Топка

 

Использование: в топках котельных установках, парогенераторов при подготовке горючих газов для газотурбинных установок. Сущность изобретения: топка содержит кессопированную шахту с горизонтальными рядами фурм, над которой установлена цилиндрическая камера с отверстием подачи оборотных газов и выходным отверстием в зоне ее торца. Фурмы верхнего ряда выполнены поворотными в вертикальной плоскости. 2 ил.

Изобретение относится к топкам котельных установок, парогенераторов и может быть использовано при подготовке горючих газов для газотурбинных установок.

Известна топка для газификации или сжигания твердого топлива в ванне расплава, содержащая расположенный в корпусе кессонированной шахты горизонтальный ряд фурм с соплами подачи кислородсодержащего газа в расплав, загрузочное устройство и устройство для выпуска расплава.

Недостатком известной топки является ограничение по теплонапряженности и выносу расплава из печи, а подача технического кислорода ведет к возникновению местных перегревов и прогару кессонов.

В предложенной топке эти недостатки устраняются тем, что над шахтой дополнительно установлена цилиндрическая камера с отверстием подачи оборотных газов и выходным отверстием в зоне ее торца, а в корпусе расположен дополнительный ряд фурм, причем камера заглубления или приподнята над поверхностью расплава в спокойном состоянии соответственно на величину двух калибров фурмы, а сами фурмы верхнего ряда выполнены поворотными в вертикальной плоскости и расположены ниже уровня расплава в спокойном состоянии на 2-8 калибров этих фурм.

На фиг.1 изображена предлагаемая топка; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Топка содержит кессонированную шахту 1 и цилиндрическую (или коническую) камеру 2, имеющую загрузочное устройство 3, выходное отверстие 4 отходящих газов и отверстие 5 для подачи оборотных газов. Шахта 1 имеет сифон 6 для выпуска расплава и два ряда фурм 7. Цилиндрическая камера 2 выполняется футерованной огнеупорами, и ее объем определяется из условий транспорта нагретых газов, количество которых должно быть достаточно для выбранного типа парогенератора или котла. К особенностям конструкции топки относится расположение второго ряда фурм 7. Они должны быть расположены так, чтобы струя газа из фурм 7 проходила через небольшой слой расплава 100-300 мм и была направлена по касательной к окружности камеры 2.

При загрузке твердого топлива на поверхность расплава с ним происходит ряд превращений. Уголь от высоких температур самопроизвольно растрескивается и превращается в пылевидное состояние, опилки и торф разносятся по всей поверхности расплава. При дутье из нижних фурм 7 расплав насыщается газом, и его объем возрастает от уровня "в" до уровня "а". В этой газожидкостной смеси идет газификация и частичное горение топлива. Дутье из фурм 7 подхватывает эту смесь и выносят в газовое пространство камеры 2 по касательной. Расплав, как более тяжелый, прижимается к стенкам камеры 2 и стекает в шахту 1. Уголь или торф сгорает или газифицируется во взешенно-кипящем слое. Пылеунос из такой камеры 2 будет мал вследствие циклонного эффекта, а интенсивность сгорания или газификация выше, чем в кипящем слое (можно применить технический кислород, чего нельзя сделать в кипящем слое). Фурмы 7 делаются поворотными по вертикали. Объем дутья через фурмы 7 можно увеличивать до больших пределов, так как при малом заглублении в расплав вынос его будет малым, практически из расплава будет переходить в газовую фазу измельченное топливо. Поведение газопылежидкостной фазы можно изменять.

Если вместо цилиндрической камеры 2 установить камеру в форме усеченного конуса с основанием на выходе газов, то скорость потока будет снижаться, если наоборот, увеличиваться. Вместо фурм 7 можно установить и погружные пылеугольные горелки.

По сравнению с топками кипящего слоя и с факельными горелками предлагаемая конструкция имеет следующие преимущества: более высокая теплонапряженностью; полное усвоение золы расплавом; более низкий пылесос благодаря циклонному эффекту; возможность регулирования температур газов за счет подачи оборотных газов прямо в высокотемпературную зону; возможность снизить расход кислорода за счет подачи кислорода только через нижние фурмы, а воздуха через верхние (при малом гидростатическом давлении расплава фурмы на воздушном дутье не зарастает); нет необходимости в специальной подготовке топлива; возможность масштабирования (можно делать топки для котлов мощностью 1,5-3 мВт и 200-500 мВт и выше).

Расчеты показывают, что в топку, имеющую всего 7-10 м² площади нижней шахты 1 и диаметр верхней камеры 2 порядка 6М, возможно подать до 150-200 тыс. м³/ч воздушно-кислородного дутья, что позволяет сжигать или газифицировать до 60-90 т/ч угля, что достаточно для производства 180-240 мВт/ч электроэнергии. Это достигается за счет самоизмельчения угля при высоких температурах в нижней шахте 1, куда подается кислород или обогащенное кислородное дутье, и подачи больших объемов дутья в верхнюю камеру 2. Важное значение имеет рециркуляция газов. Подача их в верхнюю камеру 2 позволит увеличить газофицирующий эффект за счет реакции С + СО₂ 2СО С + Н₂О СО + Н₂

Формула изобретения

ТОПКА для газификации или сжигания твердого топлива в ванне расплава, содержащая расположенный в корпусе кессонированной шахты горизонтальный ряд фурм с соплами подачи кислородсодержащего газа в расплав, загрузочное устройство и устройство для выпуска расплава, отличающаяся тем, что над шахтой дополнительно установлена цилиндрическая камера с отверстием подачи оборотных газов и выходным отверстием в зоне ее торца, а в корпусе расположен дополнительный ряд фурм, причем камера заглублена или приподнята над поверхностью расплава в спокойном состоянии на величину двух калибров фурмы, а сами фурмы верхнего ряда выполнены поворотными в вертикальной плоскости и расположены ниже уровня расплава в спокойном состоянии на 2 8 калибров этих фурм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2