Вихревая топка

 

Изобретение относится к области топочной и сушильной технике на основе систем и устройств с циркулирующим кипящим слоем и может быть использовано в теплопарогенераторах, сушильных установках различных мощностей и назначения, удовлетворяющих требованиям экологии, экономичности, надежности и малогабаритности, с целью повышения эксплуатационной надежности. Топка выполнена в виде горизонтальной цилиндрической камеры с подводом топлива, первичного и вторичного окислителя по касательной к внутренней футерованной поверхности камеры. Камера секционирована на отсеки и полуотсеки с расположением, как правило, по одной группе топливных сопел и первичного окислителя в каждом полуотсеке. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области топочной и сушильной техники на основе систем и устройств с циркулирующим кипящим слоем и может быть использовано, например, в теплопарогенераторах, сушильных установках различных мощностей и назначения, удовлетворяющих требованиям экологии, экономичности, надежности и малогабаритности.

Известна топка с вихревой структурой потока и многократной циркуляцией частиц твердого топлива.

Однако процесс горения в таких устройствах протекает при высоких температурах, обеспечивающих расплавление золы и удаление ее из реакторной зоны в виде жидкого шлака. Выбросы оксидов азота и серы из вихревых устройств выше, чем из устройств с циркулирующим кипящим слоем.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности топки.

Указанная цель достигается тем, что в вихревой топке, содержащей горизонтальную цилиндрическую футерованную камеру сгорания с направляющим козырьком и плоским пережимом, тангенциальные сопла для подачи топлива и первичного окислителя и золоотводящие патрубки, камера дополнительно содержит тангенциальный патрубок подвода вторичного окислителя, известняка и инертной золы.

Плоская структура вихревого горизонтального потока позволяет предельно наполнить камеру сгорания теплопоглощающими поверхностями из цельносварных трубных панелей, которые делят камеру на отсеки и полуотсеки, причем в каждом полуотсеке, как правило, размещается по одному соплу для подвода топлива и первичного окислителя.

Избыточная зола, образующаяся при горении топлива в вихревом кипящем слое, отводится из камеры через патрубки на торцевых стенках в зоне циркулирующего вихревого слоя.

При многосекционной камере в разделительных экранах предусмотрены отверстия для перелива золы из центральных секций в крайние.

На фиг.1 изображен поперечный разрез топки; на фиг.2 то же, вариант; на фиг.3 разрез А-А на фиг.2.

Топка содержит горизонтальную цилиндрическую камеру 1 сгорания, снабженную охлаждающим контуром 2, включенным в естественную или принудительную циркуляцию, соплами 3 6 для подачи соответственно пылевидного топлива, первичного окислителя, известняка, инертной золы, патрубком 7 вторичного окислителя, газоотводящим каналом 8, патрубками 9 для отвода избыточной золы. По ширине камера 1 секционирована двухсветными экранами 10 на отсеки 11 с установленными в них перегородками 12. Внутренняя поверхность камеры 1 защищена термоизносостойкой обмазкой 13. Для пуска камеры 1 предусмотрено растопочное сопло 14.

Работа топки осуществляется следующим образом.

Включаются сопло 4 и патрубок 7 соответственно первичного и вторичного окислителя на минимальном расходе, образуя в камере 1 вихревое инерционное поле. Далее включается растопочное сопло 14 на газе или жидком топливе и производится разогрев камеры 1 до 400-500^оС. Затем в сопло 3 подают топливо с одновременным увеличением расхода окислителя, в результате формируется устойчивый вращающийся цилиндрический слой с интенсивным тепломассообменом и форсированным сжиганием пылевидного топлива, фракционный состав которого определяется его реакционной способностью (выходом летучих). Процесс горения происходит в диапазоне 800-950^оС. В зависимости от количества серы в топливе и нагрузки топки через сопла 5, 6 подается известняк и инертная зола. Таким образом осуществляется процесс горения топлива с параметрами и преимуществами циркулирующего кипящего слоя в части вредных выбросов, совмещенный с многократной внутренней циркуляцией частиц в пределах камеры 1. Необходимость в громоздких внешних системах возврата уноса полностью отпадает.

Продукты сгорания через продольное окно, расположенное на периферии камеры 1 вблизи сопел подвода реагентов, поступают в канал 8, выполненный в виде диффузора. В результате резкого снижения скорости часть частиц, захваченная потоком, выпадает из него (эффект фонтанирования) и возвращается в камеру 1 на повторный цикл. Далее газы поступают в камеру 15 охлаждения, наполненную двухсветными экранами, но в отличие от камеры 1 без термоизносостойкой обмазки. Необходимость в такой обмазке отпадает благодаря существенно более низкой концентрации твердых частиц в несущем прямоточном потоке в камере 15 охлаждения по сравнению с камерой 1.

Избыточная зола, образующаяся при горении топлива в вихревом кипящем слое, выводится из камеры 1 через патрубки 9 на торцевых стенах в зоне вихревого цилиндрического слоя. При секционированной камере 1 в разделительных экранах 10 предусмотрены отверстия 16 для перелива золы из средних секций в крайние.

Избыточная зола поступает в золоприемник 17, снабженный теплообменником 18, включенным в технологический цикл топки.

При такой организации процесса обеспечивается высокая относительная скорость между частицами топлива, и окислителем, превышающая скорость, характерную для кипящего слоя. Многократная циркуляция частиц обеспечивается за счет вращающегося цилиндрического слоя в пределах камеры 1.

Формула изобретения

1. ВИХРЕВАЯ ТОПКА, содержащая горизонтальную цилиндрическую футерованную камеру сгорания с направляющим козырьком и плоским пережимом, тангенциальными соплами подачи топлива и первичного окисления и золоотводящими патрубками, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, камера сгорания дополнительно содержит тангенциальный патрубок подвода вторичного окислителя.

2. Топка по п.1, отличающаяся тем, что в камере сгорания дополнительно установлены диаметральные поперечные двусветные экраны, образующие отсеки, сообщенные между собою переточными окнами, причем в каждом отсеке дополнительно установлена перегородка, имеющая ширину, не превышающую половины диаметра камеры.

3. Топка по п.1, отличающаяся тем, что золоотводящие патрубки установлены в торцевых стенках камеры.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3