КОЛОСНИКОВАЯ РЕШЕТКА Российский патент 2003 года по МПК F23H1/00 

Изобретение относится к устройствам для сжигания твердого топлива в плотном слое и может быть использовано в топках твердотопливных теплогенераторов, печей, паровых и водогрейных котлов.

Известны конструкции колосниковых решеток, включающих полотно решетки, выполненное из балочных или плиточных колосников /Бобровский Г.С. Котельные установки малой мощности. - М.: МАШГИЗ, 1961, стр.28/ или водоохлаждаемых труб /Этус А.Е. Монтаж отопительных котельных. - М.: Стройиздат, 1989, стр. 48/ с отверстиями в колосниках или прозорами между колосников для прохода воздуха, необходимого для горения лежащего на полотне решетки топлива. Живое сечение известных колосниковых решеток, равное отношению суммарной площади всех отверстий и прозоров ко всей площади решетки, в зависимости от вида сжигаемого топлива, составляет от 9 до 60% /Бобровский Г.С. Котельные установки малой мощности. - М.: МАШГИЗ, 1961 г., стр.30; табл.6/. Под площадью решетки понимается площадь горизонтального сечения колосникового полотна, что соответствует площади поверхности, горящего на решетке слоя топлива (зеркала горения) /Зах Р.Г. Котельные установки - М.: Энергия, 1968 г., стр. 73/. Для цепной колосниковой решетки живое сечение колосникового полотна допускается в пределах 5-7%/. Вергазов B.C. Устройство и эксплуатация котлов: Вопросы и ответы: Справочник. - М.: Стройиздат, 1991, стр.83/.

Недостатком известной конструкции является неэффективное сжигание на ней топлив с большим содержанием мелочи (более 20% с размером кусков до 6 мм). Такие топлива горят неравномерно по площади решетки в, так называемом, "кратерном" режиме. Из-за неизбежной неравномерности фракционного состава слоя топлива по площади слоя, а также неодинаковой высоты слоя топлива, сопротивление движению потока воздуха по площади решетки всегда неравномерно. Если топливо достаточно крупное, то это практически не мешает процессу горения. Если же в топливе много мелочи, то в тех участках поверхности колосниковой решетки, где начальное сопротивление слоя топлива меньше, а скорость воздуха больше, мелочь начинает выдуваться из слоя топлива, сопротивление прохождению воздуха через слой топлива здесь становится еще меньше, а скорость воздуха возрастает. За счет большой скорости в этой зоне начинают выбрасываться более крупные частицы топлива - образуется кратер с меньшей, а иногда и нулевой, толщиной слоя топлива. Скорость воздуха в кратере возрастает еще больше. Практически весь воздух из-под решетки проходит через один или несколько кратеров. Давление воздуха под решеткой падает и через остальную часть живого сечения полотна колосниковой решетки (остальные отверстия или прозоры между колосниками) воздуха идет значительно меньше, чем необходимо для нормального горения. При большом живом сечении полотна колосниковой решетки (5-60%) гидравлическое сопротивление самой решетки незначительно. Через отверстия или прозоры суммарной площадью сечения 1-3% от площади решетки, т. е. через небольшую часть всех отверстий и прозоров, может проскочить весь воздух, подаваемый на горение, если после выдувания мелочи сопротивление слоя топлива над этими отверстиями будет небольшим. Над остальными отверстиями решетки лежит слой топлива с мелочью, обладающий большим гидравлическим сопротивлением, поэтому воздуха через эти отверстия идет мало. Из-за сильно неравномерного распределения потока воздуха по площади колосниковой решетки условия горения топлива не оптимальны. В зоне кратеров воздуха идет значительно больше, чем необходимо для нормального горения, а на остальной площади колосниковой решетки воздуха для горения топлива сильно недостает и топливо не догорает.

Задачей данного изобретения является повышение эффективности (полноты) сгорания твердого топлива с большим содержанием мелочи.

Задача решается за счет того, что колосниковая решетка содержит полотно, выполненное с прозорами и сквозными отверстиями для прохода воздуха, причем полотно колосниковой решетки выполнено с живым сечением - отношением суммарной площади всех прозоров и отверстий для прохода воздуха ко всей площади решетки (площади зеркала горения слоя), равным 0,3-3%.

Пример конкретного выполнения изобретения приведен на чертеже.

Колосниковая решетка содержит полотно решетки 1, выполненное из элементов любой известной конструкции: плит с отверстиями, балок, водоохлаждаемых элементов трубчатой формы с прозорами между ними для прохода воздуха. Число и диаметр отверстий, а также размер и форма прозоров между элементами полотна выбираются так, чтобы живое сечение полотна колосниковой решетки, равное отношению суммарной площади всех отверстий и прозоров ко всей площади решетки, составляло 0,3-3%.

Колосниковая решетка работает следующим образом. Сверху на поверхность полотна решетки набрасывается слой топлива 2, а снизу через отверстия и прозоры из-под решетки подается воздух, необходимый для горения топлива. Суммарное гидравлическое сопротивление прохождению потока воздуха складывается из гидравлического сопротивления самой решетки и гидравлического сопротивления слоя топлива. За счет малого живого сечения решетки основное гидравлическое сопротивление прохождению воздушного потока создается не слоем топлива, а отверстиями решетки и неизбежная неравномерность гидравлического сопротивления самого слоя топлива по площади решетки уже почти не оказывает влияния на расход воздуха из каждого отдельно взятого отверстия или прозора между элементами, полотна колосниковой решетки. Через все отверстия и зазоры воздух идет в расчетном режиме, необходимом для нормального выгорания топлива. Суммарное гидравлическое сопротивление и энергозатраты на подачу воздуха при этом возрастают, но это компенсируется повышением эффективности сжигания топлива.

Изобретение относится к устройствам для сжигания твердого топлива в плотном слое и может быть использовано в топках твердотопливных теплогенераторов, печей, паровых и водогрейных котлов. Колосниковая решетка содержит полотно, выполненное с прозорами и сквозными отверстиями для прохода воздуха, причем полотно колосниковой решетки выполнено с живым сечением - отношением суммарной площади всех прозоров и отверстий для прохода воздуха ко всей площади решетки (площади зеркала горения слоя), равным 0,3-3%. Изобретение позволяет повысить эффективность сжигания твердого топлива с большим содержанием мелочи за счет более равномерного распределения воздуха по площади слоя топлива. 1 ил.

Колосниковая решетка, содержащая полотно колосниковой решетки, выполненное с прозорами и сквозными отверстиями для прохода воздуха, отличающаяся тем, что полотно колосниковой решетки выполнено с живым сечением - отношением суммарной площади всех прозоров и отверстий для прохода воздуха ко всей площади решетки (площади зеркала горения слоя), равным 0,3-3%.