ТВЕРДОТОПЛИВНЫЙ КОТЕЛ

Полезная модель относится к устройствам для сжигания твердого топлива, преимущественно с зоной нижнего горения, и может быть использована в теплоэнергетике, химической и других областях промышленности.
Известен выбранный за прототип твердотопливный котел (патент на ИЗ №2611079, 2017 г.), содержащий собственно топку, присоединенную к ней камеру для теплообменника с дымовой трубой, и расположенный в нижней части топки колосник с выполненными в нем щелями для удаления золы в расположенный под колосником зольный ящик, отличающийся тем, что колосник состоит из наклоненной в сторону выхода газов из топки неподвижной металлической плиты, в средней части которой поверх нее находится подвижная плита, а сверху подвижной плиты к стенкам топки прикреплена неподвижная покровная плита, при этом сверху колосника на расстоянии 2-4 см от плиты с колосником выполнены защитные уголки, служащие для предотвращения перекрытия прохода воздуха в щели колосника. Такие котлы хорошо работают только на дровах и древесных производных - стружках, опилках, щепе, пеллетах и брикетах. При использовании в описанном котле кускового угля с вкраплениями породы или дров с металлическими включениями или камнями твердые частицы попадают между подвижной плитой и неподвижным колосником и заклинивают плиту, тем самым, прекращая возможность регулировки мощности горения котла.
Недостаток котла по патенту №2611079 проявляется и в возможном заклинивании механизма регулировки мощности горения и требовании периодической прочистки, что делает использование такого котла не удобным при работе на топливе с включением твердых несгораемых частиц.
Технической задачей является предотвращение возможности заклинивания подвижной плиты из-за твердых несгораемых частиц при одновременном принудительном перемещении золы и шлака в зольный ящик без открывания дверки топки.
Поставленная задача решается твердотопливным котлом, содержащим собственно топку в нижней части бункера для топлива, присоединенную к ней сбоку камеру для дожита топочных газов, теплообменник с дымовой трубой и выполненные в нижней части топки два расположенные друг над другом колосника, имеющих зольные ящики, отличающимся тем, что верхний колосник выполнен с отверстиями в 2-8 раз большими, чем в нижнем колоснике, а между колосниками расположен подвижный прямоугольный коробчатый поршень, один конец которого открыт в сторону камеры дожита, а противоположный конец закрыт перфорированной крышкой, при этом поршень оснащен стержнем с ручкой, выведенным наружу котла, для осуществления движения поршня.
На фиг. 1 изображено продольное сечение котла с двойным колосником и поршнем, где
1 - загрузочное окно с крышкой,
2 - бункер для топлива,
3 - наружные стенки котла,
4 - верхняя плита с колосником в средней части,
5 - подвижный прямоугольный коробчатый поршень,
6 - перфорированная крышка поршня,
7 - нижняя плита с колосником,
8 - воздушная заслонка,
9 - основной зольный ящик,
10 - зольный ящик для несгоревших фрагментов топлива,
11 - решетчатая подставка для топлива для начального розжига котла,
12 - дымовая труба с воздушной заслонкой,
13 - теплообменник,
14 - внутренняя перегородка, отделяющая бункер от камеры дожига с теплообменником,
15 - перепускная заслонка для газов из бункера в камеру дожига газов,
16 - камера дожига,
17 - дверца топки с воздушной заслонкой,
18 - стержень с ручкой для передвижения регулирующего поршня.
Под колосниками находится основной зольный ящик и рядом через стенку - дополнительный зольный ящик для несгоревших фрагментов топлива.
Зажигание котла происходит при помощи зажженного горючего материала, помещенного на решетчатую подставку 11 в основном зольном ящике 9 при приоткрытой дверце зольного ящика для доступа воздуха для горения топлива и полном открытии всей площади колосников путем придвижения регулировочного поршня 5 максимально близко к задней стенке бункера. После загорания основного топлива внизу бункера над колосниками дверца зольного ящика закрывается, и регулировочный поршень перемещается в положение, соответствующее необходимой мощности горения. При необходимости остановки горения в котле вся площадь колосников перекрывается регулировочным коробчатым поршнем, тем самым прекращается доступ воздуха в топку.
Топливо, загруженное через крышку загрузочного люка 1 в бункер 2, находится поверх верхней плиты с колосниками 4 и по мере сгорания ниже расположенного топлива опускается через колосники 4 в пространство между колосниками, не занятое регулировочным поршнем 5. Так как отверстия верхнего колосника в 2-8 больше отверстий нижнего колосника, то горящее топливо остается на нижнем колоснике до тех пор, пока оно не превратится в золу и только тогда проваливается в основной зольный ящик 9.
До задней стенки 3 бункера нижний колосник не доходит, а сквозь внутреннюю перегородку 14 обе плиты с колосниками проходят насквозь к камере дожига 16 и к теплообменнику 13.
Между верхним и нижним колосниками вплотную к стенками бункера (печи, котла) размещен регулировочный поршень 5 с колосниковой решеткой 6 на конце, более близким к задней стене топливного бункера.
Нижний колосник 7 не доходит до задней стенки 3 и через открытый проем может поступать первичный воздух для горения топлива из зольного ящика для несгоревших фрагментов топлива с воздушной заслонкой 8, изолированного стенкой от основного зольного ящика 9.
Первичный воздух проходит через слой топлива, провалившегося через верхний колосник с широкими промежутками и лежащий на нижнем колоснике с узкими промежутками, и окисляет его, нагревшись, поступает через перфорированную крышку 6 регулировочного поршня 5 в камеру дожига 16, где смешивается со вторичным воздухом из топочной двери с воздушной заслонкой 17 и поднимается в теплообменник 13. Затем воздух поступает через дымовую трубу с заслонкой 12 в атмосферу.
Топливо не пускается вовнутрь короба при помощи перфорированной крышки на ближнем к задней стенке бункера конце регулировочного короба.
Регулировочный короб приводится в движение при помощи стержня с рукояткой на конце 18 выведенного наружу котла.
При максимальном приближении к задней стене этот короб своими верхними и нижними плоскостями полностью перекрывает открытое пространство верхнего и нижнего колосников, тем самым полностью прекращает доступ топлива в пространство между колосниками. Доступ воздуха регулируется и перекрывается при помощи заслонки 8.
Если отодвигать регулировочный поршень от максимально близкого к задней стенке положения, то появляются открытые промежутки в колосниках, и сверху через большие отверстия топливо поступает на нижний колосник, где и окисляется воздухом (горит).
Если полностью отодвинуть регулировочный поршень от задней стенки, то площадь открытых колосников будет максимальной, и соответственно тепловая мощность котла будет также максимальной.
Выдвижением и задвижением короба производится регулировка как площади открытых колосников, так и мощности горения.
Возможные несгоревшие куски топлива (порода, камни, металлические части и т.д.), поступившие через широкие промежутки верхнего колосника и не провалившиеся через узкие промежутки нижнего колосника, удаляются максимальным задвижением регулировочного поршня 5 с колосниковой решеткой 6, тем самым несгоревшие фрагменты выталкиваются колосниковой решеткой короба в отдельный зольный ящик 10. Нижний колосник освобождается от несгоревших фрагментов, и короб возвращается в соответствующее положение для нужной мощности горения.
Крупные несгоревшие фрагменты топлива наверху верхнего колосника удаляются через перепускную заслонку 15 и далее через дверцу топки 17.
Технический результат заключается в гарантированном предотвращении заклинивания подвижной плиты и принудительном удалении несгоревших фрагментов топлива, тем самым, в возможности использования любого твердого топлива, даже с включением несгораемых частиц, в создании оптимальных условий горения при уменьшении мощности горения за счет снижения объема горения и количества поступающего воздуха, что снижает общую мощность горения без ухудшения его качества и в повышении удобства пользования котлом для потребителя.