ТОПКА

Заявленное техническое решение относится к устройствам для сжигания отходов переработки древесной биомассы и может быть использована в промышленной теплоэнергетике.
Из предшествующего уровня техники известна бесколосниковая шахтная полугазовая топка системы проф. Грум-Гржимайло, широко применяемая при сжигании древесных отбросов в лесосушилках, работающих на дымовых газах. Конструкция топки предусматривает двухстадийное сжигание. Горящий слой в бесколосниковых топках лежит на слое шлака, который периодически удаляется через нижнюю дверку. Сепарация осуществляется только искрогасительными камерами. Смешение топочных газов с рециркулирующей в сушилке смесью с свежим воздухом производится в смесительной камере. Рабочая смесь из смесительной камеры подсасывается центробежным вентилятором и подается в сушильную камеру. [Лебедев П.Д. Расчет и проектирование сушильных установок. Учеб. для высш. Техн. Учеб. заведений. М.-Л., Госэнергоиздат, 1962, 320 с., стр. 248-249, рис. 11-19.].
Недостатком данной конструкции является трудность осуществления сепарации только искрогасительными камерами при сжигании древесных отходов, содержащих много мелких фракций, а также повышенный химический недожог.
Известна полугазовая топка ВТИ с наклонной колосниковой решеткой, За топкой устроены две искрогасительные камеры и цилиндрический циклон, выполненный из огнеупорного кирпича. Под решетку через дутьевые отверстия подается лишь часть действительно необходимого воздуха для сжигания топлива, остальное количество воздуха для сжигания образующегося полугаза подается над слоем топлива. Это значительно уменьшает скорость воздуха в слое и унос из топки искр и золы. В циклоне, как и искрогасительных камерах, сепарируются только топочные газы, что значительно облегчает работу этих устройств. Смешение топочных газов с рециркулирующей в топке смесью и разбавление их свежим воздухом производится после циклона. Экспериментальная проверка показала, что к.п.д. очистки дымовых газов при последовательной работе двух искрогасительных камер и огнеупорного циклона составляет 75%. [Лебедев П.Д. Расчет и проектирование сушильных установок. Учеб. для высш. Техн. Учеб. заведений. М.-Л., Госэнергоиздат, 1962, 320 с., стр. 249-250.].
Недостатком данной конструкции является, трудность осуществления сепарации при сжигании древесных отходов, содержащих много мелких опилок, а также повышенный химический недожог.
Известно топочное устройство, в котором организована схема двухступенчатого сжигания топлива. Это достигается тем, что в устройстве, состоящем из топливно-газификационной камеры постоянного по всей высоте прямоугольного сечения и циклонной камеры догорания, разделенных кирпичной зажимающей решеткой, которая не доходит до верхнего перекрытия топки и заканчивается газовым окном. Циклонная часть топки несколько смещена вниз относительно топливно-газификационной камеры и соединяется с ней опускным газоходом. Вторичный воздух подается в циклон с двух сторон тангенциальными соплами. Закрученный поток в приосевой области эжектирует продукты газификации из первой камеры внутрь второй, чем обеспечивается интенсивное турбулентное перемешивание газовоздушной смеси. Продукты сгорания выходят из топки через пережим, встроенный внутрь циклонной камеры. Образующиеся при этом кольцевое пространство - пазуха препятствует выносу крупных несгоревших частиц за пределы топочного устройства. Возникший в приосевой области циклона обратный поток газов, засасываемых из газоходов котла, улучшает процессы смесеобразования и горения отходов. [Сабуров Э.Н., Карпов С.В. Циклонные устройства в деревообрабатывающем и целлюлозно-бумажном производстве/ Под. Ред. Докт. Техн. Наук Э.Н. Сабурова. -М.: Экология, 1993. - 368 с., стр. 59-61.].
Данное техническое решение является наиболее близким к заявленному и принято за прототип.
Недостатками прототипа является то, что при работе на древесных отходах с примесью опилок и высоковлажной коры топка непригодна для сжигания древесных отходов.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является обеспечение возможности полного сжигания топлива с различной влажностью, большой неоднородностью гранулометрического состава, большой долей примеси опилок.
Данная задача достигается за счет того, что топка для сжигания древесных отходов содержит топливно-газификационную камеру для сжигания крупных фракций топлива, снабженную дутьевыми отверстиями под колосниковой решеткой и над слоем топлива, и циклонную камеру дожигания, разделенные зажимающей решеткой с газовым окном, устройство для подачи топлива, сопла для подачи первичного и вторичного воздухов, выходной канал из циклонной камеры догорания, содержащий кольцевой канал-пазуху, циклонный предтопок, для сжигания мелких фракций топлива.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение технико-экономических и экологических показателей работы топки.
Сущность технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого технического устройства и на фиг. 2 поперечный разрез А-А.
Топка для сжигания древесных отходов содержит: циклонный предтопок 10, топливно-газификационную камеру 3, снабженную дутьевыми отверстиями под колосниковой решеткой 14 и над слоем топлива 15, циклонную камеру догорания 7, разделенных кирпичной зажимающей решеткой 4, и газовым окном 5,загрузочная воронка 1, загрузочная шахта 2, сопла вторичного воздуха 6, пережим 9 с пазухой 8, тангенциальные сопла 11 для подвода первичного и вторичного воздухов, аксиальный подвод опилок, пережимы в циклонном предтопке 12, 13.
Работа топки осуществляется следующим образом:
Подача топлива производится раздельно: опилки подаются аксиально в циклонный предтопок 10, крупногабаритные отходы производства подаются в топливно-газификационную камеру 3, снабженную дутьевыми отверстиями под колосниковой решеткой 14 и над слоем топлива 15, где осуществляется основной процесс горения, вводится первичный воздух, необходимый для газификации топлива, остальной воздух подается выше плотного слоя топлива для дожигания, через сопло 15, через дверку 16 удаляется шлак и зола. Вторичный воздух подается в циклон для дожигания 7 с двух сторон тангенциальными соплами 6. Закрученный поток в приосевой области эжектирует продукты газификации из топливно-газификационной камеры 3 внутрь циклонной камеры дожигания 7, чем обеспечивается интенсивное турбулентное перемешивание газовоздушной смеси. Продукты сгорания выходят из топки через пережим 9, встроенный внутрь циклонной камеры дожигания. Образующееся при этом кольцевое пространство - пазуха 8 препятствует выносу несгоревших частиц топлива за пределы топочного устройства. Возникающий в приосевой области циклона для дожигания обратный поток газов, засасываемых из газохода 5 улучшает процессы смесеобразования и горения отходов. Дымовые газы из циклонного предтопка 10, поступают в топливно-газификационную камеру 3, что улучшает процесс горения топлива в плотном слое, а также догорание наиболее крупные фракции, несгоревших частиц топлива в циклонном предтопке 10, которые попадают на плотный слой топлива в топливно-газификационной камере 3, что также улучшает процесс горения топлива в плотном слое.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить возможность полного сжигания древесного топлива с различной влажностью и неравномерным гранулометрическим составом топлива за счет более длительного нахождения частиц топлива в объеме топки, снизить химический недожог, а также снизить образование оксидов азота при горении топлива за счет реализации схемы двухступенчатого сжигания топлива.