КОТЁЛ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ИЗ ТОПЛИВА, СОДЕРЖАЩЕГО ПТИЧИЙ ПОМЁТ

Полезная модель относится к энергетике, в частности к котлам, использующим топливо, содержащее птичий, например, куриный помет.
В российском птицеводстве объем отходов составляет более 15 млн. тонн в год. Значительную часть отходов составляет подстилочный помет. При этом энергетические свойства помета практически не используются. Известно, что сжигание 1 т. подстилочного помета позволяет получить до 2 Гкал тепла в виде горячей воды или до 3 т. пара на технологические нужды, а также выработать от 50 до 500-600 кВт электроэнергии в зависимости от начальных и конечных параметров пара. Соответственно, происходит экономия до 270 куб. м. природного газа или до 240 кг жидкого топлива (мазут, печное топливо). Необходимо отметить тот факт, что сжигание подстилочного помета не требует его предварительной подготовки (гранулирования, измельчения, сушки и пр.), а это значительно упрощает и удешевляет производимый технологический процесс.
Известно устройство для сжигания смеси углеродосодержащих материалов и помета /RU 2375637, F23G 7/00, 2009/, содержащее корпус, топку с камерой дожигания в верхней части, воздухоподогреватель, канал для движения газа (газоход), теплообменник. Отличительной особенностью известного устройства является то, что топка содержит перфорированное днище, камеру для смеси углеродосодержащих материалов и помета, камеру для топлива, поддерживающего горение (уголь, торф, дрова). При этом вышеуказанные камеры разделены перфорированной перегородкой. Кроме того, устройство содержит воздухозаборник, вентилятор, воздуховод для подачи воздуха под перфорированное днище, воздуховод для подачи нагретого воздуха в топку и камеру дожигания.
Известному устройству присущи следующие недостатки. Во-первых, низкая экологичность, которая обусловлена такими факторами, как недожег топлива, следствием которого является, большое содержание несгоревшего топлива в золе, большой унос несгоревших сложных газов в атмосферу (неприятный запах ощущается на расстоянии до 3-х км), а также высокая степень уноса золы с дымовыми газами. Во-вторых, известное устройство имеет низкий КПД, не превышающий 50%. В-третьих, известное устройство характеризуется низким коэффициентом технического использования. Данный недостаток связан с периодическим забиванием теплообменного оборудования продуктами сгорания, содержащимися в дымовых газах.
Частично указанные недостатки были исправлены в конструкции котла, производимого концерном AE&E в г. Моердийк, Голландия. Котел применяется в составе ТЭЦ установленной электрической мощностью 36 МВт, где утилизируется в год 400 тыс.т. органических отходов, в том числе подстилочного птичьего помета /AE&E Group, ”Operating experiences from combustion of combustion of biomass at elevated steam temperatures with the focus on challenging biomass fuels”, [электронный ресурс], доступно по адресу:
http://www.ieabcc.nl/workshops/task32_Lyon/full%20page/06%20Bolhar-Nordenkampf.pdf/.
Указанный котел содержит корпус, внутри которого размещена колосниковая решетка увеличенной длины и камера дожита увеличенного объема, соединенная газовым трактом с теплообменником, расположенным вне корпуса. Данная конструкция выбрана за прототип. Увеличение длины колосниковой решетки и объема камеры дожига привело к значительному улучшению показателей экологичности, однако прототип имеет недостаточный коэффициент технического использования. Указанный недостаток связан с высокими скоростями газовых потоков.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в создании котла для получения тепловой энергии из топлива, содержащего птичий помет, лишенного указанного недостатка. Технический результат заключается в повышении коэффициента технического использования котла.
Для решения поставленной задачи, а также для достижения указанного технического результата предлагается котел для получения тепловой энергии из топлива содержащего птичий помет, содержащий корпус со средствами подачи топлива и воздуха и средствами отвода дымовых газов, внутри которого размещена колосниковая решетка и камера дожига, соединенная газовым трактом с теплообменником. Отличительной особенностью предлагаемого котла является то, что газовый тракт выполнен в виде лабиринтного дымохода, включающего не менее трех оборотов, при этом отношение площади колосниковой решетки к объему камеры дожига находится в пределах от 0,24 до 0,32.
Дополнительно предлагается котел оснастить переталкивающей колосниковой решеткой.
Дополнительно предлагается котел выполнить с горизонтальной компоновкой.
Дополнительно предлагается теплообменник разместить внутри корпуса.
Дополнительно предлагается корпус выполнить газоплотным.
Также дополнительно предлагается средства для вывода дымовых газов соединить с внутренней полостью корпуса в районе колосниковой решетки.
Выполнение газового тракта в виде лабиринтного дымохода, включающего не менее трех оборотов, а также соблюдение соотношения площади колосниковой решетки (S) к объему камеры дожига (V) в пределах от 0,24 до 0,32 позволяет снизить скорость движения дымовых газов, а также заметно очистить дымовые газы до их контакта с трубной решеткой теплообменника и тем самым, предотвратить забивание межтрубного пространства. Таким образом, достигается технический результат. Соотношение 0,24≤S/V≤0,32 получено расчетно-опытным путем.
На прилагаемой иллюстрации представлена схема заявляемого котла, где 1 - корпус со средствами подачи топлива и воздуха и средствами отвода дымовых газов, 2 - колосниковая решетка, 3 - камера дожига, 4 - теплообменник, 5 - лабиринтный дымоход, 6 - дымосос. Устройство работает следующим образом. Топливо естественной влажности через специальный люк в корпусе 1 подают на переталкивающую колосниковую решетку 2. На колосниковой решетке 2 топливо, передвигаясь по ней, проходит три стадии. Сначала топливо высушивается, затем возгоняется при температуре 400-800°C, а затем дожигаются все горючие составляющие. В камере дожига 3 происходит сгорание продуктов газификации при температурах 900-1100°C, что позволяет исключить из дымовых газов сложные углеводороды и оставить только элементарные оксиды. Корпус должен быть выполнен газоплотным, с возможностью подачи воздуха и дымовых газов в различные места под колосниковую решетку для стабилизации процессов горения и возгонки при нестабильных параметрах топлива. В камере дожига 3 организуют турбулентное движение потока газов для тщательного перемешивания их с поступающим воздухом. Разряжение в корпусе котла 1 регулируют дымососом 6. Дымовые газы, проходя по лабиринтному дымоходу 5, освобождаются от сажы и поступают в межтрубное пространство теплообменника 4, где отдают тепловую энергию воде.
Использование полезной модели позволит значительно сократить количество остановок котла на профилактический ремонт.