Котел для совместного и раздельного сжигания мелкодисперсного угля и биогранул

КОТЛ ДЛЯ СОВМЕСТНОГО И РАЗДЕЛЬНОГО СЖИГАНИЯ МЕЛКОДИСПЕРСНОГО УГЛЯ И БИОГРАНУЛ Изобретение относиться к котельной технике и может быть использовано в коммунальной и промышленной энергетике, где требуется обеспечить бесшлаковочное сжигание мелкодисперсного угля и биогранул. Предложен горизонтальный жаротрубно-дымогарный котел для сжигания мелкодисперсного угля с большим содержанием пылевой фракции, в том числе совместно с биогранулами с низкой температурой плавления золы, содержащий омываемые водой жаровую трубу, ограниченную передней и задней стенками, и систему дымогарных труб, связанную с жаровой трубой по газовому тракту, причем в нижней части жаровой трубы обеспечена возможность образования кипящего слоя топлива, нижняя часть которого ограничена с боков воздухораспределительной решеткой, образованной соединенными с дутьевым вентилятором и расположенными напротив друг друга двумя парами установленных друг над другом профилей,каждый из которых имеет отверстия для подачи воздуха под слой топлива, которые обращены к отверстиям противоположного профиля, в котором с целью повышения эффективности работы котла при сжигании мелкодисперсного угля с большим содержанием пылевой фракции, в том числе совместно с биогранулами с низкой температурой плавления золы, и создания для этого режима турбулентного псевдоожижения профили установлены перпендикулярно продольной оси котла,верхние профили имеют округлую форму и связаны с вентилятором вторичного дутья. Исьемин Рафаил Львович, Кузьмин Сергей Николаевич, Коняхин Валентин Васильевич, Вирясов Дмитрий Михайлович, Зайченко Виктор Михайлович (RU) Нилова М.И. (RU) 016606 Изобретение относится к котельной технике и может быть использовано в коммунальной и промышленной энергетике, где требуется обеспечить бесшлаковочное сжигание мелкодисперсного угля и биогранул. Известен горизонтальный жаротрубно-дымогарный котел, содержащий омываемые водой жаровую трубу, ограниченную передней и задней стенками, и систему дымогарных труб, связанную с жаровой трубой по газовому тракту, причем в нижней части жаровой трубы обеспечена возможность образования кипящего слоя топлива, в своей нижней части с боков ограниченного воздухораспределительной решеткой, образованной соединенными с дутьевым вентилятором и расположенными напротив друг друга двумя парами установленных друг над другом профилей, каждый из которых имеет отверстая для подачи воздуха под слой топлива, причем каждый из профилей установлен параллельно продольной оси котла, а отверстия для подачи воздуха под слой топлива обращены к центру котла, при этом к стойке нижнего профиля приварен краями своих полок верхний профиль, по торцевым граням приваренный также к ограничивающим жаровую трубу передней и задней стенкам (евразийский патент 006130, F 24 Н 1/28, F 23 С 10/20, 27 октября 2005 г.). Недостатком котла является его низкая эффективность при сжигании мелкодисперсных углей с большим содержанием пылевой фракции, в том числе совместно с биогранулами, особенно в том случае,если последние изготовлены из биомассы с низкой температурой плавления золы (к примеру, из соломы). Из-за низкой начальной высоты слоя, обусловленной конструкцией топки котла, при сжигании мелкодисперсного угля с большим содержанием пылевой фракции происходит значительный вынос последней в надслоевое пространство, где нет условий для их полного выгорания в отличии от условий, создающихся в кипящем слое, горячая инертная масса которого стабилизирует и интенсифицирует процесс горения угля. С другой стороны при сжигании биотоплива, как отдельно, так и совместно с углем, происходит выброс в надслоевое пространство летучих веществ, где из-за низкой, в сравнении с кипящим слоем, турбулизации газового потока они сгорают далеко не в полном объеме. Кроме того, при сжигании биомассы с низкой температурой плавления золы требуется увеличение рабочей скорости газа в слое для разрушения образующихся золо-шлаковых агломератов, что невозможно сделать из-за низкой начальной высоты слоя и опасности выноса из слоя значительной доли твердой фазы с последующим прекращением процесса горения. Указанные недостатки могут быть преодолены путем сжигания мелкодисперсных углей с большим содержанием пылевой фракции, в том числе совместно с биогранулами с низкой температурой плавления золы, в турбулентном кипящем слое, который позволяет организовать устойчивую циркуляцию твердой и газовой фаз в достаточно протяженном в вертикальном направлении объеме, чтобы обеспечить более полное выжигание как мелких частиц угля, так и летучих компонентов биотоплива. Поскольку турбулентный кипящий слой образуется при высоких скоростях газа, то создаются также условия для разрушения образующихся золо-шлаковых агломератов. Технической задачей изобретения является повышение эффективности сжигания мелкодисперсных углей с большим содержанием пылевых фракций, в том числе совместно с биогранулами с низкой температурой плавления золы путем создания условий для образования турбулентного кипящего слоя с устойчивой циркуляцией газовой и твердой фаз в протяженном в вертикальном направлении объеме, что обеспечивает полное выгорание как мелких частиц угля, так и летучих, и разрушает образующиеся золошлаковые агломераты. Указанная задача решена посредством создания жаротрубно-дымогарного котла для сжигания мелкодисперсного угля с большим содержанием пылевой фракции, в том числе совместно с биогранулами с низкой температурой плавления золы содержащем омываемые водой жаровую трубу, ограниченную передней и задней стенками, и систему дымогарных труб, связанную с жаровой трубой по газовому тракту,причем в нижней части жаровой трубы размещен кипящий слой топлива, в своей нижней части ограниченный с боков воздухораспределительной решеткой, образованной соединенными с дутьевым вентилятором и расположенными напротив друга двумя парами установленных друг над другом профилей, каждый из которых имеет отверстия для подачи воздуха под слой топлива, которые обращены к отверстиям противоположного профиля, в котором с целью повышения эффективности работы котла при сжигании мелкодисперсного угля с большим содержанием пылевой фракции, в том числе совместно с биогранулами с низкой температурой плавления золы и создания для этого режима турбулентного псевдоожижения профили установлены перпендикулярно продольной оси котла, верхние профили имеют округлую форму, связаны с вентилятором вторичного дутья. Расположение профилей воздухораспределительной решетки перпендикулярно продольной оси котла позволяет при любой производительности котла подобрать расстояние между парами установленных друг напротив друга профилей и размеры самих профилей таким образом, чтобы создать достаточно протяженный в вертикальном направлении кипящий слой постоянной ширины, определяемой расстоянием между противоположными профилями. Это позволяет поддерживать в слое скорости газа, достаточно высокие для образования режима турбулентного псевдоожижения, без опасности уноса материала слоя и прекращения горения. Соединение верхних профилей с вентилятором вторичного дутья позволяет подавать вторичный воздух в верхнюю часть слоя, где, за счет турбулизации газового потока частицами слоя, будет обеспе-1 016606 чено эффективное дожигание летучих веществ. Округлая форма верхних профилей препятствует образованию на этих профилях отложений частиц золы и топлива. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 а изображен предлагаемый котел в продольном разрезе по линии 2-2; на фиг. 1 б изображен предлагаемый котел в поперечном разрезе по линии 1-1. Предлагаемый котел включает цилиндрический корпус 1, в котором расположена жаровая труба 2,которая посредством системы коротких и длинных дымогарных труб 3, 4 соединена с дымоходом 5, по которому дымовые газы удаляются из котла в дымовую трубу (на чертежах не изображена). Во время работы котла в нижней части жаровой трубы 2 имеется кипящий слой топлива. Кипящий слой в своей нижней части с боков ограничен воздухораспределительной решеткой, содержащей нижний перфорированный сбоку профиль 6 и верхний перфорированный сбоку и скругленный профиль 7. Нижние профили 6 посредством первой системы труб 8 через первый коллектор 9 связаны с дутьевым вентилятором (на чертежах не изображен). Верхние профили 7 посредством второй системы труб 10 через второй коллектор 11 связаны с вентилятором для подачи вторичного воздуха (на чертежах не изображен). В верхней части котла расположен патрубок 12 для подачи гранул в топку котла, который связан с системой подачи гранул в котел (на чертежах не изображена). На передней стенке котла расположен патрубок 13 для подачи мелкодисперсного угля в топку котла, который связан с системой для подачи мелкодисперсного угля (на чертежах не изображена). На торцевой и задней стенках котла расположены первая и вторая поворотные дымовые коробки 14 и 15 соответственно. В верхней части цилиндрического корпуса котла 1 расположен штуцер 16 для отвода воды, нагретой в котле, а в нижней части цилиндрического корпуса котла расположен трубопровод 17 для подвода циркулирующей через котел воды. Котел работает следующим образом. По подводящему трубопроводу 17 объем котла заполняется водой, которая, нагреваясь, выходит через штуцер 16. Гранулированное биотопливо поступает через патрубок 12 посредством системы топливоподачи, расположенной вне котла. Мелкодисперсный уголь поступает через патрубок 13 посредством системы топливоподачи, расположенной вне котла. Гранулированное биотопливо и уголь поступают в жаровую трубу 2 между профилями 6, где с использованием дутьевого воздуха, подаваемого под слой топлива через перфорированные профили 6, переходит в псевдоожиженное состояние. Дымовые газы по коротким 3 и длинным 4 дымогарным трубам поступают в дымоход 5 и дымовую трубу 2. При этом нагревается вода, заключенная в корпусе котла 1. Для наиболее полной утилизации тепла дымовых газов, последние при своем движении поворачиваются на 180 в задней дымовой коробке 14. Для сбора этих газов перед входом в дымоход 5 служит первая передняя дымовая коробка 15. Воздух, поступающий для сжигания топлива, разделяется на два потока: первичный, подаваемый по первому коллектору 9 и первой системе труб 8 под профили 6, а затем через отверстия в стенках профилей 6 этот воздух поступает под слой топлива и способствует переходу топлива в псевдоожиженное состояние. Вторичный воздух поступает через второй коллектор 11 и вторую систему труб 10 под профили 7, а затем через отверстия в полках профилей 7 поступает в топку и участвует в дожигании летучих компонентов. В пространстве между профилями 6 и 7, а также между передней и задней стенками жаровой трубы 2 образуется турбулентный псевдоожиженный слой горящего топлива и золы, достаточно протяженный в вертикальном направлении для эффективного сгорания всех фракций мелкодисперсного угля и летучих. Высокие скорости газа, поддерживаемые в слое, разрушают золошлаковые агломераты, образующиеся в слое при сжигании топлив с низкой температурой плавления золы. Округлая форма профилей 7 препятствует образованию на них отложений золы и топлива, а выходящий из отверстий этих профилей вторичный воздух обеспечивает эффективное дожигание летучих. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Горизонтальный жаротрубно-дымогарный котел для сжигания мелкодисперсного угля с большим содержанием пылевой фракции, в том числе совместно с биогранулами с низкой температурой плавления золы, содержащий омываемые водой жаровую трубу, ограниченную передней и задней стенками, и систему дымогарных труб, связанную с жаровой трубой по газовому тракту, причем в нижней части жаровой трубы обеспечена возможность образования кипящего слоя топлива, нижняя часть которого ограничена с боков воздухораспределительной решеткой, образованной соединенными с дутьевым вентилятором и расположенными напротив друг друга двумя парами установленных друг над другом профилей,каждый из которых имеет отверстия для подачи воздуха под слой топлива, которые обращены к отверстиям противоположного профиля, отличающийся тем, что для образования режима турбулентного псевдоожижения профили установлены перпендикулярно продольной оси котла, верхние профили имеют округлую форму и связаны с вентилятором вторичного дутья.