СЛОЕВАЯ ТОПКА ПАРОВОГО КОТЛА
GRATE-FIRED FURNACE OF STEAM BOILER

Изобретение относится к механическим топкам паровых котлов с подвижными колосниковыми решетками прямого хода для сжигания твердого топлива в неподвижном слое. Может быть использовано в котлах теплоэлектростанций, теплоэлектроцентралей, котельных установок, преимущественно при сжигании угля с высоким содержанием штыба, повышенной зольности и спекающегося.
Известны несколько видов аналогичных механических слоевых топок, конструктивные характеристики которых обусловливают повышение эффективности сжигания топлива путем интенсификации процессов горения. Это топки с цепной решеткой, с переталкивающей решеткой, с вибрирующей решеткой, а также топки с шурующей планкой, например [Механические топки. Нечаев Е.В., Лубнин А.Ф. Л., «Энергия», Ленинградское отделение, 1968. С.16], [Патент РФ 2126933. Устройство для сжигания твердого топлива], [Патент РФ 2242673. Топка]. Известные топки представляют собой транспортерную решетку, на которой происходит сжигание непрерывно подаваемого слоя топлива при помощи нагнетаемого снизу воздуха. Конструкция решеток, а также оборудование их шурующей планкой позволяет перемешивать слой топлива, что способствует улучшению условий сжигания.
Недостатком известных аналогичных слоевых топок является недостаточная скорость подвода воздуха к топливу через плотный слой, образованный мелкими фракциями, что вызывает неравномерность горения топлива, снижение скорости горения и, в целом, снижает производительность работы топки. Недостатком также является конструктивная сложность.
Прототипом изобретения является топка для сжигания неподвижного слоя угля на цепной решетке [Котельные установки промышленных предприятий. Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. М., Энергоатомиздат, 1988. С.119-121]. Топка состоит из колосниковой решетки, укрепленной на бесконечных шарнирных цепях, смонтированных с возможностью вращения на переднем и заднем валах, угольного загрузочного бункера, шибера регулирования толщины слоя, системы подачи воздуха под колосниковую решетку.
Недостатком прототипа является недостаточная скорость подвода воздуха к топливу через плотный слой, образованный мелкими фракциями угля, в том числе угля с высоким содержанием штыба, повышенной зольности и спекающегося. Это обусловливает возникновение зон кратерного горения, снижение общей скорости горения, снижение полноты сжигания угля, что в итоге снижает производительность работы топки.
Задачей изобретения является повышение производительности работы топки путем снижения неравномерности горения топлива, повышения скорости горения и повышения полноты сжигания топлива.
Задача решается тем, что в слоевой топке парового котла, содержащей непрерывную колосниковую решетку с неподвижным слоем топлива, загрузочный бункер, регулятор толщины слоя и устройство нижней подачи воздуха, согласно изобретению на нижней кромке загрузочного бункера со стороны колосниковой решетки укреплены рассекатели слоя топлива в виде двугранного угла величиной 20-25° на расстоянии 350-380 мм друг от друга.
Технический результат изобретения заключается в формировании слоя топлива переменной толщины в виде борозд при помощи остроугольных двугранных рассекателей. Выполнение двугранного угла рассекателей величиной 20-25° и расположение их на нижней кромке загрузочного бункера со стороны колосниковой решетки на расстоянии 350-380 мм друг от друга способствует формированию борозд топлива максимальной толщины и фракционной крупности топлива в середине и минимальной толщины и крупности по кромкам. Формирование слоя топлива переменной толщины способствует, во-первых, повышению скорости прохода воздуха через более тонкие слои мелкого топлива по кромкам борозд, во-вторых, повышению скорости распределения воздуха по всему объему топлива на колосниковой решетке к мелким и крупным фракциям, в-третьих, сокращению кратерного горения, что обусловливает сокращение полного времени сгорания топлива, повышение равномерности горения, повышение полноты сжигания топлива, и, в целом, повышение производительности работы слоевой топки.
Слоевая топка парового котла представлена на фиг.1 - фронтальный вид, фиг.2 - вид сверху. Слоевая топка состоит из колосниковой решетки 1, например чешуйчатой, укрепленной на бесконечных шарнирных цепях, надетых на передний ведущий 2 и задний 3 валы вращения. Передний вал 2 оборудован звездочкой, редуктором и электродвигателем (не показаны). Колосниковая решетка 1 расположена под загрузочным бункером 4. В нижней части бункера установлен шибер толщины слоя 5. Между колосниковой решеткой 1 и нижней кромкой бункера 4 расположены рассекатели слоя угля. Каждый рассекатель 6 выполнен из металлических пластин в виде двугранного острого угла величиной 20-25°. Верхняя часть ребра двугранного острого угла рассекателя жестко прикреплена, например, при помощи сварки, к нижней кромке угольного бункера 4 со стороны колосниковой решетки 1. Расстояние между ребрами рассекателей 350-380 мм. Под колосниковой решеткой расположена система нагнетания воздуха 7.
Слоевая топка парового котла работает следующим образом. Загружают топливо в загрузочный бункер 4. Устанавливают шибер 5 в соответствии с заданной толщиной слоя угля. Включают электродвигатель вала 2. Колосниковая решетка 1 движется при помощи валов - переднего 2 и заднего 3. Непрерывно подают уголь на колосниковую решетку 1. Включают систему подачи воздуха 7 под колосниковую решетку 1. Проходя между гранями рассекателей 6, уголь распределяется по ширине колосниковой решетки 1 слоем переменной толщины в виде борозд шириной не менее 350 мм. Растапливают паровой котел. В зависимости от нагрузки котла и качества угля выбирают оптимальный режим работы слоевой топки путем регулирования параметров топочного процесса известными способами: изменением скорости движения колосниковой решетки, положения шибера толщины слоя, количества подаваемого воздуха.
Пример
Слоевая топка установлена в паровом котле КЕ-25-39-400 Р на ТЭЦ Олимпиадинского горно-обогатительного комбината. В качестве топлива используют бурый каменный уголь Кокуйского угольного месторождения. Уголь имеет высокую влажность, значительную зольность, содержит 60% фракции размером не крупнее 40 мм и 40% мелкой фракции (штыба) размером до 6 мм.
В слоевой топке на нижней кромке угольного бункера со стороны колосниковой решетки установлены семь рассекателей на расстоянии 350 мм друг от друга. Каждый рассекатель выполнен в виде двугранного угла величиной 25°.
Для начала работы слоевой топки устанавливают шибер на толщину слоя угля 150 мм. Включают электродвигатель 4ПБМ-112-МОННВ вращения вала колосниковой решетки. На решетку подают уголь. Уголь распределяется по ширине колосниковой решетки в виде борозд шириной 350 мм. В середине борозд расположены крупные и мелкие фракции угля, высота слоя 150 мм. По кромкам борозд расположен слой мелкой фракции угля (штыба) толщиной не более 40 мм. Включают систему подачи воздуха под колосниковую решетку. Давление воздуха 80-100 мм водного столба.
Работа слоевой топки по указанным параметрам обеспечивает 75% производительности работы парового котла.
Для увеличения производительности котла преимущественно увеличивают скорость движения колосниковой решетки. Если этого недостаточно, увеличивают толщину слоя угля на решетке и давление воздуха, подаваемого под решетку. Для снижения производительности работы соответственно снижают давление воздуха, уменьшают толщину слоя угля и снижают скорость движения колосниковой решетки.