ТОПКА ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТВЕРДЫХ ТОПЛИВ И ОТХОДОВ
FURNACE TO BURN SOLID FUELS AND WASTES

Изобретение относится к области энергетики, а именно к топочным устройствам, и может быть использовано в промышленных и энергетических котлах для высокоэффективного сжигания твердых топлив и отходов.
Известна топка для сжигания твердых топлив и отходов, содержащая ограждающие стены, устройство ввода твердых топлив и отходов, устройство вывода шлака, воздухораспределительную решетку для сжигания твердых топлив и отходов, воздухораспределительную решетку для дожигания шлака, топочный экран, установленный над указанными решетками и разделяющий топку на зону сжигания твердых топлив и отходов и зону дожигания шлака, поворотный колосник, прикрепленный к концу воздухораспределительной решетки для дожигания шлака со стороны зоны дожигания шлака (описание изобретения к патенту РФ №23000051).
Основными недостатками известной топки для сжигания твердых топлив и отходов являются высокие эксплуатационные затраты, которые связаны с необходимостью подачи большого объема воздуха для создания кипящего слоя для сжигания, однако и это не обеспечивает интенсивного ворошения материала слоя, имеющего различные физические характеристики и начальную влажность.
Задачей настоящего изобретения является снижение эксплуатационных затрат, повышение эффективности и надежности работы топки. Технический результат обеспечивается за счет интенсивного ворошения в зоне сжигания твердых топлив и отходов, имеющих различные физические характеристики и начальную влажность.
Поставленная задача решается за счет того, что в топке для сжигания твердых топлив и отходов, содержащей ограждающие стены, устройство ввода твердых топлив и отходов, устройство вывода шлака, воздухораспределительную решетку для сжигания твердых топлив и отходов, воздухораспределительную решетку для дожигания шлака, топочный экран, установленный над указанными решетками и разделяющий топку на зону сжигания твердых топлив и отходов и зону дожигания шлака, поворотный колосник, прикрепленный к концу воздухораспределительной решетки для дожигания шлака со стороны зоны дожигания шлака. Согласно изобретению топка снабжена поворотными колосниками, расположенными в зоне сжигания твердых топлив и отходов и разделяющими эту зону на участки предварительного подогрева твердых топлив и отходов, сжигания твердых топлив и отходов, удаления шлака в зону его дожигания. Периферийные части поворотных колосников могут быть выполнены в виде гребенок, при этом расстояние между зубьями гребенок больше ширины зубьев гребенок соседних поворотных колосников. Межосевое расстояние соседних поворотных колосников может быть меньше половины суммы описанных окружностей зубьев гребенок. Поворотные колосники могут быть снабжены устройствами для подачи охлаждающей жидкости. Поворотные колосники могут быть соединены с механизмом для их вращения, который может быть программируемым. Поверхность воздухораспределительной решетки для сжигания твердых топлив и отходов, направленная в сторону зоны сжигания твердых топлив и отходов, выполнена криволинейной, например, в форме дуги окружности. Поверхность воздухораспределительной решетки для дожигания шлака, направленная в сторону зоны дожигания шлака, выполнена криволинейной, например, в форме дуги окружности. Над воздухораспределительной решеткой для сжигания твердых топлив и отходов установлен поворотный колосник. Над воздухораспределительной решеткой для сжигания твердых топлив и отходов установлен поворотный колосник с осью вращения, расположенной в геометрическом центре кривизны этой воздухораспределительной решетки. Над воздухораспределительной решеткой для дожигания шлака установлен поворотный колосник. Над воздухораспределительной решеткой для дожигания шлака установлен поворотный колосник с осью вращения, расположенной в геометрическом центре кривизны этой воздухораспределительной решетки. Конец воздухораспределительной решетки для сжигания твердых топлив и отходов совмещен с началом воздухораспределительной решетки для дожигания шлака. Ось вращения воздухораспределительной решетки для сжигания твердых топлив и отходов расположена выше оси вращения воздухораспределительной решетки для дожигания шлака. Воздухораспределительная решетка для сжигания твердых топлив и отходов выполнена многосекционной, по меньшей мере, из двух секций. Воздухораспределительная решетка для дожигания шлака выполнена многосекционной, по меньшей мере, из двух секций. Поворотный колосник, примыкающий к концу воздухораспределительной решетки для дожигания шлака со стороны зоны дожигания шлака, выполнен многосекционным, по меньшей мере, из двух секций.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых показаны примеры конкретного осуществления топки, не являющиеся исчерпывающими и ограничивающими его рамки. Так на нижеследующих чертежах показано: фиг.1 - общий вид топки в разрезе; фиг.2 - вариант расположения двух смежных поворотных колосников; фиг.3 - вид А на фиг.2; на фиг.4 - вариант выполнения воздухораспределительной решетки для сжигания твердых топлив и отходов многосекционной; на фиг.5 - вариант выполнения воздухораспределительной решетки для дожигания шлака многосекционной; на фиг.6 - вариант выполнения многосекционными воздухораспределительной решетки для сжигания твердых топлив и отходов и воздухораспределительной решетки для дожигания шлака; на фиг.7 - вариант выполнения поворотного колосника, примыкающего к концу воздухораспределительной решетки для дожигания шлака со стороны зоны дожигания шлака, многосекционным.
Топка для сжигания твердых топлив и отходов содержит ограждающие стены 1 и, по меньшей мере, одно устройство ввода твердых топлив и отходов 2. В нижней части топки расположены устройство вывода шлака 3, воздухораспределительная решетка 4 для сжигания твердых топлив и отходов, воздухораспределительная решетка для дожигания шлака 5. Над решетками 4 и 5 установлен топочный экран 6, разделяющий топку на зону сжигания твердых топлив и отходов 7 и зону дожигания шлака 8. К концу воздухораспределительной решетки для дожигания шлака 5 со стороны зоны дожигания шлака 8 прикреплен поворотный колосник 9. Топка снабжена поворотными колосниками 10, которые отделяют зону сжигания твердых топлив и отходов 7 от участка предварительного подогрева твердых топлив и отходов 11. Поворотные колосники 10, 12 и 13 разделяют зону сжигания твердых топлив и отходов 7 на участки 14 и 15. Однако таких участков может быть не два, а больше, что зависит от планируемого состава топлив и производительности топки. Ниже поворотных колосников 13 расположен переходной участок 16 от зоны сжигания твердых топлив и отходов 7 в зону дожигания шлака 8. Поверхность воздухораспределительной решетки 4 для сжигания твердых топлив и отходов, направленная в сторону зоны сжигания твердых топлив и отходов 7, выполнена криволинейной, например в форме дуги окружности. Поверхность воздухораспределительной решетки 5 для дожигания шлака, направленная в сторону зоны дожигания шлака 8, выполнена криволинейной, например в форме дуги окружности. Над воздухораспределительной решеткой 4 для сжигания твердых топлив и отходов установлен поворотный колосник 17, ось вращения которого расположена в геометрическом центре кривизны воздухораспределительной решетки 4. Над воздухораспределительной решеткой 5 для дожигания шлака установлен поворотный колосник 18 с осью вращения, расположенной в геометрическом центре кривизны этой воздухораспределительной решетки. Конец воздухораспределительной решетки 4 для сжигания твердых топлив и отходов совмещен с началом воздухораспределительной. решетки 5 для дожигания шлака. Ось вращения воздухораспределительной решетки 4 для сжигания твердых топлив и отходов расположена выше оси вращения воздухораспределительной решетки 5 для дожигания шлака. Периферийные части поворотных колосников 19 и 20 могут быть выполнены в виде гребенок, при этом впадины 21 между зубьями гребенок поворотного колосника 19 больше ширины зубьев 22 гребенок соседнего поворотного колосника 20. Межосевое расстояние L (фиг.2) соседних поворотных колосников 19 и 20 меньше половины суммы описанных окружностей D1 и D2 зубьев гребенок. Поворотные колосники могут быть снабжены устройствами 23 и 24 для подачи охлаждающей жидкости. Поворотные колосники могут быть соединены с механизмом 25 для их вращения, который может быть программируемым. Для воздухораспределительных решеток 4 и 5 установлены соответственно воздушные короба 26 и 27, снабженные регулирующими шиберами 28 и 29. В верхней части зоны дожигания шлака 8 расположено окно 30, которое сообщается с участком 14 зоны сжигания твердых топлив и отходов 7 и предназначено для удаления дымовых газов. Воздухораспределительная решетка для сжигания твердых топлив и отходов может быть выполнена многосекционной, например из секций 31 и 32, снабженных соответственно воздушными коробами 33, 34 и регулирующими шиберами 35 и 36 (фиг.4 и фиг.6). Воздухораспределительная решетка для дожигания шлака может быть выполнена многосекционной, например, из секций 37 и 38, снабженных соответственно воздушными коробами 39, 40 и регулирующими шиберами 41 и 42 (фиг.5 и фиг.6). Поворотный колосник, примыкающий к концу воздухораспределительной решетки 5 для дожигания шлака со стороны зоны 8 дожигания шлака, может быть выполнен многосекционным, например из двух секций 43 и 44 (фиг.7).
Топка для сжигания твердых топлив и отходов работает следующим образом.
Топливо подается в топку через устройство ввода твердых топлив и отходов 2 на участок предварительного подогрева твердых топлив и отходов 11, где размещается на поворотных колосниках 10. Процесс подогрева топлива и удаления влаги происходит за счет тепла отходящих дымовых газов от зоны сжигания твердых топлив и отходов 7.
Момент начала вращения поворотных колосников 10 с помощью механизма 25 устанавливает оператор топки или программа, связанная с механизмом 25. В зоне сжигания твердых топлив и отходов 7 на участках 14 и 15 происходит процесс горения вначале легкосгораемых фракций топлива, затем трудносгораемых. При вращении поворотных колосников 12 и 13 происходит ворошение фракций топлив, за счет этого идет интенсификация процесса горения, одновременно продукты сгорания (шлаки и зола) поступают в переходной участок 16 от зоны сжигания твердых топлив и отходов 7 в зону дожигания шлака 8. Часть продуктов сгорания перемещается по топочному экрану 6 на поворотный колосник 18 и воздухораспределительную решетку для дожигания шлака 5. Другая часть продуктов сгорания перемещается на поворотный колосник 17 и воздухораспределительную решетку 4. На поворотных колосниках 17 и 18 заканчивается процесс сгорания топлив, а при вращении этих колосников происходит последовательное перемещение продуктов сгорания с воздухораспределительной решетки 4 на воздухораспределительную решетку для дожигания шлака 5, а затем на поворотный колосник 9 и устройство вывода шлака 3. Таким образом, во время вращения поворотных колосников 17 и 18 они очищают воздухораспределительные решетки 4 и 5 от шлака и шлаковых агломератов, повышая тем самым эффективность выжигания шлака. Во время вращения поворотных колосников 12 и 13 осуществляется интенсивное ворошение материала зоны сжигания твердых топлив и отходов 7, что способствует интенсификации процесса горения. Выполнение соседних поворотных колосников 19 и 20 в виде гребенок с возможностью прохода зубьев 22 одних гребенок во впадины 21 гребенок соседних поворотных колосников обеспечивает самоочистку колосников от застрявших частиц топлив и продуктов сгорания. Долговечность работы поворотных колосников 10, 12, 13, 17, 18, 19 и 20 обеспечивается подачей в них и отводом охлаждающей воды устройствами 23 и 24. Поворотные колосники могут быть выполнены, например, в виде покрытого керамикой трубчатого металлического каркаса, по которому прокачивается охлаждающая вода. Программируемое вращение поворотных колосников 10, 12, 13, 17, 18, 19 и 20 может обеспечить работу топки в различных режимах, например, с естественной тягой, с принудительной подачей воздуха, в том числе в режиме создания кипящего слоя.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет снизить эксплуатационные затраты путем обеспечения различных режимов работы топки и использования твердых топлив и отходов, имеющих различные физические характеристики и начальную влажность.