Установка для сжигания твердого топлива

Полезная модель относится к области энергетики, а именно к установкам для сжигания твердого топлива, и может быть использована для обогрева зданий, сооружений, помещений и т.п.
Известна установка для сжигания твердого топлива, содержащая корпус с топочной камерой, выполненный из стального листа в виде горизонтально расположенного цилиндра с глухими торцами и установленный на фундаменте, технологический люк с крышкой, расположенный на одном из торцов корпуса в нижней его части, колосниковую решетку, установленную горизонтально внутри корпуса под технологическим люком, трубу для удаления золы, установленную в нижней части корпуса под решеткой, трубу для подвода воздуха, установленную под решеткой с противоположной стороны корпуса, где расположена труба для удаления золы, поперек корпуса на расстоянии друг от друга проложены до колосниковой решетки стальные ободы, выполненные в виде дуг, на ободы поперек них и по периметру поверхности корпуса до колосниковой решетки жестко уложены стальные листы с отверстиями, выполненными в ряд, а снаружи вдоль корпуса на верхней его части установлен коллектор для подачи воздуха в полости, образованные корпусом, ободами и листами с отверстиями, внутри топочной камеры в верхней ее части параллельно колосниковой решетке установлена перегородка, разделяющая топочную камеру на две части, при этом с другого торца камеры, где нет трубы для удаления выхлопных газов, образован зазор между перегородкой и листами с отверстиями, уложенными в торце корпуса на ободы, люк с крышкой для загрузки твердого топлива в топочную камеру расположен под перегородкой в боковой части корпуса и в его центре, а лист с отверстиями, расположенный под загрузочным люком, имеет проем, при этом на проеме установлена съемная крышка с отверстиями, труба для удаления дымовых газов, установленная на верхней части корпуса вблизи его торца, где расположен технологический люк, выполнена из двух труб, вставленных друг в друга с зазором, который с торца труб герметично закрыт, при этом внутри зазора вдоль труб жестко установлены ребра в виде пластин, прикрепленных к внутренней трубе по всему ее периметру и на равноудаленном расстоянии друг от друга, а на обоих концах внешней трубы установлены два патрубка: наверху для подачи холодного атмосферного воздуха, а внизу для отвода горячего воздуха, при этом нижний патрубок соединен со 2-й зоной топочной камеры (патент РФ на полезную модель №204800, 2021 г.)
Однако на данной установке для сжигания твердого топлива имеет место быть не совсем удачная подача атмосферного холодного воздуха в зазор между двумя трубами, из которых состоит дымовая труба.
Задачей предлагаемой полезной модели является лучшая организация подачи холодного воздуха путем установки в верхней части наружной трубы коллектора в виде кольца и выполнения внутри коллектора в стенке наружной дымовой трубы по всему ее периметру отверстий, через которые в зазоры, образованные между стенками дымовых труб и ребрами в виде пластин, проходит воздух. Кроме того, для удобства эксплуатации вентилятора для подачи воздуха в коллектор вдоль наружной дымовой трубы установлена труба, жестко закрепленная к ней пилонами.
Техническим результатом, достигаемым предлагаемой полезной моделью, является равномерная подача холодного воздуха в зазоры, образованные между дымовыми трубами и ребрами в виде пластин, путем установки на верхней части наружной трубы коллектора в виде кольца. При этом внутри коллектора по всему периметру наружной трубы выполнены отверстия для прохода холодного воздуха в зазоры, образованные стенками дымовых труб и ребрами в виде пластин. Так как длина дымовой трубы составляет более 4 метров, то, с целью удобства обслуживания вентилятора, предназначенного для подачи воздуха в коллектор, вдоль наружной дымовой трубы установлена труба, жестко закрепленная к ней пилонами, к которой подсоединяется вентилятор.
Поставленная задача решается тем, что в установке для сжигания твердого топлива, содержащей корпус с топочной камерой, выполненный из стального листа в виде горизонтально расположенного цилиндра с глухими торцами и установленный на фундаменте, технологический люк с крышкой, расположенный на одном из торцов корпуса в нижней его части, колосниковую решетку, установленную горизонтально внутри корпуса под технологическим люком, трубу для удаления золы, установленную в нижней части корпуса под решеткой, трубу для подвода воздуха, установленную под решеткой с противоположной стороны корпуса, где расположена труба для удаления золы, поперек корпуса на расстоянии друг от друга проложены до колосниковой решетки стальные ободы, выполненные в виде дуг, на ободы поперек них и по периметру поверхности корпуса до колосниковой решетки жестко уложены стальные листы с отверстиями, выполненными в ряд, а снаружи вдоль корпуса на верхней его части установлен коллектор для подачи воздуха в полости, образованные корпусом, ободами и листами с отверстиями, внутри топочной камеры в верхней ее части параллельно колосниковой решетке установлена перегородка, разделяющая топочную камеру на две части, при этом с другого торца камеры, где нет выхлопной трубы, образован зазор между перегородкой и листами с отверстиями, уложенными в торце корпуса на ободы, люк с крышкой для загрузки твердого топлива в топочную камеру расположен под перегородкой в боковой части корпуса и в его центре, а лист с отверстиями, уложенный на ободы, имеет проем, расположенный под загрузочным люком, при этом на проеме установлена съемная крышка с отверстиями, дымовая труба, установленная на верхней части корпуса вблизи торца корпуса, где расположен технологический люк, выполнена из двух труб, вставленных друг в друга с зазором, при этом внутри зазора вдоль труб жестко установлены ребра в виде пластин к внутренней трубе по всему ее периметру и на равноудаленном расстоянии друг от друга, на нижнем конце внешней трубы установлен патрубок для отвода горячего воздуха, при этом патрубок соединен со второй зоной топочной камеры, согласно полезной модели, на конце наружной дымовой трубы установлен коллектор, выполненный в виде кольца, внутри которого по всему периметру наружной трубы выполнены отверстия для прохода воздуха в зазор, образованный между двумя трубами, а к коллектору присоединена труба для подвода воздуха, установленная вдоль дымовой трубы и жестко закрепленная к ней с помощью пилонов.
На фиг. 1 приведен продольный разрез установки для сжигания твердого топлива.
Предлагаемая установка для сжигания твердого топлива содержит корпус 1 с топочной камерой 2, выполненный из стального листа в виде горизонтально расположенного цилиндра с глухими торцами и установленный на фундаменте 12, технологический люк 4 с крышкой, расположенный на одном из торцев корпуса 1 в нижней его части, колосниковую решетку 5, установленную горизонтально внутри корпуса 1 под технологическим люком 4, и трубу 6 для удаления золы, установленную в нижней части корпуса 1 под колосниковой решеткой 5. Поперек корпуса 1 на расстоянии друг от друга проложены стальные ободы 7, выполненные в виде дуг, установленных на колосниковую решетку 5. На ободы 7 поперек них и по периметру поверхности корпуса 1 до колосниковой решетки 5 жестко уложены стальные листы 8 с отверстиями.
Внутри топочной камеры 2 в верхней ее части параллельно колосниковой решетке 5 установлена перегородка 14, разделяющая топочную камеру 2 на две части, при этом с другого торца топочной камеры 2, где нет технологического люка 4, между перегородкой 14 и листами 8 с отверстиями, уложенными в торце корпуса 1 на ободы 7, образован проем.
Люк 3 с крышкой для загрузки твердого топлива в топочную камеру 2, расположен под перегородкой 14 сбоку в верхней части корпуса 1 и в его центре, лист 8 с отверстиями 9, уложенный на ободы 7 и расположенный под загрузочным люком 3, имеет проем 15, при этом на проеме установлена съемная крышка 16 с отверстиями.
Снаружи вдоль корпуса 1 на верхней его части установлен коллектор 11 для подачи воздуха в полости 10, находящейся между корпусом 1, ободами 7 и листами 8. Труба для подачи воздуха 13 расположена под колосниковой решеткой 5 на другом торце корпуса 1, где нет трубы 6 для удаления золы.
Труба 17 для удаления дымовых газов, установленная на верхней части корпуса 1 вблизи его торца со стороны, где расположен технологический люк 4, выполнена из двух труб, вставленных друг в друга с зазором, который с торца труб герметично закрыт, а внутри зазора вдоль труб жестко установлены ребра 18 в виде пластин, прикрепленных к внутренней трубе 17 по всему ее периметру и на некотором расстоянии друг от друга. На верхнем конце внешней трубы 17 установлен коллектор 21, выполненный в виде кольца, а к нему присоединена труба 20 для подвода воздуха, установленная вдоль трубы 17 и жестко закрепленная к ней с помощью пилонов 22.
В нижней части наружной дымовой трубы 17 присоединен патрубок 19 для отвода горячего воздуха, при этом нижний патрубок 19 соединен со второй зоной топочной камеры 2.
Предлагаемая установка для сжигания твердого топлива работает следующим образом.
Через загрузочный люк 3 и проем 15, образованный в листе 8, загружается в топочную камеру 2 твердое топливо, после чего крышки 16 проема 15 и загрузочного люка 3 закрываются. При этом крышка загрузочного люка 3 закрывается герметично. Через коллектор 11 в полость 10 поступает холодный воздух, что снижает теплонапряженность корпуса 1. Далее воздух через отверстия 9, организованные в листах 8, по периметру поверхности топочной камеры 2 поступает вовнутрь ее для поддержания горения твердого топлива. Твердое топливо поджигается с помощью дежурного факела, подведенного через технологичный люк 4, после чего его крышка герметично закрывается. В объеме топочной камеры 2 под перегородкой 14, где размещено твердое топливо, образуется низкотемпературная зона горения (1-я зона) с температурой t≈600÷700°C. Образовавшиеся дымовые горячие газы - продукт недосгоревшего топлива через щель, образованную перегородкой 14 и листами 8, установленными на торце камеры 2, поступает в объем, образованный между перегородкой 14 и верхней частью топочной камеры 2, где происходит полное сгорание за счет дополнительного подвода горячего воздуха через патрубок 19, установленный на внешней трубе дымовой трубы 17, а также через отверстия 9. В этом объеме температура горячих газов постоянно повышается, образуется высокотемпературная зона горения (2-я зона) горения твердых топлив с температурой до 1000÷1200°С. Благодаря разделению объема топочной камеры на две части происходит двухзонное и двухстадийное горение твердого топлива, с образованием горючего газа с температурой горения твердого топлива в 1-ой зоне в пределах до t≈600÷700°C и повышением температуры процесса во 2-ой зоне до уровня 1000÷1200°С, в результате чего происходит полное сгорание топлива и снижение токсичности вредных веществ в дымовых газах, которые удаляются через выхлопную трубу 17. Это позволяет резко уменьшить образование диоксинов, поскольку подавляется появление в дымовых газах ароматических соединений (предшественников диоксинов) и обеспечивается низкое содержание частиц пыли (катализаторов образования диоксинов в дымовых газах).
Образовавшаяся зола осыпается через колосниковую решетку 5 на дно корпуса 1, откуда выдувается воздухом, поступающим через трубу 13, и удаляется через трубу 6.
С целью возврата тепла, уносимого дымовым газом через выхлопную трубу 17, атмосферный холодный воздух через трубу 20, установленную жестко к выхлопной трубе 17 с помощью пилонов 22, подается в коллектор 21, выполненный в виде кольца. Откуда воздух через отверстия 23, выполненные в стенке наружной трубы 17, равномерно поступает в зазоры, образованные стенками труб 17 и ребрами 18 в виде пластин.
Течение атмосферного воздуха в зазоре направлено против движения дымовых горячих газов, температура которых может достигать 1000°С, благодаря чему происходит постепенный разогрев атмосферного воздуха. Нагретый воздух через нижний патрубок 19 подается в начало 2-й зоны топочной камеры 2 с целью достижения полного сгорания остатков твердого топлива за счет того, что энергию горючего газа, находящегося во 2-й зоне, не надо тратить на разогрев холодного воздуха, поступающего через отверстия 9 из полости 10, образованной между корпусом 1 и топочной камерой 2.
Благодаря наличию коллектора 21 на верхнем конце выхлопной трубы 17 и отверстий 23, выполненных на расстоянии в стенке выхлопной трубы 17, будет осуществляться равномерная подача холодного воздуха в зазоры, образованные трубами 17 и ребрами 18 в виде пластин, что позволит использовать для нагрева воздуха всю поверхность внутренней выхлопной трубы 17 и ребер 18 в виде пластин.
Так как энергия горячего дыма затрачивается на разогрев атмосферного холодного воздуха через горячие стенки внутренней трубы 17 и пластины 18, то температура дымовых газов к выходу из трубы 17 уменьшается, вследствие чего через трубу 17 в атмосферу выбрасываются дымовые газы с низкой температурой.
Применение предлагаемой полезной модели позволит повысить температуру дымовой горючей смеси, поступающей из 1-й зоны топочной камеры 2 во 2-ю зону, за счет более сильного нагрева воздуха, протекающего в зазорах, образованных между выхлопными трубами и ребрами в виде пластин, путем равномерной подачи холодного воздуха в зазоры внутри выхлопной трубы, в результате чего полноценно используется для нагрева воздуха вся поверхность внутренней дымовой трубы и ребер в виде пластин, вследствие чего произойдет полное сгорание остатков твердого топлива, что позволит снизить выбросы вредных газов и сажи в окружающую среду.