ТОПКА КОТЛА
BOILER FURNACE

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для сжигания топлива на тепловых электростанциях.
Известно топочное устройство (патент РФ №1740869, МПК F23C 5/08, 1990), содержащее настенные экраны, образующие многогранный газоход, разделенный двухсветными экранами на центральную и периферийные камеры сгорания, сообщающиеся верхними и нижними перепускными окнами, при этом двухсветные экраны установлены с примыканием к смежным настенным экранам, образующим углы газохода, на которых установлены горелки, направленные внутрь периферийных камер сгорания.
Недостатком известного топочного устройства является отсутствие термоподготовки крупнодисперсной пыли.
Известна топка котла (авт. свидетельство СССР №1379569, МПК F23C 5/08, 1986), содержащая настенные экраны, образующие многогранный газоход, разделенный двухсветными экранами на центральную и периферийные камеры сгорания, сообщающиеся верхними и нижними перепускными окнами, при этом двухсветные экраны в верхней части примыкают к смежным настенным экранам, образующим углы газохода, на которых установлены горелки, направленные внутрь периферийных камер сгорания, а под периферийной камеры сгорания выполнен в виде перегородки, в которой выполнены указанные перепускные окна.
Недостатком известной топки котла является сложность ее изготовления.
Известна топка котла (патент РФ №2113655, МПК F23C 5/08, опубл. 20.06.98 Бюл. №17), содержащая настенные экраны, образующие многогранный газоход, разделенный двухсветными экранами на центральную и периферийные камеры сгорания, сообщающиеся верхними и нижними перепускными окнами, при этом двухсветные экраны установлены с примыканием к смежным настенным экранам, образующим углы газохода, на которых установлены горелки и воздушные сопла, направленные соответственно внутрь периферийных и центральной камер сгорания, а каждая периферийная камера сгорания снабжена подом, выполненным в виде двух скатов, установленных под углом друг к другу и к горизонту, верхними торцами соединенных со смежными настенными экранами, а боковыми торцами, обращенными к центральной камере сгорания, - с двухсветными экранами, причем скаты образованы выступами смежных настенных экранов внутрь периферийных камер сгорания, при этом между вершинами выступов, разведенных на угол раскрытия факела воздушных сопел, установленных под ними, образованы указанные нижние перепускные окна.
К недостаткам известной топки можно отнести возможность провала топлива на под центральной камеры сгорания и неэффективное выгорание пыли в центральной камере сгорания.
В основу изобретения положена задача - исключение провала топлива и повышение эффективности выгорания пыли в центральной камере сгорания.
Поставленная задача решается тем, что в топке котла, содержащей настенные экраны, образующие многогранный газоход, разделенный двухсветными экранами на центральную и периферийные камеры сгорания, сообщающиеся верхними и нижними перепускными окнами, при этом двухсветные экраны установлены с примыканием к смежным настенным экранам, образующим углы газохода, на которых установлены горелки и воздушные сопла, направленные соответственно внутрь периферийных и центральной камер сгорания, а каждая периферийная камера сгорания снабжена подом, выполненным в виде двух скатов, установленных под углом друг к другу и к горизонту, верхними торцами соединенных со смежными настенными экранами, а боковыми торцами, обращенными к центральной камере сгорания, - с двухсветными экранами, причем скаты образованы выступами смежных настенных экранов внутрь периферийных камер сгорания, при этом между вершинами выступов, разведенных на угол раскрытия факела воздушных сопел, установленных под ними, образованы указанные нижние перепускные окна, согласно изобретению ось нижнего перепускного окна, лежащего в горизонтальной плоскости в каждой периферийной камере сгорания, тангенциально направлена к внутренней условной окружности центральной камеры сгорания, к которой также тангенциально направлены оси указанных воздушных сопел центральной камеры сгорания, при этом под указанными воздушными соплами установлены дополнительные воздушные сопла, тангенциально направленные к внешней условной окружности центральной камеры сгорания.
Размещение в каждой периферийной камере сгорания нижнего перепускного окна, лежащего в горизонтальной плоскости, ось которого тангенциально направлена к внутренней условной окружности центральной камеры сгорания, на которую также тангенциально направлены оси указанных воздушных сопел центральной камеры сгорания, при этом под указанными воздушными соплами установлены дополнительные воздушные сопла, тангенциально направленные к внешней условной окружности центральной камеры сгорания, позволяет исключить провал топлива и повысить эффективность выгорания пыли в центральной камере сгорания. Это достигается тем, что указанные воздушные сопла под нижним горизонтальным перепускным окном в каждой периферийной камере сгорания подхватывают всю пыль и направляют ее к внутренней условной окружности центральной камеры сгорания, формируя центральный вихревой жгут, а дополнительные воздушные сопла центральной камеры сгорания захватывают остатки пыли, провалившиеся через указанные воздушные сопла, и направляют ее к внешней условной окружности центральной камеры сгорания, при этом общее количество воздуха подается с недостатком, что снижает образование окислов азота. Полукокс в центральном пылевом жгуте за счет его вращения перемещается во внешнюю оболочку условной окружности, а безынерционный воздух - во внутреннюю, что ведет к эффективному перемешиванию горючего с окислителем и быстрому выгоранию пыли, чем и достигается выполнение задачи изобретения. Выполнение центральной камеры сгорания в виде восьмигранной вертикальной призмы из чередующихся равных граней настенных и двухсветных экранов позволяет увеличить время витания пыли, так как приближенная к кольцевой форма камеры с тангенциальными воздушными соплами вдоль двухсветных экранов обеспечивает принудительную циркуляцию пыли вдоль двухсветных экранов, создавая горизонтальное вращение пыли до ее полного выгорания.
На фиг.1 изображена топка котла, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1.
Топка котла содержит настенные экраны 1, образующие многогранный газоход, разделенный двухсветными экранами 2 на центральную и периферийные камеры 3 и 4 сгорания, сообщающиеся верхними и нижними перепускными окнами 5 и 6, при этом двухсветные экраны 2 установлены с примыканием к смежным настенным экранам 1, образующим углы газохода, на которых установлены горелки 7, направленные внутрь периферийных камер 4 сгорания, и воздушные сопла 8 и 9, направленные внутрь центральной камеры 3 сгорания, а каждая периферийная камера 4 сгорания снабжена подом, выполненным в виде двух скатов 10 и 11, установленных под углом друг к другу и к горизонту, верхними торцами соединенных со смежными настенными экранами 1, а боковыми торцами, обращенными к центральной камере 3 сгорания, - с двухсветными экранами 2, причем скаты 10 и 11 образованы выступами смежных настенных экранов 1 внутрь периферийных камер 4 сгорания, при этом между вершинами 12 выступов, разведенных на угол раскрытия факела воздушных сопел 8, установленных под ними, образованы указанные нижние перепускные окна 6, лежащие в горизонтальной плоскости, ось которых тангенциально направлена к внутренней условной окружности центральной камеры 3 сгорания, при этом указанные воздушные сопла 8, установленные под нижними горизонтальными окнами 6, также тангенциально направлены к внутренней условной окружности центральной камеры 3 сгорания, а дополнительные воздушные сопла 9, установленные под указанными соплами 8, тангенциально направлены к внешней условной окружности.
Топка котла содержит также тангенциальные горелки 13 и воздушные сопла 14, установленные на настенных экранах 1, свободных от периферийных камер 4 сгорания, между нижними и верхними перепускными окнами 6 и 5.
Каждый из двухсветных экранов 2 выполнен из двух вертикальных ширм 15 и 16, на входе и выходе которых установлены коллекторы 17, а сами ширмы заведены внутрь топки со стороны смежных настенных экранов 1 путем разводки или вырезки соответствующих труб в настенных экранах 1 и соединены между собой внутри топки, при этом центральная камера 3 сгорания выполнена в виде восьмигранной вертикальной призмы с равными гранями, образованной чередующимися настенными и двухсветными экранами 1 и 2.
Топка работает следующим образом.
Крупнодисперсная пыль подается в горелки 7 с первичным воздухом. Проходя через периферийные камеры 4 сгорания, пыль коксуется и через нижние перепускные окна 6 попадает в струи воздуха, подаваемого из сопел 8 и 9, и выносится в центральную камеру 3 сгорания, В тангенциальные горелки 13 центральной камеры 3 сгорания может подаваться мелкодисперсная пыль или воздух. Внутри восьмигранной центральной камеры 3 сгорания образуется вращающийся в горизонтальной плоскости вихрь, догорание которого обеспечивается воздухом, подаваемым в верхние тангенциальные сопла 14 центральной камеры 3 сгорания. Благодаря предварительному коксованию пыли в периферийных камерах 4 сгорания, выгорание частиц пыли в центральной камере 3 сгорания происходит быстрее, чем в случае подачи неподготовленного топлива: горение происходит в активной зоне на уровне двухсветных экранов 2, увеличивающих поверхность теплосъема за счет лучистой энергии. Факел не затягивается в газоход и не шлакует конвективные поверхности нагрева. Исключаются угловые застойные зоны, центральная камера 3 сгорания приближается к кольцевой, что увеличивает время витания пыли и способствует ее полному выгоранию. Установка 2-х ярусов воздушных сопел под перепускными окнами 6 исключает провал топлива, а направление сопел на разные условные окружности центральной камеры 3 сгорания позволяет повысить эффективность выгорания пыли за счет ее более интенсивного перемешивания с воздухом. Кроме того, создание тангенциальной крутки пыли и воздуха в горизонтальной плоскости вдоль двусветных экранов в центральной камере 3 сгорания усиливает теплообмен между экранами и горящей пылью.
Установка вертикальных ширм 15 и 16 двухсветных экранов 2 не требует значительных материальных затрат, так как ширмы заводятся внутрь топки путем разводки или вырезки соответствующих труб настенных экранов 1.
Таким образом, благодаря предлагаемым техническим решениям достигается выполнение задачи изобретения.