СИЛОВАЯ УСТАНОВКА С АКТИВНЫМ КОТЛОМ УТИЛИЗАТОРОМ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО КИПЯЩЕГО СЛОЯ

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для совместной выработки тепловой и электрической энергии.

Известна силовая установка, содержащая дизель-генератор, магистраль впуска воздуха в дизель, котел-утилизатор с топочной камерой, подключенной газовпускным патрубком к выхлопному коллектору дизеля, магистраль подачи питательной воды в котел-утилизатор, теплоизоляционный кожух, охватывающий топочную камеру и образующий вокруг воздушную рубашку (Авторское свидетельство SU 1321880 А1, опубл. 07.07.87. Бюл. №25).

Недостатком данной установки является:

- относительно невысокая экономичность силовой установки при сжигании в котле-утилизаторе твердого топлива;

- низкая надежность работы котла-утилизатора на неустановившихся (переходных) режимах работы.

Задачей настоящего изобретения является повышение экономичности силовой установки при сжигании твердого топлива, а также повышение надежности работы силовой установки на неустановившихся режимах.

Задача по увеличению экономичности сжигания твердого топлива решается за счет применения в качестве котла-утилизатора котлоагрегата с топкой высокотемпературного кипящего слоя (ВТКС).

Технология ВТКС предусматривает двухступенчатую схему подачи воздуха. Основная задача, которую выполняет первичный воздух, - организация кипящего слоя. Первичный воздух в количестве 0,6-0,7 от общего подается под узкую подвижную колосниковую решетку под таким давлением, при котором частицы твердого топлива постоянно поднимаются и опускаются, т.е. витают в объеме топочного пространства. При этом куски топлива постоянно омываются кислородом, обеспечивая интенсивное горение. Кроме того, за счет трения между кусками топлива сбивается корочка шлака с их поверхности, обеспечивая доступ кислорода к горючим элементам внутри кусков и уменьшая потери с механическим недожогом топлива.

Вторичный воздух подается в надслоевое пространство и служит для дожигания топлива и летучих, а также препятствия уносу частиц топлива дополнительно снижая потери с механическим недожогом топлива. Эффективность выгорания топлива в топке с ВТКС составляет 95-98%.

Задача по повышению надежности работы силовой установки на неустановившихся режимах работы решается за счет использования устройств регулирования расхода сред. В частности, на переходных режимах (сбросе-набросе нагрузки), а также на долевых нагрузках при помощи устройств регулирования расхода сред изменяется соотношение дутьевой воздух/отработавшие газы, за счет чего достигается устойчивое горение в топочном устройстве котла-утилизатора и повышение надежности работы силовой установки в целом.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема силовой установки с активным котлом-утилизатором высокотемпературного кипящего слоя. Силовая установка с активным котлом-утилизатором высокотемпературного кипящего слоя включает в себя котлоагрегат с топкой высокотемпературного кипящего слоя 2, включающего механическое топочное устройство с наклонной к горизонту подвижной колосниковой решеткой 7, поверхности нагрева 9, дутьевые зоны первичного 5 и вторичного воздуха 6, питатель топлива 8, эжектор возврата уноса 10, к газовпускному патрубку 11 котла-утилизатора 2 подключен дутьевой вентилятор 15, к выхлопному коллектору 3 дизель-генератора 1 подключен газоход перепуска отработавших газов в атмосферу 13 с глушителем шума 14, на линии нагнетания 12 дутьевого вентилятора 15, на газовпускном патрубке котла-утилизатора и на газоходе перепуска отработавших газов в атмосферу 13 установлены устройства регулирования расхода сред (задвижки) 16, 17, 18. Воздух в дизель-генератор поступает через воздухозаборное устройство 19.

Вода подается в котел-утилизатор насосом 20 по трубопроводу 21, нагревается в котле-утилизаторе и подается потребителю. Топливо в топочное устройство котла-утилизатора подается питателем 8. Отработавшие газы дизель-генератора, имеющие высокий коэффициент избытка воздуха, через выхлопной коллектор 3 и газовпускной патрубок 11 подаются в топочное устройство котла-утилизатора, где осуществляется их дожигание. Для создания высокотемпературного кипящего слоя дутьевым вентилятором 15 по линии нагнетания 12 воздух подается в газовпускной патрубок 11, где он смешивается с отработавшими газами дизель-генератора и поступает в первичную 5 и вторичную 6 дутьевые зоны. Дымовые газы удаляются из котла-утилизатора через дымовую трубу 16.

Количество воздуха и количество отработавших газов, подаваемых в топочное устройство, регулируется при помощи устройств регулирования расхода сред (задвижек) 16, 17. Количество отработавших газов, перепускаемых в атмосферу, регулируется устройством 18. При работе дизель-генератора на установившемся режиме задвижка 16 частично открыта, обеспечивая постоянную работу дутьевого вентилятора и приток воздуха в топочное устройство. Задвижка 17 открыта, задвижка 18 закрыта, отработавшие газы, имеющие высокий коэффициент избытка воздуха, в полном объеме подаются в газовпускной патрубок котла-утилизатора, где в топочном устройстве происходит устойчивое горение твердого топлива. На переходных режимах работы дизель-генератора (например, наброс нагрузки) содержание кислорода в отработавших газах дизель-генератора сокращается, что может привести к прекращению горения топлива и остановке котла-утилизатора. Для исключения остановки котла-утилизатора открывается задвижка 16 на линии нагнетания и дутьевым вентилятором 15 в топочное устройство подается дополнительный воздух на горение. Задвижка 18 открывается, перепуская отработавшие газы в атмосферу, не давая дизель-генератору заглохнуть, а задвижка 17 закрывается. После выхода дизель-генератора на установившийся режим работы задвижка 17 открывается, задвижка 18 закрывается, и отработавшие газы поступают в топочное устройство, задвижка 16 частично закрывается, уменьшая подачу дополнительного воздуха в топочное устройство котла-утилизатора. Таким образом, в топочном пространстве 4 котла-утилизатора поддерживается требуемый коэффициент избытка воздуха, позволяющий осуществлять эффективное сжигание твердого топлива, и повышается надежность работы котла-утилизатора на неустановившихся режимах работы. Выделяемая от сжигания топлива теплота передается питательной воде, которая подается потребителю.

Источники информации

1. Силовая установка. В.Т. Кривов, С.А. Синатов, А.Н. Орлов, С.Д. Гулин, С.Н. Скоков, В.А. Акатьев, Патент SU 1321880 А1, опубл. 07.07.87. Бюл. №25.