Топка для сжигания древесных отходов в кипящем слое

Авторы патента:

Туманов С.С. (RU)

Воронов В.Ю. (RU)

Лукичев А.Е. (RU)

Кныш С.А. (RU)

Юферев Ю.В. (RU)

F23C10/04 - когда частицы циркулируют в направлении к какой-либо секции, например теплообменной, или в возвратном канале, по крайней мере частично экранированной от зоны горения прежде, чем они вновь вернутся в зону горения

Владельцы патента RU 2244873:

Туманов Сергей Сергеевич (RU)

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может использоваться в котлостроении. Топка для сжигания древесных отходов в кипящем слое состоит из беспровальной колпачковой воздухораспределительной решетки, питателя топлива, систем подачи воздуха и возврата уноса, розжигового устройства и поверхностей нагрева, в верхней части топки расположены трубопроводы тангенциального подвода вторичного воздуха, топка выполнена в виде конуса, стенки топки выполнены из огнеупорного материала и не являются несущими, подача вторичного воздуха в топку осуществляется за счет разрежения, поверхности нагрева устанавливаются непосредственно на опорную конструкцию и являются независимыми от топки, для розжига используется дровяное розжиговое устройство. Изобретение позволяет повысить эффективность и теплопроизводительность котла. 3 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может использоваться в котлостроении.

Известна топка для сжигания угля в низкотемпературном кипящем слое (НТКС) котельной установки под названием “УКС-2,5” [1]. Основу топки составляет сферическая беспровальная колпачковая решетка, устанавливаемая между цилиндрическими металлическими стенками водяной рубашки котла. Воздух (в полном объеме) на горение и ожижение слоя топлива поступает через решетку за счет разрежения, создаваемого в топке дымососами. Поверхностью охлаждения является вертикальная жаровая труба и газотрубная конвективная часть. Подача топлива осуществляется шнеком, розжиг производится водоохлаждаемым жидкотопливным устройством.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к заявляемому объекту является топка котла с циркулирующим слоем [2]. Котел с циркулирующим слоем содержит экранированную топку, примыкающую к газоходу, в котором последовательно установлены два уловителя циркулирующих частиц, подключенных каналами возврата с регулятором расхода к топке.

Недостатками этого котла являются большой объем топки, связанный с увеличенной ее высотой, необходимой для организации процесса сгорания топлива в циркулирующем слое, в этой связи значительно возрастает объем обмуровки, снижается маневренность котла и требуется большой расход растопочного топлива, данный котел имеет значительный расход электроэнергии на собственные нужды, в первую очередь из-за повышенной мощности дутьевого вентилятора и дымососа, наличие двух уловителей циркулирующих частиц сильно увеличивает габариты котла.

Задачей изобретения является совершенствование конструкции топки для сжигания древесных отходов в кипящем слое (КС), возможность применения различных как по конструкции, так и по виду теплоносителя поверхностей нагрева, возможность сжигания различных по характеристикам древесных отходов в одном и том же котле без существенных потерь в эффективности и теплопроизводительности без дополнительных конструктивных мероприятий.

Указанные задачи решаются за счет того, что топка состоит из беспровальной колпачковой воздухораспределительной решетки. Стенки топки в виде конуса выложены огнеупорным материалом. В верхней части топки расположены трубопроводы тангенциального подвода вторичного воздуха. При этом общее сечение трубопроводов вторичного дутья и колпачковой решетки выбрано таким образом, чтобы соотношение первичного вторичного воздуха оставалось 0,4-0,5/0,6-0,5 соответственно, в зависимости от разрежения в топке, причем 0,4/0,6 - относится к максимальному разрежению. Угол раскрытия стенок топки выбран таким образом, чтобы уменьшить скорость газов и снизить потери с уносом.

Угол наклона и взаимное расположение устьев трубопроводов вторичного дутья создают тангенциальное вращающееся нисходящее направление потока частиц топлива вдоль раскаленных стенок топки, что также снижает потери с уносом не догоревшего топлива.

Подача воздуха в топку и удаление дымовых газов осуществляется за счет разрежения, создаваемого одним дымососом, что повышает надежность котлоагрегата в целом.

Розжиговое устройство представляет собой поддон, в котором горят дрова и горячие газы поступают через слой в топку на разогрев и зажигание топлива. Использование дров для розжига котла исключает необходимость использования дополнительного топлива и организации системы его хранения и подачи.

Стенки из огнеупорного материала создают при их нагревании зажигательный пояс для ускорения процесса сушки, выхода летучих и повышения устойчивости горения при изменении влажности древесных отходов. Поверхности нагрева проектируются из условий аэродинамического сопротивления газового тракта и необходимости хотя бы одного поворота газов в конвективной части с целью организации улавливания (осаждения) уноса топлива и возврата его на дожигание за счет эжекции.

Топка устанавливается на опорной раме - единой опорной конструкции, как для стенок топки, так и для поверхностей нагрева.

Твердые частицы (грунт, пыль и т.п.), поступающие в топку вместе с топливом, либо выносятся из топки уходящими газами, либо при агломерации удаляются через сливное отверстие в центре сферической решетки при помощи шнека удаления очаговых остатков.

Новыми признаками в заявляемом изобретении являются:

- применение огнеупорных стенок топки в виде конуса с определенным углом раскрытия в комплексе с беспровальной колпачковой воздухораспределительной решеткой;

- применение особым образом организованного вторичного дутья;

- применение одной тягодутьевой машины;

- применение розжигового устройства, использующего основное топливо котла.

Предложенный тип и конструкция топки низкотемпературного кипящего слоя известны в качестве топок для сжигания твердого топлива [2] и угля [1], но использование топок НТКС с указанными выше новыми признаками для сжигания древесных отходов в кипящем слое авторами не выявлено из существующего уровня техники. Предложенная конструкция подвода вторичного воздуха не выявлена из существующего уровня развития техники. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию патентоспособности “изобретательский уровень”.

Предложенная конструкция топки поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен вид сбоку, на фиг.2 изображен разрез фиг.1 в горизонтальном сечении А-А и на фиг.3 разрез Б-Б фиг.2 в вертикальном сечении.

Топка содержит раму решетки (1) с опорной конструкцией под поверхности нагрева (2), сферическую беспровальную колпачковую решетку (3), стенки топки (4), систему подачи вторичного воздуха (5), розжиговое устройство (6), воздушный короб (7), питатель топлива (8), шнек удаления очаговых остатков (9) и систему возврата уноса.

Система возврата уноса выполнена в виде поворотной камеры и расположенного под ней бункера уноса (10) с эжектором (11).

Система подвода вторичного воздуха (5) включает трубопроводы, расположенные в верхней части топки.

Стенки топки (4) выложены из огнеупорного материала внутри опорной конструкции и не являются несущими для поверхностей нагрева.

Поверхности нагрева (2) устанавливаются непосредственно на опорную конструкцию и являются независимыми от топки.

Предлагаемая топка работает следующим образом.

В топку на определенную высоту засыпается инерт (шамотная крошка, кварцевый песок и пр.). В камере розжига при минимальной тяге дымососа зажигаются дрова. Вторичное дутье, воздушный короб и сопло возврата уноса при этом закрыты. При нагреве слоя до 200°С в топку подается порция древесных отходов питателем топлива (8) из расходного бункера. При их устойчивом горении включается в работу эжектор возврата уноса (11) и вторичное дутье (12), осуществляется подача топлива, и заслонкой воздушного короба (13) регулируется количество подаваемого первичного воздуха. Отверстие розжиговой камеры для входа воздуха не перекрывается как в процессе розжига, так и в процессе работы. Когда процесс горения стабилизируется, теплопроизводительность котла регулируют с помощью изменения производительности шнека питателя (8) и воздушной заслонки (13).

В процессе горения минеральные частицы агломерируются и оседают на дне решетки и периодически удаляются шнеком (9).

Продукты сгорания, проходя поворотную камеру за счет изменения направления движения, очищаются от частиц топлива, которые возвращаются в топку на дожигание эжектором (11).

Разрежение в топке и удаление продуктов сгорания производится дымососом (14). В мультициклоне (15) происходит очищение дымовых газов от частиц золы и сажи.

Вышесказанное позволяет сделать вывод о соответствии критерию патентоспособности "промышленное применение".

Литература

1. Конструкторская документация Брестского ГСКБ, шифр “УКС-2,5”.

2. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1772523 A1, F 23 С 11/02. 1992 г. - 8 с.

Топка для сжигания древесных отходов в кипящем слое, состоящая из беспровальной колпачковой воздухораспределительной решетки, питателя топлива, систем подачи воздуха и возврата уноса, розжигового устройства и поверхностей нагрева, отличающаяся тем, что в верхней части топки расположены трубопроводы тангенциального подвода вторичного воздуха, топка выполнена в виде конуса, стенки топки выполнены из огнеупорного материала и не являются несущими, подача вторичного воздуха в топку осуществляется за счет разрежения, поверхности нагрева устанавливаются непосредственно на опорную конструкцию и являются независимыми от топки, для розжига используется дровяное розжиговое устройство.

Изобретение относится к реактору с циркулирующим псевдоожиженным слоем. .

Способ переработки твердых углеродсодержащих материалов и устройство для его осуществления // 2189527

Изобретение относится к химии, а именно к способам переработки твердых углеродсодержащих материалов: некондиционного топлива (в том числе угля), угольной пыли, углеродсодержащих материалов, переработка которых традиционными способами затруднительна из-за большого содержания минерального остатка или уноса, и позволяет проводить переработку твердых углеродсодержащих материалов с большим содержанием минерального остатка и/или малой теплотворной способностью с повышенным требованием по полноте переработки.

Топка с кипящим слоем // 1688034

Топка с кипящим слоем // 1666863

Устройство для сжигания топлива в кипящем слое // 1663313

Изобретение относится к котельной технике. .

Жаротрубный котел // 1663306

Топка // 1615464

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при сжигании жидких топлив ухудшенного качества. .

Устройство для сжигания топлива // 1613800

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в котлах. .

Топка с кипящим слоем // 1605086

Способ сжигания топлива // 1599618

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при сжигании твердого топлива низкого качества, шламов. .

Способ и устройство для регенерации тепла в реакторе с псевдоожиженным слоем // 2300415

Изобретение относится к способу и устройству для регенерации тепла в реакторе с псевдоожиженным слоем

Теплообменник с псевдоожиженным слоем для котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем и котел с циркулирующим псевдоожиженным слоем, снабженный теплообменником с псевдоожиженным слоем // 2393386

Изобретение относится к теплообменнику с псевдоожиженным слоем, предназначенному для котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения и к котлу с циркулирующим псевдоожиженным слоем, предусмотренному с подобным теплообменником

Реакторная установка с псевдоожиженным слоем // 2507445

Изобретение относится к энергетике. Реакторная установка с псевдоожиженным слоем, в котором реактор с псевдоожиженным слоем содержит по меньшей мере нижнюю часть, крышечную часть и по меньшей мере одну боковую стенку, вертикально простирающуюся между нижней частью и крышей, причем упомянутая боковая стенка выполнена наклонной у нижней части таким образом, что поперечное сечение реакторной камеры реактора уменьшается к нижней части, и причем эта реакторная установка с псевдоожиженным слоем содержит камеру теплообмена, в которой упомянутая боковая стенка образует разделительную стенку между камерой теплообмена и реакторной камерой. Задняя стенка камеры теплообмена присоединена к боковой стенке реакторной камеры от верхней части задней стенки у области соединения таким образом, что ее направление совпадает с направлением боковой стенки по меньшей мере у соединения. Изобретение позволяет улучшить соединение камеры теплообмена с реактором с псевдоожиженным слоем за счет создания крепкой и простой структуры. 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ проведения пиролиза с использованием бойлера и устройство для проведения пиролиза // 2508390

Настоящее изобретение относится к способу проведения пиролиза. Описан способ проведения пиролиза с использованием бойлера, в котором материал носителя, полученный из процесса горения (1) в псевдоожиженном слое бойлера, рециркулируют обратно в процесс горения в ходе проведения процесса пиролиза (4b), в котором его смешивают с твердым топливом и далее выделяют из полученной смеси конденсируемые газообразные вещества за счет тепла, полученного от горячего материала носителя, который движется в процессе горения (1) попутно отходящим газам, после чего его отделяют от отходящих газов в сепараторе (3), и движется между сепаратором и процессом горения за счет сил гравитации в процесс пиролиза (4b), где конденсируемые газообразные вещества выделяют за счет эффекта псевдоожижения из указанной выше смеси материала носителя и топлива, после этого газообразные вещества отделяют от газового потока (7), идущего из процесса пиролиза, с переводом их в жидкую форму в виде так называемого пиролизного масла, отличающийся тем, что процесс пиролиза (4b) проводят в камере, ограниченной камерой сгорания бойлера с циркулирующим псевдоожижающим слоем и из которой материал носителя, кокс и другие горючие материалы, смешанные с материалом носителя, направляют через один или более возвратные выводные патрубки в камеру сгорания. Также описано устройство для проведения пиролиза, включающее в себя камеру сгорания (1), действующую на принципе горения в псевдоожиженном слое, пиролизер (4) и каналы потока, которые соединяют камеру сгорания (1) и пиролизер (4) для организации циркуляции (С) материала носителя в процессе горения в псевдоожиженном слое между камерой сгорания и пиролизером, причем упомянутое устройство дополнительно включает в себя ввод подачи (14) для подачи топлива, предназначенного для пиролиза, в пиролизер (4), средства (5) подачи сжижающего газа, расположенные в пиролизере для сжижения смеси материала носителя и топлива, и вывод (6) для отбора из пиролизера (4) конденсируемых газообразных веществ, отделенных от пиролизуемого топлива, и конденсер (8) для конденсации конденсируемых газообразных веществ, причем циркуляцию материала носителя организуют в камере сгорания (1) попутно упомянутому каналу потока горячих выводных газов, причем сепаратор (3) размещают выше пиролизера (4), причем сепаратор выполнен с возможностью отделения материала носителя от выводных газов, причем циркуляция также включает соединительный трубопровод (11, 12) между сепаратором (3) и пиролизером (4) для перемещения материала носителя за счет гравитации к пиролизеру (4) и возвратный трубопровод (12, 12') между пиролизером (4) и камерой сгорания (1) для возврата материала носителя в камеру сгорания (1), причем вывод (6) сформирован в камере, образованной пиролизером (4), в ее верхней части, в соединении с пространством поверх псевдоожиженной смеси материала носителя и топлива для отвода конденсируемых газообразных веществ из пиролизера, отличающееся тем, что пиролизер (4) представляет собой камеру, ограниченную камерой сгорания (1) и которая соединена одним или более возвратными выводами (12') с камерой сгорания (1). Технический результат упрощение схемы циркуляции носителя. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ уменьшения выбросов оксидов азота при кислородотопливном сгорании // 2511819

Изобретение относится к области энергетики. Способ уменьшения выбросов оксидов азота при кислородотопливном сгорании включает подачу в топку (11) котла (10) с циркулирующим псевдоожиженным слоем, по меньшей мере, одного потока (15) первичного газа и, по меньшей мере, одного потока (16) вторичного газа, где первичный газ (15) и вторичный газ (16) получены смешиванием кислорода и циркулирующего топливного газа. Содержание кислорода в первичном газе (15) регулируют так, что у дна топки (11) формируют восстановительную зону (I), а содержание кислорода во вторичном газе (16) регулируют так, что над восстановительной зоной (I) формируют окислительную зону (II), причем содержания кислорода в первичном газе (15) и вторичном газе (16) регулируют путем изменения отношения кислорода к циркулирующему топочному газу в упомянутых газовых потоках (15, 16). Два или более потока вторичного газа подают в топку (11) на двух или более различных уровнях. Содержания кислорода во вторичных газовых потоках, подаваемых на различных уровнях, регулируют так, что содержания кислорода отличаются друг от друга. Кислород (24) и циркулирующий топочный газ (25) смешивают с помощью средств смешивания, связанных с топкой (11), непосредственно перед подачей первичного газа (15) или вторичного газа (16) в топку (11). Температуру в топке регулируют путем изменения содержания кислорода в первичном газе (15) и/или во вторичном газе (16). Изобретение позволяет уменьшить выбросы оксидов азота при кислородотопливном сгорании. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Котел на гранулированном топливе с регенеративным нагревателем роторного типа // 2612680

Изобретение относится к котлам на гранулированном топливе. Котел на гранулированном топливе с регенеративным нагревателем роторного типа содержит печь; регенеративный нагреватель роторного типа, включающий: главный корпус теплообменника; устройство привода для придания вращения главному корпусу теплообменника вокруг своей центральной оси; разделительный элемент, установленный в главном корпусе теплообменника вдоль центральной оси, разделяющий главный корпус теплообменника как минимум на одну пару принимающих камер, причем каждая пара принимающих камер расположена диаметрально противоположно по отношению к центральной оси; теплоноситель, принимаемый в принимающих камерах, соответственно, изготавливаемый из неметаллического твердого материала, причем дымовой газ имеет температуру 65-75°С после теплообмена при помощи регенеративного нагревателя роторного типа; газопровод дымового газа со входом, соединенным с верхней частью печи, и выходом, соединенным с регенеративным нагревателем роторного типа, для того чтобы дымовой газ в печи подавался как минимум в одну принимающую камеру спаренных принимающих камер и осуществлял теплообмен с теплоносителем, находящимся в ней; и воздуховод для подачи воздуха в другую принимающую камеру спаренных принимающих камер, для того чтобы теплоноситель, находящийся в ней, обменивался теплом с воздухом и воздух после теплообмена подавался в печь. Изобретение направлено на повышение КПД рециклирования остаточного тепла. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.