CS260940B1

CS260940B1 - Combustion chamber of fluidized bed boiler

Info

Publication number: CS260940B1
Application number: CS875179A
Authority: CS
Inventors: Pavel Hrstka
Original assignee: Pavel Hrstka
Priority date: 1987-07-08
Filing date: 1987-07-08
Publication date: 1989-01-12
Also published as: CS517987A1

Abstract

Navrhované zařízení odstraňuje disproporce v požadavcích na rozdílný povrch spalovací komory fluidního kotle s recirkulací popelovin z hlediska optimalizace fluidního spalování a potřebných výparníkových ploch. Horní přepážka vytvářející dno vychlazovacího prostoru i strop spalovacího prostoru a spodní přepážka vytvářející dno vychlazovacího prostoru i strop spalovacího prostoru jsou zároveň zapojeny do výparnlkového systému přirozené cirkulace parovodní směsi, do něhož jsou zapojeny i stěny a dno spalovací komory. Řešení se využije především při stavbě spalovacích komor fluidních kotlů a spalování předdrceného uhlí při najíždění anebo stabilizaci pomoci ušlechtilého paliva.The proposed device eliminates the disproportions in the requirements for the different surface of the combustion chamber of a fluidized bed boiler with ash recirculation from the point of view of optimizing fluidized bed combustion and the necessary evaporator surfaces. The upper partition forming the bottom of the cooling space and the ceiling of the combustion space and the lower partition forming the bottom of the cooling space and the ceiling of the combustion space are simultaneously connected to the evaporator system of natural circulation of the steam-water mixture, to which the walls and the bottom of the combustion chamber are also connected. The solution will be used primarily in the construction of combustion chambers of fluidized bed boilers and the combustion of pre-crushed coal during start-up or stabilization with the help of noble fuel.

Description

Vynález se týká spalovací komory fluidního kotle s recirkulaci popelovinových frakcí a vytváří předpoklady pro optimální dimenzování této komory jak z hlediska požadavků na fluidní hořeni předdrceného fluidního paliva, tak z hlediska požadavků na potřebnou velikost výparnikového systému s přirozenou cirkulací parovodní směsi.The invention relates to a combustion chamber of a fluidized bed boiler with recirculation of ash fractions and creates conditions for optimum sizing of this chamber both in terms of fluidized bed burning requirements of the pre-crushed fluid fuel and of the required size of the evaporator system with natural circulation of the steam mix.

V současnosti se spalovací komora fluidního kotle s recirkulaci popelovinových frakci navrhuje na jmenovitou rychlost spalin v plném průřezu tzv. kritického zrna unášeného vzniklými spalinami ve spalovací komoře. Při respektování těchto podmínek dochází ke konstruování spalovací komory vysoké 15 až 30 m, což pro kotle malých a středních výkonů znamená velmi štíhlou spalovací komoru, která zvyšuje investiční náklady na jejich stavbu.At present, the combustion chamber of the fluidized bed boiler with the ash fraction recirculation is proposed for the nominal flue gas velocity in the full cross section of the so-called critical grain entrained in the combustion chamber. With respect to these conditions, the combustion chamber is constructed 15 to 30 m high, which for boilers of small and medium outputs means a very slim combustion chamber, which increases the investment costs for their construction.

Při fluidním spalování tuhých paliv vzniká však ve vysoké spalovací komoře nebezpečí stagnace vznikajících popelovin určitého zrna, (nejčastěji v rozmezí 1 až 6 mm), neboř jeho unášecí a padací rychlost se v konkrétním průřezu fluidní spalovací komory vyrovnává a tak dochází k vytváření tzv. fluidního popelovinového mraku nejčastěji v horních průřezech spalovací komory, který postupně pak zvyšuje aerodynamický odpor spalin ve fluidní komoře a tím je postupně snižována stabilita fluidního spalování, až dojde k jeho zastavení.However, in the fluidized bed combustion of solid fuels, there is a danger of stagnation of the ashes of a certain grain (most often in the range of 1 to 6 mm) in the high combustion chamber, since its entrainment and falling velocity is ash cloud most often in the upper cross-section of the combustion chamber, which gradually increases the aerodynamic resistance of the flue gases in the fluid chamber and thereby gradually decreases the stability of the fluidized combustion until it stops.

Proto jsou používány i konstrukce fluidních parních kotlů s nižší výškou spalovací komory, než odpovídá výše uvedené požadované době pobytu kritického zrna, které jsou sice méně náchylné k vytváření popelovinových mraků ve spalovací komoře, ale z důvodů nedostatečného vyhoření paliva je nutná vyšší recirkulace popelovin zpět do spalovací komory a stěny spalovací komory zapojené do výparnikového systému tlakového celku kotle neumožňují z hlediska potřebného vývinu páry žádanou rychlost cirkulace parovodní směsi. To je nejčastěji řešeno zařazením přídavné výparníkové plochy do dalšího spalinového tahu, neboř přídavná výparnlková plocha zařazená dovnitř spalovací komory bývá enormně cirkulujícími popelovinami erozivně namáhána.Therefore, fluidized bed boiler designs with a lower combustion chamber height than the above-mentioned critical grain residence time, which are less susceptible to the formation of ash clouds in the combustion chamber, are used, but due to insufficient fuel burnout, higher ash recirculation back to the combustion chamber is required. the combustion chambers and the combustion chamber walls connected to the evaporator system of the boiler pressure unit do not allow the required rate of circulation of the steam-water mixture in terms of the required steam generation. This is most often solved by the inclusion of an additional evaporator surface in the next flue gas duct, since the additional evaporator surface included in the combustion chamber is subject to erosive stress on the enormously circulating ash matter.

Dále jsou známé též konstrukce fluidních kotlů s vestavěnými přepážkami, snižující poměrnou výšku spalovací komory přímo se podílející na fluidním spalování uhlí. Pokud ale tyto přepážky tvoří část teplosměnných ploch' kotle, pak jsou chlazeny vzduchem nebo vodou. Disproporce v požadované ploše výparnikového systému se tedy ani v tomto případě neodstraňuje a nutnost zařezní přídavné výparníkové plochy zůstává zachována i v tomto případě.Fluidized bed boilers with built-in baffles are also known which reduce the relative height of the combustion chamber directly involved in the fluidized bed combustion of coal. However, if these partitions form part of the heat exchange surfaces of the boiler, they are cooled by air or water. Thus, even in this case, the disproportion in the required area of the evaporator system is not eliminated, and the need for cutting an additional evaporator surface remains in this case, too.

Uvedené nevýhody odstraňuje spalovací komora fluidního kotle, jejíž podstata spočívá v tom, že do přední výparníkové stěny a zadní výparníkové stěny jsou svými trubkami zároveň zapojeny horní přepážka i spodní přepážka, přičemž spodní přepážka je na vstupu propojena svislými trubkami s výparníkovým dnem spalovací komory.These drawbacks are overcome by the combustion chamber of the fluidized bed boiler, which consists in connecting both the upper partition and the lower partition to the front evaporator wall and the rear evaporator wall, with the lower partition being connected at the inlet by vertical tubes to the evaporator bottom of the combustion chamber.

Výhoda spalovací komory dle vynálezu spočívá v tom, že respektuje rozdílné požadavky na její velikost z hlediska optimalizace fluidního spalování a zabraňuje vzniku fluidního mraku v ní na straně jedné, a na straně druhé umožňuje instalování potřebných výparníkových membránových ploch bez nutnosti zabudování přídavných výparníkových ploch do vnitřku spalovací komory nebo do dalších spalinových tahů.The advantage of the combustion chamber according to the invention is that it respects the different size requirements in terms of optimizing fluidized bed combustion and prevents the formation of a fluid cloud therein, on the one hand, and allows the necessary evaporator membrane surfaces to be installed without the need for additional evaporator surfaces. combustion chamber or other flue gas ducts.

Provedení spalovací komory fluidního kotle je znázorněno na přiložených schematických výkresech. Kde na obr. 1 je svislý řez zařízením, na obr. 2 svislý řez další variantou se svislými trubkami.The embodiment of the combustion chamber of the fluidized bed boiler is shown in the attached schematic drawings. Where in Fig. 1 is a vertical section through the device, in Fig. 2 a vertical section through another variant with vertical pipes.

Na obr. 1 je znázorněna spalovací komora fluidního kotle se dnem 11 a výparníkovými stěnami zapojenými rozvodem zavodňovacího média (např. vody) a převodem parovodní směsi do společného výparnikového systému, která je dvěma přepážkami rozdělena na vychlazovací prostor 2' spalovací prostor 2. a předehřívací prostor 2·Fig. 1 shows the combustion chamber of a fluidized bed boiler with bottom 11 and evaporator walls connected by a distribution of irrigation medium (eg water) and transfer of the steam mixture into a common evaporator system, which is divided by two baffles into cooling space 2 '. Space 2 ·

Horní přepážka 4 zde tvoří strop spalovacího prostoru 2 i dno vychlazovacího prostoru 1, spodní přepážka 5 tvoří strop předehřívacího prostoru 2 i dno spalovacího prostoruThe upper partition 4 forms the ceiling of the combustion chamber 2 and the bottom of the cooling chamber 1, the lower partition 5 forms the ceiling of the preheating chamber 2 and the bottom of the combustion chamber

2, přičemž obě přepážky 4, 2 jsou svými trubkami zároveň zapojeny do přední výparníkové stěny 7 a zadní výparníkové stěny 2 spalovací komory fluidního kotle.2, wherein the two partitions 4, 2 are simultaneously connected with their tubes to the front evaporator wall 7 and the rear evaporator wall 2 of the fluidized bed combustion chamber.

V předehřívacím prostoru 2 jsou umístěny hořáky na spalování ušlechtilého paliva, spalovací prostor 2 je konstruován na fluidní spalování předdrceného uhlí.In the preheating space 2 there are located burners for combustion of noble fuel, the combustion space 2 is designed for fluidized combustion of pre-crushed coal.

Vzduchospalinová směs vznikající v předehřívacím prostoru 2 spalování ušlechtilého paliva za vysokého přebytku vzduchu proudí dýzami 2 procházejícími plochou ocelí spojujícími výparníkové trubky spodní přepážky 2 do spalovacího prostoru 2. Při odstavení hořáků ušlechtilého paliva z činnosti proudí dýzami 6 z předehřívacího prostoru 2 do spalovacího prostoru 2 primární spalovací vzduch pro fluidní spalování uhlí.The air-flue gas mixture produced in the preheating space 2 of the combustion of the noble fuel at high excess air flows through the nozzles 2 passing through the steel surface connecting the evaporator tubes of the lower baffle 2 to the combustion space 2. combustion air for fluidized bed combustion of coal.

Spaliny s určitými popelovinovými frakcemi jsou z horní části spalovacího prostoru 2 zaváděny do vychlazovacího prostoru 2 spojovacím spalinovodem 2» který je i s vestavěným popelovinovým odlučovačem vně spalovací komory. V popelovinovém odlučovači (např. cyklonového typu) dochází k odloučeni některých popelovinových frakcí, které mohou bud popelovinovými svctíkami 10 s vestavěným popelovinovým sifonem recirkulovat do spalovacího prostoru 2< nebo mohou být odváděny mimo spalovací komoru fluidního kotle.The flue gases with certain ash fractions are introduced from the upper part of the combustion chamber 2 into the cooling chamber 2 via a flue gas duct 2, which is also outside the combustion chamber with the built-in ash separator. In the ash separator (e.g., cyclone type) some ash fractions are separated, which may either be recirculated to the combustion chamber 2 by the ash plugs 10 with the built-in ash siphon or may be discharged outside the combustion chamber of the fluidized bed boiler.

Například na obr. 2 se od obr. 1 liší pouze tím, že spodní přepážka 2 3^{e na} vstupu propojena svislými trubkami 12 s výparníkovým dnem 11.For example, in FIG. 2, it differs from FIG. 1 only in that the lower baffle 23 ^{at the} inlet is connected by vertical tubes 12 to the evaporator bottom 11.

Vynález se využije pro konstrukci spalovací komory fluidního kotle s přirozenou cirkulací parovodn směsi ve výparníkovém systému u parních kotlů na spalování uhlí s najížděcím a nebo stabilizačním ušlechtilým palivem. Lze jej též aplikovat při konstrukci výše uvedených kotlů na fluidní spalování méněhodnotných paliv - např. kůrových odřezků, uhelných proplastků kalů apod.The invention is used for the construction of the combustion chamber of a fluidized bed boiler with natural circulation of the steam-water mixture in the evaporator system of coal-fired steam boilers with starting or stabilizing noble fuel. It can also be applied in the construction of the above-mentioned fluidized-bed boilers of low-value fuels - eg bark cuttings, coal sludge plastics, etc.

Claims

1. Combustion chamber of fluidized bed boiler with recirculation of ash fractions with evaporator walls and bottom connected by distribution of irrigation medium and transfer of steam-water mixture to common evaporation system, which is divided by baffles into cooling, combustion and preheating spaces so that upper baffle creates bottom The combustion chamber and the lower partition form the bottom of the combustion chamber as well as the ceiling of the cooling space, characterized in that the upper partition (4) and the lower partition (5) are connected to the front evaporator wall (7) and the rear evaporator wall (8).

Fluid boiler combustion chamber with ash-fraction recirculation according to claim 1, characterized in that the lower partition (5) is connected at the inlet with vertical tubes (12) to the evaporator bottom (11) of the combustion chamber.