Аппарат с кипящим слоем

 

Использование: в топливосжигающих установках различного назначения. Сущность: в аппарате, содержащем установленную в реакционной камере 1с образованием верхнего и нижнего проемов соответственно с потолком и газораспределительной реW шеткой 4 вертикальную пластину 8, а также загрузочный узел и переточный патрубок 6, подключенный к наклонной стенке камеры 1 выше газораспределительной решетки 4, встроен дополнительный переточный патрубок 7 с шириной выходного отверстия, равной ширине камеры 1, подключенный к указанной наклонной стенке выше основного патрубка 6, а в центре газораспределительной решетки 4 встроена разгрузочная труба с воздушным затвором 9. При этом угол наклона стенки к вертикальной плоскости , высота нижнего проема и расстояние от вертикальной пластины 8 до оси основного переточного патрубка 6 составляют соответственно 7-15°; 0,25-0,4 Н и 0,2-0,4 Н, где Н - расстояние от газораспределительной решетки 4 до основного переточного патрубка 6 по вертикали. 1 з.п.ф-лы. 2 ил. w Ј ч XI 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 23 С 11/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

6 по вертикали. 1 з.п.ф-лы, 2 ил, 4

О 4

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4685412/06 (22) 28.02.89 (46) 15.03.92, Бюл. М 10 (71) Проектно-технологический институт организации и технологии строительства Минвостокстроя СССР (72) А.А.Беляев, В.И.Левинский, В.П.Макеев, M.Â.Ñêîáëèêoâà и В.С.Скопец (53) 662.939 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 898960, кл. F 23 B 7/00, 1976. (54) АППАРАТ С КИПЯЩИМ СЛОЕМ (57) Использование: в топливосжигающих установках различного назначения, Сущность: в аппарате, содержащем установленную в реакционной камере 1 с образованием верхнего и нижнего проемов соответственно с потолком и газораспределительной ре„„5U 1719781 А1 шеткой 4 вертикальную пластину 8, а также загрузочный узел и переточный патрубок 6, подключенный к наклонной стенке камеры

1 выше газораспределительной решетки 4, встроен дополнительный переточный патрубок 7 с шириной выходного отверстия, равной ширине камеры 1, подключенный к указанной наклонной стенке выше основного патрубка 6, а в центре газораспределительной решетки 4 встроена разгрузочная труба с воздушным затвором 9. При этом угол наклона стенки к вертикальной плоскости, высота нижнего проема и расстояние от вертикальной пластины 8 до оси основного переточного патрубка 6 составляют соответственно 7 — 15, 0,25 — 0,4 Н и 0,2 — 0,4 Н, где Н вЂ” расстояние от гаэораспределительной решетки 4 до основного переточного патрубка

1719781

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для производства энергии при сжигании низкосортных твердых топлив в топках котлов, теплогенераторов и технологических печей, Известен аппарат с кипящим слоем для сжигания твердого топлива, содержащий реакционную камеру, узел загрузки топлива сверху, газораспределительную решетку, переточный патрубок, установленный на верхней границе слоя, и нижнюю течку, установленную в стене реакционной камеры над полотном газораспределительной решетки.

Недостатком данного аппарата является низкая эффективность работы, связанная со значительной потерей несгоревшего топлива мелких классов, выгружаемого через переточный патрубок.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является аппарат с кипящим слоем, содержащий установленную в реакционной камере с образованием верхнего и нижнего проемов соответственно с потолком и газораспределительной решеткой вертикальную пластину, а также загрузочный узел и переточный патрубок, подключенный к наклонной стенке камеры выше газораспределительной решетки, Недостатком известного аппарата является низкая эффективность, обусловленная тем, что часть средних и мелких частиц топлива попадает в выгрузку переточного патрубка, не проходя необходимой термической обработки из-за охлаждения и погасания частиц при контакте с поверхностями нагрева, а также низкая надежность, связанная с осаждением на газораспределительной решетке тяжелых частиц породы, серного колчедана и т.п. и накоплением частиц в средней части аппарата между вертикальной стенкой камеры и вертикальной пластиной, унос которых из камеры затруднен из-за охлаждения газов поверхностями нагрева.

Цель изобретения — повышение эффективности и надежности в работе аппарата, На фиг. 1 изображен аппарат с кипящим слоем, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1.

Аппарат содержит реакционную камеру

1, соединенную с загрузочным узлом, включающим питатель 2 топлива и бункер 3, и газораспределительной решеткой 4. К наклонной стенке 5 камеры 1, противостоящей загрузочному узлу; подключены выше газораспределительной решетки основной (нижний) 6 и дополнительный (верхний) 7 переточные патрубки для удаления через

50 соответствующие отверстия избытка золы и легких частиц материала слоя. На боковых стенках камеры 1 установлена вертикальная пластина 8 с образованием верхнего и нижнего проемов соответственно с потолком и гаэораспределительной решеткой. При этом угол наклона стенки к вертикальной плоскости, высота нижнего проема и расстояние по горизонтали от вертикальной пластины до основного переточного патрубка составляют соответственно 7 — 15; 0,250,4 Н и 0,2 — 0,4 Н, где Н вЂ” расстояние от газораспределительной решетки до основного переточного патрубка по вертикали, Дополнительный переточный патрубок выполнен шириной, равной ширине камеры, В нижней части камеры 1 под газораспределительной решеткой 4 установлено дополнительное разгрузочное приспособление с воздушным затвором, представляющее собой вертикальную разгрузочную трубу 9 для непрерывной выгрузки крупных или тяжелых частиц.

В нижней части камеры 1 встроен пат.рубок 10 для ввода окислителя, В средней части камеры расположены поверхности 11 нагрева котла. Верхняя часть камеры по горячим газам сообщается с циклоном 12.

Вентиляторы для подачи окислителя в камеру, растопочное устройство и линия подвода охладителя слоя на схеме не показаны.

При работе устройства в камеру 1 через узел 2 из бункера 3 подается твердое топливо. Снизу аппарата через газораспределительную решетку 4 подается окислитель— воздух. При этом частицы золы выгружаются через переточные патрубки 6 и 7, провал удаляется через разгрузочную трубу 9, а продукты сгорания омывают поверхность

11 нагрева и выбрасываются через циклон

12 в атмосферу.

Для предотвращения выгрузки частиц топлива иэ кипящего слоя в разгрузочную трубу подается повышенное количество воздуха. Для стабилизации температуры кипящего слоя на уровне, предотвращающем его шлакование, в слой вводится техническая вода, водная суспензия известняка или флотоотходы, При стабильном процессе горения наиболее крупные сырые частицы топлива сначала опускаются в нижнюю часть слоя и там циркулируют до подсушки и воспламенения. Частицы породы, серного колчедана и т.п. непрерывно удаляются через разгрузочную трубу 9. По мере выгорания горючих веществ плотность этих частиц изменяется, они поднимаются и на конечной стадии (после выгорания) происходит их самовыгрузка

1719781 с избытком материала слоя через основной переточный патрубок.

Частица выгорающего топлива манжет попасть из центральной и периферийных частей слоя в разгрузку основного переточ- 5 ного патрубка, только обойдя вертикальную пластину 8 снизу. Это осуществляется при заданном озолении частиц, поскольку амплитуда вертикальной циркуляции частиц становится соизмеримой с глубиной погру- 10 жения пластины в кипящий слой.

Таким образом, выбранная глубина погружения вертикальной пластины в кипящий слой позволяет стабилизировать. размер и степень озоления частиц, выгру- 15 жаемых из слоя, Кроме того, поскольку топливо поступает в кипящий слой сверху, установка вертикальной пластины препятствует прямому попаданию несгоревших частиц в разгрузку основного переточного 20 патрубка.

Часть циркулирующих в верхней части слоя частиц по мере их подсушки и выгорания поднимается газами в надслоевое пространство вместе с пылью, содержащейся в 25 исходном топливе или получаемой в результате растрескивания частиц, Значительная часть таких частиц улететь иэ камеры не может, поскольку скорость газов в верхней части расширяющегося 30 аппарата недостаточна. Избыток аких частиц выгружается через дополнительный переточный патрубок, Таким образом, снабжение аппарата дополнительным переточным патрубком, 35 установленным над первым в той же стенке реакционной камеры, позволяет своевременно отводить избыточное количество высокозольных частиц средней фракции, которые присутствуют в большом количест- 40 ве в исходном низкосортном топливе и количество которых увеличивается за счет термического растрескивания частиц. Такой отвод улучшает работу газового тракта аппарата, а следовательно, способствует 45 повышению надежности, улучшает аэродинамику в надслоевом пространстве за счет ликвидации поршневого режима. что, в свою очередь, способствует улучшению полноты сгорания. 50 установка в аппарате вертикальной пластины, закрепленной на боковых стенках реакционной камеры, с зазором к газораспределительному устройству и выходным отверстиям переточных патруб- 55 ков обеспечивает повышение полноты сгорания топлива за счет увеличения времени пребывания частиц топлива в реакционной зоне, связанного с удлинением пути движения частиц от точки ввода в реакционную камеру до выходных отверстий в переточных патрубках.

Снабжение аппарата дополнительным разгрузочным приспособлением с воздушным затвором способствует стабилизации порозности слоя за счет разгрузки тяжелых частиц, улучшает перемешивание слоя за счет центрального высокоскоростного потока, что увеличивает время пребывания частиц в кислородной зоне и способствует повышению полноты сгорания.

Выполнение стенки реакционной камеры, в которой установлены переточные патрубки, наклоненной под углом 7 — 15 к вертикальной плоскости позволяет организовать устойчивое вихревое движение (циркуляцию) частиц в пространстве над кипящим слоем, что, в свою очередь, увеличивает время пребывания их(частиц) в реакционной зоне и повышает полноту их сгорания.

Величина зазора между нижней кромкой вертикальной пластины и верхней границей газораспределительного устройства, равная 0,4 — 0,25 Н, является наиболее оптимальной. так как при зазоре, большем 0,4 Н, возможен проскок несгоревших частиц в выходное отверстие основного переточного патрубка. При зазоре, меньшем 0,25 Н, затруднены перемешивание и попадание частиц из центрального объема слоя между вертикальной пластиной и выходным отверстием основного переточного патрубка, что затрудняет выгрузку избыточной массы золы из кипящего слоя, а следовательно, ведет к ограничению подачи топлива, уменьшению тепловыделения и снижению мощности ап па рата.

Величина зазора между плоскостью вертикальной пластины и осью выходного отверстия основного переточного патрубка, равная 0,2-0,4 Н, является наиболее оптимальной, так как при зазоре, меньшем 0,2 Н, сказываются пристенные эффекты, возникает ограничение флуктуаций частиц (стесненное движение частиц в объеме слоя, образованном зазором), повышенное тепловыделение и спекание материала. При зазоре, большем 0,4 Н. сильно ограничивается площадь слоя, на которую подается сырое топливо из загрузочного узла, что приводит к неравномерному распределению температуры по площади кипящего слоя и увеличению недожога топлива.

Выполнение выходного отверстия дополнительного переточного патрубка шириной, равной ширине реакционной камеры, обеспечивает более равномерную выгрузку озоленного материала.

1719781

20

30

Отверстие первого переточного патрубка должно быть локализовано в пространстве на верхней границе кипящего слоя, что способствует увеличению времени пребывания крупных частиц в слое и полноты их выгорания.

При работе аппарата благодаря непрерывной выгрузке частиц разных типов из реакционной камеры 1 не происходит их накопления, стабилизируется аэродинамическое сопротивление слоя и аппарата, обеспечивается равномерное распределение газа и температуры по высоте, предотвращается спекание.

Пример 1. Высокозольное топливо (промпродукт угля марки Т ЦОФ "Чумаковская") с теплотой сгорания 3500 ккал/кг класса 0-25 мм забрасывали на поверхность разогретого до 930-950 С кипящего слоя высотой 1000 мм. Порозность слоя по оценке в стационарном режиме 0,5-0,6, Избыточное тепло отводилось за счет охлаждения слоя струей водно-известковой суспензии с концентрацией твердого 300400 г/л. В зоне свода поддерживалось разрежение, близкое к нулю. Тяжелые частицы

Ее$г, псгроды и т.п. отводились через разгрузочное (дополнительное) приспособление 9, скорость газа в трубе которого поддерживалась в пределах 15 — 18 м/с. Часть золы отводилась через переточные патрубки 6 и 7 (первый установлен в 1000 мм от верхней границы газораспределительного устройства, а дополнительный — в 2200 мм). Остальная часть золы отводилась вместе с дымовыми газами, выполняющими функции газа-теплоносителя. Теплонапряжение (газораспределительного устройства-решетки) составило 6-10 МВтlм и изменялось в

2 зависимости от доли мелочи (фракции 0 — 1 мм) в топливе. Вертикальная пластина была выполнена из жаростойкой стали толщиной

10 мм. Зазор к верхней границе газораспределительного устройства был выбран 330 мм. Зазор по отношению к выходному отверстию основного-переточного патрубка 6 составлял 300 мм, Верхняя кромка пластины располагалась на высоте 2200 мм от верхней границы газораспределительного устройства и на уровне выходного отверстия дополнительного переточного патрубка 7. Наклон стенки реакционной камеры был равен 11О.

Общий КПД топочного устройства при коэффициенте избытка воздуха 1,2 составил приблизительно 85%. Сжигание промпродукта примерно такого качества при тех же условиях, но без использования вертикальной пластины, дополнительного переточного патрубка и дополнительного разгрузочного приспособления увеличивает потери в материале перелива в 2 — 2,5 раза.

Пример 2, В том же топочном устройстве сжигали подмосковный уголь (шахта

"Бельковская") с теплотой сгорания 21302380 ккал/кг класса 0 — 25 мм. Расположение вертикальной пластины и других основных узлов такое же, как в примере 1. Слой охлаждали потоком воды, направленным встречно псевдоожижающему воздуху. Сжигание осуществляли с коэффициентом избытка воздуха 1,3. Теплонапряжение решетки 4,65

МВт/м .

Потери тепла с механическим недожогом составили: в уносе — 5,4 о; в переливе (перетоке) — 0,8%, При сжигании без использования вертикальной пластины, дополнительного переточного патрубка и дополнительного разгрузочного приспособления механической недожог в переливе увеличивается до 3,6%.

Таким образом, предлагаемый аппарат позволяет осуществлять работу без остановок и спекания материала в автоматическом режиме и обеспечивает интенсификацию процесса горения при высокой полноте выгорания топлива и высокой надежности.

Формула изобретения

1. Аппарат с кипящим слоем, содержа-. щий установленную в реакционной камере с образованием верхнего и нижнего проемов соответственно с потолком и газораспределительной решеткой вертикальную пластину, а также загрузочный узел и переточный патрубок, подключенный к наклонной стенке камеры выше газораспределительной решетки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности в работе, он снабжен дополнительным переточным патрубком, подключенным к указанной наклонной стенке выше основного патрубка, причем угол наклона стенки и вертикальной плоскости, высота нижнего проема и расстояние от вертикальной пластины до оси основного переточного патрубка составляют соответственно 7-15", 025-0,4 Н и 0,2 — 0,4 Н, где Н вЂ” расстояние от газораспределительной решетки, до основного переточного патрубка по вертикали, 2, Аппарат по п.1, отличающийся тем, что дополнительный переточный патрубок выполнен шириной, равной ширине камеры.

1719781

Корректор С.Черни

Редактор А,Лежнина Техред М.Моргентал

Заказ 758 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101