Котлоагрегат для сжигания твердого топлива в кипящем слое

Техническим результатом заявленной полезной модели является улучшение характеристик топочных процессов.
Полезная модель относится к области теплоэнергетики.
Известен котел для сжигания угля [Смирнов А.В. и др. Котлоагрегат для сжигания угля в кипящем слое. Патент на полезную модель. Зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей РФ 20.05.2004 г. №38041, бюл. №14], состоящий из механического топочного устройства в виде узкой наклонной к горизонту подвижной колосниковой решетки для сжигания топлива в высокотемпературном кипящем слое, поверхностей нагрева, питателя топлива, эжектора. Поверхности нагрева имеют газоплотные экраны, обеспечивающие разворот газов для организации системы возврата уноса. Подача воздуха осуществляется под решетку и в надслоевое пространство, в топочной камере вдоль решетки установлена дополнительная поверхность нагрева, включенная в контур циркуляции котла.
Данный аналог обладает рядом недостатков:
1. Неравномерность (порционность) подачи топлива скребковым питателем, что нарушает устойчивость горения и температурный режим на статическом режиме и качество переходных процессов на динамических режимах;
2. Нарушается режим горения с увеличением температуры и последующим шлакованием решетки. В частности, при увеличении коэффициента избытка воздуха происходит увеличение температуры в топке и, как следствие, создаются благоприятные условия для шлакования решетки котла;
3. Подвод воздуха под колосниковую решетку не обеспечивает его движения в строго перпендикулярном решетке направлении. При существующей схеме подвода воздуха происходит смещение потока в сторону стены топки противоположную стороне расположения подводящих патрубков воздуховода. Вышеуказанное обстоятельство приводит к кратерному горению топлива в кипящем слое и неравномерности теплового напряжения объема топочной камеры;
4. Заниженная площадь надрешеточных (погружных) поверхностей нагрева не обеспечивает оптимального теплосъема от кипящего слоя, что снижает эффективность работы котла;
5. Подача вторичного воздуха в надслоевое пространство через сопла круглого сечения недостаточно эффективно снижают унос мелких фракций топлива из кипящего слоя в надслоевое пространство.
Недостатки прототипа ставят задачу полезной модели:
- поддержание устойчивости и температурного режима горения на статических режимах и повышение качества переходных процессов на динамических режимах.
Сущность заявленной полезной модели состоит в том, что котлоагрегат для сжигания твердого топлива в кипящем слое, состоящий из механического топочного устройства в виде наклонной к горизонту подвижной колосниковой решетки, далее решетка для сжигания твердого топлива в высокотемпературном кипящем слое с подачей воздуха под решетку и в надслоевое пространство, поверхностей нагрева в виде газоплотных экранов, обеспечивающих разворот газов для организации системы возврата уноса, питателя топлива, эжектора, дополнительной поверхности нагрева вдоль решетки, включенной в контур циркуляции котла. Питатель топлива выполнен в виде шнека. Воздуховод в зоне первичного дутья под решеткой изогнут до вертикального положения, воздуховод в зонах вторичного дутья выполнен в виде щелевых сопел. Линия всасывания дутьевого вентилятора котла соединена с напорной линией дымососа для подмешивания уходящих газов. В дополнительную надрешеточную поверхность нагрева включена трубная секция.
Техническим результатом заявленной полезной модели является улучшение характеристик топочных процессов.
Улучшение характеристик топочных процессов котлоагрегата для сжигания твердого топлива в кипящем слое достигается за счет того, что:
1. Применен питатель топлива выполненный в виде шнека, который обеспечивает равномерную (непорционную) подачу и не нарушает устойчивость горения и температурного режима на статических режимах и качество переходных процессов на динамических режимах.
2. Применение на линии всасывания дутьевого вентилятора котла, соединенного с напорной линией дымососа, позволяет осуществить подмес уходящих газов. Данное решение обусловлено тем, что в некоторых случаях, например, при уменьшении расхода топлива резко возрастает коэффициент избытка воздуха, что приводит к возрастанию температуры в топке и зашлаковыванию колосниковой решетки. Для предотвращения увеличения температуры в топке и дальнейшего зашлаковывания осуществляется подмес уходящих газов к воздуху, идущему на горение. Это приводит к уменьшению концентрации кислорода в смеси и установлению оптимальной температуры, при которой не происходит шлакование.
3. Применение изогнутого до вертикального положения воздуховода в зоне первичного дутья под подвижную колосниковую решетку предотвращает смещение воздушного потока в сторону и возникновение кратерного горения;
4. В надрешеточную поверхность нагрева добавлена дополнительная трубная секция. Это позволяет добиться оптимального теплосъема от кипящего слоя.
5. Использование воздуховода в зонах вторичного дутья, выполненного в виде щелевых сопел, позволяет создать более плотную завесу мелким фракциям топлива, по сравнению с соплами круглого сечения. Данное решение приводит к уменьшению потерь топлива и, как следствие, потерь теплоты от механической неполноты сгорания с уносом.
Предложенная конструкция котла не выявлена из существующего уровня развития техники. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизны».
Реализация заявленного устройства не представляет никаких технологических, конструктивно-технических трудностей, отсюда следует соответствие критерию «промышленная применимость».
Предложенная конструкция котла поясняется чертежами. На фиг. 1 показан разрез котла - вид сбоку. На фиг. 2 разрез котла - вид спереди. Котел включает в себя механическое топочное устройство, поверхности нагрева, питатель топлива шнекового типа, бункер возврата уноса и эжектор. Основным технологическим элементом топки является подвижная, наклоненная к горизонту колосниковая решетка прямого хода (1). Данное устройство также включает в себя раму с расположенным внутри нее воздушным коробом, разделенным на дутьевые зоны первичного дутья (2), а также боковые и поперечные (межзонные) уплотнения. Воздуховод в зонах вторичного дутья выполнен в виде щелевых сопел (3). Для регулирования температурного уровня в кипящем слое вдоль решетки установлена поверхность нагрева, включенная в контур циркуляции котла с дополнительной трубной секцией (4), являющаяся панелью охлаждения.
Топка ограничена по бокам и сверху стальными газоплотными водотрубными секциями (5). Топливо на колосниковую решетку прямого хода подается из топливного бункера (6) по наклонной плите (7) с помощью питателя топлива шнекового типа (8). Котел также содержит водотрубную секцию (9), перегородку (10) из жаропрочной стали между водотрубными секциями (5) и (9), бункер возврата уноса (11) с эжектором возврата уноса (12), линию рециркуляции уходящих газов (13), поворотный шибер круглого сечения (14).
Работает заявленное устройство следующим образом.
Часть воздуха направляется под колосниковую решетку (1) через дутьевые зоны первичного воздуха (2), а другая - в надслоевое пространство через щелевые сопла вторичного дутья (3).
В котле организована следующая схема движения газов. Газы поднимаются от колосниковой решетки прямого хода в верхнюю часть топки, проходят вниз по ряду параллельных труб водотрубной секции (5), разворачиваются на 180° и, проходя вверх по водотрубной секции (9), удаляются из котла. Для обеспечения разворота дымовых газов между водотрубными секциями (5) и (9) установлена перегородка из жаропрочной стали (10). Резкий разворот газов позволяет осадить в бункере возврата уноса (11) унесенные из топки несгоревшие частицы топлива и летучей золы и с помощью эжектора (12) вернуть их в топку на дожигание.
Показанный на фиг. 2 разрез котла, вид спереди, выполнен со стороны питателя топлива. В котлоагрегате осуществляется подмес уходящих газов на линию всасывания дутьевого вентилятора от напорной линии дымососа. В системе рециркуляции уходящих газов (13) предусмотрен запорно-регулирующий орган - поворотный шибер круглого сечения (14).
Список использованных источников
1. Смирнов А.В. и др. Котлоагрегат для сжигания угля в кипящем слое. Патент на полезную модель. Зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей РФ 20.05.2004 г., №38041, бюл. №14.