the middle part is made with a slope in the opposite direction from the cyclone. Drain holes with regulating gates for particles supply are installed on the inclined section of the screen, and external heat exchangers and/or chambers of thermal contact fuel processing can be located below them, which are connected from above to the fuel feeders and the processing system of volatile fuel processing products.EFFECT: technical result – improved layout and reduction of the boiler dimensions, as well as increased reliability and efficiency of its operation.7 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может использоваться при создании котлов с циркулирующим слоем (ЦКС), в том числе большой и средней мощности, надежно работающих на различных топливах и отходах, включая муниципальные.The invention relates to energy and can be used to create boilers with a circulating layer (CCS), including large and medium power, reliably working on various fuels and wastes, including municipal ones.

Известен [1. Лундквист Р.Г. Технология сжигания в циркулирующем кипящем слое. Электрические станции. 2002, №10, рис. 1-4, с. 61-68] котел с ЦКС, содержащий экранированную камеру сгорания и элементы контура циркуляции частиц с футерованными, отдельно установленными циклонами, которые газоотводящими патрубками подключены к конвективному газоходу с охлаждающими поверхностями нагрева котла. Камера сгорания подключена вверху через газоотводящее сопло по меньшей мере к одному циклону, сливному стояку частиц, вынесенному теплообменнику и дозаторам циркулирующих частиц. Дозаторы циркулирующих частиц также подключены к камере сгорания, но в ее нижней части, и таким образом все эти элементы образуют контур управляемой циркуляции частиц. Выносимый из камеры сгорания поток частиц улавливается в циклонах, ссыпается по стояку. Дозаторы циркулирующих частиц регулируют расход частиц и позволяют пропускать их поток напрямую или через вынесенный теплообменник, обеспечивая экологически эффективное низкотемпературное сжигание различных топлив, причем одновременное, и глубокую регулировку нагрузки котла.Known [1. Lundquist R.G. Circulating fluidized bed combustion technology. Power stations. 2002, No. 10, Fig. 1-4, p. 61-68] a boiler with a central combustion chamber containing a shielded combustion chamber and elements of a particle circulation circuit with lined, separately mounted cyclones, which are connected by gas exhaust pipes to a convective duct with cooling surfaces of the boiler heating. The combustion chamber is connected at the top through a gas outlet nozzle to at least one cyclone, a discharge riser of particles, an external heat exchanger and batchers of circulating particles. Dispensers of circulating particles are also connected to the combustion chamber, but in its lower part, and thus all these elements form a contour of controlled circulation of particles. The particle stream carried out from the combustion chamber is trapped in cyclones and is poured over the riser. Dispensers of circulating particles control the flow of particles and allow their flow to pass directly or through a remote heat exchanger, providing environmentally efficient low-temperature combustion of various fuels, and at the same time, and deep adjustment of the boiler load.

В [1] отмечается, что это эффективные котлы, они широко применяются и на сегодня дают наибольший вклад в развитие мировой энергетики. Котлы ЦКС позволяют сжигать экологически чисто, причем одновременно различные топлива и отходы при минимальной их подготовке - дроблении.In [1], it is noted that these are efficient boilers, they are widely used and today make the greatest contribution to the development of world energy. Central heating boilers allow you to burn environmentally friendly, and at the same time various fuels and waste with minimal preparation - crushing.

Но здесь же [1] отмечаются следующие недостатки этих котлов:But here [1] the following disadvantages of these boilers are noted:

- низкая эффективность работы котла из-за больших расходов дымовых газов при использовании влажных топлив;- low efficiency of the boiler due to the high consumption of flue gases when using wet fuels;

- выполненные из обмуровки футерованные циклоны и сливные стояки изнашиваются, растрескиваются и работают ненадежно;- the lined cyclones and drain risers made from the lining wear out, crack, and work unreliably;

- они плохо компонуются и значительно увеличены в размерах. Кроме того, среди недостатков следует отметить, что здесь используются не очень эффективная двухступенчатая подача дутья и ненадежная и неэффективная конструкция газоотводящих патрубков циклонов.- they are poorly assembled and significantly increased in size. In addition, among the shortcomings, it should be noted that not very effective two-stage blasting and unreliable and inefficient design of cyclone exhaust pipes are used here.

Согласно [2. Алехнович А.Н., Богомолов В.В. Конструкции топочно-горелочных устройств для снижения оксидов азота, шлакования и сжигания низкореакционных углей (обзор). // Сб. докладов V научно-практической конференции «Минеральная часть топлива, шлакование, очистка котлов, улавливание и использование золы». Том III «Проблемы совершенствования угольной энергетики». Челябинск, 7-9 июня 2011 г. С. 72-89, рис. 8, 12, 14, 17], на сегодня трехступенчатая подача дутья эффективнее, чем двухступенчатая, применяемая [1] в котлах ЦКС, и это необходимо учесть.According to [2. Alekhnovich A.N., Bogomolov V.V. Designs of furnace-burner devices for reducing nitrogen oxides, slagging and burning of low-reaction coal (review). // Sat reports of the V scientific-practical conference “Mineral part of fuel, slagging, boiler cleaning, collecting and using ash”. Volume III "Problems of improving coal energy." Chelyabinsk, June 7-9, 2011, pp. 72-89, Fig. 8, 12, 14, 17], today the three-stage supply of blast is more efficient than the two-stage used [1] in the central heating boiler, and this must be taken into account.

Наличие больших потоков циркулирующих частиц в котлах с ЦКС позволяет согласно [3. Патент SU, №1645759] существенно повысить их эффективность за счет термоконтактной переработки: сушки или пиролиза топлива путем его соответствующего разогрева при перемешивании с раскаленными частицами. Согласно [3] в котле с ЦКС под регулирующими шиберами подачи частиц расположена камера термоконтактной обработки топлива, подключенная сверху к питателям топлива и системе переработки летучих продуктов обработки топлива, а снизу к дозатору циркулирующих частиц, которые подключены к камере сгорания в ее нижней части.The presence of large flows of circulating particles in boilers with CCS allows according to [3. SU patent, No. 1645759] to significantly increase their efficiency due to thermal contact processing: drying or pyrolysis of the fuel by its corresponding heating with stirring with hot particles. According to [3], in the boiler with the central heating system, under the control gate of the particle feed, there is a thermocontact fuel processing chamber connected on top to the fuel feeders and the system for processing volatile fuel processing products, and below to the circulating particle meter, which are connected to the combustion chamber in its lower part.

Перемешивание потоков топлива и циркулирующих частиц в камере термоконтактной обработки производится в режиме псевдоожижения восходящими парами влаги и газами пиролиза, которые выделяются из топлива. Камера термоконтактной обработки и подключенная к ней система переработки летучих продуктов обработки топлива могут работать в режимах сушки или пиролиза топлива. При сушке пары влаги топлива после очистки в пылеуловителях поступают в теплофикационный подогреватель и конденсируются, причем при высокой температуре с полезным использованием теплоты, и не балластируют конвективный газоход котла. При пиролизе топлива летучие продукты после очистки направляются потребителю, например, для использования жидких фракций. Неконденсирующиеся газы сжигаются в котле или направляются потребителю. В обоих случаях, при сушке или пиролизе, расход дымовых газов и габариты конвективного газохода уменьшаются, а эффективность использования топлива и работы котла повышаются.Mixing of fuel flows and circulating particles in the chamber of thermal contact processing is carried out in the fluidization mode by ascending moisture vapor and pyrolysis gases that are released from the fuel. The thermocontact processing chamber and the system for processing volatile fuel processing products connected to it can operate in the drying or pyrolysis modes of fuel. When drying, the moisture vapor of the fuel after cleaning in the dust collectors enters the heating heater and condenses, moreover, at high temperature with the useful use of heat, and the convective gas duct of the boiler does not ballast. During fuel pyrolysis, volatile products are sent to the consumer after purification, for example, for the use of liquid fractions. Non-condensing gases are burned in the boiler or sent to the consumer. In both cases, during drying or pyrolysis, the consumption of flue gases and the dimensions of the convective gas duct are reduced, and the fuel efficiency and boiler operation are increased.

Недостатками этого аналога [3] являются:The disadvantages of this analogue [3] are:

- они плохо компонуются и значительно увеличены в размерах.- they are poorly assembled and significantly increased in size.

- используется неэффективная двухступенчатая подача дутья;- uses an ineffective two-stage supply of blast;

- используется ненадежная конструкция газоотводящих патрубков циклонов.- the unreliable design of the exhaust pipes of the cyclones is used.

В статье отмечается, что на сегодня наиболее эффективными являются котлы ЦКС серии «Компакт» [1., рис. 5], выбранные в качестве прототипа, который более подробно описан в [4. Патент РФ №2229345]. Согласно [1, 4] котел ЦКС содержит камеру сгорания, подключенную сверху и снизу к контуру управляемой циркуляции частиц, который включает установленные совмещено с ней газоотводящее сопло, по меньшей мере один циклон с газо-отводящим патрубком, сливной стояк частиц, вынесенный теплообменник и дозаторы циркулирующих частиц, причем их ограждающие стены, в том числе скошенные углы циклонов и общая стенка, выполнены из прямых или изогнутых в одной плоскости газоплотных трубных экранов, защищенных в зонах износа слоями обмуровки.The article notes that today the most efficient are the CCS boilers of the Compact series [1., Fig. 5], selected as a prototype, which is described in more detail in [4. RF patent No. 2229345]. According to [1, 4], the central heating boiler contains a combustion chamber connected at the top and bottom to a controllable particle circuit, which includes a combined exhaust gas nozzle, at least one cyclone with a gas exhaust pipe, a particle discharge riser, a remote heat exchanger and batchers circulating particles, their enclosing walls, including the beveled corners of the cyclones and the common wall, made of straight or bent in one plane gas-tight tube screens, protected in the wear zones by layers of wadding.

Совмещенная компоновка и выполнение стен плоскими или с гибами в одной плоскости экранами существенно упрощают конструкцию котла. При этом циклоны с целью минимизации износа при простоте конструкции в горизонтальном сечении представляют собой вписанные в квадрат многоугольники или квадраты со скошенными углами. Они приближены к идеальной форме - окружности, особенно важной при наложении тонких слоев обмуровки в углах многоугольников, и обеспечивают эффективное улавливание частиц.Combined layout and execution of walls flat or with bends in one plane by screens significantly simplify the design of the boiler. In this case, the cyclones in order to minimize wear with the simplicity of design in a horizontal section are polygons inscribed in a square or squares with beveled corners. They are close to the ideal shape - a circle, which is especially important when applying thin layers of wadding at the corners of polygons, and provide effective capture of particles.

Недостатками прототипа [1, 4] являются:The disadvantages of the prototype [1, 4] are:

- плохая компоновка камеры сгорания с элементами контура управляемой циркуляции частиц и большие размеры котла;- poor layout of the combustion chamber with elements of the contour of controlled circulation of particles and the large size of the boiler;

- низкая эффективность работы котла, в том числе из-за больших расходов дымовых газов;- low efficiency of the boiler, including due to the high consumption of flue gases;

- низкая надежность работы котла.- low reliability of the boiler.

Целью предлагаемого изобретения является улучшение компоновки и уменьшение габаритов котла, а также повышение надежности и эффективности его работы. Поставленная цель достигается тем, что в котле с циркулирующим слоем, содержащем камеру сгорания, подключенную сверху и снизу к контуру управляемой циркуляции частиц, который включает установленные совмещено с ней газоотводящее сопло, по меньшей мере один циклон с газоотводящим патрубком, сливной стояк, вынесенный теплообменник и дозаторы циркулирующих частиц, причем их ограждающие стены, в том числе скошенные участки в углах циклонов и общая стенка, выполнены из прямых или изогнутых в одной плоскости газоплотных трубных экранов, защищенных в зонах износа слоями обмуровки, предлагается камеру сгорания в средней части выполнить с наклоном в противоположную от циклона сторону.The aim of the invention is to improve the layout and reduce the size of the boiler, as well as improving the reliability and efficiency of its operation. This goal is achieved by the fact that in a boiler with a circulating layer containing a combustion chamber connected at the top and bottom to a controlled particle circulation circuit, which includes a combined exhaust gas nozzle, at least one cyclone with a gas exhaust pipe, a drain riser, a remote heat exchanger and batchers of circulating particles, and their enclosing walls, including beveled sections in the corners of the cyclones and the common wall, are made of straight or bent in one plane gas-tight tube screens, protecting nnyh zones layers of lining wear, it is proposed a combustion chamber in the middle part run obliquely in the opposite direction from the cyclone.

Таким образом, в предлагаемой конструкции циклон располагается над камерой сгорания и вписан в ее профиль, что улучшает компоновку и уменьшает габариты котла. Наклон камеры сгорания и внешнего экрана обеспечивает повышенную сепарацию и удержание циркулирующих частиц внутри топки, причем наиболее крупных, а также обеспечивает эффективность выгорания топлива. Контакт частиц с трубами повышает теплосъем внешнего экрана. При этом в циклон и тракт циркуляции попадают более мелкие и поэтому менее абразивные частицы, что повышает надежность работы этих элементов и котла в целом. Благодаря наклону не только внешнего, но и экрана общей стенки, повышенный теплосъем будет и в топке и в циклоне, что позволит уменьшить требуемую площадь экранов и габариты котла.Thus, in the proposed design, the cyclone is located above the combustion chamber and inscribed in its profile, which improves the layout and reduces the dimensions of the boiler. The inclination of the combustion chamber and the external screen provides increased separation and retention of circulating particles inside the furnace, the largest ones, and also provides fuel burn efficiency. The contact of particles with pipes increases the heat removal of the external screen. At the same time, smaller and therefore less abrasive particles get into the cyclone and the circulation path, which increases the reliability of these elements and the boiler as a whole. Due to the inclination of not only the external, but also the screen of the common wall, increased heat removal will be in the furnace and in the cyclone, which will reduce the required screen area and the dimensions of the boiler.

Дополнительно, в п. 2 предлагается экран, являющийся общей стенкой, ниже газоотводящего сопла выполнить вогнутым в камеру сгорания с образованием аэродинамического выступа. За счет разворота потока и возникновения центробежных сил повышается эффективность сепарации и удержания крупных циркулирующих частиц. Увеличиваются заполнение частицами камеры сгорания и выгорание топлива с соответствующим повышением тепло-съема экранов, эффективности работы и снижением габаритов котла.Additionally, in paragraph 2, it is proposed that the screen, which is a common wall, be made concave into the combustion chamber below the gas outlet nozzle with the formation of an aerodynamic protrusion. Due to the reversal of the flow and the occurrence of centrifugal forces, the efficiency of separation and retention of large circulating particles is increased. Filling with particles of the combustion chamber and fuel burnout are increasing with a corresponding increase in heat removal of screens, operational efficiency and reduction in the dimensions of the boiler.

Положительный эффект от введения наклона внешнего экрана предлагается дополнительно усилить, п. 3, путем снижения габаритов котла за счет применения этого экрана для отбора циркулирующих частиц с использованием их для организации дополнительного регулируемого теплосъема в вынесенных теплообменниках. Кроме того, применение отбора циркулирующих частиц, п. 4, с камерами термоконтактной обработки топлива позволяет уменьшить объем дымовых газов и соответственно размеры газоходов котла. К тому же, при термоконтактной сушке пары влаги топлива конденсируются в теплофикационном подогревателе с полезным использованием теплоты. При пиролизе топлива, п. 4, выделенные продукты пиролиза направляются для использования внешнему потребителю. В обоих случаях, п. 3 и п. 4, расход дымовых газов и соответственно габариты циклона, конвективного газохода и котла уменьшаются, а эффективность использования топлива и работы котла повышается.It is proposed to further strengthen the positive effect of introducing the inclination of the external screen, p. 3, by reducing the dimensions of the boiler by using this screen to select circulating particles using them to organize additional controlled heat removal in remote heat exchangers. In addition, the use of the selection of circulating particles, p. 4, with thermal contact fuel processing chambers allows to reduce the volume of flue gases and, accordingly, the size of the boiler flues. In addition, during thermal contact drying, the moisture vapor of the fuel condenses in a heating heater with the beneficial use of heat. In the pyrolysis of fuel, p. 4, the selected pyrolysis products are sent for use to an external consumer. In both cases, p. 3 and p. 4, the consumption of flue gases and, accordingly, the dimensions of the cyclone, convective gas duct and boiler are reduced, and the efficiency of fuel use and boiler operation increases.

Дополнительно, п. 5, предлагается газоотводящий патрубок циклона выполнить в виде образованного двумя цилиндрическими обечайками сопла острого дутья кольцевой формы с закручивающими лопатками на выходе. Это создает охлаждаемую воздухом и поэтому надежно работающую простую конструкцию газоотводящего патрубка, а подача на выхлоп циклона вихревого потока острого дутья обеспечивает экологически наиболее чистое и эффективное дожигание частиц по трехступенчатой схеме [2].Additionally, p. 5, it is proposed that the cyclone gas outlet be made in the form of a ring-shaped sharp blast nozzle formed by two cylindrical shells with twisting vanes at the outlet. This creates an air-cooled and therefore reliable working simple design of the exhaust pipe, and the supply of an eddy stream of sharp blast to the cyclone exhaust provides the most environmentally friendly and efficient afterburning of particles according to a three-stage scheme [2].

Дополнительно, п. 6, выполнение циклонов с квадратным сечением и образованием скошенных участков в углах плоскими газоплотными экранами, которые устанавливают с зазорами, не только увеличивает площадь теплосъема и снижает габариты котла, но и формирует в углах слабо продуваемые застойные зоны с повышенной сепарацией частиц, что увеличивает эффективность работы котла.Additionally, p. 6, the implementation of cyclones with a square cross section and the formation of beveled sections in the corners with flat gas tight screens, which are installed with gaps, not only increases the heat removal area and reduces the dimensions of the boiler, but also forms weakly blown stagnant zones in the corners with increased particle separation, which increases the efficiency of the boiler.

Дополнительно, п. 7, защита зон износа экранов установкой износостойких съемных накладок, например, чугунных, повышает надежность работы котла, в том числе за счет большей прочности и быстроты ремонта.Additionally, p. 7, protection of wear zones of screens by installing wear-resistant removable linings, for example, cast-iron, increases the reliability of the boiler, including due to greater strength and speed of repair.

На фиг. 1 показан профиль предлагаемого котла ЦКС и его основные элементы, а на фиг. 2 в горизонтальном разрезе А-А дано пояснение по конструкции циклонов.In FIG. 1 shows the profile of the proposed boiler CKS and its main elements, and in FIG. 2, in a horizontal section AA, an explanation is given on the design of cyclones.

Котел 1 с ЦКС содержит камеру сгорания 2 с газоотводящим соплом 3, циклоны 4 с газоотводящими патрубками 5 и сливными стояками 6 частиц, а также вынесенные теплообменники 7 и дозаторы 8 циркулирующих частиц, на фиг. 1 пневматического типа, и эти элементы образуют контур управляемой циркуляции частиц через придонный слой 9. Ограждающие стены всех этих элементов просты. Они выполнены из прямых или изогнутых преимущественно в одной плоскости газоплотных трубных экранов 10, защищенных в зонах износа слоями обмуровки.Boiler 1 with a central combustion chamber contains a combustion chamber 2 with a gas outlet nozzle 3, cyclones 4 with gas outlet pipes 5 and drain pipes 6 of particles, as well as remote heat exchangers 7 and dispensers 8 of circulating particles, in FIG. 1 of the pneumatic type, and these elements form a contour of controlled circulation of particles through the bottom layer 9. The enclosing walls of all these elements are simple. They are made of straight or bent gas-tight tube screens 10 predominantly in the same plane, which are protected in the wear zones by layers of lining.

В предлагаемой конструкции общий экран 11 и внешний экран 12 выполнены с наклоном в противоположную от циклонов 4 сторону. Циклоны 4 совмещены с камерой сгорания 2, располагаются над ней и вписаны в ее профиль. Это улучшает компоновку котла 1 и уменьшает его габариты. Кроме того, наклон экранов 11 и 12 обеспечивает сепарацию, удержание и циркуляцию частиц в камере сгорания 2, как показано стрелками 13. Резкий разворот газов на аэродинамическом выступе 14 дополнительно повышает эффективность топочных процессов и удержание частиц, защищает циклон 4 от наиболее абразивных крупных частиц и повышает надежность его работы.In the proposed design, the common screen 11 and the external screen 12 are made with an inclination opposite to the cyclones 4. The cyclones 4 are combined with the combustion chamber 2, are located above it and are inscribed in its profile. This improves the layout of the boiler 1 and reduces its dimensions. In addition, the inclination of the screens 11 and 12 ensures the separation, retention and circulation of particles in the combustion chamber 2, as shown by arrows 13. A sharp turn of gases on the aerodynamic protrusion 14 further increases the efficiency of the combustion processes and particle retention, protects the cyclone 4 from the most abrasive large particles and increases the reliability of its work.

При компоновке в котле 1 наибольшую ширину и площадь общего экрана 11 обеспечивают циклоны с квадратным сечением, фиг. 2, причем их количество может быть произвольным. Для приближения к идеальной форме сечения циклона - окружности с сохранением простоты конструкции предлагается образовывать скошенные участки в углах плоскими газоплотными экранами 15, которые устанавливают с зазорами. Это не только увеличивает площадь теплосъема и снижает габариты котла, но и формирует в углах слабо продуваемые застойные зоны с повышенной сепарацией частиц, что увеличивает эффективность работы котла. Газоотводящие патрубки 5 циклонов 4 выполняются охлаждаемыми, в виде образованного двумя цилиндрическими обечайками 16 сопла острого дутья кольцевой формы. На выходе оно имеет закручивающие лопатки 17 и подключено к системе подачи дутья 18 с вентиляторами 19. Это создает охлаждаемую воздухом и поэтому надежно работающую простую конструкцию газоотводящего патрубка 5 циклона 4.When arranging in the boiler 1, the largest width and the area of the common screen 11 is provided by cyclones with a square section, FIG. 2, and their number may be arbitrary. To approximate the ideal cross-sectional shape of the cyclone - a circle while maintaining the simplicity of the design, it is proposed to form beveled sections in the corners with flat gas-tight screens 15, which are installed with gaps. This not only increases the heat removal area and reduces the dimensions of the boiler, but also forms in the corners weakly blown stagnant zones with increased particle separation, which increases the efficiency of the boiler. The gas outlet pipes 5 of the cyclones 4 are made cooled, in the form of an annular sharp blast nozzle formed by two cylindrical shells 16. At the outlet, it has twisting blades 17 and is connected to the blast supply system 18 with fans 19. This creates a simple air-cooled design of the exhaust pipe 5 of cyclone 4, which is air-cooled and therefore reliable.

На наклонном участке внешний экран 12 имеет сливные отверстия 20 с установленными в них регулирующими шиберами 21 подачи частиц, и под ними расположены вынесенные теплообменники 7 и по меньшей мере одна камера 22 термоконтактной обработки топлива. Эта камера 22 подключена сверху к питателям топлива 23 и системе переработки летучих продуктов обработки топлива, которая включает теплофикационный подогреватель 24 сетевой воды и собственно блок 25 переработки. Снизу к камере 22 термоконтактной обработки топлива подключается дозатор частиц 26, показан дозатор шнекового типа, соединенный с камерой сгорания 2. При этом вынесенные теплообменники 7 и камера 22 удобно компонуются практически без увеличения габаритов котла.On the inclined section, the outer screen 12 has drain holes 20 with the regulating gates 21 for supplying particles installed in them, and under them are remote heat exchangers 7 and at least one thermocontact fuel treatment chamber 22. This chamber 22 is connected from above to the fuel feeders 23 and the system for processing volatile fuel processing products, which includes a heating water heater 24 of the network water and the processing unit 25 itself. From below, a particle dispenser 26 is connected to the thermal contact fuel processing chamber 22, a screw type dispenser is shown connected to the combustion chamber 2. At the same time, the remote heat exchangers 7 and the chamber 22 are conveniently assembled practically without increasing the dimensions of the boiler.

Котел 1 ЦКС также включает различные необходимые для его работы элементы и устройства. Помимо системы дутья 18 с вентиляторами 19 в котле 1 имеются воздухораспределительные решетки 27, сопла вторичного дутья 28, конвективный газоход 29 с поверхностями нагрева 30. Для защиты экранов на них с помощью резьбовых соединений установлены плотно прилегающие износостойкие съемные чугунные накладки 31, условно показанные на стенках газоотводящих сопел 3 и в зоне придонного слоя 9 с высокой концентрацией частиц. Накладки 31 повышают надежность работы котла за счет большей прочности и быстроты ремонта в сравнении с обмуровкой.Boiler 1 CKS also includes various elements and devices necessary for its operation. In addition to the blasting system 18 with fans 19, the boiler 1 has air distribution grilles 27, secondary blast nozzles 28, a convective gas duct 29 with heating surfaces 30. To protect the screens with threaded joints, tight-fitting wear-resistant removable cast-iron plates 31, conventionally shown on the walls, are installed on them. gas outlet nozzles 3 and in the zone of the bottom layer 9 with a high concentration of particles. Pads 31 increase the reliability of the boiler due to the greater strength and speed of repair in comparison with the lining.

При работе котла 1 с ЦКС в камере сгорания 2 осуществляется низкотемпературный топочный процесс, распространяющийся через газоотводящее сопло 3 в циклоны 4. Циркулирующие частицы и частицы топлива в придонном слое 9 поддерживаются в состоянии псевдоожижения на воздухораспределительной решетке 27. Топливо горит в потоке воздушного дутья, подаваемого в камеру сгорания 2 через воздухораспределительную решетку 27 и сопла вторичного дутья 28 из системы дутья 18 вентиляторами 19. Температурный режим поддерживается работой контура управляемой циркуляции частиц. Частицы улавливаются в циклоне 4, ссыпаются по сливным стоякам 6 к дозаторам 8 напрямую или через вынесенные теплообменники 7, где они охлаждаются, и далее регулируемо вводятся в камеру сгорания 2. При этом дозаторами 8 регулируется как заполнение частицами камеры сгорания 2, ее работа и теплосъем, так и теплосъем через вынесенный теплообменник 7, поддерживая оптимальный низкотемпературный топочный процесс. Подачей дутья частицы в вынесенных теплообменниках 7 также поддерживаются в состоянии псевдоожижения на их воздухораспределительных решетках 27.When the boiler 1 with the central combustion chamber is operating in the combustion chamber 2, a low-temperature combustion process is carried out, which propagates through the gas exhaust nozzle 3 into the cyclones 4. The circulating particles and fuel particles in the bottom layer 9 are maintained in the state of fluidization on the air distribution grill 27. The fuel burns in the air blast stream supplied into the combustion chamber 2 through the air distribution grill 27 and the secondary blast nozzle 28 from the blasting system 18 by the fans 19. The temperature mode is supported by the operation of the controllable circus loop particle elution. Particles are trapped in cyclone 4, poured along drain pipes 6 to dispensers 8 directly or through remote heat exchangers 7, where they are cooled, and then regulated into the combustion chamber 2. At the same time, the dispensers 8 are regulated as filling particles of the combustion chamber 2, its operation and heat removal , and heat removal through a remote heat exchanger 7, supporting an optimal low-temperature combustion process. By supplying blast, the particles in the remote heat exchangers 7 are also maintained in a fluidized state on their air distribution grilles 27.

Благодаря наклону камеры сгорания 2, в ней обеспечивается гравитационная сепарация и удержание наиболее крупных частиц с их циркуляцией, как показано стрелками 13, и повышенная эффективность выгорания топлива. На наклонных участках создается лучший контакт частиц с трубами и повышается теплосъем, причем не только внешнего экрана 12, но всех экранов 10 камеры сгорания 2 и общего экрана 11 со стороны циклонов 4. Аэродинамический выступ 14 обеспечивает резкий разворот газов перед газоотводящим соплом 3, дополнительную инерционную сепарацию и циркуляцию частиц. Этим дополнительно повышается теплосъем и эффективность выгорания топлива.Due to the tilt of the combustion chamber 2, it provides gravitational separation and retention of the largest particles with their circulation, as shown by arrows 13, and increased fuel burn efficiency. On inclined sections, better contact of particles with pipes is created and heat removal is increased, not only of the external screen 12, but of all the screens 10 of the combustion chamber 2 and the common screen 11 from the side of the cyclones 4. The aerodynamic protrusion 14 provides a sharp turn of gases in front of the gas outlet nozzle 3, an additional inertial particle separation and circulation. This further increases the heat removal and fuel burn efficiency.

Удержание частиц в камере сгорания 2 защищает циклоны 4 от наиболее абразивных крупных частиц, и это повышает надежность работы котла. Для защиты экранов 10 в зонах их контакта с интенсивными потоками частиц, прежде всего в придонном слое 9 и на входе в газоотводящее сопло 3, на экраны устанавливают плотно прилегающие износостойкие съемные, например, чугунные накладки 31.The retention of particles in the combustion chamber 2 protects the cyclones 4 from the most abrasive large particles, and this increases the reliability of the boiler. To protect the screens 10 in the zones of their contact with intense particle flows, especially in the bottom layer 9 and at the entrance to the gas outlet nozzle 3, tightly fitting wear-resistant removable, for example, cast-iron plates 31 are installed on the screens.

Тангенциальный ввод потока из камеры сгорания 2 по газоотводящим соплам 3 обеспечивает его закрутку в циклонах 4, фиг. 2. При вращении потока частицы отбрасываются центробежными силами к стенкам циклона 4 и ссыпаются вниз, в сливные стояки 6. При этом значительная часть частиц попадает в отгороженные в углах плоскими газоплотными экранами 15 слабо продуваемые застойные зоны, в которых частицы задерживаются. Это не только повышает улавливание частиц, но увеличивает теплосъем и снижает габариты котла. Поток циркулирующих частиц распространяет интенсивное горение в циклон 4. Благодаря подаче из системы 18 острого дутья через кольцевой зазор между двумя цилиндрическими обечайками 16, которые формируют газоотводящий патрубок 5, они охлаждаются и надежно работают. Подача завихренного закручивающими лопатками 17 потока острого дутья встречно выходящим из циклона 4 газам обеспечивает перемешивание потоков, удержание частиц и экологически наиболее чистое и эффективное на сегодня дожигание уносимых частиц по трехступенчатой схеме.The tangential inlet of the flow from the combustion chamber 2 through the gas exhaust nozzles 3 ensures its swirling in cyclones 4, FIG. 2. When the flow rotates, the particles are discarded by centrifugal forces to the walls of the cyclone 4 and are poured down into the drain risers 6. In this case, a significant part of the particles gets into the weakly blown stagnant zones fenced off in the corners by flat gas tight screens 15, in which the particles are trapped. This not only increases the capture of particles, but also increases the heat removal and reduces the dimensions of the boiler. The flow of circulating particles spreads intense combustion into the cyclone 4. Due to the supply of sharp blast from the system 18 through the annular gap between the two cylindrical shells 16, which form the exhaust pipe 5, they are cooled and reliably work. The supply of a sharp blast stream twisted by twisting vanes 17 to gases counter-leaving the cyclone 4 ensures mixing of the streams, particle retention and the environmentally cleanest and most efficient today afterburning of entrained particles in a three-stage scheme.

Наличие больших потоков раскаленных циркулирующих частиц на наклонном участке внешнего экрана 12 позволяет организовать их управляемый отбор через сливные отверстия 20 с регулирующими шиберами 21 и использовать их теплоту для повышения эффективности работы котла. Например, можно повысить теплосъем в дополнительных вынесенных теплообменниках 7, расположенных под внешним экраном 12, описанным выше способом, здесь они не показаны. Разогрев топлива при термоконтактной обработке топлива при смешивании его с раскаленными циркулирующими частицами в камере 22 позволяет удалить из загружаемого питателем 23 топлива влагу, высушить топливо или, при необходимости, провести пиролиз. Удаляемые при пиролизе летучие компонент топлива, включая смолы, используются в блоке 25 переработки для получения жидкого топлива.The presence of large flows of hot circulating particles on an inclined section of the outer screen 12 allows you to organize their controlled selection through the drain holes 20 with control gates 21 and use their heat to increase the efficiency of the boiler. For example, it is possible to increase the heat removal in additional remote heat exchangers 7 located under the external screen 12, as described above, they are not shown here. Heating the fuel during thermal contact processing of the fuel when mixing it with incandescent circulating particles in the chamber 22 allows you to remove moisture from the fuel loaded by the feeder 23, dry the fuel, or, if necessary, carry out pyrolysis. Volatile fuel components removed during pyrolysis, including resins, are used in processing unit 25 to produce liquid fuel.

В итоге из камеры 22 термоконтактной обработки топлива дозатор 26 подает в камеру сгорания 2 сухое топливо или бездымный коксозольный остаток. Соответственно снижается объем дымовых газов с уменьшением сечения конвективного газохода 29, площади поверхностей нагрева 30 и габаритов котла. Кроме того, пары влаги топлива конденсируются в теплофикационном подогревателе 24 с полезным использованием теплоты и повышением КПД котла. При пиролизе топлива выделенные продукты пиролиза направляются для использования внешнему потребителю в виде горючего газа или жидкого топлива, что также повышает эффективность работы котла. В обоих случаях, сушки или пиролиза, расход дымовых газов и соответственно габариты циклона 4, конвективного газохода и котла уменьшаются, а эффективность использования топлива и работы котла повышаются.As a result, from the chamber 22 of the thermal contact fuel processing, the dispenser 26 delivers dry fuel or smokeless coke-ash residue to the combustion chamber 2. Accordingly, the volume of flue gases decreases with a decrease in the cross-section of the convective gas duct 29, the area of the heating surfaces 30 and the dimensions of the boiler. In addition, the moisture vapor of the fuel condenses in the heating heater 24 with the beneficial use of heat and increased boiler efficiency. During fuel pyrolysis, the separated pyrolysis products are sent for use to an external consumer in the form of combustible gas or liquid fuel, which also increases the efficiency of the boiler. In both cases, drying or pyrolysis, the consumption of flue gases and, accordingly, the dimensions of the cyclone 4, convective gas duct and boiler are reduced, and the fuel efficiency and boiler operation are increased.

Таким образом, в сравнении с прототипом [1, 4], предлагаемый наклон внешнего экрана 12 улучшает компоновку котла и снижает его габариты. Это обеспечивает удержание наиболее крупных, в том числе наиболее абразивных частиц внутри камеры сгорания 2, повышает эффективность выгорания топлива и теплосъем в ней, разгружает циклон 4 от абразивных частиц и увеличивает надежность работы его и котла в целом, особенно при установке аэродинамического выступа 14.Thus, in comparison with the prototype [1, 4], the proposed inclination of the external screen 12 improves the layout of the boiler and reduces its dimensions. This ensures the retention of the largest, including the most abrasive particles inside the combustion chamber 2, increases the efficiency of fuel combustion and heat removal in it, unloads the cyclone 4 from abrasive particles and increases the reliability of its operation and the boiler as a whole, especially when installing the aerodynamic protrusion 14.

Наклон внешнего экрана 12 также обеспечивает установку под ним камеры 22 термоконтактной обработки топлива и вынесенных теплообменников. Камера 22 дополнительно снижает габариты и повышает эффективность работы котла благодаря переводу его на сжигание сухого или бездымного топлива, причем система переработки летучих продуктов обработки топлива 24 и 25 обеспечивает полезную утилизацию тепла и собственно продуктов, выделяющихся при термоконтактной обработке топлива.The inclination of the outer screen 12 also provides for the installation under it of a chamber 22 for thermal contact processing of fuel and external heat exchangers. The chamber 22 further reduces the dimensions and increases the efficiency of the boiler by switching it to burning dry or smokeless fuel, and the system for processing volatile fuel processing products 24 and 25 provides useful utilization of heat and the products themselves released during thermal contact fuel processing.

Claims

1. A boiler with a circulating layer, comprising a combustion chamber connected from above and below to a controlled particle circulation loop, which includes at least one cyclone with a gas exhaust nozzle installed together with it, a drain riser, a remote heat exchanger and circulating particle dispensers, their enclosing walls, including beveled sections in the corners of the cyclones and the common wall, are made of straight or bent in one plane gas-tight tube screens, which are protected in wear zones by layers of brickwork, characterized in that the combustion chamber in the middle part is made with an inclination in the opposite direction from the cyclone.

2. A boiler with a circulating layer according to claim 1, characterized in that the gas-tight screen, which is a common wall, below the gas outlet nozzle is made concave into the combustion chamber with the formation of an aerodynamic protrusion.

3. The boiler with the circulating layer according to claim 1, characterized in that on the inclined section the external screen of the combustion chamber has drain holes with regulating particles supply gates installed in them and remote heat exchangers with circulating particle dispensers are located under them.

4. The boiler with a circulating layer according to claim 3, characterized in that at least one thermocontact fuel processing chamber is located under the control gates of the particle feed, connected to the fuel feeders and the fuel processing volatile product processing system on top and to the particle dispenser below.

5. The boiler with a circulating layer according to claim 1, characterized in that the cyclone exhaust pipe is made in the form of a ring-shaped sharp blast nozzle with twisting blades formed by two cylindrical shells.

6. The boiler with a circulating layer according to claim 1, characterized in that the beveled sections are formed by flat gas tight tube screens that are installed in the corners of the cyclones with gaps, the cyclones having a square section.

7. The boiler with a circulating layer according to claim 1, characterized in that the wear zones of the screens are protected by wear-resistant removable overlays.