СПОСОБ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА И КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ЮШ-01 ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
FUEL COMBUSTION METHOD AND YUSH-01 BOILER UNIT FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в котельных установках.
В настоящее время и на обозримую перспективу основным источником первичной энергии для котельных установок промышленных предприятий и объектов социально-бытового назначения является твердое органическое топливо. Одной из актуальных современных задач является обеспечение чистоты воздушного бассейна, а следовательно, создание таких способов и устройств для сжигания топлива, которые бы обеспечили при высоком КПД очистку продуктов сгорания топлива, выделяемых в атмосферу от твердых частиц золы, несгоревшего топлива и вредных газообразных продуктов горения.
Известен способ и устройство для сжигания твердого топлива в плотном слое (Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. «Котельные установки промышленных предприятий» стр.11). При данном способе в верхней части слоя 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.
Недостатком указанного способа является недостаточно высокий КПД, неполное сгорание топлива и выделение в атмосферу вредных газообразных и твердых остатков.
Известен способ и устройство для сжигания твердого топлива с помощью котельной установки двухступенчатого типа (патент РФ №2334166). Способ двухступенчатого сжигания твердого топлива осуществляют с помощью того, что сжигание топлива на первой и второй ступени производят в цилиндрической камере высотой не менее 3 метров, с загрузочным люком, расположенным на высоте 2 метров и снабженным устройством, обеспечивающим секторную загрузку топлива, при этом центр конуса, образуемого засыпанным топливом, смещен относительно центра основания топочной камеры, что обеспечивает разделение топочной камеры на две зоны горения и совмещение плотного высокотемпературного пламени, образованного в процессе горения слоя топлива у основания конуса с газами, образующимися в процессе горения топлива по всей высоте конуса, при этом интенсификацию процесса горения производят путем принудительной скважинной прошивки всей зоны горения твердого топлива с помощью вертикальных штырей, опускаемых из верхней части котельной установки, и принудительной подачи воздуха в зольную часть топки.
Способ осуществляется с помощью устройства, в котором цилиндрическая топочная камера имеет высоту не менее 3 метров, а загрузочный люк расположен на высоте 2 м и снабжен устройством, обеспечивающим секторную загрузку топлива, кроме того, котельная установка снабжена штырями для скважинной прошивки зоны горения.
Недостатком указанных способа и устройства являются: повышенный расход электроэнергии из-за принудительной подачи воздуха в зону горения и конвейерного золоудаления, кроме того, недостаточная очистка газообразных продуктов горения от сажи, поскольку при использовании данного способа нельзя добиться на выходе такой температуры газообразных продуктов, которая обеспечивала бы образование конденсата в дымогарной трубе, кроме того, процесс постоянного слежения за прошивкой и сама прошивка зоны загрузки и зоны горения топлива штырями - процесс достаточно трудоемкий.
Задачей настоящего изобретения является создание способа сжигания твердого топлива и котельной установки ЮШ-01 для его осуществления, которые позволили бы снизить расходы на электроэнергию, снизить содержание сажи в газообразных продуктах горения и упростить процесс обслуживания котельной установкой.
Задача изобретения решается за счет того, что в способе сжигания твердого топлива, включающем подачу топлива и воздуха в топочную камеру, золоудаление, отвод угарного газа и передачу тепла системе с теплоносителем, воздух в топочную камеру подают через загрузочный бункер, при этом он проходит через слой засыпанного твердого топлива и поступает в зону горения, ограниченную снизу слоем золы и плотно перекрытую шиберной задвижкой, при этом поток газообразных продуктов горения направляют в дымогарную трубу через систему отверстий, устроенную в теплообменнике в нижней части боковой поверхности топочной камеры.
Предлагаемый способ реализуется с помощью котельной установки, включающей топочную камеру, загрузочный люк, устройство для принудительной подачи воздуха в зону горения, систему с теплоносителем, у которой в верхней части загрузочного бункера выполнено отверстие с заслонкой для подачи воздуха, при этом полость бункера непосредственно соединена с зоной горения, с тем, чтобы воздух, поступающий в верхнюю часть бункера, проходил через слой засыпанного угля и попадал в топочную камеру в зону горения, кроме того, в теплообменнике, контактирующем по всей своей поверхности с топочной камерой, сбоку, в нижней части, выполнены отверстия для выхода газообразных продуктов горения, а дно топочной камеры наглухо перекрыто шиберной задвижкой, которая выдвигается для удаления золы.
Применение способа сжигания твердого топлива устройства для его осуществления позволяет при высоком КПД котельной установки снизить затраты на электроэнергию, снизить содержание сажи в газообразных продуктах горения и упростить процесс обслуживания котельной установкой.
Предлагаемый способ осуществляют с помощью котельной установки, состоящей из следующих конструктивных элементов:
- загрузочного люка 1;
- устройства для принудительной автоматической подачи воздуха 2 с заслонкой и терморегулятором;
- загрузочного бункера 3;
- топочной камеры 4;
- бункера золоудаления 5;
- шиберной задвижки 6;
- труб теплообменника 7;
- камеры 8 теплоносителя с конвективной поверхностью;
- дымогарной трубы 9.
Способ с помощью предложенного устройства осуществляют следующим образом.
Отопительная система заполняется теплоносителем. Розжиг котла производится один раз в начале отопительного сезона, при этом через загрузочный люк 1 подается горящая ветошь, а затем загрузочный бункер 3 и топочная камера 4 заполняются твердым топливом также через загрузочный люк 1. После набора нужной температуры срабатывает терморегулятор на устройстве для подачи воздуха 2, при этом заслонка закрывается, прекращается подача воздуха и в топочной камере 4 создается эффект томления (процесс горения замедлен, поскольку в котел воздух подается порционно в режиме, поддерживающем процесс горения, который обеспечивает нужную температуру в системе). За счет большой площади теплообмена все тепло переходит в отопительную систему, поскольку камеры 8 с теплоносителем выполнены таким образом, что они охватывают все нагревающиеся в процессе горения топлива поверхности котельной установки. Котел равномерно работает на заданную температуру. При падении температуры срабатывает устройство для подачи воздуха 2, при этом заслонка открывается и воздух, проходя через слой топлива в загрузочном бункере 3, поступает в топочную камеру 4. Образующиеся в процессе горения продукты горения с частицами сажи через отверстия между трубами теплообменника поступают в дымогарную трубу 9, при этом температура продуктов горения такова, что на поверхности дымогарной трубы 9 выпадает конденсат, включающий твердые частицы сажи. За счет эффекта выпадения конденсата происходит самоочистка газообразных продуктов горения от твердой составляющей. Конденсат стекает по поверхности дымогарной трубы 9 на ее дно, где установлен сборник конденсата. Золоудаление осуществляется с помощью шиберной задвижки 6, когда количество золы достигает верхнего отверстия между трубами теплообменника 7, при этом задвижка 6 выдвигается, зола поступает в бункер золоудаления 5, после заполнения бункера 5 задвижка 6, прошивая слой золы, возвращается на свое место.
Предлагаемые способ сжигания твердого топлива и котельную установку для его осуществления можно использовать в теплосистемах, энергетических системах и локально для отопления зданий, различных по объему и назначению. Изобретение при достаточно высоком КПД позволяет снизить расходы на электроэнергию, снизить содержание сажи в газообразных продуктах горения (что значительно повышает экологичность котельной установки) и упростить процесс обслуживания котельной установки, кроме того, предлагаемая котельная установка предельно проста в изготовлении.