ТОПКА ДЛЯ СЖИГАНИЯ БИОТОПЛИВА С КОМБИНИРОВАННЫМ ГОРЕЛОЧНЫМ УСТРОЙСТВОМ

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, такие, как лузга подсолнечника, риса, гречихи, и тому подобные растительные отходы.
Из уровня техники котлостроения известны топки для сжигания твердого топлива с малой плотностью и большой парусностью, например «Топка для сжигания топлива с малым удельным весом» по патенту РФ №2394189, в которой имеется двухкамерный топочный объем с установленными в нижней камере топливоподающим устройством и отдельно стоящей воздушной турбулизирующей амбразурой с горелкой для вспомогательного и резервного топлива.
Наиболее близким техническим решением-прототипом предлагаемому устройству является «Топка для сжигания твердого топлива, обладающего большой парусностью» по патенту РФ №126430, которая имеет вертикальную топочную камеру с ограждением, выполненным из мембранных водоохлаждаемых экранов, имеет пережим, образованный выступами передней и задней стен и разделяющий топку по вертикали на две камеры, имеет не экранированную подовую часть, образованную из жаростойкой футеровки, систему каналов для организации ступенчатого воздушного дутья и топливоподающее устройство на передней стенке нижней камеры.
К недостаткам аналога и прототипа следует отнести то, что обязательная процедура первоначального разогрева топки и теплоиспользующего агрегата (котла) в целом, после которого обеспечивается надежное воспламенение и сжигание твердого топлива из топливоподающего устройства, производится с помощью горелочного устройства, отдельно расположенного на одной (или нескольких) вертикальной стене нижней топочной камеры и работающего на высококалорийном жидком или газообразном топливе. По достижении стабильного горения основного, твердого, топлива подача вспомогательного топлива на горелку должна быть отключена, но довольно значительное количество воздуха в течение всей работы агрегата должно подаваться в качестве охлаждающего агента для горелочного устройства во избежание обгорания устья данного устройства.
Основой технологии сжигания парусного твердого топлива в указанных топках является наличие вертикального вихревого движения продуктов сгорания в топочном объеме нижней камеры, что определяет увеличение времени пребывания частиц топлива в камере активного горения для обеспечения полного его выгорания. Однако наличие отдельно стоящих источников интенсивного дутья на вертикальных стенках камеры горения, будь-то горелочное устройство или турбулизирующая амбразура, у которых вектор осевой скорости дутья заведомо не совпадает с направлением основного газового потока, нарушает аэродинамическую структуру движения газов, что негативно влияет на эффективность топочного процесса. При этом также нарушается режим организованного транспортирования золы топлива из топочного объема к местам вывода ее из агрегата.
При работе на резервном топливе, когда подача твердого топлива отключается, через топливоподающее устройство обязательно должно подаваться довольно значительное количество нерасчетного воздуха в качестве охлаждающего агента.
Задача, решаемая полезной моделью - создание топки упрощенной конструкции, обеспечивающей эффективное сжигание нескольких видов топлив, а именно кроме основного, твердого топлива, обладающего большой парусностью, также жидкого и газообразного топлива с улучшенными условиями горения и экологическими характеристиками в режиме дискретной подачи различных расчетных топлив.
Поставленная задача решается с помощью предлагаемой топки, которая имеет вертикальную топочную камеру с ограждением, выполненным из мембранных водоохлаждаемых экранов, имеет пережим, образованный выступами передней и задней стен и разделяющий топку по вертикали на две камеры, имеет не экранированную подовую часть, образованную из жаростойкой футеровки, систему каналов для организации ступенчатого воздушного дутья и топливоподающее устройство на передней стенке нижней камеры, отличающейся тем, что топливоподающее устройство для твердого топлива совмещено в едином узле с газо-мазутным горелочным устройством. При этом комбинированное горелочное устройство установлено в предлагаемой топке таким образом, что вектор осевой скорости дутья через него при всех режимах работы совпадает с направлением основного газового потока в камере активного горения, поддерживая и интенсифицируя его.
Технический результат, достигаемый от применения предлагаемой топки:
- сжигание кроме основного вида топлива, а именно топлива, обладающего большой парусностью - топлива жидкого и газообразного;
- упрощение конструкции топки за счет устранения дополнительной трубной разводки под установку отдельно стоящего горелочного устройства.
- улучшение условий горения и экологических характеристик в режиме дискретной подачи различных расчетных топлив.
Из приведенного перечня признаков заявляемой топки и достижения поставленной задачи наглядно видно, что заявляемое техническое решение представляет собой новую совокупность признаков, обеспечивающих получение нового технического результата, неизвестного на дату подачи заявки.
На фигуре в качестве примера схематично показан главный вид топки согласно изобретению для сжигания твердого топлива, обладающего большой парусностью, а также газообразного и жидкого топлив.
Топка состоит из следующих частей:
1 - передняя стенка, 2 - задняя стенка, 3 - боковые стенки; 4 - подовые поверхности; элементы данных позиций, представляющие собой ограждающие водоохлаждаемые экраны и футерованный под, в совокупности образуют объем топочной камеры, состоящий из верхней камеры 5 и нижней камеры 6. В нижней камере имеется комбинированное горелочное устройство 7 и каналы воздушного дутья 8, 9 и 10, расположенные последовательно по контуру нижней камеры. Горелочное устройство имеет канал подвода воздуха 11, канал подвода твердого топлива 12, канал подвода топливного газа 13 и узел установки мазутной форсунки 14. Горелочное устройство установлено таким образом, что вектор осевой скорости потока из него 15 направлен по ходу движения вихревого потока в топочной камере.
Топка работает следующим образом. Через горелочное устройство 7 подается вспомогательное топливо (например, газ или мазут через каналы 13 или 14) и воздух для горения 11 при отключенной системе подачи твердого топлива 12. За счет сгорания вспомогательного топлива производится разогрев футеровки в топочной камере до уровня устойчивого воспламенения и горения твердого топлива. После этого подача вспомогательного топлива прекращается и включается система подачи основного, твердого, топлива. При этом производится настройка дифференцированной подачи воздуха на горелочное устройство 11 и на ярусы ступенчатого дутья 8, 9 и 10 для обеспечения оптимального режима горения.
Имеющиеся внутри горелочного устройства турбулизирующие воздушные сопла способствуют равномерной раздаче топлива по ширине топочной камеры, при этом вектор осевой скорости топливо-воздушной смеси 15 совпадает с направлением движения газового вихревого потока. Частицы топлива из горелочного устройства под воздействием сил гравитации и воздушного дутья движутся в направлении нижней, подовой, поверхности 4 топочной камеры 7. Во время движения в объеме активного горения частицы топлива прогреваются до состояния возможности воспламенения. За счет аэродинамического напора воздуха из дутьевых каналов топливо интенсивно контактирует с воздухом, образуя легко воспламеняемую топливовоздушную смесь, и вовлекается в закрученный вихревой поток внутри нижней камеры, состоящий из газов продуктов сгорания, воздуха, золы и несгоревших частиц топлива.
При переходе работы агрегата на другое расчетное топливо, включая резервное, оно также подается только через комбинированное горелочное устройство 7. При этом определенное количество воздуха, безусловно, будет продуваться через него же и как охлаждающий агент против обгорания устья горелки, обеспечивая эксплуатационную безопасность горелочного устройства, и как окислитель одновременно, оптимизируя условия горения. Организованная таким образом аэродинамическая структура движения рабочих агентов обеспечивает высокую эффективность топочного процесса на всех расчетных топливах.
Стрелками на фигуре указаны направления движения основных потоков воздуха и продуктов сгорания.
Изданного примера видно, что при применении предлагаемого устройства решается заявленная в материалах заявки задача.