ТОПКА Российский патент 2001 года по МПК F23B1/18 

Изобретение относится к организации сжигания твердых топлив, в том числе низкосортных, и может использоваться в печах и топках котлов.

Известна механизированная топка, содержащая установленную в топочном объеме колосниковую решетку, подключенную к системе золоудаления, и бункер топлива с забрасывателем угля, которые расположены выше колосниковой решетки, а также сопла вторичного дутья [1 рис. 3-6].

Недостатками этой топки являются
- низкая надежность и повышенные энергозатраты, связанные с применением забрасывателя угля;
- плохое воспламенение и выгорание топлива, особенно низкокачественного, из-за неэффективной организации топочного процесса и соответственно низкая экономичность топки;
- выгрузка золы не механизирована, и работа топки связана с повышенными эксплуатационными расходами и затратами ручного труда.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству, выбранному в качестве прототипа, является шахтная топка [1 рис. 3-4), содержащая установленные в топочном объеме последовательно наклонную колосниковую решетку, подключенную к бункеру топлива и дожигательную секцию, соединенную с системой золоудаления. Топка дополнительно может иметь сопла вторичного дутья. В этой топке уголь и другие виды топлива, в том числе низкосортные, загружаются из бункера топлива самотеком, т. е. надежно и без энергозатрат Выгорание топлива несколько улучшено, т. к. на наклонной колосниковой решетке топливо предварительно сушится и воспламеняется, а догорание очаговых остатков происходит уже на дожигательной секции.

Недостатком этой топки является низкая экономичность
- из-за плохого воспламенения и выгорания топлива и особенно низкокачественного;
- так как выгрузка золы не механизирована, а гравитационная самозагрузка зависит от свойств топлива, то работа топки связана с повышенными эксплуатационными расходами и затратами ручного труда.

Целью изобретения является повышение экономичности и эффективности работы топки.

Поставленная цель достигается тем, что в топке, содержащей установленные в топочном объеме последовательно наклонную колосниковую решетку, подключенную к бункеру топлива, и дожигательную секцию, соединенную с системой золоудаления, а также сопла вторичного дутья, по предлагаемому изобретению дожигательная секция располагается непосредственно под наклонной колосниковой решеткой.

Дополнительно дожигательная секция может быть подключена к топочному объему газоперепускными каналами, которые заканчиваются соплами, направленными на наклонную колосниковую решетку сверху и/или с настиланием газовых струй, причем в топочном объеме выше наклонной колосниковой решетки может быть выполнен пережим с газовыпускным окном, а газоперепускные каналы и сопла вторичного дутья установлены по отношению к нему тангенциально.

Кроме того, топка может выполняться с механизированной дожигательной секцией, например, с шурующей планкой и с охлаждаемой наклонной колосниковой решеткой, изготавливаемой из охлаждаемых труб и установленных на них полок, расположенных с таким шагом, что линия, соединяющая верхний край полок с нижним краем стоящих выше полок, имеет угол наклона, меньший угла естественного откоса сжигаемого топлива.

При расположении дожигательной секции непосредственно под наклонной колосниковой решеткой горячие дымовые газы из дожигательной секции будут фильтроваться в находящийся сверху топочный объем через наклонную колосниковую решетку, сушить, прогревать и воспламенять лежащий на ней слой сырого топлива снизу. Таким образом, обеспечивается более быстрое двухстороннее воспламенение и выгорание топлива и высокоэффективный топочный процесс.

Если дожигательная секция подключается к топочному объему газоперепускнми каналами, которые заканчиваются соплами, направленными на наклонную колосниковую решетку сверху и/или с настиланием газовых струй, то в этом случае горячие дымовые газы из дожигательной секции дополнительно будут сушить, прогревать и воспламенять слой сырого топлива, еще и сверху, а также способствовать лучшему выгоранию летучих и уноса в топочном объеме. Последние процессы особенно усиливаются благодаря перемешиванию газов, сепарации и удержанию частиц в топочном объеме вихревым потоком, если выше наклонной колосниковой решетки выполнен пережим с газовыпускным окном, а газоперепускные каналы и сопла вторичного дутья установлены по отношению к нему тангенциально.

Кроме того, топка может иметь механизированную дожигательную секцию, например, с шурующей планкой, а наклонная колосниковая решетка изготавливаться из охлаждаемых труб и установленных на них полок, расположенных с таким шагом, что линия, соединяющая верхний край полок с нижним краем стоящих выше полок, имеет угол наклона, меньший угла естественного откоса сжигаемого топлива. При этом экономичность и эффективность работы топки увеличиваются за счет повышения надежности топки, снижения провала свежего топлива и уменьшения затрат ручного труда.

На фиг. 1 показан вариант предлагаемой топки, а на фиг. 2 - конструкция охлаждаемой наклонной колосниковой решетки.

Предлагаемая топка содержит наклонную колосниковую решетку 1, подключенную к бункеру 2 топлива и дожигательную секцию 3, соединенную с системой золоудаления 4, последовательно установленные в топочном объеме 5 котла. Дожигательная секция 3 имеет колосниковую решетку 6, дутьевой короб 7, оснащена шурующей планкой 8 и располагается непосредственно под наклонной колосниковой решеткой 1 со слоем 9 топлива.

При расположении дожигательной секции 3 непосредственно под наклонной колосниковой решеткой 1 горячие дымовые газы из дожигательной секции будут фильтроваться в находящийся сверху топочный объем 5 через наклонную колосниковую решетку 1, сушить, прогревать и воспламенять слой 9 сырого топлива снизу. Таким образом, обеспечивается более быстрое двухстороннее воспламенение и выгорание топлива и экономичный высокоэффективный топочный процесс.

Дополнительно дожигательная секция 3 может быть подключена к топочному объему 5 газоперепускнми каналами 10, которые заканчиваются соплами 11, направленными на наклонную колосниковую решетку 1 сверху и/или с настиланием струй, а топка может иметь сопла 12 вторичного дутья. При этом интенсивное дутье создает хорошие условия для перемешивания потоков и выгорания летучих и уноса в топочном объеме 5, т. е. экономичность и эффективность топочного процесса в этом случае дополнительно увеличиваются. В наибольшей степени эти эффекты проявятся, если в топочном объеме 5 выше наклонной колосниковой решетки 1 выполнен пережим 13 с газовыпускным окном 14, а сопла 11 газоперепускных каналов и сопла 12 вторичного дутья устанавливают по отношению к газовыпускному окну 14 тангенциально. Особенно благоприятно образующееся под пережимом 13 вихревое движение потоков, условно показанное на фиг. 1 траекториями, скажется на удержании и выгорании частиц уноса.

Выполнение дожигательной секции механизированной, например, как показано на иллюстрации, с шурующей планкой 8 повышает эффективность и экономичность топки за счет снижения затрат ручного труда.

Наклонная колосниковая решетка 1 может выполняться, фиг. 2, из охлаждаемых труб 15 и установленных на них полок 16, расположенных с таким шагом, что линия, соединяющая верхний край полки с нижним краем стоящей выше полки имеет угол наклона γ, меньший угла естественного откоса сжигаемого топлива β. Надежность и соответственно эффективность работы топки увеличиваются благодаря применению охлаждаемой конструкции, а использование указанной выше системы полок устраняет провал свежего топлива в дожигательную секцию.

Котел и котельная установка оснащены типовым набором оборудования: дутьевым вентилятором 17, воздуховодами 18, дымососом 19, дымовой трубой 20, поверхностями нагрева 21 и др. элементами.

Предлагаемая топка работает следующим образом.

Из бункера 2 уголь или другое топливо самотеком поступает на наклонную колосниковую решетку 1, распределяется на ней в виде слоя 9 и поступает далее в дожигательную секцию 3. Перемещение слоя 9, расход топлива и соответственно мощность котла контролируются работой шурующей планки 8.

Горячие дымовые газы из дожигательной секции 3 фильтруются через слой 9 топлива в находящийся сверху топочный объем 5, сушат, прогревают и воспламеняют его снизу. Другая часть горячих дымовых газов по газоперепускнм каналам 10, которые заканчиваются соплами 11, направленными на наклонную колосниковую решетку 1 сверху и/или с настиланием в виде горящих струй, подается сверху слоя 9 и воспламеняет его. Таким образом обеспечиваются двухсторонние сушка, прогрев, воспламенение и выгорание топлива и экономичный высокоэффективный топочный процесс. Топливо в слое 9 сушится, прогревается, воспламеняется и горит. Далее очаговые остатки проходят дожигательную секцию 3, в ней они догорают. Зола и шлак затем сбрасываются через систему золоудаления 4.

Газообразные продукты сгорания и унос поступают в топочный объем 5 котла. Воздух, необходимый для горения топлива, подается от дутьевого вентилятора 17 по воздуховодам 18: первичный в дожигательную секцию 3 через колосниковую решетку 6 из дутьевого короба 7, а вторичный через сопла 12 вторичного дутья. При этом интенсивное дутье создает хорошие условия для перемешивания потоков и выгорания летучих и уноса в топочном объеме 5. Эффективность топочного процесса увеличивается в наибольшей степени, если в топочном объеме 5 выше наклонной колосниковой решетки 1 располагают пережим 13 с газовыпускным окном 14, а сопла 11 газоперепускных каналов 10 и сопла 12 вторичного дутья устанавливают по отношению к газовыпускному окну 14 тангенциально. При этом в топочном объеме под пережимом 13 образуется интенсивное вихревое движение потоков, условно показанное на фиг. 1 траекториями. Оно удерживает центробежной силой частицы уноса, создает хорошее перемешивание потоков и обеспечивает глубокое выгорание летучих и уноса.

Наклонная колосниковая решетка выполняется из охлаждаемых труб 15 и поэтому надежно противопостоит высокотемпературному воздействию дымовых газов. Установленные на трубах 15 полки 16, расположенные с таким шагом, что линия, соединяющая верхний край полки с нижним краем стоящей выше полки имеет угол наклона γ меньший угла естественного откоса сжигаемого топлива β. При этом устраняется провал свежего топлива в дожигательную секцию
Дымовые газы, уходящие из топочного объема 5, далее охлаждаются поверхностями нагрева 21 котла и дымососом 19 сбрасываются через дымовую трубу 20 в атмосферу.

Использование предлагаемой топки по сравнению с прототипом [1, рис. 34] позволяет
1. Поднять экономичность топки путем увеличения глубины выгорания топлива
благодаря более быстрому двухстороннему воспламенению и выгоранию слоя топлива за счет подачи горячих дымовых газов из дожигательной секции как фильтрацией через слой свежего топлива, так дополнительно еще и сверху слоя;
благодаря хорошему дожиганию летучих и уноса за счет организации выше наклонной колосниковой решетки вихревого движения газов;
за счет исключения провала свежего топлива в дожигательную секцию.

2. Повысить эффективность работы топки
за счет применения механизированной дожигательной секции, например, с шурующей планкой;
благодаря использованию более надежной охлаждаемой наклонной колосниковой решетки.

Использованная литература
1. Роддатис К.Ф. Котельные установки. - М.: Энергия, 1977.

Изобретение относится к организации сжигания твердых топлив, в том числе низкосортных, может использоваться в печах и топках котлов и обеспечивает повышение экономичности и эффективности работы топки. Топка содержит наклонную колосниковую решетку, подключенную к бункеру топлива, и дожигательную секцию, соединенную с системой золоудаления, последовательно установленные в топочном объеме котла. Дожигательная секция располагается непосредственно под наклонной колосниковой решеткой со слоем топлива. При этом горячие дымовые газы из дожигательной секции будут фильтроваться в находящийся сверху топочный объем через наклонную колосниковую решетку, сушить прогревать и воспламенять слой сырого топлива снизу, причем дожигательная секция может быть подключена к топочному объему газоперепускными каналами, которые заканчиваются соплами, направленными на наклонную колосниковую решетку сверху и/или с настиланием струй. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Топка, содержащая установленные в топочном объеме последовательно наклонную колосниковую решетку, подключенную к бункеру топлива, и расположенную под ней дожигательную секцию, соединенную с системой золоудаления, а также сопла вторичного дутья, отличающаяся тем, что дожигательная секция подключена к топочному объему газоперепускными каналами, которые заканчиваются соплами, направленными на наклонную колосниковую решетку сверху и/или с настиланием газовых струй. 2. Топка по п.1, отличающаяся тем, что в топочном объеме выше наклонной колосниковой решетки выполнен пережим с газовыпускным окном, а газоперепускные каналы и сопла вторичного дутья установлены по отношению к нему тангенциально. 3. Топка по п.1, отличающаяся тем, что дожигательная секция выполняется механизированной.