Котел с находящимся под давлением внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем, электрическая генерирующая система и печь с псевдоожиженным слоем - RU2123637C1

Чертежи

Показать все 14 чертежа(ей)

Описание

Область применения, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение касается котла с находящимся под давлением внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем, и, точнее, котла с находящимся под давлением внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем, предназначенного для использования в системе генерирования электрической энергии с циклом из находящегося под давлением псевдоожиженного слоя, в которой топливо, такое как уголь, нефтяной кокс или им подобные материалы, сжигают в находящемся под давлением псевдоожиженном слое и отходящий газ, образованный сжигаемым топливом, подают в газовую турбину.

Усилия, направленные на снижение выброса диоксида углерода из различных источников, представляются важными в свете того экологического ущерба, который наносится загрязнением воздуха, что, по-видимому, принимает на земле все более и более серьезный характер. Полагают с определенной долей уверенности, что уголь будет выступать в роли основного источника энергии, поскольку в настоящее время представляет нежелательной повышенная зависимость от ядерной и нефтяной энергетики. В свете необходимости прекращения выброса диоксида углерода и обеспечения замены нефтяной и ядерной энергии ощущается потребность в высокоэффективной и компактной системе генерирования электрической энергии, способной утилизировать горение угля для получения экологически чистой энергии.

Для удовлетворения такого требования были разработаны котлы с атмосферным псевдоожиженным слоем, пригодные для сжигания углей различных видов для получения электрической энергии, поскольку котлы со сжиганием пылевидного топлива не представляли собой стабильный источник энергии из-за ограничения, налагаемого видом наличного угля [1].

Однако котлы с атмосферным псевдоожиженным слоем оказались не в состоянии выполнить те функции, которые ожидали. Кроме того, поскольку только паровые турбины могут быть соединены с котлами с атмосферным псевдоожиженным слоем, накладываются определенные ограничения на попытки повысить эффективность действия и отдачу энергии у котлов с атмосферным псевдоожиженным слоем. Эти недостатки котлов с атмосферным псевдоожиженным слоем направили усилия исследователей и разработчиков на котлы с находящимся под давлением псевдоожиженным слоем, чем обеспечивалась возможность создания электрических генерируемых систем объединенного цикла с газовыми турбинами.

Далее, изучению была подвергнута электрическая генерирующая система объединенного цикла с газификацией угля, в которой уголь превращается в газ и полученный газ, подвергнутый очистке с удалением частиц пыли, направляется в газовую турбину. Электрическая генерирующая система объединенного цикла с газификацией угля, содержащая охлаждаемую воздухом газовую турбину, в которую поступают отходящие газы с температурой 1300^oC, обладает плановым КПД в 47,1% на генерирующем конце [2].

С другой стороны котлы с находящимся под давлением псевдоожиженным слоем барботирующего типа, характеризующиеся эквивалентной мощностью более 80 МВт, уже действуют за границей в виде демонстрационных или промышленных моделей; и, кроме того, они обладают тем преимуществом, что не требуют использования десульфурационного образования. Однако электрическая генерирующая система с газификацией угля по эффективности действия превышает электрическую генерирующую систему объединенного цикла с отделением летучих веществ, которая обладает преимуществами обеих систем и более высокой эффективностью действия.

Электрическая генерирующая система объединенного цикла с отделением летучих веществ включает в себя газогенератор, в котором происходит разложение угля на каменноугольный газ и выжженный уголь, и окислительный аппарат, включающий в себя котел с псевдоожиженным слоем, в котором подвергается сжиганию выжженный уголь, полученный в газогенераторе. Каменноугольный газ, полученный в газогенераторе, и отходящий газ, полученный при сжигании выжженного угля в окислительном аппарате, смешивают и сжигают на входе газовой турбины, получая тем самым высокотемпературный газ. Полученный высокотемпературный газ затем подают в газовую турбину, которая приводит в действие соединенный с ней электрический генератор [3].

Обычно котлы с находящимся под давлением псевдоожиженным слоем, обладают эквивалентной мощностью более 80 МВт, которые действуют в виде демонстрационных или промышленных моделей, представляют собой котлы с находящимся при давлении псевдоожиженным слоем барботирующего типа.

Однако котел с находящимся под давлением псевдоожиженным слоем барботирующего типа обладает следующими недостатками.

Электрическая генерирующая система с находящимся под давлением псевдоожиженным слоем барботирующего типа управляется в соответствии с воздействующей на нее нагрузкой посредством изменения высоты у псевдоожиженного слоя в камере сгорания. Точнее говоря, псевдоожиженная среда выводится из камеры сгорания и переводится в камеру хранения, чем изменяется площадь теплопередачи у теплопередающих трубок, в результате чего осуществляется управление образованием пара в соответствии с его потребностью. Когда теплопередающие поверхности у теплопередающей трубы подвергаются воздействию газа, коэффициент теплопередачи у них понижается и, следовательно, понижается количество отработанного тепла. Поскольку отходящий газ, отдаваемый с теплопередающими поверхностями, температура у отходящего газа, подаваемого в газовую турбину понижается, что сопровождается понижением энергии, отдаваемой газовой турбиной.

Однако у описанного выше процесса управления существует недостаток, заключающийся в том, что материал слоя, находящийся в камере хранения, необходимо извлекать и возвращать в высокотемпературную псевдоожиженную среду, удаляя ее и возвращая в камеру сгорания; совсем не просто извлекать и возвращать псевдоожиженную среду при высокой температуре и давлении, и наблюдается еще тенденция к агломерации, когда псевдоожиженную среду с высокой теплоемкостью вводят и выводят из камеры хранения материала слоя.

Далее, поскольку котел с находящимся под давлением псевдоожиженным слоем находятся под давлением, теплопередающая труба, находящаяся в зоне действия псевдоожиженного слоя, подвергается более сильному разрушению, чем это имеет место в котлах с атмосферным псевдоожиженным слоем. Еще одна проблема состоит в том, что образуется большое количество диоксида углерода, поскольку, отходящий газ, отдаваемый псевдоожиженным слоем, охлаждается теплопередающей трубой и поскольку отходящий газ остается в псевдоожиженном слое в течение короткого промежутка времени, ибо высота у псевдоожиженного слоя понижается в период низкой нагрузки.

Обычно котел с находящимся под давлением псевдоожиженным слоем барботирующего типа включает в себя прямоугольные камеры сгорания 146, встроенные в круговой сосуд высокого давления 145, как это показано в плане на фиг. 14. Следовательно, между камерами сгорания 146 и корпусом сосуда высокого давления 145 остается неиспользуемое пространство, в результате чего сосуд высокого давления оказывается большего размера и повышается у котла стоимость конструкции [4].

С целью решения перечисленных выше проблем м-p Джим Андерсон (Jim Anderson), сотрудник акц. о-ва A.B.B. Carbon, A.B., предложил некий котел с находящимся под давлением псевдоожиженным слоем барботирующего типа, который по принципам построения и конструктивному решению предназначался для модуля котла с находящимся под давлением псевдоожиженным слоем на эквивалентную мощность в 350 МВт. Котел с находящимся под давлением псевдоожиженным слоем барботажного типа сконструирован посредством объединения трех камер сгорания алмазоподобной формы 147 с образованием гексагональной фигуры, показанной в плане на фиг. 15. Сборка из камер сгорания 147, форма которой приближена к круговой форме, встроена в круговой сосуд высокого давления 145. Размер неиспользуемого пространства, находящегося между камерами сгорания 147 и корпусом сосуда высокого давления 145, оказывается пониженным, и пониженным оказываются размеры сосуда высокого давления. Причина такого конструктивного решения состоит в том, что в котле с находящимся под давлением псевдоожиженным слоем барботирующего типа, имеющем цилиндрическую камеру сгорания, расположение теплопередающих трубок оказывается усложненным [5].

Далее, поскольку камера хранения материала слоя и трубки нуждается в отводе и подводе высокотемпературной псевдоожиженной среды, отбираемой из камеры сгорания и вводимой в нее, необходимость размещения корпуса камеры хранения материала слоя и трубок в сосуде высокого давления делает большим сосуд высокого давления.

В обычном котле с находящимся под давлением псевдоожиженным слоем барботирующего типа теплопередающая труба в большей мере подвержена разрушению, поскольку теплопередающая труба размещена в псевдоожиженном слое, где псевдоожиженная среда интенсивно ожижается. Следовательно, теплопередающая труба требует проведения такой же обработки поверхности, что и проводимая при термическом распылении.

В обычном котле с находящимся под давлением псевдоожиженным слоем барботирующего типа топливо, такое как уголь, является недостаточно диспергированным в горизонтальном сечении псевдоожиженного слоя. Для устранения неравномерности горения в котле приходится устанавливать большое число подводящих топливо трубок, что ведет к усложнению системы подвода топлива. Далее, затруднительно подавать топливо, такое как уголь, к каждой из подводящих топливо трубок одинаковым образом. Несбалансированное поступление топлива сопровождается неравномерностью горения и ведет к агломерации, что ведет к остановке котла.

В обычной электрической генерирующей системе с находящимся под давлением псевдоожиженным слоем известняк смешивают с псевдоожиженной средой с целью десульфурации. Однако известняк быстро расходуется и рассеивается в виде золы, удаляемой из сборника пыли, без достаточного участия в процессе десульфурации. Обычная электрическая генерирующая система с находящимся под давлением псевдоожиженным слоем не в состоянии обеспечить высокую скорость десульфурации, необходимую мощным установкам. Обычный находящийся под давлением псевдоожиженный слой барботирующего типа требует использования большого количества обессеривающего вещества для достижения высокой скорости десульфурации, что сопровождается образованием большого количества золы.

С другой стороны, в электрической генерирующей системе объединенного цикла, с отделением летучих веществ котел с псевдоожиженным слоем, который используют в окислительном аппарате, обладает теми же недостатками, о которых говорили выше.

Далее, газогенератор с фиксированным слоем является неудобным в том отношении, что каменноугольная смола остается в фиксированном слое, и газогенератор с увеличенным потоком является неудобным в том отношении, что из-за высокой температуры взаимодействия происходит спекание золы. И, наоборот, генератор с псевдоожиженным слоем обладает теми преимуществами, что не остается каменноугольная смола, не происходит спекание золы и десульфурация осуществляется в псевдоожиженном слое, поскольку он работает при промежуточной температуре относительно названных выше двух типов газогенераторов. Однако газогенератор с псевдоожиженным слоем барботирующего типа обладает теми же недостатками, что и перечисленные в разделах A-D.

Следовательно, технический результат настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить котел с находимся под давлением внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем, предназначенный для использования в электрической генерирующей системе объединенного цикла, который может управляться в зависимости от нагрузки без изменения высоты псевдоожиженного слоя, в котором устранена агломерация, сведен до минимума выброс моноксида углерода и оксида азота и в котором может быть повышена степень использования известняка и скорость десульфурации.

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения предлагается котел с находящимся под давлением внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем, предназначенный для использования в электрической генерирующей системе объединенного цикла, включающий в себя сосуд высокого давления; камеру сгорания, расположенную в сосуде высокого давления; основную камеру сгорания с псевдоожиженным слоем, содержащую воздушное диффундирующее устройство, расположенное на дне камеры сгорания и приспособленное для нагнетания псевдоожижающего воздуха вверх с такой массовой скоростью, которая, по крайней мере, выше на одной стороне, чем на другой стороне; наклонную перегородку, расположенную над частью воздушного диффундирующего устройства там, где массовая скорость является более высокой, чем оказывается воздействие на восходящий поток воздуха, поступающего на псевдоожижение, и, тем самым, обеспечивается отклонение воздуха к той части, находящейся над другой стороной воздушного диффундирующего устройства, где массовая скорость является более низкой; камеру регенерации тепловой энергии, отделенную от основной камеры сгорания наклонной перегородкой; теплопередающие средства, введенные в камеру регенерации тепловой энергии и предназначенные для прохождения тепла, получаемого там средой; воздушный диффузор, расположенный в нижней части камеры регенерации тепловой энергии; и свободная часть, интегрально идущая над основной камерой сгорания и камерой регенерации тепловой энергии; в котором камера регенерации тепловой энергии сообщается своими верхней и нижней частями с верхней частью и нижней частью основной камеры сгорания с псевдоожиженным слоем, подвижный слой образуется над той частью воздушного диффундирующего устройства, где нагнетаемый массовый поток является более слабым, чем обеспечивается возможность схода и диффузии псевдоожиженной среды по подвижному слою, и циркулирующий псевдоожиженный слой образуется над той частью воздушного диффундирующего устройства, где массовый поток псевдоожижающего воздуха является более высоким, чем обеспечивается возможность интенсивного псевдоожижения псевдоожиженной среды и вихревого движения в направлении области, расположенной над подвижным слоем, и часть псевдоожиженной среды вводится в камеру регенерации тепловой энергии за верхнюю часть наклонной перегородки, образование подвижного слоя и циркулирующего псевдоожиженного слоя эффективно регулируются количеством воздуха, вдуваемого из воздушного диффундирующего устройства, и, регулируя подачу псевдоожижающего воздуха, нагнетаемого из воздушного диффузора в камеру регенерации тепловой энергии, заставляет псевдоожиженную среду, находящуюся в камере регенерации, опускаться, пребывая в состоянии подвижного слоя, чем обеспечивается циркуляция с переходом в основную камеру сгорания, и газообразные продукты горения, выходящие из основной камеры сгорания и камеры регенерации тепловой энергии, смешиваются в свободной части.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения котел включает в себя, по крайней мере, сопло подачи вторичного воздуха, предназначенное для подачи вторичного воздуха в свободную часть, в результате чего газообразные продукты горения, выходящие из основной камеры сгорания и камеры регенерации тепловой энергии, смешиваются, и несгоревшие вещества, находящиеся в газообразных продуктах сгорания, сгорают. Далее, котел включает в себя экранирующие средства, устанавливаемые между основной камерой сгорания и камерой регенерации тепловой энергии и предназначенные для устранения попадания горючих материалов с повышенным размером зерен в камеру регенерации тепловой энергии и для обеспечения возможности попадания газообразных продуктов горения из камеры регенерации тепловой энергии, что достигается регулированием потока газообразных продуктов горения.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предлагается котел с находящимся под давлением внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем, предназначенный для использования в электрической генерирующей системе объединенного цикла, включающий в себя сосуд высокого давления; камеру сгорания, расположенную в сосуде высокого давления и имеющую цилиндрическую внешнюю стенку; основную камеру сгорания, содержащую воздушное диффундирующее устройство, расположенное на дне камеры сгорания и предназначенное для нагнетания псевдоожижающего воздуха вверх с такой массовой скоростью, которая является, по крайней мере, более высокой на внешней стороне в сравнении с центральной стороной; перегородку, содержащую цилиндрическую перегородку и коническую перегородку, образованную в верхней части цилиндрической перегородки, причем коническая перегородка располагается над той частью воздушного диффундирующего устройства, где массовый поток является более сильным, в результате чего оказывается воздействие на восходящий поток псевдоожижающего воздуха и, тем самым, осуществляется отклонение воздуха к той части, находящейся над центральной стороной воздушного диффундирующего устройства, где массовый поток является более слабым; кольцевую камеру регенерации тепловой энергии, отделенную от основной камеры сгорания перегородкой; теплопередающие поверхностные средства, установленные в камере регенерации тепловой энергии и предназначенные для пропускания тепла, поступающего к ним от среды; и воздушный диффузор, установленный в нижней части камеры регенерации тепловой энергии; в котором камера регенерации тепловой энергии сообщается в верхней и нижней частях камеры с основной камерой сгорания с псевдоожиженным слоем, подвижный слой образуется над той частью воздушного диффундирующего устройства, где подаваемый массовый поток является более низким, в результате чего псевдоожиженная среда сходит и диффундирует по подвижному слою, и циркулирующий псевдоожиженный слой образуется над той частью воздушного диффундирующего устройства, где массовый поток псевдоожижающего воздуха является более сильным, в результате чего псевдоожиженная среда активно псевдоожижается и завихряется в направлении области, расположенной над подвижным слоем, и часть псевдоожиженной среды вводится в камеру регенерации тепловой энергии за верхнюю часть наклонной перегородки, образование подвижного слоя и циркулирующего псевдоожиженного слоя эффективно регулируется изменением количества воздуха, вдуваемого из воздушного диффундирующего устройства, и регулируя подачу псевдоожижающего воздуха, нагнетаемого из воздушного диффузора в камеру регенерации тепловой энергии, заставляют всевдоожиженную среду, находящуюся в камере регенерации, опускаться, пребывания в состоянии подвижного слоя, чем обеспечивается циркуляция.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения котел включает в себя свободную часть, расположенную одновременно над основной камерой сгорания и камерой регенерации тепловой энергии, в которой газообразные продукты горения, выходящие из основной камеры сгорания и камеры регенерации тепловой энергии, смешиваются, находясь в свободной части. Далее, котел включает в себя, по крайней мере, одно сопло подачи вторичного воздуха, предназначенное для подачи вторичного воздуха в выступающую шахту, в результате чего газообразные продукты горения, выходящие из основной камеры сгорания и камеры регенерации тепловой энергии, смешиваются и несгоревшие горючие материалы, находящиеся в газообразных продуктах горения, сгорают.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, котел содержит экранирующие средства, находящиеся между основной камерой сгорания и камерой регенерации тепловой энергии и препятствующие опаданию горючих материалов с повышенным размером зерен в камеру регенерации тепловой энергии и позволяющие газообразным продуктам горения, выходящим из камеры регенерации тепловой энергии, проходить через экранирующие средства, чем достигается регулирование потока газообразных продуктов горения. Далее, котел включает в себя второй воздушный диффузор, установленный в соединительном отверстии и активно способствующий псевдоожижению там псевдоожиженной среды.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения теплопередающие поверхностные средства включают в себя теплопередающие трубки, которые характеризуются радиальным расположением, причем теплопередающие трубки подразделяются на совокупность блоков с использованием их в виде блока испарительных трубок, блока трубок перегрева пара и блока трубок вторичного подогрева пара. Далее, котел включает в себя пылесборник, установленные на пути движения газообразных продуктов горения, где выносимые золы, захваченные пылесборником, возвращаются в камеру регенерации тепловой энергии, проходя через отверстие, образованное в сосуде высокого давления.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предлагается электрическая генерирующая система объединенного цикла с отделением летучих веществ, включающая в себя газогенератор, предназначенный для получения газа и выжженного угля, окислительный аппарат, предназначенный для сжигания выжженного угля для получения газообразных продуктов горения, и газовую турбину, которая приводится в действие высокотемпературным газом, получаемым сжиганием смеси, состоящей из генерированного газа и газообразных продуктов горения, полученных при использовании, по крайней мере, одного газогенератора и окислительного аппарата, включающая в себя котел с находящимся под давлением внутренним циркулирующим пресвдоожиженным слоем, который включает в себя сосуд высокого давления; камеру сгорания, установленную в сосуд высокого давления и имеющую цилиндрическую внешнюю стенку; основную камеру сгорания с воздушным диффунзирующим устройством, расположенным на дне камеры сгорания и предназначенным для нагнетания псевдоожижающего воздуха с перемещением его вверх с такой массовой скоростью, которая является, по крайней мере, более высокой на внешней стороне в сравнении с центральной стороной; перегородку с цилиндрической перегородкой и конической перегородкой, образованной в верхней части цилиндрической перегородки, причем коническая перегородка располагается над той частью воздушного диффундирующего устройства, где массовый поток является более сильным, чем оказывается воздействие на восходящий поток псевдожижающего воздуха, и, тем самым, осуществляется отклонение воздуха в той части, находящейся над центральной частью, воздушного диффундирующего устройства, где массовый поток является более слабым; кольцевую камеру регенерации тепловой энергии, отделенную от основной камеры сгорания перегородкой; теплопередающие поверхностные средства, расположенные в камере регенерации тепловой энергии и предназначенные для пропускания тепла через них от среды; и воздушный диффузор, расположенный в нижней части камеры регенерации тепловой энергии; в котором камера регенерации тепловой энергии сообщается в верхней и нижней частях с основной камерой сгорания с псевдоожиженным слоем, подвижный слой образуется над той частью воздушного диффундирующего устройства, где нагнетаемый массовый поток является более слабым, в результате чего псевдоожиженная среда сходит и диффундирует по подвижному слою, и циркулирующий псевдоожиженный слой образуется над той частью воздушного диффундирующего устройства, где массовый поток псевдоожижающего воздуха является более сильным, в результате чего псевдоожиженная среда активно псевдоожижается и завихряется в направлении к области, находящейся над подвижным слоем, и часть псевдоожиженной среды вводится в камеры регенерации тепловой энергии под верхнюю часть наклонной перегородки, образование подвижного слоя и циркулирующего псевдоожиженного слоя эффективно регулируется изменением количества воздуха, вдуваемого из воздушного диффундирующего устройства, и регулируя подачу псевдоожижающего воздуха, вдуваемого из воздушного диффузора в камеру регенерации тепловой энергии, заставляют псевдоожиженную среду, находящуюся в камере регенерации, сходить, находясь в состоянии подвижного слоя, чем достигается циркуляция.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предлагается интегральный тип котла с внутренним псевдоожиженным слоем для использования в электрической генерирующей системе объединенного цикла с отделением летучих веществ, включающая в себя цилиндрическую внешнюю стенку; цилиндрическую перегородку, расположенную концентрически с цилиндрической внешней стенкой; газогенератор, образованный внутренней стороной цилиндрической перегородки; окислительный аппарат, образованный пространством, находящимся между цилиндрической внешней стенкой и цилиндрической перегородкой; воздушные диффундирующее устройство, расположенное на дне газогенератора и предназначенное для вдувания псевдоожижающего воздуха с такой массовой скоростью, которая, по крайней мере, является более высокой на внешней стороне в сравнении с центральной стороной; коническая перегородка, образованная над цилиндрической перегородкой, причем коническая перегородка расположена над той частью воздушного диффундирующего устройства, где массовый поток является более сильным, чем оказывается воздействие на восходящий поток всевдоожижающего воздуха и, тем самым, производится отклонение воздуха, идущего на псевдоожижение, в ту область, расположенную над центральной частью воздушного диффундирующего устройства, где массовый поток является более слабым; воздушный диффузор, расположенный в нижней части окислительного аппарата; и первая свободная часть, находящаяся над газогенератором, и вторая свободная часть, находящаяся над окислительным аппаратом, причем первая и вторая свободные части являются отделенными друг от друга цилиндрической перегородкой, в результате чего газ, образующийся в газогенераторе, и газообразные продукты горения, выходящие их окислительного аппарата, выбрасываются наружу раздельно; в которой окислительный аппарат сообщается своими средней и нижней частями с газогенератором, подвижный слой образуется над той частью воздушного диффундирующего устройства, где нагнетаемый массовый поток является более слабым, в результате чего псевдоожиженная среда сходит и диффундирует по подвижному слою, и циркулирующий псевдоожиженный слой образуется над той частью воздушного диффундирующего устройства, где массовый поток псевдоожижающего воздуха является более сильным, в результате чего псевдоожиженная среда активно псевдоожижается и завихряется в направлении области, которая находится над подвижным слоем, и часть псевдоожиженной среды вводится в окислительный аппарат, поступая за промежуточную часть перегородки, образование подвижного слоя и циркулирующего псевдоожиженного слоя эффективно регулируется изменением количества воздуха, вдуваемого из воздушного диффундирующего устройства, и регулируя подачи псевдоожижающего воздуха, нагнетаемого из воздушного диффузора в окислительный аппарат, заставляет псевдоожиженную среду, находящуюся в окислительном аппарате, спадать, пребывая в состоянии подвижного слоя, чем обеспечивается циркуляция.

В случае перечисленных выше устройств настоящее изобретение характеризуется следующими возможностями или преимуществами.

1. Поскольку основная камера сгорания и камера регенерации тепловой энергии являются функционально отделенными друг от друга в пределах всей камеры сгорания, котел может управляться при замене нагрузки простым изменением суммарного коэффициента теплопередачи у теплопередающих трубок, что достигается регулированием количества воздуха, подаваемого в камеру регенерации тепловой энергии, а не изменением высоты псевдоожижаемого слоя в камере сгорания. Следовательно, отпадает необходимость использовать сложный способ и оборудование для перемещения псевдоожиженной среды в камеру сгорания и из нее и в камеру регенерации тепловой энергии и из нее, и не происходит агломерации, когда псевдоожиженную среду вводят и выводят из основной камеры сгорания и камеры регенерации тепловой энергии. Поскольку температура псевдоожиженного слоя поддерживается на постоянном уровне даже при изменении нагрузки на котел, котел может работать в температурных условиях, оптимальных в отношении понижения выбросов оксидов азота, оксидов серы и других нежелательных выбросов. Поскольку теплопередающие трубки располагаются только в камере регенерации тепловой энергии, где происходит плавное движение псевдоожиженной среды, теплопередающие трубки подвергаются меньшему изнашиванию, чем это происходило бы тогда, когда они находились бы в псевдоожиженном слое, который находится в состоянии интенсивного движения.

Поскольку в псевдоожиженном слое развиваются завихряющие потоки, псевдоожиженная среда не остается застойной в псевдоожиженном слое, и топливо, такое как уголь или нефтяной кокс, рвномерно диспергируются и сгорают, не подвергаясь агломерации. Таким образом, не понижается эффективность действия газовой турбины. Количество монооксида углерода и оксида азота (NO_x), образующихся при этом, поддерживается на низком уровне, поскольку дымовой газ, выходящий из псевдоожиженного слоя, не охлаждается теплопередающими трубками.

Далее, свободная часть, обладающая широким просветом, располагается над камерой регенерации тепловой энергии и основной камерой сгорания; газообразные продукты горения, выходящие из камеры регенерации тепловой энергии, и основной камеры сгорания, являются достаточно хорошо перемешанными в выступающей шахте. Следовательно, газообразные продукты горения остаются в свободной части в течение длительного промежутка времени, горючие материалы в достаточной мере сгорают в свободной части. Кроме того, поскольку в свободную часть попадают вторичный воздух, газообразные продукты горения, выходящие из камеры регенерации тепловой энергии и основной камеры сгорания, перемешиваются полностью, и несгоревшие горючие материалы, захваченные газообразными продуктами горения, в достаточной мере сгорают в свободной части.

2. Цилиндрическая камера сгорания располагается в сосуде высокого давления, который способен выдерживать повышенное внутреннее давление, являющееся избыточным относительно атмосферного давления. Сосуд высокого давления может быть цилиндрической формы или сферической формы. Внутри псевдоожиженного слоя цилиндрической камеры сгорания располагается цилиндрическая перегородка с заостренной верхней частью, образующей коническую перегородку с заостренной верхней частью, образующей коническую перегородку, которая отделяет основную камеру сгорания от камеры регенерации тепловой энергии. Коническая перегородка установлена с целью воздействия на восходящий поток псевдоожижающего воздуха и, тем самым, с целью отклонения воздуха к центральной части основной камеры сгорания. В камере регенерации тепловой энергии радиальным образом, если смотреть в плане, установлены проходящие в камеру теплопередающие трубки. Донная поверхность основной камеры сгорания является конической по своей форме и снабжена воздушным диффузионными соплами, которые псевдоожижают материал слоя, находящийся в основной камере сгорания. Объем воздуха, поступающего из этих воздушных диффузионных сопел, регулируется таким образом, чтобы скорость псевдоожижающего газа в области расположения концентрической окружности диаметр которой составляет примерно половину диаметра основной камеры сгорания, спадала до скорости, примерно от одного до 2,5 раза превышающей минимальную скорость псевдоожижающего газа (v_mf. Скорость псевдоожижающего газа в кольцевой области, окружающей концентрическую окружность, доходит до высокой скорости, примерно от 4 до 12 раз превышающей минимальную скорость псевдоожижающего газа (v_mf).

Из-за наличия этого устройства материал слоя (псевдоожиженная среда), находящийся в псевдоожиженном слое основной камеры сгорания, начинает сходить к центральной части основной камеры сгорания и затем медленно рассеиваться во всех направлениях вдоль донной поверхности конической формы, достигая окружающей кольцевой области, где, благодаря существованию сильного псевдоожижения, псевдоожиженная среда принудительно подается вверх и перемещается вдоль внутренней поверхности цилиндрической перегородки. В этот момент поскольку в верхней части цилиндрической перегородки образована коническая перегородка, вдувающая сила возрастает, доходя, в конечном итоге, до своей максимальной величины при достижении поверхности псевдоожиженного слоя, где псевдоожиженная среда вынужденно изменяет направление движения на обратное, что происходит под воздействием реактивной силы, в результате чего происходит горизонтальное рассеивание во всех направлениях, что, частично, происходит и вверх.

Результатом сказанного является то, что большое количество псевдоожиженной среды (материала слоя) втекает в камеру регенерации тепловой энергии, проходя за верхнюю часть перегородки, тогда как остальная среда, оставшаяся на поверхности псевдоожиженного слоя, оседает в виде цилиндрического потока, находящегося вблизи центральной части, что сопровождается увлечением окружающей псевдоожиженной среды. Когда псевдоожиженная среда достигает области, находящейся вблизи центральной части конической донной поверхности основной камеры сгорания, развивается циркулирующий поток, движущийся в горизонтальном направлении и круговой периферической поверхности. Циркулирующее течение вынуждает псевдоожиженную среду двигаться как диспергированный поток, идущий от центральной части вдоль конической донной поверхности с постепенным отклонением во всех направлениях, чем обеспечивается равномерность распределения топлива и десульфурирующего вещества. Следовательно, горение делается равномерным без возникновения агломерации. Число точек ввода топлива может быть сведено к минимуму, в результате чего система подачи топлива оказывается сильно упрощенной. Поскольку псевдоожиженная среда, оставшаяся на поверхности псевдоожиженного слоя, оседает в виде цилиндрического потока вблизи центральной части, что сопровождается увлечением окружающей псевдоожиженной среды, топливо и десульфурирующее вещество остаются в псевдоожиженном слое в течение длительного промежутка времени, в результате чего возрастают эффективность горения и эффективность десульфурации.

Большое количество псевдоожиженной среды обтекает перегородку и поступает в камеру регенерации тепловой энергии. В свободной части над верхней частью основной камеры сгорания и камеры регенерации тепловой энергии, располагается, охватывая камеру регенерации тепловой энергии, гребенчато-зубчатый экран. Гребенчато-зубчатый экран оказывается эффективным в отношении предотвращения попадания твердого топлива, такого как частицы угля большого диаметра, в камеру регенерации тепловой энергии. В соответствии со сказанным, может быть устранен процесс агломерации в псевдоожиженном слое, находящемся в камере регенерации тепловой энергии, хотя псевдоожиженный слой и движется медленно со скоростью, которая менее чем в два раза превышает минимальную скорость псевдоожиженного газа. Экран играет роль отбойной перегородки в отношении газообразных продуктов горения, образующихся в камере регенерации тепловой энергии, чем обеспечивается возможность достаточно хорошего смешения и перемешивания газообразных продуктов горения с газообразными продуктами горения, образующимися в основной камере сгорания. В котле с находящимся под давлением псевдоожиженным слоем при захвате газообразными продуктами горения большого количества несгоревших материалов эффективность горения понижается, несгоревшие материалы сгорают в расположенном далее по потоку сборнике пыли, таком как циклон, что сопровождается агломерацией, и, если сборник пыли содержит керамические фильтры, несгоревшие материалы сгорают на поверхности керамических фильтров, разрушая керамические фильтры. Эти неприятности являются причиной нарушения работы котла с находящимся под давлением псевдоожиженным слоем. Следовательно, желательно, чтобы горючие материалы полностью сгорели в камере сгорания. Смешение и перемешивание, достигаемые под воздействием экрана, выступающего в роли отбойной перегородки, являются весьма эффективными в отношении достижения полного сгорания горючих материалов в свободной части при сочетании с надлежащими способами подачи вторичного воздуха, высотой свободной части и продолжительностью пребывания газообразных продуктов горения в свободной части.

3. Поскольку теплопередающая поверхность отсутствует в основной камере сгорания котла с внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем, согласно настоящему изобретению, в основной камере сгорания можно сжигать топливо в восстанавливающей среде. Следовательно, устанавливая отношение распределения для воздуха, подаваемого на горение, в основную камеру сгорания воздух подают со скоростью, равной или меньшей скорости подачи воздуха при стехиометрическом горении, и в камеру регенерации тепловой энергии воздух подают со скоростью, позволяющей управлять работой камеры регенерации тепловой энергии, и остальной воздух, необходимый для обеспечения полного сгорания, подают в виде вторичного воздуха через совокупность сопел подачи вторичного воздуха, установленных в свободной части, чем обеспечивается проведение двухступенчатого горения. Результатом сказанного является то, что топливо сжигают в восстанавливающей атмосфере в основной камере сгорания, чем обеспечивается эффективное высвобождение летучих веществ угля. Углеводороды, такие как CH₄, CO или азотсодержащие химические частицы, включая частицы с высоким содержанием азота, HCN и т.д., понижают выделение оксидов азота, образующихся при горении с протеканием газофазной реакции; и селективность, или вероятность превращения азотсодержащих частиц в оксиды азота понижается. Следовательно, в основной камере сгорания можно эффективно вести горение с низким выбросом оксидов азота.

4. Воздушная камера и воздушный диффузор, которые расположены в основании печи под соединительным отверстием, находящимся под перегородкой, эффективно псевдоожижают псевдоожиженную среду, находящуюся в пределах соединительного отверстия, в результате чего возрастает количество псевдоожиженной среды, циркулирующей через камеру регенерации тепловой энергии с поступлением в основную камеру сгорания. Воздушная камера может сообщаться с воздушной камерой, используемой для управления работой камеры регенерации тепловой энергии, или может управляться независимо от такой воздушной камеры. Если воздушная камера управляется независимо от воздушной камеры, предназначенной для управления работой камеры регенерации тепловой энергии, то тогда представляется возможность управлять циркулирующим количеством псевдоожиженной среды независимо от количества диффундирующего воздуха, поступающего в камеру регенерации тепловой энергии. В этом случае воздушная камера функционирует как распределительный клапан. Результатом сказанного является то, что в случае цилиндрической камеры сгорания количество циркулирующей псевдоожиженной среды оказывается выше, чем в случае прямоугольной камеры сгорания, и камера регенерации тепловой энергии у цилиндрической камеры сгорания может характеризоваться большим размером в сравнении с прямоугольной камерой сгорания, чем дополнительно подчеркиваются преимущества от использования цилиндрической камеры сгорания.

5. Теплопередающие трубки, введенные в псевдоожиженный слой, находящийся в камере регенерации тепловой энергии, располагаются радиальным образом и функционально подразделяются на блок испарительных трубок, блок пароперегревающих трубок и блок повторного нагревания пара. Количество диффундирующего воздуха, поступающего из основания печи в камеру регенерации тепловой энергии, может регулироваться в каждом из блоков таким образом, что в каждом блоке станет независимым управление количеством извлеченной тепловой энергии. Между блоками предусмотрены смотровые пространства, необходимые для обследования введенных телоперадающих трубок. Поскольку смотровые пространства не являются обязательно необходимыми, котел может быть сделан более компактным, если обходиться без смотровых пространств.

6. Если выносимая зола, собранная сепаратором частиц, размещенном в конце пути движения отходящих газов, возвращается в камеру регенерации тепловой энергии, то тогда средний диаметр и удельный вес частиц, находящихся в камере регенерации тепловой энергии, оказываются пониженными. Хотя средний диаметр частиц, находящихся в основной камере сгорания, и составляет примерно 0,6 мм, диаметр частиц, увлекаемых газообразными продуктами горения и собранных сепаратором частиц, возвращаемых обратно в цикл, оказывается много меньше, и их удельный вес также оказывается много меньше, поскольку они содержат выжженный уголь. В камере регенерации тепловой энергии скорость псевдоожижающего газа является небольшой, примерно в два раза превышающей минимальную скорость движения псевдоожижающего газа. Следовательно, предотвращается новый захват возвращаемых в цикл частиц, в результате чего средний диаметр и удельный вес частиц, находящихся в камере регенерации тепловой энергии, оказываются ниже тех значений, которые соответствуют основной камере сгорания.

Минимальная скорость движения псевдоожижающего газа (v_mf) является пропорциональной квадрату диаметра частиц псевдоожиженной среды, а также их удельному весу, в результате чего скорость движения псевдоожижающего газа в камере регенерации тепловой энергии, оказывается значительно ниже скорости, отвечающей основной камере сгорания. Следовательно, скорость движения потока воздуха, предназначенного для управления процессом извлечения тепловой энергии, может быть сделана значительно более низкой в сравнении с той, которая имела бы место, если бы выносимая зола не возвращалась бы обратно в камеру регенерации тепловой энергии. Следствием сказанного является то, что скорость движения псевдоожижающего газа (v₀) в камере регенерации тепловой энергии оказывается пониженной. Поскольку скорость разрушения введенных теплопередающих трубок, размещенных в камере регенерации тепловой энергии, оказывается пропорциональной кубу скорости движения псевдоожижающего газа (v₀), скорость эрозии введенных теплопередающих трубок оказывается сильно пониженной, когда является пониженной скорость движения псевдоожижающего газа (v₀ ). Понижая скорость подачи воздуха в камеру извлечения тепловой энергии, можно свести к минимуму воздействие на процесс горения, когда происходит какое-либо изменение у скорости подвода, и сказанное является весьма эффективным в отношении достижения стабильного горения.

7. Пылесборник размещается на пути движения отходящих газов, выходящих из цилиндрического котла с внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем, и предусматривается размещение классифицирующего устройства, предназначенного для сбора непрореагировавшего десульфурирующего вещества и несгоревших углеродных частиц из собранной выносимой золы и классификации выносимой золы на три группы с большим, средним и малым размерами частиц с возвратом только выносимой золы со средним диаметром частиц в основную камеру сгорания и (одновременно или по отдельности) в свободную часть (и одновременно или по отдельности) в систему подачи топлива. Поскольку в цилиндрическую камеру сгорания возвращаются только частицы с диаметром, находящимся в области от 10 до 60 мкм, которые характеризуются наивысшей концентрацией выжженного угля, оказывается возможным понизить содержание оксидов азота, уменьшить эрозию на пути движения отходящего газа и повысить эффективность горения при минимальном содержании циркулирующей золы.

8. В электрической генерирующей системе объединенного цикла с отделением летучих веществ цилиндрический котел с внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем используют в качестве газогенератора и (одновременно или по отдельности) в качестве окислительного аппарата. Несгоревший выжженный уголь, поступающий из газогенератора, целиком захватывается образованным газом и охлаждается до 600^oC или более низкой температуры, а затем уже собирается расположенным далее по потоку пылесборником. После этого частицы, содержащие несгоревший выжженный уголь, вводятся в окислительный аппарат, где они полностью сжигаются. Отходящий газ, образовавшийся в окислительном аппарате, выводится из него и охлаждается до 600^oC или до более низкой температуры. Частицы, содержащие натрий, калий и т.д., захваченные отходящим газом, собирают расположенным ниже по потоку пылесборником и затем выгружают из него. Очищенный отходящий газ и генерированный газ, который выводят из газогенератора и подвергают фильтрованию с целью удаления частиц, содержащих натрий, калий и т.д., смешивают и сжигают в камере сгорания цикла отделения летучих веществ. Высокотемпературный отходящий газ, получаемый в камере сгорания цикла отделения летучих веществ, подают в газовую турбину. Поскольку отходящий газ свободен от частиц содержащих щелочной металл, такой как натрий, калий и т.д., который в противном случае подвергал бы высокотемпературной коррозии лопатки турбины, газовая турбина может быть изготовлена из обычных материалов и спроектирована обычным образом.

Описанные выше и другие цели, особенности и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из последующего описания, приводимого с приложением чертежей, которые посредством примеров иллюстрируют предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 1 представляет собой вид в поперечном сечении котла с находящимся под давлением внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2A представляет собой вид в сечении, сделанном по линии IIA - IIA, показанной на фиг. 1.

Фиг. 2B представляет собой вид в поперечном сечении, соответствующий фиг. 2A, с изображением модифицированного расположения теплопередающих трубок.

Фиг. 3 представляет собой структурную схему электрической генерирующей системы, которая включает в себя котел с находящимся под давлением внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4 представляет собой график, характеризующий взаимосвязь между суммарным коэффициентом теплопередачи погруженной греющей поверхности и скоростью движения псевдоожижающего газа.

Фиг. 5 представляет собой вид в поперечном сечении с подробным изображением строения цилиндрической камеры сгорания, показанной на фиг. 1.

Фиг. 6 представляет собой структурную схему электрической генерирующей системы объединенного цикла, которая включает в себя котел с находящимся под давлением внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 7 представляет собой структурную схему электрической генерирующей системы объединенного цикла, которая включает в себя котел с находящимся под давлением внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 8 представляет собой модифицированную структурную схему электрической генерирующей системы объединенного цикла, которая включает в себя котел с находящимся под давлением внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 9 представляет собой структурную схему электрической генерирующей системы объединенного цикла, которая включает в себя котел с находящимся под давлением внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 10 представляет собой структурную схему электрической генерирующей системы объединенного цикла с отделением летучих веществ, которая включает в себя котел с находящимся под давлением внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем в качестве окислительного аппарата согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 11 представляет собой структурную схему электрической генерирующей системы объединенного цикла с отделением летучих веществ, которая включает в себя котел с находящимся под давлением внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем в качестве окислительного аппарата и в качестве газогенератора согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 12 представляет собой вид в поперечном сечении с изображением интегральной печи, включающей в себя окислительный аппарат и газогенератор и предназначенный для использования в электрической генерирующей системе объединенного цикла с отделением летучих веществ согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 13 представляет собой структурную схему электрической генерирующей системы объединенного цикла с отделением летучих веществ, которая включает в себя интегральную печь, содержащую окислительный аппарат, и газогенератор, как это показано на фиг. 12, согласно восьмому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 14 представляет собой вид в плане обычного котла с находящимся под давлением псевдоожиженным слоем барботирующего типа.

Фиг. 15 представляет собой вид в плане еще одного обычного котла с находящимся под давлением псевдоожиженным слоем барботирующего типа.

Котел с находящимся под давлением внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем, отвечающий настоящему изобретению, будет ниже описан со ссылкой на рисунке с фиг. 1 по фиг. 13 включительно.

Первый вариант. Как это показано на фиг. 1, электрическая генерирующая система объединенного цикла включает в себя сосуд высокого давления 1, который характеризуется цилиндрической резервуароподобной формой. Сосуд высокого давления 1 снабжен выходным отверстием 4, через которое выходят газообразные продукты горения и которое расположено в верхней части, выходным отверстием 3, предназначенным для подачи псевдоожижающего воздуха, и расположенными на дне отверстиями подвода воздуха 5, используемого для управления работой камеры регенерации тепловой энергии. Сосуд высокого давления 1 сконструирован таким образом, что он может выдерживать повышенное внутреннее давление, превышающее атмосферное давление. Сосуд высокого давление может быть и сферической формы.

Внутри сосуда высокого давления 1 расположена цилиндрическая камера сгорания 2, которая представляет собой воздухонепроницаемый сосуд, содержащий цилиндрическую перепончатую стенку 11, состоящую из водяных трубок. Основная камера сгорания 9 с псевдоожиженным слоем образована внутри цилиндрической камеры сгорания 2. В верхней части цилиндрической камеры сгорания 2 имеется выходное отверстие 2a для выхода газообразных продуктов горения, которое соединено с выходным отверстием 4, предназначенным для отвода газообразных продуктов горения из сосуда высокого давление 1. Цилиндрическая камера сгорания 2 жестко удерживается на дне цилиндрической опорой 7, покоящейся на концевой плите сосуда высокого давления 1. Внутри псевдоожиженного слоя цилиндрической камеры сгорания 2 расположена перегородка 8, которая отделяет камеру 10 регенерации тепловой энергии от основной камеры сгорания 9. Перегородка 8 состоит из водяных трубок, идущих радиально внутрь от цилиндрической перепончатой стенки 11 и огнеупорного материала, которым футерована перепончатая стенка. Перегородка 8 включает в себя цилиндрическую перегородку 8a и коническую перегородку 8b с радиально внутрь направленной внутренней поверхностью, образованной в верхней части цилиндрической перегородки 8a. Коническая перегородка 8a выполняет роль отражательной стенки, предназначенной для отражения псевдоожижающего воздуха, нагнетаемого из воздушных сопел в направлении к центру основной камеры сгорания 9, в результате чего в основной камере сгорания 9 развиваются завихряющиеся потоки псевдоожиженной среды, как это показано стрелками на фиг. 1. Свободная часть 31 образуется над основной камерой сгорания 9 и камерой 10 регенерации тепловой энергии. Отсутствует стенка типа перегородки, отделяющая выступающую над камерой 10 регенерации тепловой энергии и выступающую шахту над основной камерой сгорания 9, результатом чего является образование обширной суммарной свободной части, чем обеспечивается возможность свободного перемещения газообразных продуктов горения, выходящих их обеих камер.

В камере 10 регенерации тепловой энергии введенные теплопередающие трубки 15 располагаются радиальным образом, как это в плане показано на рис. 2A. Эти трубки 15 ответвляются от верхнего и нижнего коллекторов 13 и 14, расположенных на цилиндрической перепончатой стенке 11 цилиндрической камеры сгорания 2. В нижней части сосуда высокого давления 1 предусмотрен вход 16, предназначенный для подачи воды. Котловая вода, идущая от входа подачи воды 16, протекает по цилиндрической перепончатой стенке 11 и соединительной трубе 16a и вводится в нижней коллектор 14, а затем распределяется по теплопередающим трубкам 15. Тепловая энергия, генерированная в основной камере сгорания 9, извлекается теплопередающими трубками 15, находящимися в камере 10 регенерации тепловой энергии, в результате чего образуется пар. Пар, образовавшийся в теплопередающих трубах 15, собирается в верхнем коллекторе 13 и выводится наружу через отверстие вывода пара 17.

На сосуде высокого давления 1 имеется уравновешивающее сопло 18. Уравновешивающее сопло 18 соединено с системой подачи псевдоожижающего воздуха 19 посредством трубки подачи уравновешивающего воздуха 19a. Система подачи псевдоожижающего воздуха 19 соединена со входом подачи псевдоожижающего воздуха 3. Система подачи псевдоожижающего воздуха 19 создает одинаковое давление как в сосуде высокого давления 1, так и в цилиндрической камере сгорания 2, что ведет к уравновешиванию внутреннего и внешнего давления у цилиндрической камеры сгорания 2, исключая небольшой перепад давления, связанный с потерей напора у псевдоожиженного слоя. В рассмотренном случае нет необходимости делать цилиндрическую камеру сгорания 2 способной выдерживать давления. В этом случае в свободной части 31 цилиндрической камеры сгорания 2 камера сгорания 2 подвергается воздействию давления. При уравновешивании давления в пространстве 36, находящемся между корпусом сосуда высокого давления 1 и цилиндрической камерой сгорания 2, с давлением в свободной части 31, посредством редуктора давления, установленного в линии до уравновешивающего сопла 18, нижняя часть псевдоожиженного слоя подвергается действию внутреннего давления, обусловленного потерей напора у псевдоожиженного слоя. На сосуде высокого давления 1 имеется патрубок 6, предназначенный для подачи топлива, патрубок 6, предназначенный для подачи топлива, соединен с отверстием 22, через которые вводится топливо. Нижняя поверхность 20 основной камеры сгорания 9 обладает конической формой и снабжена воздушными диффундирующими соплами 21, через которые осуществляется псевдоожижение псевдоожиженной среды в основной камере сгорания 9. Отверстие 22, через которое вводится топливо, характеризуется наличием открытого конца, расположенного вблизи донной поверхности 20 основной камеры сгорания 9. Объем воздуха, вдуваемого воздушными диффундирующими соплами 21, регулируется таким образом, чтобы скорость движения псевдоожижающего газа в области нахождения концентрической окружности, диаметр которой составляет примерно половину от диаметра основной камеры сгорания 9, спадала до скорости, примерно от одного до 2,5 раз превышающей минимальную скорость подачи псевдоожижающего газа (v_mf). Скорость псевдоожижающего газа в кольцевой области, окружающей концентрическую окружность, достигает высокого значения, превышая примерно от 4 до 12 раз минимальную скорость движения псевдоожижающего газа (v_mf).

Благодаря описанному выше устройству, псевдоожиженная среда, находящаяся в псевдоожиженном слое основной камеры сгорания 9, начинает сходить в центральной части основной камеры сгорания 9, и затем медленно рассеиваться во всех направлениях вдоль донной поверхности конической формы, достигая окружающей кольцевой области, где из-за существования интенсивного псевдоожижения псевдоожиженная среда подвергается воздействию поддува и движется вдоль внутренней поверхности перегородки 8. В этот момент времени, поскольку в верхней части цилиндрической перегородки 8a образована коническая перегородка 8b, вдувающая сила повышается с достижением максимальной величины в конечном итоге, когда достигается поверхность псевдоожиженного слоя, где псевдоожиженная среда вынужденно изменяет направление своего движения на обратное, что происходит под воздействием реактивной силы и в результате чего происходит рассеивание в горизонтальной плоскости во всех направлениях, а также частично и вверх.

Результатом сказанного является то, что большое количество псевдоожиженной среды втекает в камеру регенерации тепловой энергии 10 за перегородку 8. Псевдоожиженный слой, находящийся в камере регенерации тепловой энергии 10, обладает скоростью, которая не более, чем в два раза, превышает минимальную скорость псевдоожижающего газа (v_mf). Поскольку псевдоожиженный слой находится в состоянии медленного псевдоожижения, должна наблюдаться тенденция к возникновению агломерации. Следовательно, необходимо, чтобы твердое топливо, такое как частицы угля большого диаметра, не попадало в камеру регенерации тепловой энергии 10. Гребенчато-зубчатый экран 12 устанавливается в свободной части 31 над верхней частью основной камеры сгорания 9 и камерой регенерации тепловой энергии 10, который как бы окружает камеру регенерации тепловой энергии 10. Гребенчато-зубчатый экран 12 является эффективным в отношении предотвращения попадания твердого топлива в виде частиц большого диаметра в камеру регенерации тепловой энергии 107. В соответствии со сказанным может быть предотвращено возникновение агломерации в псевдоожиженном слое в камере регенерации тепловой энергии 10, хотя псевдоожиженный слой и находится в состоянии медленного движения со скоростью, менее чем в два раза превышающей минимальную скорость псевдоожижения. Экран 12 выполняет роль отбойной перегородки в отношении продуктов горения, образующихся в камере регенерации тепловой энергии 10, чем обеспечивается возможность достаточного смешения и перемешивания газообразных продуктов горения с газообразными продуктами горения, образующимися в основной камере сгорания 9. В котле с находящимися под давлением псевдоожиженным слоем, когда газообразные продукты горения увлекают большое количество несгоревших материалов, эффективность горения понижается, несгоревшие материалы сгорают в расположенном далее по потоку пылесборнике, таком как циклон, что сопровождается возникновением агломерации, и, если пылесборник содержит керамические фильтры, несгоревшие материалы, сгорая на поверхности керамических фильтров, разрушают керамические фильтры. Эти помехи являются причиной остановки котла с находящимися под давлением псевдоожиженным слоем. Следовательно, желательно, чтобы горючие материалы полностью сгорали в камере сгорания. Смешение и перемешивание, возникающие под воздействием экрана 12, поскольку он функционирует как отбойная перегородка, являются высокоэффективными в сочетании с надлежащими способами подачи вторичного воздуха, высотой свободной части 31 и длительностью нахождения газообразных продуктов горения в свободной части 31 в отношении достижения полного сгорания горючих материалов в свободной части 31.

С другой стороны, псевдоожиженная среда, находящаяся в основной камере сгорания 9, начинает сходить в центральной части в состоянии цилиндрического течения. Сходящая среда, достигая центральной части конической донной поверхности 20 основной камеры сгорания 9, начинает снова рассеиваться во всех направлениях. Этим способом достигается внутренняя циркуляция, показанная на фиг. 1. Посредством этой внутренней циркуляции топливо, такое как угольная водяная паста, выходящая из отверстия ввода топлива 22, равномерно распределяется во всех направлениях в основной камере сгорания 9. Следовательно, даже при использовании простой системы подачи топлива исключается неравномерность распределения топлива, чем предотвращается агломерация.

Донная поверхность 23 камеры регенерации тепловой энергии 20 имеет коническую форму и снабжена воздушными диффундирующими соплами 24, посредством которых псевдоожижается псевдоожиженная среда, находящаяся в камере регенерации тепловой энергии 10. При нагнетании воздуха из воздушных диффундирующих сопел 24, которые присоединены к воздушным входам 5, позволяющим управлять работой камерой регенерации тепловой энергии, псевдоожиженная среда, входящая в камеру регенерации тепловой энергии 10 за перегородку 8, начинает медленно сходить, опускаясь через псевдоожиженный слой камеры регенерации тепловой энергии 20, где она участвует в теплообменном процессе с теплопередающими трубками 15. Среда затем проходит через соединительное отверстие 27, расположенное под цилиндрической перегородкой 8a, возвращаясь в основную камеру сгорания 9. Этим способом тепловая энергия, продуцируемая в основной камере сгорания 9, эффективно извлекается теплопередающими трубками 15, находящимися в камере регенерации тепловой энергии 10.

Кроме того, на внешней поверхности конической перегородки 8c могут быть установлены дополнительные воздушные диффундирующие сопла 265 и подводящая воздух труба 25, присоединенная к соплам 26. Дополнительные воздушные диффундирующие сопла 28 нагнетают воздух, подвергая псевдоожижению среду и частично сжигая горючие материалы, попавшие в камеру регенерации тепловой энергии 10. Однако в случае использования конической перегородки 8 с большим углом наклона, такие дополнительные воздушные диффундирующие сопла 26 не являются необходимыми.

Под донной поверхностью 20 основной камеры сгорания 9 находится камера псевдоожижающего воздуха 28. Камера псевдоожижающего воздуха 28 охвачена перепончатой стенкой 29, которая поддерживает перегородку 8 и соединена со входом псевдоожижающего воздуха 3. Воздушная камера управления регенерацией тепловой энергии 30 располагается под донной поверхностью 23 камеры регенерации тепловой энергии 10. Воздушная камера управления регенерацией тепловой энергии 30 соединена с системой подачи воздуха через патрубки подачи воздуха 5, идущего на управление регенерацией тепловой энергии.

Свободная часть 31 большого объема располагается над основной камерой сгорания 9 и камерой регенерации тепловой энергии 10. То есть отсутствует сужение между основной камерой сгорания 9 и камерой регенерации тепловой энергии 10 и свободной частью 31. Следовательно, газообразные продукты горения, выходящие из основной камеры сгорания 9 и камеры регенерации тепловой энергии 10, в достаточной мере смешиваются и перемешиваются друг с другом в свободной части 31 и остаются в свободной части 31 в течение длительного промежутка времени, чем в достаточной мере обеспечивается сжигание в свободной части 31 горючих материалов, увлеченных газом.

Далее, в свободной части 31 предусмотрена совокупность сопел подачи вторичного воздуха 33, присоединенных к патрубку подачи вторичного воздуха 34, чем обеспечивается протекание двухступенчатного горения. Поскольку теплопередающая поверхность не располагается в основной камере сгорания 9, представляется возможность сжигать топливо в восстанавливающей атмосфере основной камеры сгорания 9. Следовательно, заданием распределительного отношения для идущего на горение воздуха основную камеру горения 9 снабжают воздухом со скоростью, равной или более низкой, чем скорость подвода воздуха, необходимого для протекания стехиометрического горения, и камеру регенерации тепловой энергии 10 снабжают воздухом с расходом, необходимым для обеспечения управления процессом регенерации тепловой энергии, и остальной воздух, необходимый для обеспечения полного сгорания, подают в виде вторичного воздуха через совокупность сопел подачи вторичного воздуха 33, установленных в свободной части 31, чем обеспечивается возможность протекания двухступенчатого горения. Результатом сказанного является то, что топливо, сгорая в восстанавливающей атмосфере в основной камере сгорания 9, активно выделяет летучие вещества, содержащиеся в угле. Углеводороды, такие как CH₄, CO или газообразные азотсодержащие химические частицы, включая NHi, HCN и т.д., восстанавливают оксиды азота, образовавшиеся в условиях протекания газофазной реакции, и избирательность, или вероятность протекания процесса превращения азотсодержащих химических частиц в оксиды азота понижается. Следовательно, можно эффективно осуществлять горения в основной камере сгорания при низких выбросах оксидов азота.

В свободной части 31 установлена отбойная перегородка 32, препятствующая прямому выбросу газообразных продуктов горения в отверстие сброса газообразных продуктов горения 4, и она способствует достаточному перемешиванию газообразных продуктов горения в свободной части 31. Однако, если газообразные продукты горения в достаточной мере перемешиваются вторичным воздухом, или расход газа, отнесенный к полному сечению, является низким и выступающая шахта обладает достаточной высотой, то тогда отбойная перегородка 32 не является обязательно необходимой из-за низкой вероятности прямого проскока газа.

На фиг. 2B показано модифицированное расположение теплопередающих трубок, изображенных на фиг. 2A. Теплопередающие трубки, погруженные в псевдоожиженный слой в камере регенерации тепловой энергии, располагаются радиально и функционально делятся на блок 40 испарительных трубок, блок 41 с N 1 пароперегревающих трубок, блок 42 с N 2 пароперегревающих трубок, блок 43 с N 3 пароперегревающих трубок и блок 44 трубок вторичного нагревания пара. В случае котла однократного действия пар проходит через блок 40 испарительных трубок, блок 41 с N 1 пароперегревающих трубок, блок 42 с N 2 пароперегревающих трубок и блок с N 43 и N 3 пароперегревающих трубок, что происходит последовательно. Образованный перегретый пар вводят в паровую турбину высокого давления и затем возвращают снова в блок 44 трубок вторичного нагревания пара. Пар, нагретый в блоке 44 трубок вторичного нагревания пара вводят в паровую турбину промежуточного давления.

При таком расположении теплопередающих трубок количество воздуха, поступающего из сопел распределения воздуха 24, находящихся в камере 10 регенерации тепловой энергии, может быть установлено таким в каждом из блоков, что количество извлеченной тепловой энергии станет регулироваться независимо в каждом блоке. Между блоками имеются эксплуатационные пространства 45, предназначенные для обследования погруженных теплопередающих трубок. Котел может быть сделан более компактным, если обходиться без эксплуатационных пространств.

На фиг. 3 иллюстрируется устройство системы управления расходом подаваемого воздуха в зависимости от нагрузки. При изменении нагрузки изменяется расход пара в выпускаемом отверстии 17, т.е. в паропроводе, идущем ко входу турбины, в результате этого происходит изменение сигнала, отвечающего расходу пара, который выдает расходомер пара F31. Счетное устройство УО рассчитывает выходной сигнал, основываясь на сигнале с расхода пара, поступающем от расходомера пара F31, и на сигнале о давлении пара, поступающем от регулятора давления пара F31, и посылает рассчитанный выходной сигнал в систему подачи топлива, чем обеспечивается поступление топлива со скоростью, соответствующей нагрузке. Выходной сигнал со счетного устройства УО направляется также на счетное устройство УО' системы подачи воздуха.

Счетное устройство УО' помимо выходного сигнала со счетного устройства УО получает также сигналы с регулятора содержания кислорода А25 и регулятора расхода воздуха F21, идущего на управление процессом регенерации тепла, который находится на линии сброса газа 50. Основываясь на полученных сигналах, счетное устройство УО' рассчитывает выходной сигнал, характеризующий расход остающегося воздуха, который равен разности между полным расходом воздуха с достижением полного сгорания и расходом воздуха, используемого при регенерации тепловой энергии, в результате чего, регулируя поток воздуха, подаваемого на горение, делают неизменным содержание кислорода в дымовом газе. Основываясь на выходном сигнале, поступающем со счетного устройства УО', счетные устройства Y1 и Y2 проводят по заданным алгоритмам расчеты, выдавая соответствующие выходные сигналы, подаваемые в регулятор расхода псевдоожижающего воздуха F22 и в регулятор расхода вторичного воздуха F24, в результате чего псевдоожижажщий воздух и вторичный воздух при постоянном соотношении поступают в камеру сгорания 2.

В случае подачи псевдоожижающего воздуха и вторичного воздуха при постоянном соотношении можно осуществлять горения в двухступенчатом режиме, при котором основная камера сгорания 9 снабжается воздухом со скоростью, равной или более низкой, чем скорость подачи воздуха при стехиометрическом горении, и камера 10 регенерации тепловой энергии снабжается воздухом со скоростью, необходимой для осуществления процесса управления регенерацией тепловой энергии, а остальной воздух, необходимый для обеспечения полного сгорания, подается в виде вторичного воздуха в свободной части 31.

Поскольку горение проводится в восстанавливающей атмосфере в основной камере сгорания 9, летучее вещество угля активно удаляется в условиях восстанавливающего горения и углеводороды, такие как CH₄, CO или газообразные азотсодержащие химические частицы, включая NHi, HCN и т.д., восстанавливают оксиды азота, выделяющиеся при протекании газофазной реакции, и избирательность, или вероятность превращения азотсодержащих химических частиц в оксиды азота понижается. Следовательно, можно вести горения в основной камере сгорания 9 в условиях низкого выброса оксидов азота.

Выходной сигнал, поступающий с регулятора расхода пара P31 служит для управления регулятора температуры псевдоожиженного слоя T58 посредством счетного устройства Y31. Точнее, когда давление пара несколько понижается, выходной сигнал со счетного устройства Y31 несколько понижает температуру слоя, что достигается посредством воздействия на регуляторе температуры псевдоожиженного слоя T58. Сигнал управления, поступающий с регулятора температуры псевдоожиженного слоя T58, изменяется и подается через счетное устройство Y21 на регулятор расхода воздуха, используемого при управлении процессом регенерации тепловой энергии, т.е. на регулятор F21, который затем повышает расход воздуха, идущего на регенерацию тепловой энергии.

Как видно на фиг. 4, полный коэффициент теплопередачи у погруженных теплопередающих трубок, находящихся в камере извлечения тепловой энергии 10, является в существенной мере пропорциональным скорости псевдоожижающего газа в псевдоожиженном слое, находящемся в камере регенерации тепловой энергии 10. Следовательно, с повышением расхода воздуха в камере регенерации тепловой энергии, т. е. с повышением скорости псевдоожижающего газа, возрастает количество отобранного тепла, в результате чего восстанавливается давление пара. При возрастании давления пара выше заданной величины система действует в обратном направлении, понижая подачу воздуха в камеру регенерации тепловой энергии, и, тем самым, понижая давление пара.

В этом случае скорость подачи топлива регулируется в основном режиме управления, а скорость подачи воздуха в камеру регенерации тепловой энергии, регулируется в режиме вспомогательного управления, в результате чего любые нежелательные эффекты, обусловленные изменениями нагрузки, сводятся к минимуму при быстром и устойчивом управлении горением.

Газовый выход газовой турбины 38 и воздушный вход компрессора 39 могут быть соединены друг с другом через клапан 49, который предназначен для регулирования скорости у сбрасываемого газа, подвергаемого смешению с воздухом, подаваемым в компрессор 39, что делается с целью понижения содержания оксидов азота NOx и стабилизации процесса псевдоожижения при возрастании скорости подачи псевдоожижающего газа при низких нагрузках.

На фиг. 5 подробно изображена конструкция цилиндрической камеры сгорания 2, показанной на фиг. 1. В том случае, когда камера сгорания 2 имеет цилиндрическую форму, как это показано на фиг. 1, камера регенерации тепловой энергии 10 представляет собой кольцевую камеру, находящуюся за перегородкой 8, и таким образом, она может обладать повышенным размером в сравнении с прямоугольной камерой сгорания, в силу чего она оказывается более пригодной для размещения в ней теплопередающих трубок. Чтобы проявлялись преимущества, существующие у такой камеры регенерации тепловой энергии, необходимо, чтобы в ней циркулировало большее количество псевдоожиженной среды в сравнении с камерой сгорания прямоугольной формы.

Ранее, поскольку в соединительном отверстии 27, расположенном под перегородкой 8, отсутствовали воздушные диффундирующие сопла, слой псевдоожижался вспомогательным способом посредством подачи псевдоожижающего воздуха из воздушных диффундирующих сопел, находящихся в камере регенерации тепловой энергии, и из воздушных диффундирующих сопел 21, находящихся в основной камере сгорания 9. Следовательно, ранее существовала область 27а, где протекал активно процесс псевдоожижения. Согласно настоящему изобретению указанная проблема может быть устранена введением воздушной камеры 30 и воздушных диффундирующих сопел 24, которые размещены в основании печи под соединительным отверстием 27 ниже перегородки 8. Воздушная камера 30 и воздушные диффундирующие сопла 24 оказываются эффективными в отношении псевдоожижения слоя во всем соединительном отверстии 27, чем повышается количество псевдоожиженной среды, циркулирующей через камеру регенерации тепловой энергии 10 из основной камеры сгорания 9.

Воздушная камера 30 может сообщаться с воздушной камерой 30, чем обеспечивается возможность управления процессом регенерации тепловой энергии, или может управляться отдельно от воздушной камеры 30. Если воздушная камера 30 управляется независимо от воздушной камеры 30, то тогда представляется возможность управления циркулирующим количеством псевдоожиженной среды независимо от количества диффундирующего воздуха, поступающего в камеру регенерации тепловой энергии 10. В этом случае воздушная камера 30 функционирует в виде регулирующего клапана.

Второй вариант. На фиг. 6 показана структурная схема электрической генерирующей системы объединенного цикла, которая содержит котел с находящимся под давлением внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг.6, сбрасываемый газ, выходящий из сосуда высокого давления 1, поступает через газоход вывода сбрасываемого газа 50 в циклон 51. Выносимая зола, собираемая циклоном 51, оседает под действием сил гравитации и хранится в герметичном устройстве 52, из которого она выносится воздухом 53, возвращающим золу обратно в цикл, и возвращается в камеру регенерации тепловой энергии 10, поступая через трубку ввода возвращаемой в цикл золы 54, которая проходит через боковые стенки сосуда высокого давления 1 и цилиндрической камеры сгорания 2.

Поскольку выносимая зола возвращается обратно в камеру регенерации тепловой энергии 10, средний диаметр частиц и их удельный вес оказывается пониженными. Хотя средний диаметр частиц, находящихся в основной камере сгорания 9, и составляет примерно 0,6 мм, диаметр частиц, увлеченных отходящим газом, затем захваченных циклоном и возвращенных в камеру регенерации тепловой энергии 10, оказывается много меньше. Удельный вес таких частиц является небольшим, поскольку они содержат выжженный уголь.

Поскольку скорость движения псевдоожижающего газа в камере регенерации тепловой энергии 10 является низкой, не превышающей примерно в два раза минимальную скорость псевдоожижающего газа, возвращенные в цикл частицы не захватываются снова, и следовательно, средний диаметр частиц, находящихся в камере регенерации тепловой энергии 10, оказывается меньше среднего диаметра частиц, находящихся в основной камере сгорания 9.

Минимальная скорость псевдоожижающего газа (v_mf) является пропорциональной квадрату диаметра частиц псевдоожиженной среды и также их удельному весу, в результате чего минимальная скорость движения псевдоожижающего газа в камере регенерации тепловой энергии 10 оказывается значительно ниже в сравнении с основной камерой сгорания 9. Следовательно, скорость подачи воздуха, поступающего на управление процессом регенерации тепловой энергии, может быть значительно более низкой, чем тогда, когда выносимая зола не возвращается обратно в камеру регенерации тепловой энергии 10. Результатом сказанного является то, что скорость псевдоожижающего газа (v₀) в камере регенерации тепловой энергии 10 оказывается пониженной.

Поскольку скорость эрозии погруженных теплопередающих трубок, размещенных в камере регенерации тепловой энергии 10, оказывается пропорциональной кубу скорости движения псевдоожижающего газа (v₀), скорость эрозии погруженных теплопередающих трубок оказывается сильно пониженной, когда скорость движения псевдоожижающего газа (v₀) является пониженной.

Как показано на фиг. 3, скорость подачи воздуха, идущего на управление процессом регенерации тепловой энергии, т.е. скорость потока воздуха, проходящего через камеру регенерации тепловой энергии, все время флуктуирует, поскольку ею управляется температура псевдоожиженного слоя в основной камере сгорания 9. Понижением скорости потока воздуха в камере регенерации тепловой энергии можно свести к минимуму воздействия на горение, вызванные всяким изменением скорости подвода воздуха, и такое понижение оказывается весьма эффективным в отношении достижения устойчивого горения.

Как показано на фиг. 6, сбрасываемый газ вводится через циклон 51 в пылесборник 55, который может включать в себя керамические фильтры или высокотемпературные рукавные фильтры. Выносимая зола, собранная пылесборником 55, охлаждается в зольном холодильнике 56 и разгружается через шлюзовой бункер 56, попадая наружу. Высокотемпературный сбрасываемый газ, который был подвергнут фильтрования и сделан чистым, направляют из пылесборника 55 в газовую турбину 58.

Уголь, хранящийся в качестве топлива в угольном бункере 59, подвергается дроблению в дробилке 60 и направляется в перемешивающий сосуд 61, в котором он смешивается с десульфурирующим веществом, поступающим из бункера 62, содержащего десульфирующее вещество, и водой, поступающей из резервуара с водой 64, и смесь перемешивают, превращая в шламовое топливо. Топливо, находящееся в виде шлама, подают затем насосом перекачки шлама 65 в цилиндрическую камеру сгорания 2, куда оно поступает через отверстие ввода топлива 22 в псевдоожиженный слой, находящийся в камере сгорания 9.

Далее, можно возвратить выносимую золу в свободную часть 31, используя для этого трубку подвода рециркулированной золы 54а. При такой рециркуляции возрастает концентрация частиц, усиливается перемешивающее воздействие на газообразные продукты горения и возрастает вероятность контактирования несгоревшего выжженного угля и непрореагировавшего десульфурирующего вещества, что сопровождается повышением эффективности горения и степени десульфурации и восстановления оксидов азота.

Делая трубку ввода рециркулированной золы 54а такой длины, чтобы она проходила вблизи центральной части основной камеры сгорания 9, можно подавать выносимую золу на поверхность подвижного слоя или во внутреннюю область подвижного слоя. Обеспечивая контактирование псевдоожиженной среды с выносимой золой, можно удерживать золу в псевдоожиженном слое в течение длительного промежутка времени, чем повышается полнота сгорания несгоревших материалов и степень десульфурации и восстановления оксидов азота.

Котлы с находящимся под давлением внутренним циркулирующим псевдоожиженым слоем, показанным на фиг.6 - фиг.8, относятся по своему типу к котлам с принудительной циркуляцией, тогда как котел с находящимся под давлением внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем, показанный на фиг. 1, по своему типу относится к котлу однократного действия. В котлах с принудительной циркуляцией имеется паросборник 71, снабженный водой из системы подачи котловой воды 70; и вода циркулирует из паросборника 71 через трубу принудительной циркуляции 73, поступая в водяные стенки и испарительные трубки камеры регенерации тепловой энергии 10 под воздействием насоса принудительной циркуляции 72.

Пар 74, образованный в паросборнике 71 подается через соединительную трубку (не показан) в пароперегревающие трубки, находящиеся в камере регенерации тепловой энергии 10, где образуется перегретый пар 74'. Образованный перегретый пар 74' затем подается в паровую турбину высокого давления.

Третий вариант. На фиг.7 проиллюстрирован котел с находящимся под давлением внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем, отвечающий третьему варианту осуществления настоящего изобретения, причем котел включает в себя систему, предназначенную для обработки отходящего газа.

Как показано на фиг.7, выносимая зола, собранная циклоном 51, находящимся на пути движения, отходящего газа 50, охлаждается в зольном холодильнике 77. Хладагентом, используемым в зольном холодильнике 77, может быть вода, подаваемая в котел, или псевдоожижающий воздух, позволяющие эффективно извлекать тепловую энергию из золы.

Охлажденная зола вводится через шлюзовой бункер 78 в классификатор 79, где она смешивается с уносимой золой, поступающей из пылесборника 55 через зольный холодильник 56 и шлюзовой бункер 57; и смесь подвергается классификации. В проиллюстрированном варианте классифицирующий воздух 80 поступает в классификатор 79 через трубу воздушного диффузора 81, чем обеспечивается классификация частиц псевдоожиженного слоя. Однако этот вариант осуществления изобретения не обязательно ограничивается таким типом классификации.

Частицы непрореагировавшего десульфурирующего вещества и несгоревшего углерода, которые оказались избирательно отделенными в классификаторе 79 и обладают диаметром в 60 мкм или менее, уносятся в циклон 83 воздухом. Эти частицы дополнительно классифицируются циклоном 83. Классифицированные частицы, выделенные циклоном 83, которые обладают диаметром порядка 10 мкм или менее, вводятся в пылесборник 84, отделяются от воздуха пылесборником 84 и затем сбрасываются из пылесборника 84. Уносимая зола, разгружаемая из циклона 83, которая характеризуется диаметром частиц в пределах от 10 до 60 мкм, разгружается через отсекающий клапан 85, шлюзовой бункер 86 и поворотную заслонку 87, поступая в цилиндрическую камеру сгорания 2 под воздействием воздуха 88, перемещающего возвращенную в цикл золу. При возвращении уносимой золы в камеру регенерации тепловой энергии 10 через трубку ввода рециркулированной золы 54 могут быть получены те же преимущества, что оговоренные в случае варианта осуществления изобретения, проиллюстрированного на фиг. 6. При рециркуляции уносимой золы с вводом ее в свободную часть 31 через трубку подвида рециркулируемой золы 54a повышается концентрация частиц, возрастает перемешивающее воздействие на газообразные продукты горения и повышается вероятность контактирования несгоревшего выжженного угля и непрореагировавшего десульфирирующего вещества, что ведет к повышению эффективности горения и степени десульфурации и восстановления оксидов азота.

Делая трубку ввода рециркулируемой золы 54а такой длины, чтобы она своим концом проходила вблизи центральной части основной камеры сгорания 9, можно выносимую золу показать на поверхность подвижного слоя или вводить в подвижный слой. Обеспечивая возможность совместного нахождения псевдоожиженной среды с выносимой золой, можно удерживать золу в псевдоожиженном слое в течение длительного промежутка времени, улучшая, тем самым, горение несгоревших материалов и повышая степень десульфурации и восстановления оксидов азота.

В этом случае частицы по диаметру классифицируются на три группы. Поскольку в цилиндрическую камеру 2 сгорания возвращаются лишь частицы с наибольшей концентрацией выжженного угля, диаметр которых находится в области от 10 до 60 мкм, удается понизить выбросы оксидов азота и оксидов серы, понизить скорость эрозии на пути движения сбрасываемого газа и повысить эффективность горения при минимальном количестве циркулирующей золы.

Хотя частицы пыли и собираются в два этапа посредством использования циклона 51 и пылесборника 55, можно обойтись без циклона 51, зольного холодильника 77 и шлюзового бункера 78 и использовать для сбора частиц пыли только пылесборник 55. При таком изменении частицы пыли могут быть классифицированы под давлением без пропускания их через зольный холодильник 56 и шлюзовой бункер 57. Пылесборник 55 обычно включает в себя керамические фильтры.

На фиг.8 показан иной способ обработки классифицированной уносимой золы.

Как это показано на фиг. 8, частицы непрореагировавшего десульфурирующего вещества и несгоревшего углерода, которые были избирательно выделены в классификаторе 79 и которые обладают диаметром 60 мкм или менее, выносятся в циклон 83 воздухом. Частицы затем классифицируются циклоном 83. Классифицированные частицы, выделенные циклоном 83, которые обладают диаметром порядка 10 мкм или менее, вводятся в пылесборник 84, отделяются от воздуха пылесборником 84 и затем выводятся из пылесборника 84.

Уносимая зола, выгруженная из циклона 83, частицы которой обладают диаметром, находящимся в области от 10 до 60 мкм, подается через отсекающий клапан 85, шлюзовой бункер 86 и поворотную заслонку 87 в бункер 89. После этого зола, выгруженная из бункера 89, смешивается с углем и десульфурирующим веществом, образуя топливо в виде частиц, что происходит в смесителе 90. Полученное таким образом топливо подается затем в цилиндрическую камеру сгорания 2, что происходит под воздействием воздуха, из резервуара с воздухом 92.

Уносимая зола, идущая от поворотной заслонки 87, диаметр частиц которой находится в диапазоне от 10 до 60 мкм, может быть подана в выступающую шахту 31 пневматическим способом с использованием вторичного воздуха 34.

Четвертый вариант. На фиг.9 показана вся система котла с находящимся под давлением псевдоожиженным слоем, отвечающая четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг.9, котел с находящимся под давлением псевдоожиженным слоем сконструирован в виде котла однократного действия с находящимся под давлением псевдоожиженным слоем. При работе котла с находящимся под давлением псевдоожиженным слоем шламовидное топливо подается насосом перекачки шлама 65 в камеру сгорания 2, где оно проходит в основную камеру сгорания 9, поступая в псевдоожиженный слой и сгорая там. Выбрасываемый газ, образующийся при сгорании топлива, проходит через линию отвода сбрасываемого газа 50 и затем фильтруется пылесборником 55, который удаляет частицы пыли из сбрасываемого газа. Затем сбрасываемый газ приводит в действие газовую турбину высокого давления 100 и газовую турбину низкого давления 101, после чего он нагревает воду, подаваемую в котле, что происходит в холодильнике сбрасываемого газа 102. После этого отходящий газ сбрасывается в атмосферу через дымовую трубу 103.

Воздух, поддерживающий горение в псевдоожиженном слое, нагнетается компрессорами низкого и высокого давления 104 и 106, которые приводятся в действие соответствующими газовыми турбинами 101 и 100. Часть воздуха отводится в виде воздуха, идущего на управление процессом регенерации тепловой энергии, и вводится в воздушную камеру 30, используемую при управлении процессом регенерации тепловой энергии. Остальной воздух вводится в воздушную камеру 28, поступая на горение топлива и производя закручивание псевдоожиженной среды, находящейся в основной камере сгорания 9.

В парогенерирующей системе воду подают насосом подачи котловой воды 107 в холодильник отходящего газа 102 и затем ее там нагревают. Нагретую воду подают в котел, в котором она проходит по водяным трубкам, образующим цилиндрическую стенку, после чего вода проходит через испарительные трубки 108 и пароперегревающие трубки 109, в результате чего она превращается в перегретый пар.

Полученный перегретый пар приводит в действие паровую турбину высокого давления 110 и затем возвращается обратно в камеру сгорания 2, где он вновь нагревается в погруженных теплопередающих трубках 111. После этого пар приводит в действие турбину среднего давления 112 и турбину низкого давления 113, в результате чего электрический генератор 114 вырабатывает электрическую энергию. Затем пар конденсируется в конденсаторе 115, превращаясь в воду, которую подают обратно в котел.

Пятый вариант. На фиг.10 показан котел с внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем, отвечающий пятому варианту осуществления настоящего изобретения, причем котел включается в состав электрической генерирующей системы объединенного цикла с отводом летучих веществ в качестве окислительного аппарата.

Хотя это не показано на рисунке, но котел с находящимся под давлением цилиндрическим псевдоожиженным слоем, отвечающий настоящему изобретению, может также использоваться в качестве газогенератора в электрической генерирующей системе объединенного цикла с отделением летучих веществ, показанной на фиг. 10. Применительно к газогенератору описано будет проведено ниже. Как подробно описывали ранее со ссылкой на фиг. 1 и 3, в основной камере сгорания 9 котла с находящимся под давлением внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем, отвечающего настоящему изобретению, отсутствует теплопередающая поверхность. Следовательно, двухступенчатое горение проводят с целью понижения выброса оксидов азота, что достигается за счет сжигания топлива в основной камере сгорания 9 и восстанавливающей атмосфере при воздушном отношении величиной порядка 0,8. Поскольку в основной камере сгорания 9 проявляются различные скорости у псевдоожижающего газа, преимущественная величина воздушного отношения в подвижном слое составляет примерно 0,5, а эта величина является близкой к существующей в газогенераторе. Следовательно, довольно просто можно превратить котел в газогенератор с циклом отделения летучих веществ. Если по требуемому тепловому балансу отсутствует необходимость подвергать регенерации тепловую энергию в слое, то тогда подвод воздуха, идущего на управление процессом регенерации тепловой энергии, может быть прекращен или могут быть удалены погруженные теплопередающие трубки.

Действие котла с внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем, который показан на фиг. 10, будет описан ниже.

Уголь из угольного бункера 121 и десульфурирующее вещество находящееся в емкости с таким веществом 122, подают в газогенератор 130, в котором они разлагаются, образуя каменноугольный газ, выжженный уголь и сульфид кальция, что происходит под воздействием воздуха, поступающего из емкости 124.

Выжженный уголь и сульфид кальция выводят из газогенератора 120 и пылесборника 123, установленного на пути следования каменноугольного газа, и вводят по линии 125 в окислительный аппарат 126, представляемый котлом с внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем, куда они подаются вблизи основания печи цилиндрической камеры сгорания 2. Выжженный уголь и сульфид кальция могут быть поданы в псевдоожиженный слой, а не в область, находящуюся вблизи основания печи.

Окислительный аппарат 126 может снабжаться углем из угольного бункера 121 и десульфурирующим веществом из емкости с десульфурирующим веществом 122, которые через отверстие подачи топлива 22 поступают в основную камеру сгорания 9, где они сгорают с выжженным углем.

Отходящий газ, образованный в окислительном аппарате 126, фильтруется пылесборником 127 и после этого вводится в камеру сгорания 129, соединенную со входом газовой турбины 128. В камере сгорания 129 отходящий газ смешивается с каменноугольным газом, который поступает из газогенератора 120, и фильтруется пылесборниками 123 и 130. Смесь сжигают, получая высокотемпературный газ, который приводит в действие газовую турбину 128, что осуществляется с высокой эффективностью.

Газовая турбина 128, в свою очередь, приводит в действие компрессор131 и электрический генератор 132. Отходящий газ, выходящий из газовой турбины 128, охлаждается устройством регенерации тепла 133 и затем сбрасывается в атмосферу.

Перегретый пар 74', производимый котлом, приводит в действие паровую турбину 134 и электрический генератор 135, соединенный с ней, после чего он конденсируется в воду в конденсаторе 136. Воду затем подают обратно в котел, что делают насосом подачи котловой воды 137. Действие котла с находящимся под давлением цилиндрическим псевдоожиженным слоем в виде окислительного аппарата 126 является таким же, что котлов, отвечающих от первого по четвертого вариантов осуществления настоящего изобретения.

Шестой вариант. На фиг.11 показан котел с находящимся под давлением цилиндрическим псевдоожиженным слоем, отвечающим шестому варианту осуществления настоящего изобретения, который в качестве газогенератора 120 и окислительного аппарата 126 входит в состав электрической генерирующей системы объединенного цикла с отделением летучих веществ.

На фиг.11 газогенератор 120 снабжен углем из угольного бункера 121 и десульфурирующим веществом из емкости с десульфурирующим веществом 122. Воздух также подается в газогенератор 120, чем обеспечивается частичное сгорание угля с превращением его в каменноугольный газ. Вместо воздуха в качестве окисляющего вещества могут быть поданы кислород из емкости с кислородом 150 или пар из емкости с паром 151.

Несгоревший выжженный уголь и т.п., генерированный в газогенераторе 120, захватывается целиком генерированным газом и охлаждается до 600^oC или более низкой температуры в установке охлаждения газа 140, которая расположена на пути движения газа и присоединена к газогенератору 120, чем достигается отверждение частиц с соединениями щелочных металлов, таких как натрий, калий и т. п., под воздействием которых могла бы происходить высокотемпературная коррозия лопаток турбины, или происходит фиксация соединений указанных щелочных металлов на поверхности частиц. Такие частицы затем собираются пылесборником 141 и вводятся в окислительный аппарат, где они полностью сгорают. Отходящий газ, получаемый в окислительном аппарате 126, выводят из него и охлаждают до 600^oC или более низкой температуры, что происходит в устройстве охлаждения газа 142, которое присоединено ниже по потоку к окислительному аппарату 125. Частицы со щелочными металлами, такими как натрий, калий и т. п. , которые подвергались отверждению при охлаждении в установке охлаждения газа 142, собираются пылесборником 143 и выгружаются из него. Пылесборники 141 и 143 обычно включают в себя керамические фильтры.

Отходящий газ, подвергнутый очистке с удалением соединений натрия, и калия и т. п. , и образованный газ, который был подвергнут фильтрованию и очистке после выхода его из газогенератора 120, смешивают и сжигают в камере сгорания 129. Поскольку эти газы были подвергнуты охлаждению, температура сжигания, при которой они сгорают в камере сгорания 129, является несколько пониженной. Чтобы воспрепятствовать неоправданно сильному понижению температуры сжигания, окислительный аппарат 126 действует при минимально возможном содержании избыточного воздуха, чтобы было низким количество образующегося отходящего газа. Кислород, необходимый для работы камеры сгорания 129, подают из емкости с кислородом 150 в камеру сгорания 129.

Высокотемпературный отходящий газ, получаемый в камере сгорания 129, подают в газовую турбину 128, чем обеспечивается высокая эффективность действия. Газовая турбина 128 затем приводит в действие компрессор 131 и электрический генератор 132. Отходящий газ, выходящий из газовой турбины 128, охлаждается в устройстве регенерации тепловой энергии 133 и затем сбрасывается в атмосферу. Если лопатки у газовой турбины 128 изготовлены из улучшенных материалов с высокой коррозионной стойкостью, то тогда можно обойтись без устройств охлаждения газа 140 и 142.

Седьмой вариант. На фиг. 12 показана полная печь 201, которая содержит в себе газогенератор и окислительный аппарат и применяется в качестве котла с находящимся под давлением внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем, предназначенного для использования в электрической генерирующей системе объединенного цикла с отделением летучих веществ.

Как показано на фиг. 12, цилиндрический котел с псевдоожиженным слоем, предназначенный для использования в электрической генерирующей системе объединенного цикла с отделением летучих веществ, имеет цилиндрическую внешнюю стенку 202, и перегородку 203, расположенную концентрически с цилиндрической внешней стенкой 202. Перегородка 203 включает в себя цилиндрическую перегородку 203а, коническую перегородку 203б, коническую перегородку 203а, и цилиндрическую перегородку 203а. Соединительное отверстие 204 образуется между конической перегородкой 203 и конической перегородкой 203б, и соединительное отверстие 205 образуется под цилиндрической перегородкой 203а. Верхний конец цилиндрической перегородки 203а' соединяется с верхом цилиндрической внешней стенки 202 и образует в ней газовое выходное отверстие 206.

Перегородка 203 разделяет внутренне пространство, образуя в нем внутреннюю область, играющую роль газогенератора 207, кольцевую внешнюю область, играющую роль окислительного аппарата 208. Донная поверхность 209 у газогенератора 207 является конической по своей форме, и донная поверхность 212 у окислительного аппарата 208 является конической по своей форме. То есть, донная поверхность всей печи характеризуется в поперечном сечении W-образной формой.

Далее, камеры подачи воздуха 214-217, которые сделаны отделенными друг от друга, располагаются под донными поверхностями 209 и 212 газогенаратора 207 и окислительного аппарата 208.

Объем воздуха, вдуваемого через воздушные диффундирующие сопла 210, устанавливается таким, что скорость движения псевдоожижающего газа в пределах концентрической окружности, диаметр которой составляет примерно половину диаметра газогенератора 207, спадает до скорости, примерно составляющей от одной до 2,5 минимальных скоростей псевдоожижающего газа (v_mf). Скорость движения псевдоожижающего газа в кольцевой области, окружающей концентрическую окружность, достигает высокого значения, примерно от 4 до 12 раз превышающего минимальную скорость псевдоожижающего газа (V_mf).

Благодаря такой конструкции, псевдоожиженная среда, находящаяся в псевдоожиженном слое газогенератора 207, начинает сходить в центральной части и затем медленно рассеивается во всех направлениях, следуя вдоль донной поверхности конической формы газогенератора 207 и достигая окружающей кольцевой области, где в силу существования интенсивного псевдоожижающего действия псевдоожиженная среда вынужденно восходит и двигается вдоль внутренней поверхности перегородки 203. В этот момент, поскольку в верхней части цилиндрической перегородки 203а образована коническая перегородка 203, сила наддува возрастает, постигая в конечном итоге максимальной величины, когда достигается поверхность псевдоожиженного слоя, где псевдоожиженная среда вынужденно изменяет направление своего движения, что происходит под воздействием реактивной силы, в результате чего происходит рассеяние во всех направлениях в горизонтальной плоскости, а также частично и вверх. Результатом сказанного является то, что большое количество псевдоожиженной среды втекает в окислительный аппарат 208 через соединительное отверстие 204.

С другой стороны, псевдоожиженная среда, находящаяся в газогенераторе, начинает сходить в центральной части, пребывая в состоянии цилиндрического течения. При достижении оседающей средой центральной части конической донной поверхности 209 газогенератора 207 среда начинает снова рассеиваться во всех направлениях. Этим способом проявляется внутренняя циркуляция, показанная на фиг. 12. Под воздействием этой внутренней циркуляции топливо, такое как угольная водяная паста, поступающая из отверстия ввода топлива 211, равномерно рассеивается во всех направлениях по газогенератору 207. Следовательно, даже при использовании простой системы ввода топлива исключается неравномерность его распределения, чем предотвращается агломерация.

Донная поверхность 212 окислительного аппарата 208 имеет коническую форму и снабжена воздушными и диффундирующими соплами 213, посредством которых происходит псевдоожижение псевдоожиженной среды в окислительном аппарате 208. При нагнетании воздуха через воздушные диффундирующие сопла 213 псевдоожиженная среда, входящая в окислительный аппарат 208 через соединительное отверстие 204, начинает медленно сходить, оседая по псевдоожиженному слою окислительного аппарата 208. Среда затем проходит через соединительное отверстие 205, расположенное под цилиндрической перегородкой 203а, возвращаясь в газогенератор 207. Кроме того, на внешней поверхности конической перегородки 203 могут быть установлены дополнительные воздушные диффундирующие сопла и к соплам может быть присоединена труба, подводящая воздух. В случае использования конической перегородки 203 с большим углом наклона такие дополнительные воздушные диффундирующие сопла устанавливать не обязательно.

Регулируя подачу воздуха, поступающего из воздушных диффундирующих сопел 213, установленных на донной поверхности 212 окислительного аппарата 208, так, чтобы поверхности 212 окислительного аппарата 208, так, чтобы скорость движения псевдоожижающего газа в области расположения кольцевого зазора, идущего вдоль цилиндрической внешней стенки 202, превышала скорость псевдоожижающего газа в области расположения кольцевого зазора, идущего вдоль перегородки 203, можно добиться такой ситуации, когда псевдоожиженная среда начнет сходить, вдвигаясь вдоль перегородки 203, и вынужденно восходить и двигаться вдоль цилиндрической внешней стенки 202, испытывая, тем самым, завихренное движение. В условиях этого завихренного течения, несгоревший выжженный уголь полностью сгорает, поскольку его время пребывания в слое оказывается длительным.

Для создания завихряющего течения ниже центральной части донной поверхности 209 газогенератора 207 расположена воздушная камера 214, предназначенная для образования подвижного слоя, из которой поступает небольшой объем воздуха, и воздушная камера 215, предназначенная для образования псевдоожиженного слоя, предусматривается ниже внешней части донной поверхности 209 газогенератора 207. Воздушные камеры 214 и 215 снабжены раздельными отверстиями подвода воздуха.

Далее, со стороны перегородки 203 предусмотрена воздушная камера 216, и со стороны цилиндрической внешней стенки - воздушная камера 217. Воздушные камеры 216 и 217 служат для управления скоростью движения пседоожижающего воздуха. Цилиндрическая внешняя стенка 202 имеет отверстия 218 для выхода газообразных продуктов горения, которые соединены с окислительным аппаратом 208.

В случае описанной выше конструкции уголь и десульфурирующее вещество поступает в газогенератор 207 и циркулируют в псевдоожиженном слое, образуя, тем самым, каменноугольный газ и выжженный уголь. Каменноугольный газ выводят через отверстие выхода газа 206, и материал слоя, включая выжженный уголь, вводят через соединительное отверстие 204 в окислительный аппарат 208. При циркуляции выжженный уголь полностью сгорает в окислительном аппарате 208. Газообразные продукты горения выпускают через отверстие вывода газообразных продуктов горения 218. В свободной части окислительного аппарата 208 могут быть установлены сопла 219, предназначенные для подачи вторичного воздуха, чем обеспечивается протекание двухступенчатого горения.

Восьмой вариант. На фиг. 13 показана структурная схема электрической генерирующей системы объединенного цикла с отделением летучих веществ, которая содержит в себе интегральную печь, показанную на фиг. 12.

Уголь 251 и десульфурирующее вещество 252 подают в газогенератор 207 и частично сжигают и газифицируют воздухом 253, подаваемым в газогенератор 207. В качестве окисляющего вещества или газифицирующего вещества в газогенератор 207 могут быть поданы кислород 150 или пар 161.

Несгоревший выжженный уголь и т.д., образовавшийся в газогенераторе 207, полностью выносится образовавшимся газом и охлаждается до 600^oC или более низкой температуры в устройстве охлаждения газа 254, присоединенном к выходу газогенератора 207, что делается с целью отверждения щелочнометаллических частиц натрия, и т.д., которые могли бы осуществлять высокотемпературную коррозию турбинных лопаток, или фиксации таких щелочных металлов, на поверхности частиц. Такие частицы затем собираются пылесборником 205 и вводятся псевдоожижающим воздухом 260 в окислительный аппарат 208, где они полностью сгорают. Отходящий газ, полученный в окислительном аппарате 208, выводят из него и охлаждают до 600^oC или более низкой температуры в установке охлаждения газа 256, которая соединяется с выходом окислительного аппарата 208. Щелочнометаллические частицы натрия, калия и т.п., которые подверглись отверждению при охлаждении отходящего газа в установке охлаждения газа 256, собирают пылесборником частиц 257 и выгружают из него.

Частицы, захваченные пылесборником 255, подают в окислительный аппарат 208 способом пневмотранспорта. Пылесборники 255 и 257 включают в себя керамические фильтры. Очищенный газ, полученный удалением натриевых и калиевых частиц, которые вызывают высокотемпературную коррозию, и газообразные продукты горения смешивают и сжигают в камере сгорания 258, и высокотемпературные газообразные продукты горения подают в газовую турбину 261, работающую с высоким КПД. Газовая турбина 261, в свою очередь, приводит в действие компрессор 262 и электрический генератор 263. Газ, выходящий из газовой турбины 261, охлаждают в устройстве регенерации тепла 264 и сбрасывают в атмосферу. Устройства охлаждения газа 254 и 256 могут быть исключены, если турбинные лопатки газовой турбины 261 изготовлены из улучшенного материала, стойкого в отношении коррозии.

Далее, в окислительном аппарате 208 могут быть размещены погруженные теплопередающие трубки. Сосуд высокого давления 266 может быть сконструирован с учетом размещения в нем интегральной печи 201, в результате чего интегральная печь 201 может быть изготовлена не рассчитанной на воздействие давления.

Как с очевидностью следует из приведенного выше описания, настоящее изобретение дает следующие преимущества.

1. Поскольку основная камера сгорания и камера регенерации тепловой энергии являются функционально отделенными друг от друга, находясь в одной и той же камере сгорания, воздействие нагрузки может легко компенсироваться не изменением высоты псевдоожиженного слоя, а изменением полного коэффициента теплопередачи у погруженных теплопередающих трубок, что достигается регулированием скорости подвода псевдоожижающего воздуха в камеру регенерации тепловой энергии. Следовательно, исключается необходимость использования сложных процессов управления и устройств, таких как хранилище материала слоя, предназначенное для ввода и отвода псевдоожиженной среды в камеру и из камеры сгорания, и устраняется возможность протекания процесса агломерации, которая в противном случае происходила бы при вводе и выводе из камеры сгорания псевдоожиженной среды. Поскольку любые изменения температуры у псевдоожиженного слоя являются небольшими, причем даже тогда, когда происходит изменение нагрузки, обеспечивается возможность работы котла в температурных условиях, оптимальных в отношении понижения выбросов оксидов азота, оксидов серы и других нежелательных выбросов. Поскольку погруженные теплопередающие трубки размещаются только в камере регенерации тепловой энергии, где псевдоожиженный слой находится в состоянии медленно меняющегося течения, погруженные теплопередающие трубки подвергаются меньшему разрушению, чем это было бы тогда, когда они находились бы в условиях интенсивного псевдоожижения.

2. Псевдоожиженная среда движется, постепенно рассеиваясь от центра во всех направлениях при перемещении вдоль конической донной поверхности, что, тем самым, ведет к равномерному распределению топлива и десульфурирующего вещества. Следовательно, горение протекает равномерно, не сопровождаясь агломерацией. Число отверстий, предназначенных для ввода топлива может быть сведено к минимуму, что сильно упрощает систему подачи угля.

3. Псевдоожиженная среда, находящаяся на поверхности псевдоожиженного слоя в основной камере сгорания, сходит в виде цилиндрического потока, оседающего вблизи центра, что сопровождается увлечением окружающей псевдоожиженной среды. Следовательно, топливо и десульфурирующее вещество пребывают в псевдоожиженном слое в течение длительного промежутка времени, что ведет к повышению эффективности горения и эффективности использования десульфирующего вещества.

4. В обычных котлах прямоугольной формы с внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем погруженные теплопередающие трубки располагаются на противоположных сторонах прямоугольника. Согласно, однако, настоящему изобретению, поскольку доступной для размещения теплопередающих трубок является вся окружность, может быть установлено большее число теплопередающих трубок, что делает конструкцию более компактной.

5. В обычных котлах с находящимся под давлением псевдоожиженным слоем камера сгорания прямоугольной формы, где конструктивно вода проходит по стенкам, размещается в сосуде высокого давления, и камера сгорания должна быть достаточно прочной, чтобы она могла противостоять разности давлений, действующих с внутренней и внешней сторон камеры сгорания. Согласно настоящему изобретению, поскольку камера сгорания обладает цилиндрической формой, она обладает достаточной механической прочностью, и ее прочность может быть обеспечена простыми средствами. Поскольку корпус сосуда и корпус камеры сгорания обладают согласующейся круговой формой, они не образуют бесполезные пространства и могут быть размещены компактно.

6. Гребенчато-зубчатый экран, который установлен в выступающей шахте в непосредственной близости от камеры регенерации тепловой энергии, является эффективным в отношении предотвращения попадания твердого топлива, такого как частицы угля большого диаметра, в камеру регенерации тепловой энергии. В соответствии со сказанным может быть устранено протекание агломерации в камере регенерации тепловой энергии. Экран выполняет роль отбойной перегородки в отношении отходящего газа, образующегося в камере регенерации тепловой энергии, чем обеспечивается возможность смешивания с отходящим газом, образующимся в основной камере сгорания, и их достаточного перемешивания.

7. Поскольку у котла с внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем отсутствует теплопередающая поверхность в основной камере сгорания, представляется возможность сжигать топливо в восстанавливающей атмосфере, присутствующей в основной камере сгорания. Следовательно, в основной камере может активно выделяться летучее вещество. Углеводороды, такие как CH₄, CO или газообразные азотсодержащие химические частицы, включая ПН, НСп и т.д., понижают содержание оксидов азота при протекании газофазной реакции и избирательность, или вероятность превращения азотсодержащих химических частиц в оксиды. Следовательно, в основной камере сгорания обеспечивается возможность проведения горения при низком содержании оксидов азота.

8. Погруженные теплопередающие трубки, находящиеся в псевдоожиженном слое в камере регенерации тепловой энергии, располагаются радиально и функционально делятся на блок испарительных трубок, блок пароперегревающих трубок и блок трубок повторного нагревания пара. При функциональном делении трубок, как это видно на чертеже в плане, количество псевдоожижающего воздуха, подаваемого в камеру регенерации тепловой энергии, может в каждом из блоков регулироваться раздельно, в результате чего в каждом из блоков может независимо устанавливаться количество извлекаемого тепла.

9. При возврате в камеру регенерации тепловой энергии уносимой золы, собранной сепаратором частиц, установленной в конце пути движения отходящего газа, понижаются средний диаметр и удельный вес частиц в камере регенерации тепловой энергии. Результатом сказанного является то, что понижается минимальная скорость у псевдоожижающего газа, и может быть понижено количество псевдоожижающего воздуха, подаваемого в камеру регенерации тепловой энергии. Сильно понижается скорость эрозии погруженных теплопередающих трубок, и ослабляются воздействия, которые при горении могут вести к какому-либо изменению количества псевдоожижающего воздуха, идущего на регенерацию тепловой энергии, что оказывается весьма эффективным в отношении достижения стабильного горения.

10. Уносимая зола, содержащая несгоревший углерод в непрореагировавшее несульфурирующее вещество, собранные из отходящего газа, выходящего из камеры сгорания, подвергаются классификации. В камеру сгорания возвращается только та выносимая зола, у которой диаметр частиц находится в области от 10 до 60 мкм. Таким образом, обеспечивается возможность понижения скорости эрозии на пути движения отходящих газов, понижения выбросов оксидов азота и понижения эффективности горения при минимальном количестве циркулирующей золы. Следовательно, можно обойтись без десульфурирующего устройства, и может оказаться повышенной эффективность использования десульфурирующего вещества при проведении десульфурации в печи с достижением повышенной скорости десульфурации.

11. Уносимую золу, собранную пылесборником, охлаждают и затем классифицируют при атмосферном давлении, и несгоревший углерод и непрореагировавшее десульфурирующее вещество избирательно возвращают в камеру сгорания. В соответствии со сказанным могут быть устранены проблемы, такие как комкование, которое может происходить, когда высокотемпературные частицы подвергаются обработке при высоком давлении, и понижается количество веществ, подвергаемых обработке, поскольку, благодаря классификации в цикл возвращаются только полезные вещества. Поскольку такие полезные вещества возвращаются в цикл, поступая в систему подачи топлива в камеру сгорания, иную систему рециклизации с возвратом в камеру сгорания не используют и непрореагировавшее десульфурирующее вещество и топливо приводятся в хороший контакт друг с другом, чем достигается повышенная скорость десульфурации.

12. В электрической генерирующей системе объединенного цикла с отделением летучих веществ котел цилиндрической формы с внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем, отвечающий настоящему изобретению, используют в качестве газогенератора и (одновременно или по отдельности) окислительного аппарата. Несгоревший выжженный уголь, выходящий из газогенератора, полностью увлекается образованным газом и охлаждается до 600^oC или более низкой температуры в расположенном ниже по потоку пылесборнике. После этого частицы, содержащие несгоревший выжженный уголь, вводят в окислительный аппарат, где они подвергаются полному сжиганию. Отходящий газ, образовавшийся в окислительном аппарате, выводят из него и охлаждают до 600^oC или более низкой температуры. Частицы, содержащие натрий, калий и т.д. и увлеченные отходящим газом, собирают пылесборником, расположенным ниже по потоку, и затем выводят из него. Очищенный отходящий газ и образованный газ, который был выведен из газогенератора и подвергнут фильтрованию с целью отделения частиц, содержащий натрий, калий и т.д., смешивают и сжигают в камере сгорания цикла с отделением летучих веществ. Высокотемпературный отходящий газ, полученный в камере сгорания цикла с отделением летучих веществ, подают в газовую турбину. Поскольку отходящий газ не увлекают частицы, содержащие соединения щелочных металлов, таких как натрий, калий и т.д., которые в противном случае стали бы ответственными за высокотемпературную коррозию турбинных лопаток, газовая турбина может быть изготовлена из обычных материалов и сконструирована обычным образом.

13. В печи с цилиндрическим псевдоожиженным слоем, работающей в электрической генерирующей системе объединенного цикла с находящимся под давлением псевдоожиженным слоем, в псевдоожиженном слое расположена перегородка, установленная концентрически с цилиндрической внешней стенкой, и в промежуточной и нижней частях перегородки образованы соединительные отверстия. Верхний конец перегородки контактирует с верхом цилиндрической внешней стенки, образуя выходные отверстия для газа. Внутреннее пространство, расположенное за перегородкой, служит в качестве газогенератора, а кольцевое пространство, находящееся с внешней стороны перегородки, служит в качестве окислительного аппарата. По этой причине, пока печь с цилиндрическим псевдоожиженным слоем является единой, она служит в качестве составной печи, работающей в качестве газогенератора и в качестве окислительного аппарата, и может работать весьма эффективно.

Реферат

Котел с находящимся под давлением внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем используется в электрической генерирующей системе объединенного цикла, в которой топливо, такое как уголь, нефтяной кокс и им подобные материалы, сжигается в находящемся под давлением псевдоожиженном слое и отходящий газ, образовавшийся при сжигании топлива, вводится в газовую турбину. Котел с находящимся под давлением внутренним циркулирующим псевдоожиженным слоем содержит сосуд высокого давления 1, камеру сгорания 2, расположенную в сосуде высокого давления 1, и основную камеру сгорания 9 с псевдоожиженным слоем, снабженную воздушным диффундируюшим устройством 24. Камера регенерации тепловой энергии 10 отделена от основной камеры сгорания 9 наклонной перегородкой 8. Псевдоожиженная среда втекает и вытекает, циркулируя между основной камерой сгорания 9 и камерой 10 регенерации тепловой энергии. Свободная часть интегрально располагается над основной камерой сгорания 9 и камерой 10 регенерации тепловой энергии, в результате чего газообразные продукты горения, выходящие из основной камеры сгорания 9 и из камеры 10 регенерации тепловой энергии, смешиваются в выступаюшей шахте. Изобретение позволяет упростить регулирование и снизить количество вредных выбросов. 4 с. и 30 з.п. ф-лы, 15 ил.

Формула