Комбинированный котел для сжигания угля в высокотемпературном кипящем слое

Изобретение относится к области теплоэнергетики.

Котлоагрегат состоит из механического топочного устройства в виде узкой, подвижной, наклонной к горизонту колосниковой решетки, чугунных секционных и стальных сварных поверхностей нагрева, питателя топлива, камеры возврата уноса с эжектором, соплами вторичного дутья. Подача топлива осуществляется пластинчатым питателем на разгонную плиту и далее в топку. Трубная система выполнена в виде фронтового, потолочного и двух поворотных экранов перегораживающих топочную камеру и обеспечивающих резкий разворот дымовых газов и сепарацию частиц уносам в камеру возврата уноса, которые с помощью воздушного эжектора возвращаются в топку на дожигание. Применена двухступенчатая подача воздуха. Первичный воздух направляется под решетку, а вторичный в надслоевое пространство. В топочной камере вдоль решетки установлена дополнительная поверхность нагрева (панель охлаждения) включенная в контур циркуляции котла. Панель охлаждения выполнена из ряда труб. размещенных друг над другом вплотную и имеет в плане П-образную компоновку.

Изобретение относится к области теплоэнергетики

Известен котел с топкой для сжигания твердого топлива в кипящем слое конструкции «Игнифлюид» ГЦ. Топка состоит из узкой, подвижной колосниковой решетки. наклоненной к горизонту на 10-15°. Воздух для ожижения слоя топлива подается через решетку из воздушного короба, разбитого на секции, в каждой из которых поддерживается заданное давление. Уплотнения решетки у фронта и боковых стен топочной камеры постигается естественной шлаковой засыпкой, которая граничит с кипящим слоем и защищает под топки от перегрева. Система труб, охлаждаемых водой, предотвращает шлакование слоя, удерживает засыпку на каждой стороне решетки и направляет поток шлака [2].

Известен котлоагрегат Братск [3]. Он оборудован механической топкой с шурующей планкой. Над топкой располагаются стальные поверхности нагрева в виде плоских экранов и чугунные секции конвективного пучка, который газы проходят за два хода. Подача воздуха, необходимого для горения осуществляется через дутьевые каналы под решетку.

Данный аналог обладает рядом недостатков:

- цикличность подачи и горения топлива и смешение зон горения, что приводит к повышению механического и химического недожога, не позволяет использовать

низкосортные сорта углей с высокой зольностью, влажностью, большим количеством мелких фракций;

- весь воздух подается под решетку, что увеличивает унос твердых частиц топлива и шлака из топки;

- для перемещения используются цепи и штанговые устройства, что снижает надежность ее работы;

- низкая надежность стальных плоских пакетов. Задачей изобретения является совершенствование надежности конструкции устройства, возможность сжигания низкосортных углей, повышение коэффициента полезного действия, увеличение теплопроизводительности и экологических показателей работы котла.

Указанные задачи решаются за счет того, что:

1. Для сжигания топлива применяется механическое топочное устройство в виде узкой, подвижной, наклонной к горизонту колосниковой решетки, реализующее технологию сжигания топлива в высокотемпературном кипящем слое. По данной технологии слой топлива продувается интенсивным потоком воздуха, подаваемого снизу через колосниковую решетку. При этом частицы топлива начинают интенсивно перемешиваться. Благодаря активному перемешиванию частиц угля, интенсивному омыванию их воздухом, быстрому удалению корки золы с наружной поверхности кусков топлива, возможно обеспечение выжига горючей массы на 98-99%. Это позволяет данному котлу работать с высокой эффективностью на низкосортных углях с повышенной зольностью, влажностью, низкой теплотой сгорания, большим количеством мелких фракций.

2. В конвективном пучке выполнена поворотная камера, обеспечивающая резкий разворот дымовых газов. Это позволяет осадить унесенные из топки частицы шлака и несгоревшего топлива.

3. Воздушный эжектор транспортирует унос в топку. Это увеличивает эффективность выгорания топлива, переводит часть уноса в шлак и снижает выбросы твердых частиц с дымовыми газами.

4. Применена двухступенчатая подача воздуха. Воздух направляется под решетку и в надслоевое пространство. Воздух, подаваемый в надслоевое пространство, образует экран (воздушную поверхность) препятствующий уносу частиц дисперсного материала, что повышает эффективность сжигания топлива и уменьшает потерю теплоты с уносом. Снижение количества О₂ в зоне активного горения уменьшает выбросы NO_x.

5. Подача топлива осуществляется пластинчатым питателем на разгонную плиту, откуда оно под действием сил гравитации поступает в топку. Исключение шурующей планки упрощает конструкцию, повышает надежность работы.

6. В топочной камере вдоль решетки установлена дополнительная поверхность нагрева, панель охлаждения, включенная в контур циркуляции котла. Панель охлаждения выполнена из трех труб, размещенных вплотную друг над другом. Каждая труба имеет в плане П-образную компоновку. Дополнительная поверхность нагрева обеспечивает активное регулирование температурного уровня кипящего слоя, препятствует шлакованию решетки, что обеспечивает повышение эффективности сжигания топлива и увеличение теплопроизводительности.

Предложенная конструкция котлоагрегата не выявлена из существующего уровня развития техники. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизны».

Предложенная конструкция котлоагрегата поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен вид сбоку, а на фиг.2 - вид спереди.

Котел включает в себя топку и поверхности нагрева. Поверхности нагрева состоят из панели охлаждения (5), газоплотных фронтового, потолочного, двух поворотных и заднего стальных сварных экранов (3), двух пакетов чугунных секций (2).

Основным технологическим элементом топки является узкая наклонная к горизонту подвижная колосниковая решетка (1). Устройство также включает в себя раму с расположенным внутри ее воздушным коробом (11), разделенным на дутьевые зоны (8), привод решетки, а также боковые и поперечные (межзонные) уплотнения.

Устройство работает следующим образом: топливо пластинчатым питателем из бункера подается на разгонную плиту, приобретает определенную скорость и попадает в зоны активного горения в начальной части решетки, где прогревается и горит во взвешенном состоянии над полотном. Образующийся шлак, слипаясь в крупные агломераты, опускается на решетку и удаляется из котла.

Выносимые из слоя мелкие несгоревшие и частично сгоревшие частицы, попадают в расширенную часть топки, теряют свою скорость и в большинстве своем возвращаются обратно с зону активного горения.

В дутьевые зоны (8) подается часть воздуха, необходимого для сгорания топлива. Остальной воздух поступает в систему острого дутья.

Дымовые газы, выходящие непосредственно из кипящего слоя содержат газообразные продукты неполного сгорания и не догоревшие твердые частицы топлива. Струи острого дутья, подаваемые из коллекторов вторичного воздуха (4) навстречу друг другу, соударяясь, растекаются над решеткой, дожигают газы и препятствуют выносу частиц из зоны активного горения.

С целью снижения потерь тепла с механическим недожогом и уменьшения твердых выбросов применяется система возврата уноса. Для этого котел оборудуется специальной поворотной камерой (9) и расположенной под ней камерой осаждения уноса (10). Благодаря резкому развороту и снижению скорости дымовых газов происходит сепарация значительного количества грубых частиц уноса перед поступлением дымовых газов в чугунные секции. Осажденный в камере унос направляется с помощью эжектора возврата уноса (6) в зону активного горения, где не догоревший углерод уноса дожигается, а большая часть золы уноса переводится в шлак.

Вышесказанное позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленное применение».

1. А.П.Баскаков и др. Котлы и топки с кипящим слоем. М.: Энергоатомиздат, 1995 г., с.260.

2. А.П.Баскаков и др. Котлы и топки с кипящим слоем. М.: Энергоатомиздат, 1995 г., с.263.

3. В.В.Сомов. Котельные установки. С. - Пб.: ВИСИ, 1995 г., стр.182-184,280-282.

Котлоагрегат для сжигания угля, состоящий из механического топочного устройства, поверхностей нагрева, питателя топлива, отличающийся тем, что топочное устройство выполнено в виде узкой, подвижной, наклонной к горизонту колосниковой решетки для сжигания топлива в высокотемпературном кипящем слое, поверхности нагрева выполнены комбинированными из чугунных секционных панелей и стальных труб, трубная система выполнена в виде газоплотных фронтового, потолочного и заднего экранов, ограждающих топочный объем, и двух поворотных экранов, перегораживающих топочную камеру для разворота газов в вертикальной плоскости, за топочной камерой установлен бункер возврата уноса с эжектором, подача топлива осуществляется гравитационным способом при помощи механического питателя, подача воздуха осуществляется под колосниковую решетку через дутьевые зоны первичного воздуха и в надслоевое пространство через сопла вторичного дутья, в топочной камере вдоль полотна решетки установлена панель охлаждения в виде трубной поверхности нагрева, включенная в контур циркуляции котла.