Установка для сжигания твердого топлива

Полезная модель относится к области энергетики и предназначена для сжигания твердого топлива и может быть использована для обогрева зданий, сооружений, помещений и т.п.
Известна установка для сжигания твердого топлива, содержащая корпус с топочной камерой, выполненный из стального листа в виде горизонтально расположенного цилиндра с глухими торцами и установленный на фундаменте, технологический люк с крышкой, расположенный на одном из торцев корпуса в нижней его части, колосниковую решетку, установленную горизонтально внутри корпуса под технологическим люком, трубу для удаления золы, установленную в нижней части корпуса под решеткой, стальные ободья, выполненные в виде дуг, установленные на колосниковую решетку и проложенные поперек корпуса на некотором расстоянии друг от друга, на ободья поперек них и по периметру поверхности корпуса до колосниковой решетки жестко уложены стальные листы с отверстиями, а снаружи вдоль корпуса на верхней его части установлен коллектор для подачи воздуха в полости, образованные корпусом, ободьями и листами, внутри топочной камеры в верхней ее части параллельно колосниковой решетке установлена перегородка, разделяющая камеру на две части, при этом к одному из торцев топочной камеры пристыкована перегородка, а на другом торце камеры образован зазор между перегородкой и листами с отверстиями, уложенными на ободья, трубу для удаления дымовых газов, установленную на верхней части корпуса у его торца над глухой частью перегородки, люк с крышкой для загрузки твердого топлива в топочную камеру, расположенный в боковой части корпуса и в его центре, а лист с отверстиями, уложенный на ободья, имеет проем, расположенный под загрузочным люком, при этом на проеме установлена съемная крышка с отверстиями (Патент РФ полезную модель №200185 МПК F23B 10/00, F23C 3/00, 2020).
Однако данная установка для сжигания твердого топлива характеризуется недостаточным сроком службы вследствие достижения высокой температуры дымовых газов во второй зоне (в верхней части корпуса), из-за чего стальная перегородка, разделяющая топочную камеру на две части, ввиду отсутствия охлаждения сильно нагревается, теряет свою устойчивость и отваливается вниз на колосниковую решетку.
Задачей предлагаемой полезной модели является удлинение срока службы установки и улучшения процесса горения остатков топлива во второй зоне за счет ее выноса за пределы топочной камеры путем организации дополнительной камеры, где можно организовать нормальное охлаждение ее стенок.
Техническим результатом, достигаемым предлагаемой полезной моделью, является ликвидация стальной перегородки, разделяющей топочную камеру на две зоны, за счет установки за пределами корпуса дополнительной камеры, где организуется 2-я зона горения дымового газа.
Поставленная задача решается тем, что в установке для сжигания твердого топлива, содержащей корпус с топочной камерой, выполненный из стального листа в виде горизонтально расположенного цилиндра с глухими торцами и установленный на фундаменте, технологический люк с крышкой, расположенный на одном из торцев корпуса в нижней его части, колосниковую решетку, установленную горизонтально внутри корпуса под технологическим люком, трубу для удаления золы, установленную в нижней части корпуса под решеткой, поперек корпуса на расстоянии друг от друга проложены до колосниковой решетки стальные ободья, выполненные в виде дуг, на ободья поперек них и по периметру поверхности корпуса до колосниковой решетки жестко уложены стальные листы с отверстиями, выполненными в ряд, люк с крышкой для загрузки твердого топлива в топочную камеру расположен в боковой части корпуса и в его центре, а лист с отверстиями, уложенный на ободья, имеет проем, расположенный под загрузочным люком, при этом на проеме установлена съемная крышка с отверстиями, согласно полезной модели, снаружи корпуса печи на верхней его части установлена камера дожигания дыма, состоящая из двух глухих цилиндров, вставленных друг в друга с зазором, куда подается воздух из корпуса печи через патрубок, установленный на одном из концов наружного цилиндра, а на другом его конце установлен второй патрубок для прохода дыма, соединяющий топочную камеру с внутренним цилиндром, при этом у внутреннего цилиндра вблизи патрубка для прохода дыма по всему периметру образованы ряды отверстий для прохода воздуха вовнутрь внутреннего цилиндра, а на другом конце внутреннего цилиндра установлена вертикально дымовая труба.
Поставленная задача решается также тем, что в камере дожигания дыма в зазоре, образованном между цилиндрами, к внутреннему цилиндру вдоль него на расстоянии друг от друга установлены ребром пластины, концы которых заканчиваются в сечении, где расположен край патрубка подачи воздуха, а другие их концы - заподлицо с торцом внутреннего цилиндра.
Поставленная задача решается также тем, что снаружи корпуса печи вдоль него на верхней его части и по его бокам установлены коллекторы для равномерной подачи воздуха в полости, образованные корпусом, ободьями и топочной камерой.
На фиг. 1 представлена фотография топочной камеры, где искореженная огнем стальная перегородка лежит на колосниковой решетке.
На фиг. 2 приведен вид сбоку предлагаемой установки для сжигания твердого топлива.
На фиг. 3 приведен боковой разрез печи с камерой для дожигания дыма.
На фиг. 4 представлен общий вид печи с камерой дожигания дыма.
Предлагаемая установка для сжигания твердого топлива содержит корпус 1 с топочной камерой 2, выполненный из стального листа в виде горизонтально расположенного цилиндра с глухими торцами и установленный на фундаменте 9, люк 3 с крышкой для загрузки твердого топлива в топочную камеру, расположенный сбоку в верхней части корпуса 1 и в его центре, технологический люк 4 с крышкой, расположенный на одном из торцев корпуса 1 в нижней его части, колосниковую решетку 5, установленную горизонтально внутри корпуса 1 под технологическим люком 4, две трубы для подачи воздуха 6 и для удаления золы 7, установленные в нижней части корпуса 1 под решеткой 5. Поперек корпуса 1 на расстоянии друг от друга проложены стальные ободья 8, выполненные в виде дуг, установленных на колосниковую решетку 5. На ободья 8 поперек них и по периметру поверхности корпуса 1 до колосниковой решетки 5 жестко уложены стальные листы 10 с отверстиями. Лист 10 с отверстиями, уложенный на ободья 8 и расположенный под загрузочным люком 3, имеет проем 11, при этом на проеме установлена съемная крышка 12 с отверстиями.
Снаружи корпуса 1 печи на верхней его части установлена камера дожигания дыма, состоящая из двух глухих цилиндров 13 и 14, вставленных друг в друга с зазором, куда подается воздух из корпуса 1 печи через патрубок 15, установленный на одном из концов наружного цилиндра 13, а на другом его конце установлен второй патрубок 16 для прохода дыма, соединяющий топочную камеру 2 с внутренним цилиндром 14, при этом у внутреннего цилиндра 14 вблизи патрубка 16, предназначенного для прохода дыма, по всему периметру образованы отверстия 17 для прохода воздуха вовнутрь внутреннего цилиндра 14, а на другом конце внутреннего цилиндра 14 установлена вертикально дымовая труба 18.
В зазоре, образованном между цилиндрами 13 и 14 камеры дожигания дыма, к внутреннему цилиндру 14 вдоль него на расстоянии друг от друга установлены ребром пластины 19 (ребра жесткости), концы которых заканчиваются в сечении, где расположен край патрубка 15 подачи воздуха, а другие концы установлены заподлицо с торцом внутреннего цилиндра 14. Основным назначением ребер жесткости 19 является предотвращение потери устойчивости внутреннего цилиндра 14 камеры дожигания при повышении температуры до 1200÷1500°С в процессе досжигания остатков топлива.
Кроме того, снаружи корпуса 1 печи вдоль него на верхней его части и по его бокам установлены коллекторы 20 для равномерной подачи воздуха в полости 21, образованные корпусом 1, ободьями 8 и топочной камерой 2. При этом ширина полости 21 (зазор между корпусом и топочной камерой) составляет h/R=0,03÷0,16, где h - ширина полости, R - радиус топочной камеры.
При ширине полости h/R<0,03 недостаточно будет поступать в полость воздух, вследствие чего стенки топочной камеры будут сильно нагреваться и быстро выйдут из строя из-за перегрева потеряют устойчивость.
При ширине полости h/R>0,16 давление воздуха в полости 21 снизится, вследствие чего вовнутрь топочной камеры 2 воздух будет поступать со слабой струей и струя не достигнет зоны горения твердого топлива.
Предлагаемая установка для сжигания твердого топлива работает следующим образом.
Через загрузочный люк 3 и проем 11, образованный в листе 8, в топочную камеру 2 загружается твердое топливо, после чего крышки 12 проема 11 и загрузочного люка 3 закрываются. При этом крышка загрузочного люка 3 закрывается герметично. Через коллекторы 20 в полость 21 поступает холодный воздух, что снижает теплонапряженность корпуса 1. Далее воздух через отверстия, организованные в листах 10, по периметру поверхности топочной камеры 2 поступает вовнутрь ее для поддержания горения твердого топлива. Твердое топливо поджигается с помощью дежурного факела, подведенного через технологичные люки 4 и 22, после чего крышка технологического люка герметично закрывается. В объеме топочной камеры 2, где размещено твердое топливо, образуется низкотемпературная зона горения (1-ая зона) с температурой t≈600÷700°C. Образовавшиеся дымовые горячие газы - продукт недосгоревшего топлива через патрубок 16 поступает в камеру дожигания дыма, образованную двумя цилиндрами 13 и 14, где происходит полное сгорание остатков топлива за счет дополнительного подвода горячего воздуха через патрубок 15 из полости 21, образованной корпусом 1 и топочной камерой 2, и через ряд отверстий 17, образованных во внутреннем цилиндре 14. Движение дополнительного воздуха в полости между цилиндрами 13 и 14 направлено против течения дымовых горячих газов, благодаря чему происходит его постепенный разогрев. В процессе движения дымовые горячие газы смешиваются с подогретым основным и дополнительным воздухом, истекающим из отверстий 17, вследствие чего происходит их догорание. В результате в объеме внутреннего цилиндра 14 температура горячих газов постоянно повышается, образуется высокотемпературная зона горения (2-я зона горения) твердых топлив с температурой до 1200°С. Благодаря наличию дополнительной камеры дожигания дыма происходит двухзонное и двухстадийное горение твердого топлива, с образованием горючего газа с температурой горения твердого топлива в 1-ой зоне в пределах t≈600÷700°C и повышением температуры процесса во 2-й зоне до уровня 1200°С, в результате чего происходит полное сгорание топлива и снижение токсичности вредных веществ в дымовых газах, которые удаляются через выхлопную трубу 18. Это позволяет резко уменьшить образование диоксинов, поскольку подавляется появление в дымовых газах ароматических соединений (предшественников диоксинов) и обеспечивается низкое содержание частиц пыли (катализаторов образования диоксинов в дымовых газах).
Образовавшаяся зола осыпается через колосниковую решетку 5 на дно корпуса 1, откуда выдувается воздухом, поступающим через трубу 6, и удаляется через трубу 7.
Так как внутри топочной камеры 2, где размещено твердое топливо, образуется низкотемпературная зона горения (1-ая зона) с температурой t≈600÷700°C и, кроме того, пространство загрузочного люка 3 изолировано от горячих дымовых газов съемной крышкой 12 проема 11, образованного в листе 10 с отверстиями, в пространство загрузочного люка 3 поступает холодный воздух, то перегрева корпуса загрузочного люка 3 не наступает.
Использование предлагаемой полезной модели позволит повысить надежность работы установки для сжигания твердого топлива за счет установки камеры дожигания дыма, а также снижения теплонапряженности корпуса путем увеличения объема полости, образованной между корпусом и топочной камерой, куда подается холодный воздух. Кроме того, существенно снизятся концентрации вредных выбросов за счет повышения полноты сгорания путем досжигания остатков топлива в камере дожигания дыма.