Колосниковая решетка
GRATE PLATE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к конструкциям топочных устройств с колосниковыми решетками и может быть использовано в качестве бытовой топки для сжигания, например, каменного угля и антрацита.
Уровень техники
Известны колосниковые решетки (см. авторское свидетельство СССР №653484, МПК: F23H 15/00, 1977 г.), содержащие разрыхлители в виде пластин, которые соединены с механизмом их работы под колосниковой решеткой. При рыхлении эти пластины поднимаются над колосниками и возвратно-поступательными движениями в толще бытового мусора, ветоши и отходов ворошат его на большую высоту.
При ворошении кускового топлива таким образом в его слое будут появляться снижения уровня топлива сверху от оси пластин и повышения уровня топлива в крайних точках траектории пластин. Такое ворошение приведет к неравномерному поступлению воздуха через слой топлива и его неравномерному сгоранию.
Описание и критика прототипа
Известна колосниковая решетка с шурующей планкой и очистными дисками для очистки дутьевых щелей неподвижной колосниковой решетки (см. авторское свидетельство СССР №1601458, МПК: F23H15/00, 1988 г.). В работе показана ненадежность работы шурующей планки: «Во многих случаях при работе на каменных углях получается вязкий шлак, вследствие чего шурующая планка не может обеспечить надлежащее движение слоя». Там же: «... присущи еще следующие недостатки: а) ненадежность в работе из-за быстрого износа приводных органов шурующей планки; б) тепловая цикличность, вызываемая тем, что шурующая планка при ступенчатой и зигзагообразной схемах движения входит в слой и пополняет свежим топливом сравнительно редко; в) сложность регулирования из-за периодического и переменного движения планки (требуется глазомерная оценка процесса горения кочегаром); г) сильное дымообразование и значительный химический недожог, что связано с тепловой цикличностью; д) вынос значительного количества топлива наружу приводными органами шурующей планки». Также шурующая планка рыхлит только нижний слой топлива, примыкающий к колосникам, а верхний слой остается без рыхления (см. «Механические топки для котлов малой и средней мощности». Нечаев Е.В., Лубнин А.Ф. Л.: «Энергия», 1968 г., 311 с., стр. 32).
Очистные диски чистят от шлака лишь дутьевые щели, тогда как шлак от сгорания топлива образуется также в его горящем слое, имеющем толщину от 70 до 200 мм (см. «Котельные установки», Роддатис К.Ф. М.: «Энергия», 1977 г., 432 с., стр. 120), забивает каналы поступления воздуха, которые находятся между кусков топлива. Размеры кусков топлива, наиболее часто применяемого в бытовых целях составляют: орех 26-50 мм; мелкий 13-25 мм, семечко 6-12 мм. Пространство между кусками топлива такого размера свободно заполняются частицами шлака и золы, которые достигают пылевидного размера.
В работе «Котельные установки промышленных предприятий» (см. «Котельные установки промышленных предприятий». Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н., М.: «Энергоатомиздат», 1988, 528 с., стр. 484) размеры шлака и золы определены следующим образом: «Более 50% шлака имеют размеры более 3 мм. Основная масса золы (до 85%) состоит из частиц размером 0,01-0,5 мм»
Происхождение шлака в работе «Котельные установки» (см. «Котельные установки», Роддатис К.Ф. М.: «Энергия», 1977 г., 432 с., стр. 19) описывается следующим образом: «Золу, прошедшую стадию плавления и высоких температур, при которых она частично разлагается и превращается в сплавленную или спекшуюся массу, называют шлаком».
Таким образом, шлак и зола по своим размерам заполняют каналы движения воздуха и препятствуют тяге.
Но наибольший вред горению, наносимый золой, описан в работе «Механические топки для котлов малой и средней мощности». Нечаев Е.В., Лубнин А.Ф., Л.: «Энергия», 1968 г., 311 с., стр. 211: «Наиболее неприятна зола, входящая в структуру угля, так как она препятствует выгоранию углерода, создавая оплавленные или рыхлые оболочки на частицах топлива».
Основная цель шуровки, или разрыхления, состоит именно в освобождении каналов движения воздуха от золы со шлаком и в разрушении оплавленных или рыхлых оболочек частиц твердого топлива и, таким образом, в поддержании горения кускового топлива.
Именно эту задачу не может в полной мере выполнить рассматриваемая колосниковая решетка с шурующей планкой и очистными дисками.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности сгорания топлива.
Технический результат достигается тем, что колосниковая решетка снабжена по меньшей мере одним вертикальным шурующим элементом, выполненным с возможностью прохождения сквозь дутьевые щели решетки и слой топлива в направлении снизу вверх. При этом по меньшей мере упомянутый один шурующий элемент выполнен с возможностью изменения угла наклона. При этом колосниковая решетка выполнена с возможностью изменения угла наклона. При этом шурующий элемент выполнен с возможностью очистки кусков топлива от шлака, образующегося на их поверхности в процессе горения. При этом шурующий элемент выполнен с возможностью очистки дутьевых щелей колосниковой решетки. При этом шурующий элемент выполнен с возможностью выталкивания наверх спекшихся кусков шлака.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - общий схематический вид заявляемого изобретения.
Осуществление изобретения
Предлагается колосниковая решетка с вертикальными шурующим элементом, которая может быть использована в бытовых автоматических топках для сжигания твердого топлива, преимущественно каменного угля и антрацита.
Топка состоит из неподвижной колосниковой решетки 1, теплообменника 2, бункера для топлива 3, дозатора 4 угля, по меньшей мере одного шурующего элемента 5, выполненного, например, в виде стержня или пластины, приводного механизма 6, сборника 7 мелкого шлака и сборника 8 крупного шлака.
Работа топки показана на фиг. 1. На неподвижной колосниковой решетке 1 находится топливо, при этом колосниковая решетка выполнена с возможностью изменения угла наклона, который выбирается исходя из конкретных условий. Дозатор 4 подает топливо, шурующий элемент 5, снизу, через щели в колосниковой решетке, проходит через весь слой топлива. Одно из его верхних положений - это положение 5, одно из его нижних положений - 5а. Шурующий элемент после его спуска вниз перемещается на небольшое расстояние вдоль или поперек колосниковой решетки таким образом, чтобы оказаться под щелью решетки в новом месте и вновь пройти через слой топлива, разрыхляя его. Таким образом, шурующий элемент постоянно или с небольшими перерывами делает проходы для движения воздуха в слое топлива, пронзая топливо насквозь снизу вверх, рыхлит его, выталкивает наверх спекшиеся крупные куски шлака, очищает дутьевые щели решетки, очищает куски топлива от шлака, образующегося на их поверхности. Мелкий шлак при шуровке просыпается вниз, в сборник 7 сквозь колосниковую решетку. Крупные спекшиеся куски шлака постепенно перемещаются к краю решетки и падают в сборник 8. Этот цикл повторяется постоянно.
В процессе работы дозатора 4 и шурующего элемента 5 форма слоя топлива приобретает следующий вид. В зоне 11 топливо просыхает и нагревается, в зоне 10 горит, в зоне 9 расположен остывающий шлак. Частицы топлива постоянно движутся из зоны 11 просушки и нагрева через зону 10 горения в зону 9 остывания шлака, подталкиваемые новым топливом из дозатора и передвигаемые шуровками элемента 5.
Шурующий элемент может быть выполнен с возможностью изменения угла наклона шурующего элемента и с возможностью изгиба. Положение 12 шурующего элемента с наклоном или изгибом в сторону дозатора обеспечивает увеличение скорости движения топлива по колосниковой решетке, а положение 13 шурующего элемента с наклоном или изгибом в сторону от дозатора обеспечивает замедление движения топлива. Шурующий элемент может быть выполнен в виде, например, шурующей пластины разной ширины и толщины с разной формой верхней кромки. Конфигурация шурующего элемента выбирается в зависимости от природной скорости горения топлива и требуемой скорости его сжигания.