ПРЕДТОПОК ДЛЯ СЖИГАНИЯ ВЫСОКОВЛАЖНОГО ТОПЛИВА ПОВЫШЕННОЙ ЗОЛЬНОСТИ

Полезная модель относится к топочным устройствам, предназначена для сжигания различных видов топлива и может быть использована в котельных агрегатах, работающих на высоковлажном топливе повышенной зольности, например, на древесной коре и бурых углях.
Известен предтопок системы В.В.Померанцева, содержащий шахту для верхней подачи топлива с каналами для ввода подогретого воздуха в слой топлива, отделенную от топочной камеры зажимающей решеткой из труб, охлаждаемых циркулирующей водой, и устройство золоудаления. Зажимающая решетка предназначена для предотвращения выноса мелких фракций топлива в топочную камеру (см. О.М.Рабинович, «Котельные агрегаты», М-Л, Машгиз, 1963, с.124).
Недостатком предтопка данной конструкции является плохая приспособленность к сжиганию высоковлажных топлив повышенной зольности. Это обусловлено тем, что процесс горения такого топлива в предтопке происходит преимущественно в нижней части шахты, т.к. высокая влажность топлива обуславливает низкую пористость слоя топлива в шахте и его плохую воспламеняемость, следствием чего является склонность топлива к зависанию в шахте. В то же время в нижней зоне шахты образуется очаг горения высокой температуры, что приводит к быстрому выгоранию там топлива и образованию пустот из-за склонности вышележащих слоев топлива к зависанию. Кроме того, при сжигании высокозольных топлив с невысокой температурой шлакообразования в нижней зоне предтопка из-за высоких температур происходит образование трудноудаляемого шлака. В связи с этим предтопок системы В.В.Померанцева не рекомендуется
использовать для сжигания топлив повышенной зольности с влажностью выше 50%.
Известен предтопок для сжигания высоковлажного топлива повышенной зольности, содержащий шахту для загрузки топлива, являющуюся продолжением шахты и расположенную в камере сгорания наклонную колосниковую решетку с каналами для подачи воздуха в слой топлива, сопло для подачи воздуха под наклонную колосниковую решетку, дожигательную решетку, размещенную в нижней части камеры сгорания, и устройство золоудаления (см. RU №2166150, МПК F23В 1/16, 2001). В известном предтопке под наклонную колосниковую решетку, являющуюся продолжением шахты, снизу слоя подается поток воздуха и/или топочных газов с целью подсушки топлива до требуемого по условиям эффективного топочного процесса уровня влажности. Догорание топлива, как правило, производится в нижней части камеры сгорания на дожигательной колосниковой решетке.
Недостатком известного предтопка является ограниченность возможности форсирования подачи воздуха. Повышение подачи воздуха при работе на высоковлажном топливе высокой зольности необходимо, с одной стороны, для повышения эффективности сушки топлива в слое, а с другой стороны, для охлаждения золы в дожигательной части топки с целью предотвращения шлакообразования. Однако форсирование подачи воздуха будет приводить к повышенному выносу мелких фракций топлива из предтопка и повышению механического недожога, что также ограничивает возможность использования такого предтопка для сжигания высоковлажных топлив повышенной зольности.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является повышение эффективности топочного процесса при сжигании высоковлажного топлива и предотвращение шлакообразования при сжигании топлив повышенной зольности.
Поставленная задача решается тем, что предтопок для сжигания высоковлажного топлива повышенной зольности, содержащий шахту для загрузки топлива, являющуюся продолжением шахты, и расположенную в камере сгорания наклонную колосниковую решетку с каналами для подачи воздуха в слой топлива, сопло для подачи воздуха под наклонную колосниковую решетку, дожигательную решетку, размещенную в нижней части камеры сгорания, и устройство золоудаления, согласно полезной модели снабжен водоохлаждаемой зажимающей решеткой с шипами, установленной со стороны присоединения предтопка к камере дожига топки, и воздуховодом для подачи воздуха под дожигательную решетку.
Предлагаемое выполнение предтопка благодаря наличию зажимающей решетки предотвращает вынос мелких фракций топлива из предтопка. При этом подача части воздуха осуществляется через слой золы на дожигательной решетке, где он подогревается и охлаждает золу, предотвращая шлакообразование. Образовавшиеся топочные газы и не вступившая в реакцию окисления часть горячего воздуха смешиваются с потоком холодного воздуха, подаваемым через сопло в камеру сгорания предтопка непосредственно под наклонную колосниковую решетку, нагревают его и проходят снизу через каналы в наклонной колосниковой решетке, способствуя сушке и воспламенению топлива по толщине слоя по всей длине решетки.
Повышение эффективности топочного процесса достигается за счет того, что часть воздуха подается в камеру сгорания предтопка снизу дожигательной решетки через слой горячей золы, который на ней находится. Тем самым одновременно обеспечивается полный дожиг недогоревших частиц топлива, охлаждение золы до температуры, предотвращающей возможность шлакообразования, и подогрев потока холодного воздуха, подаваемого через сопло для поддержания горения топлива на наклонной колосниковой решетке, т.е. обеспечивается рекуперация теплоты, содержащейся в продуктах сгорания, что способствует повышению КПД
предтопка. Воздух, поступающий снизу через каналы в наклонной колосниковой решетке в слой топлива, способствует его подсушке, быстрому воспламенению и равномерному горению по всей длине решетки, что предотвращает возможность зависания топлива в шахте и также способствует повышению эффективности топочного процесса.
На чертеже представлен общий вид предтопка для сжигания высоковлажного топлива повышенной зольности.
Предлагаемый предтопок содержит шахту 1 для загрузки топлива, являющуюся продолжением шахты 1 и расположенную в камере сгорания 2 наклонную колосниковую решетку 3 с каналами 4 для подачи воздуха в слой топлива, сопло 5 для подачи воздуха под наклонную колосниковую решетку 3, дожигательную решетку 6, размещенную в нижней части камеры сгорания 2, водоохлаждаемую зажимающую решетку 7 с шипами, установленную со стороны присоединения предтопка к камере дожига топки (не показаны), воздуховод 8 для подачи воздуха под дожигательную решетку 6 и устройство золоудаления 9.
Предтопок для сжигания высоковлажного топлива повышенной зольности работает следующим образом.
Топливо под действием собственного веса поступает через шахту 1 в камеру сгорания 2 предтопка на наклонную колосниковую решетку 3, где продолжает свое перемещение сверху вниз, проходя последовательно все стадии топочного процесса - сушку, предварительную газификацию, воспламенение, горение. Для интенсификации топочного процесса на наклонной колосниковой решетке 3 снизу ее через каналы 4 в слой топлива подается поток подогретого воздуха, причем расход его принимается с избытком необходимым для эффективной сушки влажного топлива. При такой схеме с нижней подачей воздуха неизбежно возникает угроза уноса с наклонной колосниковой решетки 3 части топлива из предтопка в камеру дожига топки, что приводит к снижению эффективности топочного процесса в целом, т.к. преимущество, полученное в результате интенсификации
процесса подсушки влажного топлива, фактически аннулируется ростом неполноты сгорания топлива и потерями теплоты в связи с механическим недожогом. Во избежание этого вредного явления в предлагаемой конструкции предтопка используется водоохлаждаемая зажимающая решетка 7 с шипами, расположенная со стороны, где предтопок пристыковывается к камере дожига топки. Благодаря использованию зажимающей решетки 7 предотвращается вынос недогоревшего топлива из предтопка, чем достигается высокая полнота сгорания. Дожиг недогоревшего на наклонной колосниковой решетке 3 топлива происходит на дожигательной решетке 6, размещенной в нижней части камеры сгорания предтопка. При сжигании высокозольных топлив с низкой температурой шлакообразования, таких, например, как древесная кора, на дожигательной решетке 6 из-за высокой температуры создаются условия для шлакообразования, что затрудняет процесс золоудаления посредством золоудаляющего устройства 9. Для предотвращения этого явления в предлагаемой конструкции предтопка через воздуховод 8 снизу под дожигательную решетку 6 подается часть воздуха. Холодный воздух, проходя через слой раскаленной золы, способствует достижению одновременно 3-х полезных эффектов:
- более полному догоранию частиц недогоревшего на наклонной колосниковой решетке 3 топлива;
- охлаждению слоя золы на дожигательной решетке 6 ниже температуры шлакообразования;
- рекуперации теплоты сгорания топлива.
Рекуперация теплоты и соответствующее повышение КПД предтопка достигается посредством подогрева воздуха в результате смешения части воздуха, нагретого в результате теплообмена с раскаленной золой и образовавшихся в процессе горения на дожигательной решетке 6 топочных газов с другой частью холодного воздуха, подаваемой в предтопок через сопло 5.