ТЕПЛОГЕНЕРАТОР, РАБОТАЮЩИЙ НА СОЛОМЕ
HEAT GENERATOR OPERATING ON STRAW

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к теплогенераторам, работающим на возобновляемом биотопливе, преимущественно на соломе в рулонах цилиндрической формы, предназначенных для выработки горячих дымовых газов, и может быть использовано в зерносушильных комплексах для сушки зерна, для отопления животноводческих ферм, производственных и жилых зданий и т.п.
Известен теплогенератор (патент РФ №2263852, МПК F24H 1/44, от 16.04.2004 г.) содержащий закрываемую дверью топку, служащую камерой газификации. В нижней части топки установлена колосниковая решетка, на которой размещается рулон соломы. В верхней части топки находится камера дожигания, расположенная на входе в теплообменный блок. Камера дожигания оснащена устройством для подачи вторичного воздуха.
Сжигание соломы в таком теплогенераторе не может происходить эффективно, поскольку при горении каждая соломинка покрывается слоем золы, препятствующим доступу кислорода воздуха к несгоревшей части соломы. Колосниковая решетка несмотря на равномерное распределение воздуха не может из-за низкой скорости истечения воздуха обеспечить сдувание золы с соломинок, что уменьшает интенсивность горения и снижает тепловую мощность теплогенератора. При нижнем горении топлива и верхнем расположении камеры дожигания газ проходит через изменяющийся по толщине по мере выгорания рулона слой соломы, из-за чего постоянно меняется его состав, что приводит к нестабильной тепловой мощности теплогенератора.
Также известен теплогенератор (патент ЕР 1695009 В1, МПК F23G 7/06, от 14.01.2009 г.) газогенераторного типа для соломенных рулонов.
Теплогенератор содержит камеру газификации, являющуюся одновременно загрузочной камерой, в которой размещается рулон соломы, в нижней части камеры газификации находится сопло, через которое газ поступает в находящуюся ниже камеру дожигания. С обеих сторон сопла в камере газификации расположены углубления, в которых собирается зола. Для удаления золы с соломинок на камере газификации имеется обдувочный вентилятор. Окончательная очистка дымовых газов осуществляется в инерционном очистителе.
Недостатком указанного технического решения является то, что при нисходящем течении газа газ содержит значительное количество летучей золы, для очистки от которой применен инерционный очиститель, что усложняет конструкцию. Также из-за камеры дожигания, находящейся под камерой газификации, теплогенератор имеет громоздкие габариты.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является теплогенератор (Инструкция по монтажу и эксплуатации котлов FARM 2000, с.17 (Installation and Operating Instructions for FARM 2000 Boilers, http://www.farm2000.co.uk/docs/Installation.pdf)) газогенераторного типа для биотоплива, в т.ч. и для соломенных рулонов.
Теплогенератор содержит закрываемую дверью камеру газификации, являющуюся одновременно загрузочной камерой, в которой размещается рулон соломы. На поде камеры газификации находится воздухопровод с соплами, через которые поступает первичный воздух для газификации соломы. На входе в теплообменный блок, расположенный на своде камеры газификации, имеется зона дожигания, в которую по воздухопроводу с соплами поступает вторичный воздух.
Сжигание рулона соломы осуществляется следующим образом. В камеру газификации закладывается рулон соломы, который газифицируется за счет подачи первичного воздуха, образующийся газ догорает в зоне дожигания, куда через сопла подается вторичный воздух.
Конструкцию известного теплогенератора нельзя признать технически совершенной. Сопла для подачи первичного воздуха расположены близко к поду камеры газификации, где собирается зола от сгорающей соломы, зола поднимается струями первичного воздуха, в результате чего загрязняются дымовые газы. Расположение воздухопровода первичного воздуха на поде уменьшает объем пространства, в котором накапливается зола, это требует частой чистки камеры газификации от золы. Дожигание газа происходит в зоне дожигания, открывающейся с трех сторон в камеру газификации, такое техническое решение не исключает возможности попадания недогоревшего газа в теплообменный блок.
Задачей настоящего изобретения является повышение интенсивности сгорания соломы с целью увеличения тепловой мощности теплогенератора, качества дожигания газа, уменьшение содержания летучей золы в дымовых газах и возможности сжигания соломы с повышенной влажностью.
Поставленная задача достигается тем, что теплогенератор, работающий на соломе преимущественно в рулонах цилиндрической формы, содержит закрываемую дверью камеру газификации, в нижней части камеры газификации установлены на расстоянии от пода воздухопроводы (воздухоподводящие трубы) первичного воздуха, содержащие сопла, камера дожигания с соплами для подачи вторичного воздуха установлена вертикально в камере газификации, при этом вход газа в камеру дожигания происходит в нижней части камеры газификации через открытый нижний торец камеры дожигания, на своде камеры газификации верхняя часть камеры дожигания состыкована с газоходом.
Поставленная задача достигается также тем, что выход камеры дожигания (верхняя часть камеры дожигания) снабжен каналами с устройством подачи (рециркуляции) части дымовых газов в воздуховоды первичного воздуха.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид устройства; на фиг.2 - разрез А-А.
Теплогенератор, работающий на соломе, содержит камеру газификации 1 с дверью 2. В нижней части камеры газификации находятся воздухоподводящие трубы 3 с соплами подачи первичного воздуха 4. Воздухоподводящие трубы 3 расположены на расстоянии от пода камеры газификации 1. На воздухоподводящих трубах 3 размещается рулон соломы 5. В камере газификации 1 расположена вертикально установленная камера дожигания 6 с соплами подачи вторичного воздуха 7. Открытый нижний торец камеры дожигания 6 расположен в нижней части камеры газификации 1, внутренняя поверхность камеры дожигания для увеличения срока эксплуатации может быть футерована теплоизолирующим материалом 8. Камера дожигания 6 своей верхней частью на своде камеры газификации 1 стыкуется с газоходом 9. Верхняя часть камеры дожигания 6 соединена каналами 10, снабженными устройствами рециркуляции 11, например эжекторами, с воздухоподводящими трубами 3. В нижней части камеры газификации 1 находится дверка 12 и/или винтовой (шнековый) транспортер 13 для удаления золы. Теплогенератор работает следующим образом. В камеру газификации 1 через дверь 2 на воздухоподводящие трубы 3 устанавливается рулон соломы 5. Солома загорается от горящих остатков предшествующего рулона или при первоначальной растопке от специально уложенной и подожженной биомассы. Воздух, необходимый для газификации, подается по воздухоподводящим трубам 3 и через сопла 4 поступает в рулон соломы 5. Газ, образующийся при газификации соломы, поступает в камеру дожигания 6 через открытый нижний торец, через сопла 7 подается вторичный воздух. Дымовые газы поступают в газоход 9. Поскольку нижний торец камеры дожигания 6, через который поступает газ, расположен в нижней части камеры газификации 1, то течение воздуха и продуктов газификации имеет преимущественно горизонтальное направление, что приводит к сгоранию соломы горизонтальными слоями и, как следствие, стабилизации теплотворной способности газа по мере выгорания рулона соломы. Газ на входе в камеру газификации 6 меняет направление течения с горизонтального на вертикальное вверх, благодаря чему происходит инерционная очистка газа от летучих частиц золы. Зола, образующаяся при сгорании рулона соломы 5, а также выпадающая под входом камеры дожигания 6, собирается в нижней части камеры газификации 1 под воздухоподводящими трубами 3. Воздухоподводящие трубы 3 расположены на расстоянии от пода камеры газификации 1 для уменьшения подъема золы с пода струями первичного воздуха и для удобства чистки камеры газификации 1 от золы. Зола периодически удаляется вручную через дверку 12 или механизированно - винтовым транспортером 13. Зола соломы из-за большого содержания солей щелочных металлов обладает низкой температурой плавления 900-950°С. Для снижения температуры горения и предотвращения плавления золы применяется рециркуляция части дымовых газов по каналам 10 устройствами рециркуляции 11 в первичный воздух. Снижение температуры горения позволяет подать дополнительное количество воздуха и тем самым увеличить мощность теплогенератора. С другой стороны, рециркулирующие дымовые газы вносят в камеру газификации дополнительное тепло, что способствует более качественной газификации соломы с повышенной влажностью. Этому также способствует тепло, излучаемое с наружной поверхности камеры дожигания 6.
Для сушки зерна дымовые газы, с высокой температурой покидающие теплогенератор по газоходу 9, далее поступают в камеру смешивания, где балластируются воздухом до температуры, необходимой для сушки зерна, или в теплообменник, где нагревают теплоноситель, поступающий на обогрев зданий и помещений.
Таким образом, вертикальное размещение камеры дожигания 6 в камере газификации 1 и расположение воздухоподводящих труб первичного воздуха 3 на расстоянии от пода камеры газификации 1 позволяет уменьшить содержание золы в дымовых газах, обеспечение входа газа через открытый нижний торец камеры дожигания обеспечивает качественное взаимодействие со струями вторичного воздуха и улучшает качество дожигания газа, применение каналов 10 с устройствами рециркуляции 11 дымовых газов позволяет увеличить мощность теплогенератора и сжигать солому с повышенной влажностью.