КАЧАЮЩАЯСЯ КОЛОСНИКОВАЯ РЕШЕТКА "ТОПКАР"

Полезная модель относится к теплоэнергетике и используется для сжигания твердых топлив. Перемешивание топлива в процессе горения, его равномерное распределение по всей площади колосниковой решетки, толщина слоя топлива в зависимости от его вида является необходимым условием эффективного горения с получением максимальной теплоотдачи и минимизации потерь от недожога.
Для полного сгорания топлива необходимо правильно выбрать толщину его слоя, так как мелкие или крупные фракции топлива создают неодинаковые сопротивления проходу воздуха для нормального горения. Колосниковая решетка, на которой расположено топливо, имеет отверстия для подачи воздуха, вентилятор наддува. Для мелкого топлива нужно держать слой на колосниковой решетке тоньше, чтобы воздух мог проходить в достаточном количестве через слой топлива. Для крупного топлива слой его нужно держать толще, чтобы лишний воздух не проходил через него, так как это приведет к понижению температуры.
Поставленная задача создания колосниковой решетки обеспечивающей эффективное горение для любого вида твердого топлива, любой величины топливных фракций, одновременно обеспечивающей необходимую толщину слоя топлива, шуровку топлива в процессе горения, непрерывное удаление золы после прогорания топлива, возможность регулирования величины наддува для получения различных процессов горения, возможность автоматизации процессов горения топлива, обеспечение простоты конструкции, технологичности в изготовлении и надежности в эксплуатации с минимизацией кинематических связей подвижных элементов, решается предлагаемой конструкцией качающейся как одно целое колосниковой решетки топки, обеспечивающей перемешивание топлива за счет качания в горизонтальной плоскости и перемещение топлива вдоль продольной оси решетки, за счет периодического наклона продольной оси короба в вертикальной плоскости относительно горизонтальной плоскости, с регулируемым наддувом через короб под колосниковую решетку.
Технический результат - простота и технологичность изготовления.
В зависимости от способа организации процесса сжигания топлива топки можно разделить на три группы: 1) с неподвижной колосниковой решеткой и неподвижным слоем топлива; 2) с неподвижной колосниковой решеткой и перемещением топлива по решетке; 3) с подвижной колосниковой решеткой и движущимся вместе с ней слоем топлива. В книге "Механические топки для котлов малой и средней мощности", авторы Е.В. Нечаев, А.Ф. Лубнин, Л., "Энергия", 1968, где рассмотрены разнообразные подвижные колосниковые решетки (цепные, переталкивающие, вибрирующие и т.д.), отличающиеся между собой конструкцией колосников, самих решеток, исполнением привода, на стр. 25 отмечено, что колосники решеток работают в тяжелых температурных условиях, изнашиваются от стирания, их приходится часто менять, поэтому поддержание топочных устройств в рабочем состоянии связано с большим расходом металла и значительными затратами труда. Предлагаемая качающаяся колосниковая решетка имеет отверстия подачи воздуха, приводной и опорный валы, на которые она опирается с разных сторон, заднюю стенку, заднюю подвижную опору короба, механизм привода задней подвижной опоры, вентилятор наддува, механизм вращения приводного вала, переднюю поворотную опору короба, переднюю стенку, причем решетка установлена в коробе.
Известны переталкивающие колосниковые решетки, для формирования движения перемещения снабженные совершающими возвратно-поступательное движение колосниками. Такие переталкивающие колосниковые решетки содержат в большинстве случаев несколько колосниковых секций, которые расположены друг за другом, а также ступенчато и соответственно наподобие кровельной черепицы друг над другом. Возвратно-поступательное движение подвижных колосниковых секций приводит к тому, что подлежащий сжиганию материал во время процесса сгорания перемещается вперед вдоль переталкивающей колосниковой решетки, наряду с этим производится шуровка слоя топлива, подача воздуха к топливу, как правило, снизу (Патент РФ №2127851).
Известна механическая переталкивающая решетка, содержащая поперечные ряды чередующихся движущихся возвратно-поступательно колосниковых балок с колосниками и неподвижных балок с колосниками (Патент РФ №2115863).
Известна механическая переталкивающая колосниковая решетка, содержащая движущиеся возвратно-поступательно колосниковые балки на роликовых опорах.
Известна конструкция, где колосник выполняют качающимся и заодно с поддоном, имеющим щели, каждая из которых лежит в одной плоскости с соответствующей щелью колосника, подача воздуха выполняется через канал, который формируют под колосником (Патент РФ №2349833).
Известна колосниковая решетка (патент РФ №2241906), где перемещение и шуровка топлива осуществляется с помощью кулачкового вала, расположенного под пластинчатыми колосниками и взаимодействующего с последними.
Известна колосниковая решетка, выбранная за прототип, с качающимися колосниками (авторское свидетельство №88286 от 11.11.1949 г.) она составлена из качающихся колосников с цилиндрической поверхностью двух размеров (узких ц широких), установленных в топке попеременно: один широкий, затем узкий и т.д. При неподвижном среднем положении узких колосников и при повороте широких колосников, с последних срезается шлак, который проваливается вниз под решетку.
Недостатками всех выше перечисленных конструкций являются сложные механические связи, состоящие из рычагов, толкателей, тяг, опор и приводов, (в различных сочетаниях) необходимые для осуществления взаимосвязанного перемещения узлов колосниковых решеток, которые работают при воздействии высоких температур, в некоторых случаях требуется охлаждение водой, возможность перекоса узлов, их засорения, заклинивания под действием высоких температур.
Краткое описание чертежей полезной модели.
На фиг. 1 изображен общий вид колосниковой решетки.
На фиг. 2 изображена колосниковая решетка, вид сбоку.
На фиг. 3 изображена изометрия колосниковой решетки.
На фиг. 4 изображена траектория топлива на колосниковой решетке.
Описание элементов.
Фиг. 1
1 - твердое топливо; 2 - короб; 3 - отверстия подачи воздуха; 4 - приводной вал колосниковой решетки; 5 - колосниковая решетка; 6 - опорный вал колосниковой решетки; 7 - задняя стенка колосниковой решетки; 8 - задняя подвижная опора короба;
Фиг. 2
9 - механизм привода задней подвижной опоры; 10 - вентилятор наддува; 11 - механизм вращения приводного вала; 12 - передняя поворотная опора короба;
Фиг. 3
13 - передняя стенка колосниковой решетки;
Фиг. 4
14 - траектория перемещения твердого топлива при качании колосниковой решетки и при наклоне короба.
Описание работы качающейся колосниковой решетки топки.
Твердое топливо подается дозирующим устройством на колосниковую решетку сверху в зону A (Фиг. 4), у передней стенки колосниковой решетки 13 (Фиг. 3), короб 2 и колосниковая решетка 5 (Фиг. 1) имеющая форму части боковой поверхности цилиндра, находятся в горизонтальном положении в начале цикла загрузки топлива 1 и в процессе горения. После предварительного розжига колосниковая решетка раскалена, твердое топливо поступившее в зону «A» воспламеняется, колосниковая решетка 5, от механизма вращения приводного вала 11, опираясь на приводной вал колосниковой решетки 4 одной стороной, противоположной стороной колосниковая решетка, опираясь на опорный вал колосниковой решетки 6, перемещается на определенный угол, привод 11 реверсирует и колосниковая решетка перемещается в другую сторону, тем самым, качаясь относительно горизонтальной плоскости. Амплитуда качания решетки относительно горизонтальной плоскости регулируется автоматикой через привод 11 реверсированием, не допуская пересыпания топлива через края решетки и зависит от вида топлива, величины фракций топлива, площади решетки. Тем самым достигается активное, непрерывное перемешивание топлива - шуровка, топливо перемещается в поперечном направлении по плоскости решетки и фракции топлива перемешиваются с одновременным наддувом воздуха на весь объем топлива через отверстия в решетке 3 (Фиг. 1) и (Фиг. 4). Наддув по всему объему топлива, находящегося на решетке, производится вентилятором 10 (Фиг. 2), воздух вдувается в нижнюю часть короба 2 и через отверстия в колосниковой решетке 3 поступает к топливу, обеспечивая его эффективное и быстрое горение с активным выделением теплоты и полноту сгорания. Приводной вал колосниковой решетки 4 и опорный вал колосниковой решетки 6 предотвращают переток воздуха за границы зоны наддува решетки и попадание воздуха в топку помимо отверстий 3 в колосниковой решетке, воздух в зону горения топлива подается строго дозированно и регулируется производительностью вентилятора. Для равномерного распределения топлива по продольной поверхности решетки служит механизм наклона короба 2 (Фиг. 1), состоящий из передней поворотной опоры короба 12, механизма привода задней подвижной опоры 9 (Фиг. 2), задней подвижной опоры короба 8 (Фиг. 1). После загрузки топлива в зону «A», его возгорания, шуровки за счет качания решетки, перед подачей следующей порции топлива, механизм привода задней подвижной опоры 9 опускает заднюю подвижную опору короба 8 на определенную величину, задняя часть короба 2 отклоняется вниз относительно горизонтальной плоскости опираясь на переднюю поворотную опору короба 12, колосниковая решетка 4 продолжает качаться относительно горизонтальной плоскости короба и топливо перемещается по поверхности решетки по траектории 14 (Фиг. 4) вдоль продольной оси короба. Затем по сигналу автоматики, в механизм привода задней подвижной опоры 9 возвращает продольную ось короба в горизонтальное положение, топливо распределяется по всей длине решетки равномерно. Качание решетки относительно горизонтальной плоскости не прекращается, обеспечивая шуровку. По мере прогорания топлива, за счет периодического наклона короба, прогоревшее твердое топливо перемещается к задней стенке колосниковой решетки 7 (Фиг. 1) и ссыпается в золосборник, освобождая место для новой порции твердого топлива. В случае необходимости аварийной остановки котла имеется возможность сброса горящего топлива в золосборник за счет максимального наклона короба относительно горизонтальной плоскости.
Процесс удаления прогоревшего твердого топлива в золосборник, и загрузка нового твердого топлива в зону «A» происходит непрерывно, частота наклона продольной, оси короба от механизма привода задней подвижной опоры 9 и качание колосниковой решетки относительно горизонтальной плоскости от механизма вращения приводного вала 11 регулируется автоматикой, в зависимости от вида твердого топлива, величины фракций твердого топлива, времени его полного прогорания.