RU2034193C1

RU2034193C1 - Hot-water-tube boiler

Info

Publication number: RU2034193C1
Application number: RU93021158A
Authority: RU
Inventors: Виталий Иванович Прохоров; Николай Дмитриевич Рулев; Борис Александрович Сорокин; Леонид Витальевич Прохоров; Константин Витальевич Прохоров
Original assignee: Виталий Иванович Прохоров; Николай Дмитриевич Рулев; Борис Александрович Сорокин; Леонид Витальевич Прохоров; Константин Витальевич Прохоров
Priority date: 1993-04-22
Filing date: 1993-04-22
Publication date: 1995-04-30

Abstract

FIELD: boiler engineering. SUBSTANCE: additional heat-insulated chamber, used for external adiabatic afterburning of coal dust and gas combustible matter of fuel, is provided above the furnace space. Additional internal side walls are provided with ports at the bottom. The ports connect the furnace space with lowering convective wells. The outer walls and floor have enhanced heat insulation. Pipes of radiation heat surfaces, used for deflecting raising convecting jet to the center, are provided with aerodynamic flaps. EFFECT: enhanced efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к топочным устройствам водогрейных котлов, особенно малых, имеющих применение в коммунальном хозяйстве. The invention relates to furnace devices of hot water boilers, especially small ones having utility applications.

Известен водогрейный водотрубный котел, содержащий топку преимущественно для слоевого сжигания твердого топлива с колосниковой решеткой в нижней части, перекрытую сверху сводом, сообщенным с объемом топки в зоне ее боковых стенок, снабженных экранам из труб для радиационного нагрева воды, подключенным к трубным водяным коллекторам, а также опускные шахты с размещенными в них поверхностями конвективного нагрева воды, подключенные к своду топки. Known hot water boiler containing a furnace mainly for layered burning of solid fuel with a grate in the lower part, blocked from above by a vault connected with the volume of the furnace in the area of its side walls, equipped with screens of pipes for radiation heating of water connected to the pipe water collectors, and also lowering shafts with convective water heating surfaces placed in them, connected to the roof of the furnace.

Недостатком такого котла является существенный (до 17% и более) недожог угольной пыли, а также унос несгоревших газовых составляющих (окиси углерода, полициклических углеводородов), в том числе бенз(а)пирена и водорода, особенно при переменных режимах работы, каковые являются самыми продолжительными. The disadvantage of such a boiler is a significant (up to 17% or more) burning of coal dust, as well as the entrainment of unburned gas components (carbon monoxide, polycyclic hydrocarbons), including benz (a) pyrene and hydrogen, especially under variable operating conditions, which are the most long lasting.

Характерными примерами возникновения переменных режимов являются остановка части котлов в котельной на летнее время, уменьшение подачи топлива, периоды при загрузке топлива в топку и шуровке при сохранении дымососной системы и т. д. В этом случае даже при наличии некоторых известных регулировок аэродинамики сетки оставшиеся в работе котлы попадают в неоптимальный аэродинамический режим, что вызывает избыток или недостаток воздуха, снижает их КПД, повышает удельный расход топлива и ухудшает экологическую обстановку на прилегающей территории. Typical examples of the occurrence of variable modes are the shutdown of part of the boilers in the boiler room in the summertime, a decrease in fuel supply, periods when loading fuel into the furnace and while keeping the smoke exhaust system, etc. In this case, even with some known adjustments to the aerodynamics of the grid, those remaining in operation boilers fall into non-optimal aerodynamic regime, which causes excess or lack of air, reduces their efficiency, increases specific fuel consumption and worsens the environmental situation in the adjacent territory theories.

Цель изобретения повышение эффективности и экологичности котлов на твердом топливе (угле). The purpose of the invention to increase the efficiency and environmental friendliness of boilers for solid fuels (coal).

Указанная цель достигается тем, что свод выполнен в виде камеры внешне адиабатного дожигания летучих горючих веществ и уноса угольной пыли, снабженной тепловой изоляцией на наружных стенках и перекрытии и подключенной к опускным конвективным шахтам при помощи окон, размещенных над боковыми стенками топки в зоне водяных коллекторов, а в зоне поворотных участков радиационных поверхностей нагрева установлены наклонные пластины-закрылки, расположенные с зазором к стенкам топки. This goal is achieved by the fact that the arch is made in the form of a chamber of externally adiabatic afterburning of volatile combustible substances and entrainment of coal dust, provided with thermal insulation on the outer walls and floors and connected to the lowering convective shafts using windows located above the side walls of the furnace in the area of water collectors, and in the area of the rotary sections of the radiation heating surfaces, inclined flap plates are installed, which are located with a gap to the walls of the furnace.

На фиг. 1 изображен предлагаемый котел, общий вид; на фиг.2 топка с радиационными поверхностями нагрева; на фиг.3 вид по стрелке А на фиг.2. In FIG. 1 shows the proposed boiler, General view; figure 2 firebox with radiation heating surfaces; figure 3 view along arrow a in figure 2.

Котел содержит топку 1 с колосниковой решеткой 2 в нижней части, перекрытую сверху сводом, сообщенным с объемом топки 1 в зоне ее боковых стенок 3, снабженных радиационными экранами 4, подключенными к водяным коллекторам 5. В опускных шахтах 6 размещены конвективные поверхности 7. Свод выполнен в виде камеры 8 внешне адиабатного дожигания летучих горючих веществ и уноса угольной пыли, снабженной тепловой изоляцией 9 на наружных стенках 10 и перекрытии 11 и подключенной к конвективным шахтам 6 при помощи окон 12, размещенных над боковыми стенками 3 топки 1 в зоне коллекторов 5, а в зоне поворотных участков 13 радиационных экранов 4 установлены наклонные пластины закрылки 14, расположенные с зазором к стенкам 3 топки 1. Пластины 14 нарезаются из листовой стали и устанавливаются на прихватке электросваркой между каждой парой участков труб экранов 4 с зазором между стенкой 3 для возможности скатывания осаждающейся золы вниз. The boiler contains a furnace 1 with a grate 2 in the lower part, blocked from above by a vault connected with the volume of the furnace 1 in the area of its side walls 3, equipped with radiation shields 4 connected to the water collectors 5. Convection surfaces 7 are placed in the lowering shafts 6. in the form of a chamber 8 for externally adiabatic afterburning of volatile combustible substances and entrainment of coal dust, provided with thermal insulation 9 on the outer walls 10 and floor 11 and connected to convective shafts 6 by means of windows 12 placed above the side walls of 3 t flasks 1 in the area of the collectors 5, and in the area of the turning sections 13 of the radiation shields 4, inclined flap plates 14 are installed, which are located with a gap to the walls 3 of the furnace 1. The plates 14 are cut from sheet steel and are installed on the tack by electric welding between each pair of sections of the pipe of screens 4 s the gap between the wall 3 for the possibility of rolling deposited ash down.

Котел работает следующим образом. The boiler operates as follows.

Газы, образующиеся при слоевом сжигании топлива на колосниковой решетке 2 и содержащие во взвешенном состоянии частицы угольной пыли и неокисленные (горючие) газы, в частности бенз(а)пирен, поднимаются в конвективной струе над коллекторами 5, отклоняясь к центру закрылками 14, растекаются под сводом на два зеркально симметричных потока, образуя соответственные вихри, и опускаются вдоль стенок 10 вниз под действием динамического и потенциального полей давлений, создаваемых совместно энергией конвективной струи и действием системы дымососа, затем попадают через окна 12 в шахты 6 с конвективными поверхностями 7 нагрева котла и далее уходят через газоотводящий канал в боров. Gases generated by layer-by-layer burning of fuel on the grate 2 and containing suspended particles of coal dust and unoxidized (combustible) gases, in particular benz (a) pyrene, rise in a convective stream above the collectors 5, deflecting to the center by flaps 14, spread under the arch by two mirror-symmetric flows, forming the corresponding vortices, and fall down along the walls 10 down under the action of the dynamic and potential pressure fields created jointly by the energy of the convective jet and the action of the smoke exhaust system, then they fall through the windows 12 into the shafts 6 with convective surfaces 7 of the heating of the boiler and then go through the gas outlet to the hog.

В результате горючие летучие и несгоревшие твердые частицы пребывают в температурном поле повышенной температуры дополнительно около 3 с, что, как правило, достаточно для их догорания. Раскаленные газы в камере 8 отдают дополнительно часть теплоты на верхние поверхности коллекторов 5 и верхние поверхности экранов 4 путем излучения, что повышает эффективность сжигания топлива. Котел обладает минимальным аэродинамическим сопротивлением (на 1-2 порядка меньше, чем, например, циклонные топки, используемые для сжигания угольной пыли, или другие устройства) и не требует реконструкции дымососа. As a result, combustible volatile and unburned solid particles stay in the temperature field of an elevated temperature for an additional about 3 s, which, as a rule, is sufficient for their burning out. The hot gases in the chamber 8 additionally give off part of the heat to the upper surfaces of the collectors 5 and the upper surfaces of the screens 4 by radiation, which increases the efficiency of fuel combustion. The boiler has minimal aerodynamic drag (1-2 orders of magnitude less than, for example, cyclone furnaces used to burn coal dust, or other devices) and does not require the reconstruction of a smoke exhaust.

Частицы золы от сгоревшей угольной пыли, а также присутствовавшие в массе уноса первичные частицы золы из-за падения скорости опускаются вдоль внутренних стенок 3 топки 1 на колосниковую решетку 2 и проваливаются в зольник. Particles of ash from burnt coal dust, as well as primary ash particles present in the fly ash, fall due to a drop in speed along the inner walls 3 of the furnace 1 onto the grate 2 and fall into the ash pan.

Таким образом, предлагаемая конструкция котла кроме прямого назначения служит дополнительно первой ступенью очистки дымовых газов от уноса золы и угольной пыли. Thus, the proposed design of the boiler, in addition to its direct use, also serves as the first step in the cleaning of flue gases from the entrainment of ash and coal dust.

Конструкция котла с камерой дожигания уноса обладает тепловой и аэродинамической автомодельностью, т.е. осуществляет доокисление газов и уноса угольной пыли в газообразных горючих, а также первичное осаждение золы из потока газа на любых режимах работы без какого-либо специального обслуживания, автоматики или перенастройки режима котлоагрегата, что весьма важно для топок с ручным обслуживанием. The design of the boiler with an afterburning chamber has thermal and aerodynamic self-similarity, i.e. It carries out additional oxidation of gases and the entrainment of coal dust in gaseous fuels, as well as primary sedimentation of ash from the gas stream at any operating conditions without any special maintenance, automation or reconfiguration of the boiler mode, which is very important for furnaces with manual maintenance.

Claims

A WATER-BODY TUBE BOILER containing a furnace mainly for layered burning of solid fuel with a grate in the lower part, blocked from above by a vault connected with the volume of the furnace in the area of its side walls, equipped with screens from pipes for radiation heating of water connected to pipe water collectors, and lowering shafts with convective heating surfaces for water connected to them, connected to the roof of the furnace, characterized in that the roof is made in the form of a chamber for externally adiabatic afterburning of volatile combustible substances TV and fly ash, provided with thermal insulation on the outer walls and floors and connected to the lowering convective shafts by means of windows located above the side walls of the furnace in the area of water collectors, and in the area of the rotary sections of the radiation heating surfaces, inclined flap plates located with a gap to the walls of the furnace.