Котел для слоефакельного сжигания твердого топлива

 

Использование: для сжигания твердого топлива в котельных установках тепловых уузоль .23 электростанций. Сущность изобретения: топка котла разделена на камеры путем установки решеток 1 и 8 с противоположным уклоном под углом 35-55о относительно горизонтальной оси. Одновременное прогревом , провеиванием пылевидных фракций осуществляется сжигание коксового остатка и дожигание газообразных горючих летучих в вихревой камере 13. Газообразные продукты сгорания топлива нижней решетки 8 разделяются на поток рециркулирующих дымовых газов, проходящих через слой топлива на верхней решетке 1, и поток, проходящий через параллельные решетки 6 и 7 в конвективные поверхности котла. 6 ил.

союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК

ni>s F 23 С 11/

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

СО (л

Ф

О (д

Ь

К А8ТОРСКОМУ С8ИДЕТЕЛЬСТ8У

1 (21) 4850660/06 (22) 12.07,90 (46) 15,05,93. Бюл. М 18 (71) Сибирское отделение Всесоюзного государственного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института

"ВНИПИэнергопром" (72) А,А. Сергиенко (56) Авторское свидетельство СССР

N 1449766, кл, F 23 С 11/02, опубл, 1989, (54) КОТЕЛ ДЛЯ СЛОЕФАКЕЛЬНОГО СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА (57) Использование: для сжигания твердого топлива в котельных установках тепловых

g unb

SU „ 1815493 А1 электростанций, Сущность изобретения; топка котла разделена на камеры путем установки решеток 1 и 8 с противоположным уклоном под углом 35-55о относительно горизонтальной оси, Одновременно с прогревом, провеиванием пылевидных фракций осуществляется сжигание коксового остатка и дожигание газообразных горючих летучих в вихревой камере 13. Газообразные продукты сгорания топлива нижней решетки 8 разделяются на поток рециркулирующих дымовых газов, проходящих через слой топлива на верхней решетке 1, и поток. проходящий через параллельные решетки 6 и 7 в конвективные поверхности котла, 6 ил.

1815493

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при сжигании грубодробленого твердого топлива в котельных установках тепловых электростанций, промышленных и отопительных 5 котельных, паровых и водогрейных котлах.

Цель изобретения — повышение экономичности.котла за счет уменьшения недожога в удаляемом шлаке и уменьшения выноса мелких пылевидных частиц эолы и топлива. "0

На фиг.1 и редс.гавлен котел для слоефакельного сжигания твердого топлива; на

- фиг.2 и 3 — варианты устройства жалюзий : ных решеток; на фиг,4 — разрез А-А жалюзийных решеток фиг,3; на фиг,5 представленная на фиг.1 зона, ограничен.. ная двумя параллельно и вертикально расположенными жалюэийными решетками с уклоном жалюзей в сторону слоя топлива; на фиг.6- разрез Б-.Б зоны представленной 20 на фиг,5.

Котел работает следующим образом.

В первой зоне прогрев, возгонку летучих и провеивание мелких пылевидных фракций осуществляют в верхней части то- 25 почной камеры.в слое грубодробильного топлива на охлаждаемой жалюэийной решетке 1. расположенной под углом 35-55" относительно горизонтальной оси, за счет рециркуляции горячих дымовых газов 30 сквозь слой топлива.

Подсушенное, проведенное от мелких пылевидных фракций и уже без летучих го. рючих топливо(коксовый остаток) в нижнем конце верхней жалюзийной решетки 1 на- 35 правляют под действием гравитационных сил в зону ограниченную двумя параллельно вертикально расположенными охлажда емыми жалюзийными решетками 6 и 7 с уклоном жалюзей в сторону слоя. 4ч

Сквозь нижний зазор между вертикаль- ными жалюзийными решетками под-действием гравитационных сил топливо

HBht>8Bëÿþò во вторую зону — на нижнюю жалюзийяую охлаждаемчю решетку 8 рас- 45 положенную также под углом 35-55 с уклоном, противоположным верхней решетке.

На нижней решетке осуществляют (основную) стадию сжигания — выгорание основной углеродной части топлива. 50

Пройдя вторую зону сжигания на нижней решетке, топливо через зазор 10 между нижним концом решетки и фронтовой стеной топки, ссыпают на уступ 11, выполненный на фронтовой стенке топки под нижним 55 концом нижней решетки 8, С уступа шлак и остатки на выгоревшего на решетке топлива струями воздуха сдувают в зону расположенную под нижней ре-„ шеткой — вихревую камеру сгорания 13, куда

1 подают также выделившиеся из топлива на верхней решетке 1 летучие с отвеянными мелкими пылевидными частицами топлива, а также воздух, необходимый для горения.

В камере 13 под нижней решеткой 8 осуществляют третью завершающую стадию сгорания топлива в вихревом факеле, в котором сгорают выделившиеся из топлива летучие и мелкие пылевидные частицы первой стадии с дожиганием остатков топлива после второй стадии сжигания.

Образующийся в вихревой камере 13 шлак по мере укрупнения частиц за счет налипания к ним находящихся в >кидкоплавком состоянии более мелких выпадает на скаты 14 холодной вороки, который затем удаляют из топки.

Газообразные продукты сгорания — дымовые газы с частицами летучей золы и остатком воздуха из вихревой камеры проходят. череэ жалюзи в нижней решетке 8 и слой топлива на ней;

При этом избыточный кислород в газообразных продуктах сгорания, покидающих вихревую камеру, проходя через слой топлива на нижней решетке, обеспечивает горение топлива на ней. Летучую золу, выносимую из вихревой камеры газообраз-. ными продуктами сгорания, улавливают слоем топлива на нижней решетке.

Газообразные продукты сгорания, выходящие из слоя топлива на нижней решетке, разделяют на два потока. . — один поток направляют сквозь слой топлива на верхней решетке N. 1(рециркулирующие дымовые газы);

-другой поток направляютчереэ вертикальный слой угля между двумя параллельными жалюзийными решетками 6 и 7, которые поступают в конвективные поверхности нагрева котла с дальнейшим удалением в атмосферу. Содержащиеся в потоке мелкие золовые частицы, вынесенные иэ нижнего слоя топлива, эадер>киваются в вертикальном слое топлива.

Окислы азота, которые образуются в вихревой камере 13 при высокой темпе ратуре сгорания топлива, разлагаются при прохождении их сквозь слой топлива на нижней решетке 8 и при прохождении их сквозь вертикальный слой топлива 6 и 7. Окислы серы, содержащиеся в дымовых газах при сжигании сернистых топлив, нейтрализуют добавляя в топливе известняк.

Движение охлаждающей средй, в горизонтально расположенных трубах жалюзийных решеток 1,6,7.8 и переливного порога 4 осуществляют принудительно путем разности давлений. Эти трубы используют в каче1815493 стве экономайзерных или пароперегрева- Дымосос рециркуляции 16, направляютел ьн ых поверхностей. щий пылегазовую смесь в горелку 15 и дутьПри продольном расположении труб в евой вентилятор 17, подающий горячий наклонных жалюзийных решетках 1,8 и вер- воздух подогреваемый в воздухоподогреватикальном расположении труб в жалюзий- 5 тель 18, размещенный в газоходе 19 конвекных решетках 6.7 и в охлаждаемом тивных поверхностей нагрева, в котором переливном пороге 4 трубы включают в кон- размещены пароперегреватель 20 и эконотуры естественной циркуляции. майзер 21.

Котел для способа слоефакельного сжи- Котел для слое-факельного сжигания гания твердоготоплива содержит верхнюю 10 твердого топлива также содержит бункер наклонную жалюзийную решетку 1, уста- угля22спитателемугля23сщелеобразной новленную подуглом 35 — 55о естественного течкой 24 и шибером 25 выполненными на откоса, обеспечивающего перемещение всю ширину топки котла. Ширмовые повергрубодробленого. топлива под действием хности 26 и 27, размещены соответственно гравитационных сил, с уклоном от фронта- 15 под верхней 1 и нижней 8 наклонными жавой стенки.2 к задней стенке 3 топки, пере- люзийными решетками, а поверхность наливной охлаждаемый порог 4 с грева 28 размещена над нижней горизонтальными или вертикальными тру- жалюзийной решеткой 8. бами установлен вертикально над нижним Охлэждаемые решетки 1,6,7,8 выполнеконцом верхней решетки 1; дутьевой кол- 20 ны из охлаждаемых(экранных) труб с привалектор с соплами 5. установленный над ренными к ним пластинками-.жалюзями. нижним концом верхней решетки 1 перед Трубы с движущейся охлаЖдающей средой переливным порогом 4; . ориентированы либо поперек, либо вдоль переднюю вертикальную охлаждаемую решетки. При ориентирований охлаждаюжалюзийную решетку 6, установленную под 25 щих труб поперек решетки, к каждой трубе нижним концом вертикальной решетки 1; . приварены диаметрально противоположно заднюю вертикальную охлаждаемую две полосы или плавниковые трубы. Плоскорешетку выполненную в плоскости задней сти прйваренных к трубам полос располостенки топки напротив решетки 6 с уклоном жены под углом 0-10 к плоскости решетки жалюзей в решетках 6 и 7 выполненными в 30 (фиг.2). При ориентировании охлаждающих сторону пространства между этими решет- труб вдоль решетки жалюзи выполнены в ками; виде полос с овальными прорезями в них нижнюю наклонную охлаждаемую жа- (см. фиг.4) для одевания и приваривания на люзийную решетку 8, установленную также трубы, При этом продольные стороны полос подуглом откоса суклоном 35-55 относи- 35 эсположены перпендикулярно трубам, а тельно горизонтальной оси от задней стен- плоскости полос расположены под углом 0- ..: ки 3 направленной к фронтовой стенке 2. 10 к осям труб(см, фиг.3). Пластина полосы

Между верхним концом нижней наклон- с овальными прорезями может быть разреной жалюзийной решетки 8 и нижним кон- зана вдоль по осевой линии надве гребенки цом передней вертикальной жалюзийной 40 с полуовальными вырезами, Жалюзийные решетки 6 имеет зазор 9. Между нижним решетки выполнены с приваркой пластин к концом нижней наклонной жалюзийной ре- трубам только с одной верхней стороны ре- . шетки 8 и фронтовой стеной 2 имеется зазор шетки как в случае поперечного, так и в

10. случае продольного расположения труб. ОхЙод зазором 10 в фронтовой стене 2 45 лаждаемый переливной порог 4 может быть выполнен уступ 11. выполнен как с горизонтальным, так и с

Надуступом11 подзазором10установ- вертикальным расположением труб. В пролены дутьевые сопла с коллектором 12. межутках между трубами помещены металПод нижней наклонной жалюзийной ре- лические пластины, привариваемые к обоим шеткой 8 вихревая камера сгорания 13 об- 50 смежным трубам. разуемая боковыми, фронтовой 2 и задней В системе подачи топлива грубодробле- ..

3, стенами. ное топливо из бункера 22 питателем 23

Фронтовая 2 и задн."я 3 стенки топки в подается на всю ширину топки в вертикальнижней части имеют скаты 14, образующие ную щелеобразную течку 24, в которой захолодную воронку котла с факельным сжи- 55 данный уровень топлива поддерживается ганием твердого топлива. посредством регулирования- производиПод нижним концом наклонного ската тельности питэтеля 23 путем изменения. задней стенки 3 расположена горелка 15, скорости его вращения. ось которой направлена параллельно на- Из течки 24 топливо поступает на верхклонному скату фронтовой стенки 2.. нюю подвижную охлаждаемую жалюзий1815493

15

30

40 действия их с окислами кальция 45 ную решетку 1, установленную под углом

35 —.55О. Толщина слоя угля на решетке 1 регулируется перемещением шибера 25 в вертикальном направлении.

Перемещаясь под действием гравитационных сил слой топлива на верхней решетке 1, упирается в переливной порог 4, За счет разряжения, создаваемого дымососом рециркуляции 16. Часть горячих дымовых газов просасывается сквозь щели между жалюзями в рештке 1 и поры в слое топлива на этой решетке. За счет этого осуществляется прогрев топлива его подсушивание, вынос из слоя мелких пылевидных фракций и возгонка летучих, содержащихся в топливе, За счет подачи под напорори в коллектор с соплами 5 дымовых газов (например от напорного патрубка дымососа рециркуляции 16 или от-специально установленного для этой цели вентилятора с забором дымовых газов из газохода конвективных поверхностей нагрева 19). Слой топлива. находящийся на решетке 1 ь нижнем ее конце приходит в кипящее (псевдоожиженное) состояние с фонтанированием; При этом происходит окончательное провеивание .. грубодробленого и подсушенного угля от мелких пылевидных частиц, а также перелив топлива через порог 4 в пространство между порогом 4 и задней стенкой 3 и далее в пространство между жалюзийными решет. камиби7.

Мелкодробленое и провеянное от мелких пылевидных частиц топливо, заполняющее пространство между жэлюзийнымИ решетками 6 и 7, выполняя функцию зернистого фильтра, очищает дымовые газы. поступающие: из и рострэнствэ между

>калюзийными решетками 1 и 2 в газоход 19 конвективных поверхностей нагрева от частиц мелкой летучей золы и газообразных окислов азота путем восстановления их углеродом угля, э окислов серы путем взаимосодержащегося либо в золе топлива, либо в известняке, добавляемом в топливо.

Из пространства между жалюзийными решетками 6 и 7 через зазор 9 уголь поступает йа нижнюю подвижную жэлюзийную решетку 8, установленную под углом 3Ь55, по которой перемещается за счет гравитационных сил.

На решетке 8 происходит выгорание основной массы коксового остатка топлива.

Для поддержания температуры горения угля в слое на решетке 8 на уровне (600..900 С) исключающем спекание эоловых ча втиц топлива, которое может затруднять перемещение топлива по решетке, образо50

55 вание окислов азота, и для обеспечения теплоотвода со стороны решетки 8, над ней помещают трубы поверхности теплообмена

28, которые располагают в слое горящего топлива, С нижнего конца решетки 8 раскаленйые частицы шлака вместе с недогоревшими частицами угля через зазор 10 между нижним концом решетки 8 и фронтовой стенкой 2 ссыпается на уступ 11, выполненный в фронтовой стене 2 под зазором 10, С уступа 11 раскаленный шлак вместе с недожогом сдувается горячим воздухом вы- ходящим из дутьевых сопел коллектора 12.

Горячий воздух в коллектор 12 поступает под напором дутьев4го вентилятора 17 после подогрева его в воздухоподогревателе

18.

С уступа 11 раскаленный шлак с недожогом попадает в вихревую камеру 13, куда через горелку l5 подается дымососом рециркуляции 16.

Пылегазовая смесь, выделившаяся из слоя угля на решетке 1 и горячий воздух после воздухоподогревателя 18. Частицы шлака с недожогом увлекаются в вихревое движение в камере 13, при котором происходит их дробление от соударения со стенками топки, ограничивающими вихревую камеру, и друг с другом.

При этом обнажаются невыгоревшие участки частиц, которые догорают в вихревом факеле вместе с летучими горючими и пылевидными частицами топлива, поступающими в вихревую камеру 13 через горелку

15, Воздух, поступающий из сопел коллектора 12 в верхнюю часть вихревой камеры

13, снижает температуру дымовых газов пе- . ред решеткой 8.что способствует затвердеванию эоловых частиц, содержащихся в дымовых газах, поступающих э щели между жалюзями решетки 8 и исключает ее зашлако вы вэ ние.

Если снй>кение температуры газов перед решеткой 8 за счет поступления воздуха из сОпел коллектора 12 недостаточно для исключения шлакования решетки 8, то в верхней части вихревой камеры 13 под решеткой 8 устанавливаются ширмовые поверхности нагрева 26, которые снижают температуру газов до необходимого уровня, Шлак, образующийся в вихревой камере 13, выпадает на скаты холодной воронки, скатывается по ним и выводится из топки.

Дымовые газы из вихревой камеры 13 вместе с избыточным воздухом и летучей золой. поступают в щели между жалюзями решетки 8 и проходят сквозь поры в слое угля. Избыточный кислород, находящийся в

1815493 дымовых газах, поддерживает горение угля цэми топлива и выделившимися из него гана решетке 8. Имеющиеся в дымовых газах зообраэными летучими с помощью дымосо-. частицылетучейзолызадерживаютсявслое са рециркуляции 16 через горелку 15 угля, находящегося на решетке 8, и вместе подаются в вихревую камеру сгорания 13. с ним возвращаются в вихревую камеру 13, 5 Для снижения температуры газов, наиз которой выводятся в виде шлака. правляющихся к решетке 1 под нею рас раэующиеся в ядре вихревого факела ложена поверхность нагрева, выполненная в камере 13 окислы азота, проходя вместе с, например в виде ширм 26 или в виде коридымовыми газами через слой раскаленного дорного или шахматного пучка, труб. угля, восстанавливаются углеродом угля. 10 Топливо находящееся на вибрационных

Выходящие из слоя угля на решетке 8 решетках 1 и 8 находится в виброожижен-, газообразные продукты сгорания разделя- ном состоянии, Виброожиженное состояются на два истока. ние слоя угля на решетке 1 способствует дин поток проходит сквозь слой про- более лучшему его провеиванию от мелких веянного от мелких пылевидных фракций 15 пылевидных частиц. А виброожиженное соугля, находящегося между решетками 6 и 7, стояние слоя угля на решетке 8 предотвраи поступает в гаэоход конвективных повер- щает спекание частиц угля, хностей теплообмена (конвективную шахту) Для регулирования слоя топлива на ре19, в котором последовательно проходит по- шетке 8 у нижнего края решетки 6, (сразу эа верхности нагрева: пароперегреватель 20, 20 решеткой походутоплива)можетбытьустазкономайзер 21 и воэдухоподогреватель 18 новлен шибер, перемещаемый в вертикальи с помощью дымососа через дымовую тру- HQM направлении. бу дымовые газы сбрасываются в атмосфеон выполнен охлаждаемым, например возПроходя через слой угля между решет- 25 духом. забираемым с напора дутьевого венками 6 и 7, дымовые газы очищаются от тилятора 17 и сбрасываемым в воздуховод частиц летучей золы и газообразных окис- после воздухоподогревателя. лов азота и серы. Формула изобретения

21и1 онвективные поверхности нагрева 20, Котел для слоефакель лоефакельного сжигания и 8 выполнены двух- (или более) ступен- 30 твердого топлива, содержа ий одержащии топку с дву.чередованием ступеней поверх- мя расположенными одно над другой гаэоностей нагрева различного назначения по распределительными решетками, поддерживающими топливо, отличающийся

Другой поток дымовых газов, выходя- тем, что, с целью повышения экономичности щий из горящего слоя угля на решетке 8 35 и снижения токсичности продуктов сгора-. проходит через щели между жалюзями в ния, в топке установлены жалюэийные ререшетке 1 и сквозь поры в слое угля на шеткиспротивоположнымуклоном35...55 решетке 1, осуществляет подсушку угля, относительно ее горизонтальной оси, обрапровеивание его от мелких пылевидных ча- зующие камеры подсушивания, сжигания и стиц и выгонку из него газообразных лету- 40 дожигания, причем в нижнем конце верхней чих. Содержащиеся в этом потоке дымовые . жалюэийной решетки установлен переливгаэы, частицы мелкой летучей золы задер- ной охлаждаемый порог, между верхней и живаются в слое угля на решетке 1 и вместе нижней наклонными решетками размещес движущимся углем по решетке 1,8 и между ны две дополнительные параллельные веркаме 1 и решетками6,7,витогепопадаютввихревую 45 тикальные охла камеру 3, из которой в виде шлака удаля- решетки, одна из которых выполнена в плоскости задней стенки котла, а камера сгораВыходящие из слоя угля на решетке 1 ния выполнена вихревой и размещена под дымовые газы вместе с пылевидными части- нижней жалюзийн жалюзиинои решеткой.

1815493

Фип фиг

Редактор

Заказ 1629 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

-- 0

-о

-О

Составитель М.Зубков

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Ткач