КОЛОСНИКОВАЯ РЕШЕТКА Российский патент 1994 года по МПК F23H1/06 

Изобретение относится к устройствам для сжигания всех видов твердого топлива в печах, топках, котлах, плитах и сушилках.

Известна колосниковая решетка (прототип), содержащая две решетки, установленные одна над другой с совмещением пазов.

Недостатками этой конструкции является ее сложность и низкая надежность вследствие обгорания верхней решетки и ее заклинивания из-за коробления.

Техническая задача изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности колосниковой решетки.

Это достигается тем, что в колосниковой решетке, содержащей две решетки, установленные одна над другой с совмещением пазов, верхняя решетка выполнена из более жаростойкого и износостойкого материала меньшей толщины, чем нижняя, при этом боковые стенки пазов обеих решеток образуют ступенчато расширяющийся книзу канал с постепенным трехступенчатым увеличением угла расширения. Угол ϕ₁ выполняется технологически минимально-возможным, чтобы не уменьшить ширину b паза при наложении жаропрочной решетки на серийную: ϕ₁ = 5. . . 7^о. Угол ϕ₂ выбирают из условия прохождения шлака, чтобы он на застревал внутри паза ϕ₂ = 10. . . 15^о. Угол ϕ₃ выполняют больше, чем ϕ₂ , для еще большего улучшения прохождения шлака ϕ₃ = 20. . . 25^о. Верхнюю решетку можно выполнить составной, из пластины из нелегированной стали с жаростойкого покрытия или керамики, или металлокерамики.

На фиг. 1 показан вид колосниковой решетки, план; на фиг. 2 - решетка, поперечный разрез; на фиг. 3 - вариант решетки с жаростойким покрытием; на фиг. 4 - вариант решетки из керамики.

Колосниковая решетка состоит из двух совмещенных решеток: нижней 1 и верхней 2. Нижняя решетка 1 является основной, выполнена из дешевого недефицитного материала - серого чугуна и имеет значительную толщину Н, выбранную из условия прочности и технологичности. В этой решетке выполнены сквозные пазы 3, образованные продольными 4 и поперечными 5 ребрами. Пазы расширяются книзу под углами ϕ₂ и ϕ₃ для облегчения прохождения золы и шлака. Верхняя решетка 2 изготовлена из жаропрочного и износостойкого сплава, например, ЖС6У или ЖС6Ф. Толщина этой решетки меньше, чем нижней h₁ < <H. Кроме того, боковые стенки 6 пазов выполнены под углом ϕ₁ к плоскости решетки и образуют участок почти постоянной ширины паза b.

Размеры решеток приведены в таблице.

Важным фактором при правильном проектировании решетки является выбор относительной толщины верхней решетки h₁/H, при этом принимаются во внимание следующие факторы:
Минимальная толщина верхней решетки ограничена ресурсом ее работы, ее короблением, нетехнологичностью и не может быть менее h₁ = 1 мм.

Максимальная толщина верхней решетки лимитируется стоимостью жаростойкого сплава и ограничена h₁ = 5 мм.

Оптимальные соотношения 0,05≅h₁/Н≅ ≅0,2. Не менее важным является выбор соотношения углов раскрытия паза ϕ₁, ϕ₂ и ϕ₃.

Угол ϕ₁ должен быть минимально возможным, но не нулевым (это затрудняет прохождение шлака). При изготовлении пластин для верхней решетки методами литья или ЭХО получается угол ϕ₁ = 5^о.

Углы ϕ₂ и ϕ₃ подобраны опытным путем и равны ϕ₂ = 10^о, ϕ₃ = 20^о.

Соотношение углов ϕ₁: ϕ₂: ϕ₃ = 1: 2: 4 - можно считать оптимальным.

Второй вариант - изготовление верхней решетки из пластин. Это обеспечивает технологичность изготовления и ремонтопригодность, а именно легче обеспечить совмещение пазов и при ремонте заменять только часть пластин, наиболее изношенные.

Пластины могут крепиться сваркой, болтами, винтами, заклепками на серийно изготавливаемых колосниках и меняться при ремонте на новые, при этом изношенные пластины из дорогостоящего жаростойкого сплава не выбрасываются, а идут на переплавку.

Третий вариант (фиг. 3) - изготовление верхней решетки из тонкого листа 7 нелегированной (недефицитной) стали с жаростойким покрытием, либо металлическим, керамическим или многослойным. Толщина h₁ листа 1. . . 2 мм, толщина покрытия 0,1. . . 0,5 мм.

Покрытие может быть нанесено плазменным напылением или методом электронно-лучевого испарения.

Пример покрытия из двух слоев: внешнее - керамическое и жаростойкий подслой на базе NiAlCr. В качестве керамической составляющей можно использовать диоксид циркония ZrO₂.

Четвертый вариант (фиг. 4) - применение для верхней решетки керамических материалов 8 толщиной h₁ < H. В этой конструкции силовые нагрузки несет нижняя решетка, а тепловую защиту обеспечивает верхняя.

При работе колосника верхняя жаропрочная и износостойкая решетка 2 защищает от прогара и разрушения нижнюю решетку 1. По мере эксплуатации происходит износ вследствие температурной эрозии и абразивного износа по боковой стенке 6 решетки 1, углы ϕ₁ и ϕ₂ несколько увеличиваются, но размер b (ширина паза на входе) практически сохраняется.

Применение изобретения позволяет
упростить конструкцию колосниковой решетки вследствие уменьшения числа деталей и отсутствия подвижных частей;
снизить стоимость решетки за счет использования относительно дорогостоящего сплава в малых количествах h₁ < H;
повысить ресурс и увеличить надежность колосниковой решетки за счет повышенных жаропрочных и износостойких свойств вышележащей решетки;
уменьшить затраты на эксплуатацию за счет продления срока службы колосниковой решетки;
улучшить условия труда и техники безопасности;
упростить ремонт колосниковой решетки за счет выполнения ее верхней решетки составной;
сберечь дорогостоящий сплав путем повторного ее использования после переплавки;
существенно уменьшить расход дорогостоящих материалов за счет нанесения тонкого покрытия;
уменьшить стоимость решетки при использовании керамики. (56) Заявка ЕПВ N 0094455, кл. F 23 H 1/06, 1989.

Изобретение относится к устройствам для сжигания твердого топлива. Цель - упрощение конструкции и повышение надежности. Вышележащую решетку выполняют из более жаростойкого и износостойкого сплава меньшей толщины, чем нижележащую, боковые стенки пазов вышележащей решетки выполняют так, чтобы они образовали калиброванный участок постоянного по высоте сечения, а нижележащей - с расширением паза книзу. Возможны варианты с применением составной верхней решетки или путем ее выполнения из низколегированной или нелегированной стали с жаростойким покрытием. Возможно применение керамики для верхней решетки. 4 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. КОЛОСНИКОВАЯ РЕШЕТКА, содержащая две решетки, установленные одна над другой с совмещением пазов, отличающаяся тем, что верхняя решетка выполнена из более жаростойкого и износостойкого материала меньшей толщины, чем нижняя, при этом боковые стенки пазов обеих решеток образуют ступенчато расширяющийся книзу канал. 2. Решетка по п. 1, отличающаяся тем, что верхняя решетка выполнена составной. 3. Решетка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что верхняя решетка выполнена из нелегированной стали с покрытием из жаростойкого материала. 4. Решетка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что верхняя решетка выполнена из керамики. 5. Решетка по п. 1, отличающаяся тем, что верхняя решетка выполнена из пористого воздухопроницаемого материала, например керамики или металлокерамики.