Топка кипящего слоя

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Пицуха Евгений Александрович Теплицкий Юрий Семенович Бородуля Валентин Алексеевич Новик Михаил Дмитриевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Топка кипящего слоя, содержащая цилиндрическую топочную камеру, размещенную в ней колосниковую решетку подачи первичного воздуха, систему подачи вторичного воздуха, окно подачи жидкого топлива, патрубок ввода инертного теплоносителя и жидкотопливную горелку, отличающаяся тем, что система подачи вторичного воздуха выполнена в виде тангенциально направленных сопел, выполненных в стенке цилиндрической топочной камеры, причем нижняя ее часть с тангенциально направленными соплами снабжена активной теплоизоляцией и подвижной перегородкой регулирования температуры вторичного воздуха, а стенки верхней части топочной камеры, Фиг. 1 83602012.06.30 расположенной над соплами, оборудованы водяной рубашкой с патрубком отвода охлаждающей воды на верхнем торце топочной камеры, при этом верхняя часть топочной камеры снабжена коническим пережимом, диаметр внутреннего отверстия которого составляет 0,5-0,7 диаметра топочной камеры. 2. Топка кипящего слоя по п. 1, отличающаяся тем, что активная теплоизоляция выполнена в виде зернистой засыпки, состоящей, например, из колец Рашига. Предлагаемое техническое решение относится к топочной технике и может быть использовано для сжигания твердого мелкофракционного топлива в топках паровых и водогрейных котлов. Известен котел водогрейный, содержащий топку кипящего слоя, принятую за прототип 1. Топка кипящего слоя представляет собой цилиндрическую топочную камеру, в верхней части которой установлена крышка с тремя дымоходами, а между обечайкой и корпусом топки выполнен трехзаходный спиральный канал охлаждения топки (система охлаждения) с патрубком для ввода ожижающего агента с возможностью его предварительного подогрева и последующей подачей под распределительную решетку. Трехзаходный спиральный канал воздуховодом соединен с блоком водяных калориферов,обеспечивающих возможность регулировки температуры ожижающего агента перед подачей его под распределительную решетку на горение посредством блока последовательно установленных вентиляторов. В нижней части топки выполнен патрубок ввода инертного теплоносителя, который трубой спирального шнека соединен с выпускным патрубком зольника системы отвода золы, причем зольник пневмопроводом соединен с сепаратором золы, бункер зольника кинематически связан со шнеком транспортера системы отвода золы из топки и рециркуляции отработанного инертного теплоносителя. Недостатком указанной конструкции является ее сложность, неэффективность процесса горения, протекающего в ней, большие потери топлива. Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности предлагаемой топки кипящего слоя путем повышения полноты сгорания топлива и интенсификации процесса горения. Поставленная задача решается следующим образом. Известная топка кипящего слоя содержит цилиндрическую топочную камеру с размещенной в ней колосниковой решеткой подачи первичного воздуха, систему подачи вторичного воздуха, окно подачи топлива, патрубок ввода инертного теплоносителя и жидкотопливную горелку. Согласно предлагаемому техническому решению система подачи вторичного воздуха выполнена в виде тангенциально направленных сопел, выполненных в стенке цилиндрической топочной камеры. Нижняя часть топочной камеры с тангенциально направленными соплами снабжена активной теплоизоляцией и подвижной перегородкой регулирования температуры вторичного воздуха, а стенки ее верхней части, находящиеся над соплами, оборудованы водяной рубашкой с патрубком отвода охлаждающей воды на ее верхнем торце. Верхняя часть топочной камеры снабжена коническим пережимом, диаметр внутреннего отверстия которого составляет 0,5-0,7 диаметра топочной камеры. Кроме того, активная теплоизоляция выполнена в виде зернистой засыпки, состоящей, например, из колец Рашига. Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение полноты сгорания топлива за счет создания вихревого потока, что ведет к интенсификации процесса горения и повышает эффективность предлагаемой топки. 2 83602012.06.30 На фиг. 1 показана схема общего вида топки кипящего слоя. На фиг. 2 показаны сопла подачи вторичного воздуха, направленные тангенциально. Предлагаемая топка кипящего слоя содержит цилиндрическую топочную камеру 1, в которой размещена колосниковая решетка 2 подачи первичного воздуха. В стенках топочной камеры 1 выполнены сопла 3 (фиг. 2) подачи вторичного воздуха, направленные тангенциально. Под соплами 3 вторичного воздуха расположена жидкотопливная горелка 4 для предварительного розжига. Первичный воздух, нагнетаемый в короб 5, и вторичный воздух, выходящий из тангенциально направленных сопел 3, предварительно фильтруются, проходя сквозь слой активной теплозащиты 6, представленной зернистым материалом,например, кольцами Рашига. Причем стенка со слоем активной теплозащиты снабжена подвижной перегородкой 12, обеспечивающей возможность регулирования температуры подаваемого вторичного воздуха. Нижний торец топочной камеры 1 имеет отверстие 13 для вывода зольных продуктов, расположенное в торце нижней части топочной камеры 1. Стенки верхней части топочной камеры 1, не омываемые воздухом, снабжены водяной рубашкой 7 и патрубком 14 отвода охлаждающей воды, который расположен на торце верхней части топочной камеры. В верхней части топочной камеры 1 расположен пережим 8, представляющий в разрезе две равнобокие трапеции, направленные меньшими основаниями в центр топочной камеры, диаметр отверстия пережима составляет 0,50,7 диаметра топочной камеры 1. Он обеспечивает качественное перемешивание продуктов газификации и горения топлива. Ниже сопел 3 расположено окно подачи твердого топлива 9, а радиально ему - патрубок 10 подачи инертного теплоносителя. Дымовые газы покидают объем топочной камеры благодаря выходному отверстию 11, расположенному в боковой стенке верхней части топочной камеры. Предлагаемая топка работает следующим образом. Необходимое количество инертного теплоносителя подают через патрубок 10 подачи инертного теплоносителя, а из короба 5 и сопел 3 начинают подачу первичного и вторичного воздуха. Одновременно с этим включают горелку 4, которая работает до тех пор, пока инертный теплоноситель не приобретет температуру, равную температуре возгорания мелкофракционного твердого топлива, горелка 4 работает на жидком топливе. После этого мелкофракционное твердое топливо подают через окно подачи топлива 9 на колосниковую решетку 2. С этого момента работа горелки 4 не нужна и она выключается. Первичный воздух, нагнетаемый в короб 5, и вторичный воздух, выходящий из тангенциально направленных сопел 3, предварительно фильтруются, проходя сквозь слой активной теплозащиты 6, представленной зернистым материалом, например, кольцами Рашига. Далее мелкофракционное твердое топливо, попадая в объем топочной камеры 1, подхватывается потоками, образованными подаваемым первичным и вторичным воздухом, и инертным теплоносителем, поступающим через патрубок 10 с образованием вихря, который способствует лучшему перемешиванию и сгоранию топлива. После того как горение стабилизируется, можно регулировать температуру подаваемого вторичного воздуха. Так как он получает тепло, фильтруясь через слой активной теплозащиты 6, для регулирования температуры используют подвижную перегородку 12, меняя с ее помощью площадь соприкосновения вторичного воздуха и зернистой засыпки теплоизоляции. Верхняя часть топочной камеры 1, не омываемая воздухом, охлаждается благодаря водяной рубашке 7,нагретая вода выводится через патрубок 14 отвода охлаждающей воды. Пережим 8, расположенный в верхней части топочной камеры 1, формирует структуру закрученного газового потока в верхней ее части для качественного перемешивания продуктов газификации и горения мелкофракционного твердого топлива, которые покидают объем топочной камеры 1 через выходное отверстие 11. Образовавшиеся зольные продуты сбрасываются через отверстие 13, расположенное в торце нижней части топочной камеры 1. 83602012.06.30 Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение полноты сгорания топлива и интенсификацию процесса горения, что повышает эффективность предлагаемой топки кипящего слоя. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4