Котел с циркулирующим кипящим слоем и по меньшей мере одним генератором акустических колебаний
Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в энергоустановках с котлами с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС). Достигаемым техническим результатом полезной модели является повышение экономичности котла за счет уменьшения недожога топлива и снизить вредные выбросы. Согласно полезной модели по меньшей мере на одной из стен внутри топки котла, в зоне расположения топливных амбразур установлен по меньшей мере один генератор акустических колебаний. При этом по меньшей мере один генератор акустических колебаний дополнительно может быть установлен в средней и/или верхней части топки, и по меньшей мере еще один генератор акустических колебаний - может быть размещен по меньшей мере на одной из стен конвективного газохода котла в зоне расположения трубчатых пакетов поверхностей нагрева. 1 ил.
Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в энергоустановках с котлами с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС).
Известен котел с ЦКС, содержащий топку с расположенной в нижней части псевдоожижающей решеткой, по меньшей мере одно топливоподающее устройство, соединенное со своей топливной амбразурой, расположенной над псевдоожижающей решеткой, установленные в средней части топки сопла вторичного воздуха, инерционный пылеотделитель, вход которого соединен с верхней частью, а выход по пыли - с нижней частью топки, и конвективный газоход с расположенными в нем трубчатыми пакетами поверхностей нагрева, причем вход указанного газохода соединен с выходом инерционного пылеотделителя по газу [1] - ближайший аналог. Данный котел, как и все котлы с ЦКС, характеризуется возможностью сжигания низкосортных твердых топлив с улучшенными, по сравнению с камерными топками, показателями по полноте сгорания топлива и вредным выбросам в атмосферу, что обеспечивается более интенсивным, чем в камерных топках, тепломассообменом, оптимальным температурным режимом и более равномерным полем температур в реакционной зоне. Вместе с тем указанные показатели являются не достаточно высокими. В частности, механический недожог топлива в котлах с ЦКС для отдельных видов топлив, например, АШ, может составлять до 6%, а выбросы NOx и SO2 - до 200 мг/м3.
Достигаемым техническим результатом полезной модели является повышение экономичности котла за счет уменьшения недожога топлива и снизить вредные выбросы.
Это обеспечивается тем, что в котле с ЦКС, содержащем топку с размещенной в нижней части псевдоожижающей решеткой и коробом подвода первичного воздуха, по меньшей мере одно топливоподающее устройство, соединенное со своей топливной амбразурой, расположенной над псевдоожижающей решеткой, установленные в средней части топки сопла вторичного воздуха, инерционный пылеотделитель, вход которого соединен с верхней частью, а выход по пыли - с нижней частью топки, и конвективный газоход с расположенными в нем трубчатыми пакетами поверхностей нагрева, причем вход указанного газохода соединен с выходом инерционного пылеотделителя по газу, согласно полезной модели по меньшей мере на одной из стен внутри топки, в зоне расположения топливных амбразур установлен по меньшей мере один генератор акустических колебаний. При этом по меньшей мере один генератор акустических колебаний дополнительно может быть установлен в средней и/или верхней части топки, и по меньшей мере еще один генератор акустических колебаний - может быть размещен по меньшей мере на одной из стен конвективного газохода в зоне расположения трубчатых пакетов поверхностей нагрева.
Горение твердых топлив в топках ЦКС протекает в диффузионном режиме и потому полнота сгорания топлива определяется, в основном, интенсивностью тепломассообменных процессов в зоне горения и длительностью пребывания топливных частиц в топке. Важным фактором образования механического недожога в топках ЦКС, как и в топках с обычным кипящим слоем, является то, что мелкие частицы топлива не циркулируют, а выносятся отдельными струями первичного воздуха в верхнюю часть топочного пространства, где их время воспламенения мало для полного выгорания. Акустические колебания от соответствующих генераторов, установленных в зоне расположения топливных амбразур ведут к разрушению струй (пузырей) первичного воздуха и тем самым - к устранению выноса невоспламененных частиц топлива в верхнюю часть топки, уменьшая механический недожог.
Акустические колебания интенсифицируют также тепломассообмен и выравнивают температурное поле в реакционной зоне над псевдоожижающей решеткой, что приводит к дальнейшему уменьшению механического недожога. При этом одновременно достигается уменьшение выбросов оксидов серы за счет более активного и полного реагирования этих оксидов с используемым для их связывания измельченным известняком. Выравнивание температурного поля обеспечивает уменьшение количества высокотемпературных очагов, инициирующих образование оксидов азота.
Расположение генераторов акустических колебаний в средней и/или верхней части топки обеспечивает интенсификацию тепломассообмена вторичного воздуха с циркулирующими горящими топливными частицами и кондуктивный теплообмен продуктов горения с топочными экранами.
Размещение генераторов акустических колебаний в зоне расположения трубчатых пакетов поверхностей нагрева конвективного газохода позволяет обеспечить очистку наружных поверхностей нагрева от золовых отложений, и интенсифицировать теплообмен, что дает возможность уменьшить габаритные размеры трубчатых пакетов, понизить температуру уходящих газов и соответственно повысить экономичность котла.
На чертеже схематически изображен котел с ЦКС согласно полезной модели в продольном разрезе.
Котел содержит экранированную топку 1 с размещенной в ее нижней части псевдоожижающей решеткой 2 и коробом 3 подвода первичного воздуха, топливоподающее устройство 4, соединенное с топливной амбразурой 5, расположенной над псевдоожижающей решеткой 2 и установленные в средней части топки сопла 6 вторичного воздуха. Котел содержит также инерционный пылеотделитель 7, вход которого соединен с верхней частью, а выход по пыли - с нижней частью топки 1 линией 8 с установленным на ней пневмозатвором 9, и конвективный газоход 10 с расположенными в нем трубчатыми пакетами пароперегревателя 11 и водяного экономайзера 12. Вход указанного газохода 10 соединен с выходом инерционного пылеотделителя 7 по газу. На боковых стенах внутри топки 1, в зоне расположения топливной амбразуры 5 установлены генераторы 13 акустических колебаний, выполненные в виде камер пульсирующего горения. Генераторы 13 акустических колебаний в виде камер пульсирующего горения и/или акустических сирен установлены также в средней и верхней части топки 1 и на боковых стенах конвективного газохода 10 в зоне расположения трубчатых пакетов 11, 12.
Котел согласно полезной модели работает следующим образом. На псевдоожижающую решетку 2 с помощью топливоподающего устройства 4 через топливную амбразуру 5 загружается твердое размельченное топливо, после чего в короб 3 и в сопла 6 подается воздух и производится растопка котла с использованием растопочных устройств (на чертеже не показаны). При сгорании топлива в псевдоожиженном слое пылегазовый поток продуктов сгорания выносится в верхнюю часть топки, откуда поступает в инерционный пылеотделитель 7. Внутри последнего отделяемый от пыли газообразные продукты сгорания поступают в конвективный газоход 10, а пыль - по линии 8 через пневмозатвор 9 на псевдоожижающую решетку 2. При этом в топке 1 теплота продуктов сгорания топлива передается кондуктивным путем топочным экранам, а в конвективном газоходе 10 - последовательно трубчатым пакетам пароперегревателя 11 и водяного экономайзера 12. Охлажденные продукты сгорания из нижней части конвективного газохода 10 отводятся в атмосферу через дымовую трубу (на чертеже не показана). Одновременно или после растопки котла включаются генераторы 13 акустических колебаний, способствующие, как уже было описано выше, повышению экономичности котла и уменьшению выбросов оксидов азота и серы в атмосферу.
Источники информации:
1. Патент RU 
2094700, F23C 11/02, 1993.
1. Котел с циркулирующим кипящим слоем, содержащий топку с размещенной в нижней части псевдоожижающей решеткой и коробом подвода первичного воздуха, по меньшей мере одно топливоподающее устройство, соединенное со своей топливной амбразурой, расположенной над псевдоожижающей решеткой, установленные в средней части топки сопла вторичного воздуха, инерционный пылеотделитель, вход которого соединен с верхней частью, а выход по пыли - с нижней частью топки, и конвективный газоход с расположенными в нем трубчатыми пакетами поверхностей нагрева, причем вход указанного газохода соединен с выходом инерционного пылеотделителя по газу, отличающийся тем, что по меньшей мере на одной из стен внутри топки, в зоне расположения топливных амбразур установлен, по меньшей мере, один генератор акустических колебаний.
2. Котел по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один генератор акустических колебаний дополнительно установлен в средней и/или верхней части топки.
3. Котел по п.1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере один генератор акустических колебаний дополнительно установлен по меньшей мере на одной из стен конвективного газохода, в зоне расположения трубчатых пакетов поверхностей нагрева.
