Холодная воронка котла с кольцевой топкой



Холодная воронка котла с кольцевой топкой
Холодная воронка котла с кольцевой топкой
Холодная воронка котла с кольцевой топкой

 


Владельцы патента RU 2616690:

Общество с ограниченной ответственностью "ЗиО-КОТЭС" (RU)
Серант Феликс Анатольевич (RU)

Изобретение относится к топочным устройствам мощных энергоблоков и может быть использовано в теплоэнергетике. Холодная воронка котла с кольцевой топкой 1 образована коаксиальными равносторонними призмами, боковые грани которых образованы внутренними 2 и наружными 3 трубными экранами, в нижней части кольцевой топки 1 все наружные трубные экраны 3 загнуты внутрь под углом 50-60° к горизонту, эти скаты наружных трубных экранов 3 образуют восьмискатную холодную воронку 5. У каждого второго наружного трубного экрана 3 скаты 6 выполнены прямоугольной формы и они удлинены до противолежащих им внутренних трубных экранов 2, а скаты 7 других наружных трубных экранов 3, расположенных между скатов 6 прямоугольной формы, выполнены в форме равнобедренных трапеций и между их меньшими основаниями и противолежащими им внутренними трубными экранами 2 выполнены окна 8 выхода шлака, нижние боковые части скатов 6 прямоугольной формы продлены до окон 8 выхода шлака, а в центре нижних частей этих скатов 6 выполнены двускатные разделители 9 потока шлака, причем все скаты 6 и 7 холодной воронки 5 и скаты разделителей 9 потока шлака выполнены из труб 4 наружных трубных экранов 3. Изобретение позволяет повысить надежность и долговечность работы котла с кольцевой топкой, технологичность ее изготовления, а также снизить высоту холодной воронки и котла в целом, уменьшив при этом материалоемкость котла. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к топочным устройствам мощных энергоблоков и может быть использовано в теплоэнергетике.

Известна холодная воронка котла с кольцевой топкой, представленная в описании к патенту на изобретение «Топка парогенератора» (патент RU №2377465 С1, МПК F23C 5/08, 2008 г.). Кольцевая топка котла образована коаксиальными равносторонними призмами, боковые грани которых образованы внутренними и наружными трубными экранами. В нижней части кольцевой топки все наружные трубные экраны загнуты внутрь под углом 50-60° к горизонту. Скаты наружных трубных экранов образуют восьмискатную холодную воронку, но скаты не доходят до внутренних трубных экранов и образуют кольцевой канал, который продлен шлаковым комодом.

Недостатками настоящей холодной воронки котла с кольцевой топкой являются низкая надежность работы и долговечность. Конструкция настоящей холодной воронки со шлаковым комодом представляет собой массивную металлоконструкцию, защищенную от воздействия излучения кольцевой топки огнеупорными материалами. Большая масса огнеупоров, аккумулируя в себе тепло, раскаляется до высоких температур. Падающие на них зола и шлак местами приплавляются, образуя очаги шлакования, которые, развиваясь дальше, приводят к зашлаковке выходных окон, топки и в итоге к останову котла. Настоящая конструкция холодной воронки материалоемкая и имеет большие габариты по высоте, что приводит к увеличению высоты котла в целом.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является холодная воронка котла с кольцевой топки, представленная в статье «Котел с кольцевой топкой для блока 660 МВт на суперсверхкритические параметры при сжигании бурых шлакующих углей», авторы Серант Ф.А., Белоруцкий И.Ю., Ершов Ю.А., Гордеев В.В., Ставская О.И. и Кацель Т.В., стр. 91.3, рис 1 (http://www.itp.nsc.ru/conferences/gtt8/files/91Serant-1.pdf). Кольцевая топка котла образована коаксиальными равносторонними призмами, боковые грани которых образованы внутренними и наружными трубными экранами. В нижней части кольцевой топки все наружные трубные экраны загнуты внутрь под углом 50-60° к горизонту. Скаты наружных трубных экранов образуют восьмискатную холодную воронку, но скаты не доходят до внутренних трубных экранов и образуют кольцевой канал, который продлен шлаковым комодом. При сжигании топлива в кольцевой топке образуется шлак, который выпадает в холодную воронку, гранулируется там и в виде твердых гранул и удаляется из нее.

Недостатками настоящей холодной воронки котла с кольцевой топкой являются низкая надежность работы и недостаточная долговечность. Конструкция настоящей холодной воронки со шлаковым комодом представляет собой массивную металлоконструкцию, защищенную от воздействия излучения кольцевой топки огнеупорными материалами. Большая масса огнеупоров, аккумулируя в себе тепло, раскаляется до высоких температур. Падающие на них зола и шлак местами оплавляются, образуя очаги шлакования, которые, развиваясь дальше, приводят к зашлаковке выходных окон, топки и в итоге к останову котла. Настоящая конструкция холодной воронки материалоемкая и имеет большие габариты по высоте, что приводит к увеличению высоты котла в целом.

Технической задачей изобретения является повышение надежности работы и долговечности холодной воронки котла с кольцевой топкой и снижение высоты холодной воронки и котла в целом.

Поставленная техническая задача решается тем, что холодная воронка котла с кольцевой топкой, образованной коаксиальными равносторонними призмами, боковые грани которых образованы внутренними и наружными трубными экранами, в нижней части кольцевой топки все наружные трубные экраны загнуты внутрь под углом 50-60° к горизонту, эти скаты наружных трубных экранов образуют восьмискатную холодную воронку. Новым, согласно изобретению, является выполнение у каждого второго наружного трубного экрана скатов прямоугольной формы и удлинение их до противолежащих им внутренних трубных экранов, а скаты других наружных трубных экранов, расположенных между скатов прямоугольной формы, выполнены в форме равнобедренных трапеций и между их меньшими основаниями и противолежащими им внутренними трубными экранами выполнены окна выхода шлака, нижние боковые части скатов прямоугольной формы продлены до окон выхода шлака, а в центре нижних частей этих скатов выполнены двускатные разделители потока шлака, причем все скаты холодной воронки и скаты разделителей потока шлака выполнены из труб наружных трубных экранов.

Скаты каждого разделителя потока шлака соединены хребтом, который в горизонтальной плоскости установлен перпендикулярно и по центру плоскости внутреннего трубного экрана, контактирующего с ним, а в вертикальной плоскости этот хребет установлен с уклоном в сторону внутреннего трубного экрана, контактирующего с ним, и под углом 0-20° к горизонту.

Трубы в скатах разделителей потока шлака выполнены параллельно хребтам.

Угол наклона плоскости каждого ската разделителя потока шлака равен 50-60° к горизонту.

На фиг. 1 представлен сложный ломаный разрез холодной воронки котла с кольцевой топкой; на фиг. 2 представлен поперечный разрез двускатного разделителя потока шлака холодной воронки, увеличено; на фиг. 3 представлен поперечный разрез холодной воронки котла с кольцевой топкой;

Котел содержит вертикальную кольцевую топку 1, образованную в виде коаксиальных призм, боковые грани которых образованы внутренними 2 и наружными 3 трубными экранами. Эти трубные экраны 2 и 3 образованы вертикально расположенными металлическими трубами 4 (показаны условно) с межтрубной проставкой 13 из полосы металла между ними. Количество граней в кольцевой топке 1 должно быть четным, например восемь, что является оптимальным. В нижней части кольцевой топки 1 все наружные трубные экраны 3 загнуты внутрь под углом 50-60° к горизонту, эти скаты наружных трубных экранов 3 образуют восьмискатную холодную воронку 5. У каждого второго наружного трубного экрана 3 скаты 6 выполнены прямоугольной формы, что позволяет изготавливать их по более совершенной технологии и с уменьшением ручного труда, и они удлинены до противолежащих им внутренних трубных экранов 2. Скаты 7 других наружных трубных экранов 3, расположенных между скатами 6 прямоугольной формы, выполнены в форме равнобедренных трапеций и между их меньшими основаниями и противолежащим им внутренним трубным экранам 2 выполнены окна 8 выхода шлака. В восьмискатной холодной воронке 5 расположено четыре окна 8 выхода шлака. Нижние боковые части скатов 6 прямоугольной формы продлены до окон 8 выхода шлака. В центре нижних частей скатов 6 прямоугольной формы выполнены двускатные разделители 9 потока шлака. Скаты каждого разделителя 9 потока шлака соединены хребтом 10, который в горизонтальной плоскости установлен перпендикулярно и по центру плоскости внутреннего трубного экрана 2, контактирующего с ним, а в вертикальной плоскости этот хребет 10 установлен с уклоном в сторону внутреннего трубного экрана 2, контактирующего с ним, и под углом 0-20° к горизонту. Скаты разделителей 9 потока шлака выполнены из труб 4, между ними расположены межтрубные проставки 13, и все они выполнены параллельно хребтам 10. Угол наклона плоскости каждого ската разделителя 9 потока шлака равен 50-60° к горизонту. Все скаты холодной воронки 5 и скаты разделителей 9 потоков шлака выполнены путем отгиба труб 4 наружных трубных экранов 3. Под трубными экранами 2 и 3 расположены входные коллекторы 12, через которые в трубки 4 трубных экранов 2 и 3 подается питательная вода. Окна 8 выхода шлака выполнены квадратной или прямоугольной формы. Под окнами 8 выхода шлака расположены шлаковые каналы 11, которые направляют шлак в стандартные шлакоудаляющие устройства (не показаны), откуда шлак транспортируется в отвал. Между трубами 4 в кольцевой топке 1 установлены металлические межтрубные проставки 13.

Холодная воронка котла с кольцевой топкой работает следующим образом.

Кольцевую топку 1 разогревают посредством сжигания в ней топлива, подаваемого в нее через горелки (не показаны) совместно с воздухом. Все потоки топлива и воздуха подают в кольцевую топку 1 по касательным к условным окружностям. При этом топливо и воздух в кольцевой топке 1 перемешиваются. Под действием высокой температуры топливовоздушная смесь загорается и в кольцевой топке 1 создается устойчивый вихревой факел. При сгорании топливовоздушной смеси образуются горячие топочные газы, которые, поднимаясь по спирали вверх кольцевой топки 1, отдают тепло воде, движущейся внутри труб 4 во внутренних 2 и наружных 3 трубных экранах. Шлак, образовавшийся в ходе сгорания топлива в кольцевой топке 1, выпадает в холодную воронку 5, где температура газов ниже температуры плавления шлака. В холодной воронке 5 шлак гранулируется и в виде твердых гранул ссыпается по наклонным скатам 6, 7 и 9 наружных трубных экранов 3 в окна 8 выхода шлака. Температура элементов холодной воронки 5 и газов в ней будет всегда пониженной из-за постоянной подачи питательной воды через входные коллекторы 12 в трубы 4 наружных 3 и внутренних 2 экранов. Из-за этого образовавшийся шлак не прилипает к наклонным скатам 6, 7 и 9 наружных трубных экранов 3 в холодной воронке и легко скатывается по ним в окна 8 выхода шлака. Все это исключает образование очагов шлакования в холодной воронке 5 и повышает надежность и долговечность работы котла. Этому также способствует отсутствие в холодной воронке 5 огнеупорных материалов, склонных к высокому нагреву и являющихся очагами шлакования.

Хребет 10 каждого ската разделителя 9 потока шлака устанавливается в горизонтальной плоскости перпендикулярно и по центру плоскости внутреннего трубного экрана 2, контактирующего с ним. Это позволит надежно и равномерно разделить шлак, падающий на скаты разделителя 9 потока шлака между двумя рядом расположенными окнами 8 выхода шлака. В вертикальной плоскости этот хребет 10 установлен с уклоном в сторону внутреннего трубного экрана 2, контактирующего с ним и под углом 0-20° к горизонту. Трубы 4 в скатах разделителей 9 потока шлака выполнены параллельно хребтам 10, и все это препятствует расслоению пароводяной смеси в трубах 4. При установке хребта 10 под углом 0° к горизонту и менее произойдет застой воды и пара в трубах 4, а при наклоне 20° к горизонту и более происходит рост шага труб 4 и увеличение ширины межтрубных проставок 13 между ними, что приводит к прогоранию межтрубных проставок 13. Выполнение угла наклона плоскости каждого ската разделителя 9 потока шлака равным 50-60° к горизонту позволяет обеспечить быстрое и надежное удаление шлака с этих скатов 9 и уменьшить шаг между трубами 4 скатов разделителя 9 потока шлака в пределах 1,3-1,7 от диаметра труб. Это обеспечивает надежную работу межтрубных проставок 13 и делает холодную воронку 5 простой и надежной в эксплуатации.

Окна выхода шлака 8 приближены к геометрии шлакоудаляющей установки (традиционно это прямоугольное окно), под ними расположены шлаковые каналы 11, по которым шлак направляется в стандартные шлакоприемные устройства (не показаны). При этом значительно уменьшается (вплоть до исключения) шлаковый комод и масса огнеупорных материалов, защищающих его от нагрева. Это уменьшает не только материалоемкость холодной воронки, но и габариты ее по высоте, снижая в целом общую высоту котла.

Как показали проектно-конструкторские проработки, котлы с кольцевой топкой представляют наиболее эффективными при строительстве новых и модернизации действующих электростанций с энергоблоками мощностью 200 МВт и выше. Использование таких котлов в энергетике позволяет снизить высоту здания котельной на 30-40%, уменьшить металлоемкость и стоимость котла на 10-15%, обеспечить экономичное и бесшлаковочное сжигание низкосортных углей, снизить выбросы из котла оксидов азота на 30-40%.

Предлагаемая холодная воронка позволяет повысить надежность и долговечность работы котла с кольцевой топкой, технологичность ее изготовления, а также снизить высоту холодной воронки и котла в целом, уменьшив при этом материалоемкость котла. Холодная воронка предлагаемой конструкции проста в эксплуатации и может найти применение на действующих и строящихся электростанциях, оборудованных котлами с кольцевой топкой.

1. Холодная воронка котла с кольцевой топкой, образованной коаксиальными равносторонними призмами, боковые грани которых образованы внутренними и наружными трубными экранами, в нижней части кольцевой топки все наружные трубные экраны загнуты внутрь под углом 50-60° к горизонту, эти скаты наружных трубных экранов образуют восьмискатную холодную воронку, отличающаяся тем, что у каждого второго наружного трубного экрана скаты выполнены прямоугольной формы и они удлинены до противолежащих им внутренних трубных экранов, а скаты других наружных трубных экранов, расположенных между скатов прямоугольной формы, выполнены в форме равнобедренных трапеций и между их меньшими основаниями и противолежащими им внутренними трубными экранами выполнены окна выхода шлака, нижние боковые части скатов прямоугольной формы продлены до окон выхода шлака, а в центре нижних частей этих скатов выполнены двускатные разделители потока шлака, причем все скаты холодной воронки и скаты разделителей потока шлака выполнены из труб наружных трубных экранов.

2. Холодная воронка котла с кольцевой топкой по п. 1, отличающаяся тем, что скаты каждого разделителя потока шлака соединены хребтом, который в горизонтальной плоскости установлен перпендикулярно и по центру плоскости внутреннего трубного экрана контактирующего с ним, а в вертикальной плоскости этот хребет установлен с уклоном в сторону внутреннего трубного экрана, контактирующего с ним, и под углом 0-20° к горизонту.

3. Холодная воронка котла с кольцевой топкой по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что трубы в скатах разделителей потока шлака выполнены параллельно хребтам.

4. Холодная воронка котла с кольцевой топкой по п. 1, отличающаяся тем, что угол наклона плоскости каждого ската разделителя потока шлака равен 50-60° к горизонту.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к демпферу для уменьшения пульсаций давления в газовой турбине. Демпфер содержит корпус, основную горловину, продолжающуюся от корпуса, разделительную пластину, внутреннюю горловину с первым концом и вторым концом и отклоняющий поток элемент.

Заявляемая пылегазомазутная топка относится к области тепловой энергетики и может быть использована на паровых котлах, снабженных шаровыми барабанными мельницами.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к топочным устройствам, работающим, в том числе, на низкосортном пылеугольном топливе, и может быть использовано в котельных установках на тепловых электростанциях.

Изобретение относится к камерным вихревым топочным устройствам с тангенциальной схемой расположения горелок. Вихревая топка разделена двухсторонним пережимом на камеру дожигания с дополнительными горелками и расположенную под ней камеру сгорания с установленными тангенциально основными горелками.

Группа изобретений относится к области теплоэнергетики, в частности к камерным топкам с пылевидно-дисперсным сжиганием топлива (уголь, торф, мазут, суспензия), например к топкам котельных установок в промышленных печах.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а более конкретно, к способу устойчивости и эффективности процесса сжигания топлива в вихревой топке энергетической установки.

Изобретение может быть использовано для утилизации горючих отходов, биомассы или иных веществ, содержащих углерод и водород, с целью получения горючих газов. Способ включает подачу в реактор топлива воздуха, их смешивание, сгорание смеси и/или газификации содержащейся в ней твердой основы.

Изобретение относится к способу активирования фракционированных по размеру частиц порошкообразного угля путем их ввода вертикально-щелевыми потоками в смеси с продуктами сгорания и нагрева спутными вертикально-щелевыми газовыми факелами в горизонтальных камерно-факельных нагревателях, выделения и сжигания легких и тяжелых фракций летучих веществ при взаимодействии с газообразными продуктами сгорания, воздухом и паром в инверторных реакторах, охлаждения воздухом в кипящем слое с одновременным отводом теплоты поверхностному теплообменнику, отличающийся тем, что факельный нагрев осуществляют при недостатке кислорода с выделением влаги и легких фракций летучих веществ, а продукты неполного сгорания и нагретые частицы угля вводят в вертикальные инверторные кольцевые реакторы, в которых вначале организуют воспламенение и сжигание легких фракций летучих веществ в кольцевых опускных потоках с воздушной подпиткой факелов радиальными струями из вертикально-приосевых участков, затем выводят и сжигают тяжелые фракции летучих веществ в опускных потоках с продувкой факелов тангенциальными струями пара при одновременном отводе теплоты встроенным поверхностным охладителям.

Топка // 2489647
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано на котлах тепловых электростанций при сжигании угольной пыли и природного газа. .

Изобретение относится к области промышленной энергетики, в частности к бесколосниковым вихревым топкам, предназначенным для водогрейных котлов отопительных установок, сушильных камер и т.д., и позволяет при его использовании упростить конструкцию топки путем повышения эффективности процесса сжигания топлива при снижении содержания вредных веществ в генераторном газе.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котлах, работающих на угле и различных типах топлива, содержащих серу. .
Наверх