Топка

 

Использование: на тепловых электростанциях. Сущность изобретения: топка содержит призматическую камеру сгорания с внутренним и внешним газоплотными трубными экранами, снабженных верхними и нижними перепускными окнами, на уровне которых установлены горелочные устройства с циркуляционными трубами, установленными между экранами с скрепленными с ними, при этом трубы установлены вдоль экранов, а трубы - поперек экранов и скреплены с ними своими торцами. Трубы выполнены с косым срезом, обращенным в сторону противоположную перепускным окнам, воздушные сопла направлены вдоль внутренних экранов и установлены на уровне горелок на внешних экранах между центральной и периферийной камерами сгорания. Пылепроводы горелок подсоединены соответственно к источнику крупнодисперсной и мелкодисперсной пыли. 4 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электростанциях для сжигания низкосортных бурых углей, добываемых открытым способом.

Известна топка (авт. свид. СССР N 1298480, кл. F 23C 5/08, 1985), содержащая призматическую камеру сгорания с горелочными устройствами и холодной воронкой, а также размещенные в камере сгорания внутренний и внешний газовые трубные экраны, установленные один в другом с образованием центральной и периферийной камер сгорания, при этом горелочные устройства заведены внутрь камер сгорания.

Недостатком известной топки является сложность конструкции.

Известна топка котла (авт. свид. СССР N 1379569, кл. F 23C 5/08, 1986), содержащая призматическую камеру сгорания с горелочными устройствами, а также размещенные в камере сгорания внутренний и внешний газоплотные экраны, установленные один в другом с образованием центральной и периферийной камер сгорания, при этом периферийные камеры сгорания расположены в углах камеры сгорания.

Недостатком известной топки является сложность конструкции.

Известна пылеугольная экранированная топка (авт. свид. СССР N 1726895, кл. F 23C 5/08, 1990), содержащая призматическую камеру сгорания с горелочными устройствами, а также размещенные в камере сгорания внутренний и внешний газоплотные трубные экраны, установленные один в другом с образованием центральной и периферийной камер сгорания, причем трубы внутреннего экрана разведены в фестон в нижней и верхней части с образованием перепускных окон, при этом горелочные устройства расположены на уровне перепускных окон и направлены внутрь камер сгорания.

Недостатком известной топки является большое количество воздуха, подаваемое для эжекции газов и топлива, что превышает его расчетное количество, нужное для горения топлива.

Известна топка котла (авт. свид. СССР N 1027470, кл. F 23C 5/00, 1982), содержащая призматическую камеру сгорания с горелочными устройствами, а также размещенные в камере сгорания внутренний и внешний трубные экраны, установленные один в другом, при этом работающие на газе горелочные устройства заведены в полость топки и скреплены своими выходными участками с трубами внутреннего экрана.

Недостатком известной топки котла является возможность обгорания горелочных участков, заведенных внутрь топки, так как они не экранированы.

Известна топка (авт. свид. СССР N 1695037, кл. F 23C 5/08, опубл. 30.11.91. Бюл. N 44), содержащая призматическую камеру сгорания с горелочными устройствами и холодной воронкой, а также размещенные в камере сгорания внутренний и внешний газоплотные трубные экраны, установленные один в другом с образованием центральной и периферийных камер, причем трубы внутреннего экрана имеют перепускные окна в верхней и нижней части, выходной учсток каждого горелочного устройства заведен в объем камеры сгорания и окружен циркуляционной трубой, перед входным торцом которой размещены сопла подачи инжектирующего агента, а на выходном ее торце установлен горелочный насадок.

Недостатком известной топки является возможность обгорания неэкранированных участков горелочных устройств, заведенных в топку, и недостаточная степень термоподготовки топлива перед сжиганием.

Задача изобретения повышение эффективности термоподготовки пыли перед сжиганием и увеличение надежности горелочных устройств.

Задача решается тем, что в топке, содержащей призматическую камеру сгорания с горелочными устройствами и холодной воронкой, а также размещенные в камере сгорания внутренний и внешний газоплотные трубные экраны, установленные один в другом с образованием центральной и периферийной камер сгорания, причем трубы внутреннего экрана имеют перепускные окна в верхней и нижней части, выходной участок каждого горелочного устройства заведен в объем камеры сгорания и окружен циркуляционной трубой, перед входным торцом которой размещены сопла подачи инжектирующего агента, а на выходном ее торце установлен горелочный насадок и воздушные сопла, согласно изобретению, циркуляционные трубы горелочных устройств установлены между внутренним и внешним газоплотными экранами и скреплены с ними на уровне верхних и нижних перепускных окон, при этом первые установлены вдоль экранов, а последние - поперек их и скреплены с экранами своими торцами, причем циркуляционные трубы выполнены с плоским косым срезом, обращенным в сторону, противоположную перепускным окнам, а воздушные сопла, установленные на внешних экранах между периферийными камерами сгорания, направлены вдоль внутренних экранов и размещены на уровне горелочных устройств в верхней и нижней части топки, подключенных соответственно к пылепроводам крупнодисперсной и мелкодисперсной пыли.

Установка циркуляционных труб горелочных устройств между внутренним и внешним газоплотными экранами и скрепление их с ними на уровне верхних и нижних перепускных окон, при этом первые установлены вдоль экранов, а последние поперек их и скреплены с экранами своими торцами, причем циркуляционные трубы выполнены с плоским косым срезом, обращенным в сторону противоположную перепускным окнам, позволяет исключить обгорание перепускных труб в объеме камеры сгорания, так как трубы по всему периметру находятся в плотном контакте с внутренним и внешним экранами, обеспечивающими их охлаждение. Кроме того, выполнение косого среза на циркуляционных трубах с обращением его в сторону, противоположную перепускным окнам, исключает радиационное воздействие факела центральной камеры сгорания на сопла подачи инжектирующего агента, в качестве которого используется воздух. При необходимости в сопла может подаваться холодный воздух для охлаждения их наружных стенок. Рециркуляционные трубы своими косыми срезами в нижней части улучшают также условия вывода готовой пыли из периферийных камер сгорания в центральную камеру, перекрывая сечение нижнего перепускного окна и препятствуя этим недожогу с провалом.

Направление воздушных сопел, установленных на внешних экранах между периферийными камерами сгорания вдоль внутренних экранов и размещение их на уровне верхних и нижних горелочных устройств, подключенных соответственно к пылепроводам крупнодисперсной и мелкодисперсной пыли, позволяет организовать тангенциальную эффективную крутку факела в центральной камере сгорания и обеспечить обдувание внутренних экранов. Подача крупнодисперсной пыли в периферийные камеры сгорания позволяет осуществить термоподготовку пыли, поступающей затем через нижние горелки в центральную камеру на дожигание.

Крупнодисперсная пыль подхватывается нижними горелками, в которые подается мелкодисперсная пыль, за счет тепла сгорания которой обеспечивается эффективное выгорание крупной пыли, лишенной внутреннего газового балласта в периферийных камерах сгорания.

Таким образом, установка циркуляционных труб горелочных устройств между внутренним и внешним экранами и скрепление их с ними исключает обгорание горелочных устройств, заведенных внутрь топки, а выполнение их с плоским косым срезом, в случае верхних горелок, защищает их от радиационной составляющей факела центральной камеры сгорания, исключая пережог сопел инжекционного агента, а в случае нижних горелок, обеспечивает эффективный захват полукокса, образованного в периферийных камерах сгорания и исключает недожог с провалом. Кроме того, инжекционные циркуляционные трубы закрывают нижние инжектирующие сопла от радиационной составляющей факела центральной камеры сгорания, облучающего сопла через нижние перепускные окна.

На фиг. 1 изображена топка, 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. 2.

Топка содержит призматическую камеру 1 сгорания, внутренний и внешний газоплотные экраны 2 и 3, при этом внутренний экран снабжен верхними и нижними перепускными окнами 4 и 5, холодную воронку 6, центральную и периферийные камеры 7 и 8 сгорания, горелочные устройства 9 и 10, расположенные соответственно на уровне верхних и нижних перепускных окон 4 и 5. Выходные участки горелочных устройств 9 и 10 окружены циркуляционными трубами 11 и 12, перед входными торцами которых размещены сопла 13 и 14 для подачи инжектирующего агента, подключенные к воздушному коробу или линии холодного воздуха.

Циркуляционные трубы 11 и 12 горелочных устройств 9 и 10 установлены между внутренним и внешним газоплотными экранами 2 и 3 и скреплены с ними на уровне верхних и нижних перепускных окон 4 и 5, при этом перепускные трубы 11 установлены вдоль экранов 2 и 3, а трубы 12 поперек их и скреплены с экранами 2 и 3 своими торцами. Циркуляционные трубы 11 и 12 выполнены с плоским косым срезом, обращенным в сторону, противоположную перепускным окнам 4 и 5, а воздушные сопла 15 и 16, установленные на внешних экранах 3 между периферийными камерами 8, направлены вдоль внутренних экранов 2 и размещены на уровне горелочных устройств 9 и 10 в верхней и нижней частях центральной камеры 7 сгорания. Горелочные устройства 9 и 10 своими пылепроводами 17 и 18 подключены соответственно к источникам крупнодисперсной и мелкодисперсной пыли.

Горелочные устройства 9 и 10 могут быть спаренными для повышения коэффициента заполнения периферийных камер 8, улучшения эжекции газов в камеры 8 и снижения недожога с провалом в нижней части камер 8. Сопла 13 и 14 находятся в радиационной тени косых срезов 19 и 20.

Топка работает следующим образом.

Крупнодисперсная пыль через горелки 9 подается в периферийные камеры 8 сгорания с недостатком воздуха. При работе горелочных устройств за счет рециркуляционных труб создается эжектирующий эффект, в результате чего в камеру 8 затягиваются горячие топочные газы из центральной камеры 7 сгорания, которые обеспечивают воспламенение аэросмеси, выходящей из горелочного устройства 9, так как газы подаются в корень факела. Это стабилизирует горение и способствует термоподготовке пыли, проходящей внутри камер 7 сгорания. Пройдя через камеры 7, пыль подхватывается горелками 10 и втягивается внутрь циркуляционных труб 12 и выбрасывается в центральную камеру 7 сгорания, где подхватывается струями третичного воздуха, подаваемого из сопел 16, и догорает в струях четвертичного воздуха, подаваемого из сопел 15. В пылепровод 18 горелочного устройства 10 подается мелкодисперсная пыль, за счет которой обеспечивается более быстрое выгорание коксовой частицы крупнодисперсной пыли, прошедшей через периферийную камеру 8 сгорания.

Благодаря тому, что циркуляционные трубы 11 и 12 скреплены с экранами 2 и 3, они не обгорают, а косые срезы циркуляционных труб способствуют лучшему подхвату пыли в горелочных устройствах 10 и защищают от радиационного воздействия факела горелочные устройства 9, сопла 13 которых находятся так же, как и сопла 14 горелок 10 в радиационной тени.

Таким образом, предполагаемая конструкция топки позволяет исключить обгорание выходных участков горелочных устройств, заведенных внутрь топочной камеры и обеспечить термоподготовку крупнодисперсной пыли перед сжиганием. Кроме того, благодаря рециркуляции горячих топочных газов из камеры 7 в камеры 8, усредняются температуры по сечению и по высоте топки, улучшаются условия воспламенения и горения пыли, так как горячие газы подаются в корень факела. Подача воздушного дутья вдоль внутренних экранов обеспечивает более эффективную крутку факела в центральной камере сгорания 7 и обдувает внутренние экраны, а выгорание полукокса, полученного в камерах 8 сгорания, в смеси с мелкой пылью, подаваемой в горелочные устройства 10, за счет более быстрого выгорания мелкой пыли, обеспечивает эффективное дожигание коксовой основы. Дробная подача воздуха снижает образование оксилов азота, а предварительная термоподготовка крупной пыли исключает затягивание горения в конвективную шахту.

Расчетная температура в периферийных камерах 8 не превышает 600 - 700^oC, что исключает обгорание сопел 13 и 14 подачи инжектирующего агента, а подача в сопла холодного воздуха предупреждает температурную коррозию их.

Внутренние экраны 2 могут быть заведены со стороны внешних экранов 3 путем вырезки одной трубы, при этом экраны 2 выполнены C-образными с верхними и нижними коллекторами, находящимися за пределами топочной камеры, но включенными в общую систему котла.

По сравнению с известными конструкциями периферийных камер (например, в авт. свид. N 1726895, кл. F 23C 5/08, опубл. 15.04.92. Бюл. N 14), в предлагаемой конструкции могут быть значительно снижены скорости воздуха в инжекционных соплах 13 и 14 ввиду наличия циркуляционных труб 11 и 12, что исключает подачу воздуха выше расчетного количества.

Формула изобретения

Топка, содержащая призматическую камеру сгорания с горелочными устройствами и холодной воронкой, а также размещенные в камере сгорания внутренний и внешний газоплотные трубные экраны, установленные один в другом с образованием центральной и периферийной камер сгорания, при этом в верхней и нижней части труб внутреннего экрана выполнены перепускные окна, выходной участок каждого горелочного устройства заведен в камеру сгорания и окружен циркуляционной трубой, перед входным торцом которой размещены сопла подачи инжектирующего агента и воздушные сопла, отличающаяся тем, что циркуляционные трубы горелочных устройств установлены между внутренним и внешним газоплотными трубными экранами и скреплены с ними на уровне верхних и нижних перепускных окон, при этом циркуляционные трубы верхних горелочных устройств установлены вдоль экранов, а нижних поперек их и скреплены с экранами своими торцами, причем циркуляционные трубы выполнены с косым плоским срезом, обращенным в сторону, противоположную перепускным окнам, а воздушные сопла, установленные на внешних экранах между периферийными камерами сгорания, размещены на уровне горелочных устройств и направлены вдоль внутренних экранов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4