ТОПКА Российский патент 2001 года по МПК F23B1/16 

Изобретение относится к теплоснабжению технологического оборудования и зданий коммунально-бытового назначения.

Известны топки с колосниковой решеткой и устройством загрузки топлива. Снизу колосниковой решетки по воздухопроводу подведен воздух. Под колосниковой решеткой установлен шлаковый бункер (М.А. Стырикович и др. Котельные агрегаты. Москва - Ленинград, Государственное энергетическое издательство, 1958, с. 74-77).

Недостатком известных устройств является зависимость работы топок от качества топлива, в частности, повышение требований к размерам частиц топлива, а также к равномерности распределения его по колосниковой решетке.

Прототипом изобретения является полезная модель (С N 7178, кл. F 23 B 1/16) - газогенераторная топка, включающая камеру с загрузочным бункером, устройство для регулирования и подачи воздуха, колосниковую решетку и зольник. При этом в верхней части камеры установлен сводчатый рассекатель, выполненный в виде вертикальной пластины, смонтированной на кронштейнах. Передняя стенка камеры снабжена горловиной с крышкой. В горловине шарнирно установлена шторка, опирающаяся на колосниковую решетку, которая в свою очередь закреплена с возможностью вертикального перемещения за счет кулачков, установленных под колосниковой решеткой. Под рассекателем на задней стенке камеры расположена жаровая труба, снабженная патрубком с крышкой. Устройство также снабжено регулировочными винтами подачи первичного и вторичного воздуха, а жаровая труба в сечении выполнена круглой.

Недостатками известной конструкции топки газогенератора являются повышенные требования к топливу и его невысокие энергетические показатели.

Задачей создания изобретения является разработка устройства топки, позволяющего использовать в качестве топлива древесные отходы различного фракционного состава, костру льна, лузгу подсолнечника и другое низкосортное малозольное топливо.

Поставленная задача достигается тем, что в топке, включающей шахту топки, выложенную внутри огнеупорным материалом, загрузочный бункер, устройство для регулирования подачи воздуха, колосниковую решетку, зольник и жаровую трубу с отверстием вторичного воздуха, согласно изобретению загрузочный бункер выполнен расширяющимся книзу, между бункером и шахтой топки установлено газососное кольцо, а под колосниковой решеткой смонтировано устройство подачи водяного пара. При этом угол конусности загрузочного бункера выполнен равным 5-10^o. Кроме того, верхняя кромка жаровой трубы расположена на уровне нижней кромки газососного кольца, а жаровая труба выполнена на входе с сечением в форме прямоугольника при соотношении основания к высоте как 3,5-2,5 и переходящем на выходе трубы в форму квадрата со стороной, равной высоте прямоугольника. Целесообразно устройство подачи водяного пара выполнить в виде перфорированного кольца. Желательно шахту топки выполнить с соотношением размеров L/D=0,65:1, где L - расстояние от колосника до газососного кольца, a D - диаметр колосниковой решетки.

Соотношение углов конусности загрузочного бункера подобрано для возможности загрузки топлива различного фракционного состава, при этом при уменьшении угла конусности менее 5^o возникнет эффект зависания топлива, а при увеличении угла конусности более 10^o мешает загрузке и уменьшает емкость бункера.

Установка под колосниковой решеткой устройства подачи водяного пара, выполненного в виде перфорированного кольца, улучшает условия сгорания древесных отходов и повышает КПД топки.

Соотношение размеров шахты топки подобрано для улучшения условий горения топлива, при этом, если соотношение L/D будет менее 0,65, то произойдет резкое снижение тепловой мощности гонки, а при увеличении этого соотношения более 1 приводит к неустойчивому факелу в жаровой трубе, что снижает КПД всего устройства топки. Соотношение размеров жаровой трубы подобрано таким же образом. Установка газососного кольца и расположение его на уровне верхней границы жаровой трубы создают улучшенные условия горения топлива.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена топка в разрезе; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.

Устройство содержит корпус 1, над которым смонтирован загрузочный бункер 2, выполнен расширяющимся книзу с углом конусности 5-10^o. Под корпусом установлено газососное кольцо 3, под которым расположена шахта топки 4, связанная с жаровой трубой 5. Под шахтой топки 4 смонтирована колосниковая решетка 6, выполненная круглой формы, с установленным под ней перфорированным кольцом 7 для подвода воды. Колосниковая решетка 6 смонтирована на опоре 8, под которой расположен зольник 9 с дверцей 10. Шахта топки 4 снабжена дверцей топки 11 со смотровым окном 12. Жаровая труба 5 снабжена отверстием 13 для подсоса вторичного воздуха. Корпус 1, шахта топки 4, жаровая труба 5 внутри футерованы огнеупорным материалом 14, например огнеупорным кирпичом или жаропрочным бетоном. С наружной стороны корпуса 1 смонтирован бачок 15 для воды с краном 16 для регулировки подачи воды.

Устройство работает следующим образом.

Топливо под действием силы тяжести из загрузочного бункера 2 поступает в шахту топки 4, проходя последовательно зоны подсушки, пиролиза, газификации, окисления и далее в виде золы просыпается через колосниковую решетку 6 в зольник 9, откуда зола удаляется через дверцу 10. В нижней части бункера 2 и в верхней части топки шахты происходит подсушка топлива за счет теплового излучения горящего топлива. Причем для улучшения процесса подсушки и горения топлива нижнюю грань газососного кольца 3 устанавливают на верхнем уровне жаровой грубы 5. Подсушенное топливо поступает в зону пиролиза, в котором при температуре 500-700^o происходит деструкция органического вещества. После пиролиза деструктированное топливо поступает в зону газификации, в которой происходит горение при температуре 900-1200^oC. Физико-химическая реакция процесса горения происходит в слое топлива от колосниковой решетки 6 до газососного кольца 3. Первичный воздух проходит через дверцу 10 зольника 9, обогащается водяным паром, поступающим из перфорированного кольца 7, проходит через колосниковую решетку 6 и попадает в топливный слой. В нижних слоях топливного слоя происходят экзотермические окислительные реакции с образованием двуокиси углерода и эндотермические восстановительные реакции с образованием водорода и окиси углерода. В средних слоях топливного слоя происходят в основном эндотермические восстановительные реакции. Полученная смесь горючих газов поступает в жаровую трубу 5. За счет подсоса вторичного воздуха через отверстие 13, расположенное в верхней части жаровой трубы 5, происходит дожит горючих газов с образованием факела. Оптимальный режим дожига осуществляется за счет выполнения сечения жаровой трубы 5 с сечением в форме прямоугольника в начале трубы и с линейным переходом по высоте в квадрат к концу трубы, а также выполнения прямоугольного сечения на входе жаровой трубы при следующем соотношении основания к высоте как 3,5:2,5.

Конструкция газогенераторной топки может быть применена в существующем оборудовании с системой водяного отопления с естественной и принудительной циркуляцией, а также для теплоснабжения технологического оборудования, например для сушки льна, подсолнечника, древесины. Опытный образец топки типа "Шахтогаз" изготовлен и опробован в строительно-монтажном управлении "Спецмонтаж" и дал положительные результаты.

Изобретение относится к теплоснабжению зданий коммунально-бытового назначения и позволяет использовать в качестве топлива древесные отходы различного фракционного состава, костру льна, лузгу подсолнечника и другое низкосортное малозольное топливо. Указанный технический результат достигается тем, что в топке, включающей шахту топки, выложенную внутри огнеупорным кирпичом, загрузочный бункер, устройство для регулирования подачи воздуха, колосниковую решетку, зольник и жаровую трубу, согласно изобретению загрузочный бункер выполнен расширяющимся книзу, между бункером и шахтой топки установлено газососное кольцо, а под колосниковой решеткой смонтировано устройство подачи водяного пара. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Топка, включающая шахту топки, выложенную внутри огнеупорным материалом, загрузочный бункер, устройство для регулирования подачи воздуха, колосниковую решетку, зольник и жаровую трубу, отличающаяся тем, что загрузочный бункер выполнен расширяющимся книзу, между бункером и шахтой топки установлено газососное кольцо, а под колосниковой решеткой смонтировано устройство подачи водяного пара. 2. Топка по п.1, отличающаяся тем, что угол конусности загрузочного бункера выполнен равным 5 - 10^o. 3. Топка по п.1, отличающаяся тем, что верхняя кромка жаровой трубы расположена на уровне нижней кромки газососного кольца. 4. Топка по п.1, отличающаяся тем, что устройство подачи водяного пара выполнено в виде перфорированного кольца. 5. Топка по п.1, отличающаяся тем, что шахта топки выполнена с соотношением размеров L/D = 0,65 : 1, где L - расстояние от колосника до газососного кольца, а D - диаметр колосниковой решетки. 6. Топка по п.1, отличающаяся тем, что жаровая труба на входе выполнена с сечением в форме прямоугольника, линейно переходящим по высоте в квадрат, при этом стороны прямоугольника на входе трубы относятся как S/H = 3,5 : 2,5, где S - основание прямоугольника, а Н - его высота.