Топочное устройство

 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в котлах для выработки пара при сжигании твердых бытовых отходов. Цель изобретения - повышение надежности путем интенсификации процесса горения. Топочное устройство для сжигания твердых отходов содержит камеру сгорания 1, механическую решетку 2, камеру охлаждения продуктов сгорания 3, окно загрузки 4, окно удаления шлака 5, испарительные поверхности нагрева с коллекторами и фронтовой и задней стенами 6, газомазутные горелки 7. Дутьевые сопла вторичного воздуха 8 установлены на фронтовой стене в два ряда под углом 10-30° к вертикали и на задней стене в один ряд под углом 40-60° к вертикали. Отношение шага сопел к эквивалентному диаметру сопла составляет 6-8, а отношение площади сечений сопел к площади сечения камеры охлаждения составляет 0,012-0,015. 1 табл., 2 ил.

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4369008/23-33 (22) l 9.01. 88 (46) 15.05.90. Бюл, № 18 (71) Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования тщ. P.И.Ползунова и Производственное объединение "Сибэнергомаш". (72) А.В.Моргун, И.И.Вубов, В.F..Ðûженков, В.Е.Маслов, И.И.Сидоров, Ю.В.Викторов, А.И.Сосенский и Н.Р.Федосеева (53) 628.54 (088.8) (56) Термические методы обезвреживания отходов/Под ред. Г.П.Беспамятнова, Л.: Химия, 1 975, с. 17, рис . 6. (54) ТОПОЧНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в котлах для выработки пара при сжигании

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в котлах для выработки пара при сжигании твердых бытовых отходов (ТБО).

Пель изобретения — повышение надежности путем интенсификации процесса горения.

На фиг . 1 Схема тически представлено топочное устройство; на фиг.2, 3 и

4 — зависимости коэффициента неравномерности поля температур от установки сопл вторичного дутья.

Топочное устройство для сжигания

ТБО содержит камеру 1 сгорания, механическую решетку 2, камеру 3 охлажде„„Я0„„1564469 . (c1>)5 Р 23 С 5)00

2 твердых бытовых отходов, Пель изобретения — повышение надежности путем интенсификации процесса горения. То-. почное устройство для сжигания твердых отходов содержит камеру сгорания

1, механическую решетку 2, камеру охлаждения продуктов сгорания 3, окно загрузки 4, окно удаления шлака 5, испарительные поверхности нагрева с коллекторами и фронтовой и задней стенами 6, газомазутные горелки 7, Дутьевые сопла вторичного воздуха 8 установлены на Фронтовой стене в два о ряда под углом 10 — 30 к вертикали и на задней стене в один ряд под углом о

40-60 к вертикали. Отношение шага сопел к эквивалентному диаметру сопла составляет 6-8, а отношение плошади сечений сопел к площади сечения камеры охлаждения составляет 0,012-0,015.

1 табл,, 4 ил. ния продуктов сгорания, окно 4 за-. грузки TRO окно 5 удаления шлака, : испарптельные поверхности нагрева с коллекторами и наклонными частями на фронтовой и задней стенах 6, газомазутные горелки 7, дутъевые сопла вторичноrо воздуха 8 установлены на наклонной части фронтовой стены в два ряда под углом 1 0-.30 к вертикали и на задней стене в один ряд под углом 40-60 к вертикали, при этом ото ношение шага сопл к эквивалентному диаметру сопла составляет 6-8, а отношение плошади сечений сопл к площади сечения камеры охлаждения состав1564469 где

d — глубина камеры охлаждения; соотношение динамических напоров вторичного воздуха и сносящего потока дымовых газов; ляет 0,012-0,015, подвод первичного воздуха 9.

Топочное устройство работает следующим образом, TF0 загружаются через окно 4 в камеру 1 сгорания, где на механической решетке 2 происходит горение с использованием подвода первичного воздуха 9, Шлак удаляется через окно 5.

К нижней части валков подается первичный воздух 9, через сопло 8 подается вторичный воздух для перемешивания и дожигания газообразных продуктов сгорания ТБО, что обеспечива- 15 ет получение равномерного поля температур продуктов сгорания на входе в камеру 3 охлаждения и снижает. количество вредных выбросов за счет их дожигания при смешивании. Горелки 7 ра- 20 ботают на природном газе или мазуте в период растопки котла, а также при сжигании ТБО с высокой влажностью; При сжигании ТБО вода нагревается в испарительной поверхности 6 нагрева 25 и превращается в пар °

На аэродинамическом стенде проведено экспериментальное исследование зависимости интенсивности смешения вторичного воздуха с продуктами сго- 3О рания от места установки дутьевых сопл вторичного воздуха, геометрических характеристик сопл и их .расположения в топочном устройстве, Основной объем экспериментов по отработке оптимального расположения дутьевых сопл вторичного воздуха был выполнен на изотв рмической воздушной. модели топочного устройства для .сжигания твердых бытовых отходов. Ис- 4О следуемая модель выполнена в масштабе 1:10 .по отношению к натурным размерам топочного устройства, составляющими по глубине 4000 мм, по ширине 4080 мм. 45

ЭкСперименты проводились по общепринятой методике обратного теплового моделирования.

Моделирование проводилось с соблюдением критериев подобия в модели и на туре: а

Re — — — и ц

1. d У . Ъ7в . v q p„„„w„„„, р — плотности вторичного возду втв н ха и сносящего потока соответственно;

И,V — скорости вторичного воздуха вт,в сн и сносящего потока.

При изотермическом моделировании смешения с соблюдением геометрического подобия задача сводилась к нахождению вариантов подачи вторичного воздуха с более полным смешением струй вторичного воздуха со сносящим потоком. Вторичный воздух с целью "подкраски" нагревался до 80 С.

Эксперимент проведен при изменении количества дутьевых сопл вторичного воздуха на модели от 6 до l 0 шт, размеры сопл составляли от 10 20 мм до

16 32 мм, отношение шага сопл Б к эквивалентному диаметру сопла d в изменялось в диапазоне 3,9-..8,3, при этом отношение общего сечения сопл,» f к полной площади поперечного сечения камеры охлаждения Fo изменялось в .диапазоне 0,0098-0,025; углн о(, и наклона сопл на наклонной части фронтовой стены изменялись в диапазоне о

7-35, а угол а наклона сопл на- задней стенке изменялся в диапазоне 3765 к вертикали.

Эффективность модели оценивалась при помощи коэффициента неравномерности поля температур в контрольном сечении на входе в камеру охлаждения

i=n

Е (t,. — t) с!

Ю вЂ” — — -- — - — — 1007, п(с -t „) где i-=1-n - количество точек измерения в сечении;

t. — среднее значение темпера1 туры при х = const (где х — расстояние от фронтовой стены по глубине камеры охлаждения); среднее значение температуры в сечении;

t — температура вторичного воздуха; . Сс„ - температура сносящего потока (первичного воздуха; подаваемого под решетку).

B таблице приведены варианты установки сопл на исследуемой модели.

Результаты испытаний по вариантам установки сопл в соответствии с таблицей представлены на фиг.2, 3 .и 4.

Как видно иэ графиков фиг, 2 зависимость величины d „ „, от углов а,, 1564469

2-4 2-4 2-4 2-4

0-2 0-2 0-2 0-2

2-4 "2-4 2-4 2-4

d и 4 достаточно консервативна.

Особыми являются диапазоны изменения углов 4, и Ы. меньяе 1 0 и более 30, а угла »(меньше 40 и больше 60 . В

5 пе рвом с луч а е ст руи нап равляют ся на стены пода и фронта топки и, распространяясь по ним, не смешиваясь со снос ящим потоком, вытекают в камеру охлаждения. Во втором случае при увеличении углов о(„и d более 30 и более 60 струи направляются.непосредственно на входной участок камеры охлаждения, что резко сокращает время пребывания струй вторичного воздуха в топке и поэтому ухудшает качество перемешивания.

На фиг.3 представлены графики изменения величины d от величины

S/Йэ„в с четко выраженным минимумом

20 значения Р „в области изменения шагов 5, 5-7 . 1>механизм зависимости качества смешения от шага установки г сопл связан с оптимизацией таких факторов, как эжекция сносящего потока струей, площадью поверхности струи, дальнобойностью струи и геометрией камеры смешения. Дальнобойность струи зависит от параметра РВ s /Fo, график влияния которого на значение 30 д представлен на фиг.4. Как видно .йз графика, наилучшее качество смешения достигалось в диапазоне изменения величины XF аг /F 0,0 20,015, когда ма„щ, не превышает

7,5Х> что соответствует неравномерности поля температур в контрольном о сечении 33 C, и является показателем

Размеры сопл А>В, мм

Общее количество сопл и, вт.

Количество сопл на фронтовой стене в первом ряду п; шт. во Втором ряду и, шт, Количество сопл на задней стене и шт. Отношение mara к эквивалентS ному диаметру, Э

Отношение общего сечения сопл к полной площади поперечного сечения камеры оклакдеиия ЛХ 4.

Ее

Р

Углы установки сопл, град фронтовая стена первый ряд d1 второй ряд d< задняя стена, d3 практически полного перемешивания потоков.

В результате анализа данных экспериментального исследования установлено, что интенсивное смешение струй вторичного воздуха с потоком продуктов сгорания (сносяшим потоком) происходит при достаточно дальнобойных. струях, расположенных в несколько рядов и смешенных относительно друг друга по ширине топочного устройства и перекрывающих сечение по глубине.

Формула изобретения

Топочное устройство для сжигания твердых бытовых отходов, содержащее камеру сгорания, механическую решетку, камеру охлаждения, окно загрузки твердых бытовых отходов, окно удаления шлака, испарительные поверхности нагрева с коллекторами, газомазутные горелки, дутьевые сопла вторичного воздуха и подвод первичного воздуха, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации процесса горения за счет повышения полноты перемешивания продуктов сгорания с вторичным воздухом, дутьевые сопла последнего установлены на фронтовой стене в два ряда под углом 1 0-30 к вертикали и на задней стене в один ряд под углом

Ю

40-60 . к вертикали, при этом отношение mara сопл к эквивалентному диамет-.

1 ру сопла составляет 6-8, а отношение площади сечений сопл к плошади сечения камеры охлаждения составля,ет

О, 012-0, 015.

6-10 6-10 6-10 6-10

6,3; 5,2; 4,8; 3,9;

0,098 О, 0141-0,0124-0> 025

0,0176 0,0166

7-35 7-35 7-35 7-35

7-35 7-35 7-35 7-35

37-65 37-65 37-65 37-65

1564469

0,ЛУ

47У 70

12

Составитель Т.Лепахина

Редактор .М.Íåäoëóæåíêo Техред Jl,Олийнык

Корректор Н,Ревская

Заказ 1153 Тираж 455 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

4 l

f, f

О, д

К М09ф 4

015 фЬГ Я

ОИ, ЮМ ИИ EF кв

Fg

ФиГ4