ВОДОГРЕЙНЫЙ ВОДОТРУБНЫЙ КОТЕЛ Российский патент 1995 года по МПК F22B21/00 

Изобретение относится к топочным устройствам водогрейных котлов, особенно малых, имеющих применение в коммунальном хозяйстве.

Известен водогрейный водотрубный котел, содержащий топку преимущественно для слоевого сжигания твердого топлива с колосниковой решеткой в нижней части, перекрытую сверху сводом, сообщенным с объемом топки в зоне ее боковых стенок, снабженных экранам из труб для радиационного нагрева воды, подключенным к трубным водяным коллекторам, а также опускные шахты с размещенными в них поверхностями конвективного нагрева воды, подключенные к своду топки.

Недостатком такого котла является существенный (до 17% и более) недожог угольной пыли, а также унос несгоревших газовых составляющих (окиси углерода, полициклических углеводородов), в том числе бенз(а)пирена и водорода, особенно при переменных режимах работы, каковые являются самыми продолжительными.

Характерными примерами возникновения переменных режимов являются остановка части котлов в котельной на летнее время, уменьшение подачи топлива, периоды при загрузке топлива в топку и шуровке при сохранении дымососной системы и т. д. В этом случае даже при наличии некоторых известных регулировок аэродинамики сетки оставшиеся в работе котлы попадают в неоптимальный аэродинамический режим, что вызывает избыток или недостаток воздуха, снижает их КПД, повышает удельный расход топлива и ухудшает экологическую обстановку на прилегающей территории.

Цель изобретения повышение эффективности и экологичности котлов на твердом топливе (угле).

Указанная цель достигается тем, что свод выполнен в виде камеры внешне адиабатного дожигания летучих горючих веществ и уноса угольной пыли, снабженной тепловой изоляцией на наружных стенках и перекрытии и подключенной к опускным конвективным шахтам при помощи окон, размещенных над боковыми стенками топки в зоне водяных коллекторов, а в зоне поворотных участков радиационных поверхностей нагрева установлены наклонные пластины-закрылки, расположенные с зазором к стенкам топки.

На фиг. 1 изображен предлагаемый котел, общий вид; на фиг.2 топка с радиационными поверхностями нагрева; на фиг.3 вид по стрелке А на фиг.2.

Котел содержит топку 1 с колосниковой решеткой 2 в нижней части, перекрытую сверху сводом, сообщенным с объемом топки 1 в зоне ее боковых стенок 3, снабженных радиационными экранами 4, подключенными к водяным коллекторам 5. В опускных шахтах 6 размещены конвективные поверхности 7. Свод выполнен в виде камеры 8 внешне адиабатного дожигания летучих горючих веществ и уноса угольной пыли, снабженной тепловой изоляцией 9 на наружных стенках 10 и перекрытии 11 и подключенной к конвективным шахтам 6 при помощи окон 12, размещенных над боковыми стенками 3 топки 1 в зоне коллекторов 5, а в зоне поворотных участков 13 радиационных экранов 4 установлены наклонные пластины закрылки 14, расположенные с зазором к стенкам 3 топки 1. Пластины 14 нарезаются из листовой стали и устанавливаются на прихватке электросваркой между каждой парой участков труб экранов 4 с зазором между стенкой 3 для возможности скатывания осаждающейся золы вниз.

Котел работает следующим образом.

Газы, образующиеся при слоевом сжигании топлива на колосниковой решетке 2 и содержащие во взвешенном состоянии частицы угольной пыли и неокисленные (горючие) газы, в частности бенз(а)пирен, поднимаются в конвективной струе над коллекторами 5, отклоняясь к центру закрылками 14, растекаются под сводом на два зеркально симметричных потока, образуя соответственные вихри, и опускаются вдоль стенок 10 вниз под действием динамического и потенциального полей давлений, создаваемых совместно энергией конвективной струи и действием системы дымососа, затем попадают через окна 12 в шахты 6 с конвективными поверхностями 7 нагрева котла и далее уходят через газоотводящий канал в боров.

В результате горючие летучие и несгоревшие твердые частицы пребывают в температурном поле повышенной температуры дополнительно около 3 с, что, как правило, достаточно для их догорания. Раскаленные газы в камере 8 отдают дополнительно часть теплоты на верхние поверхности коллекторов 5 и верхние поверхности экранов 4 путем излучения, что повышает эффективность сжигания топлива. Котел обладает минимальным аэродинамическим сопротивлением (на 1-2 порядка меньше, чем, например, циклонные топки, используемые для сжигания угольной пыли, или другие устройства) и не требует реконструкции дымососа.

Частицы золы от сгоревшей угольной пыли, а также присутствовавшие в массе уноса первичные частицы золы из-за падения скорости опускаются вдоль внутренних стенок 3 топки 1 на колосниковую решетку 2 и проваливаются в зольник.

Таким образом, предлагаемая конструкция котла кроме прямого назначения служит дополнительно первой ступенью очистки дымовых газов от уноса золы и угольной пыли.

Конструкция котла с камерой дожигания уноса обладает тепловой и аэродинамической автомодельностью, т.е. осуществляет доокисление газов и уноса угольной пыли в газообразных горючих, а также первичное осаждение золы из потока газа на любых режимах работы без какого-либо специального обслуживания, автоматики или перенастройки режима котлоагрегата, что весьма важно для топок с ручным обслуживанием.

Использование: в котлах малой мощности, имеющих массовое распространение в коммунальном хозяйстве. Сущность изобретения: сверху топочного объема надстраивают дополнительную теплоизолированную камеру внешне адиабатного дожигания угольной пыли и газовых горючих веществ топлива. При этом боковые внутренние дополнительные стенки снизу снабжены окнами, соединяющими топочный объем с опускными конвективными шахтами. Наружные стенки и перекрытие имеют повышенную теплоизоляцию. А трубы радиационных поверхностей нагрева для отклонения восходящей конвективной струи к центру снабжены аэродинамическими закрылками. 3 ил.

ВОДОГРЕЙНЫЙ ВОДОТРУБНЫЙ КОТЕЛ, содержащий топку преимущественно для слоевого сжигания твердого топлива с колосниковой решеткой в нижней части, перекрытую сверху сводом, сообщенным с объемом топки в зоне ее боковых стенок, снабженных экранами из труб для радиационного нагрева воды, подключенными к трубным водяным коллекторам, а также опускные шахты с размещенными в них поверхностями конвективного нагрева воды, подключенные к своду топки, отличающийся тем, что свод выполнен в виде камеры внешнеадиабатного дожигания летучих горючих веществ и уноса угольной пыли, снабженной тепловой изоляцией на наружных стенках и перекрытии и подключенной к опускным конвективным шахтам при помощи окон, размещенных над боковыми стенками топки в зоне водяных коллекторов, а в зоне поворотных участков радиационных поверхностей нагрева установлены наклонные пластины-закрылки, расположенные с зазором к стенкам топки.