ТОПКА ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА В КИПЯЩЕМ СЛОЕ

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована в промышленных и энергетических котлах и в газогенераторах.
Известны топки прямого хода с горизонтальным ленточным колосниковым полотном, состоящим из чугунных ведомых и ведущих колосников, соединенных друг с другом штырями. Ведущие колосники являются тяговыми элементами и в зацеплении со звездочками представляют движущий механизм полотна, колосниковое полотно смонтировано на жесткой сварной раме, под верхней ветвью колосникового полотна расположены воздушные дутьевые зоны, в которых имеются лючки для очистки зон от провала (ведущим валом может быть как передний (при небольших длинах полотна), так и задний вал. Топливо поступает на полотно прямого из угольного ящика с топливным затвором и регулятором слоя. (Нечаев Е.В., Лубнин А.Ф. Механические топки для котлов малой и средней мощности. - Л.: Энергия, 1968. с.64).
Недостатками известной топки является то, что сжигание топлива происходит в стационаром слое сравнительно большой высоты, что ограничивает возможности таких топок по используемым топливам - они не могут сжигать спекающиеся угли и применяются обычно для тощих углей и антрацитов, кроме того, выполнение колосников из чугуна снижает надежность полотна из-за возможных поломок колосников.
Известна топка для сжигания твердого топлива в кипящем слое, состоящая из узкой, подвижной колосниковой решетки с боковыми уплотнениями, имеющей наклон к горизонту, расположенного внутри
решетки секционированного дутьевого короба и расположенной с обоих сторон вдоль и выше верхней ветви полотна решетки поверхности охлаждения, при этом решетка имеет обратный ход, перемещение полотна колосниковой решетки осуществляется по опорным направляющим полозьям, боковые уплотнения решетки выполнены из отдельных пластин, установленных между колосниковым полотном и щеками рамы, поверхность охлаждения колосниковой решетки выполнена в виде панели из ряда труб, размещенных друг над другом вплотную, причем, ось каждой трубы смещена относительно оси нижней соседней с ней трубы в направлении боковых стен топки. (RU 2231714, МПК F 23 С 10/02, опубликован 27.06.2004).
Недостатком известной топки является низкая надежность из-за выполнения колосников из чугуна, что приводит к частым поломкам колосников, а, следовательно, остановке топки. Кроме того, приводным валом в таких топках является задний, расположенный непосредственно в топке, то есть в зоне высоких температур, что повышает требования к надежности подшипниковых узлов этого вала.
Известна топка для сжигания твердого топлива ТНУ (топка низкосортных углей), выпускаемая Кусинским машиностроительным заводом, основными элементами которой являются наклонное (10° к горизонту) колосниковое полотно, валы с подшипниковыми узлами -передний с натяжным механизмом и задний с приводом, сварная рама, воздушные зоны с шиберами, фронтовое и боковые уплотнения, течки удаления провала с шиберами, питатель-дозатор движущего механизма цепного типа - цепи расположены по бокам колосникового полотна в специальных каналах, соединены между собой и с колосниками горизонтальными стяжками. (Котлы малой и средней мощности и топочные устройства. Отраслевой каталог. - М.: ЦНИИТЭИТЯЖМАШ, 1992. с.169-174).
Это устройство является наиболее близким к заявляемому по совокупности признаков и принятого за прототип.
Недостатками устройства, принятого за прототип, снижающими их эксплуатационные и потребительские качества, является выполнение колосников из чугуна, который при достаточно хороших жаростойких характеристиках является хрупким материалом, что приводит к частым поломкам колосников, а следовательно, остановке топки и необходимости демонтажа звена колосников для замены разрушенного колосника. Выполнение привода колосникового полотна (движущего механизма) через цепи, расположенные по бокам полотна, приводит к усложнению системы уплотнения колосникового полотна и неизбежным протечкам газа по каналам, в которых движутся цепи, усложняя тем самым условия эксплуатации котла и снижая эффективность процесса горения. Кроме того, приводным валом в топках ТНУ является задний, расположенный непосредственно в топке, то есть в зоне высоких температур, что повышает требования к надежности подшипниковых узлов этого вала.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной полезной модели, позволили установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками тождественными или эквивалентными предлагаемым.
Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков, позволило выявить в заявленном устройстве совокупность существенных отличительных признаков по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, изложенную в нижеприведенной формуле полезной модели.
Заявляемое техническое решение позволяет повысить надежность и уменьшить вес топки высокотемпературного кипящего слоя за счет оптимизации конструктивных решений по приводу топки и колоснику полотна. Перенос привода колосникового полотна на передний вал из зоны высоких температур упрощает конструкцию подшипниковых узлов и облегчает температурные условия их работы. Переход на стальное литье повышает прочностные характеристики колосников, увеличивая их долговечность при одновременном уменьшении габаритов, веса, и, следовательно, стоимости, исключаются поломки колосников, приводящие к остановке топки.
Предложена топка для сжигания твердого топлива в кипящем слое, включающая наклонное колосниковое полотно с приводом, состоящее из ведомых и ведущих колосников, установленное на жесткой сварной раме, передний и задний валы с подшипниковыми узлами, воздушные дутьевые зоны регулирующими шиберами и питатель-дозатор топлива, при этом привод колосникового полотна расположен на переднем валу, а натяжной механизм - на заднем или на обеих валах, а колосники полотна выполнены из стали.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 изображен продольный разрез топки, на фиг.2 - вид Б-Б по фиг.1.
Топка включает наклонное (7°-15°) колосниковое полотно 1, состоящее из ведомых 2 и ведущих 3 колосников, с приводом 4, соединенных стальными стержнями 5, установленное на жесткой сварной раме 6, валы передний 7 и задний 8 с подшипниковыми узлами, воздушные дутьевые зоны 9 с регулирующими шиберами 10 и питатель-дозатор топлива 11. Привод 4 колосникового полотна 1 расположен на переднем валу 7. Движущий механизм колосникового полотна 1 выполнен в виде зубчатой пары, состоящей из ведущих колосников 3 и звездочки 12. Колосники
полотна 2, 3 выполнены из стали. Натяжной механизм 13 колосникового полотна расположен на заднем валу 8, или на обеих валах 7 и 8.
Топка работает следующим образом. Топливо питателем-дозатором 11 подается сверху, как правило, самотеком на переднюю часть колосникового полотна 1. Колосниковое полотно 1 через зубчатую пару, состоящую из ведущих колосников 2 и звездочки 12 приводится в движение по направлению от переднего вала 7 к заднему валу 8. Под верхнюю ветвь колосникового полотна 1 подается позонно воздух. В переднюю, наиболее низкую часть подается больше воздуха, чтобы обеспечить псевдоожижение («кипение») топлива, в заднюю восходящую часть полотна 1 поступает меньшая доля воздуха для дожигания не догоревшего топлива в стационарном слое во время его движения к узлу золоудаления. Основной процесс горения (газификации) происходит в «кипящем» слое над первыми воздушными зонами при температурах слоя 900°-1200°. Наклон колосникового полотна 1 препятствует перетеканию «кипящего» слоя в узел золоудаления. При сжигании в высокотемпературном «кипящем» слое под колосниковое полотно 1 направляется около 50% воздуха, необходимого для горения, остальной воздух подается в объем топки и обеспечивает дожигание продуктов газификации.