ОХЛАЖДАЕМАЯ КОЛОСНИКОВАЯ РЕШЕТКА С ШУРУЮЩИМИ ПЛАСТИНАМИ

Предлагаемое техническое решение - охлаждаемая колосниковая решетка с шурующими пластинами - относится к области энергетики, в частности к теплотехнике, и может быть использована в котлах малой и средней производительности, работающих на твердом топливе. В настоящее время особую актуальность приобретает проблема эффективного сжигания твердого топлива в отопительных и промышленных котельных установках малой и средней мощности. Основными факторами, определяющими важность данного вопроса, являются не только отказ от централизованного теплоснабжения и установка в новых зданиях индивидуальных отопительных котлов, но и отсутствие эффективных технологий сжигания твердого топлива в них. При этом усилия специалистов нацелены на поиск методов и механизмов организации и управления процессами горения, позволяющие минимизировать выбросы в атмосферу вредных ингредиентов и повысить КПД топливосжигающих установок.
Известна колосниковая решетка охлаждаемой конструкции [1, прототип], состоящая из стальных труб прямоугольного сечения, уложенных параллельно на расстоянии 20 мм друг от друга, вваренных с одного конца во входящий коллектор, с другого - в выходящий коллектор под углом, позволяющим теплоносителю циркулировать внутри указанных труб прямоугольного сечения, посредством которого трубы охлаждаются изнутри. Между стальными трубами на расстоянии 15-20 мм друг от друга вварены отрезки стального прута, являющиеся компенсаторами, которые в совокупности с плоскостью труб прямоугольного сечения образуют рабочую поверхность устройства.
К недостаткам данной конструкции можно отнести: нерациональное сечение труб колосника, что приводит к заклиниванию колосников; отсутствие шурующих пластин приводит к образовании на колосниках шлаковой корки и спекшегося шлака. Вваренные отрезки стального прута - компенсаторы - ухудшают проход воздуха в зону горения топлива, тем самым, затрудняют естественный проход золы в зольник котла.
В предлагаемом техническом решении на полезную модель задача заключается в создании устройства - охлаждаемой колосниковой решетки с шурующими пластинами, отвечающей современным требованиям по энергосбережению и долговечности.
Суть предлагаемого технического решения поясняется чертежами 1, 2, 3, 4, где:
- фиг.1 - показана форма диска шурующей пластины (вид сбоку);
- фиг.2 - показана охлаждаемая колосниковая решетка с шурующими пластинами - (вид сверху), где изображены колосники трапецеидальной формы 1, наибольшим верхним основанием (гранями) обращенными вверх (к зоне горения), уложенные параллельно друг к другу и вваренные одним концом во входящий коллектор 2, другим во внутреннюю стенку «водяной рубашки» водогрейного котла 3, которая обращена к камере сгорания. На вращающихся валах 4 привода (привод рисунке не показан) жестко закреплены шурующие пластины 5 в форме зубчатого сектора с переменным радиусом;
- фиг.3 - показано поперечное сечение охлаждаемой колосниковой решетки с шурующими пластинами, расстояние между колосниками 1 составляет 10-12 мм, выполненное по всей их длине, длина наибольшего верхнего основания (грани) 6 колосника составляет 42 миллиметра, циркулирующий теплоноситель (вода) 7.
фиг.4 - показана модель охлаждаемой колосниковой решетки с шурующими пластинами.
Предлагаемая охлаждаемая колосниковая решетка с шурующими пластинами представляет собой устройство (фиг.2), содержащее колосники, сваренные из стальных труб трапецеидального сечения (фиг.2, 3 поз 1), где верхнее наибольшее основание каждого колосника (его грань) зашлифовано, а боковая и верхняя грани колосников соединены под острым углом посредством сварки. Колосники верхним наибольшим основанием (гранью) обращены вверх (к зоне горения), уложены параллельно на расстоянии 10-12 мм друг от друга с установленными в их межтрубное пространство шурующими пластинами. Трубы колосника вварены с одного конца во входящий коллектор (фигура 2 поз.2), с другого - во внутреннюю стенку водяной рубашки котла (фигура 2 поз.3) под углом. Колосники со сквозными отверстиями для прохода охлаждаемой жидкости позволяют теплоносителю (фигура 3 поз.7) циркулировать внутри указанных труб. Теплоноситель охлаждает трубы изнутри и установленные между ними шурующие пластины (количество пластин зависит от производительности котла). Трапецеидальная форма труб позволяет предотвращать заклинивание колосников за счет острых краев трубы. Плоскости труб образуют рабочую поверхность устройства, а через расстояния между трубами подается воздух в зону горения твердого топлива и ссыпается зола в зольник котла. Предложенное расстояние 10-12 мм выбрано с учетом использования определенной фракции угля, что не позволяет более мелкой фракции естественным путем ссыпаться в полость зольника, а также способствует свободной работе (вращению) шурующих пластин.
Шурующие пластины представляют собой диски разного диаметра и выполнены в форме зубчатого сектора с переменным радиусом (фиг.1, фигура 2 поз.5), жестко закрепленными на валах (фигура 2 поз.4), расположенных от одной и более в ряду. Специфическая форма пластин позволяет осуществлять более равномерное перемещение свежих порций топлива по решетки, что способствует быстрому разрушению образующейся на колосниках шлаковой корки и удалению в зольник спекшегося шлака и породы, снижается средний коэффициент избытка воздуха от потери тепла котла с уходящими газами и, как следствие, - повышение эксплуатационной надежности и устойчивости конструкции решетки к прогоранию, что действительно позволяет интенсифицировать процесс горения.
Конструкция предлагаемого решения работает следующим образом: охлажденный теплоноситель поступает во входящий коллектор колосниковой решетки и внутреннюю стенку «водяной рубашки» водогрейного котла, далее распределяется по рабочим трубам, где нагревается энергией горящего твердого топлива. Шурующие пластины равномерно распределяют топливо по решетке, что способствует быстрому разрушению образующейся на колосниках шлаковой корки и удалению в зольник спекшегося шлака и породы. Происходит уменьшение плотности воды. Нагретый теплоноситель двигается по подающему трубопроводу в систему отопления, охлаждается в радиаторе системы отопления - происходит увеличение плотности теплоносителя (воды), и поступает в обратный трубопровод - цикл повторяется.
Техническим результатом является повышение эксплуатационной надежности и устойчивости конструкции решетки к прогоранию за счет охлаждения колосников, выполненных в форме трапецеидального сечения и расположенных параллельно друг к другу на расстоянии 10-12 мм с установленными в их межтрубное пространство шурующими пластинами, расположенными от одной и более в ряду и выполненными в форме зубчатого сектора с переменным радиусом и разными диаметрами дисков, жестко закрепленных на валах и их специфическая форма обеспечивает равномерное и послойное сжигание топлива, что приводит к повышению КПД котла до 86-90%.
Охлаждаемая колосниковая решетка с шурующими пластинами прошла производственные испытания на предприятии ООО «Сварочный центр» города Бийска и планируется выпуск автоматизированного водогрейного котла с предлагаемой конструкцией решетки.
Список литературы, используемый при составлении заявки:
1. Патент RU 2382944; МПК F23H 3/02 (2006.01) F24H 1/12 (2006.01); Патентообладатель: Кольцов Юрий Викторович (RU)