Аппарат с кипящим слоем

(5 ц 5 Г 23 С 11/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТО РС КО МУ С В ИДЕТ ЕЛ ЬСТВУ(71) Проектно-технологический институт организации и технологии строительства Минвостокстроя СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 898960, кл. Г 23 В 7(00, 1976,(57) Использование: в топливосжигающихустановках различного назначения, Сущность: в аппарате, содержащем установленную в реакционной камере 1 с образованиемверхнего и нижнего проемов соответственнос потолком и газораспределительной решеткои 4 вертикальную пластину 8, а также загрузочный узел и переточный патрубок б, подключенный к наклонной стенке камеры 1 выше газораспределительной решетки 4, встроен дополнительный переточный патрубок 7 с шириной выходного отверстия, равной ширине камеры 1, подключенный к указанной наклонной стенке выше основного патрубка 6, а в центре газораспределительной решетки 4 встроена разгрузочная труба с воздушным затвором 9, При этом угол наклона стенки к вертикальной плоскости, высота нижнего проема и расстояние от вертикальной пластины 8 до оси основного переточного патрубка б составляют соответственно 7 - 15, 0,25 - 0,4 Н и 0,2 - 0,4 Н, где Н - расстояние от газораспределительной решетки 4 до основного переточного патрубка 3 б по вертикали. 1 з.п.ф-лы, 2 ил,Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для производства энергии при сжигании низкосортныхтвердых топлив в топках котлов, теплогенераторов и технологических печей,Известен аппарат с кипящим слоем длясжигания твердого топлива, содержащийреакционную камеру, узел загрузки топливасверху, газораспределительную решетку,переточный патрубок, установленный наверхней границе слоя, и нижнюю течку, установленную в стене реакционной камерынад полотном газораспределительной решетки.Недостатком данного аппарата является низкая эффективность работы, связаннаясо значительной потерей несгоревшего топлива мелких классов, выгружаемого черезпереточный патрубок,Наиболее близким к предлагаемому потехнической сущности и достигаемому результату является аппарат с кипящим слоем, содержащий установленную вреакционной камере с образованием верхнего и нижнего проемов соответственно спотолком и газораспределительной решеткой вертикальную пластину, а также загрузочный узел и переточный патрубок,подключенный к наклонной стенке камерывыше газораспределительной решетки,Недостатком известного аппарата является низкая эффективность, обусловленнаятем, что часть средних и мелких частиц топлива попадает в выгрузку переточного патрубка, не проходя необходимой термическойобработки из-за охлаждения и погасания частиц при контакте с поверхностями нагрева,а также низкая надежность, связанная сосаждением на газораспределительной решетке тяжелых частиц породы, серного колчедана и т.п. и накоплением частиц всредней части аппарата между вертикальной стенкой камеры и вертикальной пластиной, унос которых из камеры затруднениз-за охлаждения газов поверхностями нагрева.Цель изобретения - повышение эффективности и надежности в работе аппарата,На фиг, 1 изображен аппарат с кипящимслоем, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1,Аппарат содержит реакционную камеру1, соединенную с загрузочным узлом, включающим питатель 2 топлива и бункер 3, игазораспределительной решеткой 4, К наклонной стенке 5 камеры 1, противостоящей загрузочному узлу, подключены вышегазораспределительной решетки основной(нижний) 6 и дополнительный (верхний) 7переточные патрубки для удаления черезсоответствующие отверстия избытка золы илегких частиц материала слоя. На боковыхстенках камеры 1 установлена вертикальнаяпластина 8 с образованием верхнего и нижнего проемов соответственно с потолком игаэораспределительной решеткой. Приэтом угол наклона стенки к вертикальнойплоскости, высота нижнего проема и расстояние по горизонтали от вертикальнойпластины до основного переточного патрубка составляют соответственно 7-15 О; 0,250,4 Н и 0,2 - 0,4 Н, где Н - расстояние отгазораспределительной решетки до основного переточного патрубка по вертикали,Дополнительный переточный патрубок выполнен шириной, равной ширине камеры,В нижней части камеры 1 под газораспределительной решеткой 4 установлено дополнительное разгрузочное приспособлениес воздушным затвором, представляющее собой вертикальную разгрузочную трубу 9 длянепрерывной выгрузки крупных или тяжелых частиц.В нижней части камеры 1 встроен пат.- рубок 10 для ввода окислителя, В среднейчасти камеры расположены поверхности 11нагрева котла, Верхняячасть камеры по горячим газам сообщается с циклоном 12,Вентиляторы для подачи окислителя в камеру, растопочное устройство и линия подводаохладителя слоя на схеме не показаны.При работе устройства в камеру 1 черезузел 2 из бункера 3 подается твердое топливо. Снизу аппарата через газораспределительную решетку 4 подается окислитель -воздух. При этом частицы золы выгружаются через переточные патрубки 6 и 7, провалудаляется через разгрузочную трубу 9, апродукты сгорания омывают поверхность11 нагрева и выбрасываются через циклон12 в атмосферу,Для предотвращения выгрузки частицтоплива иэ кипящего слоя в разгрузочнуютрубу подается повышенное количествовоздуха. Для стабилизации температуры кипящего слоя на уровне, предотвращающемего шлакование, в слой вводится техническая вода, водная суспензия известняка илифлотоотходы,55 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 При стабильном процессе горения наиболее крупные сырые частицы топлива сначала опускаются в нижнюю часть слоя и там циркулируют до подсушки и воспламенения. Частицы породы, серного колчедана и т.п, непрерывно удаляются через разгрузочную трубу 9, По мере выгорания горючих веществ плотность этих частиц изменяется, они поднимаются и на конечной стадии (после выгорания) происходит их самовыгрузкас избытком материала слоя через основнойпереточный патрубок.Частица выгорающего топлива мбжетпопасть из центральной и периферийныхчастей слоя в разгрузку основного переточного патрубка, только обойдя вертикальнуюпластину 8 снизу, Это осуществляется призаданном озолении частиц, поскольку амплитуда вертикальной циркуляции частицстановится соизмеримой с глубиной погружения пластины в кипящий слой.Таким образом, выбранная глубина погружения вертикальной пластины в кипящий слой позволяет стабилизироватьразмер и степень озоления частиц, выгружаемых из слоя, Кроме того, поскольку топливо поступает в кипящий слой сверху,установка вертикальной пластины препятствует прямому попаданию несгоревших частиц в разгрузку основного переточного 20патрубка,Часть циркулирующих в верхней частислоя частиц по мере их подсушки и выгорания поднимается газами в надслоевое пространство вместе с пылью, содержащейся в 25исходном топливе или получаемой в результате растрескивания частиц,Значительная часть таких частиц улететь иэ камеры не может, поскольку скорость газов в верхней части расширяющегося 30аппарата недостаточна. Избыток таких частиц выгружается через дополнительный переточный патрубок,Таким образом, снабжение аппаратадополнительным переточным патрубком, 35установленным над первым в той же стенкереакционной камеры, позволяет своевременно отводить избыточное количество высокозольных частиц средней фракции,которые присутствуют в большом количестве в исходном низкосортном топливе и количество которых увеличивается за счеттермического растрескивания частиц, Такой отвод улучшает работу газового трактааппарата, а следовательно, способствует 45повышению надежности, улучшает аэродинамику в надслоевом пространстве за счетликвидации поршневого режима. что, всвою очередь, способствует улучшениюполноты сгорания. 50установка в аппарате вертикальнойпластины, закрепленной на боковых стенках реакционной камеры, с зазором к газораспределительному устройству ивыходным отверстиям переточных патрубков обеспечивает повышение полноты сгорания топлива за счет увеличения временипребывания частиц топлива в реакционнойзоне, связанного с удлинением пути движения частиц от точки ввода в реакционную камеру до выходных отверстий в переточных патрубках.Снабжение аппарата дополнительным разгрузочным приспособлением с воздушным затвором способствует стабилизации порозности слоя за счет разгрузки тяжелых частиц, улучшает перемешивание слоя за счет центрального высокоскоростного потока, что увеличивает время пребывания частиц в кислородной зоне и способствует повышению полноты сгорания.Выполнение стенки реакционной камеры, в которой установлены переточные патрубки, наклоненной под углом 7 - 15 к вертикальной плоскости позволяет организовать устойчивое вихревое движение (циркуляцию) частиц в пространстве над кипящим слоем, что, в свою очередь, увеличивает время пребывания их(частиц) в реакционной зоне и повышает полноту их сгорания.Величина зазора между нижней кромкой вертикальной пластины и верхней границей газораспределительного устройства, равная 0,4 - 0,25 Н, является наиболее оптимальной. так как при зазоре, большем 0,4 Н, возможен проскок несгоревших частиц в выходное отверстие основного переточного патрубка. При зазоре, меньшем 0,25 Н, затруднены перемешивание и попадание частиц из центрального объема слоя между вертикальной пластиной и выходным отверстием основного переточного патрубка, что затрудняет выгрузку избыточной массы золы из кипящего слоя, а следовательно, ведет к ограничению подачи топлива, уменьшению тепловыделения и снижению мощности ап па рата.Величина зазора между плоскостью вертикальной пластины и осью выходного отверстия основного переточного патрубка, равная 0,2-0,4 Н, является наиболее оптимальной, так как при зазоре, меньшем 0,2 Н, сказываются пристенные эффекты, возникает ограничение флуктуаций частиц (стесненное движение частиц в объеме слоя, образованном зазором), повышенное тепловыделение и спекание материала, При зазоре, большем 0,4 Н, сильно ограничивается площадь слоя, на которую подается сырое топливо из загрузочного узла, что приводит к неравномерному распределению температуры по площади кипящего слоя и увеличению недожога топлива. Выполнение выходного отверстия дополнительного переточного патрубка шириной, равной ширине реакционной камеры, обеспечивает более равномерную выгрузку озоленного материала,10 20 25 30 35 50 Отверстие первого переточного патрубка должно быть локализовано в пространстве на верхней границе кипящего слоя, что способствует увеличению времени пребывания крупных частиц в слое и полноты их выгорания.При работе аппарата благодаря непрерывной выгрузке частиц разных типов из реакционной камеры 1 не происходит их накопления, стабилизируется аэродинамическое сопротивление слоя и аппарата, обеспечивается равномерное распределение газа и температуры по высоте, предотвращается спекание. П р и м е р 1. Высокозольное топливо (промпродукт угля марки Т ЦОФ "Чумаковская") с теплотой сгорания 3500 ккал/кг класса 0-25 мм забрасывали на поверхность разогретого до 930-950 С кипящего слоя высотой 1000 мм, Порозность слоя по оценке в стационарном режиме 0,5-0,6, Избыточное тепло отводилось за счет охлаждения слоя струей водно-известковой суспензии с концентрацией твердого 300400 г/л, В зоне свода поддерживалось разрежение, близкое к нулю, Тяжелые частицы Ее 32, породы и т.п. отводились через разгрузочное(дополнительное) приспособление 9, скорость газа в трубе которого поддерживалась в пределах 15 - 18 м/с. Часть золы отводилась через переточные патрубки 6 и 7 (первый установлен в 1000 мм от верхней границы газораспределительного устройства, а дополнительный - в 2200 мм). Остальная часть золы отводилась вместе с дымовыми газами, выполняющими функции газа-теплоносителя. Теплонапряжение (газораспределительного устройства-решетки) составило 6-10 МВт/м и изменялось в зависимости от доли мелочи (фракции 0 - 1 мм) в топливе. Вертикальная пластина была выполнена из жаростойкой стали толщиной 10 мм. Зазор к верхней границе газораспределительного устройства был выбран 330 мм. Зазор по отношению к выходному отверстию основногопереточного патрубка 6 составлял 300 мм, Верхняя кромка пластины располагалась на высоте 2200 мм от верхней границы газораспределительного устройства и на уровне выходного отверстия дополнительного переточного патрубка 7. Наклон стенки реакционной камеры был равен 11.Общий КПД топочного устройства при коэффициенте избытка воздуха 1,2 составил приблизительно 85%. Сжигание промпродукта примерно такого качества при тех же условиях, но без использования вертикальной пластины, дополнительного переточного патрубка и дополнительного разгрузочного приспособления увеличивает потери в материале перелива в 2 - 2,5 раза.П р и м е р 2, В том же топочном устройстве сжигали подмосковный уголь (шахта "Бельковская") с теплотой сгорания 2130- 2380 ккал/кг класса 0 - 25 мм. Расположение вертикальной пластины и других основных узлов такое же, как в примере 1, Слой охлаждали потоком воды, направленным встречно псевдоожижающему воздуху. Сжигание осуществляли с коэффициентом избытка воздуха 1,3, Теплонапряжение решетки 4,65 МВт/м .Потери тепла с механическим недожогом составили: в уносе - 5,4%; в переливе (перетоке) - 0,8%, При сжигании без использования вертикальной пластины, дополнительного переточного патрубка и дополнительного разгрузочного приспособления механической недожог в переливе увеличивается до 3,6%.Таким образом, предлагаемый аппарат позволяет осуществлять работу без остановок и спекания материала в автоматическом режиме и обеспечивает интенсификацию процесса горения при высокой полноте выгорания топлива и высокой надежности.Формула изобретения 1, Аппарат с кипящим слоем, содержа-. щий установленную в реакционной камере с образованием верхнего и нижнего проемов соответственно с потолком и газораспределительной решеткой вертикальную пластину, а также загрузочный узел и пере- точный патрубок, подключенный к наклонной стенке камеры выше газораспределительной решетки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности и надежности в работе, он снабжен дополнительным переточным патрубком, подключенным к указанной наклонной стенке выше основного патрубка, причем угол наклона стенки и вертикальной плоскости, высота нижнего проема и расстояние от вертикальной пластины до оси основного переточного патрубка составляют соответственно 7-15", 0,25-0,4 Н и 0,2 - 0,4 Н, где Н - расстояние от газораспределительной решетки, до основного переточного патрубка по вертикали,2, Аппарат по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что дополнительный переточный патрубок выполнен шириной, равной ширине камеры.1719781 иг. едактор А,Лежнина Техред М.Моргентал Корректор С,Черн роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 758 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изо 113035, Москва, Ж, РПодписноеетениям и открытиям при ГКНТ СССская наб., 4/5