Двухбарабанный котел малой мощности с топкой высокотемпературного кипящего слоя
Полезная модель относится к области теплоэнергетики. Котел состоит из механического топочного устройства в виде узкой, подвижной, наклонной к горизонту колосниковой решетки обратного хода, реализующего технологию сжигания топлива в высокотемпературном кипящем слое, поверхностей нагрева, механического питателя топлива, бункера возврата уноса с эжектором. Подача топлива осуществляется механическим питателем на разгонную плиту и далее в топку. Поверхности нагрева состоят из двух барабанов, конвективного пучка труб, газоплотных фронтового, потолочного и двух боковых экранов с коллекторами. В конвективном пучке установлены две перегородки из жаропрочного металла, обеспечивающие разворот дымовых газов в вертикальной плоскости и осаждение в бункере возврата уноса несгоревших частиц топлива и летучей золы, которые с помощью эжектора возвращаются в топочную камеру на дожигание. Используется двухступенчатая подача воздуха. Часть воздуха направляется под колосниковую решетку через дутьевые зоны первичного воздуха, а другая - в надслоевое пространство через сопла вторичного дутья. 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.
Полезная модель относится к области теплоэнергетики.
Известен котел с топкой для сжигания твердого топлива в кипящем слое конструкции «Игнифлюид» [1]. Топка состоит из узкой, подвижной колосниковой решетки, наклоненной к горизонту на 10-15°. Воздух на сжижение слоя 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 достигается естественной шлаковой засыпкой, которая граничит с кипящим слоем и защищает под топки от перегрева. Расположенная внутри система труб, охлаждаемых водой, предотвращает шлакование слоя, удерживает засыпку на каждой стороне решетки и направляет поток шлака [2].
Известен котлоагрегат Е-1/9 [3]. Он включает в себя топку ручного обслуживания, состоящую из колосниковой решетки с поворотными колосниками, поверхности нагрева, состоящие из двух барабанов, конвективного пучка труб, фронтового, потолочного и двух радиационных экранов с коллекторами, в конвективном пучке установлена перегородка из жаропрочной стали для разворота газов в горизонтальной плоскости. Подача топлива осуществляется вручную обслуживающим персоналом. Воздух, необходимый для горения, подается под колосниковую решетку.
Данный аналог обладает рядом недостатков:
- слоевое сжигание на широкой колосниковой решетке приводит к большим потерям от механического недожога, не позволяет использовать низкосортные угли с высокой зольностью, влажностью и большим количеством мелких фракций;
- весь воздух подается под решетку, что увеличивает унос твердых частиц топлива и шлака из топки;
- подача топлива вручную сопровождается тяжелым физическим трудом обслуживающего персонала, а также увеличением его количества;
- слоевое сжигание приводит к повышенному содержанию в уходящих газах вредных окислов азота и серы, золовых и сажистых частиц.
Задачей полезной модели является совершенствование надежности конструкции устройства, возможность сжигания низкосортных углей, исключение тяжелого физического труда обслуживающего персонала, повышение коэффициента полезного действия, увеличение теплопроизводительности и улучшение экологических показателей работы котла.
Указанная задача 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 смыванию их воздухом, быстрому удалению золовой корки с наружной поверхности кусков топлива, возможно обеспечение выжига горючей массы до 98%. Это позволяет данному котлу работать с высокой эффективностью на низкосортных углях с повышенной зольностью, влажностью, низкой теплотой сгорания, большим количеством мелких фракций.
2. В конвективной части установлены две перегородки из жаропрочной стали для разворота газов в вертикальной плоскости и бункер возврата уноса с эжектором. Это позволяет осадить в бункере возврата уноса унесенные из топки частицы летучей золы и несгоревшего топлива и с помощью эжектора вернуть их в топочную камеру на дожигание. Это увеличивает эффективность выгорания топлива, переводит часть несгоревших частиц топлива и летучей золы в шлак и снижает выбросы твердых частиц с дымовыми газами.
3. Используется двухступенчатая подача воздуха. Воздух направляется под колосниковую решетку через дутьевые зоны первичного воздуха и в надслоевое пространство через сопла вторичного дутья. 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 NOx и улучшает экологические показатели работы котла.
4. Подача топлива осуществляется механическим питателем на разгонную плиту, откуда оно под действием сил гравитации поступает в топку. Механизация топливоподачи позволяет исключить тяжелый физический труд и уменьшить количество обслуживающего персонала.
5. В топочной камере вдоль решетки установлена дополнительная поверхность нагрева (панель охлаждения), включенная в контур циркуляции котла. Панель охлаждения выполнена из ряда 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 котла не выявлена из существующего уровня развития техники. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизны».
Предложенная конструкция котла поясняется чертежем, изображенным на фиг.1. Котел включает в себя механическое топочное устройство, поверхности нагрева, механический питатель топлива, бункер возврата уноса с эжектором. Основным технологическим элементом топки является узкая, наклонная к горизонту, подвижная колосниковая решетка (7). Устройство также включает в себя раму с расположенным внутри ее воздушным коробом (9), разделенным на дутьевые зоны первичного воздуха, привод решетки, а также боковые и поперечные (межзонные) уплотнения. Поверхности нагрева состоят из двух барабанов (1, 2), конвективного пучка труб (6), газоплотных фронтового, потолочного и двух боковых экранов (3) с коллекторами (4, 5) и панели охлаждения (11).
В конвективном пучке установлены две перегородки (14) из жаропрочного металла. На фронте котла установлен механический питатель топлива (13) и топливный бункер (18). Под конвективным пучком располагается бункер возврата уноса (15) несгоревших частиц топлива и летучей золы с воздушным эжектором (16). В объем топочной камеры выведены сопла вторичного дутья (12).
Устройство работает следующим образом. Топливо механическим питателем (13) из бункера (18) подается на разгонную плиту, приобретает определенную скорость и попадает в зоны активного горения в начальной части колосниковой решетки (8), где прогревается и горит во взвешенном состоянии над полотном. Образующийся шлак, слипаясь в крупные агломераты, опускается на решетку (8) и удаляется из котла в шлаковый бункер (17).
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. Часть воздуха, необходимого для сгорания топлива, подается в дутьевые зоны первичного воздуха (9). Остальной воздух поступает в надслоевое пространство через сопла вторичного дутья (12).
Дымовые газы, выходящие непосредственно из кипящего слоя содержат газообразные продукты неполного сгорания и недогоревшие твердые частицы топлива. Потоки вторичного воздуха, подаваемые 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. Перегородка из жаропрочного металла (14) в конвективном пучке (6) обеспечивают разворот дымовых газов в вертикальной плоскости на 180° и сепарацию несгоревших частиц топлива и летучей золы, которые осаждаются в бункере возврата уноса (15) и с помощью эжектора (16) возвращаются в зону активного горения топочной камеры, где дожигаются несгоревшие частицы топлива, а большая часть золы уноса переводится в шлак.
Панель охлаждения (11) установлена вдоль колосниковой решетки (8). Она выполнена из ряда труб, размещенных вплотную друг над другом. Каждая труба имеет в плане П-образную компоновку. Панель охлаждения в дополнение к предотвращению шлакования слоя, удержания засыпки на каждой стороне колосниковой решетки и направления потока шлака также обеспечивает и увеличение тепловой мощности котла.
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, 1995г., стр. 176-177,240-241.
Котел для сжигания угля, состоящий из топочного устройства, поверхностей нагрева, включающих два барабана, конвективный пучок труб с перегородкой из жаропрочной стали для разворота газов в горизонтальной плоскости, фронтового, потолочного и двух боковых радиационных экранов с коллекторами, питателя топлива, отличающийся тем, что топочное устройство выполнено в виде узкой, подвижной, наклонной к горизонту колосниковой решетки обратного хода для сжигания топлива в высокотемпературном кипящем слое, фронтовой, топочный и два боковых экрана выполнены газоплотными, в конвективном пучке установлены две перегородки из жаропрочного металла для разворота газов в вертикальной плоскости и последующего попадания находящихся в газах несгоревших частиц топлива и летучей золы в 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, включенная в контур циркуляции котла.
