устройство для отделителя твердых частиц ударного типа (варианты)

Формула изобретения

1. Устройство для отделителя твердых частиц ударного типа, для улавливания частиц из несущего твердые частицы топочного газа в котлах с циркулирующим псевдоожиженным слоем (ЦПС), обеспечивающее удаление частиц из пространства между соседними отбойными элементами отделителя твердых частиц, а также изнутри отбойного элемента, и уменьшающее до минимума обтекание газа вокруг нижнего конца отделителя частиц, отличающееся тем, что содержит воронкообразный разгрузочный лоток, имеющий входную часть для вмещения нижнего конца отбойного элемента и выходную часть для выгрузки через нее твердых частиц, причем выходная часть имеет площадь отходящего потока, приблизительно равную открытой площади потока, ограниченной сторонами отбойного элемента, а входная часть имеет площадь входного потока, превышающую площадь отходящего потока в выходной части, и средство крепления для крепления разгрузочного лотка к нижнему концу отбойного элемента.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство крепления содержит две пластины, простирающиеся внутри входной части разгрузочного лотка, приваренные своими концами к передней и задней пластинам входной части и своими боковыми сторонами к нижнему концу отбойного элемента, и сварной шов, соединяющий нижний конец отбойного элемента с задней пластиной входной части разгрузочного лотка.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство крепления содержит две пластины, простирающиеся внутри входной части разгрузочного лотка и через прорези в задней пластине входной части, причем каждая пластина приварена одним концом к передней пластине входной части, противоположный конец каждой пластины, оканчивающийся снаружи задней пластины входной части разгрузочного лотка и поддерживающий горизонтальную пластину позади разгрузочного лотка, и сварной шов, соединяющий нижний конец отбойного элемента с задней пластиной входной части разгрузочного лотка.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отбойный элемент отделителя твердых частиц ударного типа выполнен U-образным, E-образным, W-образным или имеет иную сходную вогнутую или чашевидную конфигурацию.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что воронкообразный разгрузочный лоток содержит переднюю сторону и является симметричным относительно вертикальной оси при виде спереди.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что воронкообразный разгрузочный лоток имеет переднюю сторону и является асимметричным относительно вертикальной оси при виде спереди.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отбойные элементы выполнены в виде U-образных поперечин, а открытая площадь потока, ограниченная боковыми сторонами отбойного элемента, равна приблизительно 271 см², причем площадь выходного потока разгрузочного лотка составляет от приблизительно 271 см² до приблизительно 283 см², а площадь входного потока входной части каждого разгрузочного лотка составляет от приблизительно 510 см² до приблизительно 1026 см².

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что воронкообразный разгрузочный лоток имеет высоту H, равную приблизительно 355 мм, а входная часть имеет высоту h, равную приблизительно 102 мм.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что воронкообразный разгрузочный лоток имеет угол углубления не менее чем приблизительно 50^o.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что угол углубления равен приблизительно 60^o.

11. Устройство для отделителя твердых частиц ударного типа для котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем (ЦПС), используемое для улавливания частиц из несущего твердые частицы топочного газа в котле ЦПС, и содержит множество отбойных элементов для улавливания и удаления частиц из топочного газа, устройство, которое обеспечивает удаление частиц из пространства между соседними отбойными элементами отделителя твердых частиц, а также изнутри отбойного элемента, и которое сводит к минимуму обтекание газа вокруг нижнего конца отделителя частиц, отличающееся тем, что в каждом отбойном элементе воронкообразный разгрузочный элемент, имеющий входную часть для вмещения нижнего конца соответствующего ему отбойного элемента и выходную часть для выгрузки через нее твердых частиц, причем выходная часть имеет площадь отходящего потока, приблизительно равную открытой площади потока, ограниченной сторонами соответствующего отбойного элемента, а входная часть имеет площадь входного потока, превышающую площадь отходящего потока в выходной части, и средство крепления для крепления каждого разгрузочного лотка к нижнему концу соответствующего ему отбойного элемента.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что средство крепления содержит две пластины, простирающиеся внутри входной части каждого разгрузочного лотка, приваренные своими концами к передней и задней пластинам входной части и своими боковыми сторонами к нижнему концу соответствующего ему отбойного элемента, и сварной шов, соединяющий нижний конец каждого отбойного элемента с задней пластиной входной части соответствующего ему разгрузочного лотка.

13. Устройство по п.11, отличающееся тем, что воронкообразный разгрузочный лоток имеет угол углубления не менее чем приблизительно 50^o.

14. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что угол углубления равен приблизительно 60^o.

15. Устройство по п.11, отличающееся тем, что средство крепления содержит две пластины, простирающиеся внутри входной части каждого разгрузочного лотка и через прорези в задней пластине входной части, причем каждая пластина приварена одним концом к передней пластине входной части, противоположный конец каждой пластины, оканчивающийся снаружи задней пластины входной части соответствующего разгрузочного лотка и поддерживающий горизонтальную пластину позади разгрузочного лотка, и сварной шов, соединяющий нижний конец отбойного элемента с задней пластиной входной части соответствующего ему разгрузочного лотка.

16. Устройство по п.11, отличающееся тем, что отбойные элементы отделителя частиц ударного типа имеют U-образную, E-образную, W-образную или какую-либо подобную вогнутую или чашевидную форму.

17. Устройство по п.11, отличающееся тем, что отбойные элементы выполнены в виде U-образных поперечин, а открытая площадь потока, ограниченная боковыми сторонами каждого отбойного элемента, равна приблизительно 271 см², площадь выходного потока каждого разгрузочного лотка составляет от приблизительно 271 см² до приблизительно 283 см², а площадь входного потока входной части каждого разгрузочного лотка составляет от приблизительно 510 см² до приблизительно 1026 см².

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается устройства для отделителя твердых частиц ударного типа, применяемых в котлах с циркулирующим псевдоожиженным слоем (ЦПС), реакторах и/или топках (которые все далее обозначаются как котлы ЦПС). Более конкретно оно относится к самоочищающемуся разгрузочному лотковому устройству для таких отделителей твердых частиц ударного типа, не допускающему накопления на нем уловленных частиц и одновременно не допускающему обтекания несущим частицы топочным газом нижних концов таких отделителей твердых частиц ударного типа.

Котельные системы ЦПС известны и используются при производстве пара для промышленных нужд и/или выработки электроэнергии. См., например, патент США N 5343830, выданный Александеру и др. В реакторах ЦПС принимающие и не принимающие участия в реакции твердые частицы захватываются в кожухе реактора направленным вверх потоком газа, уносящим твердые частицы к выходу в верхней части реактора, где твердые частицы отделяются с помощью отделителей частиц. Уловленные частицы возвращают на дно реактора.

В одной из конструкций котла ЦПС на выходе печи для отделения твердых частиц от топочного газа используется множество отделителей частиц ударного типа (или вогнутых отражательных элементов, или U-образных поперечин). В патентах США N 4992085 и 4891052, выданных Белину и др., описаны такие отделители твердых частиц ударного типа. Хотя эти отделители могут иметь различные конструкции, обычно их называют "U-образными поперечинами", поскольку они чаще всего имеют U-образную форму поперечного сечения. В случае применения в котле ЦПС множество таких отделителей частиц ударного типа установлено в корпусе печи, где они размещаются вертикально по меньшей мере в два ряда поперек выходного отверстия печи, причем уловленные частицы беспрепятственно и ненаправленно падают под улавливающими элементами вдоль задней стенки кожуха. В печи обычно используют два ряда таких отделителей частиц ударного типа, обычно в сочетании с двумя-четырьмя рядами расположенных ниже по направлению потока, наружными (относительно кожуха печи) отделителями частиц ударного типа. Расположенные ниже отделители также улавливают частицы и возвращают их в печь, или через бункер и L-образную заслонку, или непосредственно и внутри через полость, как показано в патенте США N 5343830, выданном Александеру и др. Расположенные ниже по направлению потока наружные отделители частиц ударного типа требуются по той причине, что эффективности расположенных выше по потоку внутренних отделителей частиц ударного типа недостаточно для того, чтобы предупредить избыточный вынос твердого материала в расположенный ниже канал для конвекционного газа, что может привести к эрозии конвекционных поверхностей и увеличению требующейся производительности оборудования для улавливания и рециркуляции вторичных частиц.

Поскольку такие наружные отделители твердых частиц ударного типа создают сопротивление потоку, следует обратить внимание на то, чтобы не допускать обтекания топочным газом всех или части отделителей, например путем прохождения под ними через бункер или полость. Если допустить такое обтекание газа, часть твердых частиц "просыпется" или окажется повторно захваченной топочным газом. Для того, чтобы не допустить этого, бункер накрывают крупной плитой. В плите имеется множество отверстий, в которые вставляются нижние концы U-образных поперечин. Позже в другой конструкции применили донную плиту или плоский разгрузочный лоток, расположенный поперек нижних концов каждого из U-образных поперечных элементов. Эти лотки, как и крупная плита, также отделяют главный канал для топочного газа от бункера или полости и не позволяют топочному газу проходить над накопившимися частицами. Плоский разгрузочный лоток используется также для совмещения нижнего конца каждой U-образной поперечины с соседними U-образными поперечинами.

Известные плоские разгрузочные лотки состоят из горизонтальной плоской плиты и вертикальных кромок с четырех сторон, обращенных вниз и образующих боковые стенки каждого разгрузочного лотка. В каждой из горизонтальных плоских плит имеется отверстие, через которое проходит канал соответствующей U-образной поперечины. Собранные твердые частицы, попавшие в канал U-образной поперечины, проходят через отверстие в горизонтальной плоской плите.

Отверстия в плоских разгрузочных лотках ограничены в размерах и соответствуют площади, замкнутой вертикально размещенными элементами отделителей твердых частиц ударного типа или U-образными поперечинами. При большом количестве элементов невозможно полностью исключить протекание газа под отделителями, но его можно свести к приемлемому уровню.

В другой попытке свести к минимуму обтекание газа в выполненной в производственных условиях модификации применяют короб или конус с меньшими отверстиями вокруг и ниже каждого отверстия в плоских разгрузочных лотках для выгрузки твердых частиц в бункер. Хотя первоначально это кажется удовлетворительным решением, однако после определенного периода эксплуатации обнаруживается, что эти короба или конусы забиваются из-за спекания уловленных частиц.

Составляющие некоторых видов топлива или псевдоожиженного слоя могут вызвать тенденцию к слипанию или спеканию твердых частиц, циркулирующих в котлах ЦПС, а собранный твердый материал может накапливаться в глубине горизонтальной части известных плоских разгрузочных лотков U-образных поперечин. Эта тенденция к спеканию твердого материала усугубляется тем, что твердый материал лежит неподвижно в потоке нагретого до высокой температуры топочного газа. Если допустить продолжение этого процесса, то накопление твердого материала вызывает увеличение нагрузки на U-образные поперечины, ограничение прохождения газа через нижнюю часть коллекторов U-образных поперечин над соответствующими плоскими разгрузочными лотками и в крайних случаях может частично ограничить выгрузку частиц из отдельных U-образных поперечин. Ограничение или нарушение газового потока через нижнюю часть U-образных поперечин над плоскими разгрузочными лотками, а также частичное ограничение выгрузки из отдельных U-образных поперечин могут привести к ограничению эффективности улавливания.

Основной целью настоящего изобретения является предложение самоочищающегося разгрузочного лоточного устройства, не допускающего накопления твердого материала на разгрузочных лотках, без увеличения при этом открытой области между зоной над верхней частью разгрузочных лотков (т.е. в канале топочного газа) и зоной под разгрузочными лотками. За счет предупреждения накопления твердого материала не допускается возникновения условий для спекания задержавшегося твердого материала в нижней части отбойных элементов.

В соответствии с этим один из аспектов настоящего изобретения относится к устройству для отделения твердых частиц ударного типа, применяемому для улавливания частиц из несущего частицы топочного газа в котле ЦПС, обеспечивающему смывание частиц из пространства между соседними отбойными элементами, а также изнутри отбойного элемента, и сводящему к минимуму обтекание газом нижнего конца отделения частиц. На отбойном элементе предусмотрен воронкообразный разгрузочный лоток, имеющий входную часть для ввода нижнего конца отбойного элемента и выходную часть для выгрузки оттуда твердых частиц. Выходная часть имеет площадь отходящего потока, приблизительно равную площади открытого потока, ограниченной сторонами отбойного элемента, в то время как входная часть имеет площадь входного потока, превышающую площадь отходящего потока выходной части, причем предусмотрены крепежные средства для крепления разгрузочного лотка к нижнему концу отбойного элемента.

Воронкообразная форма практически исключает наличие в разгрузочных лотках горизонтальных поверхностей. Площадь разгрузочного отверстия в нижней выходной части каждого воронкообразного разгрузочного лотка приблизительно равна площади открытого потока внутри каждого отбойного элемента и не превышает отверстий в горизонтальных плоских разгрузочных лотках, описанных ранее. Любой поток газов ниже разгрузочного конца воронкообразных разгрузочных лотков, который в принципе может повторно захватить часть уловленного твердого материала, ограничивается по меньшей мере той степенью, которая достигается с известными горизонтальными плоскими разгрузочными лотками. Помещение обратной стороны каждого отбойного элемента рядом с задней стороной каждого воронкообразного разгрузочного лотка позволяет не допустить прохождения потока газов под каждым отбойным элементом и над падающими вниз твердыми частицами, уловленными каждым отбойным элементом (что может привести к повторному захвату твердых частиц потоком топочного газа).

Различные признаки новизны, которые характеризуют изобретение, конкретно перечислены в прилагаемой формуле изобретения, образующей часть настоящего описания. Для того, чтобы лучше понять изобретение, преимущества его использования и особые выгоды, связанные с его применением, делаются ссылки на прилагаемые чертежи и описательный способ, которым иллюстрируются предпочтительные варианты реализации изобретения.

На фиг. 1 показано изображение в разрезе сбоку верхней части котла ЦПС, демонстрирующее первичный отделитель частиц ударного типа, содержащий как печные, так и наружные U-образные поперечины; на фиг. 2 показано частичное изображение в поперечном разрезе с фиг. 1, выполненном по линии, указанной стрелками 2-2; на фиг. 3-9 показаны изображения, иллюстрирующие различные конфигурации воронкообразных разгрузочных лотков, являющихся предметом настоящего изобретения; и фиг. 10 показано изображение в разрезе сбоку, сходное с фиг. 1, и демонстрирующее другой вариант реализации настоящего изобретения.

В данном случае термин "котел ЦПС" будет применяться к реакторам ЦПС или топкам, в которых имеет место процесс горения. В то время как настоящее изобретение касается в первую очередь котлов или парогенераторов, в которых топки ЦПС применяются в качестве средств выработки тепловой энергии, очевидно, что настоящее изобретение может быть применено к иному типу реактора ЦПС. Так, например, изобретение может быть применено в реакторе, который применяется для осуществления химических реакций, отличающихся от процесса горения, или в которых смесь газа и твердых частиц от процесса горения, происходящего в другом месте, поступает в реактор для дальнейшей обработки, или в случае, когда реактор просто представляет собой кожух, в котором частицы или твердый материал захвачены газом, необязательно являющимся побочным продуктом процесса горения. Аналогичным образом термин "U-образная поперечина" будет использоваться для обозначения отделителей частиц ударного типа, таких как описанные в патентах США N 4891052, 4992085 и 5343830. Термин "U-образная поперечина" используется в последующем анализе просто ради удобства и должен широко применяться к любому типу вогнутых отбойных элементов или отделителей частиц ударного типа, применяемых для улавливания и удаления частиц из несущего частицы топочного газа. В частности, отделители частиц ударного типа не являются плоскими; они могут быть U-образными, E-образными, W-образными или могут иметь иную форму, если только они имеют вогнутую или чашевидную поверхность, противостоящую поступающему потоку топочного газа и захваченных им частиц, что позволит элементам улавливать и удалять частицы из топочного газа.

На чертежах в целом, на которых одинаковыми числовыми позициями обозначены одинаковые или функционально близкие элементы, и на фиг. 1 в особенности, показана верхняя часть 10 котла ЦПС с применением к ней существа настоящего изобретения. В котельной печи ЦПС или реакторе процесс горения и образующаяся при нем смесь 12 топочного газа и твердых частиц заключены между стенками 14 с жидкостным охлаждением. Стенками кожуха обычно являются трубы, отделенные друг от друга стальной перегородкой 15 (на фиг. 1 не показана; см. фиг. 2) с целью получить газонепроницаемый кожух. Смесь 12 топочного газа и твердых частиц проходит вверх через кожух реактора котла ЦПС в верхнюю его часть 10, передавая часть содержащегося в ней тепла стенкам кожуха 14 с жидкостным охлаждением. Первичный отделитель частиц 16 ударного типа располагается в верхней части 10 котла ЦПС и используется для улавливания частиц из смеси 12 топочного газа и частиц и возвращения их в нижнюю часть (не показана) печи ЦПС. В показанном предпочтительном варианте реализации изобретения отделитель частиц 16 ударного типа состоит из 4-8 рядов вогнутых или чашевидных отбойных элементов 18, которые в соответствии с предыдущим описанием будут в общем обозначаться как U-образные поперечины 18. U-образные поперечины 18 в общем разделены на две группы: верхнюю группу 20, состоящую из двух и более рядов, которые обычно называют печными U-образными поперечинами 20, и нижнюю группу 22, состоящую из 2-6 рядов. U-образные поперечины 18 опущены со свода котла ЦПС и обычно изготавливаются из нержавеющей стали, чтобы выдерживать высокотемпературные эрозионные условия внутри котла ЦПС, но возможно применение и других материалов, пригодных для таких условий, и U-образные поперечины 18 обычно конструируют в соответствии с положениями патента США 4992085, описание к которому включено сюда в качестве ссылки.

U-образные поперечины 18 как верхней группы 20, так и нижней группы 22 располагаются в верхней части 10 котла ЦПС по высоте и ширине выходной части котельной печи ЦПС. Поскольку частицы из смеси 12 топочного газа и твердого материала обладают по своему характеру разъедающей способностью, для защиты поверхностей труб 14 с жидкостным охлаждением их покрывают слоем огнеупора. Как показано на фиг. 2, каждая U-образная поперечина в данном ряду отделена от соседней U-образной поперечины промежутком 29. Расположенные ниже по потоку ряды U-образных поперечин 18 расположены в шахматном порядке относительно предыдущих рядов, так что U-образные поперечины 18 нижнего ряда обычно совмещаются с промежутками 29 в предыдущем ряду. Тщательное размещение U-образных поперечин затрудняет путь смеси 12 топочного газа и частиц, вызывая ударение частиц об отдельные U-образные поперечины 18, свободное падение под воздействием силы тяжести и возвращение в нижнюю часть (не показана) кожуха котельного реактора ЦПС.

Для того, чтобы способствовать выравниванию U-образных поперечин 18 печной группы 20, на их нижнем конце 32 предусмотрена система плоских пластин 30. Плоские пластины 30 окружают отдельные U-образные элементы 18 в первом ряду и упираются друг в друга, обеспечивая выравнивание первого ряда печных U-образных поперечин 18. Пластины 30 имеют обращенные назад хвостовые части 34, которые входят между соседними U-образными поперечинами 18 во втором ряду. Эти обращенные назад хвостовые части 34 упираются в боковые стороны U-образных поперечин 18 во втором ряду и аналогичным образом обеспечивают их выравнивание. С другой стороны, отдельные пластины или лотки каждой из U-образных поперечин 18 в данном ряду также могут использоваться для выравнивания. В любом случае, поскольку хвостовые части 34 пластин 30 упираются в огнеупоры 28 на трубках 14, образующих заднюю стенку ЦПС, они образуют также барьер, не позволяющий смеси 12 топочного газа твердых частиц проходить вверх вдоль нижних концов печных U-образных поперечин 20, повышая таким образом эффективность улавливания. Пластины 30 могут быть по существу горизонтальными, как показано на фиг. 1, или наклоненными, как показано на фиг. 10, чтобы не допустить накопления на них твердого материала.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения нижняя группа 22 U-образных поперечин 18 снабжена выполненными из нержавеющей стали, воронкообразными разгрузочными лотками 36 на нижних концах 38 поперечин. Каждый воронкообразный разгрузочный лоток 36 имеет входную часть 40 для ввода нижнего конца соответствующего U-образного элемента 18 отделителя и наружную часть 42 для выгрузки из него частиц. Выходная часть 42 участка 44 отходящего потока приблизительно равна площади открытого потока 46, ограниченной боковыми стенками отдельных U-образных элементов 18 отделителя. Входная часть 40 имеет площадь входного потока 48, которая больше площади 44 отходящего потока, что и придает каждому воронкообразному разгрузочному лотковому элементу 36 его воронкообразную форму. На каждом из воронкообразных разгрузочных элементов 36 первого ряда U-образных поперечин нижней группы 22 (ряд 3 на чертежах) обычно будет установлена отражательная пластина 50, не допускающая прохождения газа вокруг нижних концов воронкообразных разгрузочных лотков 36.

На фиг. 2 показано частичное изображение сверху в разрезе конструкции с фиг. 1, которое иллюстрирует размещение в шахматном порядке U-образных элементов 18 верхней и нижней групп отделителей 20, 22 соответственно. Для ясности показана только одна отражательная пластина 50, прикрепленная к одному из воронкообразных разгрузочных лотков 36 в первом ряду нижней группы 22 U-образных поперечин 18. Для крепления воронкообразных разгрузочных лотков 36 к нижнему концу 38 каждой из отдельных U-образных поперечин 18 во входной части 40 воронкообразных разгрузочных лотков 36 простираются две плоских, прямоугольных пластины 52 из нержавеющей стали. В большинстве случаев пластины 52 приварены по своим кромкам к передней 54 и задней 56 стенкам входной части 40 каждого воронкообразного разгрузочного лотка 36. Они приварены также своими боковыми поверхностями к нижним концам 38 каждой из U-образных поперечин 18. Кроме того, U-образные поперечины 18 прилегают вплотную к задней стенке 56 входной части 40 и также приварены по своим нижним концам 38 к задней стороне 56 входной части 40 каждого воронкообразного разгрузочного лотка 36. Этот тип конструкции можно видеть в рядах 3, 4 и 5 нижней группы 22, состоящей из четырех (4) рядов U-образных поперечин.

В некоторых случаях, в особенности показанных как воронкообразные разгрузочные лотки ряда 6 в нижней группе 22, средства крепления также включают пару пластин 52, простирающихся внутри входной части воронкообразного разгрузочного лотка, но они также проходят через прорези 58, помещенные в задней части 56 входной части 40. В этом случае каждую пластину приваривают одним концом к передней стороне 54 входной части 40, в то время как противоположный конец каждой пластины 52 проходит через прорези 58 и оканчивается снаружи задней стороны 56 входной части 40, так что может поддерживать горизонтальную пластину 60 с задней стороны 56 воронкообразного разгрузочного лотка 36. Просветы 62, существующие между U-образными элементами, образуют проход для частиц, которые могут соскальзывать вниз вдоль наклонной части 64 кожуха котла ЦПС, ниже по потоку относительно U-образных поперечин. С другой стороны, как показано на фиг. 10, пластины 60 на задней стороне 56 разгрузочных лотков 36 в последнем ряду U-образных поперечин 18 могут быть убраны, и огнеупоры 28, простирающиеся от наклонной части 64, располагаются таким образом непосредственно возле последнего ряда разгрузочных лотков 36.

На каждой из фиг. 3-9 показаны соответственно воронкообразные разгрузочные лотки 36 типа I-VII. Каждый лоток имеет высоту H, ширину W и глубину D (в направлении потока смеси 12 газа и твердых частиц). Подстрочный знак "1" рядом с шириной W и глубиной D обозначает "вход"; надстрочный знак "0" представляет выход. Каждый лоток 36 имеет входную часть 40 из четырех боковых пластин и высотой h и воронкообразную выходную часть 42 также из четырех боковых пластин, и имеющую в общем форму усеченной пирамиды. Ширина Wi каждого лотка 36 выбирается таким образом, что каждый лоток 36 простирается от соседнего лотка 36 на половину величины просвета 39 между соседними U-образными поперечинами 18 и/или простирается по направлению к соседней стенке. Таким образом величина W_i варьируется в зависимости от того, где будет расположен лоток 36. Аналогичным образом глубина D_i каждого лотка 36 подбирается таким образом, что каждый лоток 36 простирается между задними сторонами отдельных последовательных рядов U-образных поперечин 18. В некоторых случаях, таких как с передним рядом 3 нижней группы 22 U-образных поперечин, передняя сторона 54 располагается, исходя из ее близости к осевой линии задней стенки котла ЦПС, как показано на фиг. 1. В других случаях, таких как с последним рядом 6 нижней группы 22 U-образных поперечин, лотки 36 снабжают упомянутыми выше горизонтальными пластинами 60, показанными на фиг. 1, или же от пластин 60 можно отказаться, и в этом случае лотки 36 простираются до точки, прилегающей к огнеупору 28 в начале наклонной части 64, как показано на фиг. 10, ниже. Таким образом, лотки 36 могут быть симметричными при наблюдении спереди, как в случае типов I-III, или асимметричными при наблюдении спереди, как показано для типов IV-VII, когда лотки 36 прилегают к стене. В некоторых случаях, таких как для типов IV и VI, часть правой стороны верхней части 40 лотка 36 может быть вырезана для размещения правой опорной пластины 52. Как показано на фиг. 6 и 8, эта вырезанная часть будет иметь высоту, обозначенную как "S". В предпочтительных вариантах реализации изобретения площадь, ограниченная U-образными поперечинами 18, приблизительно имеет ширину 6 1/4 дюйма (159 мм) при глубине приблизительно 6 3/4 дюйма (171 мм), в результате открытая свободная площадь потока в U-образных поперечинах равна приблизительно 42 кв. дюймам (271 см²). Высота H разгрузочных лотков 36, применяемых с такими U-образными поперечинами 18, равна приблизительно 14 дюймам (355 мм), высота h входной части равна приблизительно 4 дюймам (102 мм). При таких предпочтительных размерах U-образной поперечины площадь выходного потока равна приблизительно 42 кв. дюймам (271 см²), за исключением разгрузочных лотков типов IV и VI, у которых площадь выходного потока равна приблизительно 44 кв. дюймам (283 см²), и в любом случае не меньше, чем площадь, заключенная между сторонами U-образных поперечин 18. Аналогичным образом для этого предпочтительного размера U-образной поперечины площадь входного потока составляет от приблизительно 79 кв. дюймов (510 см²) для лотков типа IV и до приблизительно 159 кв. дюймов (1026 см²) для лотков типа V и VII. Однако, как показано ниже, настоящее изобретение может также применяться с U-образными поперечинами 18 других размеров.

Другим важным параметром, который следует соблюдать, является истинный угол углубления по углам наклонных сторон усеченной пирамиды разгрузочных лотков 36. Угол углубления является истинным углом наклона линии пересечения любых двух соседних наклонных сторон разгрузочных лотков 36 и горизонтальной плоскости. Угол углубления, равный 90^o, будет означать, что пересекающиеся стороны разгрузочных лотков 36 являются вертикальными. Если наклонена только одна из сторон, пресекающихся в углу, а другая является вертикальной, угол углубления будет равен углу наклона другой, наклонной стороны. Если наклонены обе стороны, сходящиеся в углу, угол наклона будет несколько меньше, чем меньший угол наклона какой-либо из пересекающихся сторон. Для того, чтобы обеспечить соскальзывание уловленных твердых частиц вниз через разгрузочные лотки 36, угол наклона в углах, образованных наклонными сторонами разгрузочных лотков 36, должен быть не меньше, чем приблизительно 50^o и предпочтительно не меньше, чем приблизительно 60^o. Это поможет подобрать размеры разгрузочных лотков 36 к размерам данной U-образной поперечины 18.

Эти два параметра конструкции разгрузочных лотков 36, а именно: (1) что выходная площадь 44 не меньше открытой площади, заключенной между сторонами U-образных поперечин 18 и (2) что угол углубления предпочтительно равен не менее, чем 60^o, позволяют принять U-образные поперечины 18 любых размеров. U-образные поперечины 18 могут таким образом быть шире и/или глубже предпочтительных размеров при ширине приблизительно 6 1/4 дюйма (159 мм) и глубине приблизительно 6 3/4 дюйма (171 мм); лотки 36 должны при этом простираться между соседними U-образными поперечинами 18 насколько требуется, а высоты h и H должны варьироваться пропорционально, так как это необходимо для вмещения нужного размера U-образной поперечины 18. При желании возможно применение U-образных поперечин 18 (и лотков 36) различных размеров в различных местах одного и того же отделителя 16, чтобы решить особые проблемы, связанные с конструкцией.

И, наконец, на фиг. 10 показано изображение сбоку в разрезе, сходное с показанным на фиг. 1, на котором изображены: (1) наклонные плоские пластины 30, применяемые в печной группе 20 U-образных поперечин 18 и рассмотренные ранее; и (2) устранение горизонтальных пластин 60 в задней части 56 последнего ряда U-образных поперечин 18, также рассмотренное ранее. При желании печная группа 20 U-образных поперечин 18 может быть снабжена наклонными плоскими пластинами 30 (как показано на фиг. 10), и они могут также быть снабжены показанными кромками 31, которые также упираются в огнеупор 28 на трубках задней стенки ЦПС, чтобы дополнительно ограничить обтекание газом нижних концов U-образных поперечин 18 печной группы 20.

Таким образом можно видеть, что настоящее изобретение обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с прежними конструкциями. Поскольку по существу все горизонтальные поверхности, которые обычно присутствуют вокруг нижних концов 38 каждого из U-образных поперечин 18, устранены, остаются только линейные кромки каждого из пластинчатых элементов образующих сторон воронкообразных разгрузочных лотков 36, что по существу исключает накопление твердого материала, вызванное спеканием. Недопущение накопления таких твердых частиц уменьшает таким образом нагрузку на U-образные поперечины 18 и позволяет удешевить конструкцию. Аналогичным образом недопущение накопления твердых частиц в свою очередь не допускает ограничения или возмущении в потоке 12 топочного газа и твердых частиц, поддерживая таким образом эффективность улавливания частиц на максимально высоком уровне. Поскольку твердые частицы больше не могут накапливаться на любых нижних поверхностях возле нижних концов 38 U-образных поперечин 18, устраняются также препятствия падению твердых частиц через отдельные U-образные поперечины на их разгрузочных нижних концах, что также способствует поддержанию эффективности улавливания.

Как было показано ранее, в то время как отбойные элементы 18 отделителя частиц ударного типа 16 имеют предпочтительно конфигурацию канального типа (т. е. U-обраэная поперечина), возможно применение и иных видов поперечного сечения, служащих для улавливания и удаления твердых частиц из топочного газа 12, как показано выше, или их эквивалентов.

Хотя для иллюстрации применения принципов настоящего изобретения показаны и описаны в подробностях конкретные варианты реализации настоящего изобретения, должно быть очевидно, что в изобретение могут быть внесены изменения или же оно может быть реализовано иным способом без отступления от таких принципов. В качестве примера, но не ограничения, возможно применение воронкообразных разгрузочных лотков, являющихся предметом настоящего изобретения, к новой конструкции, касающейся котлов ЦПС, или при замене, ремонте или модификации существующих котлов ЦПС. Это справедливо вне зависимости от того, применяется ли для таких котлов ЦПС известный вид конструкции с L-образной заслонкой или вид конструкции, описанный в патенте США N 5343830. Таким образом, вариант реализации с фиг. 1 или 10 может быть использован в новой или модернизированной конструкции, в зависимости от конкретной установки. Размеры U-образных поперечин 18 и связанных с ними разгрузочных лотков 36 должны определяться так, как указано выше. В некоторых вариантах реализации изобретения возможно применение иногда отдельных признаков изобретения без соответствующего использования других признаков. В соответствии с этим все такие изменения и варианты реализации должным образом попадают в рамки следующих пунктов формулы изобретения.