Установка для спалювання суспензійного легкотекучого палива, переважно водовугільного (ввп)

1. Установка для спалювання суспензійного легкотечучого палива, переважно водовугільного (ВВП), що складається зі зв'язаних за допомогою живильника відбірного бака та котло- або грубного агрегату, останній оснащений газоходом, димовсмоктувачем, пиловловлювачем і дуттьовим пристроями, а також установка має бункер з дозуючим пристроєм для збору - видалення шлаку, екранні поверхні і форкамеру з топкою низькотемпературного циркулюючого киплячого шару, у форкамері над псевдозрідженим шаром установлена з можливістю регулювання подачі палива форсунка, яка відрізняється тим, що котлоабо грубний агрегат оснащений вертикальною форкамерою з вогнетривкого U 2 (19) 1 3 Використання ТПБ і ВВП спонукують експлуатовані промисловістю котлоагрегати і печі переобладнати для рідкого палива. Котли оснащують ротаційними пневматичними низьконапірними форсунками і підбирають паливоподавання. Переустаткування котло- чи/або грубного агрегату включає видалення колосникових ґрат, спорудження топкової камери, дообладнування екраном. При цьому топки котлоагрегатів і печей малої і середньої потужності намагаються пристосувати без значних конструктивних переробок, використовують відомі конструкції мазутних і газомазутних пальників з відповідним підбором розпилованого і дуттєвого повітря з метою забезпечення максимальної повноти згоряння вуглецю. Переустаткована установка для спалювання рідкого палива виконана у вигляді переустаткованого котлоагрегату або грубного пристрою, постаченого топковою камерою, у якій установлена распилювальна форсунка (пальник), і екраном. Паливо подається за допомогою форсунки, що дозволяє регулювати крупність його краплі. На форсунку ТПБ примусово надходить з видаткового бака за допомогою живильника. Рідке паливо ТПБ не вимагає підігріву, що спрощує подачу, злив і складування. Однак спалювання ТПБ у топках котлоагрегатів і печах без урахуванння його особливостей може привести до серйозних аварій, погано вирішені питання очищення продуктів згоряння ТПБ і газу перед викидом в атмосферу. Відомо, що основним джерелом забруднення повітряного середовища є процеси горіння. У процесах горіння водень і вуглець палива з'єднуються з атмосферним киснем, виділяючи тепло і світло, а також вуглекислий газ і водяні пари. Домішки (що утримуються в паливі), об'єднана під час згоряння суміш паливоповітряна, а також занадто висока або низька температура горіння приводять до утворення таких небажаних продуктів згоряння, як окис вуглецю, окисли сірки й азоту, сажа і незгорілі вуглеводні, - усі вони є забрудниками атмосфери, особливо при спалюванні ТПБ у невеликих по потужності установках. З погляду безпеки, екологічності й економічної ефективності використання рідкого палива в переустаткованих котлоагрегатах і печах більш доцільна робота їх на ВВП. Переведення котлоагрегатів і печей на спалювання ВВП, крім чисто економічного ефекту має також значний екологічний ефект за рахунок різкого зниження викидів в атмосферу оксидів азоту, сірки, монооксиду вуглеця, бензопирену. Однак описані установки, переустатковані для спалювання ВВП, мають наступні недоліки: - спалювання ВВП у факелі має ряд серйозних труднощів під час підготування до розпалювання, запалення факелу, регулювання теплової потужності; - стабільне факелеве розпилення може бути забезпечено тільки при значних швидкостях ВВП, що приводить до інтенсивного абразивного зносу 28758 4 форсунок і недостатнього терміну служби пальників у цілому; - важко забезпечити відповідність параметрів факелу (кут розкриття, довжина) і геометричних розмірів топки, унаслідок чого вуглець палива не устигає вигорати цілком у межах топки і несеться димовими газами. Крім того, відома установка (прототип), виконана у вигляді котлоагрегату або грубного пристрою, постаченого екраном і топковою камерою, у якій виділений відсік для форкамери, де встановлена регульована розпилюваюча форсунка для палива. Паливо на форсунку надходить з відбірного баку за допомогою живильника, [а.с. СРСР №1651029, Р23ДО1/00, 1988р. Система паливопідготування палива з киплячим шаром]. Установка також містить у собі дуттєвий пристрій (вентилятор), димовсмоктувач і пилеуловлювач. Для псевдоожиження використовують дрібно дисперсний матеріал за розміром 1-5мм та за температурою близько 800°С. За рахунок первинного повітря, подаваний від дуттєвого пристрою (вентилятора) крізь аерируючі ґрати, дрібнодисперсний матеріал шару аерується і контактує з паливом, що займається. Т.ч. у відсіку топковій камері - у форкамері, що виконана з топкою низькотемпературного циркулюючого киплячого шару, відбувається запалення і початок горіння палива. Горіння палива закінчується за межами форкамери, в основній частині топки котлоагрегату або печі. При використанні ВВП у якості палива, як і в інших відомих котлах і печах, через те, що усередині камери згоряння (основної топки) котла створені відсіки для форкамери, з'являється необхідність істотної конструктивної переробки котла, а для кожного типу котла потрібно індивідуальне технічне втілення ідеї. Крім цього, пристрій має й інші істотні недоліки: - високотемпературне спалювання вимагає підвищеної теплостійкості обмуровування і рідкого золовидалення, під час подачі повітря через сопла виникають жужільні козирки, унаслідок чого змінюється напрямок струменя; - робота камери згоряння (топки) котла залежить безпосередньо від топкового режиму в отсіку-форкамері, що визначає тепломісткість і швидкість газів, а також кількість палива, що недогоріло, під час входження в топку котла негативно впливає на рівень і розподіл у ній температури газів. Конструктивне виконання котлоагрегату (печі), описане в прототипі, не забезпечує повного догорання палива, спостерігається прослизання газів, що недогоріли, через топку котла (печі) унаслідок недосконалого в ній перемішування продуктів згоряння. Хімічний недожиг негативно впливає на навколишнє середовище. Зустріч часток палива, що не запалилися, із вторинним повітрям є причиною недожигання, тому що під час охолодження повітрям і сепарації на плівку шлаку ці частки попадають у незадовільні для запалення і горіння умови, обволікаючи шлаком, вони викликають знос 5 футеровки, що приводить до зниження температурного рівня факелу в зоні запалення. Обмежені можливості (через відсутність вільного простору в топці котла) здійснення закручування струменя, що обмежує ежекційну здатність і стабілізацію процесу запалення, обмежує зону і фронт запалення під час спалювання. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення безпеки, екологічності й економічної ефективності використання ВВП у котлоагрегатах і печах шляхом удосконалення установки для спалювання суспензійного палива, переважно водовугільного (ВВП). Створення ефективного універсального пристрою для повного спалювання ВВП без конструктивних переробок основної камери згоряння котлів малої і середньої потужності з урахуванням особливостей спалювання ВВП, забезпечить розширення можливостей для ефективного й екологічно безпечного спалювання низькосортних вуглів. Поставлена мета досягається тим, що в удосконаленій установці для спалювання суспензійного легкотечучого палива, переважно водовугільного (ВВП), що складає зі зв'язаного з відбірним баком за допомогою живильника котлочи/або грубного агрегату, постаченого газоходом, димовсмоктувачем, пилоулавлювачем, і дуттєвим вентилятором, а також бункером з дозуючим пристроєм для збору - видалення шлаку, й екранних поверхонь, усередині котло- чи/або грубного агрегату розміщено топка з форсункою, що виконана регульованою за крупністю подаваних крапель ВВП, і встановлена над запальником для ВВП, топка сполучається з форкамерою, якою постачений котло- чи/або грубний агрегат. Форкамера виконана у вигляді автономного модуля. Форкамера має екранні поверхні. У нижній частині форкамери встановлений запальник для ВВП, він газоходами зв'язаний у нижній частині з дуттєвим вентилятором, а верхня частина сполучена з основною топкою котло- чи/або грубного агрегату. Для формування в єдиний вихровий потік продуктів газифікації разом із вторинним повітрям і вихровим напрямком отриманої аеросуміші в основну топку котла сполучення форкамери газоходу з основною топкою котла виконано по дотичній до основної топки. Запальник для ВВП виконаний у вигляді топки киплячого шару. Топка киплячого шару оснащена повітророзподільними (аеріруючими) ґратами для псевдоожиження шару, а переріз газоходу за площею складає 0,25 від площі ґрат. Форкамера виконана у вигляді міні-топки киплячого шару з вогнетривкого матеріалу, має повітророзподільні (аеріруючі) ґрати піддуву й екранні поверхні тепловідбору, форсунку для подачі ВВП і пристрій відводу шлаку. У пропонованій установці відмінними рисами є те, що: у форкамері відбувається часткове спалювання палива і залишкова (повна) газифікація; 28758 6 - газохід призначений для напрямку продуктів газифікації в основну топку дожигання і теплопередачі; - переріз газоходу обраний в оптимальному співвідношенні з площею повітророзподільних ґрат, що є необхідною умовою для досягнення поставленої мети; - за допомогою газоходу і вторинного повітря в основній топці котла формується вихровий або прямолінійно-вихровий рух газоподібних продуктів горіння з урахуванням форми топки котла; - сполучення газоходу з основною топкою виконано по дотичній до перерізу топки, підсилює формування єдиного вихрового потоку продуктів газифікації разом із вторинним повітрям і забезпечує надходження отриманої аеросуміші в основну топку котла, з вихровим обертанням; - у якості основної може бути використана будь-яка стандартна або індивідуального виготовлення топка з теплообмінними поверхнями, що відповідають теплової потужності котла. На Фіг.1 зображено компановку форкамери з котлом типу Е 1,0/0,9. На Фіг.2 зображено вид у плані Фіг.1. На Фіг.3 зображено пристрій форкамери на Фіг.1 і її сполучення з котлом типу Е 1,0/0,9. На Фіг.5 зображено аеріруючі ґрати Фіг.3. На Фіг.3 зображено компановку форкамери з котлом типу «Ланкаширский». Складові частини установки: форкамера 1 має отвір 7 для введення пальника ВВП, повітророзподільні ґрати 8, бункер 9 з дозуючим пристроєм для збору і видалення шлаку, дверцята для завантаження розтопочного матеріалу 10. Топка форкамери 11 газоходом 12 з'єднується по дотичній з верхньою частиною основної топки 6 котла 4. Первинне повітря для забезпечення киплячого шару підводиться знизу через повітророзподільні ґрати 8. Підведення дуттєвого повітря в котел і пилеуловлюючий пристрій на малюнку не позначені, тому що вони в різних типах котлів можуть бути виконані по-різному, хоча виконують ті самі функції. Роботу запропонованої установки можна усвідомити за представленою схемою. Перед розпалюванням котла прийомний бункер шлаку і повітророзподільних ґрат заповнюють інертним матеріалом за крупністю, співрозмірної з твердими частками ВВП, а зверху укладають шаром растопочне тверде паливо (дрова, торф і ін.) стандартної крупності на ґрати через дверцята форкамери 10. Відповідно до регламенту включають димовсмоктувач основної топки і подають первинне повітря під ґрати 8, розпалюють шар твердого палива 3. Після досягнення в топці 11 форкамери 1 необхідної температури через отвір 7 уводять ВВП таким чином, щоб конус розпилення палива знаходився над киплячим шаром. Після запалення ВВП його витрату доводять до величини, що забезпечує теплове навантаження на екранні поверхні форкамери й основної топки 6. Завдяки наявності форкамери і наявних у ній екранних поверхонь, а також 7 поверхонь основної топки в цілому досягається 2-х східчасте спалювання ВВП, при цьому в топці форкамери ВВП спалюється частково, а в основній топці - відбувається дожигания ВВП і остаточне згоряння газів. Потужна рециркуляція газів у верхній частині під час подачі вторинного повітря сприяє не тільки запаленню, але і збільшенню часу перебування визначеної частки палива у форкамері. Догорання палива найбільш енергійно відбувається під час підвищеного початкового закручення аеросуміші й енергійного її перемішування з вторинним повітрям на вході основної топки котла. Цьому режимові відповідає найбільш повний ступінь вигоряння палива (9798%) у результаті ефективного масообміну продуктів газифікації і кисню з вторинним повітрям. Тому за форкамерою створюються досить рівномірні поля газового складу і температури. Відбувається більш енергійний масообмін під час збільшення обертання потоку, який сформувався, що порозумівається високим ступенем турбулентності на периферії обертового потоку. В міру поповнення у форкамері киплячого шару за рахунок золи і збільшення його товщини частина киплячого інертного шару віддаляється через дозуючий пристрій бункера 9. 28758 8