ТОПКА С НЕПОДВИЖНОЙ КОЛОСНИКОВОЙ РЕШЕТКОЙ
FURNACE WITH FIXED FIRE GRATE

Изобретение относится к области котлостроения, в частности к топкам с неподвижной колосниковой решеткой и подвижным слоем топлива с наклонным зеркалом горения, для сжигания агропеллет.
Известны конструкции топок с неподвижной колосниковой решеткой и «взвешенным» слоем топлива для сжигания агропеллет (Исследование сжигания агропеллет в кипящем слое. Исьемин Р.Л., Кузьмин С.Н., Коняхин В.В., Михалев А.В., Зорин А.Т., Прокопчик А.П. Тамбовский государственный технический университет).
Однако при сжигании во «взвешенном» слое трудно обеспечить поддержание взвешенного слоя из-за разных размеров кусков топлива, что может приводить к уносу топлива и зашлаковыванию поверхностей нагрева котла.
Известны также конструкции топок с неподвижной колосниковой решеткой и подвижным слоем топлива - шахтные топки с вертикальным зеркалом горения для сжигания только дров с влажностью до 55% (Щеголев М.М., Гусев Ю.Л., Иванова М.С. Котельные установки. Изд-во литературы по строительству. М. 1972. - 384 с.).
Наиболее близкой по конструктивному исполнению является топка с наклонным зеркалом горения для сжигания дров и торфа с влажностью до 45-50% (Щеголев М.М., Гусев Ю.Л., Иванова М.С. Котельные установки. Изд-во литературы по строительству. М. 1972. - 384 с.).
Однако агропеллеты имеют зольность, более чем в 6-10 раз превосходящую зольность древесных пеллет, и золу с низкой температурой плавления (Таблица), что в целом усложняет работу котельного оборудования и снижает его надежность.
(Гелетуха Г.Г., Железная Т.А. Обзор технологий сжигания соломы с целью выработки тепла и электроэнергии // Экотехнологии и ресурсосбережение, 1998, №6, с. 3-11).
Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение температуры поверхности колосниковой решетки, что исключает спекание золы и шлаков на поверхности колосников. Как известно, например (Делягин Г.Н., Лебедев В.И., Пермяков В.А. Теплогенерирующие установки. Учеб. для вузов. М.: Стройиздат, 2006. - 559 с., ил.), горение твердого топлива проходит ряд этапов:
1. тепловая подготовка топлива (прогрев до 100°C, испарения влаги, выход летучих от 200 до 850°C);
2. при достаточной высокой температуре (250-300°C) происходит воспламенение летучих, которые горят как газовое топливо над поверхностью твердого;
3. дальнейший прогрев коксового остатка (углерод и зола), который загорается при 800-1000°C и горит как твердое топливо с поверхности, т.е. идет гетерогенное горение.
Поэтому поверхность колосниковой решетки может быть «разбита» на три зоны примерно равной поверхности.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в предлагаемой конструкции топки с неподвижной колосниковой решеткой и подвижным слоем топлива с наклонным зеркалом горения, для сжигания агропеллет, 1/3 колосников, расположенных в нижней части колосниковой решетки, крепится к водоохлаждаемым трубам, в которых циркулирует котловая вода контура циркуляции котла, т.е. колосники выполняются водоохлаждаемыми. Это позволяет снизить температуру на поверхности колосниковой решетки и предотвратить спекание золы и шлаков на поверхности колосников. Снижение температуры водоохлаждаемой поверхности колосниковой решетки может быть оценено согласно п. 7-39 (Тепловой расчет котлов (нормативный метод). Санкт-Петербург, 1998), в котором указывается, что температура загрязненной стенки может приниматься на 50-60°C выше температуры воды в трубах, что существенно ниже температуры спекания золы, и, тем самым, исключается спекание золы и шлаков на поверхности колосников.
На фиг. 1, 2, 3, 4 показаны конструкции водоохлаждаемой топки с неподвижной колосниковой решеткой и подвижным слоем топлива с наклонным зеркалом горения, для сжигания агропеллет для водотрубных (фиг. 1 и 2) и жаротрубных котлов (фиг. 3, 4) в проекционной связи. На фиг. 1 и 2 показаны чугунные колосники 1, водоохлаждаемая труба 2, коллекторная труба котла 3, подъемные трубы котла 4. На фиг. 3 и 4 показаны чугунные колосники 1, водоохлаждаемая труба 2, жаровая труба котла 3. Топка работает следующим образом: топливо загружается сверху питателем и, ударяясь о наклонные колосники 1, скатывается вниз и постепенно заполняет топку. Горящий слой топлива располагается под углом естественного откоса. Зола и шлаки удаляются снизу. В процессе горения топливо проходит три стадии: в верхней части осуществляется подсушка топлива; в средней части - выход и горение летучих; в нижней части - догорание кокса. Воздух для горения подается под колосниковую решетку. Колосники в нижней части охлаждаются котловой водой, циркулирующей по водяным трубам, которые включены в циркуляционный контур котла. При этом температура поверхности колосников снижается ниже температуры плавления золы и шлаков и предотвращается зашлаковывание колосниковой решетки.