ТОПКА ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА, ОБЛАДАЮЩЕГО БОЛЬШОЙ ПАРУСНОСТЬЮ

Полезная модель относится к котлостроению и может быть использована при создании котлов, в топках которых сжигаются твердые топлива с малыми размерами частиц и высокой парусностью, таких как лузга подсолнечника, риса, гречихи, и тому подобные растительные отходы.
Из уровня техники известны топки для сжигания твердого топлива с малым удельным весом, а, следовательно, с большой парусностью, например, «Низкотемпературная вихревая экранированная топка для сжигания твердого топлива, обладающего большой парусностью» по патенту РФ №2251641, в которой водоохлаждаемые экраны нижней камеры обладают избыточной теплопоглощающей поверхностью, вследствие чего снижается надежность воспламенения и стабильность горения топлива.
Наиболее близким техническим решением предлагаемому устройству является «Топка для сжигания топлива с малым удельным весом» по патенту РФ №2394189, состоящая из непосредственно топки, имеющей при вертикальной ориентации в горизонтальных сечениях прямоугольную или близкую к ней форму, имеющей пережим, разделяющий топку на верхнюю и нижние камеры, образованный выступами противоположных стен передней и задней, имеющая в нижней камере топливоподающие устройства и воздушные каналы, направленные вдоль пода топки, кроме того установка в нижней камере на наклонном участке передней стены топливоподающих устройств сочетается с установкой непосредственно под ними на расположенном ниже участке передней стены воздушных амбразур с турбулизирующими устройствами, что при наличии выступа пережима задней стены выступ пережима передней стены расположен ниже выступа пережима задней стены, а воздушные амбразуры с турбулизирующими устройствами конструктивно совмещены в одном агрегате с горелками для вспомогательного или резервного топлива.
К недостаткам прототипа следует отнести следующее: водоохлаждаемые экраны нижней камеры при ее ограниченном объеме обладают избыточной теплопоглощающей поверхностью, вследствие чего снижается надежность воспламенения и стабильность горения топлива. Использование подсветки в данном случае ведет к шлакованию топки и снижению экономичности работы котла.
Задача, решаемая полезной моделью - создать топку для сжигания твердого топлива, обладающего большой парусностью, с надежным воспламенением и стабильным горением топлива, обеспечивающую качественное горение топлива без подсветки.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемой топки, имеющей при вертикальной ориентации в горизонтальных сечениях прямоугольную или близкую к ней форму, имеющей пережим, разделяющий топку на верхнюю и нижнюю камеры, образованный выступами противоположных стен, передней и задней, имеющей топливоподающие устройства и воздушные каналы ступенчатой подачи воздуха, причем внутри нижней камеры размещена футеровочная масса, закрывающая собой под и нижнюю часть вертикальных экранов, при этом подовая часть нижней камеры выполнена или с экраном, покрытым футеровочной массой или только из футеровочной массы, которая опирается непосредственно на фундамент котла, кроме того подовая поверхность топки имеет круто наклоненные скаты, примыкающие к фронтовому и заднему экранам, а воздушные каналы заднего подового дутья выполнены в виде решетки с направлением дутья, соответствующем направлению газового потока.
Заявленное устройство отличается от прототипа тем, что:
- внутри топочной камеры размещена футеровочная масса, закрывающая собой под и нижнюю часть вертикальных экранов;
- подовая часть нижней камеры выполнена или с экраном, покрытым футеровочной массой или только из футеровочной массы, которая опирается непосредственно на фундамент котла.
- подовая поверхность топки имеет круто наклоненные скаты, примыкающие к фронтовому и заднему экранам, а воздушные каналы заднего подового дутья выполнены в виде решетки с направлением дутья, соответствующем направлению газового потока.
Предлагаемая полезная модель для обеспечения качественного горения топлива без подсветки предусматривает размещение внутри нижней камеры специальной футеровочной массы, обладающей высокой теплоемкостью и закрывающей под и нижнюю часть вертикальных экранов и образующей форму пода, обеспечивающую оптимальные аэродинамические характеристики газового потока.
Это позволяет за счет снижения тепловосприятия стен оптимизировать тепловой режим камеры активного горения, при этом нагретая футеровочная масса, как тепловой аккумулятор, стабилизирует режим воспламенения и дальнейшего горения топлива.
При этом во избежании значительного увеличения весовых нагрузок на опорные конструкции топки от футеровочной массы, особенно для котлов большой производительности, подовая часть нижней камеры может не экранироваться, а выполняется полностью из жаростойкой футеровки, которая опирается непосредственно на фундамент котла. Газоплотность топки обеспечивается присоединением топочных экранов с подовой конструкцией по периметру топки посредством специального компенсатора.
Подовая поверхность топки, имея специальную конфигурацию с образованием круто наклоненных скатов, примыкающих к фронтовому и заднему экранам в сочетании с тем, что воздушные каналы заднего подового дутья выполнены в виде решетки с направлением дутья, соответствующем направлению газового потока способствует формированию вихревого газового потока с удлиненным факелом в камере активного горения.
Из приведенного перечня признаков заявляемого устройства и достижения поставленной задачи наглядно видно, что заявляемое техническое решение представляет собой новую совокупность признаков, как сочетание известных и новых признаков, обеспечивающих получение нового технического результата, не известного на дату подачи заявки.
На фиг.1 схематично показан главный вид топки для сжигания твердого топлива, обладающего большой парусностью; на фиг.2 представлены разрезы А-А и Б-Б фиг.1; на фиг.3 представлена подовая поверхность топки, образованная полностью футеровкой.
Топка состоит из передней стенки 1, задней стенки 2 и боковых стенок 3 или экранов. На передней стенке 1 и задней стенке 2 образованы пережимы 4 и 5, соответственно, которые образуют верхнюю 6 и нижнюю 7 камеры топки. На передней стенке 1 выполнено топливоподающее устройство 8, воздушные каналы 9 переднего подового дутья, воздушные каналы 10 заднего подового дутья, выполненные в виде решетки и воздушные каналы 11 верхнего заднего дутья. Кроме того предлагаемое устройство включает в себя подовую футеровку 12, подовые экраны 13, устройство подвески экранов 14, опорные металлоконструкции 15 топки и компенсатор 16.
Работает предлагаемое устройство следующим образом. При пуске котла первоначально производится прогрев топки за счет сжигания вспомогательного топлива (газа, мазута), которое подается с воздухом через топливоподающее устройство 8. Через воздушные каналы 9, 10, 11 подается минимальное количество воздуха, необходимое для их надежного охлаждения. Вместе с экранами 1, 2, 3 и 13 осуществляется одновременно прогрев подовой футеровочной массы 12 до температурного уровня, при котором возможно воспламенение основного топлива. По достижении данного уровня включается подача основного топлива, которое воспламеняется от соприкосновения с нагретой футеровкой, с постепенным увеличением его расхода и регулировкой расходов воздуха по группам воздушных каналов. Подача вспомогательного топлива полностью прекращается. Котел выходит на режим. За счет значительной массы футеровки и ее изогнутой формы топливо в нижней камере 7 интенсивно прогревается и стабильно и полностью сгорает.
Установка решетки 10 заднего подового дутья за счет дробления струй воздуха интенсифицирует процесс смесеобразования «топливо-воздух» и способствует активизации горения. Из нижней камеры 7 продукты сгорания уходят в верхнюю 6, экранированную камеру топки, отдавая тепло экранам.
При укладке футеровочной массы на экранах вся ее весовая нагрузка передается через экраны на подвески 14 и далее на опорные устройства 15 топки, что значительно усложняет и увеличивает в массе конструкцию этих устройств, особенно для больших типоразмеров котлов.
На фиг.3 схематично показано формирование подовой футеровки 12 в том случае, когда подовый экран 13 топки отсутствует, подовая поверхность топки образована полностью из футеровки 12 и масса футеровки опирается непосредственно на фундамент котельной, не передовая свою нагрузку на экраны и опорные устройства топки. Подовая футеровка присоединяется к экранам по периметру посредствам специального компенсатора 16, обеспечивая газоплотность топочной камеры. Предложенная конструкция снимает ограничения по массе футеровки и значительно упрощает опорные конструкции топки.
Из данного примера видно, что при применении предлагаемого устройства решается заявленная в материалах заявки задача.