МЕХАНИЧЕСКАЯ ТОПКА Российский патент 1997 года по МПК F23H11/00 

Изобретение относится к устройствам для сжигания кускового топлива и может использоваться в промышленных и отопительных котельных со слоевыми котлами.

Известна механическая топка с шурующей планкой [1, рис. 2.11] в которой шуровка горящего слоя осуществляется механически с помощью водоохлаждаемой планки. Эти топки из-за сложности и невысокой надежности применяются редко.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству, выбранным в качестве прототипа, является широко применяемая механическая топка [2, рис. 135] имеющая движущееся колосниковое полотно, соединенное снизу через зоны дутья с воздушными коробами, которые подключены к вентилятору. Зоны дутья разделены между собой перегородками, над которыми установлены подколосниковые уплотнения. По протяженности зоны дутья соответствуют ходу и условным стадиям слоевого топочного процесса: стадия подготовки и воспламенения свежего топлива, стадия газификации и горения топлива и стадия дожигания горючих.

Недостатком этого устройства является высокий недожог топлива. Так как слой топлива на движущемся полотне не шуруется, то образуются как зоны, засыпанные толстым, плохо горящим слоем угля, так и зоны с тонким слоем, где проходит, не реагируя, основная масса воздуха или идет кратерное горение. Кроме того, топливо плохо выгорает еще и потому, что слой воспламеняется и горит только сверху. При этом стадия подготовки и воспламенения свежего топлива значительно затягивается и в глубине слоя может продолжаться во всех зонах дутья, т.е. часть топлива может пройти топку, даже не загораясь. При сжигании спекающихся углей в слое образуются плохо выгорающие агломераты кокса и требуется ручная шуровка слоя.

Целью изобретения является снижение недожога топлива путем организации аэродинамической шуровки горящего слоя.

Поставленная цель достигается тем, что в механической топке, содержащей движущееся колосниковое полотно, расположенное над зонами дутья, которые разделены между собой перегородками и подколосниковыми уплотнениями, и по протяженности соответствуют ходу и условным стадиям слоевого топочного процесса: стадия подготовки и воспламенения свежего топлива, стадия газификации и горения топлива и стадия дожигания горючих, по предлагаемому изобретению перед и/или непосредственно в зону дутья, соответствующей стадии газификации и горения топлива выделены перегородками и подколосниковыми уплотнениями зоны высоконапорного дутья, подключенные к высоконапорным коробам. При этом на движущемся колосниковом полотне над зонами высоконапорного дутья создаются высокоскоростные потоки воздуха. Они обеспечивают локальное перемешивание,т. е. аэродинамическую шуровку слоя топлива. Благодаря этому лежащий плотный слой взрыхляется, разрушаются спекшиеся агломераты кокса. Воспламенившиеся куски топлива, лежавшие на поверхности слоя, проваливаются в толщину негорящего исходного угля и вызывают его быстрое поджигание по всей толщине слоя и дальнейшее эффективное и полное выгорание с низким мехнедожогом.

Предлагаемое изобретение может применяться в топках с колосниковым полотном как прямого, так и обратного хода, а также при реконструкции существующих топок.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства в виде продольного разреза механической топки с колосниковым полотном прямого хода. Эта схема может рассматриваться как вариант реконструкции существующих топок.

Механическая топка содержит движущееся колосниковое полотно 1, расположенное над зонами 2 дутья и зонами 3 высоконапорного дутья. Эти зоны разделены между собой перегородками 4. На перегородках 4 сверху установлены подколосниковые уплотнения 5, препятствующие перетечкам воздуха между зонами дутья, возникающих за счет разного давления воздуха в зонах дутья.

Зоны 2 дутья по протяженности соответствуют ходу и условным стадиям слоевого топочного процесса.

На чертеже отрезок А соответствует стадии подготовки и воспламенения свежего топлива, отрезок Б стадии газификации и горения топлива. На этой стадии требуется обычно наибольшая подача воздуха и наибольшая протяженность. Отрезок В соответствует стадии дожигания горючих. Следует отметить, что протяженность первой и последней стадий на самом колосниковом полотне А и Б, как правило, превосходит протяженность зон дутья А и В из-за особенности конструкции топки.

Зоны 3 высоконапорного дутья располагаются перед и/или непосредственно в зоне дутья, соответствующей стадии газификации и горения топлива отрезок Б. Над ними формируются области 6 аэродинамической шуровки слоя. Так как скорость дутья для надежного перемешивания слоя 7 должна быть намного больше средней (оценочно, в зависимости от переизмельченности и способа формирования слоя топлива, скорость дутья должна увеличиться в 4-20 раз), то для сохранения воздушного баланса по длине слоя 7 зоны 3 высоконапорного дутья должны выполняться, например, в виде узких полос, как показано на схеме. Ширину зон 3 высоконапорного дутья оценочно можно принять равной толщине слоя 7 топлива.

Для низкореакционных тощих углей и антрацитов, переувлажненных бурых углей типа Б1 или торфа, а также для переизмельченных топлив характерно затягивание воспламенения нижних слоев и, соответственно, их плохое выгорание. В этом случае зона 3 высоконапорного дутья располагается сразу за отрезком А, за стадией подготовки и воспламенения топлива, и после прохода слоем 7 области 6 аэродинамической шуровки горевшие сверху слоя 7 кусочки топлива зажигают слой 7 по всей глубине. Это обеспечивает полное и быстрое выгорание топлива.

Для спекающихся углей, склонных к образованию в слое 7 плохо выгорающих агломератов (спеков) кокса, зона 3 высоконапорного дутья располагается в области их формирования, т.е. внутри отрезка Б, с целью их разрушения путем аэродинамической шуровки. Этот вариант и отображен на схеме.

Кроме того, в зависимости от свойств топлив, эти два варианта могут применяться одновременно.

Через регулятор 8 толщины слоя 7 топка подключена к бункеру 9 угля. С боков топка ограничена стенками 10 камеры 11 сгорания, а внизу топка имеет шлакосборник 12. Через регулирующие шиберы 13 и воздуховоды 14 зоны 3 высоконапорного дутья подключены к напорному вентилятору 15, а зоны дутья 2 к дутьевому вентилятору 16.

Предлагаемая топка работает следующим образом.

На движущемся колосниковом полотне 1 за счет подвода основной массы воздуха через зоны 2 дутья осуществляется горение топлива в слое 7. Исходная толщина слоя 7 топлива, поступающего из бункера 9 угля, регулируется регулятором 8. Газообразные продукты сгорания и мелкие частицы поступают в камеру 11 сгорания, образованную стенками 10, а шлак сбрасывается автоматически с движущегося колосникового полотна 1 в шлакосборник 12.

За счет предлагаемого введения зон 3 высоконапорного дутья, которые также выделены перегородками 4 и подколосниковыми уплотнениями 5, над ними в слое 7 появляются области 6 аэродинамической шуровки. Здесь осуществляется интенсивная аэродинамическая шуровка (перемешивание) слоя 7 струями высоконапорного воздуха. При этом горящие куски топлива проникают в глубь слоя 7, и горение быстро распространяется на всю толщину слоя 7, а начинающие формироваться агломераты разрушаются. Толщина слоя 7 и соответственно его выгорание становится равномерным. В итоге достигается более глубокое выжигание горючих из шлака и повышение экономичности топки.

Воздух подается от общего дутьевого вентилятора 16 и распределяется между зонами 2 дутья с помощью воздуховодов 14 и шиберов 13. Высоконапорный вентилятор 15 соответственно подает воздух в зоны 3 высоконапорного дутья.

Повышение скорости воздуха в областях 6 аэродинамической шуровки незначительно нарушает общий воздушный баланс топки, т.к. воздух подается сюда через имеющие малую площадь узкие зоны 3 высоконапорного дутья с одновременным снижением его подачи в зоны 2 дутья, где подается основная масса воздуха.

Использование предлагаемой механической топки по сравнению с прототипом [2, рис. 135] снижает недожог топлива, так как благодаря организации аэродинамической шуровки горящего слоя обеспечивается равномерное и быстрое выгорание слоя по его ширине и глубине.

Литература
1. Нечаев Е.В. Лубнин А.Ф. Механические топки для котлов малой и средней мощности. Л. Энергия, 1968, рис. 2.11.

2. Котлы малой и средней мощности и топочные устройства. Отраслевой каталог. М. НИИЭИНФОРМЭНЕРГОМАШ, 1987, рис. 135.

Использование: в слоевых котлах. Сущность изобретения: топка содержит движущееся полотно, под которым расположены воздушные короба с зонами дутья. Между зонами дутья и/или непосредственно в зоны дутья введены зоны высоконапорного дутья. 1 л.

Механическая топка, содержащая движущееся колосниковое полотно, расположенное над зонами дутья, разделенными между собой перегородками и подколосниковыми уплотнениями и соответствующими по протяженности ходу и условным стадиям топочного процесса: стадии подготовки и воспламенения топлива, стадии газификации и горения топлива и стадии дожигания горючих, отличающаяся тем, что перед и/или непосредственно в зону дутья, соответствующую стадии газификации и горения толпива, введены зоны высоконапорного дутья.