КОТЕЛЬНЫЙ АГРЕГАТ

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, в частности к котельным установкам и может быть использована для сжигания твердого топлива в паровых, водогрейных котлах и промышленных печах.
Известен паровой котел с механической топкой для сжигания твердого топлива, содержащий экранированную топку с боковыми, передними, задними топочными экранами, нижний и верхний барабаны, соединенные между собой конвективным пучком труб и расположенные вдоль продольной оси котла, нижние коллекторы топочных экранов. Трубы топочных экранов снизу соединены с нижними коллекторами, а сверху соединены с верхним барабаном котла. На входе в конвективный пучок труб выполнено окно для прохода и горизонтального разворота дымовых газов, а на выходе - окно на задней стенке конвективного пучка, расположенное симметрично окну для ввода дымовых газов в конвективный пучок, в котором установлена чугунная перегородка. Сам котел содержит систему возврата уноса и острого дутья, а топка выполнена механической с подачей воздушного дутья через колосники наклонно-переталкивающей решетки, причем задний топочный экран отогнут в сторону переднего топочного экрана с образованием аэродинамического выступа, размещенного в нижней половине топки с перекрытием до 30% площади горизонтального сечения топки, и ниже аэродинамического выступа наклонен под углом 0÷30° к плоскости механической топки (Патент РФ №2355944, F22B 21/00, F22B 30/00, опубл. 20.05.2009).
Недостатком указанного изобретения является малая зона зажигания топлива из-за использования наклонно-переталкивающей решетки в качестве механизма для сжигания топлива, а потому и пониженная эффективность работы котла. Кроме того данный паровой котел с механической топкой имеет сложную конструкцию.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому техническому результату, и выбранным в качестве прототипа, является котельный агрегат - водогрейный котел серии КВ-ТС со слоевым способом сжигания твердого топлива, имеющий конвективную шахту с поверхностью нагрева и топочную механическую камеру с механизмом сжигания топлива, выполненного в виде цепной решетки обратного хода, бункер подачи топлива, окно для выхода продуктов горения из топочной камеры котельного агрегата, пневмомеханический забрасыватель топлива, сопла (систему) для возврата уноса топлива на цепную решетку в топочную камеру, шлаковый бункер (течка для удаления золы). (Соколов Б.А., «Паровые и водогрейные котлы малой и средней мощности» М, Издательский центр «Академия», 2008 г., стр.68-69).
Недостатком известного технического решения является то, что при зажигании топлива снизу в топочной камере с цепной решеткой снижается эффективность работы котла, т.к. топливо на цепной решетке находится в неподвижном состоянии. Кроме того, наличие забрасывателя топлива в конструкции водогрейного котла создает напряженные условия работы механизма.
Задачей создания полезной модели является повышение эффективности работы котельного агрегата за счет более полного использования энергии топочного пространства путем увеличения активной площади горения топлива и его полного сжигания на колосниковой горизонтально-переталкивающей решетке с удалением золы из топочного пространства.
Поставленная задача решается тем, что котельный агрегат, содержащий топочную камеру, состоящую из фронтального, заднего и боковых экранов, с механизмом для сжигания топлива, конвективную шахту, бункер подачи топлива, систему для возврата уноса в топочную камеру, окно для выхода продуктов горения из котельного агрегата и течку для удаления золы, согласно полезной модели, топочная камера дополнительно снабжена соплами для дутья, а нижняя часть ее фронтального экрана исполнена в форме сегмента параболы, поверхность которой футерована жаропрочным материалом, при этом механизм для сжигания топлива в топочной камере выполнен в виде колосниковой горизонтально-переталкивающей решетки, с установленными на ней загрузочным колосником и питателем, причем бункер подачи топлива снабжен регулируемым шиберным затвором, а течка для удаления золы смонтирована за топочной камерой под конвективной шахтой.
Новый технический результат, достигаемый от реализации заявляемой полезной модели, заключается в эффективном использовании энергии топочного пространства для розжига топлива за счет улучшения условий зажигания топлива и снижения потерь тепла с механически недожогом. Предлагаемая конструкция котельного агрегата также обеспечивает экономию топлива и его стабильную работу за счет уменьшения простоев оборудования. Кроме того, устройство имеет простоту конструкции, удобно и безопасно в обслуживании.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом котельном агрегате дополнительная установка в топочной камере сопел для дутья, размещенных на трубной разводке, улучшает условия дожигания мелких взвешенных частиц топлива. Выполненная нижняя часть фронтального экрана топочной камеры в форме сегмента параболы осуществляет функцию «экрана розжига», который отражает тепловую энергию из зоны активного горения в зону розжига и позволяет повысить эффективность использования тепла. Тепловые лучи из центра активного горения, находящегося в фокусе этой параболы, отражаются на всю зону зажигания и обеспечивают в ней повышенное теплонапряжение. А футеровка поверхности «экрана розжига» с огневой стороны жаропрочным материалом защищает трубы экрана и увеличивает срок их службы.
Выполнение механизма сжигания топлива в виде колосниковой горизонтально-переталкивающей с установленными на ней загрузочным колосником и питателем, позволяет шуровать топливо при его сжигании, а также улучшить условия зажигания и снизить потери тепла с механическим недожогом. Слоевой процесс сжигания твердого топлива за счет перемешивания частиц топлива получается смешанным, т.к. частицы топлива двигаясь по зигзагообразным и петлеобразным траекториям, способствуют более раннему зажиганию и равномерному горению, повышая тем самым интенсивность сжигания топлива.
Управление толщиной слоя топлива осуществляется регулируемым шиберным затвором с возможностью фиксации в нужном положении, которым снабжен бункер подачи топлива. Скорость подачи топлива регулируется частотой и амплитудой движения колосниковой горизонтально-переталкивающей решетки при помощи загрузочного колосника и питателя. Питатель обеспечивает подачу топлива за счет своего возвратно-поступательного движения от привода, совместно с колосниковой решеткой предотвращает спекание топлива и равномерно распределяет его на колосниковой решетке, а также удаляет с нее золу (шлак). Расположение течки для удаления золы, смонтированной за топочной камерой под конвективной шахтой, позволяет увеличить активную площадь горения топлива.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид котельного агрегата.
Котельный агрегат содержит конвективную шахту 1, топочную камеру 2, состоящую из состоящую из фронтального, заднего и боковых экранов, механизм сжигания топлива 3, выполненный в виде колосниковой горизонтально-переталкивающей решетки, бункер подачи топлива 4, окно 5 для выхода продуктов горения из котельного агрегата, систему 6 для возврата уноса в топочную камеру, и течку для удаления золы 7, смонтированную за топочной камерой 2 под конвективной шахтой 1, сопла для дутья 8, нижнюю часть фронтального экрана 9, исполненную в форме сегмента параболы, поверхность которой футерована жаропрочным материалом 10, питатель 11 и загрузочный колосник 12, установленные на колосниковой горизонтально-переталкивающей решетке 3, шиберный затвор 13, которым снабжен бункер подачи топлива 4. Колосниковая горизонтально-переталкивающая решетка 3 приводится в движение приводом 14.
Котельный агрегат работает следующим образом.
Твердое топливо (например, каменный уголь влажностью до 40%, зольностью до 35% с содержанием мелочи 0-6 мм до 60% от общего состава) с заданным расходом подается из бункера подачи топлива 4 в топочную камеру 2 на колосниковую горизонтально-переталкивающую решетку 3, где происходит продвижение топлива и его сжигание вплоть до удаления золы (шлака). Скорость подачи топлива регулируется частотой и амплитудой движения решетки 3, приводимой в движением приводом 14, при помощи питателя 11 и загрузочного колосника 12, а шиберный затвор 13 регулирует высоту слоя топлива. При включении котельного агрегата одновременно подается воздух под колосниковую решетку 3 (первичное дутье) и через сопла для дутья 8 (вторичное дутье) в топочную камеру 2. При сжигании топлива происходит отражение тепловых лучей от нижней части фронтального экрана 9 («экрана розжига»), футерованного жаропрочным материалом 10 (например высокохромистым чугуном). Далее продукты горения топлива из топочной камеры 2 поступают в конвективную шахту 1, а затем в окно 5 для выдачи продуктов горения топлива из котельного агрегата. В конвективной шахте 1 осаждаются мелкие частицы и системой для возврата уноса продуктов горения 6 возвращаются в топочную камеру 2 на колосниковую решетку 3 для дальнейшего дожигания. Через течку для удаления золы 7 осуществляют удаление золы и шлака.
Результатом реализации данной полезной модели является повышенное теплонапряжение (в 1,5-2,0 раза) зеркала горения, увеличение КПД котельного агрегата вследствие более эффективного сжигания твердого топлива и повышение эксплуатационной надежности котельного агрегата с механической топкой с колосниковой горизонтально-переталкивающей решеткой.
Полезная модель промышленно применима и может быть использована в котельных установках.