Установка для сжигания твердого топлива
Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к установкам для сжигания низкокалорийного топлива, такого как древесина, фрезерный торф, гидролизный лигнин, и может быть использовано на водогрейных и паровых котлах для повышения эффективности сжигания топлива за счет улучшения смешения воздуха вторичного дутья с продуктами газификации топлива. Установка для сжигания твердого топлива содержит предтопок и вертикальную топку, которые соединены через фестон. В предтопке расположена горизонтальная воздухораспределительная решетка, на которой топливо подвергается неполному сгоранию в «кипящем слое» инертного материала, растопочная горелка и устройство для подачи топлива. На верхней части фестона размещены два сопла вторичного дутья, направленные в нижнюю часть топки. Фестон образован трубами фронтового экрана, отогнутого в сторону заднего экрана топки, который образует вместе с этим экраном и боковыми экранами холодную воронку. Участок фронтового экрана, расположенный выше изогнутой части фестона, отогнут в сторону заднего экрана топки. В предтопке установлена горизонтальная воздухораспределительная решетка, на которой расположен слой инертного материала, по меньшей мере, одна растопочная горелка и устройство для подачи топлива, причем, по меньшей мере, два сопла вторичного дутья размещены в верхней части фестона и направлены в нижнюю часть топки, в которой установлено устройство донного дутья. 1 ил.
Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к установкам для сжигания низкокалорийного твердого топлива, такого как древесное топливо, фрезерный торф, гидролизный лигнин и может быть использовано на водогрейных и паровых котлах.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявленному изобретению является установка для сжигания твердого топлива, содержащая предтопок и вертикальную топку, обрамленные трубчатыми экранами и соединенные через фестон, образованный в трубах фронтового экрана топки с установленной в предтопке горизонтальной воздухораспределительной решеткой, на которой расположен слой инертного материала, по крайней мере одна растопочная горелка и устройство для подачи топлива и по меньшей мере два сопла вторичного дутья, размещенных в верхней части фестона, направленных в нижнюю часть топки, в которой установлено устройство донного дутья (см., например, патент РФ №2162566 по Кл. F23В 5/04 от 2000 г.).
Недостатком известной установки является снижение эффективности сжигания топлива с уменьшением его объема вследствие роста потерь тепла с механическим и химическим недожогом из-за снижения эффективности смешения воздуха вторичного дутья с продуктами газификации топлива, поступающими из предтопка в топку через фестон.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая установка, является повышение эффективности сжигания топлива.
Для достижения указанного технического результата предлагаемая установка для сжигания твердого топлива содержит предтопок и вертикальную топку, обрамленные трубчатыми экранами и соединенные через фестон, образованный в трубах фронтового экрана топки, с установленной в предтопке горизонтальной воздухораспределительной решеткой, на которой расположен слой инертного материала, по крайней мере, одну растопочную горелку, устройство для подачи топлива и по меньшей мере два сопла вторичного дутья, размещенных в верхней части фестона, направленных в нижнюю часть топки, в которой установлено устройство донного дутья, причем предтопок соединен с топкой через фестон, образованный в трубах фронтового экрана топки, отогнутого в сторону заднего экрана топки, образующего вместе с этим экраном и боковыми экранами топки холодную воронку, при этом участок фронтового экрана, расположенный выше изогнутой части фестона, отогнут в сторону заднего экрана топки, а сопла вторичного дутья установлены на изогнутой части фестона, отогнутой в сторону заднего экрана.
На чертеже изображена схема установки для сжигания твердого топлива.
Установка для сжигания твердого топлива содержит предтопок 1 и вертикальную топку 2, обрамленные трубчатыми экранами. Предтопок 1 соединен с топкой 2 через фестон 3, образованный в трубах фронтового экрана топки 2. Экраны предтопка 1 и топки 2 выполнены мембранными. В предтопке расположена горизонтальная воздухораспределительная решетка 4, на которой расположен слой инертного материала 5, например кварцевого песка. В предтопке расположена по крайней мере одна горелка 6. На боковой (передней) части предтопка установлено устройство 7 для подачи измельченного твердого топлива (кородревесных отходов) и кварцевого песка. В решетке установлен патрубок 8 для подачи воздуха первичного дутья в решетку 4. Не менее двух сопел 9 вторичного дутья размещены в верхней части фестона 3 и направлены в нижнюю часть топки. В топке 2 размещена горелка 10. В нижней части топки 2 установлено устройство 11 донного дутья с горизонтальным коллектором 12 и трубой 13 слива мелкофракционных частиц инертного материала. Верхние концы труб 13 расположены выше коллектора 12. Предтопок 1 соединен с топкой 2 через фестон 3, образованный в трубах фронтового экрана 14, отогнутого в сторону заднего экрана 15 топки. Сопла 9 вторичного дутья установлены на изогнутой части фестона фронтового экрана. Эти экраны вместе с боковыми экранами в нижней части топки 2 образуют холодную воронку.
Установка работает следующим образом.
Мелкофракционное топливо, например измельченное древесное топливо, через устройство подачи топлива 7 подают в слой 5 инертного материала, размещенного на воздухораспределительной решетке 4, где происходит неполное его сгорание (газификация) в режиме «кипящего слоя», создаваемого потоком воздуха первичного дутья. Образовавшиеся парогазообразные продукты газификации топлива с уносом мелких фракций активированного древесного полукокса попадают через фестон 3 на дожигание в топку 2. Воспламенение продуктов газификации топлива осуществляется в струях воздуха вторичного дутья, подаваемого в топку 2 через сопла 9.
Подача продуктов газификации топлива из предтопка 1 в топку 2 через фестон 3, образованный в трубах фронтового экрана топки 2, отогнутого в сторону заднего экрана топки 2, а также организация участка фронтового экрана топки 2 выше фестона 3, отогнутого в сторону заднего экрана топки 2, и сопла 9 вторичного дутья, установленные на верхней части фестона, обеспечивают эффективное смешение струй воздуха вторичного дутья с продуктами неполного сгорания топлива из предтопка 1 и тем самым повышают эффективность сжигания топлива в установке. Струи воздуха вторичного дутья затягивают факел в нижнюю часть топки. Несгоревшие частицы древесного полукокса и выносимый из предтопка 1 мелкофракционный песок сепарируется в холодной воронке топки 2, где в устройстве 11 донного дутья (в струях воздуха третичного дутья) мелкофракционный песок формирует «кипящий слой», высота которого определяется высотой трубы 13 слива над коллектором.
Пример реализации. Предварительно измельченное древесное топливо (фракция не более 50×50×100 мм) влажностью 45%, расходом 22 т/ч подают на сжигание в котлоагрегат Б-60-9,5-510 ДФТ, оснащенный мембранными топкой и предтопком «кипящего слоя». В предтопке в «кипящем слое» инертного наполнителя (кварцевый песок фракции 1,0÷2,0 мм) при температуре 800°С осуществляют неполное сжигание («газификацию») топлива, а парогазообразные продукты газификации топлива и унос мелких фракций древесного полукокса дожигают в топке котла в струях вторичного дутья при температуре около 900°С. Несгоревшие в струях воздуха вторичного дутья частицы древесного полукокса дожигают в устройствах донного дутья в струях воздуха третичного дутья. Причем расход воздуха первичного дутья составляет около 40% от общего расхода воздуха, подаваемого на сжигание древесного топлива при номинальной паровой нагрузке котла, расход воздуха вторичного дутья - около 55%, расход воздуха третичного дутья - около 5%.
Подача продуктов газификации древесного топлива через фестон, образованный в трубах фронтового экрана, отогнутого в сторону заднего экрана топки, в сочетании с участком фронтового экрана топки 2 выше фестона, отогнутого в сторону заднего экрана топки, и установкой сопел вторичного дутья на нижней части участка фронтового экрана, отогнутого в сторону заднего экрана топки, повышают эффективность сжигания древесного топлива в сравнении с установкой-прототипом. КПД котлоагрегата как при номинальной, так и при уменьшенной паровой нагрузке оказывается выше, чем на установке-прототипе.
Установка для сжигания твердого топлива, содержащая предтопок и вертикальную топку с размещенной в ней горелкой, обрамленные трубчатыми экранами и соединенные через фестон, образованный в трубах фронтового экрана топки, и установленные в предтопке горизонтальную воздухораспределительную решетку с размещенным на ней слоем инертного материала и, по меньшей мере, одну растопочную горелку, устройство для подачи топлива, а также, по меньшей мере, два сопла вторичного дутья, размещенных в верхней части фестона и направленных в нижнюю часть топки, в которой установлено устройство донного дутья, причем предтопок соединен с топкой через фестон, образованный в трубах фронтового экрана топки, отогнутого в сторону заднего экрана топки, образующего с боковыми экранами топки холодную воронку, при этом участок фронтового экрана, расположенный выше изогнутой части фестона, отогнут в сторону заднего экрана топки, а сопла вторичного дутья установлены на изогнутой части фестона, также отогнутой в сторону заднего экрана топки.
