Устройство для сжигания твердого топлива

 

Изобретение относится к установкам по сжиганию твердого топлива, может найти применение в жилищно-коммунальном хозяйстве и позволяет при его использовании создать условия для сжигания любого твердого углеродсодержащего топлива при высокой экономичности и экологичности технического решения. Это достигается тем, что в устройстве для сжигания твердого топлива, содержащем топку с вращающейся колосниковой решеткой с приводным механизмом, соединенный с топкой бункер для топлива, снабженный механизмом подачи топлива, и систему подачи воздуха, колосниковая решетка выполнена в виде цилиндрической, непровальной, воздухопродуваемой, снабженной лопастями подъема топлива, размещенными на внутренней ее поверхности, соединенной водоохлаждаемыми спицами с воздухоохлаждаемым валом приводного механизма, при этом механизм подачи топлива включает ограничительную решетку, дробилку-регулятор и шнековый питатель, последовательно расположенные в бункере, причем шнековый питатель размещен на валу приводного механизма колосниковой решетки, а опорные узлы вала приводного механизма размещены за корпусом топки. 3 ил.

Изобретение относится к установкам по выработке тепловой энергии и может найти применение в жилищно-коммунальном хозяйстве для сжигания любого твердого углеродсодержащего топлива, а именно: каменных и бурых углей, торфа, древесины отходов и углеродсодержащего мусора.

Известны устройства для сжигания твердого топлива на неподвижной колосниковой решетке. Это котлы типа "Универсал" и др., имеющие первоначальный относительно высокий КПД (см. Двойнишников В.А. и др. Конструкция и расчет котлов и котельных установок. - М.: Машиностроение. - 1988. - стр. 41-44).

Недостатком этих котлов является трудность сжигания зольного, спекающего и влажного низкосортного топлива. При работе таких котлов требуется постоянное слежение за процессом горения и постоянное ворошение топлива для интенсификации процесса горения. Основным недостатком является неустойчивость топочного режима, вызванная резкими колебаниями коэффициента избытка воздуха в период между очередными загрузками топлива.

Известны котлы типа ДКВР с подвижной колосниковой решеткой, с послойной загрузкой топлива (см. Киселев Н.А. Промышленные котельные установки. - Изд. 2-е, М.-Л.: Энергия. -1965. - стр. 130-140).

Подвижные решетки позволяют несколько активизировать горение без дополнительного ворошения, снижают спекание углей, но отмечается значительный недожог за счет попадания части топлива в зону приводного вала и его дальнейшего удаления в систему золоудаления в недогоревшем состоянии.

Общим недостатком этих котлов является накопление нагара и твердых частиц на поверхности теплообменников и, соответственно, резкое снижение первоначального КПД, большие сложности с чисткой теплообменников, а также требуется использовать преимущественно высококачественное фракционированное топливо с ограниченной влажностью, зольностью и малой спекаемостью.

Известны топки сжигания топлива в кипящем слое (Двойнишников В.А. и др. Конструкция и расчет котлов и котельных установок. - М.: Машиностроение, - 1988, - стр. 44-45).

Недостатками этих топок являются повышенная неполнота сгорания топлива, высокое аэродинамическое сопротивление колосниковой решетки и топливного слоя, а также узкий диапазон регулирования паропроизводительности котла.

Известны также топки сжигания твердого топлива на основе использования камерного (факельного) и вихревого способов (Киселев Н.А. Промышленные котельные установки. - Изд. 2-е, - М.-Л.: Энергия, - 1965, - стр. 146-164). Подача пылевидного топлива в этих установках обеспечивается с помощью горелок.

Основным недостатком топок с факельным или с вихревым способами сжигания является необходимость существенных затрат на подготовку топлива.

Прототипом установки является устройство для сжигания угольной мелочи, содержащее топку с вращающейся спиральной колосниковой решеткой с приводным механизмом, соединенный с топкой бункер, снабженный питателем, и вентилятор, в нем колосниковая решетка выполнена в виде наклонной цилиндрической спирали с торцевыми кольцами, взаимодействующими с приводным механизмом, снабженным опорными и приводными роликами, а питатель бункера выполнен в виде вращающегося барабана с воронкообразными ячейками на его боковой поверхности (см. патент RU, N 1242681, МКИ⁴ F 23 B 1/24).

К недостаткам устройства относится необходимость предварительной подготовки топлива, недожог топлива из-за конструктивных особенностей барабана питателя, не позволяющих по физико-механическим условиям сформировать полноценный топливный брикет, и эффективное его перелопачивание в колосниковой спиральной решетке, ускоренный (большой) износ опорно-приводных узлов, так как они находятся в зоне высоких температур, изготовление спиральной колосниковой решетки является технологически сложным процессом. Кроме того, возможно коробление спирали и затруднен доступ к деталям привода, так как они находятся внутри топки.

Задачей изобретения является создание установки для высокоэффективного сжигания любого твердого углеродсодержащего топлива.

Задача решается тем, что в устройстве для сжигания твердого топлива, содержащем топку с вращающейся колосниковой решеткой с приводным механизмом, соединенный с топкой бункер для топлива, снабженный механизмом подачи топлива, и систему подачи воздуха, колосниковая решетка выполнена в виде цилиндрической, непровальной, воздухопродуваемой, снабженной лопастями подъема топлива, размещенными на внутренней ее поверхности, соединенной водоохлаждаемыми спицами с водоохлаждаемым валом приводного механизма, при этом механизм подачи топлива включает ограничительную решетку, дробилку-регулятор и шнековый питатель, последовательно расположенные в бункере, причем шнековый питатель размещен на валу приводного механизма колосниковой решетки, а опорные узлы вала приводного механизма размещены за корпусом топки.

На фиг. 1 приведен общий вид установки по сжиганию твердого топлива; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид сверху фиг. 1.

Именно выполнение вращающейся колосниковой решетки цилиндрической, непровальной, воздухопродуваемой, снабженной лопастями подъема топлива, размещенными на внутренней ее поверхности, соединенной водоохлаждаемыми спицами с водоохлаждаемым валом приводного механизма, при этом механизм подачи топлива включает ограничительную решетку, дробилку-регулятор и шнековый питатель, последовательно расположенные в бункере, причем шнековый питатель размещен на валу приводного механизма колосниковой решетки, а опорные подшипниковые узлы вала приводного механизма колосниковой решетки размещены за корпусом топки, что отличает заявленное техническое решение от прототипа и обуславливает соответствие критерию "НОВИЗНА".

Именно применение вращающейся водоохлаждаемой непровальной колосниковой решетки с лопастями подъема топлива и объемной подачей через нее воздуха неизвестно из уровня техники и обуславливает соответствие заявленного технического решения критерию "ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЙ УРОВЕНЬ".

Выполнение вращающейся колосниковой решетки цилиндрической, непровальной, воздухопродуваемой с лопастями подъема топлива обеспечивают полное сгорание любого твердого углеродсодержащего топлива за счет его постоянного ворошения и перемешивания в процессе субгоризонтального поступательного вращательно-пилообразного движения топлива при вращении колосниковой решетки и подъема частичек топлива ее лопастями в верхнюю зону топки и периодического падения его вниз, совмещенных с термомеханическим дроблением и процессом горения во всем объеме топки. Выполнение механизма подачи в виде дробилки-регулятора и шнекового питателя, последовательно расположенных к нижней части бункера, позволяет обеспечивать стабильное постоянное поступление топлива в топку, при этом дробилка обеспечивает как дополнительное дробление топлива, так и регулирует его подачу, так как имеет отдельный привод. Колосниковая решетка имеет длительный срок эксплуатации за счет применения водяного охлаждения. Опорные подшипники также имеют длительный срок эксплуатации за счет нахождения за пределами влияния высоких температур. Кроме того, использование в устройстве обычных сортов стали, соединенных сварным способом, и серийно выпускаемых труб, шнекового питателя, дробилки-регулятора, системы розжига, вентиляторов обеспечивают низкую себестоимость изготовления устройства. Все это доказывает соответствие заявленного технического решения критерию "ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ".

Устройство включает топливный бункер 1, в верхней зоне оснащенный ограничительной решеткой 2 с ячейками 100х100 мм, конструктивно совмещенный с корпусом подающего шнекового питателя 3. В основании бункера расположена дробилка-регулятор подачи топлива 4.

Воздушная коробка 5 цилиндрической формы имеет патрубок подачи воздуха 6 для обеспечения процесса горения и патрубок 7 подачи отработанных горячих дымовых газов для подсушки подаваемого в топку топлива при розжиге и подачи воздуха для интенсификации горения после розжига.

Цилиндрическая непровальная водоохлаждаемая колосниковая решетка 8, размещенная внутри воздушной коробки топки 5, состоит из трубчатого водоохлаждаемого вала 9, водоохлаждаемых спиц 10, например трубчатых, системы труб и соединительных пластин, образующих непровальную водоохлаждаемую колосниковую решетку 8 с подъемными лопастями 11 на внутренней поверхности. На вале 9 колосниковой решетки смонтирован подающий шнек 12 и имеется патрубок подвода охлаждающей воды 13 и патрубок отвода охлаждающей воды 14 в дымовую коробку 15. Патрубки 13 и 14 введены в трубчатый вал 9 через сальниковый узел 16.

Дымовая водоохлаждаемая коробка 15 имеет в верхней части патрубок 17 для отвода охлаждающей воды и патрубок 18 для отвода горячих дымовых газов в теплообменник. В центральной части дымовой коробки 15 расположен корпус подшипника 19 вала 9 колосниковой решетки 8. В нижней части дымовой коробки имеется смотровой люк 20 и золосборник 21.

Опорная рама 22 является общим основанием узлов топки, оснащена регулировочным механизмом 22, на ней смонтированы дутьевые вентиляторы 24 и 25 и привод 26 колосниковой решетки и подающего шнека.

Для розжига топлива под корпусом подающего шнека смонтирована форсунка 27, соединенная с топливным баком 28.

Дымовая коробка, воздушная коробка (корпус топки) и угольный бункер соединяются между собой на фланцах.

Устройство работает следующим образом. Топливо из бункера 1 дробилкой-регулятором 4 и шнековым питателем 12 подается в цилиндрическую непровальную колосниковую решетку 8. Одновременно с подачей топлива запускается система розжига с включением форсунки 27. Формирующиеся дымовые газы подаются вентилятором 24 на сушку поступающего твердого топлива в топке. После достижения устойчивого горения твердого топлива по всему объему вращающейся колосниковой решетки розжиговая форсунка 27 отключается. Одновременно с розжигом включается и вентилятор 25, который обеспечивает процесс горения. Регулировка подачи воздуха и отработанных дымовых газов вентилятором 24 на подсушку осуществляются с помощью регулировочных заслонок. Розжиг топки может производится и через люк 20 в дымовой коробке с помощью сухих дров, жидкого топлива и в других комбинациях. Охлаждение металлоконструкций обеспечивается циркуляцией воды в системе охлаждения топки. Регулировка процесса горения осуществляется изменением угла наклона топки, скорости вращения колосниковой решетки, а также интенсивности подачи воздуха.

Использование предлагаемого технического решения позволит сжигать любое твердое углеродсодержащее топливо, установка проста в изготовлении и обслуживании.

Формула изобретения

Устройство для сжигания твердого топлива, содержащее топку с вращающейся колосниковой решеткой с приводным механизмом, соединенный с топкой бункер для топлива, снабженный механизмом подачи топлива, и систему подачи воздуха, отличающееся тем, что колосниковая решетка выполнена цилиндрической, непровальной, воздухопродуваемой, снабженной лопастями подъема топлива, размещенными на внутренней ее поверхности, соединенной водоохлаждаемыми спицами с водоохлаждаемым валом приводного механизма, при этом механизм подачи топлива включает ограничительную решетку, дробилку-регулятор и шнековый питатель, последовательно расположенные в бункере, причем шнековый питатель размещен на валу приводного механизма колосниковой решетки, а опорные подшипниковые узлы вала приводного механизма колосниковой решетки размещены за корпусом топки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3