Слое-вихревая топка для сжигания древесных отходов



Слое-вихревая топка для сжигания древесных отходов
Слое-вихревая топка для сжигания древесных отходов
Слое-вихревая топка для сжигания древесных отходов

 

F23B50 - Устройства для сжигания твердого топлива (для одновременного или попеременного сжигания кускового с другим видом топлива F23C 1/00; устройства для сжигания в псевдоожиженном слое F23C 10/00; сжигание низкосортного топлива и мусора F23G; колосниковые решетки F23H; подача твердого топлива в устройства для сжигания F23K; конструктивные элементы камер сгорания, не отнесенные к другим подклассам F23M; бытовые отопительные устройства F24; котлы центрального отопления F24D; автономные компактные котлы F24H)
F23B10 - Устройства для сжигания твердого топлива (для одновременного или попеременного сжигания кускового с другим видом топлива F23C 1/00; устройства для сжигания в псевдоожиженном слое F23C 10/00; сжигание низкосортного топлива и мусора F23G; колосниковые решетки F23H; подача твердого топлива в устройства для сжигания F23K; конструктивные элементы камер сгорания, не отнесенные к другим подклассам F23M; бытовые отопительные устройства F24; котлы центрального отопления F24D; автономные компактные котлы F24H)

Владельцы патента RU 2455561:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северный (Арктический) федеральный университет" (С(А)ФУ) (RU)

Изобретение относится к устройствам для сжигания отходов обработки и переработки древесной биомассы и может быть использовано в промышленной теплоэнергетике для повышения технико-экономических и экологических показателей работы при сжигании коросодержащих отходов неоднородного гранулометрического состава топливной смеси. Указанный технический результат достигается в слое-вихревой топке для сжигания древесных отходов, содержащей разделенные зажимающей решеткой предтопок с обращенным дутьем, снабженный устройствами подачи первичного воздуха, подачи топлива в виде рукавов каскадно-лоткового типа, фронтовой наклонной стенкой с пережимом, и вихревую камеру сгорания с устройствами подачи вторичного воздуха, причем в предтопке с обращенным дутьем фронтовая наклонная стенка выполнена из труб, включенных в контур циркуляции котла, и промежутки между трубами снабжены проставками, имеющими зазоры для прохода первичного воздуха, нижний участок зажимающей решетки фестонирован и имеет шипы на трубах нижнего ряда, верхняя часть зажимающей решетки также фестонирована; вихревая камера сгорания снабжена газо-мазутным горелочным устройством, установленным на боковой стене на уровне пережима, угловыми одноярусными соплами подачи третичного воздуха, установленными выше верхнего коллектора зажимающей решетки, тангенциально с наклоном вниз, а к устройствам подачи вторичного воздуха вихревой камеры подключена система вывода шлака. 3 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для сжигания отходов обработки и переработки древесной биомассы и может найти применение в промышленной теплоэнергетике.

Известны топки скоростного горения системы В.В.Померанцева, представляющие собой вертикальную камеру, ограниченную с трех сторон кирпичной кладкой, а со стороны топочной камеры - зажимающей решеткой из стальных ошипованных труб, включенных в систему циркуляции котла и являющихся фронтовым экраном. Данные топки имеют неподвижный и подвижный пережимы, под которые подается воздух, обеспечивающий сгорание топлива в зажатом вертикальном слое. Для догорания мелких фракций топлива, выносимых из вертикального слоя, под топки «подметает» поток вторичного воздуха, движущийся сплошным потоком от задней стены топки к фронтовой [Головков С.И., Коперин И.Ф., Найденов В.И. Энергетическое использование древесных отходов. - М.: Лесная промышленность, 1987, с.51-52].

Для расширения диапазона энергетического использования древесных отходов с повышенным содержанием минеральных примесей применяются топочные устройства ВО-110 с механизированным золо- и шлакоудалением, в которых также используется принцип зажатого слоя [Головков С.И., Коперин И.Ф., Найденов В.И. Энергетическое использование древесных отходов. - М.: Лесная промышленность, 1987, с.52-54].

Принцип зажатого слоя используется и в топках для сжигания древесных отходов [Авторское свидетельство СССР №1615463 А1, 5 F23В 5/04, 1990], где для повышения экономичности сжигания топлива применяется автономный подвод и индивидуальное регулирование первичного воздуха по ширине топки.

Для сжигания коросодержащих древесных отходов применяются топки скоростного горения СевНИИП-ЦКТИ и комбинированные топочные устройства, содержащие предтопок, в котором находятся неподвижная наклонная и подвижная горизонтальная цепная колосниковые решетки, и призматическую камеру дожигания и охлаждения продуктов сгорания [Головков С.И., Коперин И.Ф., Найденов В.И. Энергетическое использование древесных отходов. - М.: Лесная промышленность, 1987, с.94-96]. Комбинированными топочными устройствами оборудовались многотопливные котлоагрегаты КМ-75-40, однако ввиду неудовлетворительных технико-экономических и экологических показателей данные котлы были сняты с производства в 1985 г.

В топках скоростного горения СевНИИП-ЦКТИ с обращенным дутьем коросодержащие древесные отходы по рукаву каскадно-лоткового типа поступают на фронтовую наклонную стенку, выложенную из огнеупорного кирпича, с помощью основного и нижнего пережимов, а также ошипованных труб, являющихся фронтовым экраном, формируется зажатый слой древесных отходов, который пронизывается потоком горячего первичного воздуха, подаваемого со стороны фронтовой стены котла. Очаговые остатки и мелкофракционные древесные отходы потоком первичного воздуха выносятся из объема предтопка, что позволяет сжигать биотопливо с повышенным содержанием минеральных примесей. Для догорания мелких фракций топлива, выносимых из зажатого слоя, под топки «подметают» струи вторичного воздуха, движущиеся сплошными потоками от задней к фронтовой стене топки. Профилированный под топки, выполненный из огнеупорного материала, позволяет обеспечить с помощью струй вторичного воздуха вихревое движение дымовых газов вокруг вертикальной стенки, выполненной из огнеупорного кирпича. [Головков С.И., Коперин И.Ф., Найденов В.И. Энергетическое использование древесных отходов. - М.: Лесная промышленность, 1987, с.94-95]. Данное топочное устройство принято нами за прототип.

Однако опыт эксплуатации данных топочных устройств показал, что они пригодны для сжигания смеси топливной щепы с корой или опилка с корой при условии, что доля коры не превышает 25%, а средняя относительная влажность топливной смеси не превышает 55…60%. Увеличение доли коры в топливной смеси более 25% или повышение влажности отходов (более 60%) вызывают резкое снижение технико-экономических и экологических показателей работы топочных устройств.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение технико-экономических и экологических показателей работы топочного устройства при сжигании коросодержащих отходов с широким диапазоном изменения состава топливной смеси с влажностью на рабочую массу до 65% и обеспечение сжигания топливной смеси крайне неоднородного гранулометрического состава (с размером частиц, отличающимся в тысячи раз).

Это достигается тем, что у слое-вихревой топки для сжигания древесных отходов, содержащей разделенные зажимающей решеткой предтопок с обращенным дутьем, снабженный устройствами подачи первичного воздуха, подачи топлива в виде рукавов каскадно-лоткового типа, фронтовой наклонной стенкой с пережимом, и вихревую камеру сгорания, с устройствами подачи вторичного воздуха, в предтопке с обращенным дутьем фронтовая наклонная стенка выполнена из труб, включенных в контур циркуляции котла, и промежутки между трубами снабжены проставками, имеющими зазоры для прохода первичного воздуха, нижний участок зажимающей решетки фестонирован и имеет шипы на трубах нижнего ряда, верхняя часть зажимающей решетки также фестонирована; вихревая камера сгорания снабжена газо-мазутным горелочным устройством, установленным на боковой стене на уровне пережима, угловыми одноярусными соплами подачи третичного воздуха, установленными выше верхнего коллектора зажимающей решетки, тангенциально, с наклоном вниз, а к устройствам подачи вторичного воздуха вихревой камеры подключена система вывода шлака.

На фиг.1 изображена предлагаемая слое-вихревая топка, продольный разрез; на фиг.2 - горизонтальный разрез А-А фиг.1 (экранные трубы условно не показаны); на фиг.3 - разрез В-В фронтовой наклонной стенки.

Слое-вихревая топка для сжигания древесных отходов содержит разделенные зажимающей решеткой 1 предтопок 2 с обращенным дутьем, снабженный устройствами подачи первичного воздуха 3, подачи топлива в виде рукавов каскадно-лоткового типа, фронтовой наклонной стенкой 4 с пережимом, и вихревую камеру сгорания 5, с устройствами подачи вторичного воздуха 6, в предтопке с обращенным дутьем фронтовая наклонная стенка 4 выполнена из труб, включенных в контур циркуляции котла, и промежутки между трубами снабжены проставками 7, имеющими зазоры для прохода первичного воздуха, нижний участок зажимающей решетки фестонирован и имеет шипы на трубах нижнего ряда, верхняя часть зажимающей решетки также фестонирована; вихревая камера сгорания 5 снабжена системой вывода шлака 8, газо-мазутным горелочным устройством 9, установленным на боковой стене на уровне пережима, угловыми одноярусными соплами 10 подачи третичного воздуха, установленными выше верхнего коллектора зажимающей решетки 1, тангенциально, с наклоном вниз. Фронтовой 11 и задний 12 скаты «холодной» воронки заэкранированы трубами, исключающими прямой проскок частиц через устье воронки. К устью «холодной» воронки подключены устройства подачи вторичного воздуха 6, обеспечивающие его ввод вдоль фронтового ската 11 «холодной» воронки. К устройствам подачи вторичного воздуха 6 подключена система вывода шлака 8. Выше верхнего коллектора зажимающей решетки 1 по углам вихревой камеры сгорания 5 в один ярус установлены сопла подачи третичного воздуха 10, которые наклонены вниз и направлены тангенциально по касательной к условной окружности в центре с диаметром (0,1...0,13(где В - глубина вихревой камеры сгорания).

Работа слое-вихревой топки для сжигания древесных отходов осуществляется следующим образом.

Древесные отходы из бункера по рукавам каскадно-лоткового типа подаются в предтопок 2 с обращенным дутьем, снабженный устройствами подачи первичного воздуха 3, где с помощью фронтовой наклонной стенки 4 с пережимом и зажимающей решетки 1 формируется слой топлива, который пронизывается основным потоком первичного воздуха, обеспечивающим его активное выгорание в нижней части предтопка 2, другая часть первичного воздуха проходит через зазоры между стальными проставками 7 фронтовой наклонной стенки 4, обеспечивая термообработку и воспламенение слоя, образующиеся продукты сгорания в основном через щели зажимающей решетки 1 выходят в вихревую камеру сгорания 5, а другая их часть поднимается в зону термической подготовки древесных отходов, обеспечивая их подсушку. Для повышения загрузки топливом вихревой камеры сгорания 5 и увеличения компании котла по условиям шлакования предтопка 2 первичный воздух через устройства для его подачи 3 вводится со стороны фронтовой стены котла, нижний участок зажимающей решетки 1 фестонирован и имеет ошипованные трубы в нижнем ряду. Противоположно направленные потоки: вторичного воздуха, выходящего из устройств 6 его подачи и движущегося вдоль фронтового ската 11 «холодной» воронки, и продуктов сгорания, выходящих через щели зажимающей решетки 1, создают вращающий момент, обеспечивающий многократную принудительную циркуляцию топлива в вихревом потоке с горизонтальной осью вращения. Конструкция устройств подачи вторичного воздуха 6 обеспечивающая постепенное снижение скорости потока, позволяет сепарировать топливные частицы по их массе и размерам, подсушивать и возвращать обратно в вихревую камеру сгорания 5, а шлак и инородные включения позволяет отводить в систему вывода шлака 8 для последующего удаления. Поток горячего воздуха, выходящий из устройств подачи вторичного воздуха 6 и движущийся вдоль фронтового ската 11 «холодной» воронки, способствует созданию на нем элементов противоточного слоя из горящих коксовых частиц, что дополнительно стабилизирует процесс воспламенения и горения высоковлажного топлива.

Для организации ступенчатого сжигания топлива, с целью снижения эмиссии вредных веществ, а также для повышения полноты выгорания коксовых частиц выше верхнего коллектора зажимающей решетки 1 по углам вихревой камеры сгорания 5 в один ярус тангенциально установлены угловые сопла подачи третичного воздуха 10, которые наклонены вниз. Струи третичного воздуха обеспечивают дополнительную сепарацию топливных частиц в нижнюю часть вихревой камеры сгорания 5, а также организуют дополнительный вихревой поток с вертикальной осью вращения, повышая полноту выгорания горючих компонент биотоплива. На боковой стене вихревой камеры сгорания 5 на уровне пережима предтопка 2 установлено газомазутное горелочное устройство 9, используемое при растопке котла, а также при сжигании коросодержащих отходов с относительной влажностью более 65% для интенсификации их термоподготовки. Верхняя часть зажимающей решетки 1 также фестонирована, что дополнительно стабилизирует процесс термоподготовки древесных отходов. Наличие вихревых потоков как в нижней, так и в верхней частях вихревой камеры сгорания 5 интенсифицирует тепло-массообменные процессы по всей ее высоте, что особенно важно для участка зажимающей решетки 1, где идет процесс термической подготовки сырого топлива. Расход горячего воздуха на устройства подачи вторичного воздуха 6 и угловые сопла подачи третичного воздуха 10 зависит от нагрузки котлоагрегата, гранулометрического состава древесных отходов и их влажности. По мере накопления очаговых остатков и инородных примесей на нижнем участке зажимающей решетки 1 котлоагрегат останавливают для расшлаковки предтопка 2.

Исследования показали, что слое-вихревая топка позволяет получить эффективное сочетание зажатого слоя с обращенным дутьем, вихревых зон, расположенных под и над предтопком, и противоточного слоя на фронтовом скате «холодной» воронки, что обеспечивает повышение экономичности сжигания высоковлажных коросодержащих отходов с широким диапазоном изменения гранулометрического состава топливной смеси, увеличивает в 2…3 раза компанию котла по условиям шлакования предтопка и не менее чем на 30% его производительность без «подсветки» высококалорийным топливом, а также значительно снижает выбросы оксидов азота и угарного газа.

Слое-вихревая топка для сжигания древесных отходов, содержащая разделенные зажимающей решеткой предтопок с обращенным дутьем, снабженный устройствами подачи первичного воздуха, подачи топлива в виде рукавов каскадно-лоткового типа, фронтовой наклонной стенкой с пережимом, и вихревую камеру сгорания с устройствами подачи вторичного воздуха, причем в предтопке с обращенным дутьем фронтовая наклонная стенка выполнена из труб, включенных в контур циркуляции котла, и промежутки между трубами снабжены проставками, имеющими зазоры для прохода первичного воздуха, нижний участок зажимающей решетки фестонирован и имеет шипы на трубах нижнего ряда, верхняя часть зажимающей решетки также фестонирована; вихревая камера сгорания снабжена газо-мазутным горелочным устройством, установленным на боковой стене на уровне пережима, угловыми одноярусными соплами подачи третичного воздуха, установленными выше верхнего коллектора зажимающей решетки, тангенциально с наклоном вниз, а к устройствам подачи вторичного воздуха вихревой камеры подключена система вывода шлака.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в установках для газификации влажного топлива, в частности отходов деревообрабатывающей промышленности.

Изобретение относится к области переработки углеродосодержащих твердых веществ, промышленных отходов различных отраслей экономики в альтернативные энергетические ресурсы, используемые как для промышленных, так и для бытовых нужд.

Изобретение относится к области переработки углеродосодержащих твердых веществ, промышленных отходов различных отраслей экономики в альтернативные энергетические ресурсы, используемые как для промышленных, так и для бытовых нужд.

Изобретение относится к области переработки углеродосодержащих твердых веществ, промышленных отходов различных отраслей экономики в альтернативные энергетические ресурсы, используемые как для промышленных, так и для бытовых нужд.

Изобретение относится к плазмотермической переработке и утилизации твердых и жидких промышленных и сельскохозяйственных отходов (биомассы), позволяющей преобразовать углеродсодержащие соединения и воду в плазмогаз, и может быть использовано в энергетике, на предприятиях химической промышленности, при переработке твердых бытовых отходов.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, может быть использовано для сжигания отходов переработки древесной биомассы и позволяет при его использовании обеспечить эффективное сжигание высоковлажных отходов лесопиления без подсветки мазутом с низкими значениями эмиссии оксидов азота (ЭNOx<100 мг/МДж) и оксида углерода.

Изобретение относится к области металлургического производства, в частности к печам для переработки в жидкой ванне твердых бытовых и промышленных отходов, содержащих галогены в связанном виде.

Изобретение относится к области утилизации отходов и предназначено, в частности, для сушки органических масс, в том числе кухонных и пищевых отходов, других биомасс, в том числе тех, которые содержат остатки упаковки, салфетки, соломинки для питья и т.п.

Изобретение относится к области экзотермических процессов, в частности к области сжигания жидкого и газообразного топлива в топках и в камерах сгорания котлов и теплоэнергетических установок.

Изобретение относится к теплоэнергетике, может быть использовано в котельных установках, работающих на пылеугольном топливе при транспортировании его в горелку по пылепроводам системы подачи пыли высокой концентрации (ПВК) под давлением, и обеспечивает при его использовании повышение устойчивости горения и экономичности сжигания переменного по реакционности топлива при низком уровне образования вредных веществ (оксидов азота NOx) в топочных газах.

Изобретение относится к области машиностроения, энергетики, транспорта и к другим областям, где имеют место процессы смешения различных жидкостей и газов, в том числе процессы смесеобразования различных топлив с воздухом и сжигания «бедной» топливовоздушной смеси (ТВС), в частности к созданию малоэмиссионных камер сгорания (МКС) авиационных газотурбинных двигателей (ТТЛ) и стационарных газотурбинных установок (ГТУ) на базе малоэмиссионных горелок (МГ) с предварительной подготовкой и сжиганием «бедных» смесей жидких или газообразных топлив и воздуха.

Изобретение относится к горелке для введения твердого, жидкого или газообразного топлива в зону горения печи, такой как вращающаяся печь для производства цементного шлака или подобных ему материалов, и обеспечивает при его использовании возможность легко демонтировать для ремонта или замены и/или для ремонта или замены элементы, включенные в наконечник горелки.

Изобретение относится к горелке для введения твердого, жидкого или газообразного топлива в зону горения печи, такой как ротационная печь для производства цементного шлака или подобная ей печь.

Изобретение относится к устройствам для сжигания газообразного и/или жидкого топлива, как раздельно, так и совместно, в любых соотношениях с распиливанием жидкого топлива водяным паром и принудительной подачей холодного и/или горячего воздуха на горение от вентилятора в печах нефтеперерабатывающей, нефтехимической и газовой промышленностей.

Горелка // 2421661
Изобретение относится к энергетике, может быть использовано для сжигания газа в топочных устройствах различного назначения и позволяет снизить содержание оксидов азота в продуктах сгорания с одновременным повышением качества сжигания газа и эксплуатационной надежности.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к устройствам для сжигания газообразного и жидкого топлива в топках котлов и в печах, и позволяет обеспечить интенсификацию горения топлива для снижения химического недожога во всем диапазоне изменения тепловых нагрузок котельного агрегата.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в топочной технике на котлах тепловых электростанций, сжигающих газ и угольную пыль. .

Изобретение относится к топкам шахтного типа для слоевого сжигания кускового топлива и может быть использовано в теплоэнергетических установках, в газификационных камерах для химической промышленности, в мусоросжигающих мини-заводах.
Наверх