УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Полезная модель относится к области промышленной теплоэнергетики, а именно к котлам с механическими топками для сжигания твердого топлива. Подобные топки используются в котлах малой и средней мощности.
Известно устройство топки (см. В.И.Братенков и др. Теплоснабжение малых населенных пунктов. М. Стройиздат. 1988. с.148) с шурующей планкой, обеспечивающей механизированную подачу топлива в слой на неподвижную колосниковую решетку и шуровку слоя. В топке с шурующей планкой все операции топочного процесса осуществляются с помощью одного механизма.
Шурующая планка, приводимая в движение электродвигателем через редуктор и механизм привода осуществляет возвратно-поступательное движение по неподвижным колосникам.
При поступательном движении топливо из бункера захватывается шурующей планкой, перемещается по неподвижным колосникам, подается под горящий слой и смешивается с горящими кусками - при этом осуществляется шуровка слоя топлива. В крайнем положении планки шлак сбрасывается в золовый ящик. Продолжительность цикла движения планки определяется видами топлива, тепловой нагрузкой топки и длиной колосниковой решетки. Обеспечение оптимальных параметров указанных процессов достигается подбором профиля шурующей планки.
В топке с шурующей планкой могут сжигаться спекающиеся каменные угли, бурые угли влажностью до 30%. Эксплуатационный коэффициент избытка воздуха в топке α=1,5-1,6, потери от химического недожога
составляют 1,5-2,0%, потери от механической неполноты сгорания бурых углей составляют 6-10%, а каменных углей 6-8%.
Недостатками топки с шурующей планкой являются.
Сжигание твердого топлива, относящегося к антрацитам и полуантрацитам, приводит к выходу из строя механизмов в связи с высокими температурами в слое.
Для топки с шурующей планкой нельзя использовать другие виды твердого топлива (древесная кора, щепа, промышленные и бытовые отходы, кусковой и фрезерный торф), относящиеся к низкокалорийным.
Механизм привода шурующей планки электродвигателем, через редуктор громоздкий, сложный в эксплуатации и ремонте и его нельзя использовать для привода на нескольких видах оборудования.
Топка очень чувствительна к размерам кусков топлива и содержанию в нем мелочи. Максимальный размер кусков 50 мм, содержание мелочи от 0 до 6 мм не должно превышать 30%. Увеличение размеров кусков приводит к значительному росту химического и особенно механического недожога.
Шурующая планка и ее привод работают в напряженных температурных условиях и не обеспечивают надежной длительности работы.
В топке с шурующей планкой невозможно достичь более активного и равномерного горения топлива и уменьшение уноса топлива, увеличить мощность до 3,0 МВт при зольности 30%
В топке с шурующей планкой не решена проблема образования спекающихся шлаков и их удаления. Как показывает практика, топка с шурующей планкой требует частого вмешательства ручного труда, такого, как разлом и сталкивание спекшихся кусков шлака в золоудаление и очистка топки вручную.
Топку с шурующей планкой трудно механизировать и обеспечить автоматическое регулирование подачи топлива и удаления шлака.
В топке с шурующей планкой нельзя достичь хороших эксплуатационных характеристик, например, коэффициент избытка воздуха в топке α=1,1-1,2, потери от химического недожога не более 1,0%, потери от механической неполноты сгорания бурых углей составляют 6-10%, а каменных углей 6-8%.
Известно устройство по заявке WO 99/30082 (PCT/NО98/00332, 04.11.98, Norwegian, 19974397, 25.11.97, 17.06.1999, F 23 H 15/00, Rosvold Helge NO/NO).
Котел для сгорания твердого топлива с неподвижной решеткой и двумя планками с толкателями, выполненными параллельно друг другу и способные перемещаться назад и вперед по решетке независимо друг от друга. Воздух для горения подается через щели в неподвижной решетке. Котел предусмотрен для сжигания разных видов низкокалорийного топлива.
Недостатками его являются сложное устройство, так как работают два толкателя, которые не могут обеспечить работу при высоких температурах, не приспособлены для сжигания высококалорийных углей, так как не предусмотрено охлаждение. Отверстия на решетке не могут обеспечить подачу воздуха для равномерного горения топлива по всей поверхности зеркала горения.
Наиболее близким, принятым за прототип, является топка с шурующей планкой.
Известный объект не может быть применен из-за недостатков. Сжигание твердого топлива, относящегося к антрацитам и полуантрацитам, приводит к выходу из строя механизмов в связи с высокими температурами в слое.
Для топки с шурующей планкой нельзя использовать другие виды твердого топлива (древесная кора, щепа, промышленные и бытовые отходы, кусковой и фрезерный торф), относящиеся к низкокалорийным.
Механизм привода шурующей планки электродвигателем, через редуктор громоздкий, сложный в эксплуатации и ремонте и нельзя использовать для привода на нескольких видах оборудования.
Топка очень чувствительна к размерам кусков и содержанию мелочи. Максимальный размер кусков 50 мм, содержание мелочи от 0 до 6 мм не должно превышать 30%. Увеличение размеров кусков приводит к значительному росту химического и особенно механического недожога.
Шурующая планка и ее привод работают в напряженных температурных условиях и не обеспечивают надежной длительности работы.
В топке с шурующей планкой невозможно достичь более активного горения и равномерного горения топлива и уменьшение уноса топлива, увеличить мощность до 3,0 МВт при зольности 30%
В топке с шурующей планкой не решена проблема образования спекающихся шлаков и их удаления. Как показывает практика, топка с шурующей планкой требует частого вмешательства ручного труда, такого, как разлом и сталкивание спекшихся кусков в шлакоудаление и очистка топки вручную.
Топку с шурующей планкой трудно механизировать и обеспечить автоматическое регулирование подачи топлива и удаления шлака.
В топке с шурующей планкой нельзя достичь хороших эксплуатационных характеристик, например, коэффициент избытка воздуха в топке α=1,1-1,2, потери от химического недожога не более 1,0%, потери от механической неполноты сгорания бурых углей составляют 6-10%, а каменных углей 6-8%.
Задачами, на которые направлена полезная модель «Устройство для сгорания твердого топлива» являются:
улучшение эксплуатационных характеристик устройства и достижения мощности до 3,0 МВт при зольности 30%,
обеспечение надежности при работе в напряженных температурных условиях на разных видах твердого топлива, без ограничения требований к размерам кусков топлива,
достижение эффективной работы топки, предотвращение спекания шлаков,
обеспечение механической подачи топлива и механического удаления шлака с возможностью автоматического регулирования.
Предложено устройство для сжигания твердого топлива, содержащее бункер, котел, топку с механической подачей топлива и золоудаление отличающееся тем, что
Бункер, котел, топка с механической подачей топлива и золоудаление установлены на одном уровне. Топка от бункера отделена охлаждающими экранами с циркулирующей водой.
Механическая подача топлива состоит из штока, снабженного выталкивателями для подачи топлива из бункера в котел, и охлаждающими планками для удаления шлака. Шток выполнен в виде коаксиально расположенных труб типа «труба в трубе» для циркуляции воды, охлаждающей шток в топке, планку для удаления шлака, и нагревающей через шток топливо в бункере,
Возвратно-поступательное движение механической подачи топлива обеспечивает гидропривод с диапазоном движения от 100 до 200 мм,
Топка не имеет колосников. Горизонтальная поверхность топки выполнена из труб, соединенных перфорированными уголками с отверстиями для обеспечения направленной подачи воздуха в топку. При этом расстояние между отверстиями и форма их обеспечивают пересечение потоков воздуха, поступающих из соседних отверстий, что позволяет сжигать топливо в псевдоожиженном слое.
Устройство механического золоудаления включает охлаждаемый короб, внутри которого совершает возвратно-поступательные движения охлаждаемый шток с охлаждаемыми выталкивателями в диапазоне движения от 100 до 200 мм. Шток соединен с гидроцилиндром через охлаждаемые проушины. Шток выполнен в виде коаксиально расположенных труб типа «труба в трубе» для циркуляции воды, охлаждающей горячий шлак. Устройство механического золоудаления снабжено режущими зубьями для дробления шлака.
Выталкиватель топлива в бункере угол имеет в профиле треугольник, острый угол которого не более 10 градусов для подрезания топлива и близкий к 90 градусам для толкания топлива.
Профиль охлаждающей планки для удаления шлака из котла имеет скос под углом не более 15 градусов.
Выталкиватель шлака имеет профиль, аналогичный профилю выталкивателя топлива.
Предлагаемое устройство для сжигания твердого топлива с механической топкой позволяет расположить оборудование, включающее бункер, котел, топку с механической подачей топлива и золоудаление на одном этаже здания, что упрощает выполнение механизации и автоматизации, а также дает возможность переоборудовать без реконструкции здания старые котельные мощностью от 0,5 до 15 МВт.
Гидропривод, удобный в эксплуатации, можно использовать для нескольких видов оборудования от одной станции. С помощью гидропривода работают устройство механической подачи топлива и устройство механического золоудаления.
Устройство механической подачи топлива дает возможность подавать топливо, проталкивая его по горизонтальной поверхности топки, выполненной в виде неподвижной решетки с отверстиями. При этом нет ограничений для вида твердого топлива, его размеров. Шток с
выталкивателями, совершающий возвратно-поступательные движения, подрезает острым углом выталкивателей топливо в бункере и толкает топливо в топку. Благодаря циркуляции воды в штоке, он нагревается в той части, которая находится в бункере. Это позволяет нагревать топливо и упрощает подачу, например, смерзшихся кусков. Выталкиватель топлива имеет оптимальный профиль для подрезания и толкания топлива.
Обеспечивается надежность и длительность работы устройства в напряженных температурных условиях за счет водяного охлаждения штока и охлаждающей планки в топке.
Эффективная работа топки достигается за счет сгорания топлива в псевдоожиженном слое на расстоянии до 100 мм от горизонтальной поверхности топки. Псевдоожиженный слой образуется подачей воздуха через направленные отверстия на горизонтальной поверхности топки. При этом расстояние между отверстиями и форма их обеспечивают пересечение потоков воздуха, поступающих из соседних отверстий. Благодаря этому обеспечивается равномерность горения и уменьшается унос топлива.
Охлаждение горящей массы топлива через охлаждающий шток позволяет держать температуру горения в топке в пределах 800-1000°С, что предотвращает спекание шлаков. Возвратно-поступательное движение штока подачи топлива расшевеливает шлаки, перемещает их без труда и выталкивает охлаждаемыми планками в устройство механического золоудаления.
Профиль охлаждающей планки для удаления шлака имеет скос под углом не более 15 градусов.
Устройство механического золоудаления включает охлаждаемый короб, внутри которого совершает возвратно-поступательные движения охлаждаемый шток с охлаждаемыми выталкивателями в диапазоне движения от 100 до 200 мм. Шток соединен через охлаждаемые проушины с гидроприводом.
Охлаждающие экраны позволяют предотвратить попадание горящего топлива из топки в бункер, что увеличивает надежность работы устройства для сжигания топлива.
Для пояснения описываемого объекта приведены чертежи.
Фиг.1 - устройство для сжигания твердого топлива.
Фиг.2 - горизонтальная поверхность топки, обеспечивающая сжигание топлива в псевдоожиженном слое.
Фиг.3 - устройство механической подачи топлива включает: вид А-подвод и отвод воды в шток, вид Б-профиль выталкивателя, вид В- профиль охлаждающей планки.
Фиг.4 - устройство механического золоудаления.
Фиг.5 - фотография общего вида действующего устройства для сжигания твердого топлива.
Предложенное устройство для сжигания твердого топлива осуществляется следующим образом.
Бункер 1, котел 2, топка 3 с механической подачей топлива 4 и механическое золоудаление 5 установлены на одном уровне. Топка 3 от бункера 1 отделена охлаждающими экранами 6 с циркулирующей водой.
Гидроцилиндр 7 осуществляет возвратно-поступательные движения штока подачи топлива 8.
Шток 8, снабженный выталкивателями 9, обеспечивает подачу топлива из бункера 1 в топку. Выталкиватели 9 подрезают острым углом топливо и подают его в топку 3, отделенную от бункера охлаждающими экранами 6.
Топка не имеет колосников. Горизонтальная поверхность топки выполнена из труб 10 соединенных перфорированными уголками 11 с отверстиями 12 для обеспечения направленной подачи воздуха в топку. При
этом расстояние между отверстиями и форма их обеспечивают пересечение потоков воздуха, поступающих из соседних отверстий, что позволяет сжигать топливо в псевдоожиженном слое.
Шток 8 устройства механической подачи топлива охлаждается циркулирующей водой, которая подается через подвод 13 и выводится через выход 14. Шток выполнен в виде коаксиально расположенных труб типа «труба в трубе» для циркуляции воды, охлаждающей шток в топке, планку для удаления шлака, и нагревающей через шток топливо в бункере. Холодная вода подается во внутреннюю трубу 15 штока и выходит через внешнюю трубу 16, проходя при этом также через охлаждающую планку 17.
Образовавшийся после горения шлак удаляется механическим золоудалением 5. Устройство механического золоудаления включает охлаждаемый короб 18, внутри которого совершает возвратно-поступательные движения охлаждаемый шток 19 с охлаждаемыми выталкивателями 20 между режущих зубьев 21. Шток соединен через охлаждаемые проушины 22 с гидроцилиндром 23.
Предложенная полезная модель «Устройство сжигания твердого топлива» работает следующим образом.
Топливо загружается в бункер 1. С помощью гидропривода 7 приводится в возвратно-поступательное движение охлаждаемый шток 8, к которому подведена циркулирующая вода через подвод 13. Выталкиватели 9 в бункере подрезают топливо и передвигают его по горизонтальной поверхности топки 3. Воздух, поступающий через отверстия 12, создает псевдоожиженный слой топлива на расстоянии до 100 мм, в котором сгорает топливо. Охлаждаемый шток 8 позволяет поддерживать в топке температуру 800...1000°С, что предотвращает спекание шлаков. Охлаждающими планками 17 шлак сталкивается в механическое золоудаление 5.
Устройство механического золоудаления включает охлаждаемый короб 18, внутри которого совершает возвратно-поступательные движения
охлаждаемый шток 19 с охлаждаемыми выталкивателями 20 между режущих зубьев 21. Шток соединен через охлаждаемые проушины 22 с гидроцилиндром 23. Выталкиватели передвигают шлак и охлажденный выталкивают в приемник.
Можно привести конкретный пример работы «Устройства для сжигания твердого топлива». В поселке Знаменск Гвардейского района Калининградской области установлены два котла, которые промышленную применимость полезной модели тем, что успешно начали работать в отопительном сезоне 2004 года. Фото прилагается.
Таким образом, предлагаемая полезная модель устройства для сжигания твердого топлива с механической топкой позволяет получить хорошие эксплуатационные характеристики устройства, достичь мощности до 3,0 МВт при зольности до 30%, обеспечить надежную работу в напряженных температурных условиях на разных видах твердого топлива разного размера.
Возможность расположить оборудование, включающее бункер для подачи топлива, котел, топку и золоудаление на одном этаже, упрощает выполнение механизации и автоматизации, а также дает возможность переоборудовать старые котельные без реконструкции здания.
Обеспечить механическую подачу топлива и механическое золоудаление, которые можно также автоматически регулировать.
Работа гидроцилиндров механической подачи топлива и механического золоудаления обеспечивается от одной гидростанции.
Достигается более эффективная работа топки, за счет сгорания топлива в псевдоожиженном слое, благодаря которому обеспечивается равномерность горения и уменьшается унос топлива.