СПОСОБ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И ШУРОВАНИЯ ТОПЛИВА НА КОЛОСНИКОВОЙ РЕШЕТКЕ
METHOD OF FUEL DISTRIBUTION AND POKING ON GRATE

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для сжигания твердого топлива.
Известен способ распределения твердого топлива на колосниковой решетке для котлов малой мощности, включающий подачу загрузочного устройства в топку с одновременной выгрузкой свежего топлива на горящий слой и последующий быстрый вывод устройства из топки [1].
Недостатками данного способа являются:
- прорыв холодного воздуха в топку в процессе загрузки топлива, снижающий КПД топочного процесса, и унос тепла загрузочным устройством при выводе;
- необходимость применения дополнительного шурующего устройства для более эффективного сжигания топлива;
- относительно большое время воспламенения свежего топлива, обусловленное продолжительным прогревом всего его слоя.
Известен способ шурования твердого топлива на колосниковой решетке, включающий перемещение части слоя топлива зубьями штанги, совершающей круговое движение [2].
Недостатком этого способа является относительно малая эффективность шурования топлива, связанная с тем, что зубья по существу только рыхлят (ворошат) слой и не удаляют при этом с поверхности куска образовавшуюся в процессе горения плотную коксовую оболочку, которая препятствует прониканию кислорода воздуха вглубь куска. Кроме того, во многих случаях зольный уголь при горении покрывается более или менее спекшейся инертной зольной оболочкой. После этого дальнейшее его выгорание входит в зависимость от возможности насильственно удаления (шурования) этой зольной оболочки.
Прототипом является способ распределения и шурования топлива на колосниковой решетке, включающий подачу топлива из бункера при помощи шурующей планки на рабочую поверхность колосниковой решетки и периодическое его шурование в процессе горения [3].
Недостатками прототипа являются:
- возможность реализации способа в топках относительно малых размеров;
- сравнительно большое время воспламенения свежего топлива, обусловленное необходимостью его постепенного прогрева;
- относительно малая эффективность шурования топлива, связанная с тем, что планка в основном осуществляет подачу топлива и воздействует на горящий слой только посредством наносимого свежего слоя топлива, что снижает КПД топочного процесса.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение КПД топочного процесса и снижение потерь тепла при сжигании топлива.
Задача решается тем, что в способе распределения и шурования топлива на колосниковой решетке, включающем размещение свежего топлива на колосниковой решетке посредством шурующего элемента и периодическое шурование его в процессе сжигания, перед размещением сжигаемое топливо разрыхляют, уплотняют, а после размещения перемешивают свежее топливо с сжигаемым.
Шурование сжигаемого топлива производят уплотнением с предварительным и последующим рыхлениями. Перед размещением свежее топливо нагревают. Перед размещением свежее топливо нагревают до температуры выхода летучих.
Из уровня техники не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного изобретения и оказывающие такое же, как и они, влияние на технический результат, состоящий в повышении КПД топочного процесса и снижении потерь тепла при сжигании топлива.
Сущность изобретения отражают операции:
- перед размещением сжигаемое топливо разрыхляют, уплотняют, а после размещения перемешивают свежее топливо с сжигаемым;
- шурование сжигаемого топлива производят уплотнением с предварительным и последующим рыхлениями;
- перед размещением свежее топливо нагревают;
- перед размещением свежее топливо нагревают до температуры выхода летучих.
Разрыхление сжигаемого топлива позволяет сформировать некую новую предварительную структуру слоя, в результате чего, например, более крупные несгоревшие куски должны подняться выше к поверхности слоя, спекшиеся - разъединиться и сгруппироваться другим образом и т.д. При этом частично должна разрушиться плотная оболочка, покрывающая несгоревшие куски топлива.
Последующее уплотнение сжигаемого топлива, во-первых, вызывает перемещение кусков топлива с трением относительно друг друга, благодаря чему оболочка разрушается, кислород воздуха вступает в реакцию горения, и температура слоя возрастает. Во-вторых, уплотнение повышает сопротивление проходу воздуха через слой, снижая тем самым расход воздуха. Следует заметить, что подсушка и нагрев свежего топлива практически не требует кислорода, поэтому, если свежее топливо насыпать на сжигаемое топливо без предварительной подготовки последнего (как это делается обычно), то до момента воспламенения будет иметь место приток излишка холодного воздуха. Это приводит к понижению температуры слоя сжигаемого топлива и топочного пространства в целом. При уплотнении приток воздуха через сжигаемый слой уменьшается, способствуя повышению его температуры.
Таким образом, интенсификация горения слоя за счет разрушения оболочки, покрывавшей куски топлива, и пониженный расход воздуха через уплотненный слой способствуют повышению температуры последнего и, в конечном счете, ускоряют процесс нагрева свежего топлива, которое насыпают на этот слой.
Перемешивание свежего топлива после его размещения с сжигаемым еще больше ускоряет процесс нагрева свежего топлива вследствие увеличения теплопередающих и излучающих поверхностей. Кроме того, при перемешивании происходит разрыхление ранее сжигаемого уплотненного слоя, в результате чего приток воздуха увеличивается и становится достаточным для горения свежего топлива. Все это повышает КПД топочного процесса и снижает потери тепла в процессе сжигания топлива.
Шурование сжигаемого топлива посредством уплотнения с предварительным и последующим рыхлениями дает возможность повысить КПД топочного процесса за счет эффективной очистки топлива от поверхностной оболочки.
Нагревание свежего топлива перед размещением ускоряет его воспламенение, позволяет интенсифицировать процесс горения и снизить потери тепла.
Нагревание свежего топлива до температуры выхода летучих перед размещением еще больше интенсифицирует процесс горения и позволяет производить раздельное сжигание горючих газов и полукокса, что снижает химический недожог топлива и увеличивает КПД топочного процесса.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображено устройство для распределения и шурования топлива на колосниковой решетке.
На фиг.2 изображено устройство для распределения и шурования топлива на колосниковой решетке в момент предварительного нагревания его.
Устройство содержит соединенную с цепью 1 корзину 2 со щелью 3 для выхода свежего топлива 4, опирающуюся посредством стоек 5 на колеса 6, установленные на направляющих (рельсах) 7, которые размещены на колосниковой решетке 8 с сжигаемым топливом 9. Колесо 6 кинематически связано со штангой 10, имеющей зубья 11. В пазу 12 стойки с возможностью вращения и перемещения вдоль паза установлена ось катка 13. Колосниковая решетка расположена в топке 14 с окном 15 для загрузки топлива посредством шнека 16. В топке, напротив окна может быть установлен бункер 17 с открывающейся крышкой 18.
Способ реализуют следующим образом.
Порцию топлива посредством шнека 16 через окно 15 и бункер 17 (с открытой крышкой 18) загружают в корзину 2 и посредством цепи 1, перемещают ее по рельсам 7 вдоль колосниковой решетки 8, используя при этом привод (не показан). Вращающиеся колеса 6 приводят во вращение штангу 10, при помощи зубьев 11 которой разрыхляют сжигаемое топливо 9, формируя при этом новую предварительную структуру слоя.
Затем катящимся по этому слою катком 13, который движется заодно с пазом 12 стойки 5, уплотняют полученную предварительную структуру слоя, в результате чего разрушается поверхностная оболочка кусков топлива и уменьшается количество проходимого через слой воздуха, что способствует интенсификации горения и повышению температуры данного слоя.
После этого высыпают из щели 3 свежее топливо 4 и размещают его ровным слоем (за счет неизменного расстояния от края щели до колосниковой решетки).
Далее посредством зубьев штанги, получающей вращения от колеса 6 (слева на фиг.1), перемешивают свежее топливо 4 с сжигаемым 9, в результате чего увеличивается приток воздуха, который становится достаточным для горения свежего топлива.
В процессе горения периодически шуруют сжигаемое топливо, для чего перемещают пустую корзину 2 посредством цепи 1, при этом зубьями 11 штанги 10 производят рыхление слоя, потом катком 13 уплотняют его, а затем зубьями штанги рыхлят уплотненный слой.
Если свежее топливо имеет низкую температуру, то его перед размещением нагревают, для чего посредством шнека 16 через окно 15 помещают свежее топливо в бункер 17, крышку 18 которого предварительно закрывают (фиг.2). По истечении некоторого времени, когда топливо нагреется, открывают крышку 18 и выгружают топливо в корзину 2.
Для разделения летучих и твердой фазы свежего топлива его нагревают в бункере до температуры выхода летучих, а затем выгружают твердую фазу в корзину 2 и производят ее дальнейшее сжигание описанным способом.
Следует заметить, что концы цепи 1 можно не вынимать из топки 14, а направить их вниз под колосниковую решетку, чтобы исключить унос тепла цепью из топки. С этой же целью после загрузки порции можно оставлять свежее топливо непосредственно в шнеке 16, чтобы не допустить выход горячих газов из топки через окно 15. При этом часть топлива, находящаяся в конце шнека будет претерпевать термическое разложение, но гореть не будет из-за отсутствия окислителя.
Внедрение изобретения позволит повысить КПД топочного процесса, снизить потери тепла при сжигании топлива, а также интенсифицировать его горение посредством эффективного шурования и предварительного подогрева.
Источники информации
1. А.с. СССР №83136, МПК F23K, 3/20, 1949 - аналог.
2. А.с. СССР №1079955, МПК F23H, 11/22, 1984 - аналог.
3. А.с. СССР №941791, МПК F23H, 9/10, F23H 15/00, 1982 - прототип.