КОТЕЛ

Полезная модель относится к конструкциям котлов, сжигающих преимущественно забалластированное высокосернистое угольное топливо, и может быть использовано при разработке и изготовлении угольных котлов, а также в процессе модернизации существующих котлов на ТЭС, ТЭЦ и ГРЭС.
Известны котлы для сжигания забалластированных угольных топлив, которые оборудованы адиабатическими предтопками прямоугольной формы (см. 1. Хзмалян Д.М., Кфуан Я.А. Теория горения и топочные устройства. Изд. «Энергия», М., 1976, стр. 460-461).
Указанные конструкции котлов используются для интенсификации процесса горения и повышения надежности работы с устойчивым жидким шлакоудалением в широком диапазоне нагрузок. Применение двухступенчатой схемы сжигания в том числе позволяет использовать такие котлы и для сжигания забалластированных угольных топлив. Однако указанная конструкция котла не предусматривает сжигания забалластированного угольного топлива в виде суспензионного водоугольного топлива (ВУТ), в т.ч. высокосернистого.
Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату является конструкция угольного котла [см. 1, стр. 461-462], оборудованного горелками, выполненными в виде адиабатических циклонных камер, и стандартными системами золошлакоулавливания и золошлакоудаления. Циклонные адиабатические камеры сгорания имеют вихревые горелки, установленные на торцевых стенках камер. При этом первичный дутьевой воздух (15-20%) вводится через вихревые горелки, а вторичный воздух (80-85%) вводится тангенциально через специальные сопла, расположенные на боковой поверхности.
К недостаткам данной конструкции следует отнести отсутствие возможности подачи серопоглощающего агента (СПА) при сжигании высокосернистого угольного топлива, а также ограниченность тепловой мощности камер сгорания, оборудованных только одной вихревой горелкой.
Задачами, решаемыми предлагаемой полезной моделью, являются:
- устранение недостатков, присущих аналогу и прототипу;
- обеспечение надежной работы котла с использованием в качестве топлива - забалластированного высокосернистого угольного топлива, в т.ч. суспензионного водоугольного топлива;
- увеличение производительности камеры сгорания;
2
- обеспечение содержания сернистого ангидрида (SO) в выходящих газах, не превышающего нормативных значений, при сжигании высокосернистого угольного топлива за счет эффективного применения СПА.
Технический результат достигается тем, что в котле для сжигания забалластированных высокосернистых угольных топлив, содержащем горелки адиабатического типа и системы золошлакоулавливания и золошлакоудаления, согласно полезной модели горелки адиабатического типа котла для сжигания забалластированного высокосернистого угольного топлива выполнены в виде камер с боковой поверхностью цилиндрической формы с установленными на ней топливными форсунками и соплами дутьевого воздуха, струи топлива и воздуха, выходящие из которых, направлены тангенциально условной цилиндрической поверхности, диаметр которой не меньше выходного диаметра камеры на входе в топку котла, причем торцевая стенка, по крайней мере одной из камер, снабжена форсуночным узлом для подачи серопоглощающего агента в зону горения топлива.
Выполнение горелок адиабатического типа в виде камер с боковой поверхностью цилиндрической формы с установленными на ней топливными форсунками и соплами дутьевого воздуха, выходящие струи топлива и воздуха которых, направлены тангенциально условной цилиндрической поверхности, диаметр которой не меньше выходного диаметра камеры на входе в топку котла, обеспечивает:
- эффективное сжигание забалластированного высокосернистого угольного топлива за счет повышения удельной скорости горения и увеличения времени пребывания частиц топлива в камере сгорания;
- надежную работу котла;
- увеличение теплопроизводительности каждой камеры сгорания;
- возможность использования высокосернистого суспензионного водоугольного топлива.
Оборудование торцевой стенки, по крайне мере одной из камер сжигания, форсуночным узлом для подачи СПА обеспечивает:
- подачу СПА в необходимом количестве непосредственно в зону горения;
- эффективное использование СПА в процессе связывания выделяющейся газообразной двуокиси серы в процессе горения угольного топлива в вихревом топливногазовом потоке с получением твердофазных солей, улавливаемых существующей системой золошлакоулавливания.
На фиг. 1 - котел для сжигания забалластированных высокосернистых угольных топлив;
фиг. 2 - разрез А-А.
Котел для сжигания забалластированных высокосернистых угольных топлив (фиг. 1) состоит из корпуса 1 котла с установленными на боковых его стенках адиабатическими горелками 2. Котел снабжен стандартными системами золошлакоулавливания и золошлакоудаления (на рисунке не показаны). На боковых поверхностях цилиндрической формы расположены топливные форсунки 4. Топливные форсунки 4 установлены на боковых поверхностях 3 таким образом, что топливные струи, исходящие из топливных форсунок 4, также как струи дутьевого воздуха, подаваемого через сопла 5, направлены тангенциально к условной цилиндрической поверхности 6. При этом диаметр условной цилиндрической поверхности 6 не меньше выходного диаметра на входе в котел. На торцевой стенке 7, по крайней мере одной из камер, установлен форсуночный узел 8 для подачи СПА в зону горения топлива.
Котел работает следующим образом. Забалластированное высокосернистое угольное топливо, преимущественно суспензионное водоугольное топливо подается в котел через топливные форсунки 4, установленные на боковых поверхностях 3 адиабатических горелок 2. Адиабатичность горелок, а также создание вихревого движения в них распыленного топлива и дутьевого воздуха вместе с образующимися в процессе горения горячих газов обеспечивает высокую надежность и интенсивность сжигания и выгорания забалластированного высокосернистого топлива. Этому также способствует подача распыленных струй топлива и дутьевого воздуха тангенциально к диаметру условной цилиндрической поверхности 6, величина которого не превышает характерного размера выходного отверстия камеры сгорания на входе в котел. В этом случае воспламеняющиеся и горящие крупные частицы угля и водоугольные капли не могут покинуть камеру сгорания пока их масса не уменьшится за счет реагирования органической части топлива с кислородом дутьевого воздуха. Для связывания образующейся в процессе горения двуокиси серы в зону горения вводится СПА через форсуночный узел 8, установленный на торцевой стенке 7, по крайней мере одной из горелок. Таких форсуночных узлов может быть установлено по числу топливных горелок, что зависит от содержания серы в исходном угле и принятой системы распределения газовых потоков в топочном пространстве котла.
4
4
2
Как показали результаты термодинамического анализа и экспериментальных исследований, в качестве наиболее эффективного СПА целесообразно использовать следующие природные материалы: магнезит, известняк, доломит. При этом в процессе сероподавления образуются MgSO и CaSO, которые эффективно улавливаются существующими системами пылезолоулавливания. Содержание SO в уходящих газах в процессе сжигания высокосернистого водоугольного топлива в экспериментальном образце адиабатической камеры сгорания в присутствии СПА (известняк) уменьшилось до 2-3 раз по сравнению со сжиганием без применения СПА.