Установка для сжигания твердого топлива

Полезная модель относится к области энергетики, а именно к установкам 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 торцов корпуса в нижней его части, колосниковую решетку, установленную горизонтально внутри корпуса под технологическим люком, и трубу для удаления золы, установленную в нижней части корпуса под решеткой, поперек корпуса на некотором расстоянии друг от друга проложены стальные ободы, выполненные в виде дуг, установленных на колосниковую решетку, на ободы поперек них и по периметру поверхности корпуса до колосниковой решетки жестко уложены стальные листы с отверстиями, люк с крышкой для загрузки твердого топлива в топочную камеру, расположенный под перегородкой сбоку в верхней части корпуса и в его центре, трубу для удаления дымовых газов, установленную на верхней части корпуса вблизи торца корпуса со стороны, где расположен технологический люк, трубу для подачи воздуха, расположенную под колосниковой решеткой на другом торце корпуса, где нет трубы для удаления золы, перегородку, установленную внутри топочной камеры в верхней ее части параллельно колосниковой решетке и разделяющую топочную камеру на две части, при этом с другого торца топочной камеры, где нет трубы для удаления выхлопных газов, образована щель между перегородкой и листами с отверстиями, уложенными в торце корпуса на ободы, лист с отверстиями, уложенный на ободы и расположенный под загрузочным люком и имеющий проем, при этом на проеме установлена съемная крышка с отверстиями, коллектор для подачи воздуха в полости, находящиеся между корпусом, ободами и листами с отверстиями, установленный снаружи вдоль корпуса на верхней его части (Патент РФ полезную модель №200185 МПК F23B 10/100 и F23C 3/100, 2020).
Однако на данной установке для сжигания твердого топлива имеет место быть безвозвратная потеря тепла, удаляемое вместе с дымовым газом через выхлопную трубу печи.
Задачей предлагаемой полезной модели является рекуперация тепла путем выполнения трубы для удаления дымовых газов из двух труб, вставленных в друг друга с некоторым зазором, при этом внутри зазора вдоль труб жестко установлены ребрами к внутренней трубе пластины по всему ее периметру и на некотором расстоянии друг от друга.
Техническим результатом, достигаемым предлагаемой полезной моделью, является возврат тепла путем выполнения трубы для удаления дымовых газов из двух труб, вставленных в друг друга с некоторым зазором, при этом зазор с торца труб герметично закрыт, а внутри зазора вдоль труб жестко установлены ребрами к внутренней трубе пластины по всему ее периметру и на некотором расстоянии друг от друга, благодаря чему дымовая труба превращается в теплообменник, производящий горячий воздух. Атмосферный воздух подается через патрубок, установленный на верхней части внешней трубы, в зазор, образованный между трубами. Воздух, проходя через весь зазор, нагревается от стенок внутренней трубы и пластин, установленных к ней, после чего он через нижний патрубок подается в начало 2-й зоны топочной камеры с целью достижения полного сгорания остатков твердого топлива за счет того, что энергию горючего газа, находящегося во 2-й зоне, не надо тратить на разогрев холодного воздуха, поступающего через отверстия из полости, образованной корпусом и топочной камерой.
Поставленная задача решается тем, что в установке 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 торцов 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, трубу для подвода воздуха, установленную под решеткой с противоположной стороны корпуса, где расположена труба для удаления золы, поперек корпуса на некотором расстоянии друг от друга проложены до колосниковой решетки стальные ободы, выполненные в виде дуг, на ободы поперек них и по периметру поверхности корпуса до колосниковой решетки жестко уложены стальные листы с отверстиями, выполненными в ряд, а снаружи вдоль корпуса на верхней его части установлен коллектор для подачи воздуха в полости, образованные корпусом, ободами и листами с отверстиями, внутри топочной камеры в верхней ее части параллельно колосниковой решетке установлена перегородка, разделяющая топочную камеру на две части, при этом с другого торца камеры, где нет трубы для удаления выхлопных газов, образована щель между перегородкой и листами с отверстиями, уложенными в торце корпуса на ободы, люк с крышкой для загрузки твердого топлива в топочную камеру расположен под перегородкой в боковой части корпуса и в его центре, а лист с отверстиями, расположенный под загрузочным люком, имеет проем, при этом на проеме установлена съемная крышка с отверстиями, согласно полезной модели, труба для удаления дымовых газов, установленная на верхней части корпуса вблизи его торца, где расположен технологический люк, выполнена из двух труб, вставленных в друг друга с некоторым зазором, который с торца труб герметично закрыт, при этом внутри зазора вдоль труб жестко установлены ребра в виде пластин, прикрепленных к внутренней трубе по всему ее периметру и на некотором расстоянии друг от друга, а на обоих концах внешней трубы установлены два патрубка: наверху для подачи холодного атмосферного воздуха, а внизу для отвода горячего воздуха, при этом нижний патрубок соединен со 2-й зоной топочной камеры.
На фиг. 1 приведен продольный разрез установки для сжигания твердого топлива.
На фиг. 2 - поперечный разрез по А-А
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 12, технологический люк 4 с крышкой, расположенный на одном из торцов корпуса 1 в нижней его части, колосниковую решетку 5, установленную горизонтально внутри корпуса 1 под технологическим люком 4, и трубу 6 для удаления золы, установленную в нижней части корпуса 1 под решеткой 5. Поперек корпуса 1 на некотором расстоянии друг от друга проложены стальные ободы 7, выполненные в виде дуг, установленных на колосниковую решетку 5. На ободы 7 поперек них и по периметру поверхности корпуса 1 до колосниковой решетки 5 жестко уложены стальные листы 8 с отверстиями 9.
Внутри топочной камеры 2 в верхней ее части параллельно колосниковой решетке 5 установлена перегородка 14, разделяющая топочную камеру 2 на две части, при этом с другого торца топочной камеры 2, где нет технологического люка 4, между перегородкой 14 и листами 8 с отверстиями 9, уложенными в торце корпуса 1 на ободы 7, образована щель.
Люк 3 с крышкой для загрузки твердого топлива в топочную камеру 2, расположен под перегородкой 14 сбоку в верхней части корпуса 1 и в его центре, лист 8 с отверстиями 9, уложенный на ободы 7 и расположенный под загрузочным люком 3, имеет проем 15, при этом на проеме установлена съемная крышка 16 с отверстиями.
Снаружи вдоль корпуса 1 на верхней его части установлен коллектор 11 для подачи воздуха в полости 10, находящейся между корпусом 1, ободами 7 и листами 8. Труба для подачи воздуха 13 расположена под колосниковой решеткой 5 на другом торце корпуса 1, где нет трубы 6 для удаления золы.
Труба 17 для удаления дымовых газов, установленная на верхней части корпуса 1 вблизи его торца со стороны, где расположен технологический люк 4, выполнена из двух труб, вставленных в друг друга с некоторым зазором, который с торца труб герметично закрыт, а внутри зазора вдоль труб жестко установлены ребра 18 в виде пластин, прикрепленных к внутренней трубе по всему ее периметру и на некотором расстоянии друг от друга. На обоих концах внешней трубы установлены два патрубка: наверху для подачи холодного воздуха 20, а внизу для отвода горячего воздуха 19, при этом нижний патрубок соединен со второй зоной топочной камеры.
Предлагаемая установка для сжигания твердого топлива работает следующим образом.
Через загрузочный люк 3 и проем 15, образованный в листе 8, загружается в топочную камеру 2 твердое топливо, после чего крышки 16 проема 15 и загрузочного люка 3 закрываются. При этом крышка загрузочного люка 3 закрывается герметично. Через коллектор 11 в полость 10 поступает холодный воздух, что снижает теплонапряженность корпуса 1. Далее воздух через отверстия 9, организованные в листах 8, по периметру поверхности топочной камеры 2 поступает вовнутрь ее для поддержания горения твердого топлива. Твердое топливо поджигается с помощью дежурного факела, подведенного через технологичный люк 4, после чего его крышка герметично закрывается. В объеме топочной камеры 2 под перегородкой 14, 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 щель, образованную перегородкой 14 и листами 8, установленными на торце камеры 2, поступает в объем, образованный между перегородкой 14 и верхней частью топочной камеры 2, где происходит полное сгорание за счет дополнительного подвода горячего воздуха через патрубок 19, установленный на внешней трубе дымовой трубы 17, а также через отверстия 9. В этом объеме температура горячих газов постоянно повышается, образуется высокотемпературная зона горения (2-ая зона) горения твердых топлив с температурой до 1000÷1200°С. Благодаря разделению объема топочной камеры на две части происходит двухзонное и двухстадийное горение твердого топлива, с образованием горючего газа с температурой горения твердого топлива в 1-ой зоне в пределах до t≈600÷700°C и повышением температуры процесса во 2-ой зоне до уровня 1000÷1200°C, в результате чего происходит полное сгорание топлива и снижение токсичности вредных веществ в дымовых газах, которые удаляются через выхлопную трубу 17. 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 13, и удаляется через трубу 6.
С целью возврата тепла, уносимого дымовым газом через выхлопную трубу 17, атмосферный воздух подается через патрубок 20, установленный на верхней части внешней трубы, в зазор, образованный между трубами 17. Течение атмосферного воздуха в зазоре направлено против движения дымовых горячих газов, температура которых может достигать 1000°С, благодаря чему происходит постепенный разогрев атмосферного воздуха. Нагретый воздух через нижний патрубок 19 подается в начало 2-й зоны топочной камеры 2 с целью достижения полного сгорания остатков твердого топлива за счет того, что энергию горючего газа, находящегося во 2-ой зоне, не надо тратить на разогрев холодного воздуха, поступающего через отверстия 9 из полости 10, образованной между корпусом и топочной камерой.
Если ширина зазора между трубами 17 составит h/D<0,03 (h - ширина зазора; D - диаметр внутренней трубы), то из-за слишком узкой щели между трубами не будет обеспечен требуемый расход горячего воздуха для сжигания остатков твердого топлива.
Если ширина зазора между трубами 17 составит h/D>1.0, то не будет обеспечена требуемая температура воздуха для сжигания остатков твердого топлива, так как из-за слишком большого зазора между трубами будет перетекать большой объем недостаточно нагретого воздуха.
Так как энергия горячего дыма затрачивается на разогрев атмосферного воздуха через горячие стенки внутренней трубы 17 и ребра-пластины 18, то температура дымовых газов к выходу из трубы 17 уменьшается, вследствие чего через трубу 17 в атмосферу выбрасываются дымовые газы с низкой температурой.
Применение предлагаемой полезной модели позволит повысить температуру дымовой горючей смеси, поступающей из 1-ой зоны топочной камеры 2 во 2-ю зону, в результате чего произойдет полное сгорание остатков твердого топлива, что позволит снизить выбросы вредных газов и сажи в окружающую среду.