Вилочная колосниковая решетка (варианты)
FORKED GRATE (VERSIONS)

Устройство относится к теплоэнергетике, а именно к устройствам для сжигания топлива и может быть использовано в бытовых и промышленных котлах и горелках с целью получения тепловой энергии при сжигании твердого топлива в виде гранул (пеллет) и угля.
Известна горелка пеллетная [RU 123499 27.12.2012 U1], содержащая блок управления, теплоизолированную установочную плиту, закрепленный на ней корпус горелки, ограждающий полость горения, колосник, устройство поджига, расположенное над колосником и содержащее металлический корпус с отверстиями для входа и выхода воздуха, и размещенный в нем электрический нагреватель; закрепленные на корпусе дутьевой камеры вентилятор и трубу для приема пеллет, наклонный лоток подачи пеллет, находящийся под трубой для приема пеллет и состоящий из верхней и нижней частей, установленных с зазором один выше другого, а в указанный зазор установлен фотоприемник, отличающаяся тем, что электрический нагреватель, находящийся в корпусе устройства поджига, имеет поперечное расположение по отношению к оси горелки и нагнетаемому потоку воздуха, крепление установочной плиты на корпусе отопительного устройства осуществляется в проеме отопительного устройства с возможностью поворота, достигаемого креплением элементов горелки на установочной плите со смещением в сторону оси поворота.
Недостаток устройства заключается в отсутствии автоматической очистки топки горелки. При сжигании высокозольного топлива зашлаковывается колосниковая решетка и для её очистки необходимо регулярно останавливать горелку и производить чистку вручную, что делает практически невозможным использование такого топлива.
Слоевые топки с неподвижными колосниковыми решетками имеют значительный механический недожог из-за неравномерного подвода воздуха по поверхности колосниковой решетки.
Известна ступенчатая колосниковая решетка с чередующимися неподвижными и подвижными колосниковыми элементами [SU 8566 A1, 30.03.1929]. Недостатком данного технического решения является сложность изготовления, большое количество деталей и то, что производится только поперечная подвижка топлива, а продольной очистки не происходит. Колосниковые пластины трутся друг относительно друга, что со временем может привести к износу и заклиниванию. Также при такой конструкции не очищаются от налипающего шлака продольные щели колосника. При этом сложность изготовления и стоимость такой решетки гораздо выше предлагаемого решения.
Известен механизм для очистки пеллетной горелки [UA 83866 U, 25.09.2013], содержащий как минимум две колосниковые решетки. Верхняя колосниковая решетка неподвижно соединена со стенкой монтажной панели, а нижняя выполнена с возможностью возвратно-поступательного движения. Колосниковые решетки размещены в топке пеллетной горелки горизонтально.
Недостаток механизма в том, что производится только поперечная подвижка топлива на ограниченном участке колосниковой решетки, а продольной шуровки не происходит.
Известна колосниковая решетка [RU 2656774 C1, 06.06.2018], содержащая дутьевые щели и по меньшей мере один шурующий элемент, причем шурующий элемент выполнен с возможностью прохождения сквозь дутьевые щели решетки и слой топлива в направлении снизу вверх, очистки дутьевых щелей, шуровки слоя топлива и выталкивания наверх спекшихся кусков шлака. По меньшей мере один шурующий элемент выполнен с возможностью перемещения его вдоль или поперек колосниковой решетки в момент его выхода из слоя топлива и дутьевых щелей и расположения его в новом месте. По меньшей мере один шурующий элемент выполнен с возможностью либо изменения угла наклона, либо изгиба.
Недостаток колосниковой решетки в том, что производится только продольная подвижка топлива, а поперечной очистки не происходит. Как результат - недостаточное качество устранения шлакования топки при сжигании высокозольного гранулированного твердого топлива.
Техническая задача изобретения - упрощение конструкции, повышение надежности колосниковой решетки и качества сгорания высокозольного гранулированного топлива (пеллет).
Технический результат - устранение шлакования топки, повышение долговечности конструкции за счет отсутствия трения между пластинами и улучшение качества сжигания высокозольного топлива, например, пеллет из отходов сельхозобработки (лузга подсолнечника, гречихи).
Технический результат достигается использованием колосниковой решетки для сжигания топлива, выполненной из отдельных чередующихся подвижных и неподвижных колосниковых пластин, снабженные воздуходувными отверстиями, расположенных одна над другой с вертикальным зазором и вырезанных U-образно кроме нижней пластины таким образом, что образуют углубление, а продольные кромки пластин не накладываются друг на друга.
Возможен вариант исполнения колосниковой решетки для сжигания топлива, выполненной из отдельных чередующихся подвижных и неподвижных колосниковых пластин, снабженных воздуходувными отверстиями, расположенных одна над другой с вертикальным зазором и вырезанных U-образно кроме нижней пластины таким образом, что образуют углубление, а продольные кромки пластин не накладываются друг на друга, при этом одна из пластин имеет ограничивающий бортик от преждевременного выпадения несгоревшего топлива.
При такой конструкции колосника, топка горелки не требует обслуживания в течение длительного времени.
Устройство работает следующим образом.
Очистка колосниковой решетки производится сдвигом подвижных секций относительно неподвижных на величину от ½ до 1/10 глубины топки горелки. При этом производится продвижение горящего слоя пеллет в глубь топки одновременно со стряхиванием пепла, шлака, золы в зольник теплового агрегата. Очистка производится без остановки процесса горения через заданный интервал времени, который устанавливается исходя из величины зольности топлива. На колосниках, после осуществления хода очистки, остаются очаги распространения горения. Наличие таких очагов дает возможность не гаснуть пламени при очистки топки горелки.
Такая конструкция обеспечивает полное сгорание твердого топлива за счет контроля продолжительности его пребывания на колосниковой решетке. В отличии от уже известных конструкций, очистка и продвижение топлива по колоснику в данной конструкции производится как поперечными так и продольными кромками пластин. Такая конструкция подвижной колосниковой решетки позволяет не забиваться топке горелки твердыми отходами горения и при этом минимизируется выброс недогоревших частиц топлива в зольник котла при использовании высокозольных пеллет. Плавное движение подвижных секций не разрушает активную зону горения, что позволяет снизить выбросы окиси углерода при очистке колосника.
Пластины колосника расположены друг над другом с зазором, который регулируется установочными шайбами. Через зазор (щели), который образуется между пластинами колосника, и воздуходувные отверстия поступает первичный воздух для горения топлива в топке горелки. При очистке колосника, подвижные пластины совершают возвратно-поступательные движения относительно неподвижных. Таким образом, щели в колоснике постоянно прочищаются от твердых продуктов сгорания и остаются всегда чистыми в течении всего отопительного сезона. Проведенные испытания показали, что горелка с данной конструкцией колосника может работать на высокозольном топливе без очистки весь отопительный сезон.
Верхний колосник может иметь бортик от преждевременного выпадения несгоревших пеллет, который выдвигается из топки горелки вместе с подвижными секциями колосников при осуществлении хода очистки.
Привод подвижных секций может осуществляться посредством кривошипно-шатунного механизма, линейным приводом или пневмо- гидро-цилиндром.
На фигуре 1 показан вид колосниковой решетки сверху.
На фигуре 2 - вид колосниковой решетки сбоку. Перечень позиций: 1 - первая верхняя подвижная пластина, 2 - вторая неподвижная пластина, 3 - третья подвижная пластина, 4 - четвёртая неподвижная пластина, 5 - бортик от преждевременного выпадения несгоревшего топлива, 6 - привод перемещения пластин.
На фигуре 3 показана первая верхняя подвижная пластина, на фигуре 4 - вторая неподвижная пластина, на фигуре 5 - третья подвижная пластина, на фигуре 6 - четвёртая неподвижная пластина.
На фигуре 7 показано фото собранной колосниковой решетки.
На фигуре 8 - фото разобранной колосниковой решетки.
На фигуре 9 - фото колосниковой решетки, установленной в горелку.
Преимущества данной конструкции.
1. Возможность работы на высокозольных пеллетах.
2. Отсутствует необходимость обслуживания и очистки топки горелки в течении длительного времени.
3. Постоянная величина аэродинамического сопротивления колосника благодаря тому, что щели между пластинами колосника остаются свободными от твердых продуктов горения.
4. Качественное сгорание высокозольного топлива. Это достигается постоянной величиной подачи первичного воздуха и регулируемым временем частоты очистки. Топливо находится в топке горелки столько времени, сколько необходимо для полного выжигания до несгораемого остатка.
5. Благодаря вырезам в пластинах колосника минимизируются риски коробления при неравномерном нагреве.
6. Простота и надежность конструкции.
7. Снижение рабочей температуры колосника вследствие большой площади обдува пластин проходящим первичным воздухом.
8. Увеличение срока работы колосника за счет отсутствия трения между пластинами как в известных конструкциях.
9. Образованное пластинами углубление способствует более компактному формированию порции топлива при горении.