УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА Российский патент 1999 года по МПК F23B1/38 

Изобретение относится к устройствам для сжигания твердого топлива, преимущественно древесных отходов и торфа.

Известна шахтная топка для сжигания твердого топлива, преимущественно древесных отходов и торфа, содержащая камеру сгорания с наклонной колосниковой и дожигательной решеткой (см. Роддатис К.Ф. Котельные установки. - М.: Энергия, 1977, рис. 3,4). Недостатком этой топки является низкая экономичность, т.к. из-за высокой влажности древесных отходов и торфа горение в ней происходит нестабильно: сначала топливная масса постепенно прогревается и сушится, а затем быстро вспыхивает и бурно горит с выносом из топки горючих газов и мелких частиц несгоревшего топлива, т.е. с большим химическим и механическим недожогом. После выгорания топка вновь заполняется свежим топливом и процесс повторяется.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству, и выбранным в качестве прототипа, является устройство для сжигания твердого топлива (см. патент РФ N 2015450, F 23 B 1/38, RU БИ N 12, 30.06.94). В этом устройстве камера сгорания с опускной шахтой для подвода топлива, тангенциально расположенными соплами острого дутья с наклонной колосниковой и дожигательной решетками и газовыпускным окном, снабжена цилиндрической камерой дожигания, расположенной под углом к камере сгорания. В камере дожигания выполнены тангенциальные сопла острого дутья и газовыпускное окно на ее выходе. Колосниковая решетка камеры сгорания выполнена с изменяющимся углом наклона к горизонту.

Недостатком этой топки является сложность конструкции, т.к. наклонная камера дожигания требует выполнения наклонных сводов, учитывая при этом, что объем камеры дожигания превышает объем камеры сгорания более чем в 2 раза. Горение топлива в этом устройстве продолжает оставаться также нестабильным как и в других известных топках, с периодическим и бурно выделяющимся при воспламенении большой накопленной массы подсушенного топлива, при этом горючие газы и мелкие твердые частицы топливной массы выносятся за пределы топочного устройства из-за недостатка кислорода в период пиков горения.

Целью настоящего изобретения является повышение экономичности и упрощение конструкции устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для сжигания твердого топлива, преимущественно древесных отходов и торфа, содержащем камеру сгорания с газовыпускным окном, тангенциальными соплами острого дутья, наклонной колосниковой и дожигательной решетками, по предлагаемому изобретению камера сгорания установлена вертикально, а под наклонной колосниковой решеткой расположены один или несколько каналов циркуляции топочных газов, которые подключены к камере сгорания своими входными и выходными окнами и через наклонную колосниковую решетку, причем каналы циркуляции топочных газов могут выполняться сужающимися по ходу топочных газов, а камера сгорания имеет форму призмы.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

Повышение экономичности устройства достигается за счет стабильности и равномерности топочного процесса. Слой топлива на наклонной колосниковой решетке интенсивно прогревается, сушится и воспламеняется с обеих сторон топочными газами, которые интенсивно вращаются в камере сгорания и циркулируют через слой топлива по каналам циркуляции топочных газов, при этом вновь вводимое топливо быстро воспламеняется и ровно стабильно горит без периодического накопления больших масс несгоревшего топлива в камере сгорания, что свидетельствует о соответствии предложенного технического решения критерию "положительный эффект".

Конструкция устройства при этом упрощается, т.к. камера сгорания имеет типичную для топок форму вертикальной призмы. При поиске в патентной и научно-технической литературе устройство для сжигания твердого топлива с камерой сгорания в виде вертикальной призмы с газовыпускным окном, тангенциальными соплами острого дутья, наклонной колосниковой и дожигательной решетками, под которыми расположены один или несколько каналов циркуляции топочных газов и которые в свою очередь подключены к камере сгорания своими входными и выходными окнами и через наклонную колосниковую решетку, не обнаружено. Таким образом, предложенное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг.1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Устройство содержит призматическую камеру сгорания 1, установленную вертикально под газовыпускным окном 2 (пережимом), диаметр которого составляет 0,5 - 0,7 от диаметра камеры сгорания. В камере сгорания выполнены тангенциальные сопла острого дутья 3 и наклонная колосниковая решетка 4. Под колосниковой решеткой расположены воздуховоды 5 и каналы циркуляции топочных газов 6, подключенные к камере сгорания 1 своими входными 7 и выходными 8 окнами и через наклонную колосниковую решетку 4. Каналы циркуляции топочных газов 6 могут выполняться, как показано на фиг.1, сужающимися по ходу топочных газов. Внизу камера сгорания имеет дожигательную колосниковую решетку 9 и зольник 10, а вверху подключена к бункеру исходного топлива 11.

Предлагаемое устройство для сжигания твердого топлива просто по конструкции и в некотором роде напоминает конструкцию шахтных топок, т.к. имеет вертикальную, легко выполняемую, например, кирпичной кладкой, призматическую камеру сгорания.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. При горении топлива в камере сгорания 1 благодаря наличию пережима в виде газовыпускного окна 2 и тангенциальных сопел острого дутья 3, поддерживается интенсивная циркуляция раскаленных топочных газов и мелких горящих частиц топлива. При этом, в отличие от прототипа, данная циркуляция не вынесена в специальную камеру дожигания, а охватывает наклонную колосниковую решетку 4. Топочные газы омывают поступающий слой свежего топлива и сверху и снизу за счет каналов циркуляции топочных газов 6, которые подключены к камере сгорания входными 7 и выходными 8 окнами, а также непосредственно через наклонную колосниковую решетку 4.

Раскаленные топочные газы и мелкие горящие частицы интенсивно вращающиеся с обеих сторон и циркулирующие непосредственно через наклонную колосниковую решетку 4, быстро прогревают, подсушивают и воспламеняют с двух сторон и изнутри слой топлива, поступающего из бункера исходного топлива 11. Поэтому благодаря интенсивному двухстороннему воспламенению сырое негорящее топливо не скапливается периодически на наклонной колосниковой 4 и дожигательной 9 решетках, а топочный процесс имеет стабильный, равномерный характер. Соответственно легко организуется высокоэкономичный топочный процесс с минимальными избытками воздуха и надежным выжиганием горючих газов и мелких частиц в потоках острого дутья.

Циркуляция топочных газов через наклонную колосниковую решетку 4 увеличивается и ускоряет прогрев, сушку и воспламенение слоя топлива при выполнении каналов циркуляции топочных газов сужающимися по ходу топочных газов. Первичный воздух подается под наклонную колосниковую решетку 4 через воздуховоды 5, а под дожигательную колосниковую решетку 9 - через зольник 10, где организовано экономичное дожигание крупных фракций топлива.

Использование предлагаемого устройства, по сравнению с прототипом, повышает экономичность топочного процесса, т.к. расположение одного или нескольких каналов циркуляции топочных газов под наклонной колосниковой решеткой обеспечивает быстрый двухсторонний и объемный прогрев, сушку и воспламенение слоя исходного топлива циркулирующими потоками раскаленных топочных газов и мелких горящих частиц. Постоянное воспламенение свежего топлива поддерживает равномерность и стабильность всех характеристик топочного процесса. При этом в вихревом потоке острого дутья легко организуется высокоэкономичное глубокое выжигание горючих газов и мелких частиц топлива с минимальными избытками воздуха. Предложенное техническое решение в значительной мере упрощает конструкцию топки, т.к. не требуется создавать отдельной камеры дожигания, а сама собственно камера сгорания имеет типичную для топок форму вертикальной призмы.

Использование: для сжигания твердого топлива, преимущественно древесных отходов и торфа. Сущность изобретения: устройство содержит вертикальную призматическую камеру сгорания с пережимом в виде газовыпускного окна, с тангенциальными соплами острого дутья и наклонной колосниковой и дожигательной решетками. Под наклонной колосниковой решеткой расположены каналы циркуляции топочных газов, подключенные входными и выходными окнами и через наклонную колосниковую решетку к камере сгорания. Технический результат: повышение экономичности и упрощение конструкции устройства. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для сжигания твердого топлива, преимущественно древесных отходов и торфа, содержащее камеру сгорания с газовыпускным окном, тангенциальными соплами острого дутья, наклонной колосниковой и дожигательной решетками, отличающееся тем, что камера сгорания установлена вертикально, а под наклонной колосниковой решеткой расположены один или несколько каналов циркуляции топочных газов, которые подключены к камере сгорания своими входными и выходными окнами и через наклонную колосниковую решетку. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каналы циркуляции топочных газов выполнены сужающимися по ходу топочных газов. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что камера сгорания имеет форму призмы.