RU86276U1

RU86276U1 - BOILER WITH A CIRCULATING BOILER LAYER AND AT LEAST ONE ACOUSTIC OSCILLATOR GENERATOR

Info

Publication number: RU86276U1
Application number: RU2009121012/22U
Authority: RU
Inventors: Борис Петрович Афанасьев
Priority date: 2009-06-03
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2009-08-27

Abstract

1. Котел с циркулирующим кипящим слоем, содержащий топку с размещенной в нижней части псевдоожижающей решеткой и коробом подвода первичного воздуха, по меньшей мере одно топливоподающее устройство, соединенное со своей топливной амбразурой, расположенной над псевдоожижающей решеткой, установленные в средней части топки сопла вторичного воздуха, инерционный пылеотделитель, вход которого соединен с верхней частью, а выход по пыли - с нижней частью топки, и конвективный газоход с расположенными в нем трубчатыми пакетами поверхностей нагрева, причем вход указанного газохода соединен с выходом инерционного пылеотделителя по газу, отличающийся тем, что по меньшей мере на одной из стен внутри топки, в зоне расположения топливных амбразур установлен, по меньшей мере, один генератор акустических колебаний. ! 2. Котел по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один генератор акустических колебаний дополнительно установлен в средней и/или верхней части топки. ! 3. Котел по п.1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере один генератор акустических колебаний дополнительно установлен по меньшей мере на одной из стен конвективного газохода, в зоне расположения трубчатых пакетов поверхностей нагрева.1. A circulating fluidized bed boiler containing a firebox with a fluidizing grate located in the lower part and a primary air supply duct, at least one fuel supply device connected to its fuel embrasure located above the fluidizing grating, installed in the middle part of the fire chamber of the secondary air nozzle, an inertial dust separator, the inlet of which is connected to the upper part, and the dust outlet to the lower part of the furnace, and a convective gas duct with tubular packages of heating surfaces located in it va, wherein the inlet of said gas duct is connected to the outlet of the inertial dust separator for gas, characterized in that at least one acoustic oscillation generator is installed on at least one of the walls inside the furnace in the area of the fuel embrasures. ! 2. The boiler according to claim 1, characterized in that at least one generator of acoustic vibrations is additionally installed in the middle and / or upper part of the furnace. ! 3. The boiler according to claim 1 or 2, characterized in that at least one generator of acoustic vibrations is additionally installed on at least one of the walls of the convective gas duct, in the area of the tubular stack of heating surfaces.

Description

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в энергоустановках с котлами с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС).The utility model relates to a power system and can be used in power plants with boilers with a circulating fluidized bed (CCS).

Известен котел с ЦКС, содержащий топку с расположенной в нижней части псевдоожижающей решеткой, по меньшей мере одно топливоподающее устройство, соединенное со своей топливной амбразурой, расположенной над псевдоожижающей решеткой, установленные в средней части топки сопла вторичного воздуха, инерционный пылеотделитель, вход которого соединен с верхней частью, а выход по пыли - с нижней частью топки, и конвективный газоход с расположенными в нем трубчатыми пакетами поверхностей нагрева, причем вход указанного газохода соединен с выходом инерционного пылеотделителя по газу [1] - ближайший аналог. Данный котел, как и все котлы с ЦКС, характеризуется возможностью сжигания низкосортных твердых топлив с улучшенными, по сравнению с камерными топками, показателями по полноте сгорания топлива и вредным выбросам в атмосферу, что обеспечивается более интенсивным, чем в камерных топках, тепломассообменом, оптимальным температурным режимом и более равномерным полем температур в реакционной зоне. Вместе с тем указанные показатели являются не достаточно высокими. В частности, механический недожог топлива в котлах с ЦКС для отдельных видов топлив, например, АШ, может составлять до 6%, а выбросы NO_x и SO₂ - до 200 мг/м³.A well-known boiler with CCS, comprising a furnace with a fluidizing grate located in the lower part, at least one fuel supply device connected to its fuel embrasure located above the fluidizing grate, in the middle part of the furnace chamber of the secondary air nozzle, an inertial dust separator, the inlet of which is connected to the upper part, and the dust outlet with the lower part of the furnace, and a convective gas duct with tubular packages of heating surfaces located in it, and the inlet of the specified gas duct is connected to the outlet m inertial dust separator gas [1] - closest analog. This boiler, like all boilers with a central heating system, is characterized by the possibility of burning low-grade solid fuels with improved, in comparison with chamber furnaces, indicators of the completeness of fuel combustion and harmful emissions into the atmosphere, which is ensured by heat and mass transfer more optimal than in chamber furnaces, optimal temperature mode and a more uniform temperature field in the reaction zone. However, these indicators are not high enough. In particular, the mechanical underburning of fuel in boilers with a central heating system for certain types of fuels, such as AS, can be up to 6%, and emissions of NO _x and SO ₂ up to 200 mg / m ³ .

Достигаемым техническим результатом полезной модели является повышение экономичности котла за счет уменьшения недожога топлива и снизить вредные выбросы.Achievable technical result of the utility model is to increase the efficiency of the boiler by reducing the underburning of fuel and reduce harmful emissions.

Это обеспечивается тем, что в котле с ЦКС, содержащем топку с размещенной в нижней части псевдоожижающей решеткой и коробом подвода первичного воздуха, по меньшей мере одно топливоподающее устройство, соединенное со своей топливной амбразурой, расположенной над псевдоожижающей решеткой, установленные в средней части топки сопла вторичного воздуха, инерционный пылеотделитель, вход которого соединен с верхней частью, а выход по пыли - с нижней частью топки, и конвективный газоход с расположенными в нем трубчатыми пакетами поверхностей нагрева, причем вход указанного газохода соединен с выходом инерционного пылеотделителя по газу, согласно полезной модели по меньшей мере на одной из стен внутри топки, в зоне расположения топливных амбразур установлен по меньшей мере один генератор акустических колебаний. При этом по меньшей мере один генератор акустических колебаний дополнительно может быть установлен в средней и/или верхней части топки, и по меньшей мере еще один генератор акустических колебаний - может быть размещен по меньшей мере на одной из стен конвективного газохода в зоне расположения трубчатых пакетов поверхностей нагрева.This is ensured by the fact that in a boiler with a central heating system containing a furnace with a fluidizing grate located in the lower part and a primary air supply duct, at least one fuel supply device connected to its fuel embrasure located above the fluidizing grate is installed in the middle part of the furnace of the secondary nozzle air, an inertial dust separator, the inlet of which is connected to the upper part, and the dust outlet to the lower part of the furnace, and a convective gas duct with tubular packages of surfaces located on it roar, wherein said inlet duct connected to the output of the inertial dust separator for gas, according to the utility model is at least one of the walls inside the firebox, in fuel embrasures location area has at least one generator of acoustic vibrations. At the same time, at least one generator of acoustic vibrations can additionally be installed in the middle and / or upper part of the furnace, and at least one generator of acoustic vibrations can be placed on at least one of the walls of the convective gas duct in the area of the tubular surface packages heating up.

Горение твердых топлив в топках ЦКС протекает в диффузионном режиме и потому полнота сгорания топлива определяется, в основном, интенсивностью тепломассообменных процессов в зоне горения и длительностью пребывания топливных частиц в топке. Важным фактором образования механического недожога в топках ЦКС, как и в топках с обычным кипящим слоем, является то, что мелкие частицы топлива не циркулируют, а выносятся отдельными струями первичного воздуха в верхнюю часть топочного пространства, где их время воспламенения мало для полного выгорания. Акустические колебания от соответствующих генераторов, установленных в зоне расположения топливных амбразур ведут к разрушению струй (пузырей) первичного воздуха и тем самым - к устранению выноса невоспламененных частиц топлива в верхнюю часть топки, уменьшая механический недожог.The burning of solid fuels in the CCF furnaces proceeds in a diffusion mode, and therefore the completeness of fuel combustion is determined mainly by the intensity of heat and mass transfer processes in the combustion zone and the duration of the fuel particles in the furnace. An important factor in the formation of mechanical underburning in CFC furnaces, as well as in furnaces with an ordinary fluidized bed, is that small particles of fuel do not circulate, but are carried out by separate streams of primary air into the upper part of the furnace space, where their ignition time is short for complete burnout. Acoustic vibrations from the respective generators installed in the area of the fuel embrasures lead to the destruction of the jets (bubbles) of the primary air and thereby to the removal of uninflamed particles of fuel to the upper part of the furnace, reducing mechanical underburning.

Акустические колебания интенсифицируют также тепломассообмен и выравнивают температурное поле в реакционной зоне над псевдоожижающей решеткой, что приводит к дальнейшему уменьшению механического недожога. При этом одновременно достигается уменьшение выбросов оксидов серы за счет более активного и полного реагирования этих оксидов с используемым для их связывания измельченным известняком. Выравнивание температурного поля обеспечивает уменьшение количества высокотемпературных очагов, инициирующих образование оксидов азота.Acoustic vibrations also intensify heat and mass transfer and equalize the temperature field in the reaction zone above the fluidizing lattice, which leads to a further decrease in mechanical underburning. At the same time, a reduction in sulfur oxide emissions is achieved due to a more active and complete reaction of these oxides with crushed limestone used to bind them. Leveling the temperature field provides a decrease in the number of high-temperature foci initiating the formation of nitrogen oxides.

Расположение генераторов акустических колебаний в средней и/или верхней части топки обеспечивает интенсификацию тепломассообмена вторичного воздуха с циркулирующими горящими топливными частицами и кондуктивный теплообмен продуктов горения с топочными экранами.The location of the acoustic oscillation generators in the middle and / or upper part of the furnace provides the intensification of heat and mass transfer of secondary air with circulating burning fuel particles and the conductive heat exchange of combustion products with furnace screens.

Размещение генераторов акустических колебаний в зоне расположения трубчатых пакетов поверхностей нагрева конвективного газохода позволяет обеспечить очистку наружных поверхностей нагрева от золовых отложений, и интенсифицировать теплообмен, что дает возможность уменьшить габаритные размеры трубчатых пакетов, понизить температуру уходящих газов и соответственно повысить экономичность котла.The placement of acoustic oscillation generators in the zone of arrangement of tubular packages of convective gas duct heating surfaces allows the external surfaces to be cleaned of ash deposits and heat transfer can be intensified, which makes it possible to reduce the overall dimensions of the tubular packages, lower the temperature of the flue gases and, accordingly, increase the boiler efficiency.

На чертеже схематически изображен котел с ЦКС согласно полезной модели в продольном разрезе.The drawing schematically depicts a boiler with a CCS according to a utility model in longitudinal section.

Котел содержит экранированную топку 1 с размещенной в ее нижней части псевдоожижающей решеткой 2 и коробом 3 подвода первичного воздуха, топливоподающее устройство 4, соединенное с топливной амбразурой 5, расположенной над псевдоожижающей решеткой 2 и установленные в средней части топки сопла 6 вторичного воздуха. Котел содержит также инерционный пылеотделитель 7, вход которого соединен с верхней частью, а выход по пыли - с нижней частью топки 1 линией 8 с установленным на ней пневмозатвором 9, и конвективный газоход 10 с расположенными в нем трубчатыми пакетами пароперегревателя 11 и водяного экономайзера 12. Вход указанного газохода 10 соединен с выходом инерционного пылеотделителя 7 по газу. На боковых стенах внутри топки 1, в зоне расположения топливной амбразуры 5 установлены генераторы 13 акустических колебаний, выполненные в виде камер пульсирующего горения. Генераторы 13 акустических колебаний в виде камер пульсирующего горения и/или акустических сирен установлены также в средней и верхней части топки 1 и на боковых стенах конвективного газохода 10 в зоне расположения трубчатых пакетов 11, 12.The boiler contains a shielded firebox 1 with a fluidizing grate 2 located in its lower part and a primary air supply duct 3, a fuel supply device 4 connected to a fuel embrasure 5 located above the fluidizing grate 2 and installed in the middle part of the firebox of the secondary air nozzle 6. The boiler also contains an inertial dust separator 7, the input of which is connected to the upper part, and the dust outlet - to the lower part of the furnace 1 by line 8 with an air trap 9 installed on it, and a convective gas duct 10 with tubular packages of a superheater 11 and a water economizer 12 located in it. The input of the specified duct 10 is connected to the output of the inertial dust separator 7 for gas. Acoustic oscillation generators 13 made in the form of pulsating combustion chambers are installed on the side walls inside the furnace 1, in the area of the fuel embrasure 5. Acoustic oscillation generators 13 in the form of pulsating combustion chambers and / or acoustic sirens are also installed in the middle and upper parts of the furnace 1 and on the side walls of the convective gas duct 10 in the area of the tubular packages 11, 12.

Котел согласно полезной модели работает следующим образом. На псевдоожижающую решетку 2 с помощью топливоподающего устройства 4 через топливную амбразуру 5 загружается твердое размельченное топливо, после чего в короб 3 и в сопла 6 подается воздух и производится растопка котла с использованием растопочных устройств (на чертеже не показаны). При сгорании топлива в псевдоожиженном слое пылегазовый поток продуктов сгорания выносится в верхнюю часть топки, откуда поступает в инерционный пылеотделитель 7. Внутри последнего отделяемый от пыли газообразные продукты сгорания поступают в конвективный газоход 10, а пыль - по линии 8 через пневмозатвор 9 на псевдоожижающую решетку 2. При этом в топке 1 теплота продуктов сгорания топлива передается кондуктивным путем топочным экранам, а в конвективном газоходе 10 - последовательно трубчатым пакетам пароперегревателя 11 и водяного экономайзера 12. Охлажденные продукты сгорания из нижней части конвективного газохода 10 отводятся в атмосферу через дымовую трубу (на чертеже не показана). Одновременно или после растопки котла включаются генераторы 13 акустических колебаний, способствующие, как уже было описано выше, повышению экономичности котла и уменьшению выбросов оксидов азота и серы в атмосферу.The boiler according to the utility model operates as follows. On the fluidizing grid 2 with the help of the fuel supply device 4, solid crushed fuel is loaded through the fuel embrasure 5, after which air is supplied to the box 3 and nozzle 6 and the boiler is kindled using the kindling devices (not shown in the drawing). When fuel is burned in a fluidized bed, the dust-gas flow of combustion products is carried out to the upper part of the furnace, from where it enters the inertial dust separator 7. Inside the latter, gaseous combustion products separated from the dust enter the convection duct 10, and the dust flows through line 8 through the air trap 9 to the fluidizing grate 2 . In this case, in the furnace 1, the heat of the products of fuel combustion is transferred in a conductive way to the furnace screens, and in the convection duct 10 to the consecutive tubular packages of the superheater 11 and water economy Zera 12. Cooled combustion products from the lower part of the convective gas duct 10 are discharged into the atmosphere through a chimney (not shown). At the same time or after ignition of the boiler, acoustic oscillation generators 13 are turned on, contributing, as already described above, to increasing the efficiency of the boiler and reducing emissions of nitrogen and sulfur oxides into the atmosphere.

Источники информации:Information sources:

1. Патент RU №2094700, F23C 11/02, 1993.1. Patent RU No. 2094700, F23C 11/02, 1993.

Claims

1. The boiler with a circulating fluidized bed containing a furnace with a fluidized grate located in the lower part and a primary air supply duct, at least one fuel supply device connected to its fuel embrasure located above the fluidized grate, installed in the middle part of the furnace of the secondary air nozzle, an inertial dust separator, the inlet of which is connected to the upper part, and the dust outlet to the lower part of the furnace, and a convective gas duct with tubular packages of heating surfaces located in it va, wherein the inlet of said gas duct is connected to the outlet of the inertial dust separator for gas, characterized in that at least one acoustic oscillation generator is installed on at least one of the walls inside the furnace in the area of the fuel embrasures.

2. The boiler according to claim 1, characterized in that at least one generator of acoustic vibrations is additionally installed in the middle and / or upper part of the furnace.

3. The boiler according to claim 1 or 2, characterized in that at least one generator of acoustic vibrations is additionally installed on at least one of the walls of the convective gas duct, in the area of the tubular stack of heating surfaces.