Холодная воронка котла с кольцевой топкой

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. .

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано при разработке парогенераторов с пылевым сжиганием углей. Топка парогенератора содержит горизонтальную камеру сгорания, ограниченную двумя вертикальными экранированными боковыми стенками, вертикальной экранированной фронтальной стенкой, горизонтальной экранированной крышей, горелки, холодную воронку, образованную группой наклонных экранированных стенок, согласно изобретению, горизонтальная камера сгорания выполнена квадратного сечения, горелки выбраны прямоточного типа, топка снабжена дополнительной холодной воронкой, образованной группой наклонных экранированных стенок, как и основная воронка, холодные воронки выполнены продольной формы и соединены горизонтальной экранированной стенкой, снабженной N≥1 рядами горелок, каждая боковая стенка снабжена M≥1 рядами горелок, плоскости, образованные пересечением продольных осей горелок, формируют ярусы горелок, продольные оси в каждом ярусе горелок направлены по касательной к условной окружности с относительным диаметром 0.15<dy<0.20, ,где d - диаметр условной окружности, D - диаметр окружности, условно вписанной в квадратное сечение камеры сгорания. Технический результат заключается в уменьшении шлакования поверхностей нагрева топки парогенератора в котлах с горизонтальной компоновкой. 2 ил.

Изобретение относится к энергетике и касается разработки слоевых котлов, универсальных по типам сжигаемых топлив и отходов при условии их минимальной подготовки и с организацией экономичного вихревого сжигания с повышенными экологическими показателями, причем как отдельно, так и при совместном сжигании разных топлив. Слоевой котел с вертикальной вихревой топкой содержит слоевое топочное устройство, включающее питатели топлива, колосниковую решетку и тракт выгрузки золы, установленные под вихревой камерой сгорания, образованной стенами из обмуровки и топочных экранов, с газоотводящим окном, расположенным на потолочном экране, и соплами вторичного дутья, причем часть этих сопл установлена на стенах, ориентирована тангенциально к условному телу вращения формируемого вихря с осью, проходящей через газоотводящее окно, и направлена по ходу вращения вихря и вниз, в сторону колосниковой решетки, а часть сопл вторичного дутья установлена в углах камеры сгорания, и они направлены вниз, причем газоотводящее окно выполнено в виде защищенного обмуровкой и трубами выступающего в вихревую камеру сгорания отрезка воздуховода в форме полого конуса с полууглом раскрытия от +35 до -35 градусов, на торцевой и боковых поверхностях которого установлены ориентированные тангенциально и направленные в топку сопла дожигающего дутья. В итоге обеспечивается глубокое выжигание горючих из слоя, уноса и летучих, причем благодаря ступенчатой подаче дутья по экологически эффективной схеме с оптимальным по применяемому топливу слоевым топочным устройством. 20 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к паровым и водогрейным котлам с камерной топкой. Котел с камерной топкой, которая имеет установленные встречно-смещенно на стенах холодной воронки сопла нижнего дутья и расположенные выше по меньшей мере в один ярус тангенциально направленные к оси топки горелки, над ними топка разделена на камеру дожигания и расположенную ниже камеру сгорания газоплотным пережимом, который выполнен в виде воронки, набранной из изогнутых в виде восьмиугольников последовательно вписанных и вложенных труб, соединенных между собой проставками и включенных в тракты принудительной циркуляции котла. Изобретение направлено на повышение экономичности за счет снижения мехнедожога, снижение вредных выбросов и регулирование температуры перегрева пара за счет дожигания на выходе из топки. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

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.

Наверх