ТВЕРДОТОПЛИВНЫЙ ПИТАТЕЛЬ Российский патент 2017 года по МПК F23K3/08 F23B40/00 

Изобретение относится к устройствам для загрузки котельных агрегатов топливом (углем, древесной щепой и т.п.) и может быть использовано в конструкции котельных агрегатов с механизированными топками.

Известны механизированные топки с цепными решетками прямого хода средства подачи топлива на холодную часть топочного колосникового полотна с использованием вертикального ножа-регулятора для регулирования толщины слоя топлива и, соответственно, тепловой производительности котла (см. Ю.Л. Гусев. Основы проектирования котельных установок. Издательство литературы по строительству. Москва - 1967 с. 90).

Известен также топливный питатель, содержащий бункер, размещенный над механизированной топкой, выпускное отверстие которого сообщено вертикальной камерой с поверхностью колосниковой решетки, снабженной кривошипно-шатунным механизмом возвратно-поступательного движения, содержащим жестко скрепленные каркасом котельной установки, электродвигатель с редуктором, на выходном валу которого установлен кривошип, шарнирно связанный с ползуном, свободный конец которого шарнирно связан с подвижной рамой, на которой смонтирована наклонно-переталкивающая колосниковая решетка (см. М.А. Стырикович, К.Я. Катковская и Е.П. Серов. Котельные агрегаты. Госэнергоиздат. Москва, Ленинград - 1959, с. 78).

Недостаток таких конструкций - опасность возгорания топлива в бункере котлоагрегата при работе на малых нагрузках, обусловленная длительным нахождением топлива в зоне его возгорания на колосниковом полотне.

Известен также твердотопливный питатель, содержащий бункер, размещенный над топкой, выпускное отверстие которого сообщено через камеру топливоподачи с поверхностью колосниковой решетки, снабженной кривошипно-шатунным механизмом ее возвратно-поступательного движения и привод этого механизма, при этом, в полости камеры топливоподачи размещены дозатор топлива, верхняя и нижняя шиберные заслонки, установленные с возможностью поворота вокруг горизонтальных осей, параллельных передней стенки топки, и отбойный лист с наклоном не меньше угла скольжения угля по стали (см. RU №156579, F23B 40/00, F23K 3/08, 2015).

Недостаток этого решения - недостаточная глубина регулирования подачи топлива, в связи с тем, что механизм привода решетки, обеспечивает и привод дозатора. Кроме того, точность дозирования топлива при работе на малых нагрузках неудовлетворительна.

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение - повышение глубины регулирования подачи топлива а также точности его дозирования при работе на малых нагрузках.

Технический результат, проявляющийся при решении поставленной задачи, выражается в повышении глубины регулирования подачи топлива и точности его дозирования при работе на малых нагрузках.

Технический результат достигается за счет того, что твердотопливный питатель, содержащий бункер, размещенный над топкой, выпускное отверстие которого сообщено через камеру топливоподачи с поверхностью колосниковой решетки, снабженной кривошипно-шатунным механизмом ее возвратно-поступательного движения, и привод этого механизма, при этом в полости камеры топливоподачи размещены дозатор топлива, верхняя и нижняя шиберные заслонки, установленные с возможностью поворота вокруг горизонтальных осей, параллельных передней стенки топки, и отбойный лист с наклоном не меньше угла скольжения угля по стали, отличается тем, что дозатор содержит цилиндрический топливный барабан, снабженный равноудаленными друг от друга треугольными выступами, ориентированными вдоль образующих, при этом барабан установлен с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, параллельной передней стенки топки, снабжен приводом вращения и выполнен длиной, соответствующей ширине камеры топливоподачи, кроме того, верхняя шиберная заслонка верхней кромкой шарнирно скреплена с задней стенкой камеры топливоподачи, а нижней оперта на обращенный к ней участок топливного барабана, при этом нижняя шиберная заслонка верхней кромкой шарнирно скреплена с задней стенкой камеры топливоподачи, ниже оси вращения топливного барабана, а нижней оперта на обращенный к ней участок поверхности колосниковой решетки, причем питатель снабжен узлом согласования работы привода возвратно-поступательного движения колосниковой решетки и привода топливного барабана. Кроме того, между бункером и камерой топливоподачи выполнена приемная камера в виде сопряженного с ними пустотелого корпуса, в полости которого установлена наклонная разгрузочная пластина, с наклоном не меньше угла скольжения угля по стали, верхняя кромка которой жестко скреплена с задней стенкой приемной камеры, а нижняя размещена с зазором к передней стенке приемной камеры.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна». При этом совокупность признаков формулы изобретения обеспечивает решение поставленной технической задачи, а именно - повышение глубины регулирования подачи топлива, а также точности его дозирования при работе на малых нагрузках. При этом признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивает решение следующих функциональных задач.

Признаки «дозатор содержит цилиндрический топливный барабан, снабженный равноудаленными друг от друга треугольными выступами, ориентированными вдоль образующих, при этом барабан установлен с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, параллельной передней стенки топки, снабжен приводом вращения и выполнен длиной, соответствующей ширине камеры топливоподачи» обеспечивают возможность точного дозирования топлива, с подачей его только через топливный барабан.

Признаки «верхняя шиберная заслонка верхней кромкой шарнирно скреплена с задней стенкой камеры топливоподачи, а нижней оперта на обращенный к ней участок топливного барабана» обеспечивают подачу топлива на нужный участок топливного барабана и не создают помехи его движению.

Признаки «нижняя шиберная заслонка верхней кромкой шарнирно скреплена с задней стенкой камеры топливоподачи, ниже оси вращения топливного барабана, а нижней оперта на обращенный к ней участок поверхности колосниковой решетки» исключают заштыбовку топливного барабана в зазоре с задней стенкой камеры топливоподачи и не создают помехи его движению.

Признаки «питатель снабжен узлом согласования работы привода возвратно-поступательного движения колосниковой решетки и привода топливного барабана» позволяют регулировать работу топливного барабана, независимо от работы кривошипно-шатунного механизма колосниковой решетки.

Признаки второго пункта формулы уменьшают и стабилизируют поток угля, выходящий из бункера перед его вводом в камеру топливоподачи

На фиг. 1 схематически дан питатель и его механизмы и узлы; на фиг. 2 дан объемный разрез через бункер-приемную камеру-камеру топливоподачи.

На чертежах показаны топка 1, снабженная наклонно-переталкивающей колосниковой решеткой 2, механизм 3 ее возвратно-поступательного движения, его привод 4, бункер 5, его выпускное отверстие 6, камера топливоподачи 7, верхняя 8 и нижняя 9 шиберные заслонки, их горизонтальные оси 10, передняя стенка 11 топки 1, отбойный лист 12, цилиндрический топливный барабан 13 с осью вращения 14, его треугольные выступы 15, его привод вращения 16, задняя стенка 17 камеры топливоподачи 7, узел согласования 18, приемная камера 19, разгрузочная пластина 20, задняя 21 и передняя 22 стенки приемной камеры 19, защитные козырьки 23, люки 24.

Выпускное отверстие 6 бункера 5 размещено выше топки, сообщено через приемную камеру 19 и камеру топливоподачи 7 с поверхностью колосниковой решетки 2. Названные камеры размещены последовательно друг за другом, образуя вертикальный канал связывающий выпускное отверстие 6 бункера 5, с поверхностью колосниковой решетки 2.

Механизм 3 возвратно-поступательного движения выполнен как кривошипно-шатунный механизм, привод 4 которого выполнен известным образом и содержит электродвигатель с планетарным редуктором, на выходном валу которого установлен кривошип, с регулируемым эксцентриситетом, шарнирно связанный с шатуном, который, в свою очередь, шарнирно связан с ползуном, свободный конец которого шарнирно связан с подвижной рамой, на которой смонтирована наклонно-переталкивающая колосниковая решетка 2.

При этом в полости камеры топливоподачи 7 размещены верхняя 8 и нижняя 9 шиберные заслонки, установленные с возможностью поворота вокруг горизонтальных осей 10, параллельных передней стенки 11 топки 1, и отбойный лист 12 с наклоном не меньше угла скольжения угля по стали. Кроме того, в полости камеры топливоподачи 7 размещен дозатор, который содержит цилиндрический топливный барабан 13, снабженный равноудаленными друг от друга треугольными выступами 15, ориентированными вдоль образующих барабана, равных ему по длине. При этом барабан 13 установлен с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси 14, параллельной передней стенки 11 топки 1. Он снабжен приводом вращения 16 и выполнен длиной, соответствующей ширине камеры топливоподачи 7. Кроме того, верхняя шиберная заслонка 8, своей верхней кромкой шарнирно скреплена с задней стенкой 17 камеры топливоподачи 7, а нижней оперта на обращенный к ней участок топливного барабана 13, при этом, нижняя шиберная заслонка 9, верхней кромкой шарнирно скреплена с задней стенкой 17 камеры топливоподачи 7, ниже оси вращения 14 топливного барабана 13, а нижней оперта на обращенный к ней участок поверхности колосниковой решетки 2.

Питатель снабжен узлом согласования 18 работы привода 4 возвратно-поступательного движения колосниковой решетки и привод вращения 16 топливного барабана 13, выполненным на базе контроллера известной конструкции (возможны варианты управления электродвигателями названных приводов с помощью широтно-импульсной модуляции), либо через реле времени, с подачей сигнала питания на электродвигатели на заданный промежуток времени, (т.е. контроллер подает сигнал на электродвигатель привода вращения 16 барабана 13 при срабатывании концевого выключателя (на чертежах не показан - когда топка находится в начальном положении). В результате привод вращения 16 начинает вращать топливный барабан в заданный промежуток времени, 1, 2, 3 и т.д. сек, после чего останавливается на промежуток времени, равный продолжительности цикла движения колосниковой решетки 2, после нажатия концевого выключателя… и цикл повторяется). При этом срабатывание происходит по концевому выключателю, установленному в начальном положении кривошипа планетарного редуктора, что и обеспечивает синхронизацию работы наклонно-переталкивающей решетки 2 и дозатора. Регулирование производительности твердотопливного питателя и количество подаваемого в топку 1 топлива обеспечивается изменением продолжительности работы привода 4.

В полости приемной камеры 19 установлена наклонная разгрузочная пластина 20, ширина которой соответствует ширине этой камеры, наклон не меньше угла скольжения угля по стали, верхняя кромка которой жестко скреплена с задней стенкой приемной камеры 19, а нижняя размещена с зазором к передней стенке приемной камеры, локализованным над площадью отбойного листа 12.

Заявленное устройство работает следующим образом.

Из бункера 5 твердое топливо самотеком поступает в вертикальную приемную камеру 19 и, перемещаясь по разгрузочной пластине 20, смонтированной в полости камеры, вытекает на отбойный лист 12 камеры топливоподачи 7, что предотвращает неконтролируемое поступление топлива за счет гравитационных сил (его отвесное падение вниз) и организует его выход в виде слоя ограниченного по толщине шириной зазора между нижней кромкой разгрузочной пластины 20 и соответствующей стенкой приемной камеры 19. Далее топливо попадает в камеру топливоподачи 7, на ее отбойный лист 12, установленный под наклоном до 55°. Таким образом, отбойный лист 12 формирует слой топлива на топливном барабане 13, за счет образующегося зазора между его кромкой и поверхностью верхней шиберной заслонки 8, а также предотвращает произвольное движение топлива самотеком на колосниковую решетку 2, минуя барабан 13. Верхняя шиберная заслонка 8, выполненная шириной равной ширине камеры 7, смонтированная на горизонтальной оси 10, опирается своей нижней кромкой (предпочтительно отогнутой вверх) на продольные ребра топливного барабана 13 на треугольные выступы 15 предотвращающие просыпание (провал) мелкофракционного топлива в сторону противоположную вращению топливного барабана 13. При вращении топливного барабана 13 верхний отсекающий шибер 10 резко приподнимается и опускается обратно на поверхность продольных ребер, встряхивая объем топлива между ним и отбойным листом 12.

Регулирование производительности твердотопливного питателя и количество подаваемого в топку 1 топлива обеспечивается изменением продолжительности работы его привода вращения. Защитные козырьки 23 предотвращают попадание топлива на вал барабана 13, в зазор между торцами барабана и боковыми стенками камеры топливоподачи 7.

При вращении барабана 13 объем топлива, находящийся на его поверхности и удерживаемый его продольными ребрами (треугольными выступами 15), попадает на колосниковое полотно наклонно-переталкивающей решетки 2 для последующего сжигания в топке котла 1. Нижняя шиберная заслонка 9, выполненная также по всей ширине камеры и опирающаяся на первый ряд подвижных колосников, препятствует провалу топлива за полотно наклонно-переталкивающей решетки 2.

Горизонтальное возвратно-поступательное движение наклонно-переталкивающей колосниковой решетки 2 передается на нее известным образом (как в прототипе) тягой, которая толкает шатун, связанный с кривошипом, при вращении последнего приводом 4 через планетарный редуктор.

Изменение скорости движения наклонно-переталкивающей решетки 2 осуществляется планетарным редуктором, также возможна установка частотного преобразователя (на чертежах не показан) электродвигателя привода 4 для увеличения диапазона регулирования производительности.

В торцевых стенках питателя предусмотрены люки 24, предназначенные для обслуживания и периодической очистки топливного барабана 13, а так для розжига котла.

Разрыв между топливом, находящимся на поверхности топливного барабана 13 и поверхностью колосниковой решетки 2, исключает возможность возгорания топлива в бункере при работе котельного агрегата на малых нагрузках.

Изобретение относится к области энергетики. Твердотопливный питатель содержит бункер, размещенный над топкой, выпускное отверстие которого сообщено через камеру топливоподачи с поверхностью колосниковой решетки, снабженной кривошипно-шатунным механизмом ее возвратно-поступательного движения, и привод этого механизма, при этом в полости камеры топливоподачи размещены дозатор топлива, верхняя и нижняя шиберные заслонки, установленные с возможностью поворота вокруг горизонтальных осей, параллельных передней стенки топки, и отбойный лист с наклоном не меньше угла скольжения угля по стали. Дозатор содержит цилиндрический топливный барабан, снабженный равноудаленными друг от друга треугольными выступами, ориентированными вдоль образующих, установлен с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, параллельной передней стенки топки, снабжен приводом вращения и выполнен длиной, равной ширине камеры топливоподачи, причем верхняя шиберная заслонка верхней кромкой шарнирно скреплена с задней стенкой камеры топливоподачи, а нижней - оперта на обращенный к ней участок топливного барабана, при этом нижняя шиберная заслонка верхней кромкой шарнирно скреплена с задней стенкой камеры топливоподачи, ниже оси вращения топливного барабана, а нижней - оперта на обращенный к ней участок поверхности колосниковой решетки, причем питатель снабжен узлом согласования работы привода возвратно-поступательного движения колосниковой решетки и привода топливного барабана. Кроме того, между бункером и камерой топливоподачи выполнена приемная камера в виде сопряженного с ними пустотелого корпуса, в полости которого установлена наклонная разгрузочная пластина с наклоном не меньше угла скольжения угля по стали, верхняя кромка которой жестко скреплена с задней стенкой приемной камеры, а нижняя - размещена с зазором к передней стенке приемной камеры. Обеспечено повышение глубины регулирования подачи топлива и точности его дозирования при работе на малых нагрузках. Изобретение позволяет повысить глубину регулирования подачи топлива и точность его дозирования при работе на малых нагрузках. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Твердотопливный питатель, содержащий бункер, размещенный над топкой, выпускное отверстие которого сообщено через камеру топливоподачи с поверхностью колосниковой решетки, снабженной кривошипно-шатунным механизмом ее возвратно-поступательного движения, и привод этого механизма, при этом в полости камеры топливоподачи размещены дозатор топлива, верхняя и нижняя шиберные заслонки, установленные с возможностью поворота вокруг горизонтальных осей, параллельных передней стенки топки, и отбойный лист с наклоном не меньше угла скольжения угля по стали, отличающийся тем, что дозатор содержит цилиндрический топливный барабан, снабженный равноудаленными друг от друга треугольными выступами, ориентированными вдоль образующих, при этом барабан установлен с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, параллельной передней стенки топки, снабжен приводом вращения и выполнен длиной, соответствующей ширине камеры топливоподачи, кроме того, верхняя шиберная заслонка верхней кромкой шарнирно скреплена с задней стенкой камеры топливоподачи, а нижней - оперта на обращенный к ней участок топливного барабана, при этом нижняя шиберная заслонка верхней кромкой шарнирно скреплена с задней стенкой камеры топливоподачи, ниже оси вращения топливного барабана, а нижней - оперта на обращенный к ней участок поверхности колосниковой решетки, причем питатель снабжен узлом согласования работы привода возвратно-поступательного движения колосниковой решетки и привода топливного барабана.

2. Твердотопливный питатель по п. 1, отличающийся тем, что между бункером и камерой топливоподачи выполнена приемная камера в виде сопряженного с ними пустотелого корпуса, в полости которого установлена наклонная разгрузочная пластина с наклоном не меньше угла скольжения угля по стали, верхняя кромка которой жестко скреплена с задней стенкой приемной камеры, а нижняя - размещена с зазором к передней стенке приемной камеры.