ТОПКА ПСЕВДОКИПЯЩЕГО СЛОЯ

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, а именно, к топочным устройствам, предназначенным для сжигания твердого топлива, и может быть использована в котельных агрегатах, работающих на высоковлажных древесных отходах.
Известна топка кипящего слоя с огненной массой, содержащая камеру сгорания, в нижней части которой расположен соединенный с дутьевым вентилятором воздухораспределитель, выполненный в виде установленных одна за другой двух наклонных и одной горизонтальной секций (полых коробов с вертикальными форсунками), между которыми уложен слой изоляционного материала. Бункер-питатель порционной подачи топлива размещен над верхней наклонной секцией воздухораспределителя /RU, полезная модель, п. №69613, оп. 27.12.2007 г./ - прототип.
Недостатком прототипа является значительная неполнота сгорания топлива, обусловленная недостаточно развитой поверхностью контакта частиц топлива с кислородом воздуха. Вертикальное расположение форсунок способствует их забиванию частицами мелкофракционного топлива или продуктами его сгорания. Воздух подводится в слой топлива локально в отдельных дутьевых зонах и вследствие высокого аэродинамического сопротивления слоя не способен в необходимом количестве достаточно глубоко проникать в слой топлива для обеспечения его высокой реакционной способности. При меняющейся влажности топлива, без регулирования угла наклона секций топливо либо скатывается сразу до следующей секции, либо просто лежит на первой секции пока не просохнет и пока не загорится на ней, что может привести к воспламенению топлива в бункере питателе. Указанное расположение форсунок не обеспечивает оптимального режима обработки топлива, способствует образованию не продуваемых «мертвых зон», увеличению золообразования и повышению токсичности дымовых газов вследствие неполноты сгорания топлива, что снижает эффективность, надежность и КПД.
Задача, положенная в основу полезной модели, заключается в создании экономичной конструкции топки псевдокипящего слоя, обеспечивающей повышение эффективности и надежности ее работы.
Поставленная задача достигается тем, что топка псевдокипящего слоя содержит камеру сгорания, в нижней части которой расположен соединенный с дутьевым вентилятором воздухораспределитель в виде установленных одна за другой наклонных и горизонтальный секций полых корпусов с форсунками, между которыми уложен слой изоляционного материала, а также бункер-питатель порционной подачи топлива, размещенный над верхней наклонной секцией воздухораспределителя. Новым является то, что, по меньшей мере, одна наклонная секция воздухораспределителя выполнена ступенчатой, а ее форсунки расположены между ступеньками и ориентированы в направлении движения топлива. Форсунки ступенчатой наклонной секции воздухораспределителя могут быть выполнены щелевыми и размещены в горизонтальной плоскости между ступеньками. Нижняя наклонная секция воздухораспределителя может быть выполнена бесступенчатой с форсунками, установленными в шахматном порядке. По меньшей мере, одна из секций воздухораспределителя установлена с возможностью регулирования угла наклона в зависимости от влажности топлива. Форсунки горизонтальной секции выполнены щелевыми, снабжены нащельниками и расположены продольными рядами в направлении движения топлива. Все это позволяет осуществлять интенсивную обработку топлива в псевдокипящем слое в широком диапазоне регулирования положений секций и угла расположения их форсунок, ориентированных в направлении движения топлива.
Заявляемая полезная модель поясняется примером выполнения топки с сопровождающими чертежами, на которых изображены:
- фиг.1 - топка, общий вид;
- фиг.2 - верхняя наклонная секция воздухораспределителя, вид сверху;
- фиг.3 - нижняя наклонная секция воздухораспределителя, вид сверху;
- фиг.4 - горизонтальная секция воздухораспределителя, вид сверху.
Топка имеет камеру сгорания 1, в нижней части которой расположен воздухораспределитель, состоящий из установленных одна за другой двух наклонных 2, 3 и горизонтальной 4 секций, представляющих собой полые корпуса с форсунками. Секции 2, 3 и 4 установлены с возможностью регулирования угла наклона посредством привода (на чертежах не показано) в зависимости от влажности фракций топлива. Верхняя наклонная секция 2, размещенная под бункером-питателем 5, имеет ступеньки 6, выполненные из огнеупорного изоляционного материала. В горизонтальной плоскости между ступеньками установлены щелевые форсунки 7, которые ориентированы в направлении движения топлива. Форсунки 8 нижней наклонной секции 3 воздухораспределителя расположены в шахматном порядке и образуют ряды под углом 45° к направлению движения топлива. В каждом горизонтальном ряду форсунок 8 установлены вертикальные пластины 9, препятствующие скатыванию и пересыпанию огненной массы. Щелевые форсунки 10 с нащельниками горизонтальной секции 4 расположены продольными рядами в направлении движения топлива.
Топка работает следующим образом.
Топливо - древесные отходы (кора, щепа, стружка, опил), влажность которых может превышать 60%, порционно подается из бункера-питателя 5 на верхнюю наклонную секцию 2 воздухораспределителя со ступеньками 6, где обрабатывается острым продувом горячим воздухом из щелевых форсунок 7 под повышенным давлением, создаваемым высоконапорным вентилятором. Под воздействием мощного теплового излучения и острого дутья горячим воздухом порции влажного топлива разбиваются на мелкие фрагменты, ступенчато перемещаются вниз, быстро высыхают и попадают на нижнюю наклонную секцию 3 воздухораспределителя. Здесь топливо поджигается за счет разогретой огненной массы и острого продува так же горячим воздухом через форсунки 8, воспламеняется и интенсивно горит в полном объеме. Перемещение топлива по наклонным секциям, установленным под углом, соответствующим влажности топлива, позволяет осуществлять быстрое выпаривание и сушку влажного топлива без его скопления и слеживания золы и шлака. Выполнение наклонной секции 2 ступенчатой исключает подъем пламени до бункера-питателя 5, обеспечивая его пожаробезопасность. Пластины 9 нижней наклонной секции 3 предотвращают скатывание и просыпание огненной массы на горизонтальную секцию 4, на которой производится дожигание несгоревших остатков топлива и устойчивое горение, интенсивность которого обеспечивается регулируемым щелевым острым дутьем горячим воздухом из форсунок 10 под давлением, создаваемым высоконапорным вентилятором. Горячий воздух, подаваемый в секции воздухораспределителя, регулируется блоком шиберов 11, что позволяет облегчить подачу необходимого количества горячего воздуха в каждую секцию топки, согласовав работу секций между собой. Топливо в камере 1 сгорает полностью в псевдокипящем слое с минимальным остатком сажи и золы, которая удаляется при помощи зольника 12.
Таким образом, в заявляемой топке принудительно продувающиеся во всем объеме влажные древесные отходы подвергаются быстрой сушке, обеспечивая стабильное и интенсивное горение в псевдокипящем слое в полном объеме без образования «мертвых зон» скопления топлива с минимальным остатком золы и шлака, с уменьшением золообразования и увеличением чистоты отходящих дымовых газов. Это способствует повышению эффективности и надежности работы, позволяет увеличить КПД топки.