Распределитель топлива для трубы подачи топлива и способ работы котла

Изобретение относится к распределителю топлива. Распределитель топлива для трубы, подающей топливо, включает трубу для подачи топлива, которая подает смешанную текучую среду, включающую, в свою очередь, твердое топливо и газ-носитель, к каждой одной или более горелок, размещенных на стенках или угловых частях, образованных стенками печи, множество ответвляющихся труб, ветвящихся из ветвящейся части, образованной в упомянутой трубе для подачи топлива, и каждая из которых подсоединена к соответствующей горелке, и заслонку, размещенную внутри трубы для подачи топлива на стороне выше по потоку ветвящейся части, и угол наклона которой может быть изменен относительно направления потока смешанной текучей среды, при этом ось поворота заслонки для изменения угла наклона упомянутой заслонки размещена на концевой части заслонки или центральной части заслонки, причем упомянутая ось поворота заслонки размещена в центральной части трубы для подачи топлива с устройством, посредством которого соблюдается следующее соотношение для расстояния L от упомянутой оси поворота до упомянутой ветвящейся части в направлении потока смешанной текучей среды, и диаметра D трубы для подачи топлива в части, которая лежит выше по потоку относительно упомянутой ветвящейся части: L/D=0,4-2, таким образом, что взаимный перепад будет возникать в концентрациях твердого топлива смешанной текучей среды, поданной к соответствующим ответвляющимся трубам, позволяя поднять концентрацию твердой фазы для конкретной горелки из множества горелок. Угол наклона заслонки относительно направления потока смешанной текучей среды может быть изменен в диапазоне ±40°. Распределитель снабжен вращающейся вертушкой, которая перемешивает поток смешанной текучей среды, и размещена в трубе для подачи топлива на стороне выше по потоку упомянутой заслонки. Труба для подачи топлива размещена таким образом, что смешанная текучая среда протекает в вертикальном направлении и снабжена первой трубой для подачи топлива, в которой установлена упомянутая заслонка, и второй трубой для подачи топлива, установленной на стороне выше по потоку упомянутой первой трубы для подачи топлива и подсоединенной с изгибом к упомянутой первой трубе для подачи топлива. Вторая труба для подачи топлива согнута в направлении, по которому будет направлена смешанная текучая среда таким образом, чтобы увеличить перепад в концентрациях твердого топлива смешанной текучей среды, поданной к соответствующим ответвляющимся трубам, вызванный упомянутой заслонкой. Третья труба для подачи топлива, заставляющая смешанную текучую среду течь в вертикальном направлении, подсоединена на стороне выше по потоку второй трубы для подачи топлива. Ограничитель, ограничивающий поток смешанной текучей среды, размещен в трубе для подачи топлива на стороне заслонки выше по потоку. Изобретение позволяет увеличить концентрацию твердой фазы для конкретной горелки из множества горелок и тем самым улучшить характеристики сжигания бурого угля в котле. 2 н.п. и 8 з.п. ф-лы, 29 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Это изобретение касается распределителя топлива для трубы подачи топлива, системы подачи топлива, снабженной вышеупомянутым распределителем топлива, и системы сжигания, снабженной вышеупомянутой системой подачи топлива, и, в частности, касается распределителя топлива для трубы подачи топлива, который целесообразно устанавливать, чтобы улучшить характеристики сжигания котла для сжигания бурого угля.

Уровень техники

На Фиг.20 показан пример известной системы сжигания бурого угля для котла. Система сжигания бурого угля и конструкция котла включают в себя бункер 1 для угля, мельницу 3, которая распыляет уголь, поданный из упомянутого бункера 1, трубу 4 для подачи топлива, которая подает смешанную текучую среду, образованную из угольных частиц, поданных от упомянутой мельницы 3, и газа-носителя для угольных частиц (здесь и ниже угольные частицы могут быть названы как "распыленный уголь", а смесь угольных частиц и газа-носителя угольных частиц может быть названа как "смешанная текучая среда" или "двухфазный поток твердых тел - газа"), горелки 5, которые подсоединены к концевым частям упомянутой трубы 4 для подачи топлива, печь 8, имеющую горелки 5, установленные на ее боковых стенках, и трубу 6 для отработанного газа, которая соединяет проход в стенке печи 8 с мельницей 3 для использования отработанного газа угольных частиц, сгоревших в упомянутых горелках 5, в качестве газа-носителя угольных частиц, и трубу 9 теплообменника, которая установлена внутри упомянутой печи 8.

Крупнокусковой уголь А разрезается на питателе 2, установленном на нижней части бункера 1, и непрерывно подается на мельницу 3. Хотя используется крыльчатая мельница 3 во многих случаях, конструкция мельницы 3 не ограничивается крыльчатой мельницей.

На мельнице 3 уголь просушивается высокотемпературным отработанным газом В, концентрация кислорода в котором менее 21%, и вводится из печи 8 через трубу 6 отработанного газа, при этом распыляется в то же самое время. Смешанная текучая среда С угольных частиц (распыленный уголь), полученная распылением угля в виде гранул, и отработанный газ подается через трубу 4 для подачи топлива к горелкам 5, которые установлены на множестве ступеней в вертикальном направлении боковых стенок печи 8. Угольные частицы, поданные к горелкам 5, сжигают внутри печи 8, при этом образуя пламя, и полученная в результате лучистая теплота подвергается теплопоглощению трубой 9 теплообменника, установленной на боковых стенках печи в верхней части печи, и при этом образуется пар.

Из трубы 4 для подачи топлива смешанная текучая среда С распределяется по множеству ступеней горелок 5, установленных на боковых стенках печи 8, и во многих случаях горелки 5 устанавливают в (2-4) ступени. Итак, во многих случаях эти горелки 5 множества ступеней установлены в вертикальном направлении боковых стенок печи 8 для каждой мельницы 3 (может быть установлено множество мельниц для каждого котла). Это объясняется тем, что производительность по давлению на выходе крыльчатой мельницы 3 является ниже производительности обычной турбовоздуходувки центробежного типа и т.д. То есть потеря давления на трубе 4 подачи топлива должна быть ограничена, и с целью упрощения конструкции трубы 4 для подачи топлива, а также с целью придать ей надлежащую длину, не превышающую необходимой длины, будет целесообразным установить группу горелок в вертикальном направлении, а не в горизонтальном направлении.

Более того, будет описан пример способа сжигания в печи 8 котла, показанной на Фиг.20.

Хотя для примера, когда загрузка котла является низкой, количество угля А, поданного к горелкам 5, снижается, скорость потока газа-носителя угольных частиц (отработанного газа котла) в трубе 4 подачи топлива удерживается на фиксированной скорости потока таким образом, что скорость потока не будет падать ниже минимальной скорости потока, необходимой для устойчивого переноса угольных частиц, так чтобы подавать угольные частицы, полученные в результате распыления угля А мельницей 3, в устойчивом режиме от мельницы 3 к горелкам 5. Таким образом, когда загрузка котла является низкой, концентрация угольных частиц в смешанной текучей среде С, подаваемой к горелкам 5, становится низкой, и характеристики воспламенения топлива на горелках 5 могут оказаться неустойчивыми.

В качестве контрмеры часть множества мельниц 3 временно останавливают (сокращают количество работающих мельниц, например число работающих мельниц изменяют с четырех установок до двух установок), и в то же самое время концентрацию угольных частиц (распыленного угля) в смешанной текучей среде, подаваемой к горелке 5 каждой ступени, изменяют соответственным образом.

Известные технические решения, показанные на Фиг.27, 28 и 29, являются решениями для сгущения топлива в трубе 4 для подачи топлива, которая переносит уголь к горелкам 5. В этих известных технических решениях для сгущения топлива регулируют концентрации угольных частиц, поданных к соответствующим горелкам на стороне верхней ступени и стороне нижней ступени.

В примере, показанном на Фиг.27, используется главная труба 4 большого диаметра 4 для подачи топлива (главная труба), установленная на стороне выше по потоку траектории потока смешанной текучей среды С, труба 102 малого диаметра для подачи топлива (ответвляющаяся труба) на стороне ниже по потоку, и эта труба 102 для подачи топлива (ответвляющаяся труба) вводится, тем самым разветвляя траекторию потока смешанной текучей среды С на две трубы, при этом горелка 501 нижней ступени и горелка 502 верхней ступени подсоединены к концевым частям соответствующих труб. В конструкции, показанной на Фиг.27, конический отражатель 105 установлен во внутренней части главной трубы 4 большого диаметра на стороне выше по потоку основного прохода ответвляющейся трубы 102 малого диаметра, и при этом используют силу инерции угольных частиц, чтобы заставить угольные частицы скапливаться в направлении к внутренней стенке трубы 4 большого диаметра, тем самым повышая концентрацию угольных частиц, поданных к горелке 501 нижней ступени, относительно концентрации угольных частиц, поданных к горелке 502 верхней ступени.

В примере, показанном на Фиг.28, труба 4 для подачи топлива (главная труба) ветвится на три трубы, горелка 503 верхней ступени, горелка 504 средней ступени и горелка 505 нижней ступени установлены на концах ответвляющихся труб 107, 108 и 109 соответственно, распределители (заслонки) 115-117 установлены внутри трех ответвляющихся труб 107-109 соответственно, и соответствующие сопротивления потоку смешанной текучей среды С в ответвляющихся трубах 107-109 регулируют посредством углов наклона заслонок 115-117 для управления за расходом смешанной текучей среды.

В примере, показанном на Фиг.29, главная труба 4 для подачи топлива, поступившего от мельницы 3, подсоединена к горелке 506 верхней ступени без изменения площади поперечного сечения, а ответвляющаяся труба 121, подсоединенная к горелке 507 нижней ступени, размещена в середине. Решения известного уровня техники обеспечивают тот эффект, что концентрацию угольных частиц в смешанной текучей среде С, поданных к горелке 506 верхней ступени, увеличивают благодаря силе инерции угольных частиц.

Вышеупомянутые известные технические решения, показанные на Фиг.27-29, имеют тот недостаток, что с горелками 501-507 и трубами для подачи топлива, подсоединенными к горелкам 501-507, невозможно регулировать концентрации угля в смешанной текучей среде С в ответвляющихся трубах, подсоединенных к главной трубе 4. Заслонки 115-117 установлены внутри трех ответвляющихся трубах 107-109 соответственно, как показано на Фиг.28, и хотя сопротивление потоку смешанной текучей среды С, включающей в себя угольные частицы и газ-носитель, может быть изменено внутри каждой ответвляющейся трубы 107-109, не представляется возможным селективно изменять концентрацию угольных частиц.

Труба для подачи топлива, показанная на Фиг.27 и Фиг.29, не имеет элементов для регулирования заслонки и соответствующего прохода для траектории потока, и поэтому концентрации угольных частиц в смешанной текучей среде С внутри ответвляющихся труб 102 и 121, подсоединенных к главной трубе 4, не могут быть изменены удобным образом в соответствии с изменениями в загрузке котла.

Вышеупомянутые известные технические решения также имеют недостаток, заключающийся в том, что трудно регулировать распределение концентраций частиц угля в трубе 4 для подачи топлива (главной трубе), которая подает смешанную текучую среду С от крыльчатой мельницы 3 на соответствующие ступени горелок 5 в печи 8 котла.

На главной трубе 4 поблизости к выходной части крыльчатой мельницы 3 концентрация угольных частиц, приходящаяся на единицу площади поперечного сечения, не является обязательно однородной, и во многих случаях имеет место распределение концентрации. Это объясняется тем, что угольные частицы вводятся в главную трубу 4 центробежной силой лопасти 16 крыльчатки, которая, как показано на Фиг.21, размещена внутри крыльчатой мельницы 3 и вращается с большой скоростью. Фиг.21 показывает состояния потока угля в крыльчатой мельнице 3, и уголь, поданный к крыльчатой мельнице 3, распыляется на мелкие частицы в результате соударения с лопастью 16 крыльчатки, и угольные частицы проталкиваются к стороне внутренней стенки корпуса 17 крыльчатой мельницы 3 центробежной силой, возникающей в результате вращения лопасти 16 крыльчатки. Это в результате приводит к смещению в концентрации угольных частиц смешанной текучей среды, которая включает в себя двухфазный поток твердых тел - газа, на главной трубе 4 поблизости выходной части крыльчатой мельницы 3, и образуются поток d с высокой концентрацией угольных частиц и поток d′ с невысокой концентрацией угольных частиц в направлении поперечного сечения главной трубы 4 (это смещение ниже может быть названо, как "смещение двухфазного потока твердых тел - газа").

Центробежная сила лопасти 16 крыльчатки определяется главным образом положением установки крыльчатой мельницы 3, конструкцией трубы 4 для подачи топлива и т.д., и будет трудно установить распределение концентрации угольных частиц в соответствии с различиями в конструкциях крыльчатой мельницы 3 и горелок 5 до работы системы сжигания угля.

Итак, в случае, где сортировщик 18, такой как показанный на Фиг.22, установлен в главной трубе 4 у выходной части крыльчатой мельницы 3, чтобы обеспечить малый размер угольных частиц, подаваемых к горелкам 5 печи 8 котла, вышеупомянутое смещение двухфазного потока твердых тел - газа увеличивается внутри главной трубы 4, подсоединенной к части ниже по потоку сортировщика 18. Это явление не будет описано при использовании Фиг.22.

Двухфазные потоки d и d′ твердых тел - газа, которые были переданы от крыльчатой мельницы 3 через главную трубу 4 на стороне выше по потоку сортировщика 18, соударяются с рассеивающей плитой, установленной на сортировщике, и после этого грубые угольные частицы f падают в направлении входа крыльчатой мельницы 3 и возвращаются ко входу непоказанной крыльчатой мельницы через трубу 20. Между прочим, угольные частицы малого размера подают на соответствующие ступени горелки печи 8 через главную трубу 4 на стороне сортировщика 18, находящейся ниже по потоку. В этом процессе угольные частицы малого размера внутри главной трубы 4 перемещаются потоком благодаря силе инерции в направлении стенки главной трубы 4, более близкой к внутренней стенке корпуса 19 сортировщика, расположенной напротив внутренней стенки корпуса 19 на стороне, на которой установлена рассеивающая плита 21 сортировщика 18, и таким образом образуется значительная неоднородность в распределении концентрации угольных частиц в направлении поперечного сечения главной трубы 4.

Если смешанная текучая среда С подается в каждую из ответвляющихся труб, ветвящихся из главной трубы 4, с сохраняющейся вышеупомянутой неоднородностью в распределении концентрации угольных частиц, то может быть не подано топливо угольных частиц соответствующей концентрации на каждую горелку 5. Например, смешанная текучая среда С с низкой концентрацией угольных частиц может быть подана на горелку 5, на которую должна быть подана смешанная текучая среда С с высокой концентрацией угольных частиц. Особенно в случае, когда котел должен работать при низкой загрузке, и если смешанная текучая среда с низкой концентрацией угольных частиц подается на горелку 5, на которую должна быть подана смешанная текучая среда С с высокой концентрацией угольных частиц, то состояние горения пламени может оказаться неустойчивым и вызвать вспышку пламени.

Когда котел должен работать при низкой загрузке, загрузка мельницы должна быть снижена, и хотя количество подаваемого угля снижается соответственным образом, расход газа-носителя угольных частиц не может быть снижен ниже заранее заданного расхода (минимального расхода) для устойчивой подачи угольных частиц. Таким образом, для предотвращения вспышки пламени концентрация угольных частиц в смешанной текучей среде С, которая должна быть подана на конкретную горелку из горелок, размещенных на множестве ступеней в печи, должна быть увеличена для обеспечения устойчивости воспламенения и устойчивого горения пламени на горелке 5.

Более того, в случае где бурый уголь или другой уголь, содержащий большое количество воды или золы, используется в качестве топлива для котла, диапазон концентрации угольных частиц, на котором можно поддержать устойчивое пламя горелки, определяется в соответствии с пропорцией воды или золы, содержащейся в угле при фактической работе котла.

Итак, устойчивость пламени горелки 5 сильно зависит от концентрации угольных частиц, концентрации воды и концентрации золы, подаваемых к горелке 5, и известно из опыта, что устойчивость пламени горелки тем выше, чем больше концентрация угольных частиц, чем ниже концентрация воды и концентрация золы. Так как уголь, такой как бурый уголь, содержит большое количество воды или золы, обеспечение устойчивости пламени горелки будет важным в случае, когда в качестве топлива используется бурый уголь.

Фиг.23 и Фиг.26 показывают пример сокращения количества мельниц (от четырех установок до двух установок) для работы печи 8 при низкой загрузке, снабженной горелками 5 в угловых частях противоположенных стенок. Фиг.26 показывает состояния пламени горелки, когда загрузка даже ниже загрузки в случае Фиг.23. Когда проводится сокращение количества мельниц для работы бойлера при низкой загрузке и когда тепловая загрузка внутри печи 8 снижается, не будет образована устойчивая, высокотемпературная зона сжигания в центральной части печи 8, как показано на Фиг.23 и Фиг.26, и реализуют способ достижения устойчивого сжигания посредством самоустанавливающегося пламени на каждой горелке. В этом случае, если не регулировать надлежащим образом концентрацию угольных частиц, сжигание угля становится неустойчивым, и будет трудно достичь устойчивой работы котла.

В общем, при низкой загрузке котла увеличивается концентрация угольных частиц, поданных к горелкам конкретных ступеней из общего множества ступеней горелок, размещенных в вертикальном направлении боковой стенки печи, и это увеличение концентрации направлено на стабилизацию горения пламени горелки на этих конкретных ступенях и на устойчивость горения печи в целом. Однако даже в случае высоких значений сгущенных угольных частиц, поданных к горелкам конкретных ступеней, и при улучшенной устойчивости зажигания горелок температура отработанного газа на выходе печи снижается из-за соотношения между теплопоглощением стенками печи в направлении по высоте печи и из-за распределения температуры пламени внутри печи, тем самым предотвращая получение заранее заданной температуры пара. Для устойчивости зажигания угля и для достижения температуры отработанного газа на выходе печи заранее заданного уровня температуры становится важным регулирование концентраций угольных частиц, поданных на соответствующие горелки 5, размещенные на верхней и нижней ступенях.

Целью этого изобретения является разработка распределителя топлива для подающей топливо трубы, посредством которого твердое топливо может быть подано на горелку таким образом, чтобы можно было достигнуть устойчивости зажигания и устойчивого горения зажженного пламени даже в случае, когда загрузка котла является низкой, а также разработка системы подачи топлива, снабженной вышеупомянутым распределителем топлива для подающей топливо трубы, устройством сжигания топлива, снабженным вышеупомянутой системой подачи топлива.

Другой целью этого изобретения является разработка распределителя топлива для подающей топливо трубы, которому придана функция отражения твердого топлива высокой концентрации в смешанной текучей среде, состоящей из твердого топлива и газа-носителя, в заданном направлении, системы подачи топлива, снабженной вышеупомянутым распределителем топлива для подающей топливо трубы, и устройства сжигания топлива, снабженного вышеупомянутой системой подачи топлива.

В общем, во время работы котла с полной загрузкой (100%-й загрузкой), пример которой приведен на Фиг.20, температура газа, выходящего из печи котла, устанавливается таким образом, что после того, как газ подвергается теплопоглощению стенками теплообменника, которые установлены вдоль траектории газового потока на стороне ниже по потоку выхода печи 8, и трубой 9 теплообменника, установленной внутри вышеупомянутой траектории газового потока, и достигает не показанной задней части теплообменника печи, температура газа будет ниже точки плавления золы, содержащейся в газе. Температура газа, выходящего из печи котла при работе котла с полной загрузкой, также устанавливается таким образом, что температура металлической поверхности не показанной на чертежах трубы теплообменника, установленной на упомянутой задней части теплообменника, не будет резко возрастать до или выше температуры теплостойкости поверхности.

Однако, когда котел переходит из режима полной загрузки в режим частичной загрузки, поскольку количество тепла, поступившего в печь, уменьшается, температура газа на выходе печи котла снижается, а температура пара на выходе котла падает ниже температуры пара, требуемой на входе турбины на стороне потребляемого пара (эту температуру можно назвать как "температуру пара, требующуюся на стороне потребляемого пара").

Таким образом, другой целью изобретения является разработка распределителя топлива для подающей топливо трубы, с помощью которого, в случае когда котел, использующий смешанную текучую среду, состоящую из твердого топлива и газа-носителя, переключается из режима работы полной загрузки на режим частичной загрузки, предотвращают резкое падение температуры газа на выходе печи котла, так что температура пара на выходе котла не будет снижаться ниже или не будет равной упомянутой температуре пара, требующейся на стороне потребляемого пара. Целью настоящего изобретения является также разработка способа работы котла, снабженного вышеупомянутым распределителем топлива для подающей топливо трубы, позволяя поднять концентрацию твердой фазы для конкретной горелки из множества горелок.

Сущность изобретения

Это изобретение направлено на разработку распределителя топлива для подающей топливо трубы, и эта труба подает смешанную текучую среду, включающую, в свою очередь, твердое топливо и газ-носитель (например, сгоревший отработанный газ или другой газ с концентрацией кислорода менее 21%), к одной или более горелок, размещенных на стенках или угловых частях, образованных стенками печи, упомянутый распределитель топлива включает множество ответвляющихся труб, которые ветвятся из ветвящейся части, образованной в упомянутой подающей топливо трубе, и каждая из которых подсоединена к соответствующей горелке, и заслонку, которая установлена внутри подающей топливо трубы на стороне выше по потоку ветвящейся части, и у которой может быть изменен угол наклона по отношению к потоку смешанной текучей среды таким образом, что взаимный перепад будет возникать в концентрациях твердого топлива смешанной текучей среды, подаваемой к соответствующим ответвляющимся трубам.

Ось поворота заслонки для изменения угла наклона вышеупомянутой заслонки в вышеупомянутом распределителе топлива для подающей топливо трубы (главной трубы) предпочтительно установлена на концевой части заслонки (см. Фиг.2) или на центральной части заслонки (см. Фиг.4), и эта ось поворота заслонки предпочтительно размещена в или поблизости центральной части трубы, в части, которая лежит выше по потоку относительно вышеупомянутой ветвящейся части.

При наличии вышеупомянутой трубы для подачи топлива, которая размещена на стороне ниже по потоку и имеет ответвляющиеся трубы, которые соответственно подсоединены к каждой из множества горелок, обращенных в печь, при этом коэффициент распределения газа-носителя твердого топлива в смешанной текучей среде, включающей в себя двухфазный поток твердого тела - газа, можно сделать постоянным, а концентрацию твердого топлива можно увеличить в произвольном направлении посредством регулирования угла наклона заслонки, установленной на стороне выше по потоку вышеупомянутой части, которая ветвится к ответвляющимся трубам. Это возможно, поскольку потеря давления между заслонкой и входами соответствующих ответвляющихся труб является незначительной по сравнению с общей потерей давления от стороны выше по потоку ветвящейся части трубы для подачи топлива, через горелки ответвляющихся труб, и до печи, при этом коэффициент распределения может, таким образом, остаться постоянным, и становится возможным инерционное разделение только твердого топлива. Частицы твердого топлива будут подвергаться воздействию потока, смещенного к выбранной траектории (каждой ответвляющейся трубы).

В общем, используется система сжигания, посредством которой частицы твердого топлива подают через единственную трубу для подачи топлива на множество горелок, установленных на верхних и нижних ступенях печи, и если регулируют угол наклона заслонки таким образом, что большее количество вышеупомянутой смешанной текучей среды, включающей в себя твердую фазу и газовую фазу, будет протекать к ответвляющейся трубе конкретной горелки из множества горелок, хотя твердая фаза и газовая фаза будут стремиться сохранить вышеупомянутый смещенный поток благодаря силе инерции даже после прохождения части, где установлена заслонка, при этом газовая фаза, имеющая низкую плотность и таким образом незначительную инерционность, быстро теряет свою инерционность, и будет стремиться протекать однородным потоком к ответвляющимся трубам, которые подсоединены к соответствующим горелкам. Между прочим, при наличии твердой фазы, имеющей высокую плотность, вышеупомянутый смещенный поток устанавливается быстрее благодаря большой инерционности. Неоднородное распределение концентрации твердого топлива по соответствующим ответвляющимся трубам (характеристики неоднородного распределения) будет таким образом сохраняться.

Согласно вышеупомянутому принципу большая часть твердой фазы вынуждена будет селективно протекать к ответвляющейся трубе, подсоединенной к конкретной горелке. Это можно назвать типом инерционной сортировки (классификации), и этот тип сортировки будет отнесен к инерционной сортировке, которая асимметрична относительно направления потока (направления главной оси) двухфазного потока твердых тел - газа в трубе для подачи топлива (главной трубе), чтобы разграничить ее от способа распределения, описанного ниже.

Чтобы уголь самовозгорался на горелке, являются необходимыми подвод тепла (величина теплотворной способности подаваемого угля), концентрация угля и кислорода, превышающая или равная фиксированным величинам. Однако из-за использования отработанного газа котла с низкой концентрацией кислорода в качестве газа-носителя угольных частиц (распыленного угля), газ-носитель, который подается на мельницу, и из-за водяного пара, образованного при сушке угля на мельнице и вновь добавляемого к смешанной текучей среде, подаваемая к горелке смешанная текучая среда будет иметь значительно пониженную концентрацию кислорода (пониженную до 15%).

Таким образом, при распределении смешанной текучей среды по множеству горелок из одной и той же мельницы через трубу для подачи топлива характеристика самовозгорания топлива на конкретной горелке может быть сохранена при обеспечении минимально необходимого количества подводимого тепла и концентрации угля. Пламя может быть, таким образом, образовано и сохранено, по меньшей мере, на одной горелке в расчете на 1 мельницу в печи.

В случае использования бурого угля, который имеет низкую величину теплотворной способности и высокое содержание воды, в качестве твердого топлива важно будет поднять концентрацию твердой фазы для конкретной горелки из множества горелок, к которой подается бурый уголь с той же самой мельницы. Выполняя это требование, можно избежать вспышки пламени на упомянутой конкретной горелке даже в случае, когда загрузка будет низкой для печи, использующей в качестве топлива бурый уголь.

В настоящем изобретении также используется устройство, в котором предпочтительно следующее соотношение выдерживается для расстояния L от вышеупомянутой оси поворота заслонки до вышеупомянутой ответвляющейся части в направлении потока смешанной текучей среды и для диаметра D трубы для подачи топлива (см. Фиг.7):

L/D=0,4-2.

В общем, используется система сжигания, в которой используются частицы твердого топлива, подаваемые через подающую топливо трубу к множеству горелок, установленных на верхних и нижних ступенях печи, и если упомянутое соотношение L/D выходит за вышеупомянутый диапазон, то коэффициент концентрации твердого топлива - угля, подаваемого к конкретной горелке, становится низким.

Если вышеупомянутое соотношение L/D меньше 0,4, то коэффициент концентрации твердого топлива к конкретной горелке становится низким, и может иметь место вспышка пламени на этой горелке, когда проводится работа с низкой загрузкой, при которой количество подаваемого к печи топлива снижается в целом. Когда соотношение L/D больше 2, расстояние между заслонкой и ветвящейся частью трубы будет слишком большим, и будет иметь место явление, при котором твердые частицы топлива высокой концентрации, которые были распределены для подачи к конкретной горелке, будут вновь однородно распределены в трубе для подачи топлива, таким образом предотвращая накопление твердого топлива с высокой концентрацией в направлении к вышеупомянутой конкретной горелке. Таким образом, для того чтобы поддержать высоким коэффициент концентрации частиц твердого топлива в направлении к конкретной горелке из горелок, установленных на множестве ступеней, расстояние L между верхним концом заслонки и ветвящейся частью трубы предпочтительно устанавливают в (0,4-2) раза больше диаметра D трубы для подачи топлива.

Таким образом, устройство будет предпочтительным, в котором угол наклона вышеупомянутой заслонки по отношению к направлению потока смешанной текучей среды может быть изменен внутри диапазона ±40°.

Если вышеупомянутый угол наклона заслонки равен или более 30°, то коэффициент концентрации угольных частиц в направлении к конкретной горелке из горелок верхней и нижней ступеней становится насыщенным, и возрастает потеря давления на части, где установлена заслонка, трубы для подачи топлива. Вышеупомянутый угол наклона заслонки устанавливают, таким образом, предпочтительно в диапазоне около ±30°, а на практике максимальный угол наклона выбирают регулируемым в пределах диапазона 40°.

Вращающаяся вертушка для перемешивания потока смешанной текучей среды может быть установлена в вышеописанной трубе для подачи топлива на стороне выше по потоку вышеописанной заслонки (см. Фиг.15). В этом случае может быть приложено сильное механическое вращение двухфазному потоку твердых тел - газа посредством вращающейся вертушки в трубе для подачи топлива, и, таким образом, даже в случае наличия смещенного потока в трубе для подачи топлива на стороне выше по потоку вращающейся вертушки, смещенный поток может быть форсированно скорректирован посредством вращающейся вертушки.

Вышеупомянутую трубу для подачи топлива в распределителе топлива для топливоподающей трубы согласно этого изобретения устанавливают таким образом, что смешанная текучая среда будет протекать в вертикальном направлении, а упомянутая труба может иметь устройство, имеющее первую топливоподающую трубу 4а, в которой установлена вышеописанная заслонка, и вторую топливоподающую трубу 4b, установленную на стороне выше по потоку первой топливоподающей трубы 4а, и подсоединенную с изгибом к первой топливоподающей трубе 4а (см. Фиг.10 и Фиг.14).

Здесь вышеупомянутая топливоподающая труба 4b предпочтительно согнута в направлении, по которому смешанная текучая среда будет ориентироваться для увеличения перепада концентраций твердого топлива в смешанной текучей среде, подаваемой к соответствующим трубам горелок, вызванного вышеупомянутой заслонкой.

Если труба для подачи топлива имеет вышеупомянутую подсоединенную с изгибом часть (колена Е и Е′ по Фиг.10 и Фиг.14), то подсоединенная с изгибом часть предназначена для создания смещенного потока, в частности для твердой фазы двухфазного потока твердых тел - газа. Установкой направленности этого смещенного потока для согласования направленности смещенного потока, образованного асимметричной относительно оси заслонки инерционного типа сортировки, улучшается характеристика неоднородного распределения (смещения твердой фазы или сосредоточения твердой фазы в направлении к определенной области) трубы для подачи топлива на стороне ниже по потоку части, где установлена заслонка, и характеристика распределения угольных частиц заслонки этого изобретения не будет исключена смещенным двухфазным потоком твердых тел - газа в трубе для подачи топлива на стороне выше по потоку.

Итак, третья топливоподающая труба 4с, которая заставляет смешанную текучую среду протекать в вертикальном направлении, может быть подсоединена на стороне выше по потоку вышеописанной второй топливоподающей трубы 4b.

В этом случае первая топливоподающая труба 4а, вторая топливоподающая труба 4b и третья топливоподающая труба 4с образуют колена Е и Е′ в двух местоположениях, то есть в верхнем местоположении и нижнем местоположении во всей топливоподающей трубе (Фиг.14). Таким образом, устанавливается смещение О между главными осями первой топливоподающей трубы 4а и третьей топливоподающей трубы 4с, которые размещены в вертикальном направлении. Из-за этого смещения О смешанная текучая среда, проходящая через третью топливоподающую трубу 4с, сталкивается с верхней частью стенки второй топливоподающей трубы 4b, при этом направление потока смешанной текучей среды, включающей двухфазный поток твердых тел - газа, изменяется, и после достижения заслонки в первой топливоподающей трубе 4а направление потока изменяется в противоположенном направлении. Результат смещения потока твердой фазы в смешанной текучей среде может быть таким образом достигнут при низкой потере давления, и большое количество угольных частиц можно заставить протекать при более высокой концентрации к ответвляющейся трубе, подсоединенной к конкретной горелке.

Вместе с распределителем топлива для топливоподающей трубы согласно этому изобретению может быть установлен ограничитель, который ограничивает поток смешанной текучей среды, в трубе для подачи топлива на стороне выше по потоку заслонки (см. Фиг.16 и Фиг.17).

При установке вышеупомянутого ограничителя в трубе для подачи топлива поток смешанной текучей среды, включающий двухфазный поток твердых тел - газа, сначала сужается по направлению к главной оси трубы для подачи топлива, а затем расходится после прохождения через ограничитель. Распределение концентрации угольных частиц в направлении поперечного сечения трубы для подачи топлива становится таким образом однородным сразу же после прохождения через ограничитель и далее, а смешанную текучую среду, имеющую высокую концентрацию угольных частиц на стороне конкретной трубы для горелки, заставляют протекать посредством заслонки.

Таким образом, даже в случае, когда образуется смещенный поток в трубе для подачи топлива, такой как двухфазный поток твердых тел - газа, имеющий высокую концентрацию твердых тел в направлении к ответвляющейся трубе для конкретной горелки, для которой концентрация твердых тел не должна быть высокой, поскольку этот смещенный поток лежит на стороне выше по потоку ограничителя, не будет возможным поднять концентрацию твердых частиц в двухфазном потоке твердых тел - газа, подаваемого к конкретной горелке.

Итак, посредством установки вышеупомянутого ограничителя с устройством, позволяющим изменить степень ограничения для повышения перепада в концентрациях твердого топлива смешанной текучей среды, подаваемой к соответствующим ответвляющимся трубам, обусловленного вышеупомянутой заслонкой, концентрацию твердых частиц, проходящих через конкретную ответвляющуюся трубу из множества ответвляющихся труб, можно быстро увеличить или, иначе, отрегулировать.

Изобретение также направлено на систему подачи топлива, в которой установлен вышеописанный распределитель топлива для подающей топливо трубы между распыляющей твердое топливо мельницей и соответствующими горелками, установленными на стенках печи, и изобретение направлено также на систему сжигания твердого топлива, оборудованную вышеупомянутой системой подачи топлива.

В распределителе топлива по настоящему изобретению для топливоподающей трубы предусмотрена заслонка ответвляющейся трубы, посредством которой площадь прохода ответвляющейся трубы может быть изменена при переводе заслонки из полностью открытого состояния в полностью закрытое состояние, и эта заслонка может быть установлена внутри, по меньшей мере, одной ответвляющейся трубы, подсоединенной к конкретной горелке из множества горелок, размещенных в направлении высоты стенок печи или угловых частей, образованных стенками (см. Фиг.24 и Фиг.25).

Нижеописанный способ работы может быть использован в котле для сжигания твердого топлива, снабженного вышеописанной системой подачи топлива, имеющей распределитель топлива, в котором заслонка установлена внутри ответвляющейся трубы.

То есть, этот способ работы представляет собой способ работы котла для сжигания твердого топлива, в котором угольные частицы, распыленные единственной распыляющей уголь мельницей для дробления угля, подаются вместе с газом-носителем через трубу для подачи топлива и через множество ответвляющихся труб, ветвящихся из вышеупомянутой трубы для подачи топлива, к каждой из горелок, соответствующих трубам горелок и размещенных на множестве ступеней в направлении высоты стенок печи или угловых участков, образованных стенками печи. И при этом способе работы котла для сжигания топлива предусмотрено использование заслонки, установленной внутри трубы для подачи топлива на стороне выше по потоку вышеупомянутых ответвляющихся труб и имеющей переменный угол наклона по отношению к направлению потока текучей среды, состоящей из твердого топлива и газа-носителя, и использование другой заслонки, которой можно изменить площадь прохода ответвляющейся трубы из полностью открытого состояния в полностью закрытое состояние, причем другая заслонка установлена, по меньшей мере, внутри одной ответвляющейся трубы из множества ответвляющихся труб, подсоединенных к горелке на нижней ступени, заслонка является регулируемой в ответвляющейся трубе, подсоединенной к горелке нижней ступени. Вышеупомянутая заслонка подающей топливо трубы является регулируемой. Другая заслонка в ответвляющейся трубе, подсоединенной к горелке нижней ступени, работает в направлении открытия, чтобы подавать угольные частицы в сгущенном виде, когда запускается в работу котел, и когда при изменении загрузки после стабилизации сжигания загрузка изменяется от высокого значения до низкого значения, при этом упомянутая заслонка в ответвляющейся трубе, подсоединенной к горелке низкой ступени, работает в направлении закрытия.

Благодаря регулированию заслонки трубы для подачи топлива и подаче угольных частиц в сгущенном виде в ответвляющуюся трубу, подсоединенную к горелке низкой ступени, в процессе запуска в работу котла сжигание топлива может быть обеспечено на горелке нижней ступени во время запуска в работу котла, на которой сжигание топлива является неустойчивым.

Итак, при работе вышеупомянутой заслонки в ответвляющейся трубе, подсоединенной к горелке нижней ступени, в направлении закрывания, когда котел переходит к режиму низкой загрузки после режима работы с высокой загрузкой, при котором достигается устойчивое сжигание топлива, температура газа на выходе печи может стать адекватно высокой для обеспечения температуры пара, требуемого на стороне потребления, и предотвратить проблемы, которые возникают из-за снижения температуры пара.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - вид в продольном сечении трубы для подачи топлива первого воплощения этого изобретения.

Фиг.2 - подробный вид в продольном сечении трубы для подачи топлива по Фиг.1.

Фиг.3 - вид в плане заслонки, используемой в трубе для подачи топлива по Фиг.1.

Фиг.4 - подробный вид в продольном сечении трубы для подачи топлива второго воплощения этого изобретения.

Фиг.5 - вид в плане заслонки, используемой в трубе для подачи топлива по Фиг.4.

Фиг.6 - диаграмма, которая иллюстрирует характеристику распределения угольных частиц к горелке нижней ступени первого воплощения изобретения и второго воплощения этого изобретения.

Фиг.7 - диаграмма, которая иллюстрирует характеристику распределения угольных частиц к горелке нижней ступени первого воплощения изобретения и второго воплощения этого изобретения.

Фиг.8 - диаграмма, которая иллюстрирует характеристику распределения угольных частиц к горелке нижней ступени первого воплощения изобретения и второго воплощения этого изобретения.

Фиг.9 - вид в продольном сечении трубы для подачи топлива третьего воплощения этого изобретения.

Фиг.10 - вид в продольном сечении трубы для подачи топлива четвертого воплощения этого изобретения.

Фиг.11 - диаграмма, которая поясняет способ увеличения отклонения потока угля в трубе для подачи топлива четвертого воплощения этого изобретения.

Фиг.12 - диаграмма, которая поясняет способ увеличения отклонения потока угля в трубе для подачи топлива первого воплощения этого изобретения.

Фиг.13 - диаграмма, которая поясняет явления роста потока угля и снижения потери давления на горелке нижней ступени в случаях, когда используются трубы для подачи топлива первого и четвертого воплощений этого изобретения.

Фиг.14 - вид в продольном сечении трубы для подачи топлива пятого воплощения этого изобретения.

Фиг.15 - вид в продольном сечении трубы для подачи топлива шестого воплощения этого изобретения.

Фиг.16 - вид в продольном сечении трубы для подачи топлива седьмого воплощения этого изобретения.

Фиг.17 - вид в продольном сечении трубы для подачи топлива восьмого воплощения этого изобретения.

Фиг.18 - диаграмма, которая иллюстрирует характеристику распределения угольных частиц на горелке нижней ступени седьмого воплощения и первого воплощения этого изобретения.

Фиг.19 - вид в продольном сечении трубы для подачи топлива, поясняющий проблему, которая может возникнуть в первом воплощении этого изобретения.

Фиг.20 - пояснительная диаграмма системы подачи топлива для котла, сжигающего бурый уголь.

Фиг.21 - диаграмма, которая показывает состояния потока угля в крыльчатой мельнице, показанной на Фиг.20.

Фиг.22 - частичный вид в продольном сечении сортировщика, иллюстрирующий состояния потока угля в случае, когда установлен сортировщик в трубе для подачи топлива, показанной на Фиг.20.

Фиг.23 - вид в горизонтальном сечении внутренней части печи во время устойчивого сжигания, когда загрузка является низкой.

Фиг.24 - вид в продольном сечении трубы для подачи топлива девятого воплощения этого изобретения.

Фиг.25 - вид в продольном сечении трубы для подачи топлива десятого воплощения этого изобретения.

Фиг.26 - вид в горизонтальном сечении внутренней части печи известного уровня техники во время неустойчивого сжигания, когда загрузка является низкой.

Фиг.27 - вид в горизонтальном сечении трубы для подачи топлива известного уровня техники.

Фиг.28 - вид в горизонтальном сечении трубы для подачи топлива известного уровня техники.

Фиг.29 - вид в горизонтальном сечении трубы для подачи топлива известного уровня техники.

Лучшие режимы для реализации изобретения

Воплощения этого изобретения будут описаны со ссылкой на сопроводительные чертежи. Описанные ниже воплощения относятся к трубе 4 для подачи топлива, которая простирается в вертикальном направлении и которая использует отработанный газ печи в качестве газа-носителя для подачи бурого угля, распыленного крыльчатой мельницей 3, к горелкам 5 печи 8 котла для сжигания бурого угля, как показано на Фиг.20. Вышеупомянутые горелки 5 установлены на множестве ступеней в вертикальном направлении боковых стенок печи 8, и топливо подается крыльчатой мельницей 3 к соответствующим горелкам 5, а также через трубу 4 для подачи топлива, как это будет описано ниже. Система подачи топлива для горелок 5 этих воплощений изобретения, описанная ниже и снабженная трубой 4 для подачи топлива, в которой распределение концентрации и распределение объемов потока угольных частиц в трубе 4 для подачи топлива на стороне выше по потоку заслонки, являющейся компонентом системы подачи топлива, могут быть отрегулированы таким образом, чтобы сделать концентрацию угольных частиц, протекающих через ответвляющуюся трубу 4, подсоединенную к горелке 5 нижней ступени печи 8 котла выше, чем концентрация угольных частиц, протекающих через ответвляющуюся трубу 4, подсоединенную к горелке 5 высокой ступени. Хотя примеры, в которых труба 4 для подачи топлива ветвится на две трубы, подсоединенные к горелке верхней ступени и к горелке нижней ступени соответственно, проиллюстрированы нижеописанными воплощениями этого изобретения, труба 4 для подачи топлива этого изобретения не ограничивается такой конструкцией, состоящей из двух ветвей.

Первое воплощение

Фиг.1 - вид в сечении главных частей трубы для подачи топлива этого воплощения, а Фиг.2 показывает подробную конструкцию вокруг заслонки, которая установлена в трубе для подачи топлива по Фиг.1.

Система труб для подачи топлива по Фиг.1 состоит из главной трубы 4, которая простирается в вертикальном направлении, заслонки 11, которая установлена на стороне выше по потоку внутри главной трубы 4 поблизости точки 14 ветвления трубы, и ответвляющихся труб 15 и 16, образующихся в результате ветвления и подсоединенных к горелке 12 верхней ступени и горелке 13 нижней ступени соответственно.

Ось 11а поворота заслонки 11 расположена в направлении пересечения главной трубы 4 поблизости центральной части главной трубы 4, как показано на Фиг.2.

Как показано на Фиг.2, ось 11а поворота заслонки установлена на верхней концевой части заслонки 11 в этом воплощении. Как показано на виде в плане заслонки 11 по Фиг.3, заслонка 11 имеет, по существу, полукруглую форму, а ось 11a поворота заслонки предусмотрена на прямой части на верхнем конце заслонки 11.

Заслонка 11 имеет устройство, в котором при вращении оси 11а поворота заслонки угол наклона θ заслонки 11 по отношению к вертикальной линии (ниже будет просто называться просто как "угол наклона заслонки 11") устанавливают на соответствующую величину, и заслонка 11 может быть удержана в этом положении.

Второе воплощение

Фиг.4 - вид в продольном сечении главных частей трубы для подачи топлива этого воплощения, которое является вариантом первого воплощения, и Фиг.5 - вид в плане заслонки по Фиг.4. Заслонка 11 имеет круглую форму, которая совпадает с формой поперечного сечения главной трубы 4.

Заслонка 11 может быть удержана также в этом случае под соответствующим углом е′ наклона при вращении оси 11a поворота заслонки.

Фиг.6 показывает соотношение между коэффициентом концентрации угля в направлении к горелке 13 нижней ступени в первом воплощении и втором воплощении и величиной (L1/LD), которая представляет собой отношение длины (L1) от верхнего конца заслонки 11 до оси 11а поворота к максимальной ширине (LD) заслонки. Коэффициент концентрации угля в направлении к горелке 13 нижней ступени представляет собой отношение концентрации угля, поданного к ответвляющейся трубе 16 на стороне горелки нижней ступени, к концентрации угля в смешанной текучей среде в главной трубе 4.

Как указано величинами (L1/LD), когда угол θ наклона заслонки 11 по отношению к направлению, в котором протекает смешанная текучая среда через главную трубу 4 (вертикальное направление), равен 30°, то смешанная текучая среда С с самой высокой концентрацией угля может быть достигнута в направлении к горелке 13 нижней ступени, когда длинна L1=0 (первое воплощение).

Итак, когда (L1/LD)=0,4 или выше, хотя распределение будет оставаться практически постоянным, потеря давления на заслонке 11 становится высокой. Так как производительность по давлению на выходе крыльчатой мельницы 3 (Фиг.1) является низкой, по сравнению с обычной, центробежного типа турбовоздуходувкой и т.д., потеря давления внутри ответвляющихся труб 15 и 16, ветвящихся из главной трубы 4, должно быть ограничено до низкого уровня.

Из вышеприведенного можно понять, что при наличии устройств первого и второго воплощений положение оси 11а поворота заслонки предпочтительно устанавливают внутри диапазона от верхнего конца заслонки до точки, лежащей на половине максимальной ширины (LD) заслонки 11.

Фиг.7 показывает результаты проверки соотношения между положением установки заслонки 11 и коэффициентом концентрации угольных частиц в направлении к горелке 13 нижней ступени, когда угол наклона θ заслонки 11 установлен на 30° для второго воплощения, показанного на Фиг.4.

Здесь было проверено соотношение коэффициента концентрации угольных частиц в направлении к горелке 13 нижней ступени, которое было определено на основе соотношения расстояния L между верхним концом заслонки и точкой 14 ветвления и диаметра D главной трубы 4.

Когда расстояние L незначительное по сравнению с диаметром D заслонки 11, то есть когда L/D становится ниже 0,4, коэффициент концентрации угольных частиц в направлении к горелке 13 нижней ступени становится низким. Это объясняется тем, что сопротивление потоку смешанной текучей среды, оказываемое заслонкой 11, возрастает, и поскольку количество газа, протекающего в ответвляющуюся трубу 16, подсоединенную к горелке 13 нижней ступени (горелке, для которой уголь сгущают, чтобы улучшить характеристику зажигания), также увеличивается, то концентрация угольных частиц внутри вышеупомянутой ответвляющейся трубы 16 не увеличивается в такой же степени. С другой стороны, когда L/D превысит 2,0, угольные частицы, направленные к ответвляющейся трубе 16, на стороне горелки 13 нижней ступени подвергаются повторному рассеиванию внутри главной трубы 4 перед тем, как достигнуть ответвляющейся трубы 16, и коэффициент концентрации угольных частиц в направлении к горелке 13 нижней ступени таким образом снижается. Поэтому для увеличения коэффициента концентрации угольных частиц в направлении к горелке 13 нижней ступени расстояние L между верхним концом заслонки и точкой 14 ветвления предпочтительно задают в (0,4-2) раза больше диаметра D трубы для подачи топлива.

Единственной операцией, в результате которой коэффициенты концентрации угольных частиц от главной трубы 4 в направлении к горелке 12 верхней ступени и горелке 13 нижней ступени могут быть отрегулированы в течение рабочего испытания котла, является операция по регулированию угла наклона θ заслонки 11. Фиг.8 показывает результаты проверки соотношения угла θ наклона заслонки 11 и коэффициента концентрации угольных частиц в направлении к горелке 13 нижней ступени. Становится очевидным, что когда угол θ наклона заслонки равен или превышает 30, вышеупомянутый коэффициент распределения насыщается, и возрастает потеря давления (не показано) на части главной трубы 4, на которой установлена заслонка. Если угол наклона заслонки равен или более 30°, хотя увеличивается количество угольных частиц, направленных к ответвляющейся трубе, в которой подводимые угольные частицы должны быть сгущенными, считают, что коэффициент концентрации не изменяется из-за того, что в такой же мере увеличивается и количество газа.

Как было упомянуто выше, поскольку потеря давления смешанной текучей среды С внутри ответвляющихся труб 15 и 16 должна быть ограничена до низкого уровня, угол θ наклона заслонки предпочтительно устанавливают приблизительно на величину ±30° по отношению к вертикальной линии, проходящей через ось 11а поворота заслонки 11, а на практике угол наклона заслонки регулируют в диапазоне, максимум, 40°.

В вышеописанных случаях первого и второго воплощений поток смешанной текучей среды С, который переносится из крыльчатой мельницы 3 (см. Фиг.20) отработанным газом котла, как показано на Фиг.1, соударяется с заслонкой 11, установленной внутри главной трубы 4, удерживается под углом наклона θ относительно вертикального направления, и становится смещенным потоком, при этом угольные частицы, которые являются твердыми телами, протекают в виде потока F угольных частиц, который имеет низкую концентрацию угля и протекает, главным образом, к трубе 15, подсоединенной к горелке 12 верхней ступени, и в виде потока Е угольных частиц, который имеет высокую концентрацию угля и протекает к трубе 16, подсоединенной к горелке 13 нижней ступени, и эти потоки подаются таким образом в печь 8 котла от горелки 12 верхней ступени и горелки 13 нижней ступени соответственно.

При такой установке заслонки 11 на стороне выше по потоку точки 14 ветвления главной трубы 4 и при установке оси 11а поворота заслонки выше центральной части заслонки, коэффициенты распределения газа-носителя в смешанной текучей среде С, включающей угольные частицы и отработанный газ котла, могут быть сделаны одинаковыми для ответвляющихся труб 15 и 16, а распределение только твердого топлива может быть изменено в произвольном направлении (в направлении к ответвляющейся трубе 16 в первом и втором воплощениях изобретения). И это имеет место благодаря тому, что поток частиц твердого топлива был смещен к выбранной траектории воздействием силы инерции при установке заслонки 11. Таким образом, регулируя угол наклона θ заслонки 11, можно отрегулировать соответствующим образом концентрацию топлива, подаваемого на горелки 12 и 13 верхней и нижней ступеней.

Таким образом, при низкой загрузке котла заслонке 11 можно, например, придать такой угол наклона, что смешанная текучая среда С с высокой концентрацией угольных частиц будет подана к горелке 13 на стороне нижней ступени боковой стенки печи, чтобы обеспечить устойчивость зажигания угольных частиц и устойчивое горение зажженного пламени внутри котла.

Третье воплощение

Фиг.9 показывает пример трубы для подачи топлива, имеющей прямоугольное поперечное сечение, в конструкции которой ответвляющиеся трубы 15 и 16, ветвящиеся из главной трубы 4 и подсоединенные к горелкам 12 и 13 верхней и нижней ступеней соответственно, проходят параллельно в верхнем направлении и отделены друг от друга поблизости горелок 12 и 13 верхней и нижней ступеней. Заслонка 11 установлена внутри главной трубы 4 в направлении по ходу потока, где труба 4 ветвится на горелку 12 верхней ступени и горелку 13 нижней ступени.

Как показано на Фиг.9, заслонка 11 имеет устройство, на котором ее ось 11а поворота установлена на стороне выше по потоку и вдоль вертикальной линии, проходящей через точку 14 ветвления. И эта ось 11а поворота установлена на части верхнего конца заслонки 11. Так как заслонка 11, как показано на Фиг.9, повернута к ответвляющейся трубе 15, которая ведет к горелке 12 верхней ступени, концентрация угольных частиц в смешанной текучей среде Е, подаваемой к ответвляющейся трубе 16, ведущей к горелке 13 нижней ступени, становится выше концентрации в смешанной текучей среде F, проходящей через ответвляющуюся трубу 15, ведущую к горелке 12 верхней ступени.

Хотя третье воплощение обеспечивает получение тех же самых результатов, что и упомянутое первое воплощение, оно обладает также следующим преимуществом благодаря прямоугольному поперечному сечению трубы для подачи топлива.

То есть в отношении конструкции в этом воплощении могут быть установлены ограничители 25 и 26 (Фиг.17), которые могут изменить площадь поперечного сечения траектории потока, благодаря чему обеспечивается высокая оперативность и практически маловероятный местный неоднородный износ конструкции, поскольку плиты состоят лишь из прямолинейных частей и т.д.

Четвертое воплощение

Это воплощение соответствует устройству, в котором изогнутая вторая главная труба подсоединена на стороне выше по потоку простирающейся в вертикальном направлении главной трубы 4, имеет установленную в ней заслонку 11 трубы для подачи топлива первого воплощения, описанного выше.

Фиг.10 показывает вид в продольном сечении главных частей трубы для подачи топлива этого воплощения, и это устройство снабжено главной трубой 4а, имеющей установленную в ней заслонку 11, установленную на части выше по потоку в главной трубе 4а поблизости точки 14 ветвления трубы, и ветвящимися трубами 15 и 16, которые подсоединены к непоказанной на чертеже горелке верхней ступени и к непоказанной на чертеже горелке нижней ступени соответственно. Заслонка 11 снабжена осью 11а поворота заслонки, которая пересекает главную трубу 4а поблизости центральной части главной трубы 4а. Заслонка 11 установлена с возможностью вращения вокруг оси 11а и с возможностью удерживаться в наклонном положении под соответствующим углом θ.

Хотя, как показано на Фиг.10, ось 11а поворота размещена на центральной части заслонки 11, она может быть установлена на части верхнего конца заслонки 11, как показано на Фиг.2. Аналогично положению установки оси 11а поворота на заслонке, показанному на Фиг.14, 15 или 11, ось 11a поворота может быть установлена на части верхнего конца заслонки 11.

Даже если, например, угол θ наклона заслонки 11, показанной на Фиг.1-5, установлен так, что смешанная текучая среда сравнительно высокой концентрации угольных частиц будет подана на горелку 13 нижней ступени, а не на горелку 12 верхней ступени, если смещенный поток твердой фазы (угольных частиц), имеющий место внутри главной трубы 4 на стороне выше по потоку заслонки 11, образуется таким образом, что смешанная текучая среда сравнительно высокой концентрации угольных частиц будет подана на горелку 12 верхней ступени, а не на горелку 13 нижней ступени, в противоположность тому, что предполагалось установкой угла θ заслонки 11, то полезный эффект от установки вышеупомянутой заслонки 11 будет потерян.

Таким образом, в настоящем изобретении характеристика протекающей твердой фазы (угольных частиц) в смещенном потоке улучшается внутри главной трубы 4b на стороне выше по потоку главной трубы 4а, в которой установлена заслонка 11, чтобы дополнительно поддержать результат присутствия смещенного потока заслонки 11. Смешанная текучая среда сравнительно высокой концентрации угольных частиц может быть таким образом подана на горелку нижней ступени, сообщающуюся через ответвляющуюся трубу 16, а не на горелку верхней ступени, сообщающуюся через ответвляющуюся трубу 15.

Распределитель для топливоподающей трубы воплощения, показанного на Фиг.10, в общем, состоит из четырех частей. Что касается конструкции, это воплощение характеризуется тем, что колено Е (изогнутая часть) образовано между главной трубой 4а, в которой установлена заслонка 11, и главной трубой 4b на стороне выше по потоку.

Самая нижняя по потоку часть главной трубы 4а ветвится на две части и снабжена ответвляющейся трубой 15, подсоединенной к горелке верхней ступени, и ответвляющейся трубой 16, подсоединенной к горелке нижней ступени, и заслонкой 11 с ее осью 11а поворота, размещенных перед точкой 14 ветвления. Ось 11а поворота установлена в направлении главной трубы 4а.

Положение заслонки 11 можно изменить, изменяя ее угол е наклона относительно оси 11а поворота. Если направление поворота по часовой стрелке принять за положительный угол поворота, то при установке угла θ в диапазоне 0<θ<90°, траектория смешанной текучей среды (двухфазного потока твердых тел - газа), подаваемой от стороны выше по потоку, загибается заслонкой 11, и текучую среду вынуждают протекать в большей степени к горелке нижней ступени через ответвляющуюся трубу 16. То есть, объем потока смешанной текучей среды в ответвляющейся трубе 16 возрастает. Поскольку фаза твердых тел имеет более высокие плотность и силу инерции, чем газовая фаза, скорость роста объема потока на трубе 16 будет выше у фазы твердых тел, чем у газовой фазы. В результате объем потока фазы твердых тел на ответвляющейся трубе 16 возрастает и в тоже самое время концентрация фазы твердых тел (концентрация угольных частиц в смешанной текучей среде) возрастает на ответвляющейся трубе 16.

При установке угла θ наклона заслонки 11 в диапазоне -90°<θ<0, будет иметь место явление, противоположенное вышеупомянутому при установке угла наклона θ в диапазоне 0<θ<90°, и объем потока твердой фазы, а также концентрация твердой фазы увеличиваются в ответвляющейся трубе 15.

Характерной особенностью заслонки 11 в распределителе для топливоподающей трубы этого воплощения будет то, что поскольку преднамеренно используется асимметричная относительно оси заслонка инерционного тина сортировки, концентрация угольных частиц в направлении поперечного сечения главной трубы 4а, в которой установлена заслонка 11, увеличивается, по существу, монотонно в направлении к стороне трубы ниже по потоку.

Соответствующие векторы в направлении потока (направлении главной оси) F1 смешанной текучей среды в главной трубе 4b на стороне выше по потоку колена Е, в направлении F2 главной оси главной трубы 4а на стороне ниже по потоку колена Е, в направлении F3 главной оси входной части ответвляющейся трубы 15, которая подсоединена к горелке верхней ступени, и в направлении F4 главной оси входной части ответвляющейся трубы 16, которая подсоединена к горелке нижней ступени, образуются в одной и той же плоскости. Ось 11а поворота заслонки установлена в направлении, перпендикулярном вышеупомянутой плоскости.

При этом воплощении распределителя для топливоподающей трубы, которое удовлетворяет вышеупомянутым условиям, когда угол θ наклона заслонки устанавливают в положительном направлении в диапазоне 0<θ<90°, ориентация главной трубы 4b на стороне выше по потоку части, на которой установлена заслонка 11, устанавливается при установке угла а′ (направление по часовой стрелке является положительным направлением для а′), образованным направлением F1 в главной оси и направлением F2 главной оси, которое должно лежать в диапазоне 0<а′<180°, посредством колена Е. Когда таким образом устанавливается этот угол а′, траектория смешанной текучей среды (двухфазного потока твердых тел - газа), которая протекает в главную трубу 4а, загибается в отрицательном направлении угла а′ посредством колена Е. Так как твердая фаза угольных частиц, имеющих высокую плотность, имеет высокую инерционность в этой точке, смещенный поток смешанной текучей среды имеет место, и смешанная текучая среда, которая достигает части, на которой установлена заслонка 11, увеличивается дополнительно в вышеупомянутом смещенном потоке посредством заслонки 11 таким образом, что концентрация и объем потока угольных частиц (твердой фазы) в смешанной текучей среде, которая течет в направлении к ответвляющейся трубе 16, увеличиваются относительно объема потока и концентрации текучей среды, протекающей к ответвляющейся трубе 15. При такой ориентации распределитель для топливоподающей трубы, показанный на Фиг.10, может обеспечить характеристику распределения, которая превосходит или эквивалентна производительности распределения благодаря присутствию заслонки 11 для угольных частиц (твердой фазы) в смешанной текучей среде в главной трубе 4а в части, где установлена заслонка. Таким образом, обеспечивается суммарный эффект колена Е и заслонки 11.

С другой стороны, хотя, в общем, когда угол θ наклона заслонки 11 является большим, производительность распределения угольных частиц в смешанной текучей среде возрастает, так как площадь прохода смешанной текучей среды в трубе 4а сужается, то возрастает потеря давления, несущего текучую среду и созданного крыльчатой мельницей 3. Таким образом, при установке колена Е в главной трубе 4b на стороне выше по потоку части, где установлена заслонка, производительность распределения угольных частиц (твердой фазы) может быть достигнута на уровне, эквивалентном уровню воплощений, показанных на Фиг.1-5, при более низком несущем текучую среду давлении.

Обычно с системой, показанной на Фиг.20, для подачи угля к печи 8 котла, топливоподающая труба 4, имеющая крыльчатую мельницу 3 в самой высокой по потоку точке, предназначена для обеспечения самой короткой траектории, простирающейся в вертикальном направлении, для того чтобы снизить потерю давления во время переноса смешанной текучей среды. Однако во многих случаях наличие изогнутой части в вертикальной плоскости невозможно избежать при размещении различного оборудования для переноса текучей среды. При установке колена Е с углом наклона а′ в главной трубе 4b на стороне выше по потоку части, на которой установлена заслонка, в качестве такой изогнутой части, потеря давления системы переноса текучей среды, которая вновь возникает в результате вышеупомянутого угла а′, не должна быть отнесена к потере давления всей системы переноса смешанной текучей среды. То есть, потеря давления, неизбежная на изогнутой части, может быть эффективно использована для улучшения характеристики распределения. Характеристика распределения может быть таким образом улучшена без увеличения потери давления.

Итак, когда вышеупомянутый угол а′ наклона установлен около 90° (когда имеется горизонтальная часть в части главной трубы 4b на стороне выше по потоку части, на которой установлена заслонка), влияние силы тяжести, воздействующей на твердую фазу в главной трубе 4b, сказывается в максимальной степени. Так как густая фаза твердых тел будет таким образом стремиться быстро образоваться на донной части главной трубы 4b, характеристика распределения, предусматривающая отделение смешанной текучей среды в распределителе в целом для трубы, подающей топливо, в область с более высокой концентрацией угольных частиц (твердой фазы) и более высокой концентрацией газа-носителя (газовой фазы) может быть улучшена в максимальной степени. Более того, при установке устройства трубы с вышеупомянутой изогнутой частью, в которой главная труба 4 имеет угол наклона а′, поблизости выхода крыльчатой мельницы 3, отпадает необходимость устанавливать вновь изогнутую часть в главной трубе 4b на верхней стороне по потоку части, на которой установлена заслонка.

Главные преимущества этого воплощения показаны на Фиг.11. Они будут описаны при сравнении с характеристиками первого воплощения, показанного на Фиг.12.

Три диаграммы, которые приведены в правой стороне фигуры, представляют собой диаграммы распределений объема потока угля в поперечном сечении а-b в главной трубе 4b, в поперечном сечении c-d на стороне ниже по потоку изогнутой части колена Е, и в поперечном сечении e-f перед точкой 14 ветвления главной трубы 4а. Поток смешанной текучей среды, который демонстрирует, по существу, однородное распределение объема потока в поперечном сечении а-b в главной трубе 4b, показывает возросшее значение на правой стороне диаграммы распределения объема потока угля по поперечному сечению c-d на стороне ниже по потоку изогнутой части колена Е. Между прочим, с устройством по Фиг.1 однородное распределение потока поддерживается в том же самом положении (Фиг.12). При заданном состоянии распределения объем потока угля делают даже более неоднородным посредством заслонки 11 в примере, показанном на Фиг.11, и таким образом получают высокое значение распределения объема потока в сечении e-f в главной трубе 4а на стороне ниже по потоку заслонки. Так как это распределение объема потока угля непосредственно отражено в ответвляющейся трубе 15 и ответвляющейся трубе 16, объем потока угля в ответвляющейся трубе 16 значительно возрастает в настоящем воплощении по сравнению с первым воплощением, показанным на Фиг.1.

Второй результат этого воплощения проиллюстрирован на Фиг.13.

Когда угол θ наклона заслонки установлен на большое значение, возрастает коэффициент концентрации угля, поданного на конкретную горелку (горелку нижней ступени в настоящем воплощении) (равного объему потока угля, поданного на ответвляющуюся трубу 16). В настоящем воплощении (см. сплошную линию) вышеупомянутый коэффициент концентрации угля возрастает относительно коэффициента концентрации первого воплощения (см. пунктирную линию). Если коэффициент концентрации угля в направлении к горелке нижней ступени удерживается на том же самом значении С_нижняя с настоящим воплощением и первым воплощением, угол θ наклона трубы 11 можно снизить с угла θ₁ до угла θ₂.

Результат влияния угла θ наклона заслонки на потерю давления в главной трубе 4 в положении, где установлена заслонка, будет отражен выпуклой в направлении вниз кривой, как показано на нижней диаграмме Фиг.13. С настоящим воплощением, поскольку угол θ₁ может быть снижен до угла θ₂, потеря давления ΔР₁ на части, где установлена заслонка 11, может быть снижена до ΔР₂.

Пятое воплощение

Распределитель для топливоподающей трубы воплощения, показанного на Фиг.14, является распределителем для топливоподающей трубы, являющимся модификацией воплощения, показанного на Фиг.10. В этом устройстве главная труба 4 установлена с главной трубой 4а, которая ориентирована в вертикальном направлении части, на которой установлена заслонка, с трубой 4b, которая ориентирована в изогнутом виде и подсоединена к стороне выше по потоку главной трубы 4а через колено Е, и с вертикально ориентированной трубой 4с, которая установлена через колено Е′, то есть колена Е и Е′ предусмотрены в двух местоположениях, то есть верхнем местоположении и нижнем местоположении главной трубы 4, и, более того, смещение О установлено между главными осями вертикальной трубы 4а и трубы 4с.

Конструкции других частей распределителя для топливоподающей трубы, показанной на Фиг.14, являются теми же самыми, что и конструкции, показанные на Фиг.10. Из-за вышеупомянутого смещения О смешанная текучая среда, которая прошла через главную трубу 4с, соударяется с верхней частью стенки трубы 4b. Смешанная текучая среда, состоящая из двухфазного потока твердых частиц - газа, таким образом, изменяется в отношении направления потока верхней частью стенки главной трубы 4b, и после достижения заслонки 11 в главной трубе 4а еще раз изменяется в отношении направления потока на противоположное направление на угол наклона θ. В результате своей инерционности поток твердой фазы в смешанной текучей среде протекает в направлении к стенке главной трубы 4а, которая ближе к ответвляющейся трубе 16, подсоединенной к горелке нижней ступени. Таким образом, способом, аналогичным результату, описанному со ссылкой на Фиг.10, концентрация и объем потока угольных частиц (твердой фазы) в смешанной текучей среде, которая протекает в направлении к ответвляющейся трубе 16, подсоединенной к горелке нижней ступени, возрастает по сравнению с характеристиками смешанной текучей среды, которая протекает в направлении к ответвляющейся трубе 15, подсоединенной к горелке верхней ступени.

Распределитель для подающей топливо трубы этого воплощения может быть установлен простой ориентацией при смещении крыльчатой мельницы 3 в положение относительно главной трубы 4а на то же самое значение, что и вышеупомянутое смещение О.

Шестое воплощение

Воплощением, показанным на Фиг.15, является также распределитель для топливоподающей трубы, который является модификацией воплощения, показанного на Фиг.10. В этом распределителе главная труба 4 установлена с ответвляющимися трубами 15 и 16, которые ветвятся и подсоединяются к непоказанным горелкам верхней ступени и нижней ступени соответственно, заслонка 11, которая вращается вокруг оси 11а поворота заслонки, размещена на стороне выше по потоку у точки 14 ветвления, а вращающаяся вертушка 22 с осью 22а вращения размещена еще выше по потоку относительно заслонки 11. Ось 11а поворота заслонки и ось 22а вращения размещены в направлении, перпендикулярном основной оси главной трубы 4. Ось 11а поворота заслонки может быть установлена на части верхнего конца заслонки 11, как показано на Фиг.2.

Распределитель для топливоподающей трубы, показанной на Фиг.15, соответствует устройству, в котором распределитель для топливоподающей трубы воплощения, показанного на Фиг.4, дополнительно снабжен вращающейся вертушкой 22 и осью 22а вращения.

При сообщении вращения в направлении стрелки В вращающейся вертушке 22, когда угол наклона θ заслонки 11 отвечает неравенству 0<θ<90°, угольные частицы, которые перетекли в область, в которой установлена вращающаяся вертушка 22, будут способствовать двухфазному потоку твердых тел - газа на стороне главной трубы 4 (правой стороне на Фиг.15), которая ближе к ответвляющейся трубе 16, и соударяться с потоком на стороне главной трубы 4 (левой стороне на Фиг.15), которая ближе к ответвляющейся трубе 15 центральной оси 21а. В результате концентрация угольных частиц в смешанной текучей среде в главной трубе 4 поблизости части, на которой была установлена заслонка 11, будет высокой на стороне главной трубы 4, которая ближе к ветвящейся трубе 16, и будет низкой на стороне главной трубы 4, которая ближе к ветвящейся трубе 15. Таким образом, как и в случае четвертого воплощения, показанного на Фиг.10, и пятого воплощения, показанного на Фиг.14, обеспечивается рост концентрации и объема потока угольных частиц в смешанной текучей среде, протекающей в направлении к ответвляющейся трубе 16, подсоединенной к горелке нижней ступени, по сравнению с характеристиками смешанной текучей среды, протекающей в направлении к ответвляющейся трубе 15, подсоединенной к горелке верхней ступени.

Результаты, уникальные для настоящего воплощения, заключаются в том, что нет необходимости в изгибе главной трубы 4, и в том, что когда угол θ наклона заслонки 11 удовлетворяет неравенству -90°<θ<0, рост концентрации и объема потока угольных частиц в смешанной текучей среде, протекающей в направлении к ответвляющейся трубе 15, по сравнению с характеристиками смешанной текучей среды, протекающей в направлении к ответвляющейся трубе 16, могут быть быстро реализованы при задании направления вращения вращающейся вертушке 22, противоположного направлению стрелки В.

Также в настоящем воплощении, поскольку сильное механическое вращение может быть сообщено двухфазному потоку твердых тел - газа посредством вращающейся вертушки 22 даже в случае, когда имеет место смещенный поток в главной трубе 4 на стороне выше по потоку вращающейся вертушки 22, этот смещенный поток может быть скорректирован быстрее по сравнению с вышеупомянутыми четвертым и пятым воплощениями.

В четвертом и пятом воплощениях, поскольку установлена изогнутая часть Е и/или Е′, потеря давления возрастает по сравнению со случаем, где главная труба 4 является прямой трубой. Однако поскольку площадь поперечного сечения траектории потока главной трубы 4 не уменьшается, снижение потери давления на части, на которой установлена заслонка 11, будет значительно большим, чем рост потери давления из-за наличия изогнутой части. То есть поскольку смещенный поток уже преднамеренно образован на стороне выше по потоку заслонки 11, угол θ части заслонки 11 может быть установлен гораздо меньшим, и потеря давления из-за присутствия заслонки 11 может быть, таким образом, значительно снижено. В настоящем воплощении, хотя площадь поперечного сечения траектории потока главной трубы 4 снижена в отношении статики, почти не будет потери давления на части, где установлена вращающаяся вертушка 22, так как скорость вращения вращающейся вертушки 22 может быть установлена гораздо выше, чем скорость потока смешанной текучей среды.

Седьмое и восьмое воплощения

Фиг.16 - вид в продольном сечении главных частей распределителя для подающей топливо трубы седьмого воплощения этого изобретения, Фиг.17 - вид в продольном сечении главных частей распределителя для подающей топливо трубы восьмого воплощения, являющегося модификацией воплощения, показанного на Фиг.16, и Фиг.18 - диаграмма, которая иллюстрирует характеристику распределения распределителя по Фиг.16.

Как было описано со ссылкой на Фиг.21 и Фиг.22, угольные частицы, которые переносятся лопастью 17 крыльчатки крыльчатой мельницы 3 и через сортировщик 18 приводят к росту смещения в двухфазном потоке твердых тел - газа в главной трубе 4, так что поток d угля высокой концентрации или поток е угля высокой концентрации могут образоваться относительно направления поперечного сечения трубы в двухфазном потоке твердых тел - газа.

В таком случае, как показано на Фиг.19, если, например, заслонка установлена внутри главной трубы 4 в наклонном положении в направлении подачи угля к ответвляющейся трубе 16, которая ведет к горелке нижней ступени, и смешанная текучая среда смещена таким образом, что распределение b концентрации угля в направлении поперечного сечения в главной трубе 4 на стороне выше по потоку заслонки 11 будет таким, что концентрация угля возрастает от центральной части трубы 4 в направлении к ответвляющейся трубе 15 для горелки верхней ступени, поток с высокой концентрацией угля, проходящий через пространство между частью концевой части заслонки 11 и стенкой главной трубы 4 без соударения с заслонкой 11, возрастает и объем потока угля, перетекающего в ответвляющуюся трубу 15 для горелки верхней ступени, также возрастает.

Фиг.18 показывает соотношение между проходом главной трубы 4 в направлении поперечного сечения, образованным заслонкой 11, и коэффициентом концентрации угольных частиц (в направлении к ответвляющейся трубе 16, ведущей к горелке нижней ступени), и при наличии устройства, показанного на Фиг.19, коэффициент концентрации угольных частиц в направлении к ответвляющейся трубе 16, ведущей к горелке нижней ступени, в случае, где имеет место смещенный поток угольных частиц в главной трубе 4 на стороне выше по потоку части, на которой установлена заслонка 11 (см. пунктирную линию), может оказаться ниже коэффициента концентрации угольных частиц в случае, где отсутствует смещенный поток (см. штрих-пунктирную линию).

В качестве контрмеры для преодоления вышеупомянутого недостатка первого воплощения, проиллюстрированного на Фиг.19, в седьмом воплощении был использован распределитель для топливоподающей трубы устройства, показанного на Фиг.16.

Седьмое воплощение имеет устройство, в котором предусмотрен кольцевой ограничительный элемент 24 на внутренней стенке главной трубы 4, простирающейся в вертикальном направлении, установлена заслонка 11, снабженная осью 11а поворота, на части ниже по потоку ограничительного элемента 24, а ответвляющиеся трубы 15 и 16, которые ветвятся и подсоединены к непоказанным на чертеже заслонкам верхней и нижней ступеней соответственно, расположены ниже по потоку главной трубы 4, в которой установлена заслонка 11.

Благодаря вышеупомянутому ограничительному элементу 24 поток смешанной текучей среды С, состоящей из двухфазного потока твердых тел - газа, сужается сначала в направлении к главной оси, а затем расходится после прохождения через ограничительный элемент 24. Распределение концентрации угольных частиц в направлении поперечного сечения главной трубы 4 таким образом становится однородным при прохождении через ограничительный элемент, и далее протекает смешанная текучая среда, имеющая высокую концентрацию угольных частиц на стороне ответвляющейся трубы 16.

Таким образом, даже если двухфазный поток твердых тел - газа имеет смещение в направлении к ответвляющейся трубе 15 для горелки верхней ступени в главной трубе 4, поскольку количество угля, проходящее через пространство между частью нижнего конца заслонки 11 и стенкой главной трубы 4, показанное на Фиг.19, снижается, можно получить хорошую характеристику распределения.

Фиг.18 показывает характеристику распределения угольных частиц в направлении к ответвляющейся трубе 16, ведущей к горелке нижней ступени устройства, показанного на Фиг.16.

В настоящем воплощении, даже в случае когда имеет место смещенный поток в смешанной текучей среде в главной трубе 4 на стороне выше по потоку части, на которой установлена заслонка 11, поскольку установлен ограничитель 24, снижение коэффициента концентрации угольных частиц в направлении к ответвляющейся трубе 16, ведущей к горелке нижней ступени, не имеет места, и можно получить хорошую характеристику распределения, эквивалентную характеристике распределения в случае, где отсутствует смещенный поток.

Восьмое воплощение, показанное на Фиг.17, является модификацией устройства, показанного на Фиг.16, и в этом воплощении пара ограничительных элементов 25 и 26, которые могут быть отрегулированы по высоте в направлении поперечного сечения главной трубы 4, установлены на внутренних стенках главной трубы 4 на стороне выше по потоку части, где установлена заслонка 11, в главной трубе 4, имеющей прямоугольное поперечное сечение. В случае, когда, например, угольные частицы должны быть поданы в сгущенном виде к ответвляющейся трубе 16 для горелки нижней ступени, поскольку концентрация угольных частиц, поданных к ответвляющейся трубе 15 для горелки верхней ступени, должна быть снижена на части, где установлена заслонка 11, высоту L₁ регулируемого по высоте ограничительного элемента 25, установленного на стороне ответвляющейся трубы 15 для горелки верхней ступени, задают большой, а высоту L₂ регулируемого по высоте ограничительного элемента 26, установленного на стороне ответвляющейся трубы 16 для противоположной горелки нижней ступени, задают наименьшей, как показано на Фиг.17.

Можно таким образом избежать бесполезного роста падения давления внутри главной трубы 4. Итак, будет предпочтительным регулировать высоты L₁ и L₂ ограничительных элементов 25 и 26 по отношению к внутреннему диаметру D трубы в диапазонах 0≤L₁/D≤0,3 и 0≤L₂/D≤0,3.

Девятое и десятое воплощения

На Фиг.24 и Фиг.25 показаны соответственно распределители топлива для топливоподающей трубы девятого воплощения и десятого воплощения.

Девятое воплощение, показанное на Фиг.24, представляет собой пример, где ответвляющаяся труба 16, подсоединенная к горелке нижней ступени в конструкции топливоподающей трубы первого воплощения, снабжена заслонкой 28, посредством которой может быть изменена площадь прохода ответвляющейся трубы 16 из полностью открытого состояния в полностью закрытое состояние, а десятое воплощение, показанное на Фиг.25, представляет собой пример, где ответвляющаяся труба 16, подсоединенная к горелке нижней ступени в конструкции топливоподающей трубы четвертого воплощения, снабжена заслонкой 29, посредством которой может быть изменена площадь прохода ответвляющейся трубы из полностью открытого состояния в полностью закрытое состояние.

Ответвляющиеся трубы 15 и 16 конструкции топливоподающей трубы, показанной на вышеупомянутых Фиг.24 или 25, подсоединены соответственно к горелкам 5 ступеней из множества ступеней, образованных в направлении высоты стенок или частей угловых стенок печи 8 котла, показанной схематически на Фиг.20. Заслонка 11, угол наклона которой можно изменить по отношению к направлению потока смешанной текучей среды, установлена внутри топливоподающей трубы 4 на стороне выше по потоку ответвляющихся труб 15 и 16 (Фиг.1 и т.д.), причем, по меньшей мере, ответвляющаяся труба 16, подсоединенная к горелке нижней ступени, снабжена заслонкой 28 или заслонкой 29, посредством которой площадь прохода ответвляющейся трубы 16 можно изменить из полностью открытого состояния до полностью закрытого состояния. Хотя ответвляющаяся труба 15 может быть также снабжена заслонкой 28 или заслонкой 29, с помощью которых можно изменить площадь прохода ответвляющейся трубы 15 из полностью открытого состояния до полностью закрытого состояния, этого здесь не показано.

Труба 9 теплообменника установлена в печи 8 котла, пример которой показан на Фиг.20, и непоказанная труба теплообменника также установлена в непоказанной траектории потока на выходной части печи. Более того, труба теплообменника установлена на непоказанной задней части теплообменника траектории газового потока на стороне ниже по потоку выходной части печи.

Как уже было объяснено в части описания, относящейся к уровню техники, во время работы при полной загрузке (100%-й загрузке) котла, температура газа на выходе из печи котла, когда сжигаемый газ достигает задней части теплообменника печи 8, устанавливается ниже точки плавления золы, содержащейся в газе, и устанавливается такой, что температура металлической поверхности трубы теплообменника, которая содержит вышеупомянутую заднюю часть теплообменника, не будет резко возрастать до или выше температуры теплостойкости поверхности. Однако когда котел переключается из режима работы полной загрузки в режим работы частичной загрузки, поскольку количество тепла на входе печи 8 снижается, то температура газа на выходе печи котла также снижается, как и температура пара на выходе котла.

Таким образом, в девятом и десятом воплощениях заслонку 11 топливоподающей трубы 4 регулируют в процессе запуска котла, а заслонкой 28 или 29 внутри ответвляющейся трубы 16 манипулируют, и ею открывают подачу угольных частиц в сгущенном виде в ответвляющуюся трубу 16, подсоединенную к горелке нижней ступени, а когда при изменении загрузки после стабилизации горения, когда загрузка изменяется с полной на низкую, заслонкой 28 или 29 в вышеупомянутой ответвляющейся трубе 16, подсоединенной к горелке нижней ступени, манипулируют в направлении закрытия.

Посредством регулирования заслонки 11 в топливоподающей трубе 4 и посредством открывания заслонок 28 или 29 в ответвляющейся трубе 16, подсоединенной к горелке нижней ступени, в процессе запуска котла угольные частицы могут быть поданы в сгущенном виде в ответвляющуюся трубу, подсоединенную к горелке нижней ступени, и обеспечивается сжигание топлива на горелке 13 нижней ступени в процессе запуска котла, когда сжигание топлива является неустойчивым. Итак, когда котел переходит на режим работы с низкой загрузкой из режима высокой загрузки, при котором было достигнуто устойчивое сжигание топлива, заслонкой 28 или 29 в ответвляющейся трубе 16, подсоединенной к вышеупомянутой горелке 13 нижней ступени, манипулируют в направлении закрытия, чтобы сделать температуру газа на выходе печи достаточно высокой для обеспечения требуемой температуры пара на стороне потребляемого пара.

Хотя были приведены примеры, в которых заслонка 28 или 29 установлена лишь в одной ответвляющейся трубе 16 из двух ответвляющихся труб 15 и 16, показанных на Фиг.24 и 25, заслонки могут быть установлены в обоих трубах 15 и 16. В этом случае, как показано в примерах, проиллюстрированных на Фиг.24 и 25, заслонку устанавливают в ответвляющейся трубе 15 стороны верхней ступени, в дополнение к ответвляющейся трубе 16 стороны нижней ступени.

Когда заслонкой 28 или 29 в ответвляющейся трубе 16, подсоединенной к горелке нижней ступени, манипулируют в направлении закрытия после перехода загрузки котла с высокой на низкую, открывают заслонку, установленную в ответвляющейся трубе 15.

Итак, при установке заслонок в обоих ответвляющихся трубах 15 и 16, заслонкой (не показана) в ответвляющейся трубе 15, подсоединенной к горелке верхней ступени, можно манипулировать в направлении закрытия, когда температура газа на выходе печи должна быть понижена, таким образом обеспечивая возможность регулирования температуры на выходе печи.

Вышеупомянутые воплощения 1-10 могут быть легко реализованы и предназначены не только для смешанных текучих сред (двухфазных потоков твердых тел - газа), но и для других двухфазных потоков, отличающихся по плотности.

Промышленная применимость

Благодаря этому изобретению при соответствующих концентрациях угля угольные частицы могут быть распределены по множеству горелок безотносительно к типу угля, величине загрузки и т.д., чтобы улучшить зажигание и обеспечить устойчивое сжигание поблизости горелок.

В частности, поскольку угольные частицы соответствующих концентраций угля могут быть распределены по множеству горелок, улучшается образование устойчивого пламени поблизости горелок, и поскольку оказывается бесполезной помощь стабилизацией пламени посредством отдельно установленных горелок, сжигание угля в печи стабилизируется даже в области низкой загрузки котла, где оказывается необходимым сокращение количества мельниц. Таким образом, обеспечивается возможность работы в широком диапазоне при регулируемой загрузке.

Также благодаря этому изобретению заслонка может быть установлена с возможностью наклона относительно направления вдоль потока смешанной текучей среды, и с устройством, в котором предусмотрено колено (изогнутая часть) в трубе для подачи топлива (главной трубе), при этом не увеличивается потеря давления, так как не снижается площадь траектории потока трубы.

Более того, благодаря этому изобретению смешанная текучая среда высокой концентрации угля может быть подана к конкретной горелке даже в случае, когда имеет место смещенный поток двухфазного потока твердых тел - газа на входной стороне части, на которой установлена заслонка. И это возможно даже в случае, когда установлено различное вспомогательное оборудование в трубе для подачи топлива (главной трубе) на стороне выше по потоку части, на которой установлена заслонка, причем характеристика подачи смешанной текучей среды высокой концентрации угля к упомянутой конкретной горелке на части, на которой установлена заслонка, не будет ухудшаться, и расположение различного оборудования может быть легко спроектировано. Время, требующееся на проектирование системы подачи топлива, может быть таким образом сокращено, а оборудование может быть выполнено более компактным.

Благодаря этому изобретению в случае, когда котел, использующий смешанную текучую среду, включающую твердое топливо и его газ-носитель, переключается из режима полной загрузки в режим частичной загрузки, то котел может быть задействован таким образом, что температура пара на выходе котла не будет снижаться ниже температуры, требуемой на стороне потребляемого пара.

1. Распределитель топлива для трубы, подающей топливо, включающий трубу для подачи топлива, которая подает смешанную текучую среду, включающую, в свою очередь, твердое топливо и газ-носитель, к каждой одной или более горелок, размещенных на стенках или угловых частях, образованных стенками печи, множество ответвляющихся труб, ветвящихся из ветвящейся части, образованной в упомянутой трубе для подачи топлива, и каждая из которых подсоединена к соответствующей горелке, и заслонку, размещенную внутри трубы для подачи топлива на стороне выше по потоку ветвящейся части, угол наклона которой может быть изменен относительно направления потока смешанной текучей среды, при этом ось поворота заслонки для изменения угла наклона упомянутой заслонки размещена на концевой части заслонки или центральной части заслонки, причем упомянутая ось поворота заслонки размещена в центральной части трубы для подачи топлива с устройством, посредством которого соблюдается следующее соотношение для расстояния L от упомянутой оси поворота до упомянутой ветвящейся части в направлении потока смешанной текучей среды, и диаметра D трубы для подачи топлива в части, которая лежит выше по потоку относительно упомянутой ветвящейся части: L/D=0,4-2, таким образом, что взаимный перепад будет возникать в концентрациях твердого топлива смешанной текучей среды, поданной к соответствующим ответвляющимся трубам, позволяя поднять концентрацию твердой фазы для конкретной горелки из множества горелок.

2. Распределитель топлива для трубы, подающей топливо, по п.1, в котором угол наклона упомянутой заслонки относительно направления потока смешанной текучей среды может быть изменен в диапазоне ±40°.

3. Распределитель топлива для трубы, подающей топливо, по п.1, в котором вращающаяся вертушка, которая перемешивает поток смешанной текучей среды, размещена в трубе для подачи топлива на стороне выше по потоку упомянутой заслонки.

4. Распределитель топлива для трубы, подающей топливо, по п.1, в котором упомянутая труба для подачи топлива размещена таким образом, что смешанная текучая среда протекает в вертикальном направлении и снабжена первой трубой для подачи топлива, в которой установлена упомянутая заслонка, и второй трубой для подачи топлива, установленной на стороне выше по потоку упомянутой первой трубы для подачи топлива и подсоединенной с изгибом к упомянутой первой трубе для подачи топлива.

5. Распределитель топлива для трубы, подающей топливо, по п.4, в котором упомянутая вторая труба для подачи топлива согнута в направлении, по которому будет направлена смешанная текучая среда таким образом, чтобы увеличить перепад в концентрациях твердого топлива смешанной текучей среды, поданной к соответствующим ответвляющимся трубам, вызванный упомянутой заслонкой.

6. Распределитель топлива для трубы, подающей топливо, по п.4, в котором третья труба для подачи топлива, заставляющая смешанную текучую среду течь в вертикальном направлении, подсоединена на стороне выше по потоку второй трубы для подачи топлива.

7. Распределитель топлива для трубы, подающей топливо, по п.1, в котором ограничитель, ограничивающий поток смешанной текучей среды, размещен в трубе для подачи топлива на стороне заслонки выше по потоку.

8. Распределитель топлива для трубы, подающей топливо, по п,7, в котором упомянутый ограничитель имеет устройство, позволяющее изменить степень ограничения, чтобы повысить перепад в концентрациях твердого топлива смешанной текучей среды, подаваемой в соответствующие ответвляющиеся трубы, обусловленный упомянутой заслонкой.

9. Распределитель топлива для трубы, подающей топливо, по п.1, в котором заслонка ответвляющейся трубы, посредством которой площадь прохода ответвляющейся трубы может быть переведена из полностью открытого состояния в полностью закрытое состояние, установлена внутри, по меньшей мере, одной ответвляющейся трубы, подсоединенной к конкретной горелке из множества горелок, размещенных в вертикальном направлении стенок печи или угловых частей, образованных стенками.

10. Способ работы котла для сжигания твердого топлива, заключающийся в том, что угольные частицы, которые были распылены единственной мельницей для дробления угля, подают вместе с газом-носителем через трубу для подачи топлива и множество ответвляющихся труб, которые ветвятся из упомянутой трубы для подачи топлива для каждой из горелок, которые соответствуют ответвляющимся трубам и которые размещены на множестве ступеней в направлении высоты стенок печи или угловых частей, образованных стенками печи, причем заслонка, угол наклона которой может быть изменен относительно направления потока смешанной текучей среды, включающей твердое топливо и газ-носитель, установлена внутри трубы для подачи топлива на стороне выше по потоку упомянутых ответвляющихся труб, другая заслонка, посредством которой площадь прохода ответвляющейся трубы может быть изменена из полностью открытого состояния в полностью закрытое состояние, установлена внутри, по меньшей мере, одной ответвляющейся трубы из упомянутых ответвляющихся труб, которая подсоединена к горелке нижней ступени, причем упомянутая заслонка трубы для подачи топлива является регулируемой, а упомянутая другая заслонка в ответвляющейся трубе, подсоединенной к горелке нижней ступени, работает в направлении открытия, так чтобы подать угольные частицы в сгущенном виде, когда запускают в работу котел, а когда при изменении загрузки после стабилизации сжигания загрузку изменяют с высокой загрузки на низкую загрузку, упомянутая другая заслонка в ответвляющейся трубе, подсоединенной к горелке нижней ступени, работает в направлении закрытия.