Топка кипящего слоя

(5)5 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ бъединение "Белготического машиноублик, 1980.ельство СССР/02, 1986.СЛОЯретения: теплоэ 4 0 с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Производственное ородский завод энергестроения"(57) Использование изоб Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котельной технике, а также в устройствах кипящего слоя.Известны топки с кипящим слоем, содержащие камеру сгорания с размещенным под ней бункером, подключенным к устройству выгрузки материала из него, и провальной газораспределительной решеткой, подключенной к воздушному коробу 1,Недостатком указанных топок является пониженная надежность вследствие возможности залегания крупных частиц материала /золы/ на решетке.Известна также топ ка -кипя щегб слоя," содержащая камеру сгорания с устройством ввода топлива и расположенными под ней бункером, подключенным к устройству выгрузки материала из него, и провальной газораспределительной решеткой, выполненной в виде параллельно установленных воздухоподводящих труб, имеющих выхлопные и впускные участки, последними из которых они закреплены в противолежащих гетика, котельная техника. Сущность изобретения: воздухоподводящие трубы расположены по крайней мере тремя ярусами и выполнены с выхлопными участками, ориентированными в одном направлении вдоль периметра камеры сгорания. При этом трубы подключены к автономным секциям воздухоподающих устройств, что позволит преобразовать кипящий слой в мигрирующий фонтанирующий слой и более длительное время удерживать в слое мелкие частицы топлива и сорбениса, что повысит экономичность топки, 10 з,п,ф-лы, 3 ил. одна другой стенах камеры сгорания и подключены к устройствам подачи воздуха. 2.Недостатками известного устройства являются пониженная экономичность и надежность вследствие недостаточного охлаждения материала, выгружаемого из бункера, и возможности шлакования при неравномерном распределении воздуха в наклонном положении воздухоподводящих труб,Цель изобретения - повышение экономичности и надежности,Цель достигается тем, что в топке кипящего слоя, содержащей камеру сгорания с устройством для ввода топлива и расположенными под ней бункером, подключенным к устройству выгрузки материала из него, и провальной газораспределительной решеткой, выполненной в виде параллельно установленных воздухоподводящих труб, имеющих выхлопные и впускные участки, последними из которых они закреплены в противолежащих одна другой стенах камеры сгорания и подключены к устройствам5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 подачи воздуха, воздухоподводящие трубы размещены, по крайней мере, в трех ярусах, расстояния между противолежащими выхлопными участками труб которых увеличиваются по мере увеличения высоты яруса,Выхлопные участки еоэдухоподводящих труб, закрепленных в пролетах стен камеры сгорания, могут быть выполнены в виде колен с углом изгиба 90 градусов, а выхлопные участки труб, закрепленных в примыкающих к углам камеры сгорания частях стен, могут быть выполнены в виде колен с углом изгиба, изменяющимся от 90 до 0 градусов, например, 45 и 0 градусов.Выхлопные участки труб, закрепленных в одной стене, могут быть ориентированы противоположно ориентации выхлопных участков труб, закрепленных в противолежащей стене.Воздухоподводящие трубы могут быть закреплены в противолежащих стенах камеры сгорания с возможностью их поворота вокруг собственных продольных осей.Выхлопные участки воздухоподводящих труб среднего яруса могут быть ориентированы в горизонтальной плоскости, а выхлопные участки воэдухоподеодящих труб нижнего и верхнего ярусов ориентированы в наклонных плоскостях к горизонтальной плоскости среднего яруса,Воздухоподводящие трубы, имеющие выхлопные участки с углом изгиба менее 90 градусов или в виде прямых труб, могут быть снабжены еорошителями, выполненными в виде пластин, прикрепленных к трубам по диаметрально противолежащим образующим наружной поверхности последних или в виде штуцеров для выхлопа воздуха в камеру сгорания.К впускным участкам воэдухоподеодящих труб могут быть прикреплены рычаги устройства поворота труб. снабженные впускными окнами, соосйыми с отверстиями труб, сечения которых выполнены равновеликими с трубами, расположенными е нижнем ярусе, и уменьшающимися в остальных ярусах, по мере увеличения высоты последних,Топка может быть снабжена перегородками, которые делят устройства подачи воздуха на автономно подключенные к источнику воздуха секции, сообщающиеся с воздухоподводящими трубами соответствующих ярусов.Стены камеры сгорания топки могут быть выполнены в виде мембранных трубчатых панелей, включенных по хладагенту в контур циркуляции котла, из плоскости которых могут быть выведены е обьем бункера и снова заведены, например, в коллектор панелей отдельные трубы панелей,На торцы коллекторов стен камеры сгорания могут быть одеты торообразные колпаки, которые герметично соединены с последними и с поперечными им мембранными стенами,Стенки бункера и устройства подачи воздуха, а также перегородки последнего могут быть снабжены гофрами, компенсирующими разность тепловых удлинений в местах соединения их с охлаждаемыми мембранными стенами камеры сгорания,Заявленная топка кипящего слоя с провальной газораспределительной решеткой из параллельно установленных, по крайней мере, в трех ярусах воздухоподводящих труб, расстояния между противолежащими и противоположно ориентированными выхлопными участками которых увеличиваются по мере увеличения высоты ярусов, впускными участками которые закреплены в противолежащих стенах топки с возможностью их поворота относительно собственных продольных осей, позволяет повысить экономичность и надежность эа счет преобразования кипящего слоя в мигрирующий и встречно вэаимодейстеующй фонтанирующий слой, что соответствует критериям "новизны" и "существенные отличия".На фиг, 1 показана топка в вертикальном разрезе; на фиг, 2 - вертикальный разрез А-А фиг, 1; на фиг. 3 - горизонтальный разрез Б-Б фиг. 1,Топка содержит камеру сгорания 1 с устройством 2 для авода топлива, с возможностью ввода сорбента или инертного материала, расположенными под ней бункером 3, подключенным к устройству выгрузкиматериала иэ него /на чертеже не показано/, и провальной газораспределительной решеткой 4, выполненной е виде параллельно установленных по крайней мере, в трех ярусах воэдухоподеодящих труб 5, имеющих выхлопные участки 6 и впускные 7 участки, последними из которых они закреплены в противолежащих одна другой стенах 8 и 9 камеры сгорания 1 и подключены. к устройствам 10 для подачи воздуха. К впускным участкам 7 труб 5 прикреплены рычаги 11 устройства поворота труб 5, снабженные окнами 12, 12" и 12", соосными с отверстиями труб 5, которые 12 выполнены равновеликими с последними в нижнем ярусе и, уменьшающимися 12" и 12" е остальных ярусах, по мере увеличения высоты последних.Устройства 10 разделены перегородками 13 на секции 10, 10" и 10" соответствующих ярусов, которые автономно подключены к источнику воздуха, Стены 8 и 9 камеры сгорания 1, а также им поперечныестены, выполнены в виде мембранных трубчатых панелей, включенных по хладагенту в контур циркуляции котла. Из плоскости стен 8 и 9 выведены в объем бункера 3 крайние трубы 14, которые подключены к нижним коллекторам 15 этих стен, в средней части последних.На торцы коллекторов 15 одеты торообразные колпаки 16, которые герметично соединены с последними и с поперечными им мембранными стенами камеры сгорания 1. Воздухоподводящие трубы 5, выхлопные участки 6 которых выполнены с углом изгиба менее 90, например, 45 и 0 градусов, снабжены ворошителями 17, выполненными из пластин, прикрепленных к трубам по диаметрально противоположным образующим их поверхности, или штуцеров для выхлопа воздуха в камеру сгорания. Стенки бункера 3, устройства 10 и перегородки 13 снабжены гофрами 18,Топка работает следующим образом, Воздухоподводящие трубы 5 газораспределительной решетки 4 устанавливают в положение, соответствующее расположению их выхлопных участков 6 среднего яруса в горизонтальной плоскости, а выхлопных участков о труб 5 верхнего и нижнего ярусов в наклонных плоскостях по отношению к горизонтальной плоскости среднего яруса, причем с ориентацией всех выхлопных участков 6 труб 5 в одном направлении вдоль периметра поперечного сечения камеры сгорания 1, а трубы панелей стен 8 и 9 и им поперечных стен камеры сгорания 1, включая крайние трубы 14 и коллекторы 15 заполняют хладагентом, например водой.Бункер 3 и часть камеры сгорания 1, расположенную выше газораспределительной решетки 4, через устройство 2 заполняют инертным материалом, например кварцевым песком, который известным способом разогревают до температуры достаточной для воспламенения в среде воздуха топлива, подлежащего сжиганию, например с помощью подачи через устройство 10, впускные 7 и выхлопные 6 участки труб 5 предварительно нагретого от постороннего источника воздуха, вызывающего псевдоожижение материала слоя над трубами 5 и быстрый разогрев его до указанной температуры,Через устройство 2 в камеру сгорания 1 подают топливо, которое воспламеняется и горит в кипящем слое, температуру в котором поддерживают и контролируют, например на 200 - 300 градусов Цельсия ниже температуры начала размягчения золы топлива, исходя из условия предотвращения 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 шлакования, с корректировкой на условия предотвращения разложения гипса при избирательном поглощении вредных окислов серы известняком, а также из условия предотвращения образования окислов азота в недопустимо больших концентрациях и количествах,Поскольку воздухоподводящие трубы 5 размещены в различных ярусах по высоте камеры сгорания 1, причем с увеличивающимися по мере увеличения высоты ярусов расстояниями между их противолежащими выхлопными участками 6 труб 5, а последние в каждом ярусе впускными участками 7 соединены с автономно подключенными к источнику подачи воздуха секциями устройства 10, то кипящий слой в камере сгорания 1 может быть преобразован в классический фонтанирующий слой, имеющий центральные восходящие потоки воздуха, истекающие из выхлопных участков 6 труб 5 нижнего яруса с повышенными скоростями, которые необходимы для псевдоожижения самых крупных частиц сжигаемого топлива, и периферийные нисходящие потоки воздуха, истекающие из выхлопных участков 6 труб 5 верхнего яруса, которые даже при пониженных скоростях потока воздуха способствуют интенсификации поперечной циркуляции материала слоя в камере сгорания 1 и предотвращению агломерации и шлакования на границе раздела кипящего и некипящего слоев,Кроме того, ориентация выхлопных участков 6 труб 5, закрепленных в одной стене 8, противоположно ориентации выхлопных участков 6 труб 5, закрепленных в противолежащей стене 9, позволяет преобразовать классический фонтанирующий слой в мигрирующий фонтанирующий слой, который перемещается вдоль периметра поперечного сечения камеры сгорания 1, что позволяет более длительно удерживать в слое мелкие частицы топлива и сорбента, а также позволяет поддерживать повышенные скорости псевдоожижения и интенсифицироват измельчение частиц в центральной, нижней части камеры сгорания 1, в нижнюю часть которой способны проникать только наиболее крупные частицы, поскольку в этой части осуществляется встречно-смещенное (перекрестное) взаимодействие восходящих потоков воздуха, истекающих из противоположно ориентированных, противолежащих выхлопных участков 6 труб 5 нижнего яруса, с повышенными скоростями,При этом камера сгорания 1 оказывается эффективным устройством для сжигания топлива и эффективным измельчителем топлива или сорбента, в результате чего повышается экономичность и надежность топки за счет уменьшения недожога топлива и более глубокого избирательного поглощения сорбентом вредных газов, например известняков - окислов серы, предотвращения агломерации и шлакования, уменьшения затрат на подготовку топлива и сорбента перед вводом в топку для проведения экологически понти чистого сжигания,Экономичность и надежность топки еще более повышается за счет крепления воздухоподводящих труб 5 в стенах 8 и 9 камеры сгорания 1 с возможностью их поворота относительно собственных продольных осей, а также за счет выполнения выхлопных участков 6 этих труб 5, закрепленных в пролетах стен 8 и 9,. в виде колен, изогнутых под углом 90 градусов и снабжение прямых и изогнутых на угол менее 90 градусов выхлопных участков 6 труб 5, закрепленных в частях стен, примыкающих к двум накрест лежащим углам поперечного сечения камеры сгорания 1 ворошителями 17, позволяющими вместе с коленами под 90 градусов осуществлять ворошение слоя в камере сгорания 1, при соответствующих реверсивных поворотах труб 5, например, с помощью привода рычагов 11 поскольку при ворошении слоя улучшается проходимость материала слоя между трубами 5 из камеры сгорания 1 в бункер 3, а решетка 4 путем установки ее труб 5 в соответствующее положение за счет поворота может быть настроена на оптимальный режим работы /псевдоожижения и измельчения топлива и сорбента/ в зависимости от Физико-химических свойств топлива и сорбента.Кроме того, повышению экономичности топки путем охлаждения материала перед его выгрузкой из бункера 3 способствуют, образующие развитую поверхность тепло- обмена в камере сгорания 1 и бункере 3 воздухоподводящие трубы 5, а также, включенные в контур циркуляции котла по хлада- генту, мембранные трубчатые панели с коллектором 15 и выведенными из плоскости панелей в бункер 3 крайние трубы 14, с последующей заводкой в коллектор 15 из последнего,Снабжение стенок бункера 3, устройства 10, перегородок 13 гофрами 18, а также снабжение топки торообразными колпаками 16, одетыми на торцы коллекторов 15, позволяет повысить надежность за счет снижения напряжений в местах соединения упомянутых стенок с мембранными стенами камеры сгорания 1, поскольку эти соединения оказываются выведенными из зоны соединения донышка с обечайкой коллектора 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 15, а гофры 18 позволяют компенсироватьразность тепловых удлинений соединяемыхупомянутых элементов,формула изобретения 1, Топка кипящего слоя, содержащая камеру сгорания с устройством ввода топлива и расположенными под ней бункером, подключенным к устройству выгрузки из него материала, и провальной газораспределительной решеткой, выполненной в виде параллельно установленных воздухоподводящих труб, имеющих выхлопные и впускные участки, последними из которых трубы закреплены в противолежащих стенках камеры сгорания, снабжены устройствами поворота вокруг оси и подключены к устройствам подачи воздуха, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения экономичности и надежности путем снижения недожога, шлакования и вредных выбросов, воздухоподводящие трубы размещены по высоте по крайней мере тремя- нижним, средним и верхним ярусами, при этом расстояние между выхлопными участками противолежащих труб увеличивается снизу вверх от нижнего к верхнему ярусу,2, Топка по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что выхлопные участки воздухоподводящих труб, закрепленных в среднем и крайних участках каждой стены камеры сгорания, выполнены в виде колен с углом изгиба 90 О, изменяющимся в диапазоне 90-0 О.З.Топка по пп.1 и 2,отл и ч а ю ща яс я тем, что выхлопные участки воздухоподводящих труб, закрепленных в одной стене, ориентированы противоположно ориентации выхлопных участков труб, закрепленных в противолежащей стене.4, Топка по пп. 1 - 3, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что ось поворота каждой воздухоподводящей трубы совпадает с продольной осью последней,5. Топка по пп. 1 - 4, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что оси выхлопных участков воздухоподводящих труб среднего яруса расположены в горизонтальной плоскости, а оси выхлопных участков труб верхнего и нижнего ярусов расположены в наклонных плоскостях по отношению к горизонтали,6, Топка по пп, 1 - 5, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что воздухоподводящие трубы, имеющие выхлопные участки с углом изгиба, изменяющимся в диапазоне 90-0 о,снабжены ворошителями, выполненными из пластин или штуцеров, прикрепленных к трубам по диаметрально противолежащим образующим их наружной поверхности.7.Топка по пп. 1 - 6. отл ича ю ща яс я тем, что устройства поворота труб выполнены в виде рычагов, прикрепленных к впускным участкам труб. с соосными с последними впускными окнами, проходные сечения которых в нижнем ярусе выполнены равновеликими проходным сечениям труб и в остальных ярусах уменьшающимися снизу вверх,8. Топка по пп. 1-7, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что устройства подачи воздуха выполнены в виде отдельных секций, автономно подключенных к источнику воздуха и к воздухоподводящим трубам соответствующего яруса, и отделенных одна от другой перегородками. 9. Топка по пп. 1-8, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что стены камеры сгорания топкивыполнены в виде панелей из мембранйыхтруб, подключенных к коллекторам, причем5 нижние участки части труб панелей отогнуты из плоскости последних в объем бункера.10, Топка пои. 9, о тл и ч а ю щ а я с ятем, что торцы коллекторов панелей обрамленц торообразными колпаками, герметич 10 но соединенными с .коллекторами и,соответствующими панелями.11. Топка по пп. 1-10, о т л и ч а ю щ а яс я тем; что стенки бункера, устройства подачи воздуха и перегоро 4 ки последнего вы 15 полнены с гофрами, расположенными вместах примыкания указанных стенок и перегородок к панелям,Редактор рректор Н.Слободян аказ 3375 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская нгб., 4/5 водственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Составител Техред М.М д ОБеляковнтал