Энерготехнологический котлоагрегат

(и 838288 Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 05.04.79(21) 249305/29-33 с присоединением заявки М Е 27 В 15/00 Государственный комитет СССР по дмам изобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 15.0631, Бюллетень ЙЯ 22 Дата опубликования описания 15. 06,81(54) ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОТЛОАГРЕГАТ Изобретение относится к котлостроению и может применяться в энергетических и энерготехнических котлоагрегатах, в которых по техно" логическим соображениям требуется ограничивать температуру горения, например в магнийрегенерационных котлах, используемых в линиях производства целлюлозы..10Известна конструкция энерготехнологического агрегата, предназначенного для регенерации магниевых щелоков, содержащие в топочной части две последовательно соединенные экранированные камеры гризматической формы, 1 с В первую из них подается топливосульфитный щелок и первичный воздух, подающийся навстречу топливу. Во вторую камеру подается вторичный воздух, с помощью которого происходит . 20 дожигание несгоревшего в первой камере топлива 11 .Недостатками этой конструкции являются плохие условия воспламенения топлива в первой камере из-за экрани рования ее водоохлаждаемыми экранами и недостаточно хорошего перемешивания топлива с первичным воздухом в призматической топочной камере при встречном движении топлива и воздуха, 30 а также отсутствие экономически целесообразной воэможности регулирования температуры сгорания (и, следовательно, качества регенерации).Кроме того, известная конструкция не обеспечивает эффекта регулирования температуры горения и эа счет перераспределения количества первичного и вторичного воздуха, что влияет на длину факела и путь, который проходит в котле топливо от начала воспламенения до конца сгорания.Известны конструкции котельных агрегатов, содержащие циклонные камеры сгорания и следующие за ними камеры охлаждения 2 .При выполнении циклонных камер экранированными эти конструкции обладают преимуществом в части улуч" шенных условий перемешивания первичного воздуха и топлива, и тем же недостатком, в части отсутствия воэможности регулирования температуры сгорания, и следовательно, качества регенерации, поскольку весь вторичный воздух подается либо сразу же с подачей топлива (вместе с первичным воздухом) либо в непосредственной близости от ввбда топлива н первичного воздуха, либо нанекотором удалении от места вводапервичного воздуха и топлива. Такоеперераспределение количеств первичного и вторичного воздуха, в целяхрегулирования температуры сгорания,в этих конструкциях также не даетэффекта, поскольку циклонные камеры сгорания выполнены экранированпими и отвод тепла от продуктов сгорания происходит и в циклонных камерахсгорания,и в последующих частях котло- цагрегатов. Регулирование же температурысгорания количеством воздуха,подавае:1 ого для горения, снижает экономичность процесса во всех видах и конструкциях котельных агрегатов,при выполнении циклонных камеркотельных агрегатов неэкранированными эти конструкции имеют преимущество в части устойчивости процесса горения за счет положительного влияния на воспламенение топлива разогретой до температурыгорения обмуровки, но не лишаютсянедостатка в части регулированиятемпературы сгорания, поскольку регулирование количеством воздуха р 5для этих конструкций также неэкономично, как для остальных, а регулирование перераспределением количеств первичного и вторичного воздуха также не дает результатов, поскольку весь воздух вводится в пределах циклонных камер и, следовательно, продукты сгорания имеют в любомслучае постоянную температуру сгорания, так как процесс сгоРания топлива заканчивается в пределах неох-лаждаембй циклонной камеры.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому эффекту кизобретению является котлоагрегат,содержащий неохлаждаемые циклонные 40камеры сгорания, экранированные камеры дожигания и охлаждения иконвективные поверхности нагрева.Экранированные топочные камерыимеют призматическую форму, конвективные поверхности нагрева расположены эа топочной камерой, а неохлаждаемые форкамеры предвключены топочным камерам и в них подается все топливо и 60-50 потребного для сжигания его воздуха в качестве первичного, а вторичный воздух в количестве40-50, для организации второй сту"пени горения, подается в топочнуюкамеру через ряд сопел, расположенныхвокруг форкамеры 13 .Недостатком такой конструкцииявляется то, что она не используетохлаждающие поверхности топочной камеры для снижения температуры горения, так как несгоревшая в форкамере 60доля топлива, подготовленная к горению теплом сгоревшей в первичномвоздухе части топлива, начинает активно гореть сразу же после смешения с вторичным воздухом непосред- Я ственно на входе в охлаждаемую топочную камеру, что не обеспечивает в случае необходимости, эффективного снижения температуры горения.Цель изобретения - повышение эфФективности процесса при регенерации сульфитных щелоков путем поддерживания температуры горения во время всего процесса регенерации не выше заданной,по условиям наибольшей эффективности процесса,Цель достигается тем, что в энерго- технологическом котлоагрегате,содержащем неохлаждаемые циклонные камеры сгорания, экранированные камеры дожигания и охлаждения и конвективныеповерхности нагрева, камеры дожигания снабжены соплами для подачи вторичного воздуха, размещенными в два или более ярусов в плоскостях, перпендикулярных продольным осям неохлаждаемых циклонных камер сгорания.Такая конструкция котлоагрегата позволяет обеспечить устойчивое начало, горения в неохлаждаемых циклонных камерах с тем, чтобы окончание горения осуществлялось после подачи вторичного воздуха через сопла, до яруса которых продукты неполного сгорания подойдут достаточно охладившись на пути 1-2,5 эквивалентных диаметров циклонных камер за счетрадиационного теплообмена с экраннымикамерами дожигания, выдерживая приэтомтемпературу продуктов сгоранияне выше заданной по условиям наибольшей эффективности процесса регенерации, причем для увеличения эффективности регулирования температуры горения сопла вторичного воздуха могут располагаться на нескольких по высоте ярусах, увеличивая таким образом охлаждающее воздействие экранов камеры дожигания на физическую температуру горения. Оси сопел при этом располагаются в плоскостях, перпендикулярных осям циклонных ка мер.На чертеже схематично представлен энерготехнологический котлоагрегат.Энерготехнологический котлоагрегат состоит из неохлаждаемой циклонной камеры 1, оборудованной устройством 2 для подачи топлива и устройством 3 для подачи первичного воздуха, охлаждаемой (экранированной) камеры 4 дожигания, оборудованной одним или несколькими ярусами сопел 5 и б для подачи вторичного воздуха, холоднойворонки 7 и устройства 8 для удаления золы, экранированной камеры 9 охлаждения, пароперегревателя 10, водяных экономайзеров 11 и 12 и воздухоподогревателей 13 и 14. Энерготехнологический агрегат оборудован окном 15 для входа продуктов сгорания. В энерготехнологическом котлоагрегате сжигаются Отработанные в процессе варки целлю838288 60 65 лозы сульфитные щелока и регенерируется химически активная окисьмагния при одновременном использовании тепла, выделяющегося при сжигании, для образования пара и егоперегрева,Энерготехнологический котлоагрегат работает следующим образом,Отработанный сульфитный щелок спомощью устройства 2 подается в неохлаждаемую циклонную камеру 1 вместе с первичным воздухом, подаваемым с помощью устройства 3, при этом количество первичного воздуха достаточно для сжйгания лишь частитоплива. Продукты сгорания и несгоревшее топливо, нагретое до температуры продуктов сгорания, поступают в камеру 4 дожигания, где частично охлаждаются за счет радиационного теплообмена с ее экранами напути 1-2,5 эквивалентных диаметрови от устья циклонных камер для первого яруса сопел 5 вторичного воздуха, затем смешиваются со вторичным воздухом, подаваемым в ярусесопел 5, частично (или полностью)дожигаются при одновременном охлаждении за счет радиационного теплообмена с экранами камеры 4 дожигания и окончательно дожигается, смешиваясь со вторичным воздухом изяруса сопел б. Далее продукты сгорания поступают в камеру 9 охлаждения, где охлаждаются за счет радиационного обмена с ее экранами, затем охлаждаются пароперегревателем10, экономайзерами 11 и 12 и воэдухоподогревателями 13 и 14. Охлажденные газы покидают знерготехнологический агрегат через окно 15,а тепло, отданное ими, используется:для подогрева и испаренияводы, перегрева пара и подогревавоздуха, необходимого для горения. В процессе сгорания регенерируется окись магния, выпадающая в видемелкодисперсного порошка (золы) вхолодной воронке 7, откуда она удаляется с помощью устройства 8.Припостоянном весовом расходе топливатемпература горения его может меняться из-за изменения влажности икалорийности сухой массы сульфитного щелока, которая меняется, например иэ-эа изменения породы древесины, подвергшейся выварки целлюлозы(лиственная, хвойная), Уменьшениевлажности и повышение калорийностищелока ведут к росту температурыгорения. При достижении его значения 1500 О С и дальнейшем повышении,грозящем "закалкой" окиси магния -основного продукта энерготехнологического котлоагрегата - беэ изменения расхода топлива и общего расходавоздуха, уменьшают количество первичного воздуха, за счет чего уменьшается количество сгоревшего в циклонной камере 1 топлива и выделенного тепла и увеличивается доля тепла, затраченного на нагрев несго ревшего увеличенного количества топлива до температуры горения, установившейся в циклонной камере 1 при уменьшенном расходе первичного воздуха, что в результате снижает упомянутую температуру горения в циклонной камере 1 и уменьшает температуру продуктов сгорания на входе в. камеру 4 дожигания. Дальнейшее охлаждение продуктов сгорания происходит эа" счет радиационного теплообмена их с экранами камеры 4 дожигания на участке от выхода из циклонной камеры 1 до яруса сопел 5 подачи вторичного воздуха, перераспределением количеств вторичного воздуха, пода- ваемых в ярусы сопел 5 и б, также получают воэможность, растягивая 20 процесс горения по длине камеры дожигания, растянуть его и по времени, за счет чего увеличивается влияние охлаждающих поверхностей экранов в промежутке времени от начала горе ния топлива до его полного сгорания,чем обеспечивается температура горения, не превышающая предельной до.- пустимой температуры, оптимальной по условиям эффективности регенерации химикатов. При уменьшении калорийности сухой массы сульфитного щелока или при повышении рабочей влаж" ности, например из-за ухудшения работы выпарной установки, температура горения снижается, условия воспламе" нения топлива ухудшаются. Для улуч" шения условий горения и стабилизации процесса увеличивается доля первичного воздуха с одновременным уменьшением доли вторичного воздуха, вслед ствие чего увеличивается доля сожженного. в .неохлаждаемой циклонной камере топлива, уменьшается доля топлива несгоревшего в циклонной камере и уменьшается тепло, затрачи вающееся на нагрев до температурысгорания этого несгоревшего топлива, растет температура горения и улуч" шаются условия воспламенения.Конструкция энерготехнологического 5 у агрегата позволяет получить разделение процесса горения и неразрывно связанного с ним процесса охлаждения в экранированных топках современных котлоагрегатах на этапы, в кото" рых процесс горения (и повышение температуры продуктов сгорания) от" делен от процесса охлаждения продуктов сгорания так; что появляетсявоэможность регулирования температуры горения. Формула изобретения Энерготехнологический котлоагрегат, содержащий неохлаждаемые цик"ВЗВгВВ лонные камеры сгорания, экранированные камеры дожигания и охлажде-.ния и конвективные поверхности нагрева,.о т л и ч а в ш и и с я тем,что, с целью повышения эффективностипроцесса при регенерации сульфнтныхщелоков, камеры дожигания .снабженысоплами для подачи вторичного воздуха, .расположенными в два или болееярусов в плоскостях, перпендикуляр-ных продольным осям неохлаждаемыхциклонных камер сгорания. витель. Т ЛепахинаЕд Ж.касМлавич. Корректор Г,фабр, Й М н Зпказ 4399/53 658.арственного коизобретений иж, Раушская Подписноетета СССРкрытийаб., д. 4/5 тиражВНИИПИ Госао делам3035 .Москва илиал ППП фПатентф, г. Ужгород., ул. Проектная,4 СоРедактор М. Дцлын Тех Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР .Р 317739, кл. Г 23 6 7/04, 1971.2. Циклонные тонки. Под ред.Г.ф. Кнорре и М.А, Наджарова.М.-Л., Госэнергоиздат, 195 В, с. 16, рис. 2-1.3. Котельное оборудование промышленной энергетики эа рубежом 1-77"45. М НИИинформэнергомаш, 1977, с, 23- 24, рис. 9 (прототип.