КОЛОСНИКОВАЯ РЕШЕТКА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к устройствам для сжигания твердого топлива в псевдоожиженном слое и может быть использовано в топках теплогенераторов, печей, водогрейных и паровых котлов.
Известна водоохлаждаемая колосниковая решетка, содержащая основание в виде радиатора из поперечных и продольных труб с межтрубными колосниковыми перекрытиями в виде перфорированных пластин (см. патент на полезную модель РФ №71408, по МПК F23H 1/02, опубл. 10.03.2008 г.).
Недостатком известной колосниковой решетки является низкая эффективность сжигания топлива в псевдоожиженном слое вследствие неравномерного распределения воздуха по ширине решетки с образованием непросасываемых воздухом зон над водоохлаждаемыми трубами, а также вследствие коробления и отрыва пластин при их перегреве от труб с образованием больших зазоров для прохода воздуха между пластинами и трубами.
Недостатком известной колосниковой решетки также является низкая надежность работы решетки при сварном соединении пластин с трубами вследствие отрыва пластин при их перегреве от труб с разрывами последних, коробления и изгиба всей решетки из-за разных линейных температурных расширений водоохлаждаемых труб и перфорированных пластин как в продольном, так и в поперечном направлении топки.
Наиболее близкой по технической сущности является водоохлаждаемая колосниковая решетка, содержащая основание в виде радиатора из поперечных и продольных труб с межтрубными колосниковыми перекрытиями в виде перфорированных уголков (см. свид. на полезную модель РФ №25781, по МПК F23Н 1/02, опубл. 20.10.2002 г. и патент на полезную модель РФ №69203, по МПК F23Н 1/02, опубл. 10.12. 2007 г).
Недостатком известной колосниковой решетки является пониженная эффективность сжигания топлива в псевдоожиженном слое из-за неравномерности распределения воздуха в слое топлива вследствие образования непросасываемого воздухом участка слоя топлива вдоль вершины уголка при установке его вершиной вверх (полками вниз), так как воздух, выходящий из отверстий, просверленных перпендикулярно поверхности полок имеет скоростное направление тоже перпендикулярно поверхности этих полок.
Установка перфорированного уголка вершиной вниз (полками вверх) нецелесообразна из-за низкой эффективности работы топки, так как воздух, выходящий из отверстий и имеющий скоростное направление перпендикулярно поверхности полок, сбивается практически в одну струю, образуя широкие продольные между вершинами уголков непросасываемые воздухом зоны в слое топлива.
Недостатком известной колосниковой решетки является также низкая эффективность сжигания топлива и надежность работы решетки вследствие коробления и отрыва уголков при их перегреве от труб с образованием больших зазоров для прохода воздуха, а при сварном соединении уголков с трубами - коробление (прогиб) всей решетки, разрыв труб при отрыве уголков от труб из-за разности линейных расширений в продольном направлении уголков и труб.
Линейное расширение уголка в поперечном направлении компенсируется его деформацией, так как уголок в поперечном сечении является хорошим компенсатором.
Задача предлагаемой полезной модели заключается в повышении эффективности работы топки и ее работоспособности.
Технический результат достигается тем, что в колосниковой решетке, содержащей основание в виде радиатора из поперечных и продольных труб с межтрубными колосниковыми перекрытиями, соединенными сваркой с продольными водоохлаждаемыми трубами, межтрубные колосниковые перекрытия выполнены в виде перфорированных полутруб.
Отверстия для прохода воздуха в полутрубах выполняются (сверлятся) всегда по радиусу полутрубы и могут быть выполнены в любой точке, в том числе и в центральной части по образующей полутрубы. Это обеспечивает равномерное распределение воздуха в слое топлива, что повышает эффективность сжигания твердого топлива.
По второму варианту в колосниковой решетке, содержащей основание в виде радиатора из поперечных и продольных труб с межтрубными колосниковыми перекрытиями, соединенными сваркой с продольными водоохлаждаемыми трубами, межтрубные колосниковые перекрытия выполнены в виде элементов из перфорированных полутруб длиной 100-300 мм с зазорами между ними 1-4 мм.
Такое выполнение межтрубных колосниковых перекрытий предотвращает коробление и отрыв элементов из перфорированных полутруб при их перегреве до температуры 600°C от водоохлаждаемых труб с образованием больших зазоров для прохода воздуха, а также разрыв водоохлаждаемых труб из-за разности линейных расширений в продольном направлении элементов из перфорированных полутруб и водоохлаждаемых труб.
Линейное температурное расширение полутрубы в поперечном сечении компенсируется его упругой деформацией, так как полутруба в поперечном сечении является хорошим компенсатором.
Нижний предел длины элемента из перфорированной полутрубы равный 100 мм обусловлен увеличением трудозатрат при монтаже. Верхний предел длины элемента равный 300 мм обусловлен предельным температурным удлинением его верхней части при перегреве до температуры 600°C, при котором происходит коробление и отрыв элемента из перфорированной полутрубы от труб с образованием между ними больших зазоров для прохода воздуха, а также возможный разрыв труб при его отрыве.
Разность линейных температурных удлинений при длине элемента из перфорированной полутрубы равной 100 мм, средней температуре стенки трубы равной 100°C и температуре его вершины равной 300 и 600°C составит соответственно 0,22 и 0,55 мм, а при длине равной 300 мм - 0,66 и 1,65 мм.
Нижний и верхний предел зазора между элементами из перфорированной полутрубы равный соответственно 1 и 4 мм обеспечивают компенсационное расширение верхних частей двух последовательно установленных элементов из полутруб длиной соответственно по 100 и 300 мм при температуре перегрева до 600°C.
Увеличение зазора между элементами из перфорированной полутрубы более 4 мм приводит к снижению эффективности работы топки из-за неравномерности распределения воздуха в слое топлива.
При установке элемента из перфорированной полутрубы выпуклой поверхностью кверху воздух, выходящий из отверстий, будет иметь скоростное направление параллельно радиусам полутрубы к центрам этих отверстий и более равномерно распределятся в слое твердого топлива по сравнению с установкой его вогнутой поверхностью кверху, при которой воздух, выходящий из отверстий, сбивается практически в одну струю, образуя широкие непросасываемые воздухом продольные зоны между центрами полутруб.
На фиг.1 и 2 показаны виды сверху на колосниковую решетку с межтрубными перекрытиями соответственно в виде перфорированных полутруб и элементов из перфорированных полутруб, установленных выпуклой поверхностью кверху, на фиг.3 показан поперечный разрез фиг.1 по А-А
Колосниковая решетка содержит поперечные и продольные водоохлаждаемые трубы соответственно 1 и 2, последние установлены с зазорами 3, которые перекрыты полутрубами 4 (см. фиг.1) или элементами 4a (см. фиг.2) из полутруб с перфорируемыми отверстиями 5. Элементы 4а установлены с компенсационными зазорами 6 между ними. На колосниковой решетке лежит слой 7 твердого топлива.
Предложенная колосниковая решетка работает следующим образом.
При работе топки на предложенную колосниковую решетку подают твердое топливо, которое формирует слой 7. Воздух на горение угля поступает из подрешеточного пространства через зазоры 3 между продольными водоохлаждаемыми трубами 2, затем через отверстия 5 в полутрубах 4 или элементах 4а и зазоры 6 между последними. Воздух, выходящий из отверстий 5, просверленных по радиусам полутрубы 4 или элемента 4а, имеет скоростное направление параллельно радиусам к центрам данных отверстий полутрубы 4 или элемента 4а полутрубы (на фиг.3 скоростное направление воздуха показано стрелками) и более равномерно распределяется в слое 7 топлива, что повышает эффективность его сжигания.
При плотном сварном соединении перфорированной полутрубы 4 или элемента 4а полутрубы с продольными водоохлаждаемыми трубами 2 нижние их части, соединенные сваркой с продольной водоохлаждаемой трубой 2, охлаждаются. Однако, верхние части, особенно центральная часть по образующей перфорированной полутрубы 4 или элемента 4а полутрубы из-за плохой теплопроводности их в зависимости от режима горения топлива может нагреваться до высоких температур. Некоторое увеличение длины верхней части по образующей элемента 4а полутрубы, по сравнению с его приваренным к трубе 2 основанием, компенсируется предусмотренным зазором 6 между этими элементами 4а полутрубы, что предотвращает разрушение колосниковой решетки.
Предложенная конструкция колосниковой решетки обеспечивает эффективную и надежную стабильную работу топок при значительных колебаниях режима сжигания твердого топлива различного гранулометрического состава, даже на низкосортных его видах.