Установка для сжигания твердого топлива
SOLID FUEL COMBUSTION INSTALLATION

Изобретение относится к области энергетики, а именно к установкам для сжигания твердого топлива, и может быть использовано для обогрева зданий, сооружений, помещений и т.п.
Известна установка для сжигания твердого топлива в плотном слое. В верхней части слоя известной установки после загрузки находится свежее топливо, под ним располагается горящий кокс, а непосредственно над решеткой - шлак, по мере выгорания топливо проходит все зоны. Воздух подается снизу, через решетку. Образующийся при горении топлива шлак стекает через решетку в зону золоудаления. Топки для сжигания в плотном слое могут быть немеханическими, полумеханическими и механизированными. При всем многообразии конструкций все они содержат: забрасыватель, камеру сгорания топлива с колосниковой решеткой, устройство для принудительной подачи воздуха в зону горения и камеры с теплоносителем (Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. «Котельные установки промышленных предприятий», М., Энергоатомиздат, 1988, с. 11).
Однако известная установка характеризуется недостаточно высоким КПД, неполным сгоранием топлива и выделением в атмосферу вредных газообразных и твердых остатков.
Известна также установка для сжигания твердого топлива, содержащая корпус с топочной камерой, выполненный из стального листа в виде горизонтально расположенного цилиндра с глухими торцами и установленный на фундаменте, технологический люк с крышкой, расположенный на одном из торцов корпуса в нижней его части, колосниковую решетку, установленную горизонтально внутри корпуса под технологическим люком, трубу для удаления золы, установленную в нижней части корпуса под решеткой, поперек корпуса на некотором расстоянии друг от друга проложены до колосниковой решетки стальные ободы, выполненные в виде дуг, на ободы поперек них и по периметру поверхности корпуса до колосниковой решетки жестко уложены стальные листы с отверстиями, выполненными в ряд, люк с крышкой для загрузки твердого топлива в топочную камеру расположен в боковой части корпуса и в его центре, а лист с отверстиями, уложенный на ободы, имеет проем, расположенный под загрузочным люком, при этом на проеме установлена съемная крышка с отверстиями.
Снаружи корпуса печи на верхней его части установлена камера дожигания дыма, состоящая из двух глухих цилиндров, вставленных в друг друга с некоторым зазором, куда подается воздух из корпуса печи через патрубок, установленный на одном из концов наружного цилиндра, а на другом его конце установлен второй патрубок для прохода дыма, соединяющий топочную камеру с внутренним цилиндром, при этом у внутреннего цилиндра вблизи патрубка для прохода дыма по всему периметру образован несколько рядов отверстий для прохода воздуха во внутрь внутреннего цилиндра, а на другом конце внутреннего цилиндра установлена вертикально дымовая труба.
При этом в камере дожигания дыма в зазоре, образованном между цилиндрами, к внутреннему цилиндру вдоль него на расстоянии друг от друга установлены ребра в виде пластины, концы которых заканчиваются в сечении, где расположен край патрубка подачи воздуха, а другие их концы - заподлицо с торцом внутреннего цилиндра.
Снаружи корпуса печи вдоль него на верхней его части и по его бокам установлены коллекторы для равномерной подачи воздуха в полости, образованные корпусом, ободами и топочной камерой (патент РФ на полезную модель №205652, МПК F23C 3/00, 2021).
Однако данная установка для сжигания твердого топлива имеет сложную конструкцию, состоящую из двух отдельных цилиндрических камер, вследствие чего изготовление ее обходится дорого. Кроме того, для принудительной подачи атмосферного воздуха используется мощный вентилятор, потребляющий достаточно большое количество электроэнергии.
Задачей предлагаемого изобретения, на решение которого направлено заявленное техническое решение, заключается в упрощении конструкции установки для сжигания твердого топлива без снижения качества процесса горения твердого топлива. Так, установка состоит из двух пирамид, вставленных друг в друга с зазором и снабженных отверстиями и поддувалом для подсоса атмосферного воздуха за счет перепада давления, возникающего между входом в поддувало и выходом дымовой трубы, что обеспечивает двухзонное и двухстадийное горение твердого топлива.
Техническим результатом, достигаемым предлагаемым изобретением, является новая конструкция печи для сжигания твердого топлива, корпус которого выполнен в виде пирамиды из листовой стали. При этом две пирамиды вставлены друг в друга с зазором для прохождения через отверстия, выполненные в верхней части внутренней пирамиды, дополнительного воздуха, предназначенного для досжигания горячего дыма, скапливаемого в верхней части внутренней пирамиды.
Поставленная задача решается тем, что в установке для сжигания твердого топлива, характеризующейся тем, что она включает корпус, состоящий из двух пирамид, вставленных друг в друга с зазором и выполненных из стального листа, колосниковую решетку, установленную горизонтально в нижней части внутренней пирамиды и на расстоянии от ее днища, люк для прохода воздуха, установленный под решеткой в нижней части внутренней пирамиды, причем другой открытый его торец вынесен наружу внешней пирамиды, а на верхней части внутренней пирамиды по всему ее периметру выполнен ряд отверстий для подвода во внутрь пирамиды воздуха, поступающего в зазор между пирамидами через отверстия, образованные по всему периметру наружной пирамиды в нижней ее части, загрузочный люк с крышкой, выполненный посередине в стене наружной пирамиды, а под ним второй люк с крышкой, выполненный в стене внутренней пирамиды, а на вершине пирамид установлена вертикально дымовая труба.
Поставленная задача решается также тем, что в зазоре, организованном между пирамидами, на расстоянии друг от друга установлены вертикально по всему периметру внутренней пирамиды ребра жесткости, выполненные из стальных пластин.
На фиг. 1 приведен разрез печи.
На фиг. 2 представлен общий вид печи.
Предлагаемая установка для сжигания твердого топлива содержит корпус, выполненный из двух пирамид: наружной пирамиды 1 и внутренней пирамиды 2, вставленной с зазором во внутрь наружной пирамиды 1, колосниковую решетку 3, установленную горизонтально в нижней части внутренней пирамиды и на расстоянии от ее днища, люк 4 для прохода воздуха, установленный под решеткой 3 в нижней части внутренней пирамиды 2, причем другой его открытый торец вынесен наружу внешней пирамиды 1, а на верхней части внутренней пирамиды 2 по всему ее периметру выполнен ряд отверстий 5 для подвода во внутрь пирамиды воздуха, поступающего в зазор между пирамидами через отверстия 6, образованные по всему периметру наружной пирамиды 1 в нижней ее части, загрузочный люк 7 с крышкой, выполненный посередине в стене наружной пирамиды 1, а под ним второй люк 7 с крышкой, выполненный в стене внутренней пирамиды 2, а на вершине пирамид установлена вертикально дымовая труба 8. Кроме того, в зазоре, образованном между наружной пирамидой 1 и внутренней пирамидой 2 по всему периметру внутренней пирамиды 2 на расстоянии друг от друга установлены вертикально ребра жесткости 9 в виде пластины. Основным назначением ребер жесткости 9 является предотвращение потери устойчивости как внутренней пирамиды 2, так и наружной пирамиды 1 при повышении температуры до 1200°С в процессе сжигания твердого топлива, а затем досжигания дымового газа.
Предлагаемая установка для сжигания твердого топлива работает следующим образом.
Через загрузочный люк 7, образованный в стене пирамиды 1 и 2, во внутреннюю пирамиду 2 загружается твердое топливо. Через открытый люк 7 с помощью факела пламени поджигается твердое топлива, после чего крышка загрузочного люка 7 закрывается. Через поддувало 4 во внутрь внутренней пирамиды 2 поступает атмосферный воздух за счет перепада давления (разрежения), возникающего между входом поддувала 4 и выходным сечением дымовой трубы 8, в результате чего происходит устойчивое горение твердого топлива внутри внутренней пирамиды 2.
В объеме внутренней пирамиды 2, где размещено твердое топливо, образуется низкотемпературная зона горения (1-ая зона) с температурой t≈600+700°C. Образовавшиеся дымовые горячие газы - продукт недосгоревшего топлива скапливаются в верхней части внутренней пирамиды 2. Через отверстия 6, организованные в нижней части стенки наружной пирамиды 1 и по всему ее периметру, подсасывается в зазор между 2-мя пирамидами 1 и 2 дополнительный воздух за счет разреженна, возникающего между отверстиями 6 и выходным сечением дымовой трубы 8. При движении дополнительного воздуха в полости между пирамидами 1 и 2 дополнительный воздух постепенно разогревается за счет тепловыделения от горячей стенки внутренней пирамиды 2. При этом за счет холодного воздуха снижается теплонапряженность стенки пирамиды 2, в результате чего ее стенка защищается от перегрева.
Затем дополнительный воздух поступает через ряд отверстий 5 в верхнюю часть внутренней пирамиды 2, в результате чего воздух смешивается с дымовым газом. Происходит полное досгорание остатков топлива за счет дополнительного подвода горячего воздуха. В результате в объеме верхней части внутренней пирамиды 2 температура горячих газов постоянно повышается, образуется высокотемпературная зона горения (2-ая зона горения) твердых топлив с температурой до 1200°С.
Благодаря подаче дополнительного воздуха в верхнюю часть внутренней пирамиды 2 и за счет этого дожиганию дымового газа происходят двухзонное и двухстадийное горение твердого топлива с образованием горючего газа с температурой горения твердого топлива в 1-ой зоне в пределах t≈600÷700°C и повышением температуры процесса во 2-ой зоне до уровня 1200°С, в результате чего происходит полное сгорание топлива и снижение токсичности вредных веществ в дымовых газах, которые удаляются через выхлопную трубу 8. Это позволяет резко уменьшить образование диоксинов, поскольку подавляется появление в дымовых газах ароматических соединений (предшественников диоксинов) и обеспечивается низкое содержание частиц пыли (катализаторов образования диоксинов в дымовых газах).
Образовавшаяся зола осыпается через колосниковую решетку 3 на дно пирамиды 1, откуда удаляется с помощью скребка через поддувало 4.
Использование предлагаемого изобретения позволит существенно удешевить изготовление установки для сжигания твердого топлива за счет упрощения ее конструкции, а также эксплуатация такой установки станет дешевле из-за отсутствия потребления электрической энергии, так как отсутствует принудительная подача атмосферного воздуха с помощью вентилятора. Все эти мероприятия несомненно дадут экономический эффект.