УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО ТОПЛИВА

Наиболее близким техническим решением к заявленному является «Устройство для сжигания угольной мелочи, содержащее топку с вращающейся колосниковой решеткой с приводным механизмом, соединенный с топкой бункер, при этом колосниковая рещетка выполнена в виде наклонной цилиндрической спирали с торцевыми кольцами, взаимодействующими с приводным механизмом рещетки через опорные и приводные ролики, а механизм подачи топлива выполнен в виде вращающегося барабана с воронкообразными ячейками на его боковой поверхности, (см. RU. № 1242681 F 23 В 1/24).
Недостатком данного устройства является сжигание только угольной мелочи или топлива определенной фракции. Система подачи  не обеспечивает направленной подачи в топке, что не создает условия аэродинамического воздействия на частицы топлива и необходимость предварительной подготовки топлива. Кроме того, конструкция колосниковой рещетки исключает возможность эффективного перелопачивания топлива, а следовательно полного сгорания топлива. Недостатком данного устройства относится и ускоренный износ опорно-приводных узлов, так как они находятся внутри топки в зоне высоких температур.
Техническим результатом заявленного технического рещения является возможность эфеективного сжигания различных фракций и качества любого твердого углеродсодержащего топлива, как для получения тепловой энергии, так и для получения сухого топлива, древесного угля, генераторного газа, а также возможности работы устройства как в автономном режиме и как приставка к топке котла.
Технический результат достигается тем, что устройство для сжигания твердого углеродсодержащего топлива, содержащее топку с вращающейся колосниковой рещеткой, выполненной в виде наклонной цилиндрической спирали с торцевыми кольцами, взаимодействующими с опорными приводными роликами приводного механизма рещетки, соединенный с топкой механизм зафузки топлива и систему подачи воздуха. При этом устройство дополнительно содержит неподвижную съемную колосниковую решетку, выпол2i vir 4
неннун в виде сегментной перфорированной вставки, являющейся частью днища топки. При этом топка выполнена цилиндрической с конусообразной горловиной по оси топки и обращенной внутрь топки, вращающаяся колосниковая решетка выполнена с возможностью изменения угла наклона в обе стороны от горизонтальной оси топки и снабжена установленными на торцевых кольцах перфорированными лопастями подъема топлива, механизм загрузки топлива выполнен в виде герметичного загрузочного люка, установленного с торца топки с возможностью подачи топлива сверху и бункера с двумя герметичными горловинами для нижней подачи топлива. Механизм подачи топлива выполнен в виде шнекового питателя с полым перфорированным валом и спиральными лопастями с взаимно противоположными направлениями навивки, при этом щнековый питатель расположен внутри шнекового корпуса, размещенного под днищем топки, а система подачи воздуха выполнена в виде тангенциально и аксиально расположенных по отношению к топке патрубков и отверстий полого вала шнекового питателя. Кроме того, полый вал щнекового питателя выполнен съемным, спиральные лопасти которого выполнены с односторонним направлением навивки.
Сравнение предлагаемого технического решения с прототипом позволило установить наличие отрицательных от прототипа признаков. Следовательно, данное техническое решение соответствует критерию «НОВИЗНА.
Введение дополнительной неподвижной колосниковой решетки, выполненной в виде съемной сегментной вставки в днище корпуса способствует проталкиванию в топку направленного, образующего спиральными лопастями с взаимно противоположньми направлениями навивки вала щнекового питателя и подпора топлива с бункера нижней подачи топлива, поток топлива. Этот направленный поток, поступая на неподвижную рещетку при одновременной тангенциальной и аксиальной подаче топлива эффективно начинает гореть, а часть топлива оставшаяся в шнековом корпусе подсушивается.
При этом спиральные лопасти шнекового вала с взаимно противоположным направлением навивки способствуют интенсивному механическому дроблению топлива, а расположение их в зоне горения к тому же способствует термомеханическому дроблению. Интенсивному перемешиванию и полному горению способствует и снабжение вращающейся колосниковой рещетки лопастями топлива, которые в пропессе вращения колосниковой рещетки поднимают частички топлива в верхнюю зону топки и опрокидывают их вниз, при этом происходит его термомеханическое дробление и горение как в слое топлива на лопастях, так и при падении.
Полному горению топлива способствует и выполнение корпуса топки с конусообразной горловиной задерживающей выход из топочного пространства несгоревшие частицы топлива и совместно с аэродинамическими потоками воздуха оттесняющей их к периферии топки, что позволяет производить дополнительное дробление топлива до пылевидного состояния и его полное сгорание.
Выполнение системы подачи воздуха в виде тангенциально и аксиально расположенных по отношению к топке патрубков и отверстий полого вала шнекового смесителя, а также выполнение лопастей подъема перфорированными обеспечивают объемную подачу воздуха, достаточную и необходимую для эффективного сгорания любого углесодержащего твердого топлива.
Установка вращающейся колосниковой рещетки с наклоном в сторону от золоудаления позволяет увеличить коэффициент заполняемости камеры топки, а также является одним из условий повышения термомеханического дробления, что также способствует интенсивному горению, а установка решетки с наклоном в сторону золоудаления расщиряет функциональные возможности устройства.
Выполнение взаимозаменяемого в щнековом питателе вала спиральными лопастями с взаимно противоположными направлениями навивки на вал со спиральньми лопастями, выполненными с односторонним направлением навивки, расщиряет функциональные возможности устройства, а именно устройство с таким валом эффективно работает для сушки различного топлива, в том числе мелочи, а также для получения древесного угля. Кроме того, конструкция заявляемого устройства в целом позволяет использовать его как в автономном режиме и как приставку к топке котла.
Таким образом, констр)тстивные выполнения отдельных элементов, а также конструкций заявляемого устройства успешно решает поставленную задачу.
На фигуре 1 вертикальный разрез устройства
На фигуре 2 разрез А-А на фигуре 1
На фигуре 3 разрез Б-Б на фигуре 1
Конструкция заявляемого устройства для сжигания твердого углеродсодержащего топлива иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Для сжигания различного качества и любого вида топлива, подсушки смешанного разнофракционного топлива и получения генераторного газа.
Устройство содержит цилиндрическую топку 1 с водоохлаждаемыми стенками и конусообразной горловиной по оси топки и обрашенной внутрь топки. Топка снабжена соединительными патрубками 2,3. Со стороны подачи топлива на топке установлена торцевая разъемная крышка 4. Внутри топки по оси горловины топки установлена вращающаяся колосниковая решетка выполненная в виде наклонной цилиндрической спирали 5 с торцевыми кольцами б, которые взаимодействуют с приводным механизмом 7 решетки, через его опорные 8 и приводные ролики 9, установленные в окнах корпуса топки 1. На торцевых кольцах 6 через жесткозакрепленные в них стержни 10 установлены перфорированные лопасти 11 L- образного сечения. Вращающаяся колосниковая рещетка выполнена с возможностью изменения угла 3-5°наклона в обе стороны от горизонтальной оси топки посредством электромеханического подъемника 12. В днище корпуса топки 1 установлена неподвижная съемная колосниковая решетка 13, выполненная в виде сегментной перфорированной вставки, являющейся частью днища, при этом размер отверстий решетки зависит от подаваемого топлива. Механизм загрузки топлива состоит из загрузочного люка 14, с герметичной 15 крышкой, установленного с торца топки с возможностью подачи топлива сверху и бункера с двумя горловинами 16с герметичными крышками 17 для нижней подачи топлива, а также для его смешивания и обогащения. Внутри шнекового корпуса 18 размешенного под днищем топки расположен механизм подачи топлива, выполненный в виде шнекового питателя с полым перфорированным валом 19 и спиральными, с взаимно противоположными направлениями навивки лопастями 20 и установленной на валу 19 разделительной перегородки 21. Система подачи воздуха устройства состоит из тангенциально и аксиально расположенньос по отношению к топке патрубков 22, 23 соответственно и отверстий полого вала 19 шнекового питателя. По оси горловины топки установлен дымоходный патрубок 24. Для выгрузки шлака в нижней части топки установлен золоудаляюший патрубок 25 с герметичной крышкой 26. Топка установлена на опорных стойках 27.
Пример 2. Для подсушки любого вида крупногабаритного недробяшего топлива и получения древесного угля.
Устройство выполнено по примеру 1 за исключением конструктивного выполнения шнекового питателя, а именно, лопасти 20 на валу 19 выполнены с односторонним направлением навивки, а также установкой вращающейся колосниковой решетки в сторону золоудаления для подсушки топлива и, независимо от направления угла наклона, для получения древесного угля., ,
Работа устройства иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Сжигание всех видов и фракций топлива, подсушки смешанного разнофракционного топлива и получения генераторного газа с применением устройства, выполненным по примеру  1. В случае работы устройства в автономном режиме патрубки 2 и 3
подключают к входам прямой и обратной подачи воды в водо-обогревательную систему. (На чертеже не указана).
Топливо для розжига зафужается через люк 14 на дно неподвижной колосниковой решетки 13, а основное топливо загружается через горловины 16 в шнековый корпус 18. Топливо для розжига поджигается с одновременной регулируемой подачей воздуха через тангенциальные патрубки 22 и полый вал 19 шнекового питателя. По мере разогрева топочного пространства, подсушки основного топлива внутри шнекового корпуса 18 включается нижняя подача основного топлива в очаг горения через отверсти, неподвижной колосниковой решетки 13. При этом :под давлением встречного движения
топлива за счет встречно навитых вращаюш.ихся лопастей 20 шнекового вала 19 и подбора столбов топлива из горловины 16 нижнего бункера создается направленный поток раздробленного лопастями 20 до размеров отверстий неподвижной колосниковой решетки 13 топлива, а разделительная перегородка 21 на шнековом валу 19 не дает топливу преждевременно попасть в зону золоудаления, при этом механическое дробление топлива происходит одновременно с термомеханическим дроблением за счет термомеханического воздействия на топливо верхнего наружного нагрева. По мере горения подаваемого топлива на неподвижной колосниковой решетке одновременно возникает частичное горение топлива под ней, что ешё более улучшает процесс подсушки основного топлива и его дроблений;
При установлении стабильного процесса горения основного топлива включается вращение спиралеобразной колосниковой решетки, которая для данного примера предварительно устанавливается с наклоном в сторону от золоудаления на угол 3-5 градусов.
В начальный период врашения решетки топливо с помошью нижних поверхностей спирали 5 совершает поступательное движение в сторону золоудаления. Затем топливо подхватывается лопастями и подсушиваясь и горя на них совершает вращательное движение до верхней точки топки 1, затем топливо при вращении решетки падает вниз назад от
первоначальной точки своего подъема, далее топливо вновь проталкивается поступательно и вновь подхватывается лопастями, совершая таким образом многократное циклическое поступательно-вращательно-возвратное движение топлива. Измельченное в процессе такого движения до мелкого состояния топливо подхватывается тангенциально подаваемыми потоками воздуха и совместно с лопастями подъема совершает круговое спиралесинусоидальное движение по типу движения топлива в циклонных топках. В результате такого движения топливо полностью сгорает.
В случае отбора генераторного газа уменьшают тангенциальную и аксеальную подачи воздуха таким образом, чтобы общий объем подаваемого воздуха составил Л объема воздуха необходимого для полного сгорания топлива. Отбор газа осуш;ествляют через дымоходный патрубок 24 для его дальнейшего использования.
При подсушке смешанного разнофракционного топлива колосниковз ю решетку устанавливают с наклоном в сторону золоудаления, при этом в процессе горения топлива его мелкие фракции являются источником горения для подсушки крупных фракций. Для получения фракционированного топлива, топливо подается через нижние горловины 16 бункера нижней подачи в шнековый корпус и далее через неподвижную колосниковую решетку 13 в топку 1, получая при этом топливо с фракциями, соответствующие отверстиям решетки 13.
Пример 2. Подсушка любого вида топлива и получение древесного угля с использованием устройства по примеру 2.
Устанавливают вращающую колосниковзто решетку с наклоном 3-5 градусов в сторону золоудаления. Топливо для розжига загружают через люк 14, а топливо для горения через горловины 16 нижнего бункера с одновременной подачей воздуха через полый вал 19 и патрубки 22, 23. После возгорания топлива и достижения температуры 300-400 С включают работу шнекового питателя и колосниковой решетки для удаления очагов верхнего горения, после чего через люк 14 загружается топливо для подсушки и термообработки.
8и -изч}
Получение древесного угля производится аналогично подсушке топлива, но при отсутствии подачи воздуха через патрубки 22 и 23 с условием достижения температуры нагрева 800-900 С. Сырье для получения древесного угля при этом фиксируют на колосниковой решетке.
Предлагаемое устройство позволяет не только сжигать различного вида и качества твердое углеродсодержашее топливо, но и осуществлять подсушку топлива, получать древесный уголь и генераторный газ, и потому найдет широкое промышленное применение.