ТОПКА Российский патент 2008 года по МПК F23B30/10 F23H3/00 

Изобретение относится к топочной технике и может быть использовано для сжигания твердого кускового топлива в топках паровых и водогрейных котлов, в том числе мобильных в модульном исполнении.

Известна топка, содержащая механическую наклонно-переталкивающую колосниковую решетку системы ЦКТИ (см. В.И.Панин. Котельные установки малой и средней мощности. М.: Стройиздат, 1964, с.117), представляющую собой наклонную под углом 15...20° к горизонту решетку, состоящую из чередующихся подвижных и неподвижных колосников. Подвижные колосники одним концом лежат на неподвижных колосниках, а другим опираются на подвижную тележку, которая получает возвратно-поступательное движение через систему тяг. В конце решетки расположены неподвижные горизонтальные шлаковые колосники. Работа решетки происходит следующим образом. Топливо из расходного бункера поступает на подвижные колосники передней части решетки, которыми оно переталкивается последовательно вглубь топки по мере его сгорания. При этом происходит ворошение топлива, что препятствует его спеканию в слое, одновременно разрушается образующаяся оболочка золы вокруг кусочков топлива, что способствует лучшему выжигу кокса. Подогретый воздух, необходимый для горения, подводится под решетку.

Недостатком такой топки является сложность кинематической схемы ее колосниковой решетки, обусловленная необходимостью обеспечить подвижность каждого из подвижных колосников, а также низкая надежность, в связи с тем, что подвижная тележка и система тяг находятся в процессе работы в области высоких температур. Кроме того, происходит интенсивное истирание при движении подвижных колосников относительно неподвижных. Для создания требуемого наклона решетки требуется определенный запас по высоте топки, что затрудняет использование такого типа колосниковой решетки в топках мобильных котельных агрегатов модульного типа.

Известна топка с шурующей планкой системы ВТИ (см. Р.Г.Зах. Котельные установки. М.: Энергия, 1968, с.69), состоящая из неподвижной горизонтальной колосниковой решетки, собранной из беспровальных колосников. Поперек решетки во всю ширину расположена передвижная шурующая планка, представляющая собой трехгранную призму. Угол наклона к горизонту передней (в сторону топки) грани призмы больше угла наклона задней грани, благодаря чему при движении вперед планка захватывает топливо из-под загрузочного бункера, перемешивает и распределяет его по длине колосниковой решетки, а также периодически сбрасывает шлак на дополнительную решетку. При обратном движении планки (вследствие малого угла наклона к горизонту ее задней грани) топливо почти не перемещается назад, а лишь приподнимается. Тем самым выполняется операция шуровки. При ходе планки вперед все топливо, лежащее на решетке, движется волнообразно, что способствует его перемешиванию, а при обратном ходе часть раскаленного топлива перемещается от середины топки к фронту, благодаря чему улучшаются условия воспламенения поступающего на решетку свежего топлива. Сделав несколько неполных ходов, планка осуществляет полный ход до конца решетки и сбрасывает шлак в шлаковый бункер. В результате многократных ходов планки организуется ритмичное перемещение топлива по полотну колосниковой решетки от загрузочного до шлакового бункера. Планка приводится в движение шарнирными цепями-штангами, которые при обратном ходе планки в сторону загрузочного бункера убираются в специальную трубу. Шарнирные цепи штанги приводятся в движение от электродвигателя через редуктор. Воздух, необходимый для горения, подается под решетку по зонам. В топке с шурующей планкой механизированы все три операции: подача топлива в топку, шуровка и удаление шлака.

Недостатками топки с шурующей планкой являются:

- повышенные габаритные размеры, обусловленные большой длиной приводных штанг, вследствие необходимости обеспечить перемещение шурующей планки по всей длине колосниковой решетки;

- тепловая цикличность, результатом которой является значительная неполнота сгорания топлива, вызываемая тем, что шурующая планка входит в слой и пополняет его свежим топливом сравнительно редко, а операция шуровки при обратном движении планки в каждый момент времени осуществляется только в какой-либо одной зоне колосниковой решетки;

- быстрый износ шурующей планки вследствие истирания в результате трения о поверхность колосников в процессе движения.

Известна также топка, содержащая колосниковую решетку, выполненную в виде ряда разновысоких колосников призматической формы, приводимых в возвратно-поступательное движение при помощи вала с кулачками, вращаемого электродвигателем, камеру сгорания, загрузочный бункер для подачи топлива в камеру сгорания и шлаковый бункер для уборки золы из камеры сгорания посредством шнекового транспортера (см. патент СССР №506328, МПК F23B 1/22, опубл. 1976).

Недостатками известной топки с возвратно-поступательно движущимися колосниками являются: сложный механизм подачи горячего воздуха в камеру сгорания, в связи с этим, неполное сгорание топлива, сложный механизм перемещения колосниковой решетки и, в связи с этим, большие габариты топки.

Задачей настоящего изобретения является повышение полноты сгорания топлива и надежности работы колосниковой решетки, а также снижение габаритов топки.

Поставленная задача решается за счет того, что в топке, содержащей колосниковую решетку, выполненную в виде ряда разновысоких колосников призматической формы, камеру сгорания, загрузочный бункер для подачи топлива в камеру сгорания и шлаковый бункер для уборки золы из камеры сгорания, согласно изобретению колосники закреплены на горизонтальной подвижной раме, установленной на роликовые опоры и приводимой в возвратно-поступательное колебательное движение с определенной частотой при помощи гидроцилиндра, и выполнены в виде трехгранных призм с уменьшением их высот в направлении от загрузочного бункера к шлаковому, а грани призм колосников, обращенные к шлаковому бункеру, снабжены каналами для подачи дутьевого воздуха под слой топлива и образуют с горизонтальными гранями призм углы, превышающие углы, образованные с последними гранями призм, обращенными к загрузочному бункеру.

Поставленная задача решается также за счет того, что шлаковый бункер может быть снабжен шнековым транспортером.

На чертеже представлена схема предлагаемой топки.

Топка содержит колосниковую решетку, выполненную в виде ряда разновысоких колосников 1 призматической формы, закрепленных на горизонтальной подвижной раме 2, установленной на роликовые опоры 3 и приводимой в возвратно-поступательное колебательное движение при помощи гидроцилиндра 4, камеру сгорания 5, загрузочный бункер 6 для подачи топлива в камеру сгорания 5 и шлаковый бункер 7 для уборки золы из камеры сгорания 5 посредством шнекового транспортера 8. Колосники 1 выполнены в виде трехгранных призм с уменьшением их высот в направлении от загрузочного бункера 6 к шлаковому 7. Грани 9 призм колосников 1, обращенные к шлаковому бункеру 7, снабжены каналами 10 для подачи дутьевого воздуха под слой топлива и образуют с горизонтальными гранями 11 призм углы, превышающие углы, образованные с последними гранями 12 призм, обращенными к загрузочному бункеру 6.

Предлагаемая топка работает следующим образом.

При достижении горизонтальной подвижной рамой 2 крайнего левого положения крайний левый колосник 1 загружается свежей порцией топлива из загрузочного бункера 6. При этом крайний левый колосник 1 врезается своей пологой гранью 12 в слой топлива и поступает под загрузку уже заполненным. За счет веса топлива в загрузочном бункере 6 и усилия, возникающего в результате взаимодействия топлива на колоснике 1 с топливом в загрузочной шахте (не показана), происходит переталкивание части топлива на следующий колосник 1 в направлении вглубь камеры сгорания 5. Данный процесс перемещения топлива вдоль колосниковой решетки будет поддерживаться, пока будет сохраняться осциллирующее возвратно-поступательное движение подвижной рамы 2 относительно камеры сгорания 5. Вследствие того, что количество топлива на колосниковой решетке по мере его выгорания уменьшается, размеры призматических колосников 1 должны пропорционально уменьшаться по направлению к шлаковому бункеру 7. Зола, образовавшаяся в результате сгорания топлива, сталкивается в шлаковый бункер 7 и удаляется шнековым транспортером 8. При обратном движении решетки к загрузочному бункеру 6 вследствие малого угла наклона к горизонту грани 12 колосников 1 топливо почти не перемещается назад, а лишь приподнимается. Тем самым выполняется операция шуровки, которая происходит одновременно в нескольких точках слоя топлива, соответствующих положениям колосников 1, что способствует интенсификации процесса горения топлива. Для поддержания процесса горения под колосники 1 через каналы 10 подается дутьевой воздух. Возможность снижения габаритов топки достигается за счет того, что колосниковая решетка расположена горизонтально, что позволяет уменьшить высоту топки. С другой стороны, в представленной топке длина хода штока гидроцилиндра 4 существенно уменьшена за счет того, что перемещение колосниковой решетки на длину хода гидроцилиндра 4 призвано обеспечить только осциллирующее движение решетки, а перемещение слоя топлива вдоль нее является уже его результатом. Это позволяет уменьшить длину топки, что особенно актуально для создания топочных устройств мобильных котельных агрегатов в модульном исполнении.

Настоящее изобретение относится к топочной технике и может быть использовано для сжигания твердого кускового топлива в топках паровых и водогрейных котлов, в том числе мобильных в модульном исполнении. Топка содержит колосниковую решетку, выполненную в виде ряда разновысоких колосников призматической формы, камеру сгорания, загрузочный бункер для подачи топлива в камеру сгорания и шлаковый бункер для уборки золы из камеры сгорания. Колосники закреплены на горизонтальной подвижной раме, установленной на роликовые опоры и приводимой в возвратно-поступательное колебательное движение при помощи гидроцилиндра, и выполнены в виде трехгранных призм с уменьшением их высот в направлении от загрузочного бункера к шлаковому. Грани призм колосников, обращенные к шлаковому бункеру, снабжены каналами для подачи дутьевого воздуха под слой топлива и образуют с горизонтальными гранями призм углы, превышающие углы, образованные с последними гранями призм, обращенными к загрузочному бункеру. Изобретение позволяет повысить полноту сгорания топлива, надежность работы колосниковой решетки и снизить габариты топки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Топка, содержащая колосниковую решетку, выполненную в виде ряда разновысоких колосников призматической формы, камеру сгорания, загрузочный бункер для подачи топлива в камеру сгорания и шлаковый бункер для уборки золы из камеры сгорания, отличающаяся тем, что колосники закреплены на горизонтальной подвижной раме, установленной на роликовые опоры и приводимой в возвратно-поступательное колебательное движение при помощи гидроцилиндра, и выполнены в виде трехгранных призм с уменьшением их высот в направлении от загрузочного бункера к шлаковому, а грани призм колосников, обращенные к шлаковому бункеру, снабжены каналами для подачи дутьевого воздуха под слой топлива и образуют с горизонтальными гранями призм углы, превышающие углы, образованные с последними гранями призм, обращенными к загрузочному бункеру.2. Топка по п.1, отличающаяся тем, что шлаковый бункер снабжен шнековым транспортером.