КОЛОСНИКОВАЯ РЕШЕТКА
FIREGRATE

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к конструкциям колосниковых решеток, и может быть использовано в различных топочных устройствах, в частности в теплогенераторах.
Известна колосниковая решетка к топочному устройству для сжигания твердого топлива, которая выполнена в виде размещаемой на опорах топочной камеры круглой плиты со сквозными отверстиями или прозорами для прохода воздуха в камеру, сквозные отверстия или прозоры расположены в концентрично ориентированных относительно центральной зоны плиты рядах, между которыми на тыльной поверхности плиты размещены ребра охлаждения, поперечные сечения прозоров радиально ориентированы относительно центральной зоны плиты, а образующие их поверхностей или оси симметрии сквозных отверстий плиты однонаправленно наклонены к рабочей поверхности плиты с образованием острых углов, вершины которых ориентированы в направлении, противолежащем вращению часовой стрелки, а величина острого угла между образующими поверхностей прозоров или осями симметрии сквозных отверстий и рабочей поверхности плиты составляет 30-60°. Плита образована секторными пластинами, радиально ориентированные поверхности которых имеют выемки и выступы для контактного взаимодействия смежных секторных пластин между собой (патент на полезную модель РФ №238896, опубл. 20.01.2010 г.).
Наиболее близким техническим решением, выбранным заявителем в качестве прототипа, является колосниковая решетка, выполненная в виде полого конуса с соединенными между собой концентрично ориентированными ребрами, между которыми имеются прозоры (патент CN 201155772, приоритет от 2008-11-26).
Недостатком данной конструкции является его невысокая эффективность, т.к. в процессе горения в верхней части решетки не обеспечивается высокая температура, т.е. при прохождении топлива по колосниковой решетке сверху вниз полное воспламенение топлива происходит уже в нижней части решетки, тогда как верхняя часть колосниковой решетки не участвует в процессе горения. Это приводит к снижению эффективности горения и, как следствие, к неполному сгоранию топлива.
Технической задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности горения в верхней зоне колосниковой решетки и улучшение полноты сгорания топлива.
Техническая задача достигается тем, что колосниковая решетка выполнена конусообразной формы, расширяющейся к низу, а ее тело образовано концентрично ориентированными кольцами, между которыми имеются прозоры, кольца соединены друг с другом ребрами, при этом верхняя часть тела колосниковой решетки снабжена цельным приливом, выполненным куполообразной формы.
Сравнение заявляемой колосниковой решетки с прототипом показывает, что она отличается следующими признаками:
- в верхней части тела колосниковой решетки выполнен прилив;
- прилив выполнен цельным;
- прилив выполнен куполообразной формы.
Поэтому можно предположить, что заявляемое изобретение соответствует критерию «новизна».
Изготовление цельного куполообразного прилива в верхней части колосниковой решетки позволяет существенным образом повысить эффективность процесса сгорания. Это может быть связано с тем, что за счет цельного куполообразного прилива, который в процессе горения нагревается до высокой температуры, топливо начинает воспламеняться уже верхней части решетки, т.е. процесс горения начинается непосредственно на монолитном раскаленном приливе. При этом воздух, протягиваемый через прозоры колосниковой решетки, огибает куполообразную форму прилива, что дополнительно приводит к изменению ориентации факела относительно точки горения, активизируя зону активного горения. В отличие от прототипа это позволяет эффективно использовать все тело заявляемой колосниковой решетки, начиная с ее вершины. Как показали проведенные эксперименты, температура в зоне горения на 30-50% выше, чем на колосниковой решетке без куполообразного прилива. Более того, заявляемая форма колосниковой решетки обеспечивает незначительное золообразование, т.е. использование заявляемой колосниковой решетки позволяет обеспечить высокую полноту сгорания топлива, которая, в свою очередь, исключает процесс «зарастания» колосниковой решетки продуктами неполного сгорания топлива. Вышеизложенное позволяет сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».
Колосниковая решетка может быть изготовлена из жаропрочного материала, например чугуна, на стандартном оборудовании с использованием известных технологических процессов, поэтому она соответствует критерию «промышленная применимость».
На Фиг.1 схематично показана колосниковая решетка, на Фиг.2 показана колосниковая решетка, установленная в топке.
Колосниковая решетка 1 выполнена фигурной, а именно ее тело имеет конусообразную форму с расширением к низу. Тело образовано концентрично ориентированными кольцами 2, между кольцами 2 имеются прозоры 3. Сами кольца 2 соединены между собой при помощи ребер 4, образуя внутреннюю полость тела колосниковой решетки. В верхней части тела колосниковой решетки выполнен цельный куполообразный прилив 5. Следует отметить, что колосниковая решетка изготовлена методом литья из жаропрочного чугуна.
Твердое топливо сначала попадает на цельный куполообразный прилив 5 колосниковой решетки 1, размещенную в топке 11, где и начинается процесс его горения. Горение топлива осуществляется поэтапно: сначала дегидратация, потом коксование и пиролизация. Пиролизные продукты горения попадают на кольца 2 колосниковой решетки, где процесс горения топлива завершается его газификацией. Через прозоры 3 поступает воздух, обеспечивающий устойчивое горение на колосниковой решетке, а также через прозоры 3 из колосниковой решетки отводится зола.
Дополнительно работа заявляемой колосниковой решетки поясняется на Фиг.2. Колосниковая решетка 1 устанавливается, например, в топку 11, которая содержит загрузочную часть 6, воздухозаборную часть 7, выполненную перфорированной. Топка 11 соединена с камерой сгорания 8 и далее с теплообменником 9. Для данной конструкции предпочтительно, чтобы выход теплообменника 9 был соединен с дымососом 10. В загрузочную часть 6 топки 11 загружается топливо, например пеллеты, которые попадают на колосниковую решетку 1. После этого включается дымосос 10. Затем при помощи горелки через перфорационные отверстия воздухозаборной части 7 пеллеты поджигаются и в зоне воздухозаборной части 7 идет процесс активного горения топлива, при этом зона активного горения за счет тяги, создаваемой дымососом 10, смещается в камеру сгорания 8, где происходит газификация топлива. Образованные дымовые газы из камеры сгорания 8 проходят через теплообменник 9, отдавая тепло, и затем через дымосос 10 выводятся.
При использовании заявляемой колосниковой решетки зола образуется только в процессе запуска и останова устройства, т.е. в условиях нестабильной подачи воздуха и топлива. В процессе горения зола не образуется. Как было установлено опытным путем, на 100 кг твердого топлива образуется 1 грамм золы, которая представляет собой шлак, песок и другие негорючие примеси, имеющиеся в топливе.
Таким образом, заявляемое изобретение обеспечивает повышение эффективности горения в зоне колосниковой решетки и улучшение полноты сгорания топлива.