котел с циркуляционным псевдоожиженным слоем

Формула изобретения

1. Котел с циркуляционным псевдоожиженным слоем (10), содержащий

прямоугольную печь (12), которая по горизонтали закрыта передней стенкой (16), задней стенкой (16') и двумя боковыми стенками (14, 14'), и в которой суммарная ширина передней стенки и задней стенки больше, чем суммарная ширина боковых стенок,

несколько сепараторов частиц (18, 18'), соединенных с верхней частью каждой из стенок, передней (16) и задней (16'), для отделения частиц из потока топочных газов, выпускаемых из печи, причем каждый сепаратор частиц содержит газовыпускной патрубок (34, 34') для выпускания очищенного топочного газа из сепаратора частиц, и

систему трубопроводов (26) для топочных газов, соединенную с газовыпускными патрубками сепараторов частиц, для подачи очищенного топочного газа в канал для обратного потока (28), отличающийся тем, что несколько сепараторов частиц скомпонованы в виде нескольких пар сепараторов частиц, в которых каждая пара сепараторов частиц включает в себя передний сепаратор (18), установленный рядом с передней стенкой (16), и задний сепаратор (18'), установленный рядом с задней стенкой (16'), причем система трубопроводов для топочных газов содержит несколько перепускных каналов (32, 32', 32"), каждый из которых соединяет газовыпускной патрубок (34) переднего сепаратора (18), относящегося к паре сепараторов частиц, поперек и поверх печи с газовыпускным патрубком (34') заднего сепаратора (18') той же пары сепараторов частиц, и с каналом для обратного потока (28),

причем последний установлен со стороны задней стенки печи (12) и снаружи от задних сепараторов (18').

2. Котел по п.1, отличающийся тем, что ширина передней стенки (16) и задней стенки (16') по меньшей мере в три раза больше ширины боковых стенок (14, 14').

3. Котел по п.2, отличающийся тем, что несколько пар сепараторов частиц (18, 18') содержат по меньшей мере три пары сепараторов частиц.

4. Котел по п.3, отличающийся тем, что несколько пар сепараторов частиц (18, 18') содержат по меньшей мере четыре пары сепараторов частиц.

5. Котел по п.3, отличающийся тем, что каждый из нескольких перепускных каналов (32, 32', 32") имеет, по существу, одинаковые размеры.

6. Котел по п.1, отличающийся тем, что система трубопроводов для топочных газов содержит водяные или паровые трубы, предназначенные для передачи тепла от топочного газа к воде или пару.

7. Котел по п.6, отличающийся тем, что перепускные каналы (32, 32', 32") изготовлены из прямых панелей водяных труб.

8. Котел по п.1, отличающийся тем, что перепускные каналы (32, 32', 32") имеют постоянную ширину (44), а высота (38') каждого перепускного канала между задним сепаратором (18') и каналом для обратного потока (28), по существу, в два раза больше высоты (38) перепускного канала между задним сепаратором (18') и передним сепаратором (18).

9. Котел по п.8, отличающийся тем, что верхняя стенка (48) перепускных каналов (32, 32', 32") располагается на постоянном уровне.

10. Котел по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере часть системы трубопроводов для топочных газов (26) внутри защищена огнеупорным слоем.

11. Котел по п.10, отличающийся тем, что по меньшей мере часть (50) системы трубопроводов для топочных газов (26) не защищена огнеупорным слоем.

12. Котел по п.1, отличающийся тем, что каждый из перепускных каналов (32, 32', 32") содержит сочленение (46), предназначенное для смешивания топочных газов, выпущенных из переднего сепаратора (18), с топочными газами, выпущенными из заднего сепаратора (18'), и выполненное с возможностью направлять топочные газы, выпущенные из заднего сепаратора, таким образом, чтобы они были совмещены с топочными газами, выпущенными из переднего сепаратора.

13. Котел по п.3, отличающийся тем, что канал для обратного потока (28) обладает прямоугольным поперечным сечением с первой длинной боковой стенкой (52), обращенной к задней стенке (16'), и двумя короткими боковыми стенками (54), параллельными коротким боковым стенкам (14, 14') печи (12), в котором наиболее внешние перепускные каналы (32', 32"), расположенные наиболее близко к коротким боковым стенкам (14, 14') печи, соединены посредством изогнутой секции (56) с короткими боковыми стенками (54) канала для обратного потока (28), а другие перепускные каналы (32) соединены непосредственно с первой длинной боковой стенкой (52) канала для обратного потока.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к котлу с циркуляционным псевдоожиженным слоем (ЦПС) согласно вводной части п.1 формулы изобретения. Таким образом, настоящее изобретение относится к крупному ЦПС-котлу, обладающему мощностью, как правило, более 300 МВт и содержащему несколько сепараторов частиц, соединенных параллельно с каждой из двух длинных боковых стенок печи. Изобретение в частности направлено на реализацию системы трубопроводов для топочных газов, которая используется для пропускания очищенного топочного газа из сепараторов частиц в канал для обратного потока.

Потоки топочного газа и захваченных им твердых частиц в основном выводят из печи крупного ЦПС-котла по выпускным каналам для топочного газа в несколько сепараторов частиц, как правило, циклонных сепараторов, установленных параллельно. Частицы, отделенные от топочного газа в сепараторах частиц, возвращают назад в печь, тогда как очищенный топочный газ направляют через систему трубопроводов для топочных газов в канал для обратного потока. Тепловую энергию извлекают из топочного газа в канале для обратного потока, а охлажденный топочный газ также направляют из канала для обратного потока на различные этапы очистки газа и, наконец, в батарею или на кислороднотопливное горение и на удаление диоксида углерода.

В ЦПС-котлах малого и среднего размера, обладающих, как правило, мощностью примерно 300 МВт или менее, обычно существуют от одного до четырех сепараторов частиц, каждый из которых расположен на одной боковой стороне котла. В ЦПС-котлах крупного размера, обладающих мощностью примерно более 300 МВт, обычно существует несколько сепараторов частиц, расположенных на каждой из двух противолежащих длинных боковых стенок котла. Когда все сепараторы частиц соединены с одной и той же боковой стенкой печи и имеется только один сепаратор частиц, канал для обратного потока заведомо будет расположен на той же стороне печи, что и сепараторы, вследствие чего данная схема известна как линейная конструкция. В качестве альтернативы, канал для обратного потока и один или несколько сепараторов частиц, расположенных на одной стороне печи, могут быть расположены на противолежащих сторонах печи, вследствие чего эта конструкция известна как верхнележащая конструкция, поскольку трубопроводы для топочных газов, соединяющие газовыпускные патрубки сепараторов частиц с каналом для обратного потока, выводят очищенный топочный газ вверх от печи.

Крупные ЦПС-котлы, имеющие несколько сепараторов частиц на каждой из двух противолежащих длинных боковых стенок котла, обычно имеют печь с прямоугольным поперечным сечением, в которой ширина длинных боковых стенок заметно больше, чем ширина коротких боковых стенок. Такие крупные ЦПС-котлы имеют, согласно известному уровню техники, канал для обратного потока, прилегающий к короткой боковой стенке боковой печи. Газовыпускные трубы сепараторов частиц, установленных на одной и той же боковой стенке, количество которых обычно составляют по меньшей мере три, соединяют с общим трубопроводом для топочных газов, по которому чистые топочные газы направляются к каналу для обратного потока. Поскольку сепараторы частиц есть на обеих длинных боковых стенках печи, система трубопроводов для топочных газов содержит, естественно, два трубопровода для топочных газов. Такие трубопроводы для топочных газов затем устанавливают вдоль длинного направления горизонтального поперечного сечения печи, над сепараторами, или поверх печи. Пример ЦПС-котла с трубопроводами для топочных газов, расположенными над сепараторами, описан в статье «Milestones for CFB and OTU Technology - The 460 MWe Lagisza Design Supercritical Boiler Project Update», представленной на Конференции по угольным генераторам в Милуоки, Висконсин, в августе 2007 г.

Трубопроводы для топочных газов крупных ЦПС-котлов описанного выше типа являются достаточно большими, более 30 метров в длину в наибольших современных ЦПС-котлах. Поэтому трубопроводы для топочных газов должны иметь хорошую опору для достижения достаточной стабильности и долговечности конструкции. Согласно предпочтительному расположению, раскрытому в патенте США № 7244400, трубопроводы для топочных газов располагают над печью, в виде продолжений стенок печи. Такое расположение обеспечивает жесткую и износостойкую конструкцию, которая до некоторой степени минимизирует проблемы, характерные для стандартной конструкции длинных трубопроводов для топочных газов.

В каждом из двух трубопроводов для топочного газа стандартного крупного котла с циркуляционным псевдоожиженным слоем накапливается топочный газ, например, из трех или четырех сепараторов. Таким образом, поток газа, особенно в конечных секциях трубопровода для топочных газов, становится высоко интенсивным и потенциально эродирующим стенки канала, вплоть до увеличения поперечного сечения канала для топочных газов по направлению к концу. Однако такое плавное расширение каналов для топочных газов усложняет конструкцию. Другая возможность состоит в том, чтобы длинные трубопроводы для топочных газов обладали постоянной площадью поперечного сечения, достаточно крупной для поддержания достаточно низкой скорости потока, даже в конце. Такая конструкция повышает вес трубопроводов для топочного газа и может вызвать проблемы, связанные с непостоянной скоростью потока топочного газа.

В статье «Recent Alstom Power Large CFB and Scale up aspects including steps to Supercritical», представленной на 47-м семинаре Международного энергетического агентства, посвященном крупномасштабным ЦПС, проходившем в Злотниках, Польше, 13 октября 2003 г., показан крупный ЦПС-котел, имеющий три сепаратора частиц на каждой из длинных боковых стенок, в которых выходные каналы сепараторов частиц на каждой стороне соединены друг с другом посредством коллекторного канала, а с каналом для обратного потока соединены посредством общего трубопровода для топочных газов, и эти трубопроводы для топочных газов соединены с центрами коллекторных каналов. Такое расположение приводит к усложнению конструкции, для которой, например, трудно подобрать опору.

Для минимизации вышеописанных проблем в настоящем изобретении предложен котел с циркуляционным псевдоожиженным слоем по п.1 формулы изобретения. Таким образом, в настоящем изобретении предлагается котел с циркуляционным псевдоожиженным слоем, содержащий прямоугольную печь, которая по горизонтали закрыта передней стенкой, задней стенкой и двумя боковыми стенками, причем суммарная ширина передней стенки и задней стенки больше, чем общая ширина боковых стенок, причем множество сепараторов частиц соединены с верхней частью каждой из стенок, передней и задней, для отделения частиц от потока топочного газа и частиц, выпускаемых из печи, причем каждый сепаратор частиц содержит газовыпускной патрубок, предназначенный для выпуска очищенного топочного газа из сепаратора частиц, а система трубопроводов для топочного газа соединена с газовыпускными патрубками сепараторов частиц, для вывода очищенного топочного газа в канал для обратного потока, причем множество сепараторов частиц представляет собой несколько пар сепараторов частиц, где каждая пара сепараторов частиц включает в себя передний и задний сепараторы, установленные, соответственно, рядом с передней и задней стенками, а система трубопроводов для топочных газов содержит несколько перепускных каналов, причем каждый перепускной канал, соединяющий газовыпускной патрубок переднего сепаратора, относящегося к паре сепараторов частиц, направлен поперек и поверх печи к газовыпускному патрубку заднего сепаратора той же пары сепараторов частиц и к каналу для обратного потока, причем последний установлен на задней боковой стенке печи, снаружи от задних сепараторов.

Как было описано выше, в крупном котле с циркуляционными псевдоожиженными слоями, имеющем сепараторы частиц, расположенные на обеих длинных боковых стенках печи, канал для обратного потока обычно устанавливают таким образом, чтобы он прилегал к короткой боковой стенке печи. Таким образом, очищенные топочные газы обычно направляют в канал для обратного потока по двум трубопроводам для топочного газа, расположенным вдоль двух длинных боковых стенок. Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что более удачная компоновка котельной установки может быть получена за счет того, что канал для обратного потока устанавливают не вблизи одной из коротких боковых стенок печи, а на одной из длинных боковых стенок, а топочный газ, выпускаемый из каждой пары сепараторов частиц, выпускают в канал для обратного потока по перепускному трубопроводу, который простирается поперек и поверх печи к каналу для обратного потока.

Перепускные трубопроводы согласно настоящему изобретению выглядят обеспечивающими неудачную конструкцию, поскольку они нарушают продольную симметрию котла, имеющего сепараторы частиц на обеих длинных боковых стенках. Однако различные факторы, которые будут описаны ниже, показывают, что эта конструкция все-таки приводит к созданию очень продуктивной системы трубопроводов для топочного газа и к компактному общему расположению силовой установки.

Основным преимуществом настоящего изобретения, как обнаружили авторы настоящего изобретения, является то, что с его помощью легче установить несколько относительно коротких трубопроводов для топочных газов, каждый из которых соединяет два сепаратора частиц с каналом для обратного потока, чем иметь два длинных трубопровода для топочных газов, каждый из которых соединяет несколько сепараторов частиц с каналом для обратного потока. Такие относительно короткие трубопроводы для топочных газов, т.е. перепускные трубопроводы, легче поддерживать, чем более длинные трубопроводы для топочных газов, простирающиеся вдоль длинных боковых стенок печи. Настоящее изобретение наиболее эффективно в основном в крупных циркуляционных котлах, где горизонтальное поперечное сечение печи удлинено таким образом, что ширина передней стенки и задней стенки заметно больше, чем ширина коротких боковых стенок. Таким образом, настоящее изобретение является наиболее эффективным, когда ширина передней стенки и задней стенки по меньшей мере в три раза больше ширины коротких боковых стенок.

Главные опорные балки прямоугольной печи устанавливаются перпендикулярно к длинному направлению горизонтального поперечного сечения печи.

Таким образом, перепускные трубопроводы согласно настоящему изобретению выстроены в линию с главными опорными балками, что влечет за собой возможность формирования компактной общей компоновки, где перепускные трубопроводы даже могут быть установлены, по меньшей мере частично, между главными опорными балками. Поэтому в крупном котле с циркуляционным псевдоожиженным слоем, имеющем предпочтительно по меньшей мере три, и даже более предпочтительно, по меньшей мере четыре, сепаратора частиц на каждой из длинных боковых стенок печи, для эффективного соединения каждой пары сепараторов частиц, состоящей из сепаратора частица на передней стенке и соответствующего сепаратора частиц на задней стенке, посредством общего перепускного канала с каналом для обратного потока.

Предпочтительно, чтобы система трубопроводов для топочных газов согласно настоящему изобретению содержала по меньшей мере три, и более предпочтительно четыре, параллельных перепускных трубопровода. Каждый из перекрестных каналов имеет преимущественно одинаковые размеры, т.е. одинаковую длину и одинаковое поперечное сечение, вплоть до уровня задней стенки канала для обратного потока. Таким образом, перепускные каналы могут быть изготовлены экономно путем серийного производства. Также затем может быть изготовлена прямолинейная и долговечная опора для перепускных трубопроводов.

Каждый из перепускных трубопроводов из-за их сходных размеров обеспечивает почти одинаковый перепад давления для топочного газа. Таким образом, можно легко поддерживать условия горения в центре печи аналогичными тем, которые имеют место вблизи каждой из коротких боковых стенок, и, таким образом, можно получить оптимальный и благоприятный для окружающей среды процесс по всей печи.

Предпочтительно, чтобы площадь поперечного сечения части каждого перепускного канала, который расположен между задним сепаратором и каналом для обратного потока, была примерно в два раза больше площади поперечного сечения части, находящейся между передним сепаратором и задним сепаратором. Из-за повышения площади поперечного сечения скорость топочного газа остается приблизительно постоянной для всех перепускных трубопроводов. Такая постоянная скорость дает возможность иметь низкую турбулентность в потоке топочного газа и минимизированную эрозию, вызванную частицами, захваченными потоком.

Система трубопроводов для топочных газов преимущественно содержит водяные или паровые трубы для передачи тепла от топочного газа к воде или пару. Предпочтительно, чтобы каждый перепускной трубопровод имел прямоугольное поперечное сечение с постоянной шириной и высотой, значение которой может составлять от значения высоты заднего сепаратора до значения высоты канала для обратного потока, что составляет приблизительно удвоенное расстояние между передним сепаратором и задним сепаратором. Постоянная ширина является предпочтительной для расположения опорных балок печи между перепускными каналами.

Повышение поперечного сечения осуществляют, преимущественно поддерживая верхнюю поверхность трубопровода на постоянном уровне и повышая высоту трубопровода по направлению вниз от точки, где газ, текущий из заднего сепаратора, сливается с потоком, который течет из переднего сепаратора. Таким образом, между передним сепаратором и задним сепаратором, т.е. выше печи, существует свободное пространство, которое можно выгодно использовать, например, для установки подвешивающего средства для теплообменников в печи.

Трубопроводы для топочного газа изготавливают из прямых панелей водонагревательных трубок, которые изгибают для получения требуемой формы, особенно в точке, где поток газа из заднего сепаратора смешивается с потоком, текущим из переднего сепаратора. Систему трубопроводов для охлажденного топочного газа можно успешно применять в качестве долговечной и легковесной конструкции. Таким образом, изготовление перепускных трубопроводов простой формы согласно настоящему изобретению создает возможность экономичного изготовления системы охлажденного топочного газа за счет использования прямых панелей водогрейных трубок.

Благодаря использованию только одной расширяющейся секции, например вместо двух или трех расширяющихся секций, требуемых в соответствующем трубопроводе для топочных газов, соединяющем три или четыре сепаратора частиц на длинной боковой стенке, в перепускных каналах согласно настоящему изобретению можно получить относительно плавный поток топочного газа. Слияние потоков топочного газа, выходящих из заднего сепаратора и из соответствующего переднего сепаратора, успешно осуществляется таким образом, что поток из заднего сепаратора, направляемый в зону слияния, совмещается с потоком, выходящим из переднего сепаратора. При таком расположении топочные газы плавно текут по системе трубопроводов для топочных газов без высокого перепада давлений или сильной турбулентности, которая может вызвать высокую эрозию на внутренних поверхностях системы из-за остаточной летучей золы, захватываемой топочным газом.

Системы трубопроводов для охлажденных топочных газов во избежание эрозии обычно бывают защищены внутри слоем огнеупорного материала. Однако благодаря простой и оптимизированной форме трубопроводов для топочного газа согласно настоящему изобретению по меньшей мере часть системы трубопроводов может быть более выгодным образом не защищена слоем огнеупорного материала, при этом допускается контактирование топочного газа с металлической поверхностью панелей водяных или паровых труб трубопроводов для топочных газов. Таким образом, расходы на изготовление трубопроводов для топочных газов могут быть снижены, а скорость теплопередачи на поверхностях может быть повышена.

Канал для обратного потока обладает преимущественно прямоугольным поперечным сечением с первой длинной боковой стенкой, обращенной к обратной стенке, и с двумя короткими боковыми стенками, параллельными коротким боковым стенкам печи. Таким образом, все перепускные трубопроводы могут быть соединены с верхней частью первой длинной боковой стенки канала для обратного потока. Однако согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, который является наиболее актуальным при наличии по меньшей мере четырех перепускных каналов, два самых центральных перепускных канала соединяют с первой длинной боковой стенкой, но два самых внешних перепускных канала соединяют посредством изогнутых каналов с верхней частью коротких боковых стенок канала для обратного потока. Такая конструкция дает возможность устанавливать систему идентичных столбиков, предназначенных для поддержания всех главных опорных балок. С помощью этой конструкции также можно получить равномерный поток топочного газа к каналу для обратного потока, что повышает коэффициент теплопередачи в теплообменных поверхностях в канале для обратного потока.

Вышеприведенное краткое описание, а также дополнительные задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения будут более полно рассмотрены в последующем подробном описании предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, приводимом со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых

Фиг.1 изображает схематический вид сверху котла с циркуляционным псевдоожиженным слоем в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 - схематическое вертикальное поперечное сечение котла с циркуляционным псевдоожиженным слоем, показанным на фиг.1.

На фиг.1 показан схематический вид сверху котла с циркуляционным псевдоожиженным слоем (ЦПС) 10 в соответствии с настоящим изобретением, а на фиг.2 показан схематический вертикальный разрез ЦПС-котла, сделанный по линии A-A на фиг.1. Печь 12 ЦПС-котла, имеющая прямоугольное поперечное сечение, имеет две короткие боковые стенки 14, 14' и две длинные боковые стенки, - переднюю стенку 16 и заднюю стенку 16'. Несколько сепараторов частиц 18, 18' соединены посредством выпускных каналов для топочных газов 20 с каждой из длинных боковых стенок. Количество сепараторов частиц на каждой длинной боковой стенке здесь составляет четыре, но их также может быть, например, три или даже более четырех.

При сжигании топлива в печи 12 горячий топочный газ и захваченные им частицы выпускают по выпускным каналам для топочных газов 20 в сепараторы частиц 18, 18'. Частицы, отделенные от топочного газа в сепараторах частиц 18, 18', возвращают назад в нижнюю часть печи 12 через возвратные трубопроводы 22. Возвратные трубопроводы могут содержать теплообменные поверхности 24 для утилизации тепла от рециркулируемых горячих частиц.

Потоки очищенного газа по системе трубопроводов для топочных газов 26 направляют в канал для обратного потока 28. Канал для обратного потока обычно содержит теплообменные поверхности 30, предназначенные для передачи тепла от топочного газа к теплопередающей среде. На фиг.1 символически показана только одна теплообменная поверхность 30, но на практике обычно существуют несколько теплообменных поверхностей, таких как пароперегреватели, промежуточные пароперегреватели, экономайзеры и калориферы. Охлажденный топочный газ направляют из канала для обратного потока также и на стадии очистки газов, например, в пылеуловитель и в скруббер диоксида серы, который на фиг.1 не показан. Очищенный топочный газ, в конце концов, выпускают в окружающую среду через дымовую трубу, или, при кислороднотопливном горении, его направляют также в зону удаления диоксида углерода.

Обычно в крупных ЦПС-котлах, имеющих несколько сепараторов частиц на обеих длинных боковых стенках печи, канал для обратного потока устанавливают рядом с одной из коротких боковых стенок печи. Однако настоящий ЦПС-котел 10 основан на другой компоновке, где канал для обратного потока 28 установлен на стороне задней стенки 16' печи, снаружи от сепараторов частиц 18'. Как хорошо видно на фиг.1, такое расположение обеспечивает компактную компоновку, которая является выгодной, например, при обеспечении опоры системы, т.е. печи 12, сепараторов частиц 18, 18', канала для обратного потока 28 и системы трубопроводов для топочных газов 26 на компактной стальной конструкции (не показана на фигурах). При этом расположении максимальные размеры котельной, не показанные на фигурах, снижены, а общая длина различных каналов и трубопроводов, предназначенных для транспортировки, например, воздуха, топлива, топливного газа, воды и пара, минимизирована.

Согласно настоящему изобретению каждый сепаратор частиц 18 на передней стенке 16, так называемый передний сепаратор, и сепаратор частиц 18' в соответствующем местоположении на задней стенке 16', так называемый задний сепаратор, образуют пару сепараторов частиц, которую соединяют вместе общим перепускным каналом 32. Таким образом, система трубопроводов для топочных газов 26 в основном состоит из нескольких перепускных каналов 32, 32', 32", каждый из которых соединяет газовыпускной патрубок 34 переднего сепаратора 18, входящий в пару сепараторов частиц, поперек и поверх печи 12 с газовыпускным патрубком 34' заднего сепаратора 18', входящего в ту же пару сепараторов частиц, и, кроме того, с каналом обратного потока 28.

Как видно на фиг.1, каждый из перепускных каналов 32, 32', 32" может быть короче, чем стандартный трубопровод для топочных газов, соединяющий все сепараторы частиц на длинной боковой стенке с каналом для обратного потока, установленным рядом с короткой боковой стенкой. Поскольку проблемы, связанные с жесткостью и стабильностью структуры, повышают скорость с повышением длины структуры, настоящая конструкция обеспечивает усовершенствование стандартной конструкции, особенно для каждого крупного ЦПС-котла, обладающего, предпочтительно, мощностью более 300 МВт, даже более предпочтительно, более 500 МВт.

Является предпочтительным, чтобы система трубопроводов для топочных газов 26 согласно настоящему изобретению содержала по меньшей мере три и, более предпочтительно, по меньшей мере четыре перепускных канала 32, 32', 32". Является предпочтительным, чтобы перепускные каналы 32, 32', 32" были идентичны друг другу, т.е. они должны обладать идентичными поперечными сечениями и одинаковой длиной, вплоть до гофрированной мембраны 36. Таким образом, каждый из них обеспечивает практически идентичный перепад давлений для топочного газа, что способствует достижению однородного и оптимизированного процесса горения в печи 12. Является предпочтительным, чтобы идентичные перепускные каналы 32, 32', 32" были сконструированы из прямых панелей водогрейных труб, которые могут быть экономно изготовлены в ходе серийного изготовления.

Как видно на фиг.2, высота 38' конечной части 40 перепускных каналов 32, 32', 32", т.е. на участке между задним сепаратором 18' и каналом для обратного потока 28, преимущественно равна примерно удвоенной высоте 38 первой части 42 перепускных каналов 32, 32', 32", т.е. на участке между передним сепаратором 18 и задним сепаратором 18'. С другой стороны, как видно на фиг.1, ширина 44 перепускных каналов 32, 32', 32" бывает преимущественно постоянной во всех трубопроводах. Таким образом, площадь поперечного сечения перепускных каналов 32, 32', 32" изменяется в сочленении 46, т.е. в точке, в которой поток газа из заднего сепаратора 18' сливается с потоком из переднего сепаратора 18, она равна примерно удвоенному значению площади поперечного сечения в первой части 42. Поскольку в конечной части 40 накапливаются топочные газы из двух сепараторов, скорость потока топочного газа во всех перепускных каналах 32, 32', 32" приблизительно постоянна. Таким образом, скорость топочного газа в перепускных каналах можно легко оптимизировать таким образом, чтобы эродирующее влияние частиц летучей золы, захваченных топочным газом, сохранялось на допустимом уровне.

Как видно на фиг.1, увеличение площади поперечного сечения перепускных каналов 32, 32', 32" в сочленении 46 успешно осуществляется путем поддержания их верхней стенки 48 на постоянном уровне при повышении высоты трубопроводов по направлению вниз по потоку. Эту конструкцию можно создать путем изгибания прямых панелей водяных или паровых труб до достижения требуемой формы. Перепускные каналы простой формы согласно настоящему изобретению, таким образом, дают возможность эффективно охлаждать топочные газы в рентабельной системе трубопроводов для топочных газов.

Поток топочного газа из переднего сепаратора 18 направляют через первую часть 42 перепускного канала 32 и поперек верхней поверхности печи 12 до того, как топочный газ из заднего сепаратора 18' смешается с ним. Поэтому поток топочного газа в перепускном канале выше по течению относительно сочленения 46 имеет вполне определенное направление. Эта хорошо развитая направленность потока топливного газа из переднего сепаратора, так называемый исходный поток, дает возможность смешивать с ним поток топочного газа из заднего сепаратора 18' таким образом, чтобы топочный газ из заднего сепаратора в основном не искажал исходный поток. Смешивание потоков топочного газа успешно осуществляется путем направления потока топочного газа из заднего сепаратора 18' таким образом, чтобы в сочленении 46 он совмещался с исходным потоком. Такое расположение снижает турбулентность и падение давления в перепускных каналах 32, 32', 32" и минимизирует эрозию внутренних поверхностей перепускных каналов.

Является общеизвестным, что для защиты системы трубопроводов для топочного газа используют огнеупорный слой. Из-за простой и оптимизированной формы перепускных каналов 32, 32', 32" по меньшей мере часть 50 системы трубопроводов согласно предпочтительному варианту воплощения настоящего изобретения не защищают огнеупорным слоем, а топочный газ приводят в контакт с металлической поверхностью панелей водяных или паровых труб перепускных каналов. Такая незащищенная область 50 преимущественно обеспечена близко к нижнему по потоку концу первой секции 42 перепускных каналов 32, 32', 32". Использование незащищенной части 50 снижает массу и затраты на производство перепускных каналов и повышает скорость теплопереноса на поверхностях перепускных каналов 32, 32', 32".

Канал для обратного потока 28 преимущественно имеет прямоугольное поперечное сечение с первой длинной боковой стенкой 52, обращенной к задней стенке 16', и две короткие боковые стенки 54, параллельные коротким боковым стенкам 14, 14' печи. Перепускные каналы 32, 32', 32" могут быть соединены с верхней частью первой длинной боковой стенки 52 канала для обратного потока 28. Однако согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, который показан на фиг.1 и который применяется в основном при наличии по меньшей мере четырех перепускных каналов 32, 32', 32", два самых внешних перепускных канала 32', 32" соединяют посредством гибкой секции 56 с верхней частью коротких боковых стенок 54 канала обратного потока 28, и лишь оставшиеся, самые центральные перепускные каналы 32 соединяют с первой длинной боковой стенкой 52. Это расположение дает возможность получать относительно равномерный поток топочного газа также и в канале для обратного потока 28, что повышает эффективность теплопереноса в теплообменных поверхностях 30 в канале для обратного потока. Путем использования идентичной формы перепускных каналов 32, 32', 32", вплоть до гофрированной мембраны 36, между перепускными каналами можно устанавливать регулярную матрицу колонковых опор котла 10, не показанных на фиг.1.

Следует отметить, что настоящее изобретение, рассмотренное в рамках предпочтительного варианта осуществления, не ограничивается последним, а рассматривается как охватывающее различные сочетания или модификации его признаков и некоторых других применений, входящих в объем изобретения, заданный в прилагаемой формуле изобретения.