Пиролизный котел с верхним, послойным сжиганием топлива
PYROLYSIS BOILER WITH THE UPPER, LAYERED COMBUSTION OF FUEL

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно - к области средств генерирования тепловой энергии, и может быть использовано в промышленности, сельском хозяйстве, жилищно-коммунальном хозяйстве, на транспорте и других областях техники. Известен котел, содержащий корпус, загрузочный бункер для топлива, загрузочную дверцу для топлива, воздушный коллектор в зоне горения топлива в загрузочном бункере, выполненный из горизонтально ориентированных каналов, с отверстиями, направленными в зону горения топлива, узел подачи воздуха в камеру дожига горючих газов, канал дымоудаления, располагаемый за загрузочным бункером и соединяющий загрузочный бункер и дымоотводящую трубу, при этом начало канала дымоудаления соединено с потолочным пространством загрузочного бункера (1).
Техническим результатом является обеспечение дожига горючих газов в котлах с верхним, послойным сжиганием топлива. Обеспечивается технический результат за счет установки камеры дожига горючих газов в наиболее энергонапряженном участке котла, с постоянно высокой температурой.
Сущность устройства пиролизного котла с верхним, послойным сжиганием топлива заключается в том, что канал дымоудаления выполнен зигзагообразным, вертикально ориентированным, камера дожига горючих газов выполнена в зигзагообразном, вертикально ориентированном канале дымоудаления, на участке сопряжения с потолочным пространством загрузочного бункера, а узел подачи воздуха в камеру дожига горючих газов, выполненный на участке сопряжения с потолочным пространством загрузочного бункера, состоит из воздушного коллектора с отверстиями, направленными в пиролизную камеру. Камера дожига горючих газов на участке сопряжения с потолочным пространством загрузочного бункера выполнена с вертикальным расширением, в вертикально ориентированном канале дымоудаления. Камера дожига горючих газов футерована теплоизолирующим материалом. Площадь проходного сечения отверстий в горизонтально ориентированных каналах, располагаемых в середине загрузочного бункера, больше, чем в горизонтально ориентированных каналах, располагаемых ниже или выше. Воздушный коллектор с отверстиями, направленными в камеру дожига горючих газов, соединен с ресивером для скапливания и предварительного нагрева воздуха, поступающего в воздушный коллектор. Ресивер выполнен параллельно воздушному коллектору, сопряжен с воздушным коллектором и на конце имеет изгиб для соединения с ним.
На фиг. 1 изображен общий вид котла, вид сбоку.
На фиг. 2 изображен общий вид котла, вид спереди.
На фиг. 3 изображен разрез A-А, фиг. 1.
На фиг. 4 изображен разрез Б-Б, фиг. 2.
На фиг. 5 изображена выноска I, фиг. 4.
Пиролизный котел с верхним, послойным сжиганием топлива состоит из корпуса 1, загрузочного бункера 2 для топлива, загрузочной дверцы 3 для топлива, воздушного коллектора 4, расположенного в зоне горения топлива в загрузочном бункере. Воздушный коллектор 4 выполнен из горизонтально ориентированных каналов 5, имеющих отверстия 6, направленные в зону горения топлива (фиг. 3, разрез А-А, фиг. 1). Пиролизный котел имеет узел 7 подачи воздуха в камеру дожига горючих газов 8, канал 9 дымоудаления, располагаемый за загрузочным бункером и соединяющий потолочное пространство загрузочного бункера 2 и дымоотводящую трубу 10, при этом начало канала 9 дымоудаления соединено с потолочным пространством загрузочного бункера 2 (фиг. 3, разрез А-А, фиг. 1). Канал 9 дымоудаления выполнен зигзагообразным, вертикально ориентированным. Камера дожига горючих газов 8 выполнена в зигзагообразном, вертикально ориентированном канале 9 дымоудаления, на участке сопряжения с потолочным пространством загрузочного бункера 2, а узел 7 подачи воздуха в камеру дожига горючих газов 8, на участке сопряжения с потолочным пространством загрузочного бункера 2, состоит из воздушного коллектора 11, имеющих отверстия 12, направленные в камеру дожига горючих газов 8. Камера дожига горючих газов 8 выполнена с вертикальным расширением, в вертикально ориентированном канале 9 дымоудаления, на участке сопряжения с потолочным пространством загрузочного бункера 2. Камера дожига горючих газов 8 футерована теплоизолирующим материалом 13. Площадь проходного сечения отверстий 6 в горизонтально ориентированных каналах 5, располагаемых в середине загрузочного бункера 2, больше, чем в горизонтально ориентированных каналах 5, располагаемых ниже и выше. Воздушный коллектор 11 с отверстиями 12, направленными в камеру дожига горючих газов 8, соединен с ресивером 14 (фиг. 4, разрез Б-Б, фиг. 2), для скапливания и предварительного нагрева воздуха, поступающего в воздушный коллектор 11. Ресивер 14 выполнен параллельно воздушному коллектору 11, сопряжен с воздушным коллектором 11 и на конце имеет изгиб, для соединения с ним (фиг. 5, выноска I, фиг. 4). Котел имеет змеевик аварийного охлаждения 15. Котел имеет отводной дымоотводящий канал 16 с затвором 17, чтобы при розжиге или закладке новой порции топлива дымогазы из загрузочного бункера 2 направлять в дымоотводящую трубу 10. Пиролизный котел имеет вентилятор наддува 18, смотровое окно 19, затвор 20. (фиг. 2 и фиг. 4, разрез Б-Б, фиг. 2) В пиролизном котле верхнего, послойного сжигания топлива тепловая энергия, выделяемая при окислительной реакции кислорода воздуха с углеродом топлива в загрузочном бункере, устремляется вверх, а горючие газы, выделившиеся при карбонизации топлива и не успевшие среагировать с кислородом воздуха, поступившего из отверстий 6, располагаемых в горизонтально ориентированных каналах 5, дожигаются в камере дожига горючих газов 8 при подаче кислорода воздуха из отверстий 12, располагаемых в воздушном коллекторе 11, в камеру дожига горючих газов 8, имеющую внутри высокую температуру, поддерживаемую теплоизолирующим материалом 13 - футеровкой. Кроме того, тепловая энергия не воздействует на нижние слои топлива, в отличие от котлов объемного горения, шахтных и пиролизных котлов на естественной тяге. Т.е. данный вид котла поддается хорошо регулировке и работе на малых мощностях. Пиролизный котел с верхним, послойным сжиганием топлива работает следующим образом. Топливо загружают в загрузочный бункер 2 через загрузочную дверцу 3. Заполняют ее до 2/3 объема, а на верх кладут лучинки и куски бумаги. При этом перед розжигом или закладкой новой порции топлива открывают затвор 17, располагаемый в отводном дымоотводящем канале 16, соединяющем потолочное пространство загрузочного бункера 2 и дымоотводящую трубу 10, чтобы дымогазы устремлялись напрямую в дымоотводящую трубу 10. Топливо разжигают. После того как топливо разгорится, загрузочную дверцу 3 закрывают, включают вентилятор наддува 18, закрывают затвор 17. Регулирование температуры теплоносителя осуществляют изменением оборотов двигателя вентилятора наддува 18, связанного через термопреобразователь сопротивления с командо-контроллером. После того как котел прогреется, приступают к регулировке цвета пламени в камере дожига горючих газов 8. Цвет пламени должен быть соломенным. Следят за цветом пламени через смотровое окно 19, а регулируют цвет пламени затвором 20, уменьшая или увеличивая поток кислорода воздуха, поступающего через воздушный коллектор 11 в камеру дожига горючих газов 8. Следует учесть, что при новой закладке порции топлива нижний слой может тлеть, но в режим горения он не перейдет, т.к. аэродинамическое сопротивление монооксида углерода (CO) будет велико в нижнем над колосниковом слое и кислород воздуха вряд ли в достаточном количестве будет поступать через нижний горизонтально ориентированный канал 5. Также высокое давление в потолочном пространстве загрузочного бункера 2, создаваемое за счет расширения дымогазов, образующихся при сжигании топлива, будет препятствовать поступлению воздуха через верхние горизонтально ориентированные каналы 5, когда слой топлива горит в середине загрузочного бункера 2. В этот период времени интенсивный поток воздуха будет идти через средние перфорированные трубы.
Котел не требует дорогих пылеулавливающих устройств, т.к. поток воздуха устремлен вниз, в слой топлива, а теплообменник является двухконтурным.