Топка кипящего слоя

 

Использование изобретения: теплоэнергетика , котельная техника. Сущность изобретения: воздухоподводящие трубы расположены по крайней мере тремя ярусами и выполнены с выхлопными участками, ориентированными в одном направлении вдоль периметра камеры сгорания. При этом трубы подключены к автономным секциям воздухоподающих устройств, что позволит преобразовать кипящий слой в мигрирующий фонтанирующий слой и более длительное время удерживать в слое мелкие частицы топлива и сорбениса, что повысит экономичность топки. 10 з.п ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 F 23 С 11/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 4

0 (Л

0 4

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4876146/06 (22) 22.10.90 (46) 30,09.92. Бюл. ¹ 36 (71) Производственное объединение "Белгородский завод энергетического машиностроения" (72) В.С.Моисеев (56) 1. Патент США

¹ 4227488, кл. 122/4, опублик. 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 1372152, кл, F 23 С 11/02, 1986. (54) ТОПКА КИПЯЩЕГО СЛОЯ (57) Использование изобретения: теплоэнерИзобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котельной технике, а также в устройствах кипящего слоя.

Известны топки с кипящим слоем, содержащие камеру сгорания с размещенным под ней бункером, подключенным к устройству выгрузки материала из него, и провальной газораспределительной решеткой, подключенной к воздушному коробу (1), Недостатком указанных топок является пониженная надежность вследствие возможности залегания крупных частиц материала /золы/ на решетке.

Известна также топка -кипя щегб слоя," содержащая камеру сгорания с устройством ввода топлива и расположенными под ней бункером, подключенным к устройству выгрузки материала из него, и провальной газораспределительной решеткой, выполненной в виде параллельно установленных воздухоподводящих труб, имеющих выхлопные и впускные участки, последними из которых они закреплены в противолежащих, Ж,„, 1765617 А1 гетика, котельная техника. Сущность изобретения: воздухоподводящие трубы расположены по крайней мере тремя ярусами и выполнены с выхлопными участками, ориентированными в одном направлении вдоль периметра камеры сгорания. При этом трубы подключены к автономным секциям воздухоподающих устройств, что позволит преобразовать кипящий слой в мигрирующий фонтанирующий слой и более длительное время удерживать в слое мелкие частицы топлива и сорбениса, что повысит экономичность топки, 10 з,п,ф-лы, 3 ил. одна другой стенах камеры сгорания и подключены к устройствам подачи воздуха. (2).

Недостатками известного устройства являются пониженная экономичность и надежность вследствие недостаточного охлаждения материала, выгружаемого из бункера, и возможности шлакования при неравномерном распределении воздуха в наклонном положении воздухоподводящих труб.

Цель изобретения — повышение экономичности и надежности, Цель достигается тем, что в топке кипящего слоя, содержащей камеру сгорания с устройством для ввода топлива и расположенными под ней бункером, подключенным к устройству выгрузки материала из него, и провальной газораспределительной решеткой, выполненной в виде параллельно установленных воздухоподводящих труб, имеющих выхлопные и впускные участки, последними из которых они закреплены в противолежащих одна другой стенах камеры сгорания и подключены к устройствам

1765617

20

55 подачи воздуха, воздухоподводящие трубы размещены, по крайней мере, в трех ярусах, расстояния между противолежащими выхлопными участками труб которых увеличиваются по мере увеличения высоты яруса, Выхлопные участки воэдухоподводящих труб, закрепленных в пролетах стен камеры сгорания, могут быть выполнены в виде колен с углом изгиба 90 градусов, а выхлопные участки труб, закрепленных в примыкающих к углам камеры сгорания частях стен, могут быть выполнены в виде колен с углом изгиба, изменяющимся от 90 до 0 градусов, например, 45 и 0 градусов.

Выхлопные участки труб, закрепленных в одной стене, могут быть ориентированы противоположно ориентации выхлопных участков труб, закрепленных в противолежащей стене.

Воздухоподводящие трубы могут быть закреплены в противолежащих стенах камеры сгорания с возможностью их поворота вокруг собственных продольных осей.

Выхлопные участки воздухоподводящих труб среднего яруса могут быть ориентированы в горизонтальной плоскости, а выхлопные участки воздухоподводящих труб нижнего и верхнего ярусов ориентированы в наклонных плоскостях к горизонтальной плоскости среднего яруса.

Воздухоподводящие трубы, имеющие выхлопные участки с углом изгиба менее 90 градусов или в виде прямых труб, могут быть снабжены ворошителями, выполненными в виде пластин, прикрепленных к трубам по диаметрально противолежащим образующим наружной поверхности последних или в виде штуцеров для выхлопа воздуха в камеру сгорания.

К впускным участкам воэдухоподводящих труб могут быть прикреплены рычаги устройства поворота труб. снабженные впускными окнами, соосйыми с отверстиями труб, сечения которых выполнены равновеликими с трубами, расположенными в нижнем ярусе, и уменьшающимися в остальных ярусах, по мере увеличения высоты последних.

Топка может быть снабжена перегородками, которые делят устройства подачи воздуха на автономно подключенные к источнику воздуха секции, сообщающиеся с воздухоподводящими трубами соответствующих ярусов.

Стены камеры сгорания топки могут быть выполнены в виде мембранных трубчатых панелей, включенных по хладагенту в контур циркуляции котла, из плоскости которых могут быть выведены в обьем бункера и снова заведены, например, в коллектор панелей отдельные трубы панелей, На торцы коллекторов стен камеры сгорания могут быть одеты торообразные колпаки, которые герметично соединены с последними и с поперечными им мембранными стенами, Стенки бункера и устройства подачи воздуха, а также перегородки последнего могут быть снабжены гофрами, компенсирующими разность тепловых удлинений в местах соединения их с охлаждаемыми мембранными стенами камеры сгорания.

Заявленная топка кипящего слоя с провальной газораспределительной решеткой из параллельно установленных, по крайней мере, в трех ярусах воздухоподводящих труб, расстояния между противолежащими и противоположно ориентированными выхлопными участками которых увеличиваются по мере увеличения высоты ярусов, впускными участками которые закреплены в противолежащих стенах топки с возможностью их поворота относительно собственных продольных осей, позволяет повысить экономичность и надежность эа счет преобразования кипящего слоя в мигрирующий и встречно вэаимодействующ и фонтанирующий слой, что соответствует критериям

"новизны" и "существенные отличия".

На фиг, 1 показана топка в вертикальном разрезе; на фиг, 2 — вертикальный разрез А-А фиг, 1; на фиг. 3 — горизонтальный разрез Б-Б фиг. 1.

Топка содержит камеру сгорания 1 с устройством 2 для авода топлива, с возможностью ввода сорбента или инертного материала, расположенными под ней бункером

3, подключенным к устройству выгрузки материала иэ него /на чертеже не показано/, и провальной газораспределительной решеткой 4, выполненной в виде параллельно установленных по крайней мере, в трех ярусах воэдухоподводящих труб 5, имеющих выхлопные участки 6 и впускные 7 участки, последними из которых они закреплены в противолежащих одна другой стенах 8 и 9 камеры сгорания 1 и подключены. к устройствам 10 для подачи воздуха.

К впускным участкам 7 труб 5 прикреплены рычаги 11 устройства поворота труб 5, снабженные окнами 12, 12" и 12", соосными с отверстиями труб 5, которые 12 выполнены равновеликими с последними в нижнем ярусе и, уменьшающимися 12" и

12" в остальных ярусах, по мере увеличения высоты последних.

Устройства 10 разделены перегородками 13 на секции 10, 10" и 10" соответствующих ярусов, которые автономно подключены к источнику воздуха, Стены 8 и

9 камеры сгорания 1, а также им поперечные

1765617 стены, выполнены в виде мембранных трубчатых панелей, включенных по хладагенту в контур циркуляции котла. Из плоскости стен

8 и 9 выведены в объем бункера 3 крайние трубы 14, которые подключены к нижним коллекторам 15 этих стен, в средней части последних.

На торцы коллекторов 15 одеты торообразные колпаки 16, которые герметично соединены с последними и с поперечными им мембранными стенами камеры сгорания 1.

Воздухоподводящие трубы 5, выхлопные участки 6 которых выполнены с углом изгиба менее 90, например, 45 и 0 градусов, снабжены ворошителями 17, выполненными из пластин, прикрепленных к трубам по диаметрально противоположным образующим их поверхности, или штуцеров для выхлопа воздуха в камеру сгорания. Стенки бункера 3, устройства 10 и перегородки 13 снабжены гофрами 18.

Топка работает следующим образом, Воздухоподводящие трубы 5 газораспределительной решетки 4 устанавливают в положение, соответствующее расположению их выхлопных участков 6 среднего яруса в горизонтальной плоскости, а выхлопных участков о труб 5 верхнего и нижнего ярусов в наклонных плоскостях по отношению к горизонтальной плоскости среднего яруса, причем с ориентацией всех выхлопных участков 6 труб 5 в одном направлении вдоль периметра поперечного сечения камеры сгорания 1, а трубы панелей стен 8 и 9 и им поперечных стен камеры сгорания 1, включая крайние трубы 14 и коллекторы 15 заполняют хладагентом, например водой.

Бункер 3 и часть камеры сгорания 1, расположенную выше газораспределительной решетки 4, через устройство 2 заполняют инертным материалом, например кварцевым песком, который известным способом разогревают до температуры достаточной для воспламенения в среде воздуха топлива, подлежащего сжиганию, например с помощью подачи через устройство 10, впускные 7 и выхлопные 6 участки труб 5 предварительно нагретого от постороннего источника воздуха, вызывающего псевдоожижение материала слоя над трубами 5 и быстрый разогрев его до указанной температуры, Через устройство 2 в камеру сгорания 1 подают топливо, которое воспламеняется и горит в кипящем слое, температуру в котором поддерживают и контролируют, например на 200-300 градусов Цельсия ниже температуры начала размягчения золы топлива, исходя из условия предотвращения

55 шлакования, с корректировкой на условия предотвращения разложения гипса при избирательном поглощении вредных окислов серы известняком, а также из условия предотвращения образования окислов азота в недопустимо больших концентрациях и количествах.

Поскольку воздухоподводящие трубы 5 размещены в различных ярусах по высоте камеры сгорания 1, причем с увеличивающимися по мере увеличения высоты ярусов расстояниями между их противолежащими выхлопными участками 6 труб 5, а последние в каждом ярусе впускными участками 7 соединены с автономно подключенными к источнику подачи воздуха секциями устройства 10, то кипящий слой в камере сгорания

1 может быть преобразован в классический фонтанирующий слой, имеющий центральные восходящие потоки воздуха, истекающие из выхлопных участков 6 труб 5 нижнего яруса с повышенными скоростями, которые необходимы для псевдоожижения самых крупных частиц сжигаемого топлива, и периферийные нисходящие потоки воздуха, истекающие из выхлопных участков 6 труб 5 верхнего яруса, которые даже при пониженных скоростях потока воздуха способствуют интенсификации поперечной циркуляции материала слоя в камере сгорания 1 и предотвращению агломерации и шлакования на границе раздела кипящего и некипящего слоев, Кроме того, ориентация выхлопных участков 6 труб 5, закрепленных в одной стене

8, противоположно ориентации выхлопных участков 6 труб 5, закрепленных в противолежащей стене 9, позволяет преобразовать классический фонтанирующий слой в мигрирующий фонтанирующий слой, который перемещается вдоль периметра поперечного сечения камеры сгорания 1, что позволяет более длительно удерживать в слое мелкие частицы топлива и сорбента, а также позволяет поддерживать повышенные скорости псевдоожижения и интенсифицироват измельчение частиц в центральной, нижней части камеры сгорания 1, в нижнюю часть которой способны проникать только наиболее крупные частицы, поскольку в этой части осуществляется встречно-смещенное (перекрестное) взаимодействие восходящих потоков воздуха, истекающих из противоположно ориентированных, противолежащих выхлопных участков 6 труб 5 нижнего яруса, с повышенными скоростями, При этом камера сгорания 1 оказывается эффективным устройством для сжигания топлива и эффективным измельчителем топлива или сорбента, в результате чего повы1765617 шается экономичность и надежность топки за счет уменьшения недожога топлива и более глубокого избирательного поглощения сорбентом вредных газов, например известняков — окислов серы, предотвращения агломерации и шлакования, уменьшения затрат на подготовку топлива и сорбента перед вводом в топку для проведения экологически понти чистого сжигания.

Экономичность и надежность топки еще более повышается за счет крепления воздухоподводящих труб 5 в стенах 8 и 9 камеры сгорания 1 с возможностью их поворота относительно собственных продольных осей, а также за счет выполнения выхлопных участков 6 этих труб 5, закрепленных в пролетах стен 8 и 9,. в виде колен, изогнутых под углом 90 градусов и снабжение прямых и изогнутых на угол менее 90 градусов выхлопных участков 6 труб 5, закрепленных в частях стен, примыкающих к двум накрест лежащим углам поперечного сечения камеры сгорания 1 ворошителями

17, позволяющими вместе с коленами под

90 градусов осуществлять ворошение слоя в камере сгорания 1, при соответствующих реверсивных поворотах труб 5, например, с помощью привода рычагов 11 поскольку при ворошении слоя улучшается проходимость материала слоя между трубами 5 из камеры сгорания 1 в бункер 3, а решетка 4 путем установки ее труб 5 в соответствующее положение за счет поворота может быть настроена на оптимальный режим работы /псевдоожижения и измельчения топлива и сорбента/ в зависимости от физико-химических свойств топлива и сорбента.

Кроме того, повышению экономичности топки путем охлаждения материала перед его выгрузкой из бункера 3 способствуют, образующие развитую поверхность теплообмена в камере сгорания 1 и бункере 3 воздухоподводящие трубы 5, а также, включенные в контур циркуляции котла по хладагенту, мембранные трубчатые панели с коллектором 15 и выведенными из плоскости панелей в бункер 3 крайние трубы 14, с последующей заводкой в коллектор 15 из последнего, Снабжение стенок бункера 3, устройства 10, перегородок 13 гофрами 18, а также снабжение топки торообразными колпаками 16, одетыми на торцы коллекторов 15, позволяет повысить надежность за счет снижения напряжений в местах соединения упомянутых стенок с мембранными стенами камеры сгорания 1, поскольку эти соединения оказываются выведенными из зоны соединения донышка с обечайкой коллектора

15, а гофры 18 позволяют компенсировать разность тепловых удлинений соединяемых упомя нутых элементов.

Формула изобретения

1. Топка кипящего слоя, содержащая камеру сгорания с устройством ввода топлива и расположенными под ней бункером, подключенным к устройству выгрузки из него материала, и провальной газораспределительной решеткой, выполненной в виде параллельно установленных воздухоподводящих труб, имеющих выхлопные и впускные участки, последними из которых трубы закреплены в противолежащих стенках камеры сгорания, снабжены устройствами поворота вокруг оси и подключены к устройствам подачи воздуха, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения экономичности и надежности путем снижения недожога, шлакования и вредных выбросов, воздухоподводящие трубы размещены по высоте по крайней мере тремя- нижним, средним и верхним ярусами, при-этом расстояние между выхлопными участками противолежащих труб увеличивается снизу вверх от нижнего к верхнему ярусу, 2, Топка по п. 1, отличающаяся тем, что выхлопные участки воздухоподводящих труб, закрепленных в среднем и крайних участках каждой стены камеры сгорания, выполнены в виде колен с углом изгиба 90О, изменяющимся в диапазоне

90-0О.

3. Топка по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что выхлопные участки воздухоподводящих труб, закрепленных в одной стене, ориентированы противоположно ориентации выхлопных участков труб, закрепленных в противолежащей стене.

4, Топка по пп. 1 — 3, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что ось поворота каждой воздухоподводящей трубы совпадает с продольной осью последней.

5. Топка по пп. 1 — 4, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что оси выхлопных участков воздухоподводящих труб среднего яруса расположены в горизонтальной плоскости, а оси выхлопных участков труб верхнего и нижнего ярусов расположены в наклонных плоскостях по отношению к горизонтали, 6, Топка по пп, 1 — 5, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что воздухоподводящие трубы, имеющие выхлопные участки с углом изгиба, изменяющимся в диапазоне 90-0о,снабжены ворошителями, выполненными из пластин или штуцеров, прикрепленных к трубам по диаметрально противолежащим образующим их наружной поверхности.

1765617

7. Топка по пп. 1 — 6. от л и ч à ю щ а яс я тем, что устройства поворота труб выполнены в виде рычагов, прикрепленных к впускным участкам труб. с соосными с последними впускными окнами, проходные сечения которых в нижнем ярусе выполнены равновеликими проходным сечениям труб и в остальных ярусах уменьшающимися снизу вверх, 8. Топка по пп. 1-7, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что устройства подачи воздуха выполнены в виде отдельных секций, автономно подключенных к источнику воздуха и к воздухоподводящим трубам соответствующего яруса, и отделенных одна от другой перегородками.

9. Топка по пп. 1-8, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что стены камеры сгорания топки выполнены в виде панелей из мембранйых труб, подключенных к коллекторам, причем

5 нижние участки части труб панелей отогнуты из плоскости последних в объем бункера.

10, Топка по и. 9, о т л и ч à ю щ а я с я тем, что торцы коллекторов панелей обрамлены торообразными колпаками, герметич10 но соединенными с .коллекторами и, соответствующими панелями.

11. Топка по пп. 1-10, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что стенки бункера, устройства подачи воздуха и перегоро4ки последнего вы15 полнены с гофрами, расположенными в местах примыкания указанных стенок и перегородок к панелям.

С ар. Я

Составитель Н.Белякова

Техред М. Моргентал Корректор Н.Слободяник

Редактор

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

Заказ 3375 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Топка кипящего слоя Топка кипящего слоя Топка кипящего слоя Топка кипящего слоя Топка кипящего слоя Топка кипящего слоя 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к котельной технике и м.б

Топка // 1762074

Изобретение относится к теплоэнергетике, конкретно к аппарату для проведения процессов во взвешенном слое и может быть использовано в теплоэнергетики, преимущественно при сжигании низкосортных твердых топлив в топках котлов, теплогенераторов и технологических печей

Изобретение относится к электростанциям (энергетическим установкам) и в особенности к электростанциям, на которых используются котлы с циркулирующим псевдоожиженным слоем под давлением, предназначенные для работы при сверхкритических давлениях пара

Изобретение относится к способу и устройству для циркуляции твердых частиц в реакторе с псевдоожиженным слоем

Изобретение относится к реактору с циркулирующим псевдоожиженным слоем, включающему нижнюю зону 3, снабженную решеткой псевдоожижения 11, средства впрыскивания первичного воздуха 12 ниже решетки 11, средства впрыскивания вторичного воздуха 13 выше решетки 11 и средства введения топлива 10; стенки 5, окружающие эту нижнюю зону, снабжены теплообменными трубами, а верхняя зона 2 окружена стенками 4, снабженными теплообменными трубами; теплообменные трубы связаны через выступы

Изобретение относится к реакторным устройствам с псевдоожиженным слоем, включает реакционную камеру (112), содержащую циркулирующий (быстрый) слой с первой сеткой (114) для ввода ожижаемого газа и барботажный (медленный) псевдоожиженный слой (116), имеющий вторую сетку (120) для ввода ожиженного газа
Наверх