Топочное устройство

Полезная модель относится к энергомашиностроению, в частности к котлостроению, и может быть использована в конструкциях водогрейных котлов малой мощности для механизации топочного процесса котла, выработки тепловой энергии для коммунальных систем, а так же для систем теплоснабжения зданий и сооружений, при сжигании низкокачественных углей.
Известны топочные устройства с шурующей планкой, содержащие накопительный бункер, закрепленный на основании с горизонтальными направляющими, в которых установлена несущая каретка с возможностью возвратно-поступательного движения посредством электромеханического привода, охлаждаемую колосниковую решетку с опрокидывающимися колосниками,, устройство подачи и распределения топлива, состоящее из приводимого в движение с помощью тяги секторного питателя и шурующего приспособления в виде охлаждаемой шурующей планки, соединенной с охладительными трубами, закрепленными на несущей каретке (см. патент на полезную модель РФ №70344 по МПК F23B 30/06, опубл. 20.01.2008, см. http:/biek.ru/kotl_vodogreynyy_kvm-2,0_k/b_s_me, а также см. http://www.kvzr.ru/boiler-kvm-25-tshpm.html).
Наиболее близким по технической сущности является топочное устройство, содержащее накопительный бункер, закрепленный на основании с горизонтальными направляющими, охлаждаемую колосниковую решетку, устройство подачи топлива, состоящее из приводимого в движение с помощью тяги секторного питателя, и устройство распределения топлива с шурующим приспособлением в виде охлаждаемой шурующей планки, соединенной с охладительными трубами, закрепленными на несущей каретке, установленной на основания с возможностью возвратно-поступательного движения, причем часть основания, находящаяся под колосниковой решеткой и образующая дутьевой короб, разделена поперечными перегородками на зоны, каждая из которых имеет с одной стороны отдельное окно для присоединения воздуховода с клапаном, а с противоположной стороны - окно для удаления провала, колосниковая решетка состоит из беспровальных колосников, которые крепятся с помощью болтов к водоохлаждаемой решетке из стальных труб, при этом механизм поворота опрокидывающихся колосников снабжен электромеханическим приводом, а верхняя часть рамы основания выполнена по бокам с чугунными уплотнениями и направляющими в виде швеллеров, обращенных полками вниз с возможностью установки на них коллекторов котла, (см. патент на полезную модель РФ №70344 по МПК F23B 30/06, опубл. 20.01.2008.).
Общими недостатками известных топочных устройств являются низкая эффективность дозировки мелкой фракции топлива, сложность эксплуатации и ремонта секторного питателя, высокая вероятность зависания топлива, а также опасность возгорания топлива в накопительном бункере из-за недостаточной герметизации от топочной камеры в «процессе» простоя.
Техническим результатом является повышение технологичности конструкции с повышенной надежностью работы, упрощение технического обслуживания и ремонта, снижение вероятности зависания топлива в накопительном бункере и опасности возгорания угля в бункере, повышение эффективности сжигания низкосортного топлива со стабильным процессом горения при использовании топочного устройства в водогрейных котлах.
Технический результат достигается тем, что в топочном устройстве, содержащем накопительный бункер, закрепленный на основании с горизонтальными направляющими, охлаждаемую колосниковую решетку, устройство подачи топлива и устройство распределения топлива с шурующим приспособлением в виде охлаждаемой шурующей планки, соединенной с охладительными трубами, закрепленными на несущей каретке, установленной на основания с возможностью возвратно-поступательного движения, согласно полезной модели накопительный бункер снабжен закрепленной с наклоном в нижней части направляющей отбойной площадкой, устройство подачи топлива выполнено в виде толкательной лопаты-дозатор с центральным держателем и лопаточной площадкой, установленной с возможностью возвратно-поступательного движения на направляющей площадке с боковыми полозьями, прикрепленными к краям стенок накопительного бункера, образуя проходное окно и выпускное окно.
Центральный держатель толкательной лопаты-дозатор выполнен в виде трубчатого направляющего типа труба в трубе, внутренняя направляющая труба которого закреплена на основании, а наружная перемещаемая труба соединена с несущей кареткой.
Направляющая отбойная площадка установлена под углом 55-70 градусов к нормали.
Привод возвратно-поступательного движения может быть использован различной известной конструкции, например, гидравлическим или электромеханическим. В предлагаемом топочном устройстве использован известный в аналогах электромеханический привод с мотор-редуктором.
На фиг. 1 представлено схематичное изображение топочного устройства, общий вид; на фиг. 2 - изображение топочного устройства в изометрии; на фиг. 3 представлен фрагмент (фото), поясняющий расположение толкательной лопаты-дозатора; на фиг. 4 - изображение толкательной лопаты-дозатора в изометрии.
Топочное устройство содержит накопительный бункер 1, закрепленный на основании 2 с горизонтальными направляющими 3, в которых установлена несущая каретка 4 с возможностью возвратно-поступательного движения посредством электромеханического привода, колосниковую решетку 5 с опрокидывающимися колосниками 6, установленную в накопительном бункере с наклоном направляющую отбойную площадку 7, устройство распределения топлива, состоящее из шурующего приспособления в виде шурующей планки 8, соединенной с закрепленными на несущей каретке 4 охладительными трубами 9 и толкательную лопату-дозатор с центральным держателем и лопаточной площадкой 10, расположенной под накопительным бункером 1.
Центральный держатель выполнен в виде трубчатого направляющего типа труба в трубе с наружной перемещаемой трубой 11 и внутренней направляющей трубой 12, закрепленной концевым участком на основании 2.
Лопаточная площадка 10 толкательной лопаты-дозатора установлена под накопительным бункером 1 на боковых полозьях 13 направляющей площадки, образующей днище накопительного бункера 1.
Электромеханический привод несущей каретки 4 выполнен с мотор-редуктором 14.
Работа топочного устройства поясняется на конкретном примере при использовании в котле водогрейном.
При включенном электромеханическом приводе несущая каретка 4 осуществляет возвратно-поступательные движения по горизонтальным направляющим 3 основания 2.
При движении несущей каретки 4 "вперед" в сторону колосниковой решетки 5 шурующая планка 8 шурующего приспособления, охладительные трубы 9 которого закреплены на несущей каретке, движется вдоль колосниковой решетки 5, продвигая по ней топливо. При движении "назад" шурующая планка 8 подает часть раскаленного топлива под свежее топливо. Шурующая планка 8 совершает периодические возвратно-поступательные движения вдоль колосниковой решетки.
При движении шурующей планки 8 "вперед" происходит значительное перемещение топлива в горизонтальном направлении, а также подъем его и переваливание через шурующую планку 8, а при движении "назад" топливо смещается незначительно от величины сдвига в прямом направлении. На опрокидывающихся колосниках 6 происходит дожигание несгоревших кусочков топлива, после которого опрокидывающиеся колосники 6 опрокидываются, а затем возвращаются в исходное положение при помощи электромеханического привода (на чертеже не показан), обеспечивая периодическое удаление шлака.
Поступление свежего топливо из накопительного бункера 1 осуществляется дозировано посредством толкательной лопаты-дозатора, лопаточной площадка 10 которой расположена позади шурующей планки 8 под накопительном бункером 1в боковых полозьях 13.
При этом наружная перемещаемая труба 11 центрального держателя (ручки) толкательной лопаты-дозатора, передвигается вместе с несущей кареткой 4, скользя по внутренней направляющей трубе 12, закрепленной концевым участком на основании 2.
Топливо в накопительном бункере 1 постепенно продвигается под своим весом вниз к выходному окну, частично задерживаясь направляющей отбойной площадкой 7, направляющей топливо на направляющую площадку с боковыми полозьями 13 перед лопаточной площадкой 10, которая равномерно подает топливо на колосниковую решетку 5.
Под направляющей отбойной площадкой 7 образуется пространство, на которое не действуют силы тяжести топлива, тем самым уменьшая давление на топливо находящегося перед выходом из накопительного бункера 1 и, как следствие, снимает влияние на норму дозирования независимо от загруженности накопительного бункера 1.
Попадая под собственным весом на колосниковую решетку 5, топливо захватывается шурующей планкой 8 и равномерно продвигается вдоль колосниковой решетки 5, получая дозированное и равномерное распределение топлива на колосниковой решетке 5.
Ход шурующей планки 8 предусматривает двойной режим работы: первый ход обеспечивает полную выгрузку сгоревшего шлака с колосниковой решетки 5, второй ход позволяет загрузить свежую порцию топлива до середины колосниковой решетки 5, обеспечивая полное заполнение слоевой решетки топки ТМУ свежим топливом.
Топочное устройство с полуторным ходом обеспечивает равномерное воспламенение угля, и интенсификацию процесса горения. Подача топлива из накопительного бункера 1 и удаления золовых остатков шурующей планкой 8 осуществляется от единого электромеханического привода с мотор-редуктором 14. Толкательная лопата-дозатор позволяет равномерно подавать топливо на всю ширину колосниковой решетки 5, обеспечивая стабильный процесс горения топлива.
Перекрытие выпускного окна накопительного бункера толкательной лопатой-дозатор позволяет снизить опасность возгорания угля в накопительном бункере.
Работа топочного устройства осуществляется в автоматическом режиме. При работе топки шурующая планка периодически, через определенные промежутки времени, совершает возвратно-поступательное движение. Топочное устройство обеспечивает автоматическую подачу топлива на колосниковую решетку и сброс очаговых остатков. В топочном устройстве предусмотрены устройства независимого регулирования объема дутьевого воздуха по зонам горения, подаваемого под колосниковую решетку. Диапазон регулирования мощности топочного устройства обеспечивается изменением интервала времени между циклами хода шурующей планки и объема подачи дутьевого воздуха в зоны горения топлива.
Реализованный принцип независимой подачи топлива позволяет существенно снизить механический и химический недожог топлива, повысить технико-экономические и экологические характеристики котла, на который предлагаемое топочное устройство установлено.