УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Предлагаемая полезная моделей относится к теплоэнергетике и касается устройства подачи твердого топлива в котел, преимущественно при использовании биотоплива в виде пеллет.
Известен нагревательный котел (WO 2008/022412 A1, кл. F24H 1/28, F24H 9/00, опубл. 28.02.2008 г.), отражающий современный уровень развития техники твердотопливных котлов на биотопливе. В патенте описано устройство подачи твердого топлива в котел, содержащее бункер хранения пеллет, поворотный шлюз-дозатор и подающий шнек. Подающий шнек расположен непосредственно под шлюзом-дозатором, оси шнека и шлюза-дозатора параллельны и составляют угол от 3 до 8 градусов к горизонтали. На конце подающего шнека выполнен отвод, через который топливо подается снизу в центр горизонтальной колосниковой решетки. Шлюз-дозатор выполняет также роль противопожарного устройства, поскольку противодействует движению воздуха по трубе шнека и возникновению обратной тяги. Небольшой угол наклона оси подающего шнека к горизонтали предназначен для снижения сопротивления движению топлива в отводе.
Недостатком известного аналога является то, что в бункере не предусмотрен рыхлитель и существует опасность образования сводов и зависания пеллет. Особенно это характерно для пеллет с высоким содержанием пылевой фракции. Кроме этого, в устройстве не предусмотрена возможность работы подающего шнека и шлюза-дозатора в реверсивном режиме в случае образования затора из пеллет. Все это приводит к нестабильной работе устройства при невысоком качестве пеллет.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели является устройство подачи твердого топлива, описанное в патенте на полезную модель «Пеллетная горелка» (DE 202009006951, кл. F23B 50/00, F23H 15/00, опубл. 10.09.2009 г.), принятое за ближайший аналог (прототип).
Устройство по прототипу содержит бункер, шнек-дозатор, поворотный противопожарный шлюз и шнек, подающий топливо в горелку. Шнек-дозатор, находится непосредственно в бункере хранения пеллет и дополнительно выполняет роль ворошителя, что исключает образование в бункере сводов, препятствующих подаче топлива. Скорость вращения шнека-дозатора меньше скорости подающего шнека, что предотвращает образование в последнем заторов из пеллет. Поворотный противопожарный шлюз имеет, потенциально большую производительность, чем шнек-дозатор, поэтому именно производительность шнека-дозатора определяет общий расход топлива. На конце подающего шнека установлен мотор-редуктор, который с помощью цепных передач приводит также во вращение шнек-дозатор и поворотный шлюз. Конструкция устройства подачи твердого топлива отличается компактностью и работоспособностью при среднем качестве пеллет, с высоким содержанием пылевой фракции.
Недостатком устройства по прототипу является то, что оно не приспособлено для работы с реальным топливом невысокого качества, которое содержит локальные концентрированные включения шлака, ввиду отсутствия возможности реверса подающего шнека. При качестве пеллет ниже среднего, в них могут попадаться локальные концентрированные включения шлака, попросту говоря - включения песка. Если бы шлаки были однородно расположены в топливе, то это позволило бы отбраковать топливо при тестировании. Кстати, при однородном распределении шлаков и умеренном их количестве, прототип также справился бы с подачей топлива. Проблема состоит именно в локальных концентрированных включениях шлака. При возникновении затора - шнек начинает все медленнее вращаться, возрастает сила тока на двигателе. В результате происходит аварийная остановка.
В задачу предлагаемой полезной модели положено усовершенствование устройства подачи твердого топлива для обеспечения возможности реверса и борьбы с внезапными локальными заторами.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве подачи твердого топлива, содержащем бункер хранения топлива, шнек-дозатор, расположенный в бункере, поворотный шлюз, подающий шнек, колосниковую решетку, механизм привода, в котором шнек-дозатор, поворотный шлюз и подающий шнек выполнены с параллельными осями и установлены последовательно друг под другом, подающий шнек содержит рабочую часть и буферную часть, а поворотный шлюз выполнен над рабочей частью подающего шнека; рабочая часть подающего шнека выполнена от поворотного шлюза до колосниковой решетки; буферная часть подающего шнека выполнена в противоположной от рабочей части стороне от поворотного шлюза; навивка на рабочей части и буферной части подающего шнека выполнена одинаковой; последние витки навивки на конце рабочей части подающего шнека перед отводом могут быть выполнены с большим шагом, чем предыдущие; скорость вращения шнека-дозатора меньше скорости вращения подающего шнека; поворотный шлюз имеет большую производительность, чем шнек-дозатор; дополнительно устройство содержит автоматическую систему управления механизмом привода.
Технический результат от использования полезной модели заключается в повышении надежности работы устройства при использовании низкокачественного неоднородного топлива.
На фиг.1 приведен чертеж устройства подачи твердого топлива, продольный разрез.
На фиг.2 приведен чертеж устройства подачи твердого топлива, вид сверху.
На фиг.3 приведен чертеж устройства подачи твердого топлива, вид слева. На фиг.4 приведен чертеж устройства подачи твердого топлива, поперечный разрез.
Конструктивно предлагаемое устройство подачи твердого топлива на фиг.1-4 содержит:
1 - бункер хранения твердого топлива;
2 - шнек-дозатор;
3 - поворотный шлюз;
4 - подающий шнек;
5 - рабочую часть подающего шнека;
6 - буферную часть подающего шнека;
7 - колосниковую решетку;
8 - механизм привода.
В бункере хранения твердого топлива 1 расположен шнек-дозатор 2.
Шнек-дозатор 2, поворотный шлюз 3 и подающий шнек 4 выполнены с параллельными горизонтальными осями и установлены последовательно друг под другом.
Подающий шнек 4 содержит рабочую часть 5 и буферную часть 6.
Поворотный шлюз 3 выполнен над рабочей частью 5 подающего шнека 4.
Рабочая часть 5 подающего шнека 4 выполнена от поворотного шлюза 3 до колосниковой решетки 7.
Буферная часть 6 подающего шнека 4 выполнена в противоположной от рабочей части 5 стороне от поворотного шлюза 3.
Навивка на рабочей части 5 и буферной части 6 подающего шнека 4 выполнена одинаковой.
Последние витки навивки на конце рабочей части 5 подающего шнека 4 перед отводом могут быть выполнены с большим шагом, чем предыдущие.
Дополнительно устройство может содержать автоматическую систему управления механизмом привода 8.
Скорость вращения шнека-дозатора 2 меньше скорости вращения подающего шнека 4.
Поворотный шлюз 3 имеет большую производительность, чем шнек-дозатор 2.
Конструкция устройства подачи твердого топлива легко разбирается: снимают механизм привода - 8, затем вынимают шнек-дозатор - 2, поворотный шлюз - 3 и подающий шнек - 4.
Предлагаемая полезная модель работает следующим образом.
Шнек-дозатор 2 забирает из бункера хранения твердого топлива 1 пеллеты и подает их в поворотный шлюз 3. Из поворотного шлюза 3 пеллеты попадают на рабочую часть 5 подающего шнека 4, а затем на колосниковую решетку 7. Буферная часть 6 подающего шнека 4 при штатной работе механизма привода 8 не используется. Механизм привода 8 одновременно вращает с разными скоростями шнек-дозатор 2, поворотный шлюз 3 и подающий шнек 4.
Выше описана работа устройства при прямом вращении механизма привода 8 и нормальных усилиях на последнем (штатная работа). При возникновении затора резко увеличивается сопротивление работе механизма привода 8. Контроль за отсутствием затора, можно осуществлять, например, по датчику вращения подающего шнека 4, или по увеличению силы тока на двигателе, или по усилию на тензодатчике, с помощью автоматической системы управления, которая распознает нештатную ситуацию и включает реверс на механизме привода 8.
Автоматическая система управления и датчики относятся к одним из многих простых и стандартных решений, существующих на современном этапе развития техники, для распознавания данной нештатной ситуации.
При обратном вращении (реверсе) механизма привода 8, шнек-питатель 2, перемещает пеллеты от поворотного шлюза 3 в бункер хранения твердого топлива 1. Подающий шнек 4 перемещает пеллеты из рабочей части 5 в буферную 6. Пеллеты, ранее попавшие, в поворотный шлюз 3, падают вниз и также перемещаются в буферную часть 6 подающего шнека 4. В результате поворотный шлюз 3 полностью очищается. Пеллеты из рабочей части 5 распределяются по всей длине подающего шнека 4. Ввиду того, что буферный участок 6 подающего шнека 4 составляет существенную долю от рабочей части 5, реверс может быть достаточно долговременным, чтобы растащить затор на рабочей части 5 и не создать новый затор на буферной части 6. При включении прямого вращения механизма привода 8 пеллеты из буферной части 6 и рабочей 5 части шнека 4 подаются на колосниковую решетку 7. Затор пробивается. Некоторое время, пока не заполнится шнек-дозатор 2 и поворотный шлюз 3, новое топливо в подающий шнек 4 не поступает, что также способствует рассасыванию затора. При необходимости процедуру можно повторять неоднократно.
Выполнение подающего шнека с рабочей и буферной частями обеспечивает возможность обратной работы (реверса) механизма привода, и позволяет бороться с внезапными локальными заторами, что повышает надежность работы устройства при использовании низкокачественного неоднородного топлива. Попеременное вращение шнека вперед и назад, при наличии достаточно интеллектуального управления, позволяет справиться с любыми локальными включениями шлака в твердое топливо - пеллеты.
Выполнение шнека - дозатора непосредственно в бункере хранения топлива обеспечивает ворошение пеллет, препятствует образованию сводов и зависанию топлива в бункере.
Выполнение последних витков навивки рабочей части подающего шнека с большим шагом способствуетет снижению плотности (разжижению) подаваемого топлива и уменьшению сопротивления его движению.