ТОПОЧНОЕ УСТРОЙСТВО С ОХЛАЖДАЕМЫМ ПОДОМ
FIRING DEVICE WITH COOLED BOTTOM

Изобретение относится к устройствам для сжигания жидких, газообразных и твердых топлив и может найти применение в промышленной теплоэнергетике.
Известны газомазутные топки с горизонтальным или слабонаклонным неохлаждаемым подом, выполненным из огнеупорных материалов (шамотного кирпича и др.) [Адамов В.А. Сжигание мазута в топках котлов. - Л.: Недра, 1989, с.154; Бузников Е.Ф., Роддатис К.Ф., Спейшер В.А. Перевод котлов ДКВ и ДКВР на газообразное топливо. - М. - Л.: Энергия, 1964, с.34-35]. Данные топки широко применяются на объектах малой энергетики и были рассчитаны на сжигание средних по вязкостным характеристикам мазутов. Однако в настоящее время в топочных камерах данных газомазутных котлов практически повсеместно сжигаются тяжелые мазуты марки 100 и даже 200. При этом требования по вязкости топлива перед горелочными устройствами, как правило, не соблюдаются, в результате имеет место крупнодисперсный распыл мазута и его диффузионное горение. Крупные капли мазута сепарируют на под топки, где в процессе их выгорания происходит оплавление огнеупорного материала с последующим образованием на нем наростов, способных оказывать негативное влияние на аэродинамику топки. Все это снижает полноту выгорания топлива и экологоэкономические показатели работы котла в целом. Кроме этого, при останове котлоагрегата начало проведения ремонтных работ сдерживается периодом охлаждения его обмуровки и прежде всего пода, для сокращения которого включают дымосос, что вызывает дополнительный расход электроэнергии на собственные нужды.
Для устранения ранее отмеченных недостатков в горизонтальном поде котлоагрегата ДКВр-20-13 была выполнена система воздушных каналов, обеспечивающих охлаждение пода. Для преодоления аэродинамического сопротивления системы воздушного охлаждения пода со стороны задней стены топки установлен вентилятор ВВД-8У с двигателем мощностью 5,5 кВт. Холодный воздух, забираемый из помещения котельной, при прохождении воздушных каналов нагревается, обеспечивая охлаждение пода топки. Максимальный прирост температуры воздуха на выходе из системы охлаждения пода составил Δt=40°. Смесь холодного воздуха, забираемого с помощью воздухозаборной шахты, и слабоподогретого воздуха, прошедшего по каналам системы воздушного охлаждения пода, вентилятором ВД-11,5 направляется к горелочному устройству ГМГБ-5,6; расположенному на фронтовой стене котла [Любов В.К., Романов А.Ю., Любова Н.В. Повышение эффективности сжигания мазута в топках котлов ДКВр-20-13 // Материалы пятой Всероссийской науч.-техн. конф. «Вузовская наука - региону» Вологда: ВоГТУ, 2007. - т.I. с.64-66]. Данное топочное устройство принято нами за прототип.
Результаты балансовых испытаний котлоагрегатов, оборудованных системой воздушного охлаждения пода топки, обеспечивающей предварительный подогрев воздуха, идущего в горелочные устройства, показали, что их КПД брутто и жизненный цикл огнеупорного материала пода увеличились. Однако опыт длительной эксплуатации котлов с данными топочными устройствами показал, что наличие дополнительного высоконапорного вентилятора в системе воздушного охлаждения пода увеличило расход энергии на дутье ~на 18%, что привело к повышению себестоимости вырабатываемой тепловой энергии.
Проблемы, связанные с непродолжительным сроком службы неохлаждаемого пода и дополнительными затратами энергии для ускорения его охлаждения с целью проведения ремонтных работ, характерны и для котлов, сжигающих древесное топливо [Головков С.И., Коперин И.Ф., Найденов В.И. Энергетическое использование древесных отходов. - М.: Лесная промышленность, 1987, с.48, 51, 101, 102, 104].
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение технико-экономических и экологических показателей работы топочных устройств с горизонтальным или слабонаклонным подом, выполненным из огнеупорных материалов, и увеличение его жизненного цикла.
Это достигается тем, что у топочного устройства для сжигания жидкого, газообразного или твердого топлив, содержащего горизонтальный или слабонаклонный под, выполненный из огнеупорных материалов и снабженный системой воздушных каналов, обеспечивающих его охлаждение и подключенных, с одной стороны к воздухораспределительному, а с другой к воздухосборному коробам, при этом воздухосборный короб оснащен отводящим воздуховодом, подключенным к воздухозаборной шахте, подводящей смесь холодного и слабоподогретого воздуха к дутьевому вентилятору, оснащенному нагнетательным воздуховодом, причем воздухораспределительный короб оснащен поворотной жалюзийной решеткой, регулирующей расход воздуха в систему воздушных каналов, а преодоление аэродинамического сопротивления системы воздушных каналов обеспечивается за счет разрежения, создаваемого дутьевым вентилятором в воздухозаборной шахте.
На фиг.1 изображено предлагаемое топочное устройство, продольный разрез; на фиг.2 - горизонтальный разрез А-А фиг.1; на фиг.3 - вид В на воздухораспределительный короб с поворотной жалюзийной решеткой. На фигурах 1 и 2 охлаждаемый под приведен для котлоагрегата ДКВр-20-13, однако подобным образом он может быть выполнен на других котлах с горизонтальным или слабонаклонным подом.
Топочное устройство содержит камеру сгорания 1 с горизонтальным или слабонаклонным подом 2, выполненным из огнеупорных материалов и снабженным системой воздушных каналов 3, обеспечивающих его охлаждение и подключенных с одной стороны к воздухораспределительному 4, а с другой к воздухосборному 5 коробам, при этом воздухосборный короб оснащен отводящим воздуховодом 6, подключенным к воздухозаборной шахте 7, подводящей смесь холодного и слабоподогретого воздуха к дутьевому вентилятору 8, оснащенному нагнетательным воздуховодом 9. Воздухораспределительный короб 4 снабжен поворотной жалюзийной решеткой 10, регулирующей расход воздуха в систему воздушных каналов 3, преодоление аэродинамического сопротивления воздушных каналов обеспечивается за счет разрежения, создаваемого дутьевым вентилятором 8 в воздухозаборной шахте 7.
Работа топочного устройства с охлаждаемым подом осуществляется следующим образом.
Забор воздуха для обеспечения процесса горения топлива в камере сгорания 1 осуществляется с помощью дутьевого вентилятора 8, создающего разрежение в воздухозаборной шахте 7, к которой подключен отводящий воздуховод 6, обеспечивающий присадку к холодному воздуху слабоподогретого из воздухосборного короба 5. Регулирование расхода воздуха, забираемого в систему охлаждения пода, осуществляется с помощью поворотной жалюзийной решетки 10, а его распределение по воздушным каналам 3 с помощью воздухораспределительного короба 4. При прохождении воздуха по воздушным каналам 3 происходит его нагрев, при этом под топки 2 охлаждается. Повышение температуры воздуха, поступающего в камеру сгорания 1, позволяет повысить эффективность процесса горения и увеличить жизненный цикл огнеупорных материалов пода топки. Воздухораспределительный короб 4 с приемными устройствами, оборудованными поворотными жалюзийными решетками 10, следует располагать в зоне с наиболее неблагоприятными параметрами микроклимата (повышенная температура и/или загазованность), что позволяет получить дополнительный положительный эффект за счет улучшения условий труда персонала котельной. При остановке котлоагрегата для проведения ремонтных работ или расшлаковки поворотные жалюзийные решетки 10 оставляют открытыми, что сокращает период расхолаживания и затраты энергии на собственные нужды.
Исследования показали, что данное топочное устройство с охлаждаемым подом позволяет обеспечить более высокий КПД брутто котлоагрегата (примерно на 0,8%), уменьшить выбросы оксидов азота на 20…25% и на 18% расход энергии на дутье, а также увеличить жизненный цикл огнеупорных материалов пода топки.