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

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

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.

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 рег