Установка для сжигания твердого топлива

Полезная модель относится к области энергетики, а именно к установкам для сжигания твердого топлива, и может быть использована для обогрева зданий, сооружений, помещений и т.п.
Известна установка для сжигания твердого топлива, содержащая корпус с топочной камерой, выполненный из стального листа в виде горизонтально расположенного цилиндра с глухими торцами и установленный на фундаменте, технологический люк с крышкой, расположенный на одном из торцев корпуса в нижней его части, колосниковую решетку, установленную горизонтально внутри корпуса под технологическим люком, и трубу для удаления золы, установленную в нижней части корпуса под решеткой, поперек корпуса на некотором расстоянии друг от друга проложены стальные ободы, выполненные в виде дуг, установленных на колосниковую решетку, на ободы поперек них и по периметру поверхности корпуса до колосниковой решетки жестко уложены стальные листы с отверстиями, люк с крышкой для загрузки твердого топлива в топочную камеру, расположенный под перегородкой сбоку в верхней части корпуса и в его центре, трубу для удаления дымовых газов, установленную на верхней части корпуса вблизи торца корпуса со стороны, где расположен технологический люк, трубу для подачи воздуха, расположенную под колосниковой решеткой на другом торце корпуса, где нет трубы для удаления золы, перегородку, установленную внутри топочной камеры в верхней ее части параллельно колосниковой решетке и разделяющую топочную камеру на две части, при этом с другого торца топочной камеры, где нет трубы для удаления дымовых газов, образован зазор между перегородкой и листами с отверстиями, уложенными в торце корпуса на ободы, лист с отверстиями, уложенный на ободы и расположенный под загрузочным люком и имеющий проем, при этом на проеме установлена съемная крышка с отверстиями, коллектор для подачи воздуха в полости, находящиеся между корпусом, ободами и листами с отверстиями, установленный снаружи вдоль корпуса на верхней его части (Патент РФ на полезную модель № 200185 МПК F23B 10/100 и F23С 3/100, 2020).
Однако корпус данной установки для сжигания твердого топлива во время своей работы может из-за перегрева потерять устойчивость.
Задачей предлагаемой полезной модели является снижение тепловой нагрузки стенки корпуса мусоросжигательной установки.
Техническим результатом, достигаемым предлагаемой полезной моделью, является снижение температуры стенки корпуса путем подвода воздуха в полости, образованные стенкой корпуса печи, топочной камерой и ободами. С этой целью патрубки, соединяющие коллектора для подвода атмосферного воздуха в камеру, продлены в полостях до корпуса топочной камеры. При этом каждый патрубок имеет глухой торец, а вблизи глухого торца по периметру патрубка выполнены отверстия для выпуска воздуха в полость.
Поставленная задача решается тем, что в установке для сжигания твердого топлива, содержащая корпус с топочной камерой, выполненный из стального листа в виде горизонтально расположенного цилиндра с глухими торцами и установленный на фундаменте, технологический люк с крышкой, расположенный на одном из торцов корпуса в нижней его части, колосниковую решетку, установленную горизонтально внутри корпуса под технологическим люком, трубу для удаления золы, установленную в нижней части корпуса под решеткой, трубу для подвода воздуха, установленную под решеткой с противоположной стороны корпуса, где расположена труба для удаления золы, поперек корпуса на некотором расстоянии друг от друга проложены до колосниковой решетки стальные ободы, выполненные в виде дуг, на ободы поперек них и по периметру поверхности корпуса до колосниковой решетки жестко уложены стальные листы с отверстиями, выполненными в ряд, трубу для удаления дымовых газов, установленную на верхней части корпуса вблизи его торца, где расположен технологический люк, внутри топочной камеры в верхней ее части параллельно колосниковой решетке установлена перегородка, разделяющая топочную камеру на две части, при этом с другого торца камеры, где нет трубы для удаления дымовых газов, образован зазор между перегородкой и листами с отверстиями, уложенными в торце корпуса на ободы, люк с крышкой для загрузки твердого топлива в топочную камеру, расположенный под перегородкой в боковой части корпуса и в его центре, а лист с отверстиями, расположенный под люком, имеет проем, на котором установлена съемная крышка с отверстиями, снаружи вдоль корпуса на верхней и боковой его частях установлены коллектора для подвода воздуха в полости, образованные корпусом, ободами и топочной камерой, согласно полезной модели, патрубки, соединяющие коллектора с полостями, продлены в полостях до корпуса топочной камеры, при этом каждый патрубок имеет глухой торец, а вблизи глухого торца по периметру патрубка выполнены отверстия для выпуска воздуха в полости.
На фиг. 1 изображен продольный разрез установки для сжигания твердого топлива.
На фиг. 2 - поперечный разрез по А-А.
На фиг. 3 - результаты расчета течения струи газа из торца патрубка.
На фиг. 4 - результаты расчета течения струи газа из отверстий, образованных на боковой поверхности патрубка с глухим торцом.
Предлагаемая установка для сжигания твердого топлива содержит корпус 1 с топочной камерой 2, выполненный из стального листа в виде горизонтально расположенного цилиндра с глухими торцами и установленный на фундаменте 17, технологический люк 4 с крышкой, расположенный на одном из торцев корпуса 1 в нижней его части, колосниковую решетку 5, установленную горизонтально внутри корпуса 1 под технологическим люком 4, и трубу 6 для удаления золы, установленную в нижней части корпуса 1 под решеткой 5. Труба для подачи воздуха 13 расположена под колосниковой решеткой 5 на другом торце корпуса 1, где нет трубы 6 для удаления золы.
Поперек корпуса 1 на некотором расстоянии друг от друга проложены стальные ободы 7, выполненные в виде дуг, установленных на колосниковую решетку 5. На ободы 7 поперек них и по периметру поверхности корпуса 1 до колосниковой решетки 5 жестко уложены стальные листы 8 с отверстиями 9. Внутри топочной камеры 2 в верхней ее части параллельно колосниковой решетке 5 установлена перегородка 14, разделяющая топочную камеру 2 на две части. При этом с другого торца топочной камеры 2, где нет технологического люка 4, между перегородкой 14 и листами 8 с отверстиями 9, уложенными в торце корпуса 1 на ободы 7, образован зазор для прохода дыма из первой зоны, расположенной до перегородки 14, во вторую зону, расположенную над колосниковой решеткой 5.
Люк 3 с крышкой для загрузки твердого топлива в топочную камеру 2, расположен под перегородкой 14 сбоку в верхней части корпуса 1 и в его центре, лист 8 с отверстиями 9, уложенный на ободы 7 и расположенный под загрузочным люком 3, имеет проем 15, при этом на проеме установлена съемная крышка 16 с отверстиями 9. Труба 19 для удаления дымовых газов установлена на верхней части корпуса 1 вблизи его торца со стороны, где расположен технологический люк 4.
Снаружи вдоль корпуса 1 на верхней и боковой его частях установлены коллектора 11 для подвода воздуха через отверстия 18 в полости 10, образованные корпусом 1, ободами 7 и топочной камерой 2.
Патрубки 12, соединяющие коллектора 11 с полостями 10, продлены в полостях 10 до корпуса топочной камеры 2, при этом каждый патрубок имеет глухой торец, а вблизи глухого торца по периметру патрубка выполнены отверстия 18 для выпуска воздуха в полости 10.
Предлагаемая установка для сжигания твердого топлива работает следующим образом.
Через загрузочный люк 3 и проем 15, образованный в листе 8, загружается в топочную камеру 2 твердое топливо, после чего крышки 16 проема 15 и загрузочного люка 3 закрываются. При этом крышка загрузочного люка 3 закрывается герметично. Воздух подается в каждый коллектор 11. Затем воздух через отверстия 18, образованные вблизи глухого торца по периметру каждого патрубка 12, поступает в полость 10, где он растекается по всей полости 10. В результате этого снижается теплонапряженность корпуса 1.
Далее воздух через отверстия 9, организованные в листах 8, по периметру поверхности топочной камеры 2 поступает вовнутрь ее для поддержания горения твердого топлива. Твердое топливо поджигается с помощью дежурного факела, подведенного через технологичный люк 4, после чего его крышка герметично закрывается. В объеме топочной камеры 2 под перегородкой 14, где размещено твердое топливо, образуется низкотемпературная зона горения (1-ая зона) с температурой t=600÷700°C. Образовавшиеся дымовые горячие газы - продукт недосгоревшего твердого топлива через зазор, образованный перегородкой 14 и листами 8, установленными на торце камеры 2, поступает в объем, образованный между перегородкой 14 и верхней частью топочной камеры 2, где происходит полное их сгорание за счет дополнительного подвода воздуха через отверстия 9. В этом объеме температура горячих газов постоянно повышается, образуется высокотемпературная зона горения (2-ая зона) горения остатков твердых топлив с температурой до 1000÷1200°С. Благодаря разделению объема топочной камеры на две части происходит двухзонное и двухстадийное горение твердого топлива, с образованием горючего газа с температурой горения твердого топлива в 1-ой зоне в пределах до t=600÷700°C и повышением температуры процесса во 2-ой зоне до уровня 1000÷1200°С, в результате чего происходит полное сгорание топлива и снижение токсичности вредных веществ в дымовых газах, которые удаляются через трубу 19 для удаления дымовых газов. Это позволяет резко уменьшить образование диоксинов, поскольку подавляется появление в дымовых газах ароматических соединений (предшественников диоксинов) и обеспечивается низкое содержание частиц пыли (катализаторов образования диоксинов в дымовых газах).
Образовавшаяся зола осыпается через колосниковую решетку 5 на дно корпуса 1, откуда выдувается воздухом, поступающим через трубу 13, и удаляется через трубу 6.
С целью снижения теплонапряженности стенки корпуса 1, атмосферный воздух через каждый коллектор 11 поступает в патрубки 12. Затем холодный воздух из отверстий 18, имеющихся в стенке каждого патрубка 12, истекает в полости 10, образованные корпусом 1, ободами 7 и топочной камерой 2. Так как торец каждого патрубка 12 глухой и в стенке патрубка 12 по его периметру образовано несколько отверстий 18, то скорость истечения струи небольшая, вследствие чего в полости 10 обратных токов течения газа не возникает. Кроме того, воздух поступает строго в объем полости 10.
Организация в каждом патрубке 12 глухого торца, а вблизи глухого торца по периметру патрубка - нескольких отверстий 18 позволит холодному воздуху поступить строго в полость 10, что обеспечить заметное охлаждение стенки корпуса 1 печи, а это, в свою очередь, приведет к повышению надежности работы печи.
Результаты расчетов течения струи газа внутри камеры показали, что при установке патрубков 12 в стенке корпуса 1 струи не растекаются, как считалось, в полости 10, образованные между стенкой корпуса и топочной камерой, а поступают в топочную камеру, образуя при сжигании твердого топлива обратные токи горячих газов, которые и поступают в полости 10, где нагревают стенки корпуса 1 (фиг. 3).
Результаты расчетов течения струи газа внутри камеры также показали, что при продлении патрубков 12 до корпуса топочной камеры 2 и образовании отверстий 18 по периметру каждого патрубка 12 вблизи глухого его торца, холодный воздух растекается в полости 10, защищая стенку корпуса 1 (фиг. 4).