Устройство для приготовления пыли для растопки и стабилизации работы котла

 

Использование: на тепловых электрических станциях для растопки и стабилизации работы котла. Сущность изобретения: устройство содержит пылеконцентратор, у которого между корпусом и поперечной перегородкой, выполненной в виде двух плоскостей, образуются микробункера, подсоединенные через патрубок отвода концентрированной смеси к горелкам топки котла. Микробункера исключают пульсацию пыли в горелках, создают растопочную концентрацию пыли и исключают отрыв факела в горелках. Сбросная труба пылеконцентратора через проходной циклон без бункера пыли подсоединена пылевым патрубком циклона к патрубку подачи газов рециркуляции, в котором установлена сбросная горелка, подсоединенному к газозаборной шахте встречно потоку в колене между горизонтальным и вертикальным сушильным стволом. В горелках внутри их, установлены жаровые трубы внутри которых находятся растопочные форсунки, подсоединенные к источнику дополнительного (жидкого или газообразного) топлива. В сбросной горелке также установлен муфель с растопочной форсункой. 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях для растопки и стабилизации работы котлов.

Известна растопочная пылесистема котла (Журнал "Электрические станции". Энергоатомиздат, 1991, N 10, с. 40-42, рис. на с.41), содержащая котел с топкой, снабженный поярусно расположенными пылеугольными горелками и систему пылеприготовления с газозаборной шахтой, подключенной к топке, мельницей- вентилятором, циклоном, мельничным вентилятором, шнеками пыли и растопочными бункерами.

Недостатком известной пылесистемы является сложность, громоздкость, взрывоопасность и высокая стоимость. Запальное устройство резисторного типа ненадежно. Значительные запасы пыли в бункерах (до 60 т) и подача из них пыли на 32 растопочные горелки с питателями, шнеками, смесителями на каждом котле представляет собой сложную и взрывоопасную систему.

Известна система подготовки топлива к сжиганию (а. с. СССР N 1705672, кл. F 23 К 1/00, опубл. 15.01.92. Бюл.N 2), содержащая мельницу-вентилятор, подсоединенную на входе газозаборной шахтой к бункеру сырого угля и топке, а на выходе к пылеконцентратору и циклону с мельничным вентилятором, пылевой патрубок циклона при этом подсоединен к дополнительной камеpe сгорания, установленной на входе газозаборной шахты, а патрубок концентрированной смеси пылеконцентратора подсоединен к основным горелкам топки.

Недостатком известной системы является ее сложность из-за наличия циклона, который имеет значительные габариты и сложную систему пылераспределения и является взрывоопасным.

Известен котельный агрегат с системой приготовления пыли (а. с. СССР N 1521987, кл. F 23 К 1/00, опубл.15.11.89, Бюл.N 42), содержащий котел с топкой, снабженный поярусно расположенными пылеугольными горелками и сбросной горелкой, и систему приготовления пыли с газозаборной шахтой, подключенной к топке, мельницей-вентилятором и пылеконцентратором, вход которого снабжен завихрителем и подключен к мельнице-вентилятору, сбросная труба подсоединена к всасу мельницы-вентилятора, патрубки отвода концентрированной смеси подключены к горелкам топки, при этом пылеконцентратор снабжен поперечной перегородкой разделяющей его на секции, сообщающиеся между собой перепускной трубой.

Недостатком известной системы приготовления пыли является трудность растопки из-за отсутствия горячих топочных газов в период растопки и пульсации подачи пыли при изменении подачи сырого угля.

Известно устройство для приготовления пыли для растопки и стабилизации работы котла (заявка 262481 ЧСФР, кл. F 23 К 1/00, 1989, опубл. в реферативном журнале "Энергетика", 1990, N 11, Р 34), cодержащее котел с топкой, снабженной поярусно расположенными пылеугольными горелками и сбросной горелкой, и устройство для приготовления пыли с газозаборной шахтой, подключенной к топке, мельницей-вентилятором, пылеконцентратором, вход которого снабжен завихрителем и подключен к мельнице-вентилятору, причем сбросная труба пылеконцентратора подсоединена к всасу мельницы-вентилятора (через циклон) патрубки концентрированной смеси пылеконцентратора подсоединены к горелкам топки, а на входа в газозаборную шахту установлен источник горячих дымовых газов (газогенератор).

Недостатком известного устройства для приготовления пыли для растопки и стабилизации работы котла является наличие взрывоопасного циклона с системой дозирования и разводки пыли по ярусам горелок.

Задачей изобретения является упрощение устройства для приготовления пыли и повышение надежности ее воспламенения и стабилизация горения.

Задача решается тем, что в устройстве для приготовления пыли для растопки и стабилизации работы котла, содержащее котел с топкой, снабженной поярусно расположенными пылеугольными горелками и сбросной горелкой и устройство для приготовления пыли с газозаборной шахтой, подключенной к топке, мельницей-вентилятором, пылеконцентратором, вход которого снабжен завихрителем и подключен к мельнице-вентилятору, причем сбросная труба пылеконцентратора подсоединена к всасу мельницы-вентилятора через циклон патрубки концентрированной смеси пылеконцентратора подсоединены к горелкам топки, а на входе в газозаборную шахту установлен источник горячих дымовых газов (газогенератор), пылеконцентротор снабжен поперечной перегородкой, разделяющей его на секции, сообщающиеся перепускной трубой, и патрубок-ввода газов рециркуляции, согласно изобретению перепускная труба выполнена из двух цилиндров, соединенных конической вставкой, причем к цилиндру меньшего диаметра, размещенного в нижней секции, подсоединена поперечная перегородка, выполненная из двух плоскостей, установленных под углом друг к другу и к горизонтальной плоскости, пересекающихся по оси пылеконцентратора при этом угол наклона плоскостей к горизонту превышает угол естественного откоса, в конической вставке, обращенной в сторону плоскостей перегородки, выполнены щелевые зазоры, а пылевой патрубок циклона подсоединен к патрубку ввода газов рециркуляции, в котором установлена сбросная горелка.

Выполнение перепускной трубы пылеконцентратора из двух цилиндров, соединенных конической вставкой, причем к цилиндру меньшего диаметра, размещенного в нижней секции, подсоединена поперечная перегородка, выполненная из двух плоскостей, установленных под углом друг к другу и к горизонтальной плоскости, пересекающихся по оси пылеконцентратора, при этом угол наклона плоскостей к горизонту превышает угол естественного откоса, а в конической вставке, обращенной в сторону плоскостей перегородки, выполнены щелевые зазоры, позволяет выделить из потока аэросмеси, поступающей в пылеконцентратор, крупную пыль и направить ее через патрубки концентрированной смеси, расположенные в месте стыка плоскостей перегородки и цилиндрического корпуса, на растопочные горелки, установленные по всему первому ярусу топки. Полость, образованная между плоскостями перегородок и цилиндрическим корпусом пылеконцентратора выполняет роль проходного микробункера пыли. Газ из этой полости отсасывается через щелевые зазоры, выполненные в конической вставке. Отсос газа происходит за счет эжекции при переходе потока через коническую вставку, соединяющую перепускные патрубки различного диаметра. За счет образования микробункеров пыли исключается пульсация пыли в растопочных горелках, что предупреждает обрыв факела. Для создания напора в растопочных горелках и подачи пыли на высоту между патрубками концентрированной смеси и горелками топки может быть установлен мельничный вентилятор с гребенкой пыледелителя на выходе для распределения пыли по периметру первого яруса топки.

Угол наклона плоскостей перегородки к горизонту, превышающий угол естественного наклона, выполнен потому, что в случае меньшего угла, пыль будет зависать в микробункерах. Отсос пыли мельничным вентилятором из микробункеров происходит с частью газовой среды, а если пыль доходит до щелевых зазоров, то она всасывается в полость перепускной трубы верхней секции пылеконцентратора. Это исключает забивание пылью патрубков концентрированной смеси. Пыль, находящаяся в них постоянно, расходуется и нарабатывается, поэтому микробункера пыли по сравнению с растопочными бункерами на 60 т менее взрывоопасны и занимают мало места. Габариты их не превышают габаритов пылеконцентратора.

Установка пылевого патрубка циклона в месте ввода патрубка газов рециркуляции в газозаборную шахту, причем в патрубке ввода газов рециркуляции установлена сбросная горелка, позволяет подхватить пыль из циклона газами рециркуляции и подать ее в газозаборную шахту. Патрубок ввода газов рециркуляции направлен против потока газов в газозаборной шахте и размещен в колене перехода горизонтального участка в вертикальный. Это оказывает запирающее действие при работе сбросной горелки на газы засасываемые из топки. С целью снижения сопротивления вертикальный участок газозаборной шахты может быть выполнен большего диаметра, так как в нем идет больший объем газов, чем в горизонтальном участке, подсоединенном к топке.

Установка сбросной горелки на входе в газозаборную шахту позволяет в период пуска мельницы-вентилятора обеспечить сушку угля в ней горячими дымовыми газами, когда этих газов еще нет в топке.

Таким образом преимуществом предлагаемого устройства является отсутствие крупнотоннажных растопочных бункеров, так как их функции полностью выполняются проходными микробункерами, расположенными между цилиндрическим корпусом пылеконцентратора и его поперечной перегородкой, кроме того, пыль готовится для растопки в момент растопки на собственных мельницах котла, а не на соседних котлах и горячие топочные газы получаются путем сжигания части мелкодисперсной пыли на входе в газозаборную шахту.

На чертеже схематично изображено устройство для приготовления пыли для растопки и стабилизации работы котла.

Устройство для приготовления пыли содержит котел с топкой 1, снабженной поярусно расположенными пылеугольными горелками 2, сбросную горелку 3 и устройство для приготовления пыли с газозаборной шахтой 4, подключенной к топке 1, мельницей-вентилятором 5, соединенной с пылекоцентратором 6 через газоход 7. Пылеконцентратор 6 снабжен поперечными перегородками 8, разделяющими его на секции 9 и 10, сообщающиеся между собой перепускной трубой 11. Входная секция 9 содержит завихритель 12, а выходная секция 10 содержит осевую сбросную трубу 13, заведенную внутрь перепускной трубы 11 с образованием кольцевого зазора 14. Сбросная труба 13 через циклон 15 пылевым патрубком 16 подсоединена к патрубку 17 ввода газов рециркуляции в газозаборную шахту 4, в котором установлена сбросная горелка 3. Патрубки 18 концентрированной смеси пылеконцентратора 6 подсоединены к горелкам 2 топки 1 через мельничный вентилятор 19 и пыледелитель 20.

Перепускная труба 11 выполнена из двух цилиндров 21 и 22, соединенных конической вставкой 23, причем к цилиндру 21 меньшего диаметра, размещенного во входной нижней секции 9 подсоединена поперечная перегородка 8, выполненная из двух плоскостей 24 и 25, установленных под углом друг к другу и к горизонтальной плоскости пересекающихся по оси пылеконцентратора 6, при этом угол наклона плоскостей 24 и 25 к горизонту превышает угол естественного откоса, а в конической вставке 23 в местах, обращенных к плоскостям 24 и 25 на уровне стыка ее с цилиндром 21,выполнены щелевые зазоры 26 для прохода газов из бункеров 27 и 28, образованных между плоскостями 24 и 25 и цилиндрическим корпусом пылеконцентратора 6 внутрь перепускной трубы 11. Нижние торцы микробункеров 27 и 28 оканчиваются патрубками 18 отвода концентрированной смеcи. Устройство для приготовления пыли для растопки и стабилизации работы котла содержит также бункер 29 сырого угля с питателем 30; В пылеугольные горелки 2 топки 1, расположенные на первом ярусе введены растопочные форсунки 31, работающие на жидком или газообразном топливе, установленные внутри жаровых труб 32, заведенных внутрь горелок 2 с образованием кольцевых зазоров между растопочной форсункой 31 и корпусом горелок 2, за которыми по периметру их установлены воздушные сопла вторичного воздуха 33. В сбросной горелке 3 установлена растопочная форсунка 34 с муфелем 35. 36 линия горячего воздуха.

Устройство для приготовления пыли для растопки и стабилизации работы котла работает следующим образом.

Включаются растопочные форсунки 31 на всех горелках 2 первого яруса топки 1 и прогреваются жаровые трубы 32 до красного каления. Включается также растопочная форсунка 34 в сбросной горелке 3 и прогревается муфель 35. После прогрева жаровых труб 32 и муфеля 35 включается на растопочный режим мельница-вентилятор 5 на небольшую мощность, вентилируется вся пылесистема, прогревается и затем включается питатель 30 бункера 29 сырого угля. Уголь поступает на всас мельницы-вентилятора 5, измельчается, частично просушивается за счет дымовых газов растопочной форсунки 34 и поступает через газоход 7 в пылеконцентратор 6, где с помощью завихрителя 12 аэросмесь приобретает вращательное движение и в перепускной трубе 11 отжимается к ее стенкам. При переходе в верхний цилиндр 22 перепускной трубы 11 пыль отделяется от потока за счет расширения сечения и через кольцевой канал 14 попадает с разворотом на 180^o в микробункера 27 и 28, откуда через патрубки 18 концентрированной смеси с помощью мельничных вентиляторов 19 и пыледелителей 20 поступает на горелки 2 топки 1. Проходя внутри и снаружи раскаленных жаровых труб 32, аэросмесь, предварительно смешанная перед входом в горелку с первичным воздухом, вспыхивает и горит в струях вторичного воздуха подаваемого из сопел 33. Топочная камера прогревается. Мелкая пыль из сбросной трубы 13 пылеконцентратора 6 поступает на циклон 15, где выходя из пылевого патрубка 16 циклона 15 вспыхивает в муфеле 35, разогретом растопочной форсункой 34 сбросной горелки 3. Газы от сгорания мелкой пыли поступают по газозаборной шахте 4 в мельницу 5 для сушки топлива. После прогрева топки 1 мощность мельницы 5 увеличивается, через газозаборную шахту 4 засасываются горячие топочные газы из топки 1. В момент запуска пылесистемы для предотвращения попадания холодных газов из топки 1 в газозаборную шахту 4 патрубок 17 ввода газов рециркуляции подает газы встречно потоку газов из топки, что запирает горизонтальный газоход газозаборной шахты 1, и в мельницу поступают преимущественно горячие дымовые газы от работающей горелки 3. После выхода на номинальную мощность мельницы 5, запальные форсунки 31 и 34 отключаются. Воспламенение происходит за счет разогретых жаровой трубы 32 и муфеля 35, которые постоянно поддерживаются в раскаленном состоянии за счет факела, горящего в них. Остальные яруса горелок топки включаются последовательно по мере набора мощности котлоагрегатом.

Стабилизация работы котла происходит за счет подачи пыли в горелки 2 топки 1 из микробункеров 27 и 28, исключающих перерыв подачи пыли при пульсации питателя 30 сырого угля, особенно характерной для скребковых питателей. За счет пыли накопленной в микробункерах 27 и 28 пульсации сглаживаются и не происходит обрыва факела. Ввиду значительной тепловой инерции жаровой трубы 32, выполненной из толстостенного термостойкого материала, не происходит обрыва факела даже при пульсациях подачи пыли в горелки 2.

Таким образом, предлагаемое устройство для приготовления пыли исключает громоздкие растопочные бункера пыли и сложную систему дозирования и подачи пыли обеспечивает начальный период растопки горячими топочными газами и позволяет стабилизировать горение при меняющихся нагрузках за счет сглаживания пульсаций в подаче пыли за счет микробункеров, размещенных между корпусом и наклонными плоскостями перегородки в пылеконцентраторе.

Формула изобретения

Устройство для приготовления пыли для растопки и стабилизации работы котла, содержащее котел с топкой, снабженный поярусно расположенными пылеугольными горелками, сбросную горелку и систему пылеприготовления с газозаборной шахтой, подключенной к топке и к дополнительному источнику горячих газов, мельницей-вентилятором, пылеконцентратором, вход которого снабжен завихрителем и подключен к мельнице-вентилятору, причем сбросная труба пылеконцентратора подсоединена к газообразной шахте через циклон, патрубки концентрированной смеси пылеконцентратора подсоединены к горелкам топки, пылеконцентратор снабжен поперечной перегородкой, разделяющей его на секции, сообщающиеся перепускной трубой, и патрубок ввода газов рециркуляции в газозаборную шахту, отличающееся тем, что перепускная труба пылеконцентратора выполнена из двух цилиндров, соединенных конической вставкой, при этом указанная поперечная перегородка подсоединена к цилиндру меньшего диаметра и выполнена из двух плоскостей, установленных под углом друг к другу и к горизонтальной плоскости, пересекающихся по оси пылеконцентратора, при этом угол наклона плоскостей к горизонту превышает угол естественного откоса, а в конической вставке на уровне стыка ее с цилиндром меньшего диаметра на сторонах, обращенных к плоскостям перегородки, выполнены щелевые зазоры, соединяющие перепускную трубу с бункерами, образованными между плоскостями перегородки и цилиндрическим корпусом пылеконцентратора, к которым подсоединены патрубки концентрированной смеси, причем пылевой патрубок циклона подсоединен к патрубку ввода газов рециркуляции в газозаборную шахту, внутри которого установлена указанная сбросная горелка.

РИСУНКИ

Рисунок 1