ТОПОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ВЫСОКОВЛАЖНЫХ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ

Полезная модель относится к устройствам для сжигания древесных отходов и может найти применение в промышленной теплоэнергетике.
Из предшествующего уровня техники известны топки для сжигания древесных отходов с повышенным содержанием минеральных примесей, топочные устройства ВО-110 и топки скоростного горения СевНИИП-ЦКТИ с обращенным дутьем, в которых используется принцин зажатого слоя [Головков С.И., Коперин И.Ф., Найденов В.И. Энергетическое использование древесных отходов. - М.: Лесная промышленность, 1987, с. 52-54, 94-95]. Недостатком данного технического решения является жесткие требования к фракционному составу топлива, относительная влажность топлива не должна превышать 55-60%.
Принцип зажатого слоя используется и в топках для сжигания древесных отходов [Авторское свидетельство СССР 1615463 А1, 5 F23B 5/04, 1990], где для повышения экономичности сжигания топлива применяются автономный подвод и индивидуальное регулирование первичного воздуха по ширине топки.
Недостатком данного технического решения является то, что увеличение влажности отходов вызывает резкое снижение технико-экономических и экологических показателей работы топочного устройства.
На котлоагрегатах типа КЕ для сжигания древесных отходов применяют топку скоростного горения, у которой фронтовая наклонная стенка выполнена из чугунных плит-колосников, установленных на трубах диаметром 51×5 мм, включенных в циркуляционный контур котла. В нижней части предтопка установлены два яруса колосников, верхний - выполняет роль дополнительного пережима, а нижний - "решетчатого дна"; при этом под все колосники, включая накладные, подается горячий воздух. Для догорания мелких фракций топлива, выносимых из вертикального слоя, под топки "подметают" струи вторичного воздуха, движущиеся сплошными потоками от задней и фронтовой стен топки навстречу друг другу [Головков С.И., Коперин И.Ф., Найденов В.И. Энергетическое использование древесных отходов. - М.: Лесная промышленность, 1987, с. 104-107].
Известно топочное устройство, содержащее камеры сгорания и дожигания, разделенные зажимающей решеткой. В камере сгорания фронтовая наклонная стенка выполнена из труб, включенных в контур циркуляции котла, промежутки между трубами закрыты проставками длиной до 200 мм и с зазором 5-7 мм, приваренными к данным трубам, в нижней части камеры сгорания горизонтально в одной вертикальной плоскости установлены две трубы, имеющие поперечные связи, выполненные из труб меньшего диаметра. В нижней части камеры сгорания установлены колосники, образующие «решетчатое дно», под которые подается вторичный воздух со стороны боковых стен топки, первичный воздух подается со стороны фронтовой стены. В камере дожигания под нижними коллектором зажимающей решетки и вдоль задней стены установлены фронтовой и задний короба вторичного воздуха, при этом выходные сопла прямоугольного поперечного сечения заднего короба смещены на полшага относительно сопл фронтового короба, на уровне верхнего коллектора зажимающей решетки в одной горизонтальной плоскости расположены фронтовой и задний короба третичного воздуха, выходные сопла имеют прямоугольное сечение, смещены на полшага относительно друг друга и направлены вниз под углом к вертикали, продольные оси нижних и верхних сопл задней стены расположены в одних вертикальных плоскостях, а продольные оси нижних и верхних сопл фронтовой стены также расположены в вертикальных плоскостях но смещенных на полшага относительно предыдущих, скат задней стены выполнен под углом к вертикали равным 30…35° [Патент RU 2220371 С2, кл. F23D 5/04, 27.12.2003].
Однако опыт длительной эксплуатации данных топочных устройств показал, что они не пригодны для эффективного сжигания малозольных, предварительно измельченных, древесных отходов при относительной влажности до 55%. Повышение влажности отходов вызывает резкое снижение технико-экономических и экологических показателей работы топочных устройств.
Известны топки скоростного горения системы В.В. Померанцева, представляющие собой вертикальную камеру, ограниченную с трех сторон кирпичной кладкой, а со стороны топочной камеры - зажимающей решеткой из стальных ошипованных труб, включенных в систему циркуляции котла и являющихся фронтовым экраном. Данные топки имеют неподвижный и подвижный пережимы, под которые подается воздух, обеспечивающий сгорание топлива в зажатом вертикальном слое. Для догорания мелких фракций топлива, выносимых из вертикального слоя, под топки «подметает» поток вторичного воздуха, движущегося сплошным потоком от задней стенки топки к фронтовой [Головков С.Н., Коперин Н.Ф., Найденов В.Н. Энергетическое использование древесины отходов.- М.: Лесная промышленность, 1987, с. 51-52].
Данное топочное устройство принято за прототип.
Недостатком данного технического решения является то, что оно не пригодно для сжигания высоковлажных древесных отходов при относительной влажности более 60%.
Задачей, на решение которой направлено техническое решение, является повышение технико-экономических и экологических показателей работы топочного устройства для сжигания древесных отходов с влажностью на рабочую массу более 60% и обеспечения сжигания топливной смеси с широким диапазоном изменения состава топлива вплоть до сжигания только высоковлажной древесной коры.
Данная задача достигается за счет того, что у топки для сжигания древесных отходов имеются разделенные зажимающей решеткой камеры сгорания и догорания с устройством для подачи вторичного воздуха, камера сгорания снабжена устройствами подачи топлива, первичного воздуха и удаления из слоя продуктов термической обработки топлива и устройствами подачи продуктов термической обработки топлива в камеру догорания, устройства удаления продуктов термической обработки и подачи продуктов термической обработки соединены через дымосос, фронтовая стенка топливного рукава снабжена решеткой, установленной перед устройством удаления продуктов термической обработки топлива.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является возможность обеспечить эффективное сжигание высоковлажных древесных отходов с широким диапазоном изменения состава топливной смеси, вплоть до сжигания только высоковлажной древесной коры, и позволяет значительно уменьшить выбросы оксидов азота и монооксида углерода, за счет высокоэффективной термической обработки плотного слоя топлива высокотемпературными топочными газами и восстановления радикалов топливного азота в системе отбора из слоя и подачи продуктов термической обработки в камеру догорания.
На чертеже изображено предлагаемое топочное устройство, продольный разрез. Топочное устройство содержит камеры сгорания 1 и догорания 13, разделенные зажимающей решеткой 3. Фронтовая стенка топливного рукава 2 снабжена решеткой 12, неподвижным пережимом 8 и подвижным пережимом 4. Устройство 7 подачи первичного воздуха, сопло 5 подачи вторичного воздуха, зольниковый люк 6, устройство удаления продуктов термической обработки топлива из слоя 9, устройство подачи продуктов термической обработки топлива в камеру догорания 13, содержащее последовательно соединенные дымосос 10, газоход 11.
Работа топочного устройства для сжигания высоковлажных древесных отходов осуществляется следующим образом.
Древесные отходы из бункера по топливному рукаву 2 подаются в камеру сгорания 1, где с помощью неподвижного пережима 8, зажимающей решетки 3 и пережима 4 и решетки 12 формируется вертикальный слой топлива, который пронизывается потоком высокотемпературных топочных газов, обеспечивающим термическую подготовку топлива, за счет разрежения создаваемого дымососом 10 топочные газы последовательно проходят зажимающую решетку 3, слой топлива, решетку 12, устройство 9, затем газообразные продукты термической подготовки топлива дымососом 10 через газоход 11 подаются в камеру догорания 13. Под пережим 8 и подвижный пережим 4 из устройства 7 подводится первичный воздух, обеспечивающий активное выгорание топлива. Несгоревшие в слое горючие вещества и продукты термической обработки топлива сгорают в потоке вторичного воздуха, подаваемого из сопла 5 в камеру догорания 13.
Исследования показали, что данное топочное устройство позволяет обеспечить эффективное сжигание высоковлажных древесных отходов с широким диапазоном изменения состава топливной смеси, вплоть до сжигания только высоковлажной древесной коры, и позволяет значительно уменьшить выбросы оксидов азота и монооксида углерода.