ТОПКА ПАРОГЕНЕРАТОРА
STEAM GENERATOR FURNACE

Изобретение относится к области энергетики и, в частности, к топочным устройствам котельных агрегатов.
Известно топочное устройство, включающее вертикальную камеру сгорания, трубопровод горячего воздуха, соединенный посредством горелок с камерой сгорания, и сопла, расположенные вдоль одного или двух скатов холодной воронки камеры сгорания и соединенные посредством трубопровода нижнего дутья с трубопроводом горячего воздуха (SU №2143639 С1, МКИ F23C 7/02, 1999).
Недостатком этой топки являются потери от механического недожога, обусловленные провалом в шлаковый комод части несгоревших крупных частиц пылевидного топлива. Провал этих частиц топлива связан с тем, что не учитывается влияние формы воздушных сопл и формы струй воздуха, вытекающих из них над устьем холодной воронки. Это приводит к тому, что над шлаковым комодом появляются зоны, не занятые активным потоком воздуха, что приводит к потерям с механическим недожогом.
Ближайшим аналогом является топка, например, парогенератора, содержащая вертикальные экранированные стенки с наклонными скатами холодной воронки в нижней части и установленные в последних под углом воздушные сопла, расположенные на одном уровне, и горелки. Воздушные сопла в противоположных скатах смещены одни относительно других в горизонтальной плоскости в шахматном порядке, и их угол наклона относительно противоположного ската составляет 20-40° (SU №540108, МКИ F23C 5/08, 1973).
Недостатком этой топки являются потери от механического недожога, обусловленные провалом в шлаковый комод части несгоревших крупных частиц пылевидного топлива. Провал этих частиц топлива связан с тем, что не учитывается влияние формы воздушных сопл и формы струй воздуха, вытекающих из них над холодной воронкой. Это приводит к тому, что над холодной воронкой появляются зоны, не занятые активным потоком воздуха, что приводит к потерям с механическим недожогом.
Задачей изобретения является повышение эффективности дожигания несгоревших крупных частиц пылевидного топлива над холодной воронкой и уменьшение их провала в шлаковый комод. Это также повышает эффективность теплообмена нижней части топки парогенератора.
Из уровня техники не выявлено решений, имеющих признаки, совпадающие с отличительными признаками изобретения. Поэтому можно считать, что предложенное техническое решение соответствует условию изобретательского уровня.
Сущность изобретения заключается в том, что топка парогенератора содержит вертикальные экранированные стенки с горелками и холодную воронку с наклонными скатами, вдоль нижней части которых расположены воздушные сопла, установленные под углом 30-40° к противоположному скату, они расположены на одном уровне и в противоположных скатах смещены одни относительно других в горизонтальной плоскости в шахматном порядке, к воздушным соплам подведены воздуховоды. Новым, согласно изобретению, является выполнение воздушных сопл прямоугольной диффузорной формы с соотношением высоты выходного сечения сопла к его ширине, равной 0,2-0,3, а ширина сопла равна 0,25-0,35 ширины устья холодной воронки.
В каждом воздуховоде перед воздушным соплом установлен завихритель воздуха.
На фиг.1 представлено поперечное сечение топки парогенератора, на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1, на фиг.3 представлен горизонтальный разрез по продольной оси воздушного сопла, завихрителя воздуха и воздуховода, а на фиг.4 представлены результаты сравнительных испытаний котлов №1 и №3, представляющие собой кривые влияния скорости нижнего дутья на выход шлака и потери с теплом шлака.
Топка парогенератора содержит экранированные стенки 1 с горелками 2 и наклонные скаты 3, образующими холодную воронку 4, под устьем которой расположен шлаковый комод 5. Вдоль нижней части наклонных скатов 3 на одном уровне, на одинаковом расстоянии друг от друга и под углом 30-40° к противоположному скату 3 расположены воздушные сопла 6. Они выполнены прямоугольной диффузорной формы с соотношением высоты выходного сечения сопла 6 к его ширине, равной 0,2-0,3, а ширина сопла 6 равна 0,25-0,35 ширины устья
хв
(B) холодной воронки 4. К соплам 6 подведены воздуховоды 7. В каждом воздуховоде 7 перед соплами 6 установлены завихрители воздуха 8. В противоположных скатах 3 воздушные сопла 6 смещены одни относительно других в горизонтальной плоскости в шахматном порядке. Причем воздушные сопла 6 одного ската 3 расположены посередине между воздушными соплами 6 противоположного ската 3. Продольные оси воздушных сопл 6 направлены перпендикулярно продольной оси холодной воронки 4.
Устройство работает следующим образом.
В топку парогенератора посредством горелок 2 подают пылевидное топливо и горячий воздух. Пылевидное топливо сгорает, при этом несгоревшие его крупные фракции выпадают из факела вследствие того, что скорость витания этих частиц значительно больше, чем подъемные скорости газов в топке. Здесь они попадают в поток горячего воздуха из сопл 6 противоположных скатов 3 и сгорают либо выносятся в зону активного горения. Этим исключается их дальнейшее падение в шлаковый комод 5. Конструкция воздушных сопл 6 обеспечивает одинаковую скорость струй воздуха по всей ширине их выходного сечения. Выполнение воздушных сопл 6 прямоугольной формы с соотношением высоты сопла 6 к его ширине, равной 0,2-0,3, обеспечивает заполнение активным потоком воздуха всей нижней части холодной воронки 4 непосредственно над шлаковым комодом 5, куда идет значительная часть сепарации крупных частиц несгоревшего пылевидного топлива. Ширина сопла 6, равная 0,25-0,35 ширины устья холодной воронки 4, обеспечивает дальнобойность струй воздуха до противоположного ската 3 для всех размеров топок парогенераторов. Завихрители воздуха 8 обеспечивают однородность потока воздуха каждого сопла 6 по всему сечению истекающей из него струи воздуха.
В связи с тем, что воздушные струи сопл 6 перекрывают большое пространство, их количество в топке парогенератора может быть уменьшено и, следовательно, будет уменьшено количество стыков между струями воздуха, через которые возможно падение крупных частиц несгоревшего пылевидного топлива в шлаковый комод 5.
Расположение воздушных сопл 6 на скатах 3 на одинаковом расстоянии друг от друга и в шахматном порядке не позволяет струям воздуха, вытекающим из них, пересекаться друг с другом. При этом над устьем холодной воронки 4 образуется активный сплошной воздушный поток, который препятствует падению несгоревших крупных частиц пылевидного топлива в шлаковый комод 5 и повышает эффективность теплообмена нижней части топки парогенератора.
Направление продольных осей воздушных сопл 6 перпендикулярно к продольной оси холодной воронки 5 и их угол направления 30-40° к противоположному скату 3, с одной стороны, обеспечивает минимальное расстояние от сопл 6 до противоположного ската 3. С другой стороны, при взаимодействии со скатом 3 обеспечивается слияние спутных воздушных струй в единый восходящий поток вдоль скатов 3 холодной воронки 4.
Пример выполнения.
с
с
с
с
с
с
Проверка влияния отношения высоты воздушного сопла к ее ширине (h/b) была проведена на действующих котлах П-65 ТЭС «Битола», Македония. На котле №1 была реализована система нижнего дутья, состоящая из 10 сопл прямоугольной диффузорной формы, расположенных в нижней части холодной воронки и ориентированных на угол натекания 35° на противоположный скат, с величиной параметра h/b=0,3, а на котле №3 с величиной параметра h/b=0,21 и сохранением остальных параметров такими же, как и на котле №1. На обоих котлах ширина сопл была равна 0,3 ширины устья холодной воронки.
Результаты сравнительных испытаний котлов №1 и №3, представляющие собой кривые влияния скорости нижнего дутья на выходе шлака и потери с теплом шлака от скорости истечения струй нижнего дутья, представлены на фиг.4. Из представленных данных видно, как работают обе системы. Так, если на первом котле без нижнего дутья выход шлака достигал 15 т/ч, а потери тепла со шлаком достигали 3,5%, то при максимальной подаче нижнего дутья (скорость воздуха на выходе из сопл составляла 40 м/с) выход шлака падал до 3 т/ч, а потери тепла со шлаком уменьшались до 0,5%. На котле №3, котле без нижнего дутья, выход шлака достигал 9 т/ч, а потери тепла со шлаком составляли 2%, то при максимальной подаче нижнего дутья (скорость воздуха на выходе из сопл составляла 35 м/с) выход шлака падал до 2-2,5 т/ч, а потери тепла со шлаком уменьшились до 0,5%.
Предлагаемое топочное устройство повышает эффективность дожигания несгоревших частиц пылевидного топлива над холодной воронкой и уменьшает их провал в шлаковый комод, что позволяет уменьшить выход шлака и потери с механическим недожогом топлива и повысить эффективность теплообмена нижней части топки парогенератора.