Патент на изобретение №2231714
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ТОПКА ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА В КИПЯЩЕМ СЛОЕ
(57) Реферат: Изобретение относится к области теплоэнергетики, может использоваться в котлостроении и обеспечивает повышение эффективности сжигания твердого топлива и теплопроизводительности. Топка состоит из узкой, подвижной, колосниковой решетки с боковыми уплотнениями, имеющей наклон к горизонту. Внутри решетки выделен секционированный дутьевой короб. С обеих сторон вдоль и выше верхней ветви полотна решетки расположена поверхность охлаждения. Колосниковая решетка имеет обратный ход и движется от тыльной к фронтальной части топки. При этом наклон выполнен таким образом, что верхняя точка полотна расположена у фронтальной части, а нижняя – у тыльной части топки. Тяговое усилие передается непосредственно от звездочек ведущего вала на ведущие колосники полотна решетки, а перемещение полотна колосниковой решетки осуществляется по опорным направляющим полозьям. Боковые уплотнения решетки выполнены из отдельных пластин, установленных между колосниковым полотном и щекой рамы. Поверхность охлаждения колосниковой решетки выполнена в виде панели из ряда труб, размещенных друг над другом вплотную, причем ось каждой вышележащей трубы смещена относительно оси нижней соседней с ней трубы в направлении боковых стен топки. 2 ил. Изобретение относится к области теплоэнергетики и может использоваться в котлостроении. Известна топка высокотемпературного кипящего слоя (ВТКС) под наименованием “Игнифлюид” [1]. Основу топки составляет узкая, подвижная цепная решетка прямого хода, наклоненная к горизонту на 10-15  . Перемещение полотна происходит по направляющим каткам. Воздух на горение и ожижение слоя топлива подается через решетку из воздушного короба, разбитого на секции, в каждой из которых поддерживается заданное давление. Уплотнение решетки у фронта и боковых стен достигается естественной шлаковой насыпкой. По бокам решетки установлена поверхность охлаждения, по одной трубе квадратного профиля с каждой стороны решетки, охлаждаемая водой. Уловленный унос возвращается в топку со стороны тыльной стенки топки в надслоевое пространство.
Наиболее близким аналогом является топка ТНУ-0,31/5,6 [2], установленная под котлами типа ДКВР и КЕ. Основу топки составляет подвижная, узкая, цепная решетка прямого хода, наклоненная к горизонту на 10. По краям ленточного полотна расположены стальные ведущие цепи с роликами, находящиеся в зацеплении со звездочками. По боковым сторонам полотна установлены лабиринтные уплотнения. Воздух на горение и ожижение слоя топлива подается через решетку из воздушного короба, разбитого на шесть дутьевых зон. Возврат уноса осуществляется с двух сторон котла в районе активной зоны над слоем, на естественные откосы по бокам топки. Вдоль колосниковой решетки с обеих сторон установлены поверхности охлаждения из двух труб диаметром 108 мм, размещенных вертикально. Вода на охлаждение поступает в них из водопровода.
Данный аналог обладает рядом недостатков:
– применение цепного привода решетки снижает надежность решетки, усложняет конструкцию боковых уплотнений и уменьшает их эффективность;
– применение опорных роликов для перемещения полотна колосниковой решетки усложняет конструкцию, снижает надежность решетки;
– конструкция поверхностей охлаждения и их небольшая площадь предопределяют снижение надежности работы котла из-за шлакования;
– решетка прямого хода вызывает трудности с распределением топлива по длине решетки. Подача топлива различного гранулометрического состава в одну область решетки с высокофорсированным дутьем увеличивает процент уноса мелкой фракции и снижает эффективность выгорания угля, предопределяет наличие теплонапряженной зоны у фронта котла, со стороны обслуживания, что создает неблагоприятные условия для работы системы топливоподачи, затрудняет визуальный контроль и регулировку процесса горения, снижает комфортность работы обслуживающего персонала;
– невозможность организовать возврат уноса коротким, прямым участком золопровода непосредственно в активную зону кипящего слоя, осуществление возврата уноса в надслоевое пространство и на естественные боковые откосы снижает эффективность выгорания из-за возможности его вторичного уноса, исключает часть его из процесса регулирования температурного уровня в слое.
Задачей изобретения является повышение эффективности сжигания твердого топлива, повышение теплопроизводительности, надежности, упрощение конструкции топочного устройства.
Указанные задачи решаются за счет того, что
топка состоит из узкой, подвижной колосниковой решетки с боковыми уплотнениями, расположенного внутри решетки секционированного дутьевого короба и расположенной с обеих сторон вдоль верхней ветви решетки поверхности охлаждения решетки.
Решетка имеет обратный ход по отношению к забросу топлива, т. е. верхняя ветвь полотна движется к фронту топки, где установлена система топливоподачи. При этом наклон к горизонту выполнен таким образом, что верхняя точка полотна расположена у фронта топки, а нижняя – у тыльной стенки топки. Использование решетки обратного хода повышает эффективность сжигания из-за более равномерного распределения топлива по длине решетки; крупная фракция летит дальше, мелкая фракция в зависимости от размера выпадает раньше. Происходит первоначальная подготовка топлива к горению за счет прохождения его через всю активную зону топочной камеры. Повышается удобство эксплуатации (машинист с одной точки обслуживания следит за подачей топлива, горением и сходом шлака). Уменьшается унос мелкой фракции; данная фракция попадает в дутьевые зоны с относительно небольшой скоростью газа, достаточной для ожижения, но недостаточной для уноса, что увеличивает эффективность выгорания топлива. Возврат горячего уноса осуществляется коротким путем из системы возврата уноса в зону активного горения прямым участком золопровода. Подача возврата уноса в активную зону кипящего слоя позволяет дополнительно регулировать температуру в слое, обеспечивая при этом эффективное выгорание несгоревших частиц топлива. Наиболее активная теплонапряженная зона горения располагается в противоположном конце топки от места ввода топлива, что создает благоприятные условия для работы системы топливоподачи, снижает возможность прогорания металлической течки и возгорания угля на ней, что увеличивает надежность и снижает вероятность воспламенения топлива в топливном бункере.
Подвижная колосниковая решетка набрана из колосников ТЛЗМ двух типов, при этом две ведущие звездочки, используемые в системе привода колосниковой решетки, входят в непосредственное зацепление с ведущими колосниками, тяговое усилие передается непосредственно от звездочек ведущего вала на ведущие колосники полотна решетки, которые тянут за собой ведомые колосники. Решетка без применения тяговых цепей позволяет повысить надежность и упростить конструкцию.
Перемещение полотна колосниковой решетки осуществляется по опорным полозьям. Опорные полозья выполнены из полос металлопроката и располагаются под верхней и нижней ветвями решетки на всю ее длину. Применение опорных полозьев упрощает конструкцию и повышает надежность.
Боковые уплотнения решетки набираются из отдельных пластин, установленных по краям колосникового полотна на щеках рамы, и крепятся к последней при помощи болтовых соединений с возможностью регулирования зазора между уплотнениями и крайними колосниками решетки. Это повышает эффективность уплотнения, снижает утечки воздуха и уменьшает просып материала слоя в дутьевые зоны ввиду отсутствия каналов под тяговые цепи, что повышает эффективность сжигания, увеличивает надежность и упрощает конструкцию.
Панель охлаждения колосниковой решетки выполнена из ряда труб, размещенных друг над другом вплотную, причем ось каждой вышележащей трубы смещена относительно оси нижней соседней трубы в направлении боковых стен топки. Каждая труба имеет в плане П-образную компоновку, т.е. трубы панели охлаждения проходят вдоль одной стороны решетки, разворачиваются у тыльной стены топки и идут в обратном направлении вдоль противоположной стороны решетки. Более развитая поверхностью нагрева панели охлаждения обеспечивает активное регулирование температурного уровня кипящего слоя, препятствует плавлению золы, шлакованию решетки, что обеспечивает повышение эффективности сжигания топлива и увеличение теплопроизводительности. Также вышеуказанная конфигурация панели исключает контакт раскаленных частиц со стенками топки в пределах слоя, что предотвращает перекидывание шлаковых мостиков через решетку. Это обеспечивает более высокую надежность работы топки.
Новыми признаками в заявляемом изобретения являются следующие:
– применение решетки обратного хода;
– подвижная колосниковая решетка выполнена таким образом, что ведущие звездочки входят в непосредственное зацепление с ведущими колосниками;
– перемещение полотна колосниковой решетки осуществляется по опорным направляющим полозьям;
– боковые уплотнения решетки выполнены из отдельных пластин, установленных между колосниковым полотном и щекой рамы;
– панель охлаждения колосниковой решетки выполнена из ряда труб, размещенных друг над другом, вплотную, причем ось каждой вышележащей трубы смещена относительно оси нижней соседней трубы в направлении боковых стен топки.
Предложенный тип и конструкция решетки обратного хода известны в качестве механических слоевых топок для сжигания твердого топлива [3], но использование топок обратного хода, с указанными выше новыми признаками, для сжигания твердого топлива в кипящем слое авторами не выявлено из существующего уровня техники. Предложенный тип и конструкция панели охлаждения решетки не выявлены из существующего уровня техники. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию патентоспособности “изобретательский уровень”.
Предложенная топка поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен вид сбоку; на фиг.2 изображен разрез фиг.1 в вертикальном сечении А-А.
Топка содержит раму решетки 1 с установленной на ней узкой, подвижной, наклонной колосниковой решеткой 2, ведущий вал 3 со звездочкой 4, ведомый вал 5 и натяжное устройство 6. Внутри рамы решетки выделен секционированный короб первичного воздуха с шиберами регулирования расхода воздуха 8 и системой удаления провала 9 с шиберами 10. На щеках рамы 1, по краям колосникового полотна установлены пластины боковых уплотнений 11. Под обеими ветвями решетки расположены верхние 12 и нижний 13 опорные полозья. Вдоль колосниковой решетки установлена панель охлаждения 14.
Предлагаемая топка работает следующим образом.
Топливо с помощью системы топливоподачи подается в топку и сжигается в пространстве над колосниковой решеткой 2 в кипящем слое, ограниченном снизу полотном колосниковой решетки 2 и панелью охлаждения 14 по бокам. Установленная вдоль полотна колосниковой решетки 2 панель охлаждения 14 с развитыми поверхностями нагрева, включаемая в водяной контур циркуляции котлоагрегата, обеспечивает активное регулирование температурного уровня кипящего слоя, препятствует плавлению золы и шлакованию решетки. Также вышеуказанная конфигурация панели исключает контакт раскаленных частиц с неэкранированными стенками топки, что предотвращает перекидывание шлаковых мостиков через решетку. Перемещение полотна решетки происходит по верхним 12 и нижним 13 опорным полозьям к фронтальной стенке топки, при непосредственном зацеплении двух звездочек 4 вала 3 с ведущими колосниками, которые тянут за собой ведомые колосники. Натяжение колосникового полотна осуществляется перемещением ведомого вала 5 при помощи натяжного устройства 6. На боковых щеках рамы 1 установлены боковые уплотнения 11, препятствующие просыпанию мелочи топлива и шлака в дутьевой короб. Зазор между крайними колосниками решетки и боковыми уплотнениями 11 регулируется при помощи регулировочных болтов. Воздух на горение и ожижение подается через решетку 2 из секционированного короба первичного воздуха с дутьевыми зонами. Подача воздуха регулируется шиберами 8 в зависимости от нагрузки для каждой дутьевой зоны отдельно. Благодаря малой ширине решетки воздух подается со скоростью, обеспечивающей псевдоожижение слоя. Наклон решетки к задней стенке котла препятствует перетеканию кипящего слоя в зону выгрузки шлака. Провал удаляется из дутьевых зон воздухом путем открытия шиберов 11 на системе удаления провала 10.
В процессе выгорания шлаковые частицы топлива и уноса агломерируются, выпадают на решетку 2 и выносятся к фронту котла, в зону выгрузки шлака.
Вышесказанное позволяет сделать вывод о соответствии критерию патентоспособности “промышленное применение”.
Источники информации
1. Баскаков А.П. и др. Котлы и топки с кипящим слоем. М.: Энерго-атомиздат, 1995, с.260.
2. Баскаков А.П. и др. Котлы и топки с кипящим слоем. М.: Энерго-атомиздат, 1995, с.263.
3. Сомов. В.В. Котельные установки. С.Пб.: ВИСИ, 1995, с.180.
Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 27.05.2005
Извещение опубликовано: 20.06.2006 БИ: 17/2006
|
||||||||||||||||||||||||||
