Чугунный секционный 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 для сжигания топлива в высокотемпературном кипящем слое, поверхностей нагрева, питателя топлива, бункера и эжектора возврата уноса. Подача топлива осуществляется скребковым питателем на наклонную плиту и далее в топку. Поверхности нагрева состоят из чугунных секций, стальных газоплотных фронтового и заднего экранов, конвективного пучка и панели охлаждения, расположенной вдоль полотна колосниковой решетки. Панель охлаждения выполнена из ряда труб, размещенных друг над другом вплотную, и имеет в плане П-образную компоновку. Продукты сгорания из топочной камеры проходят по каналам внутри чугунных секций в боковые наклонные газоходы, расположенные с обеих сторон котла, поступают в бункер возврата уноса с эжектором, где отделяются несгоревшие частицы топлива и летучей золы и, проходя через конвективный пучок, удаляются из котла. Используется двухступенчатая подача воздуха. Часть воздуха направляется под колосниковую решетку через дутьевые зоны первичного воздуха, а другая - в надслоевое пространство через сопла вторичного дутья.
Полезная модель относится к области теплоэнергетики.
Известен котел с топкой для сжигания твердого топлива в кипящем слое конструкции «Игнифлюид» [l]. Топка состоит из узкой, подвижной колосниковой решетки, наклоненной к горизонту на 10-15°. Воздух на ожижение 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 «Э5-Д2» [3]. Он включает в себя топку ручного обслуживания с неподвижной колосниковой решеткой, поверхности нагрева, состоящие из пакетов чугунных секций. 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 механизация топочных процессов в котле и возможность сжигать низкосортные угли с высоким коэффициентом полезного действия и улучшенными экологическими показателями.
Указанная задача решаются за счет того, что:
1. Для сжигания топлива применяется механическое топочное устройство в виде узкой, подвижной, наклонной к горизонту колосниковой решетки для 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 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. За топочной камерой установлен конвективный пучок, включенный в контур циркуляции котла и являющийся дополнительной поверхностью нагрева. Это позволяет уменьшить потери тепла с дымовыми газами и повысить к.п.д. котла.
3. Под конвективным пучком установлен бункер возврата уноса с эжектором, в который дымовые газы поступают из наклонных газоходов. Это позволяет осадить в бункере возврата уноса унесенные из топки несгоревшие частицы топлива и летучей золы и с помощью эжектора вернуть их в топочную камеру на дожигание, что способствует увеличению эффективности выгорания топлива и снижению потерь от механической неполноты сгорания, переводу
части несгоревших частиц топлива и летучей золы в шлак и снижению выбросов твердых частиц с дымовыми газами.
4. 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 кислорода в зоне активного горения уменьшает выбросы NOx и улучшает экологические показатели работы котла.
5. Подача топлива осуществляется скребковым питателем на наклонную плиту, откуда оно под действием сил гравитации поступает в топку. Механизация топливоподачи позволяет исключить тяжелый физический труд и уменьшить количество обслуживающего персонала.
6. В топочной камере вдоль колосниковой 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, скребковый питатель топлива, бункер возврата уноса с эжектором. 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 (2), разделенным на дутьевые зоны первичного воздуха, ведущий (3) и ведомый (4) валы со звездочками, привод решетки (5), а также боковые и поперечные (межзонные) уплотнения. Для регулирования температурного уровня в кипящем слое установлены панели охлаждения (6).
Топочная камера ограничена по бокам и сверху двумя пакетами чугунных секций (7), фронтовым экраном (8) с одной и задним экраном (9) с другой стороны. В верхней части фронтового экрана выполнено окно для организации подачи топлива (10). Топливо на решетку подается из бункера (17) по наклонной течке (11) с помощью скребкового питателя (18).
В котле организована следующая схема движения газов. Газы поднимаются от колосниковой решетки (1) в верхнюю часть топочной камеры, огибают края перегородок чугунных секций (7), проходят вниз по ряду параллельных каналов между секциями в правом и левом пакетах и далее поступают в боковые наклонные газоходы (12). За нижней частью заднего экрана (9) газы выходят из боковых газоходов (12) и поворачивают в центральную часть и в бункер возврата уноса (13). Резкий разворот газов позволяет осадить в бункере возврата уноса (13) унесенные из топки несгоревшие частицы топлива и летучей золы и с помощью эжектора (14) вернуть их в топочную камеру на дожигание.
Конвективный пучок (15) расположен сразу за топочной камерой и отделен от нее задним экраном топки (9). Боковые стенки конвективного пучка выполнены частично газоплотными с образованием окон (16) в верхней части. В передней стене, непосредственно над колосниковым полотном, расположен ремонтный лаз (19) для обслуживания систем топки.
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. 273-276.
Котел для сжигания угля, состоящий из топочного устройства, чугунных поверхностей нагрева, отличающийся тем, что топочное устройство выполнено в виде узкой, подвижной, наклонной к горизонту колосниковой решетки обратного хода с дутьевыми зонами первичного воздуха, со скребковым питателем топлива и наклонной плитой, соплами вторичного дутья, бункером и эжектором возврата уноса, котлоагрегат дополнен стальными газоплотными фронтовым и задним экранами, конвективными поверхностями нагрева и панелью охлаждения, расположенной вдоль полотна колосниковой решетки обратного хода, боковые газоходы выполнены в виде наклонных к горизонту каналов.
