Устройство для сжигания твердого топлива

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности для сжигания любого твердого топлива, и может быть использовано в коммунальном хозяйстве, в тепловых электростанциях, для сушки любых материалов и сжигания твердых бытовых отходов. Перед изобретением поставлена задача обеспечить равномерное горение топлива и полное его сжигание за счет стабильного горения и беспрепятственного движения потоков пиролизного газа в центральный котел дожигания топлива. Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для сжигания твердого топлива, содержащем загрузочную камеру с жаростойким подом в виде усеченных поверхностей вращения со сквозными отверстиями, связанными с каналами подачи воздуха, центральный канал-камеру, согласно изобретению, отверстия имеют козырьки-выступы в виде семейства отрезков конических спиралей, образующих сплошные каналы с возможностью свободного движения пиролизных газов в канал-камеру по кратчайшему пути и образования закрученного потока газов у входа в его полость. Каждый выступ семейства отрезков конических спиралей своей длиной прикрывает по одному отверстию каждого яруса с возможностью максимального прикрытия их от закупоривания частицами топлива и углей. Технический результат: обеспечение стабильной подачи воздуха - окислителя в надколосниковое пространство, стабильного горения и полного сжигания твердого топлива. 7 ил.

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности для сжигания твердых бытовых отходов и отходов производства, являющихся низкосортным топливом, и может быть использовано в коммунальном хозяйстве, в тепловых электростанциях, для сушки древесины и т.д.

Известен способ газогенераторного сжигания твердого топлива и устройство для его осуществления (см. П-т UA 44982, 6 F 23 G 5/00, 2000г), выбранный авторами за прототип.

Устройство содержит загрузочную камеру с жаростойким подом в виде усеченных поверхностей вращения со сквозными отверстиями, расположенными по периметру пода, образуя ярусы, связывающими надколосниковое пространство с окружными каналами подачи воздуха, центральный вертикально направленный вниз канал-камеру дожигания образующегося при горении топлива пиролизного газа, связанный с автономной дозирующей камерой подачи воздуха-окислителя. Загрузку топлива осуществляют сверху камеры через люк. Загрузочная камера имеет цилиндрическую форму и выполнена предпочтительно из листового металла. Зольная камера расположена под центральным каналом-камерой дожигания пиролизного газа и частиц недогоревшего топлива.

Недостатком прототипа является невозможность беспрепятственного прохождения образующегося в результате первичного горения топлива пиролизного газа сверху вниз пода в центральный канал-камеру для его дожигания, вследствие отсутствия сплошных козырьков, создающих каналы, что замедляет скорость сжигания топлива и создает неравномерную газификацию топлива в пространстве пода.

Перед изобретением поставлена задача обеспечить равномерное горение в подколосниковом пространстве и полное сжигание любого твердого топлива за счет стабильного горения топлива по всему пространству пода и беспрепятственного движения потоков пиролизного газа сверху пода в центральный канал-камеру и исключения закупоривания свозных отверстий подачи воздуха в подколосниковое пространство.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для сжигания твердого топлива, содержащее загрузочную камеру с жаростойким подом в виде усеченных поверхностей вращения со сквозными отверстиями, расположенными по периметру пода, образуя ярусы, связывающими надколосниковое пространство с окружными каналами подачи воздуха, центральный вертикально направленный вниз канал-камеру дожигания пиролизного газа, связанный с автономной дозирующей камерой подачи воздуха, согласно изобретению сквозные отверстия пода имеют козырьки, представляющие собой выступы относительно внутренней поверхности пода в виде семейства равновеликих и геометрических подобных отрезков конических спиралей, равномерно размещенных по периметру пода, образуя парами между собой сплошные каналы, с возможностью свободного движения пиролизных газов в центральный канал-камеру по кратчайшему пути и возможности образования закрученного потока газа у входа в его полость, и каждый выступ семейства отрезков конических спиралей своей длиной сверху вниз прикрывает по одному отверстию каждого яруса с возможностью максимального прикрытия их от закупоривания частицами топлива и образующихся в процессе сжигания топлива углей.

Устройство поясняется фигурами 1-7.

На фиг.1 - общий вид устройства;

фиг.2 - канал-камера с надставкой;

фиг.3 - жаростойкий под устройства;

фиг.4-7 - секции пода с различной формой поверхностей вращения.

Устройство для сжигания твердого топлива состоит из загрузочной камеры 1 (фиг.1), выполненной из листового металла цилиндрической формы и жаростойкого пода 2 в виде усеченных поверхностей вращения (конуса, воронки, эллиптического параболоида и т.п.), фиг.4-7. В теле пода 2 имеются сквозные отверстия 3, расположенные по периметру пода, образуя ярусы 4. Отверстия 3 связывают надколосниковое пространство с окружными каналами 5 подачи воздуха. Ниже пода 2 размещен центральный вертикально направленный вниз канал-камера 6 дожигания пиролизного газа, образующегося при первичном сжигании топлива в надколосниковом пространстве. Канал-камера 6 связан с автономной дозирующей камерой 7 подачи воздуха. Над каналом-камерой установлена надставка 8, выполненная из жаростойкого материала и составная по высоте и периметру. Выступы на подставке обеспечивают образование проходов 9, 10, связывающих надставочное и надколосниковое пространства с полостью канала-камеры 6 для прохождения пиролизного газа и золы. В верхней части стенки канала-камеры по ее периметру выполнены каналы-сопла 11. Сквозные отверстия 3 пода имеют козырьки 12, представляющие собой выступы относительно внутренней поверхности пода в виде семейства равновеликих и геометрически подобных отрезков конических спиралей, равномерно размещенных по периметру пода. Козырьки-выступы 12 образуют между собой сплошные каналы 13 с возможностью свободного, беспрепятственного движения пиролизных газов в полость центрального канала-камеры 6 по кратчайшему пути, одновременно обеспечивая возможность закручивания потоков газов у входа полости канала-камеры 6. Каждый выступ семейства отрезков конических спиралей своей длиной сверху вниз прикрывает по одному отверстию 3 каждого яруса 4 с возможностью максимального прикрытия их от закупоривания частицами топлива и частицами, образующимися в процессе сжигания топлива, углей. Под выполнен из секций 14, секции могут быть различной формы (фиг.4-7), образуя в сборе различные формы поверхностей вращения (конус, воронку, эллиптический параболоид). Выполнение пода из набора секций технологично в изготовлении и уменьшает вероятность растрескивания пода из-за возможных резких перепадов температур в процессе его эксплуатации.

Семейство отрезков конических спиралей должно располагаться по поверхности пода так, чтобы касательные каждой кривой отрезков конической спирали к каждой точке окружностей сквозных отвестий 3 ярусов 4 образовывали с линиями-образующими поверхностей вращений, проходящими через точки их касания с окружностями, углы, лежащие в диапазоне 45-65°. Это условие обеспечит одновременно достаточное прикрытие сквозных отверстий от закупоривания частицами топлива и частицами образовавшихся углей и создаст минимально возможный путь движения потока пиролизного газа, что в конечном счете обеспечит стабильное сжигание топлива.

Если угол α будет меньше 45°, то фактически уменьшается путь движения потока пиролизного газа, однако увеличивается вероятность закупоривания каналов и уменьшается вероятность прикрытия свозных отверстий 3, а при увеличении угла α более 65° увеличивается путь движения потока пиролизного газа.

Устройство для сжигания твердого топлива работает следующим образом. Предварительно производят розжиг и разогрев надставки 6 и пода 2 до температуры 600-700°С. Разогрев можно произвести легковоспламеняемым топливом, например дровами, стружкой. Топливо загружают через люк (на фиг.1 не показано) сверху камеры 1, при этом окружные каналы 5 подачи воздуха перекрыты заслонками 15. Горение 4 топлива происходит за счет тяги дымососа 16 и дымовой трубы 17. После прогрева пода и надставки открывают заслонки 18 для подачи воздуха в канал-камеру для обеспечения процесса дожигания топлива. При образовании в результате первичного горения топлива в надколосниковом пространстве пиролизного газа открывают заслонку 14 подачи воздуха в канал-камеру для его дожигания. Пиролизный газ беспрепятственно по каналам 13 попадает в центральный канал-камеру 6. За счет выполнения каналов в виде отрезков конических спиралей на входе в канал-камеру потоки пиролизного газа закручиваются, что улучшает смешивание его с окислителем-воздухом и способствует полному его сгоранию в полости канала-камеры. В процессе движения твердого топлива, за счет прикрытия выступами 12 сквозных отверстий 3 не происходит их закупоривание частицами топлива и образующимися частицами углей, что способствует стабильной подаче воздуха для первичного сжигания топлива.

Преимущество предложенного устройства для сжигания твердого топлива в том, что благодаря наличию козырьков-выступов 8 в виде отрезков конических спиралей и сплошных каналов 13, образованных ими, обеспечивается стабильное горение любого твердого топлива и полное сжигание образующихся пиролизных газов, что способствует экологически чистому выходу в атмосферу продуктов горения.

Устройство для сжигания твердого топлива, содержащее загрузочную камеру с жаростойким подом в виде усеченных поверхностей вращения со сквозными отверстиями, расположенными по периметру пода, образуя ярусы, связывающими надколосниковое пространство с окружными каналами подачи воздуха, центральный вертикально направленный вниз канал-камеру дожигания пиролизного газа, связанный с автономной дозирующей камерой подачи воздуха, отличающееся тем, что сквозные отверстия пода имеют козырьки, представляющие собой выступы относительно внутренней поверхности пода в виде семейства равновеликих и геометрически подобных отрезков конических спиралей, равномерно размещенных по периметру пода, образуя парами между собой сплошные каналы, с возможностью свободного движения пиролизных газов в центральный канал-камеру по кратчайшему пути и возможности образования закрученного потока газа у входа в его полость и каждый выступ семейства отрезков конических спиралей своей длиной сверху вниз прикрывает по одному отверстию каждого яруса с возможностью максимального прикрытия их от закупоривания частицами топлива и образующихся в процессе сжигания топлива углей.