ТОПКА КИПЯЩЕГО СЛОЯ

Полезная модель относится к устройствам для сжигания топлива и может использоваться в твердотопливных котла и печах.
Известна механизированная колосниковая решетка [1], содержащая неподвижные колосники с шурующей планкой, расположенные на секционированном воздушном коробе, питатель топлива и канал золоудаления, установленные в топочном объеме с газовыпускным окном. Через газовыпускное окно топочный объем подключен к конвективному газоходу котла. Минимум подвижных частей, возможность эффективного уплотнения решетки и топки по газовой фазе, охлаждение колосников и шурующего устройства существенно повышают надежность работы решетки. Недостатками данного устройства являются низкие экологические показатели, низкая экономичность по выгоранию топлива из-за большого его уноса и ограниченная - на уровне 2-3 МВт - полезная мощность такой топки из-за низкой форсировки слоя, до 0,8-1,2 МВт/м.
2
Известна [2] выбранная в качестве прототипа полезной модели топка кипящего слоя, содержащая установленную наклонно-механизированную колосниковую решетку, расположенную на секционированном воздушном коробе, питатель топлива и канал золоудаления, расположенные в топочном объеме с газовыпускным окном. Механизированная цепная колосниковая решетка содержит подвижное колосниковое полотно, закрепленное на вращающихся валах, имеющих привод. При этом по условиям эксплуатации для возможности обслуживания валы вынесены из топочного объема. Продукты сгорания отводятся из топки через газовыпускное окно. Кипящий слой имеет в несколько раз более высокую интенсивность горения топлива и, соответственно, обеспечивает повышенную форсировку - до 15 МВт/м и большую мощность при малой площади топки.
Недостатком прототипа является сложность и низкая надежность, так как за счет движения валы и элементы подвижного колосникового полотна истираются, неохлаждаемые колосники выгорают. Особенно сложно уплотнить топку, так как в кипящем слое поддерживается высокое давление, а валы вынесены из топочного объема. Типично, что эти топки дымят и выбрасывают искры через уплотнения. Кроме того из-за высокой форсировки слоя топки имеют большой унос недогоревшего топлива и, соответственно, низкую эффективность, а из-за высокой температуры в слое повышенные выбросы оксидов серы и азота. Из-за большого уноса за топочными устройствами специально устанавливают несколько ступеней золоулавливания и возвращают из них весь унос на повторное дожигание, что дополнительно усложняет конструкцию устройства и заполняет дымоходы частицами уноса.
Целью предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции, повышение надежности, экономичности и экологических показателей топочного устройства. Поставленные цели достигаются тем, что в топке кипящего слоя, содержащей установленную наклонно механизированную колосниковую решетку, расположенную на секционированном воздушном коробе, питатель топлива и канал золоудаления, расположенные в топочном объеме с газовыпускным окном, по предлагаемой полезной модели механизированная колосниковая решетка выполнена охлаждаемой водой с охлаждаемой шурующей планкой. Так как колосниковая решетка и шурующая планка охлаждаются водой, то шурующая планка может находиться в топочном объеме, не требует особых мер по ее уплотнению, этим обеспечивается простота конструкции и надежная работа топки по предлагаемой полезной модели.
Дополнительно предлагается расположить газовыпускное окно в пережиме, выполнить газовыпускное окно круглым, по периметру газовыпускного окна установить тангенциально направленные, ориентированные в сторону топочного объема сопла острого дутья. Кроме того предложено пережим и газовыпускное окно выполнить в виде топочного экрана с кольцевым коллектором и установленным в нем соплом острого дутья кольцевой формы. Пережим - сужение выхода из топки до размеров газовыпускного окна - с направленными тангенциально и ориентированными в сторону топочного объема соплами острого дутья обеспечивает: удержание выносимых частиц топлива в топке и двухступенчатую схему их сжигания в потоке острого дутья. Это повышает экономичность работы и экологические показатели топки, а конструкция пережима в виде топочного экрана с кольцевым коллектором обеспечивает его надежную работу и охлаждение топки.
Схематично предлагаемая топка кипящего слоя показана на фигуре Фиг.1. Топка кипящего слоя 1 содержит установленную наклонно под углом 10-20° колосниковую решетку 2 и противолежащую стенку 3, выполненные в виде охлаждаемых труб 4 с закрепленными на них колосниками 5, и установленные над разделенным по секциям воздушном коробе 6 совместно с собственно кипящим слоем 7 и шурующей планкой 8 охлаждаемой водой. Топка 1 кипящего слоя в таком виде надежна в работе, так как охлаждается водой, проста по конструкции и не требует особых мер по ее уплотнению.
Топка 1 имеет питатель топлива 9 и канал золоудаления 10, расположенные вместе с топкой 1 в топочном объеме 11, который ограничен боковыми стенками (топочными экранами) и пережимным топочным экраном 12 с газовыпускным окном 13. Газовыпускное окно 13 выполнено в виде кольцевого коллектора 14 с установленным в нем соплом острого дутья 15 кольцевой формы, направленным в сторону топочного объема. Шурующая планка 8 имеет привод 16.
Топка кипящего слоя 1 по предлагаемой полезной модели работает следующим образом. Топливо дозировано загружается питателем топлива 9 в раскаленный кипящий слой 7 и сгорает в потоке дутья, поступающего с требуемым распределением по секциям из воздушного короба 6 через колосники 5. Интенсивное перемешивание частиц потоком высоконапорного дутья в кипящем слое 7 обеспечивает высокую теплонапряженность и мощность топки кипящего слоя 1 при сравнительно малой площади колосников 5, которые размещены на колосниковой решетке 2 и противолежащей стенке 3. Охлаждение водой шурующей планки 8 и колосников 5 с помощью труб 4 обеспечивает надежную работу топки.
Шурующая планка 8 за счет работы привода 16 может двигаться возвратно-поступательно и периодически выгружает очаговые остатки из кипящего слоя по установленной наклонно под углом 10-20° колосниковой решетке 2, обеспечивая при этом выжигание остатков горючего из шлака и сброс шлака в канал золоудаления 10.
Работа топки кипящего слоя 1 при интенсивном перемешивании и горении в потоке высоконапорного дутья сопровождается большим выносом недогоревших частиц - уносом и недожогом топлива. Пережимной топочный экран 12 направляет поток газов и частиц из топочного объема 11, ограниченного боковыми стенками, в газовыпускное окно 13, выполненное в виде кольцевого коллектора 14 с установленным в нем соплом острого дутья 15. При этом встречная подача острого дутья через кольцевое сопло 15 позволяет организовать в топочном объеме 11 локальную зону обработки выходящих газов потоком острого дутья по двухступенчатой схеме сжигания. Благодаря двухступенчатой схеме сжигания снижается эмиссия оксидов азота, острое дутье блокирует вынос частиц и обеспечивает глубокое выжигание горючих. При этом нет необходимости в установке нескольких ступеней золоулавливания и возврата из них уноса на повторное дожигание, это упрощает конструкцию устройства и устраняет заполнение дымоходов частицами уноса. В итоге повышается надежность, экономичность и экологические показатели работы топки.
Использование предлагаемой полезной модели по сравнению с прототипом [2] позволяет упростить конструкцию топочного устройства с одновременным повышением его надежности, а также увеличить экономичность и экологические показатели работы топки кипящего слоя.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Котельные и электростанции на биотопливе. Современные технологии получения тепловой и электрической энергии с использованием различных видов биомассы. Справочник. Овсянко А.Д., Печников С.А. - СПб.: «ООО портал», 2008, 360 с., рис.56., стр.171.
2. Баскаков А.П., Мацнев В.В., Распопов Н.В. Котлы и топки с кипящим слоем. - М.: Энергоатомиздат, 1996, 352 с., рис.5.50, стр.261.