Топка для сжигания твердого топлива в кипящем слое

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, может использоваться в котлостроении и обеспечивает повышение эффективности сжигания твердого топлива и теплопроизводительности. Топка состоит из узкой, подвижной, колосниковой решетки с боковыми уплотнениями, имеющей наклон к горизонту. Внутри решетки выделен секционированный дутьевой короб. С обеих сторон вдоль и выше верхней ветви полотна решетки расположена поверхность охлаждения. Колосниковая решетка имеет обратный ход и движется от тыльной к фронтальной части топки. При этом наклон выполнен таким образом, что верхняя точка полотна расположена у фронтальной части, а нижняя - у тыльной части топки. Тяговое усилие передается непосредственно от звездочек ведущего вала на ведущие колосники полотна решетки, а перемещение полотна колосниковой решетки осуществляется по опорным направляющим полозьям. Боковые уплотнения решетки выполнены из отдельных пластин, установленных между колосниковым полотном и щекой рамы. Поверхность охлаждения колосниковой решетки выполнена в виде панели из ряда труб, размещенных друг над другом вплотную, причем ось каждой вышележащей трубы смещена относительно оси нижней соседней с ней трубы в направлении боковых стен топки. 2 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может использоваться в котлостроении.

Известна топка высокотемпературного кипящего слоя (ВТКС) под наименованием “Игнифлюид” [1]. Основу топки составляет узкая, подвижная цепная решетка прямого хода, наклоненная к горизонту на 10-15°. Перемещение полотна происходит по направляющим каткам. Воздух на горение и ожижение слоя топлива подается через решетку из воздушного короба, разбитого на секции, в каждой из которых поддерживается заданное давление. Уплотнение решетки у фронта и боковых стен достигается естественной шлаковой насыпкой. По бокам решетки установлена поверхность охлаждения, по одной трубе квадратного профиля с каждой стороны решетки, охлаждаемая водой. Уловленный унос возвращается в топку со стороны тыльной стенки топки в надслоевое пространство.

Наиболее близким аналогом является топка ТНУ-0,31/5,6 [2], установленная под котлами типа ДКВР и КЕ. Основу топки составляет подвижная, узкая, цепная решетка прямого хода, наклоненная к горизонту на 10°. По краям ленточного полотна расположены стальные ведущие цепи с роликами, находящиеся в зацеплении со звездочками. По боковым сторонам полотна установлены лабиринтные уплотнения. Воздух на горение и ожижение слоя топлива подается через решетку из воздушного короба, разбитого на шесть дутьевых зон. Возврат уноса осуществляется с двух сторон котла в районе активной зоны над слоем, на естественные откосы по бокам топки. Вдоль колосниковой решетки с обеих сторон установлены поверхности охлаждения из двух труб диаметром 108 мм, размещенных вертикально. Вода на охлаждение поступает в них из водопровода.

Данный аналог обладает рядом недостатков:

- применение цепного привода решетки снижает надежность решетки, усложняет конструкцию боковых уплотнений и уменьшает их эффективность;

- применение опорных роликов для перемещения полотна колосниковой решетки усложняет конструкцию, снижает надежность решетки;

- конструкция поверхностей охлаждения и их небольшая площадь предопределяют снижение надежности работы котла из-за шлакования;

- решетка прямого хода вызывает трудности с распределением топлива по длине решетки. Подача топлива различного гранулометрического состава в одну область решетки с высокофорсированным дутьем увеличивает процент уноса мелкой фракции и снижает эффективность выгорания угля, предопределяет наличие теплонапряженной зоны у фронта котла, со стороны обслуживания, что создает неблагоприятные условия для работы системы топливоподачи, затрудняет визуальный контроль и регулировку процесса горения, снижает комфортность работы обслуживающего персонала;

- невозможность организовать возврат уноса коротким, прямым участком золопровода непосредственно в активную зону кипящего слоя, осуществление возврата уноса в надслоевое пространство и на естественные боковые откосы снижает эффективность выгорания из-за возможности его вторичного уноса, исключает часть его из процесса регулирования температурного уровня в слое.

Задачей изобретения является повышение эффективности сжигания твердого топлива, повышение теплопроизводительности, надежности, упрощение конструкции топочного устройства.

Указанные задачи решаются за счет того, что

топка состоит из узкой, подвижной колосниковой решетки с боковыми уплотнениями, расположенного внутри решетки секционированного дутьевого короба и расположенной с обеих сторон вдоль верхней ветви решетки поверхности охлаждения решетки.

Решетка имеет обратный ход по отношению к забросу топлива, т. е. верхняя ветвь полотна движется к фронту топки, где установлена система топливоподачи. При этом наклон к горизонту выполнен таким образом, что верхняя точка полотна расположена у фронта топки, а нижняя - у тыльной стенки топки. Использование решетки обратного хода повышает эффективность сжигания из-за более равномерного распределения топлива по длине решетки; крупная фракция летит дальше, мелкая фракция в зависимости от размера выпадает раньше. Происходит первоначальная подготовка топлива к горению за счет прохождения его через всю активную зону топочной камеры. Повышается удобство эксплуатации (машинист с одной точки обслуживания следит за подачей топлива, горением и сходом шлака). Уменьшается унос мелкой фракции; данная фракция попадает в дутьевые зоны с относительно небольшой скоростью газа, достаточной для ожижения, но недостаточной для уноса, что увеличивает эффективность выгорания топлива. Возврат горячего уноса осуществляется коротким путем из системы возврата уноса в зону активного горения прямым участком золопровода. Подача возврата уноса в активную зону кипящего слоя позволяет дополнительно регулировать температуру в слое, обеспечивая при этом эффективное выгорание несгоревших частиц топлива. Наиболее активная теплонапряженная зона горения располагается в противоположном конце топки от места ввода топлива, что создает благоприятные условия для работы системы топливоподачи, снижает возможность прогорания металлической течки и возгорания угля на ней, что увеличивает надежность и снижает вероятность воспламенения топлива в топливном бункере.

Подвижная колосниковая решетка набрана из колосников ТЛЗМ двух типов, при этом две ведущие звездочки, используемые в системе привода колосниковой решетки, входят в непосредственное зацепление с ведущими колосниками, тяговое усилие передается непосредственно от звездочек ведущего вала на ведущие колосники полотна решетки, которые тянут за собой ведомые колосники. Решетка без применения тяговых цепей позволяет повысить надежность и упростить конструкцию.

Перемещение полотна колосниковой решетки осуществляется по опорным полозьям. Опорные полозья выполнены из полос металлопроката и располагаются под верхней и нижней ветвями решетки на всю ее длину. Применение опорных полозьев упрощает конструкцию и повышает надежность.

Боковые уплотнения решетки набираются из отдельных пластин, установленных по краям колосникового полотна на щеках рамы, и крепятся к последней при помощи болтовых соединений с возможностью регулирования зазора между уплотнениями и крайними колосниками решетки. Это повышает эффективность уплотнения, снижает утечки воздуха и уменьшает просып материала слоя в дутьевые зоны ввиду отсутствия каналов под тяговые цепи, что повышает эффективность сжигания, увеличивает надежность и упрощает конструкцию.

Панель охлаждения колосниковой решетки выполнена из ряда труб, размещенных друг над другом вплотную, причем ось каждой вышележащей трубы смещена относительно оси нижней соседней трубы в направлении боковых стен топки. Каждая труба имеет в плане П-образную компоновку, т.е. трубы панели охлаждения проходят вдоль одной стороны решетки, разворачиваются у тыльной стены топки и идут в обратном направлении вдоль противоположной стороны решетки. Более развитая поверхностью нагрева панели охлаждения обеспечивает активное регулирование температурного уровня кипящего слоя, препятствует плавлению золы, шлакованию решетки, что обеспечивает повышение эффективности сжигания топлива и увеличение теплопроизводительности. Также вышеуказанная конфигурация панели исключает контакт раскаленных частиц со стенками топки в пределах слоя, что предотвращает перекидывание шлаковых мостиков через решетку. Это обеспечивает более высокую надежность работы топки.

Новыми признаками в заявляемом изобретения являются следующие:

- применение решетки обратного хода;

- подвижная колосниковая решетка выполнена таким образом, что ведущие звездочки входят в непосредственное зацепление с ведущими колосниками;

- перемещение полотна колосниковой решетки осуществляется по опорным направляющим полозьям;

- боковые уплотнения решетки выполнены из отдельных пластин, установленных между колосниковым полотном и щекой рамы;

- панель охлаждения колосниковой решетки выполнена из ряда труб, размещенных друг над другом, вплотную, причем ось каждой вышележащей трубы смещена относительно оси нижней соседней трубы в направлении боковых стен топки.

Предложенный тип и конструкция решетки обратного хода известны в качестве механических слоевых топок для сжигания твердого топлива [3], но использование топок обратного хода, с указанными выше новыми признаками, для сжигания твердого топлива в кипящем слое авторами не выявлено из существующего уровня техники. Предложенный тип и конструкция панели охлаждения решетки не выявлены из существующего уровня техники. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию патентоспособности “изобретательский уровень”.

Предложенная топка поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен вид сбоку; на фиг.2 изображен разрез фиг.1 в вертикальном сечении А-А.

Топка содержит раму решетки 1 с установленной на ней узкой, подвижной, наклонной колосниковой решеткой 2, ведущий вал 3 со звездочкой 4, ведомый вал 5 и натяжное устройство 6. Внутри рамы решетки выделен секционированный короб первичного воздуха с шиберами регулирования расхода воздуха 8 и системой удаления провала 9 с шиберами 10. На щеках рамы 1, по краям колосникового полотна установлены пластины боковых уплотнений 11. Под обеими ветвями решетки расположены верхние 12 и нижний 13 опорные полозья. Вдоль колосниковой решетки установлена панель охлаждения 14.

Предлагаемая топка работает следующим образом.

Топливо с помощью системы топливоподачи подается в топку и сжигается в пространстве над колосниковой решеткой 2 в кипящем слое, ограниченном снизу полотном колосниковой решетки 2 и панелью охлаждения 14 по бокам. Установленная вдоль полотна колосниковой решетки 2 панель охлаждения 14 с развитыми поверхностями нагрева, включаемая в водяной контур циркуляции котлоагрегата, обеспечивает активное регулирование температурного уровня кипящего слоя, препятствует плавлению золы и шлакованию решетки. Также вышеуказанная конфигурация панели исключает контакт раскаленных частиц с неэкранированными стенками топки, что предотвращает перекидывание шлаковых мостиков через решетку. Перемещение полотна решетки происходит по верхним 12 и нижним 13 опорным полозьям к фронтальной стенке топки, при непосредственном зацеплении двух звездочек 4 вала 3 с ведущими колосниками, которые тянут за собой ведомые колосники. Натяжение колосникового полотна осуществляется перемещением ведомого вала 5 при помощи натяжного устройства 6. На боковых щеках рамы 1 установлены боковые уплотнения 11, препятствующие просыпанию мелочи топлива и шлака в дутьевой короб. Зазор между крайними колосниками решетки и боковыми уплотнениями 11 регулируется при помощи регулировочных болтов. Воздух на горение и ожижение подается через решетку 2 из секционированного короба первичного воздуха с дутьевыми зонами. Подача воздуха регулируется шиберами 8 в зависимости от нагрузки для каждой дутьевой зоны отдельно. Благодаря малой ширине решетки воздух подается со скоростью, обеспечивающей псевдоожижение слоя. Наклон решетки к задней стенке котла препятствует перетеканию кипящего слоя в зону выгрузки шлака. Провал удаляется из дутьевых зон воздухом путем открытия шиберов 11 на системе удаления провала 10.

В процессе выгорания шлаковые частицы топлива и уноса агломерируются, выпадают на решетку 2 и выносятся к фронту котла, в зону выгрузки шлака.

Вышесказанное позволяет сделать вывод о соответствии критерию патентоспособности “промышленное применение”.

Источники информации

1. Баскаков А.П. и др. Котлы и топки с кипящим слоем. М.: Энерго-атомиздат, 1995, с.260.

2. Баскаков А.П. и др. Котлы и топки с кипящим слоем. М.: Энерго-атомиздат, 1995, с.263.

3. Сомов. В.В. Котельные установки. С.Пб.: ВИСИ, 1995, с.180.

Формула изобретения

Топка для сжигания твердого топлива в кипящем слое, состоящая из узкой, подвижной колосниковой решетки с боковыми уплотнениями, имеющей наклон к горизонту, расположенного внутри решетки секционированного дутьевого короба и расположенной с обеих сторон вдоль и выше верхней ветви полотна решетки поверхности охлаждения, отличающаяся тем, что решетка имеет обратный ход и движется от тыльной к фронтальной части топки, при этом верхняя точка полотна расположена у фронтальной части, а нижняя - у тыльной части топки, тяговое усилие передается непосредственно от звездочек ведущего вала на ведущие колосники полотна решетки, перемещение полотна колосниковой решетки осуществляется по опорным направляющим полозьям, боковые уплотнения решетки выполнены из отдельных пластин, установленных между колосниковым полотном и щеками рамы, поверхность охлаждения колосниковой решетки выполнена в виде панели из ряда труб, размещенных друг над другом вплотную, причем ось каждой трубы смещена относительно оси нижней соседней с ней трубы в направлении боковых стен топки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2