Теплообменник с псевдоожиженным слоем для котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем и котел с циркулирующим псевдоожиженным слоем, снабженный теплообменником с псевдоожиженным слоем
Изобретение предназначено для теплообмена и может быть использовано в теплотехнике. Котел с циркулирующим псевдоожиженным слоем, который содержит топку, сепаратор частиц для внешней циркуляционной системы для горячей среды и теплообменник, расположенный в канале возврата, предусмотренном во внешней циркуляционной системе для горячей среды. Теплообменник содержит первую и вторую камеры теплообмена, выполненные соединенными с топкой котла, первый впускной канал для ввода горячих твердых частиц из сепаратора частиц внешней циркуляционной системы котла в первую камеру теплообмена, которая снабжена первыми средствами для псевдоожижения твердых частиц, второй впускной канал для ввода твердых частиц во вторую камеру теплообмена, которая снабжена вторыми средствами для псевдоожижения твердых частиц, первые выпускные средства для отвода первой порции охлажденных твердых частиц из первой камеры теплообмена во второй впускной канал, и второе выпускное средство для отвода охлажденных твердых частиц из второй камеры теплообмена в топку. Изобретения обеспечивают повышение эффективности работы и регулирования теплообменника котла. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.
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. Более точно, изобретение относится к внешней циркуляционной системе для горячей среды, предусмотренной для котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем, другими словами, к эффективному теплообменнику, расположенному в канале возврата для твердых частиц, которые были отделены от отходящего газа котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем посредством сепаратора частиц и которые должны быть возвращены в топку. В особенности изобретение относится к размещению эффективного теплообменника в прямоточном энергетическом котле сверхкритического давления, который предусмотрен с промежуточным перегревом пара.
В котлах с циркулирующим псевдоожиженным слоем образование горячего пара из питательной воды происходит на нескольких стадиях, например посредством теплообменников, расположенных в обратном газоходе котла, посредством панелей топки, образованных из кипятильных труб, и стенок обратного газохода и в камерах теплообмена, расположенных во внешней циркуляционной системе для горячей среды. При разработке котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем, имеющих все бóльшие и бóльшие размеры, камеры теплообмена во внешней циркуляционной системе для горячей среды приобретают все более важное значение. Следовательно, необходимо найти способы эффективного выполнения котлов с камерами теплообмена, которые способны обеспечить достаточно высокую мощность теплопередачи и при этом функционировать с обеспечением гибкости в различных рабочих режимах.
Прямоточные энергетические котлы обладают преимуществом, заключающимся в том, что отсутствует потребность в разности плотностей воды и пара для создания движущей силы для обеспечения циркуляции воды, для охлаждения испарительных труб стенок топки. Вместо разности плотностей питательный насос котла служит в качестве движущей силы для обеспечения циркуляции воды. Следовательно, в прямоточных энергетических котлах существует возможность нагрева пара до высоких температур при давлениях свыше критической точки воды (220 бар), что обеспечивает повышение эффективности процесса образования водяного пара в котле. В котлах с горением (воспламенением) суспензии, находящихся в процессе эксплуатации и имеющих мощности приблизительно 1000 МВт (MWe), в которых температура топочного газа, выходящего из топки, может составлять приблизительно 1300°С, достигнутая конечная температура пара, находящегося под давлением 300 бар, составляла 610°С. В котлах с циркулирующим псевдоожиженным слоем, в которых температура в топке, как правило, составляет от 850 до 900°С, достижение соответствующих параметров пара и особенно высокой температуры при перегреве, например 620°С, требует новых решений при проектировании теплообменников котлов.
Теплообменник имеет высокую эффективность, когда большое количество твердых частиц, имеющих высокую температуру на входе и низкую температуру на выходе, проходит через него. Обычно существует возможность повышения эффективности (кпд) теплообменника посредством увеличения его теплопередающей поверхности (поверхности теплообмена), что требует того, чтобы объем псевдоожиженного слоя в камере теплообмена был достаточно большим. Увеличение высоты псевдоожиженного слоя приводит к увеличению потери давления сжижающего газа, и увеличение его ширины и глубины может привести к неблагоприятным решениям с точки зрения структуры или использования пространства. Для избежания данных проблем предпочтительно использовать, по меньшей мере, две отдельные камеры теплообмена вместо одной большой камеры теплообмена.
Патент США №5275788 раскрывает теплообменник котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем, содержащий две камеры теплообмена, расположенные во взаимодействии со стенкой топки, одна поверх другой, но параллельно с точки зрения потока частиц. Желательные порции частиц, отделенных от газа, выходящего из котла, посредством сепаратора частиц, могут быть введены в данные камеры теплообмена. При теплообменнике данного типа твердые частицы, подлежащие введению в обе камеры теплообмена, имеют одинаковую температуру, и конечная температура твердых частиц может оставаться высокой. Таким образом, эффективность теплообмена в теплообменнике и возможность регулирования эффективности теплообмена могут не соответствовать требованиям, особенно при низких нагрузках.
Патент США №5537941 раскрывает теплообменник с двумя расположенными друг над другом секциями, а именно верхней и нижней секциями, соединенными друг с другом последовательно, при этом обе секции имеют две камеры теплообмена, соединенные параллельно. Как верхняя секция, так и нижняя секция содержит обходной канал, по которому порция твердых частиц, поступающая в каждую секцию, может быть пропущена в неохлажденном состоянии мимо камер теплообмена и подана в твердые частицы, выходящие из секции. Регулируемость теплообменника данного вида является довольно хорошей, но даже здесь эффективность и гибкость теплообменника недостаточны и не достигают того уровня, который необходим с учетом всех режимов работы котла.
Цель настоящего изобретения заключается в разработке теплообменника, подлежащего размещению во внешней циркуляционной системе для горячей среды, предусмотренной для котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем, и предназначенного для уменьшения вышеупомянутых недостатков теплообменников по предшествующему уровню техники, предназначенных для котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем.
Другая цель изобретения состоит главным образом в разработке теплообменника, подлежащего размещению во внешней циркуляционной системе для горячей среды, предусмотренной для котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем, при этом указанный теплообменник должен быть применим для высокоэффективных прямоточных энергетических котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем, которые предусмотрены с промежуточным перегревом пара.
Дополнительная цель изобретения также состоит в разработке котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем, предусмотренного с теплообменником, подобным описанному выше.
Для решения вышеуказанных проблем, характерных для предшествующего уровня техники, разработаны теплообменник и котел с циркулирующим псевдоожиженным слоем, отличительные признаки которых раскрыты в отличительной части независимых пунктов формулы изобретения, относящихся к устройствам.
Следовательно, отличительным признаком теплообменника в соответствии с настоящим изобретением является то, что он содержит первую и вторую камеры теплообмена, расположенные во взаимодействие с топкой котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем, первый впускной канал, предназначенный для ввода горячих твердых частиц из сепаратора частиц, предусмотренного во внешней циркуляционной системе котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем, в первую камеру теплообмена, которая снабжена первыми средствами для псевдоожижения твердых частиц, второй впускной канал, предназначенный для ввода твердых частиц во вторую камеру теплообмена, которая снабжена вторыми средствами для псевдоожижения твердых частиц, первые выпускные средства, предназначенные для отвода первой порции охлажденных твердых частиц из первой камеры теплообмена во второй впускной канал, и второе выпускное средство, предназначенное для отвода охлажденных твердых частиц из второй камеры теплообмена в топку, и впускное средство, предназначенное для ввода горячих твердых частиц из внутренней циркуляционной системы топки непосредственно во вторую камеру теплообмена.
Таким образом, настоящее изобретение предлагает новое решение для выполнения эффективного теплообменника, при этом в соответствии с указанным решением теплообменник содержит две камеры теплообмена, соединенные последовательно во внешней циркуляционной системе для горячей среды, предусмотренной для котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем, и средство для ввода горячих твердых частиц из внутренней циркуляционной системы топки непосредственно в последнюю камеру теплообмена. В теплообменнике данного типа существует возможность получения достаточно большого потока твердых частиц, достаточно высокой температуры твердых частиц на входе и одновременно сравнительно низкой температуры твердых частиц на выходе в обеих камерах теплообмена.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения теплообменник также содержит третьи выпускные средства, предназначенные для отвода второй порции охлажденных частиц из первой камеры теплообмена непосредственно в топку. Предпочтительно, данные третьи выпускные средства и первые выпускные средства, упомянутые выше, содержат средства регулирования, предназначенные для регулирования величины первой и второй порций охлажденных твердых частиц. Таким образом, существует возможность, например, предотвращения прохода твердых частиц, охлажденных в первой камере теплообмена, во вторую камеру теплообмена, если это необходимо, при этом в данном случае твердые частицы будут проходить во вторую камеру теплообмена только непосредственно из топки. Таким образом, температура твердых частиц на входе во вторую камеру теплообмена будет максимально возможной, и во второй камере теплообмена может быть выполнен, например, промежуточный перегрев пара, возвращающегося из турбины высокого давления, до достаточно высокой температуры.
Конструкция теплообменника, аналогичная той, которая описана в вышеприведенном варианте осуществления, также применима для котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем, приводимого в действие посредством разных режимов горения, в котором один режим горения требует эффективного охлаждения твердых частиц в двух камерах теплообмена, соединенных последовательно, а другой режим горения требует охлаждения твердых частиц только в одной камере теплообмена. В последнем случае существует возможность возврата твердых частиц в топку непосредственно из первой камеры теплообмена, при этом вторая камера теплообмена вообще не используется. Из этих двух режимов горения первый может соответствовать, например, горению, при котором окислительный газ представляет собой воздух, обогащенный кислородом, или даже чистый кислород, в то время как последний соответствует сжиганию с обычным воздухом.
Две камеры теплообмена, предусмотренные в теплообменнике в соответствии с настоящим изобретением, которые соединены последовательно, могут быть расположены рядом с обеспечением их соединения со стенкой топки котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем, но в соответствии с особенно предпочтительным вариантом осуществления изобретения первая камера теплообмена, предусмотренная в теплообменнике, расположена над второй камерой теплообмена. Данный вариант осуществления особенно предпочтителен в больших котлах с циркулирующим псевдоожиженным слоем, которые содержат несколько эффективных и относительно небольших сепараторов частиц, при этом в данном случае две расположенные друг над другом и отдельные камеры теплообмена могут быть расположены в пространстве, остающемся под сепараторами. В двух расположенных друг над другом камерах теплообмена потеря давления сжижающего газа в псевдоожиженном слое твердых частиц остается более низкой, чем в соответствующей неразделенной большой камере.
Когда теплообменник в соответствии с изобретением соединен с прямоточным энергетическим котлом сверхкритического давления, конечная температура, необходимая для перегрева (пара), может быть очень высокой, например, 610°С, и конечная температура, необходимая для промежуточного (повторного) перегрева (пара), может быть даже выше, например 620°С. В данном случае, когда температура в топке котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем составляет, например, от 850 до 900°С, теплообменник, содержащий поверхности последнего теплообмена в паровом цикле котла, должен быть выполнен [и расположен] очень эффективным образом для достижения заданных температур перегрева. Существует возможность выполнить теплообменник данного типа в соответствии с настоящим изобретением предпочтительным образом так, что последняя ступень пароперегревателя в паровом цикле будет расположена в первой камере теплообмена, предусмотренной в теплообменнике, и последняя ступень промежуточного пароперегревателя в паровом цикле котла будет расположена во второй камере теплообмена, которая в наиболее предпочтительном случае расположена под первой камерой теплообмена.
Когда в соответствии с изобретением горячие твердые частицы подаются из топки непосредственно в одну из камер теплообмена, соединенных последовательно, существует возможность достижения достаточной температуры промежуточного перегрева в данной камере теплообмена при всех нагрузках котла. Это имеет место прежде всего в результате поразительного открытия, заключающегося в том, что в больших прямоточных энергетических котлах с циркулирующим псевдоожиженным слоем температура в нижней секции котла обычно выше температуры в верхней секции котла из-за значительной высоты котла и поверхностей теплообмена, расположенных в топке. Следовательно, твердые частицы, подаваемые непосредственно из внутренней циркуляционной системы топки, температура которых близка к температуре нижней секции котла, являются более горячими, чем твердые частицы, отделенные от газов, выходящих из топки, температура которых соответствует температуре в верхней секции котла. В частности, было установлено, что перепад температур между верхней и нижней секциями топки котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем становится более заметным при низких нагрузках, когда достижение достаточной температуры промежуточного перегрева пара при нормальных режимах особенно затруднено. С другой стороны, достижение достаточной температуры перегрева пара не составляет проблемы, поскольку при всех нагрузках кпд котла повышается до таких больших значений, что заданная температура перегрева пара будет достигнута.
Изобретение описано ниже со ссылкой на приложенные чертежи, на которых
фиг.1 представляет собой схематическое вертикальное сечение котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем, снабженного теплообменником в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения,
Фиг.2 представляет собой схематическое вертикальное сечение теплообменника в соответствии со вторым предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения,
фиг.3 представляет собой схематическое горизонтальное сечение теплообменника в соответствии с третьим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг.1 иллюстрирует котел 10 с циркулирующим псевдоожиженным слоем в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, при этом указанный котел содержит топку 12, выпускной канал 14, соединенный с верхней секцией топки, сепаратор 16 частиц, предназначенный для внешней циркуляционной системы для горячей среды и соединенный с каналом 14, при этом нижняя часть указанного сепаратора частиц соединена с каналом 18 возврата, который обеспечивает возврат твердых частиц, отделенных посредством сепаратора 16 частиц, в нижнюю секцию топки 12, и верхняя часть указанного сепаратора частиц соединена с газоходом 20, предназначенным для отвода очищенного топочного газа в обратный газоход котла, устройства для очистки газа и дальше по дымовой трубе в окружающую среду. (Поскольку упомянутые последними устройства известны из предшествующего уровня техники и поскольку они не являются конкретно частью настоящего изобретения, они не показаны на фиг.1). Котел 10 с циркулирующим псевдоожиженным слоем, например, может представлять собой котел с естественной циркуляцией или прямоточный энергетический котел сверхкритического давления. Нижняя секция топки 12 снабжена средствами 22 для подачи топлива, инертного материала слоя и возможного серного связующего в топку, и пол топки снабжен средствами для подачи кислородсодержащего сжижающего газа, другими словами, каналом 24 для впуска газа, воздухораспределительным коробом 26 и соплами 28.
При работе котла кислородсодержащий сжижающий газ, например воздух, подаваемый через сопла 28 с соответствующей скоростью, заставляет топливо гореть в псевдоожиженном слое, как правило, при температуре от приблизительно 850 до 900°С, при этом в данном случае топочный газ и захваченные твердые частицы, главным образом зола, инертный материал слоя и несгоревшее топливо, выходят из верхней секции котла по выпускному каналу 14 и поступают в сепаратор 16. Сепаратор 16 частиц отделяет горячие твердые частицы от топочного газа, при этом указанные горячие твердые частицы пропускаются по каналу 18 возврата в теплообменник 30, где поверхности 32, 34 теплообмена, расположенные в указанном теплообменнике, обеспечивают охлаждение твердых частиц до того, как они будут возвращены в нижнюю секцию топки 12. Большой котел с циркулирующим псевдоожиженным слоем обычно предусмотрен с несколькими параллельными сепараторами частиц и теплообменниками, соединенными с их каналом возврата, но для ясности фиг.1 иллюстрирует конструкцию, относящуюся только к одному сепаратору частиц.
Обычно стенки топки 12 выполнены из панелей из экранных (кипятильных) труб, служащих в качестве так называемых поверхностей испарения (парообразующих поверхностей), при этом в указанных панелях из экранных (кипятильных) труб подаваемая под высоким давлением питательная вода из парового цикла котла, нагретая в экономайзере (не показанном на фиг.1), расположенном в обратном газоходе котла, превращается в пар. Температура пара дополнительно повышается в пароперегревателях, при этом последняя ступень указанных пароперегревателей обычно расположена в теплообменнике 30 внешней циркуляционной системы для горячей среды. Перегретый пар подается в паровую турбину высокого давления, имеющую соединенный с ней генератор для выработки электричества. В высокоэффективных котлах пар, выходящий из турбины высокого давления и имеющий более низкое давление, подается в промежуточные пароперегреватели для промежуточного перегрева. Предпочтительно, последняя ступень промежуточных пароперегревателей может быть также расположена в теплообменнике 30 внешней циркуляционной системы для горячей среды. Горячий пар, образованный посредством этого, дополнительно подается в паровую турбину низкого давления для увеличения количества выработанного электричества и повышения общего кпд установки. Производство пара с использованием промежуточного перегрева само по себе известно, и, следовательно, отсутствует необходимость описывать его здесь с дополнительными подробностями.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированном на фиг.1, теплообменник 30 содержит первую камеру 36 теплообмена и вторую камеру 38 теплообмена, расположенную под первой камерой 36 теплообмена, при этом каждая камера теплообмена снабжена поверхностью 32, 34 теплообмена. Днища первой и второй камер 36, 38 теплообмена снабжены каналом 40, 42 для впуска газа, воздухораспределительным коробом 44, 46 и соплами 48, 50 для псевдоожижения слоя твердых частиц, образующегося в камерах теплообмена.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, показанным на фиг.1, горячие твердые частицы, проходящие из сепаратора 16, подаются по каналу 18 возврата через газонепроницаемое уплотнение 52 в верхнюю часть псевдоожиженного слоя частиц в первой камере 36 теплообмена. Нижняя секция камеры теплообмена предпочтительно соединена с каналом 54 подъема, при этом нижняя секция указанного канала подъема снабжена соплами 56, которые заставляют твердые частицы проходить с заданной скоростью через камеру 36 теплообмена и выходить дальше через верхнюю часть канала 54 подъема во впускной канал 58 второй камеры теплообмена. Верхняя секция камеры 36 теплообмена предпочтительно выполнена с перепускным (переливным) каналом 60, посредством которого выпускаются избыточные твердые частицы, если количество твердых частиц, которое должно быть выпущено по каналу 54 подъема, меньше количества твердых частиц, поступающих в камеру 36 теплообмена через сепаратор 16. Количество твердых частиц, проходящих через камеру теплообмена, предпочтительно можно регулировать посредством канала 54 подъема и перепускного канала 60. В некоторых случаях могут быть использованы также другие известные конструкции для камеры теплообмена, например такие как раскрытая в патенте США №5537941.
В конструкции на фиг.1 нижняя камера 38 теплообмена одинакова с верхней камерой 36 теплообмена за исключением того, что в нижней камере теплообмена поток частиц, поступающих в камеру теплообмена, проходит из верхней части канала 54 подъема, предусмотренного в верхней камере 36 теплообмена, и из перепускного канала 60 по впускному каналу 58 в верхнюю часть псевдоожиженного слоя частиц в нижней камере 38 теплообмена. Кроме того, твердые частицы, подлежащие выпуску из верхней части канала 61 подъема, предусмотренного в нижней камере 38 теплообмена, и из перепускного канала 62, поступают в топку 12.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, показанным на фиг.1, верхняя секция нижней камеры 38 теплообмена, предпочтительно впускной канал 58, содержит впускные отверстия 64 для пропускания твердых частиц в камеру 38 теплообмена непосредственно из внутренней системы циркуляции твердых частиц в топке 12. Впускные отверстия предпочтительно расположены на наклонных поверхностях 66 в нижней секции топки, при этом в данном случае горячие твердые частицы будут проходить через отверстия 64 в камеру 38 теплообмена также при малых нагрузках котла 10, причем в данном случае скорость псевдоожижения твердых частиц в топке 12 является относительно небольшой.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения поверхность 32 теплообмена в верхней камере 36 теплообмена представляет собой последнюю ступень пароперегревателя парового цикла котла 10, и поверхность 34 теплообмена в нижней камере 38 теплообмена представляет собой последнюю ступень промежуточного пароперегревателя в паровом цикле. Поскольку температура топки в большом прямоточном энергетическом котле с циркулирующим псевдоожиженным слоем достигает своего максимального уровня в нижней секции котла, особенно при низких нагрузках, данная конструкция способна обеспечить достаточно высокую температуру промежуточного перегрева пара также при низких нагрузках. Поверхности 32, 34 теплообмена в камерах 36, 38 теплообмена также могут представлять собой другие теплопередающие поверхности; например, они обе могут представлять собой или пароперегреватели, или промежуточные пароперегреватели.
Фиг.2 иллюстрирует теплообменник 30 в соответствии со вторым предпочтительным вариантом осуществления изобретения. Теплообменник 30 отличается от теплообменника, показанного на фиг.1, только тем, что верхняя камера 36 теплообмена в данном теплообменнике 30 снабжена вторым каналом 72 подъема, расположенным у канала подъема, ведущего в нижнюю камеру теплообмена, при этом указанный второй канал подъема обеспечивает проход твердых частиц, выпускаемых из камеры 70 теплообмена по выпускному каналу 74, непосредственно в топку 12. Нижняя часть канала 72 подъема снабжена отдельными соплами 76 для сжижающего газа, так что посредством пропускания сжижающего газа или к первым соплам 56 в соответствии с фиг.1, или ко вторым соплам 76 в соответствии с фиг.2 можно вводить твердые частицы, охлажденные в камере 30 теплообмена, или в нижнюю камеру 38 теплообмена, или непосредственно в топку 12.
Материал, охлажденный в верхней камере 36 теплообмена, предпочтительно проходит в нижнюю камеру 38 теплообмена, когда желательно использовать как можно больше энергии твердых частиц, отделенных посредством сепаратора частиц. Соответственно, материал, охлажденный в верхней камере 36 теплообмена, предпочтительно проходит непосредственно в топку 12, когда желательно, чтобы температура твердых частиц, поступающих в нижнюю камеру теплообмена, была как можно более высокой. При функционировании подобным образом только неохлажденные твердые частицы будут поступать в нижнюю камеру 38 теплообмена или непосредственно исключительно из внутренней циркуляционной системы топки, через впускные отверстия 64, или, возможно, также из внешней циркуляционной системы для горячей среды по перепускному каналу 60.
Фиг.3 представляет собой схематическую иллюстрацию горизонтального сечения теплообменника 30 в соответствии с третьим предпочтительным вариантом осуществления изобретения. Данный вариант осуществления отличается от вариантов осуществления, описанных выше, в частности тем, что он содержит первую камеру 36 теплообмена и вторую камеру 38 теплообмена, которые соединены последовательно с точки зрения прохода потока твердых частиц и расположены параллельно во взаимодействии со стенкой топки 12. Твердые частицы, выходящие из сепаратора частиц, предусмотренного во внешней циркуляционной системе для горячей среды, предусмотренной для котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем, пропускаются по каналу возврата в первую камеру 36 теплообмена, при этом существует возможность вернуть их из нижней секции данной камеры в топку 12 по каналу 72 подъема. Если отсутствует достаточное количество сжижающего газа, вводимого в канал 72 подъема через сопла 76 для сжижающего газа, расположенные в нижней части канала, твердые частицы, поступающие в камеру теплообмена, или часть их могут быть поданы в топку 12 по перепускному каналу 94, соединенному с верхней секцией камеры 36.
Отличительным признаком первой камеры 36 теплообмена, проиллюстрированной на фиг.3, является второй впускной канал 58, соединенный с ее нижней секцией, при этом посредством указанного впускного канала можно обеспечить проход твердых частиц из нижней секции камеры 36 теплообмена в верхнюю секцию второй камеры 38 теплообмена. Нижняя часть впускного канала 58 снабжена отдельными соплами 56 для сжижающего газа, так что посредством подачи сжижающего газа в соответствующем соотношении через сопла 76, 56 каналов 72, 58 подъема можно обеспечить проход желательной части (порции) материала, охлажденного в первой камере 36 теплообмена, во вторую камеру 38 теплообмена. Предпочтительно, первая и вторая камеры 36, 38 теплообмена содержат впускные средства, соответствующие тем, которые проиллюстрированы, например, на фиг.1, при этом существует возможность подачи горячих твердых частиц посредством указанных впускных средств также непосредственно из внутренней циркуляционной системы топки 12.
Фиг.3 иллюстрирует две камеры 38 теплообмена, соединенные последовательно. В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления теплообменник содержит три камеры теплообмена, расположенные параллельно, при этом крайние две из указанных камер теплообмена служат в качестве первых камер теплообмена, при этом горячие твердые частицы, поступающие непосредственно из сепаратора частиц, вводятся в обе данные камеры. Третья камера предпочтительно расположена между первыми двумя камерами, так что существует возможность подачи охлажденных твердых частиц, если это желательно, из любой из двух первых камер или из обеих первых камер в данную центрально расположенную камеру.
Для ясности на фиг.3 показано, что имеется только один канал 72, 58 подъема каждого типа, но по конструктивным и функциональным соображениям часто лучше разделить канал подъема на два или более параллельных каналов. Таким образом, например, перепускной канал 94 предпочтительно может быть расположен между двумя параллельными каналами подъема. Естественно, число камер, соединенных по-разному, также может превышать то, которое было описано выше. Кроме того, существует возможность того, что часть камер будет соединена параллельно, как показано на фиг.3, а другая часть будет расположена так, что камеры будут находиться друг над другом, как показано на фиг.1 и 2.
Изобретение было описано выше со ссылкой на несколько приведенных в качестве примера конструкций. Данные конструкции не предназначены для ограничения объема изобретения, но изобретение ограничено только сопровождающей формулой изобретения и определениями в ней.
1. Теплообменник (30) котла (10) с циркулирующим псевдоожиженным слоем, содержащий:
первую (36) и вторую (38) камеры теплообмена, выполненные соединенными с топкой (12) котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем,
первый впускной канал для ввода горячих твердых частиц из сепаратора (16) частиц внешней циркуляционной системы котла (10) с циркулирующим псевдоожиженным слоем в первую камеру (36) теплообмена, которая снабжена первыми средствами (40, 44, 48) для псевдоожижения твердых частиц,
второй впускной канал (58) для ввода твердых частиц во вторую камеру (38) теплообмена, которая снабжена вторыми средствами (42, 46, 50) для псевдоожижения твердых частиц,
первые выпускные средства (54, 56) для отвода первой порции охлажденных твердых частиц из первой камеры (36) теплообмена во второй впускной канал (58), и
второе выпускное средство (61) для отвода охлажденных твердых частиц из второй камеры (38) теплообмена в топку (12),
отличающийся тем, что теплообменник содержит впускное средство (64) для ввода горячих твердых частиц из внутренней циркуляционной системы топки (12) непосредственно во вторую камеру (38) теплообмена.
2. Теплообменник (30) по п.1, отличающийся тем, что теплообменник содержит третьи выпускные средства (72, 74, 76) для отвода второй порции охлажденных твердых частиц из первой камеры (36) теплообмена непосредственно в топку (12).
3. Теплообменник (30) по п.1, отличающийся тем, что первые выпускные средства (54, 56) и третьи выпускные средства (72, 74, 76) содержат средства (56, 76) регулирования для регулирования величины первой и второй порций охлажденных твердых частиц.
4. Теплообменник (30) по пп.1-3, отличающийся тем, что первая камера (36) теплообмена расположена над второй камерой (38) теплообмена.
5. Теплообменник (30) по пп.1-3, отличающийся тем, что первая камера (36) теплообмена содержит последнюю ступень пароперегревателя в паровом цикле котла, а вторая камера (38) теплообмена содержит последнюю ступень (48) промежуточного пароперегревателя в паровом цикле котла.
6. Котел (10) с циркулирующим псевдоожиженным слоем, который содержит топку (12), сепаратор (16) частиц для внешней циркуляционной системы для горячей среды и теплообменник (30), расположенный в канале (18) возврата, предусмотренном во внешней циркуляционной системе для горячей среды, отличающийся тем, что теплообменник (30) представляет собой теплообменник по любому из предшествующих пп.1-5.
7. Котел (10) с циркулирующим псевдоожиженным слоем по п.6, отличающийся тем, что котел с циркулирующим псевдоожиженным слоем представляет собой прямоточный энергетический котел сверхкритического давления.
