Топка с кипящим слоем и способ ее работы

 

I. Топка с кипящим слоем, содержащая вертикальную топочную камеру с соплами вторичного дутья, секционированную неподвижными провальными рещетками, установленными над соплами вторичного ду-: тья. размещенные на решетках слон гранулированной инертной засыпки и распо,поженные под топочной камерой подвижную колосниковую решетку, шламосборник и патрубок отвода топочных газов, оглмчающаяся тем. что. с целью повышения интенсивности газификации и сжигания твердого топлива, топочная камера снабжена охватывающими ее охлаждающими кожухами , соленоидами и вихревыми камерами,, последние из которых размещены в зоне сопел вторичного дутья, а внутренняя поверхность кожухов и внешняя поверхность топочной камеры снабжены плоскими спиральными ребрами, причем витки соленоидов расположены на поверхности упомянутых ребер, а засыпка выполнена нз ферромагнитного мат€рнала. преимущественно Кобальтовой стали. 2. Топка по п. I, отличающаяся тем. что гранулы засыпки имеют сферическую форму .. 3.ТопКа по пп. 1 и 2, огличающаясягем , что провальные решетки выполнены из немагнитного материала. 4.Топка по nh. I-3, отличающаяся тем. что сопла вторичного дутья выполнены в виде параллельно установленных перфорированных труб. 5.Топка по пп. 1-3, отличающаяся тем, что сопла вторичного дутья выполнены в виде образованных замкнутыми перфорированными трубками концентрических колеи . 6.Топка по пп. -, отличающаяся тем, что сопла вторичного дутья выполнены в виде полых перфорированных пластин. 7.Способ работы топки с кипящим слоем , включающий предварительное дробление топлива, его предварительный подогрев, частичное сжигание, газификацию во взве (Л шенном состоянии и сжигание в объеме топочной камеры, отличающийся тем, -что, с целью повышения интенсивности газификации и сжигания топлива, одновременно с подогревом твердого топлива осуществляют его дополнительное дробление путем наложения на гранулы засыпки импульсного магнитного поля с частотой 3-10 Гц и продолжительностью импульсов 0,01 - 0,03 с. а в перерывах между импульсами - 00 переменного магнитного поля с напряженСП ностью, величина которой не меньше коэрСО со со цитивной силы ферромагнитного материала засыпки, после подогрева путем создания восходящего потока воздуха отделяют Пылевидную составляющую тодлива с после- . дующим ее сжиганием в вихревых камерах с образованием в объеме охлаждающего кожуха сухого водяного пара, причем топочный газ из вихревых камер подают на сжигание в объеме топочной камеры совместно с сухим водяным паром.

СОК)3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECflYEiËÈÍ (19) 0И

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬФИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3352519/24-06 (22) 27.10.8! (46). 15.08.83. Бюл. № 30 (72) IO. И. Тамбовцев и В. А. Долгушев (53) 662.933 (088.8) (56) 1. Сыромятников H. И. и Волков Н. Ф.

Процессы в кипящем слое. М., Металлургиздат, 1959, с. 200 — 202, рис. 84.

2. Патент СССР № 367620, кл. F 23 С 1102, 1968..(54) ТОПКА С КИПЯЩИМ СЛОЕМ И

СПОСОБ ЕЕ РАБОТЬ1, (57) i. Топка с кипящим слоем, содержащая вертикальную топочную камеру с соплами вторичного дутья, секционированную неподвижными провальными решетками, ус-тановленными над соплами вторичного дутья, размещенные на решетках слои гра нулированной инертной засыпки и расположенные под топочной камерон подвижную колосниковую решетку, шла мосборник н патрубок отвода топочных газов, отличающаяся тем, что, с целью повышения интенсивности газификации и сжигания твердого топлива, топочная камера снабжена охватывающими ее охлаждающими кожухами, соленоидами и вихревыми камерами,. последние из которых размещены в зоне сопел вторичного дутья, а внутренняя поверхность кожухов и внешняя поверхность топочной камеры снабжены плоскими спиральными ребрами, причем витки соленоидов расположены на поверхности упомянутых ребер, а. засыпка выполнена нз ферромагнитного материала, преимущественно кобальтовой стали.

2. Топка по п. 1, отличающаяся тем, что гранулы засыпки имеют сферическую форму.

3. Топка по пп. 1 и 2, отличающая тем, что провальные решетки выполнены из немагнитного материала.

4. Топка по пй. 1 — 3, отличающаяся тем, что сопла вторичного дутья выполнены в виде параллельно установленных перфорированных труб.

5. Топка по пп. 1 — 3, отличающаяся тем, что сопла вторичного дутья выполнены в виде образованных замкнутыми перфорированными трубками концентрических колец. б. Топка по пп. 1 —.З,-отличающаяся тем, что сопла вторичного дутья выполнены в виде полых перфорированных пластин.

7. Способ работы топки с кипящим слоем, включающий предварительное дробление топлива, его предварительный подогрев, частичное сжигание, газификацию во взвешенном состоянии и сжигание в объеме топочной камеры, отличающийся тем, что, с целью повышения интенсивности газификации и сжигания топлива, одновременно с подогревом твердого топлива осуществляют его дополнительное дробление путем наложения на гранулы засыпки импульсного магнитного поля с частотой 3 — 10 Гц и продолжительностью импульсов 0,0!в

0,03 с, а в перерывах между импульсами— переменного магнитного ноля с напряженностью, величина которо" не меньше коэрцитивной силы ферромагнитного материала. засыпки, после подогрева путем создания восходящего потока воздуха отделяют flbfлевидную составляющую то11лива с после-. дующим ее сжиганием в вихревых камерах с образованием в объеме охлаждающего кожуха сухого водяного пара, причем топочный газ из вихревых камер подают на сжигание в объеме топочной камеры совместно с сухим водяным паром.

-1035333!

1

Изобретение относится к энергетике И может быть использовано для сжигания и газификации твердого топлива в теплоэнергетических установках и в установках химической промьппленности.

Известна топка с виброкипящим слоем, содержащая вертикальную топочную камеру с соплами вторичного дутья к расположенные под топочной камерой подвижную колосниковую решетку, шламосборник к патрубок для огвода топочных газов 11), Недостатком давкой топки является сложность герметизации топочной камеры и pe щетки в условиях высоких температур, необходимость иметь высокое гидравлическое сопротивление подвижной колосниковой решетки с тем, чтобы обеспечить равномерное распределение воздуха по горизонтальному сечению топочной камеры. В противном случае возможен локальный перегрев слоя, клавлекие золы и забивание отверстий ре. цветки расплавленным шлаком. Другой недостаток этого устройства состоит в том, что в нем имеются потери углерода, связанные с уносом его пылевидных часткц, для преодоления которого приходится возвращать унос в отделЬный дожигательный. псевдоожиженный слой.

Известна такие топка с кипящим слоем, содержащая вертикальную топочную камеру с соплами вторичного дутья, секционированную неподвижными провальны ми решетками, установленнымк над соплами вторичного дутья, размещекные ка решетках слои гранулирОванной инертной засыпки и расположенные над топочной камерой йодвиж кую колосниковую решетку, шламосборник и патрубок отвода топочных газов 12 .

Однако данная топка характеризуется относительно низким количеством газификации и сжигакия твердого топлива. чем витки жленоидов расположены на поверхности упомянутых ребер, а засыпка выполнена из ферромагнитного материала, преимущественно кобальтовой стали.

Кроме того,, в топке с кипящим слоем гранулы засыпки имеют сферическую фор.

M3 .

Провальные решетки выполнены из немагнитного материала.

В топке сопла вторичного дутья выпол- нены в виде параллельно установленных перфорированных труб.

Сопла вторичного дутья выполнены в виде образованных замкнутыми перфорированными трубками концентрических колец.

Сопла вторичного дутья выполнены в виде полых перфорированных пластин.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу работы топки, включающему предварительное дробление топлива, его предварительный подогрев, частичное сжигание, газификацию во взвешенном состоянии и сжигание в объеме топочной камеры, одновременно с подогревом твердого топлива осуществляют его дополнительное дробление путем наложения на гранулы засыпки импульсного магнитного поля с частотой

3 — 10 Гц и продолжительностью импульсов

0,01 — 0,03 с, а а в перерывах между импуль. . сами — переменного магнитного поля с напряженностью, величина которой не меньше коэрцитйййой силы ферромагнитного материала засыпки, после подогрева путем создания восходящего потока воздуха бтделяют пылевидную составляющую топлива с последующим ее сжиганием в вихревых камерах с образованием в объеме охлаждающего кожуха сухого водяного пара, причем топочный газ из вихревых камер подают на сжигание в объеме топочной камеры совместно с сухим водяным паром.

45

Целью изобретения является повышение интенсивности газификации и сжигания твердого топлива.

Укаэанная цель достигается тем, что в топке с кипящим слоем, содержащей вертикальную топо!шую камеру с соплами вторичного, дутья, секционированную неподвижнымк провальными решетками, установленными над соплами вторичного дутья, размещенные ка решетках слои гранулированной инертной засыпки и расположенные под топочной ка мерой подвижную колосниковую решетку, шламосборник и патрубок отвода топочных газов, топочная камера снабжена охватывающими ее охлаждающими кожухами, соленоидами и вихревыми камерами, последние из которых размещены в зоне сопел вторичного дутья, а внутренняя поверхность кожухов и внешняя поверхность топочной камеры снабжены плоскими спиральными ребрами, приНа чертеже представлена предлагаемая, топка, продольный разрез.

Топка с кипящим слоем содержит вер-. тикальную топочную камеру 1 с соплами 2 вторичного дутья, секционированную не- подвижными провальными решетками 3, установленными над соМами 2 вторичного дутья (на фиг. 1 неподвижные провальные решетки и сопла вторичного дутья совмещены в общий узел), размещенные на решетках 3 слои гранулированной инертной засыпки 4 и расположенные под тойочной камерой 1 подвижную колосниковую решетку 5, шламосборник б и патрубок 7 отвода топлива газов. Топочная камера 1 снабжена охватывающими ее охлаждающими кожухами 8, 9 и !О. соленоидами 11, 12 и !3 и вкхревыми камерами 14, 15 и 16, последние из которых размещены в зоне сопел 2 вторичного дутья, а внутренняя поверхность кожухов 8, 9 и 10 и внешняя!

035333

3 поверхность топочной камеры снабжены плоскими спиральными ребрами 17, причем витки соленоидов 11, !2 и. 13 расположены на поверхности упомянутых ребер 17, а засыпка 4 выполнена из ферромагнитного ма-. териала, преимущественно кобальтовой стали.

Гранулы засыпки 4 имеют сферическую форму, а провальные решетки 3 выполнены из немагнитного материала.

Сопла 2 вторичного дутья выполнены либо в виде параллельно установленных перфорированных труб, либо в виде образованных замкнутыми перфорированными трубками концентрических колец, либо в виде полых перфорированных пластин.

Сопла 1 вторичного дутья соединены с коллекторами 18. Витки соленоидов II, !2 и 13 прикреплены к ребрам IT через паронитовые кольца хомутами (не показаны):

Охлаждающие кожухи 8, 9 и 0 имеют входные патрубки 19, 20 и 21 для подвода воды и патрубки 22, 23 и 24 для отвода пара. Внутри топочной камеры 1 размещен перфорированный магнитопровод 25, являющийся одновременно теплообменной поверхностью, а в верхней» ее части размещен бункер 26 с твердым топливом.

Коллекторы 18 связаны газоходами 27 с общим коллектором 28. Под колоснико вой решеткой 5 установлено устройство 29 для улавливания золы, а над ней размещен псевдоожижениый слой 30 промежуточного теплоносителя с подпружиненными в него штыревыми теплообменниками 31.

Топка работает следующим образом.

Твердое топливо из бункера 2б поступает в топочную камеру I. Если магнитное поле соленоидов Il, 12 и 13 отключено, а слой ферромагнитных тел перекрывает проход кусками угля в направлении сверху вниз, провал угля через решетки 3 невозможен. Как только включаются соленоиды

11, 12 и 13, создающие импульсное магнитное поле, ферромагнитные тела приводятся в интенсивное колебательное движение. Слой частиц твердого топлива приводится в вибропсевдоожиженное состояние. Расстояние между ферромагнитными телами изменяется с частотой магнитного поля, так, что они непрерывно соударяются между собой с частотой импульсов, причем верхние шары внедряются в слой угля и, падая вниз, в интервале между импульсами соударяются с нижними шарами, находящимися.в области более высокого значения силы поля. Кроме того, ферромагнитные тела (шары) испытывают радиальные (боковые) соударения. В результате всего этого куски угля интенсивно перемалываются шарами, а скоость провала твердого топлива через сЛой вибрирующих я соударяющихся между Со- бой ферромагнитных тел-зависит от частоты импульсов магнитного поля. Следует отметить, что дозирование и дробление возможны лишь при условии, если ферромагнитные тела не сцеплены между собой силами

F=B S/2ð., re  — индукция, S — площадь контакта между телами, и не образуют ориентированные вдоль магнитных силовых линий конгломераты и полость.

1доль центральной оси соленоида, свободную от ферромагнитных тел. Для того, чтобы шары не сцепились между собой нужно ограничить число импульсов магнитного поля в секунду (частоту поля) и длительность импульсов. Toraa за время действия импульса ферромагнитные тела {в частности шары) не успевают сцепиться друг с другом и продолжают движение по инерций в интенвале между импульсами, полностью разориентируясь относительно направления.

20 магнитных силовых линий. Ферромагнитные тела совершают в этом случае свободное движение лишь при условии, если они выполнены из магнитомягкого материала.

Но,это условие трудно выполнить, если нужна высокая точка Кюри их материала и значительная твердость мелющих ферромаг нитных тел, достигаемая соответствующей термообработкой, когда эти тела могут обладать значительным остаточным магнетизмом и сцепливаться йежду собой в интервале между импульсами магнитного поля. Чтобы этого»е произошло, необходимо на слой ферромагнитных тел одновременно с импульсным магнитным полем налагать переменное магнитное поле, размагничивающее эти тела в интервале между импульсами или приводящее их во вращательное движение с частотой переменного поля. Г1осле первой секции раздробленное твердое топливо проваливается между рядами сопел 2 для подачи воздуха. Пылевидные частицы

4О топлива уносятся из слоя угля в, камеры

14, !5 и 16, закручиваются в этих камерах и сгорают. Угольная пыль в камерах. !4, !5 и 1б поджигается газовым фитилем (за счет.сжигания горючего газа). Часть тепла, выделенного при сжигании пылевидного топ45 лива, идет на генерацию пара, при подаче воды через патрубки !9, 20 и 21 в охлаж. лающие кожухи 8, 9 и !О. Одновременно часть тепла отводится через стенки камеры и идет на нагрев твердого топлива, образующего над соплами 2 псевдоожиженный слой и йроваливаюийгося между ними. В период розжига топки во второй ее секции с помощью .электрического разряда зажигается газовый фитиль и смесь горю его газа .с воздухом, нагревает уголь до температуры его воспламенения. Одновременно сжигается угольная пыль. В третьей секции происходит дополнительный вдув воздуха и окончательное дробление и сжи1Озызз

ВНИИПИ Заказ 5801/36 Тираж 583 Подписное

Фнлнал ПГ1П Патент>, г Ужгород, ул. Г?роектная, 4

% ганне угля. Зола осаждается при резком

1нзменении направления отвода топочных газов с одновременным многократным увеличением площади живого сечения топки.

Проходя через промежуточный тенлоноситель, псевдоожиженный слой 30 и топочные газы отдают ему тепло, которое отво дится затем охлаждающей жидкостью штыревых теплообменников 31 при интенсивном теплообмене их поверхности со слоем.30.

Подогрета я ж идкость поступает в ка меры !

4 . 15 и l6 для генерации пара, который ватем- поступает в паровую турбйну.

При работе топки частота магнитного поля соленоидов составляет 3 — l0 Гц и продолжительность импульсов 0,0l — 0,03 с.

Велич)1на напряженности переменного магнитного поля, включенного в промежутках между импульсами, не меньше коарцитивной силы феруомагнитного материала за сыпки.

Таким образом, секционирование топоч ной камеры провальными решетками, снаб; жение топки охватывающими ее соленои дами, вихревыми камерами и охлаждающи ми кожухами, кроме того, выполненйе засыпки из ферромагнитного материала, а также наложение на ферромагнитные тела магнитного поля в виде импульсов длительностью 0,0! — 0,03 с с числом импульсов 3 — l0 в секунду, одновременно с переменным магнитным полем напряженностью, равной, по крайней мере, коэрцитивной силе материала ферромагнитный тел, обеспечивает наибольшую эффективность дробления твердого топлива при минимальных затратах электроэнергии и при одновременной дозированной его подаче, за счет преодоления ориентации этих тел вдоль маг-. нитных силовых линий со сцеплением их между собой в конгломерат и. как следствие, повышение интенсификации и сжигания твердого топлива.