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).
x
2
3
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 NO и SO - до 200 мг/м.
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.