ГОРЕЛКА ТВЕРДОТОПЛИВНОГО КОТЛА Российский патент 2019 года по МПК F23B30/04 

Предметом изобретения является горелка для твердотопливного котла, для использования в печах отопления строительных объектов, а также в других теплообменниках.

В известных на данный момент решениях ротационный транспортер топлива, расположенный между загрузочной группой и камерой сгорания, представляет собой монолитный блок. Поступающий через загрузочный канал воздух выдавливается массой топлива, находящегося в транспортном канале.

В других известных решениях решетка нижней загрузки представлена плитой в форме кольца или прямоугольной рамы, и располагается над выходным отверстием камеры сгорания. Выталкиваемое твердое топливо перемещается на решетку и сжигается. Продукты сгорания в форме золы проталкиваются массой свежего топлива через поверхность решетки, и падают в камеру зольного ящика.

Также известна представленная в польской патентной заявке Р.394233 горелка, характеризующаяся тем, что вращающаяся камера с диаметром, меньшим, чем диаметр камеры нагнетания воздуха, имеет входящее отверстие для устройства подачи топлива, расположенное на рассчитанном расстоянии над осью вращения, а открытое выходное отверстие в зоне камеры зольного ящика дополнительно в своей барабанной поверхности имеет отверстия, которые закрываются со стороны внутренней поверхности барабана прикрывающими элементами, крепящимися к внутренней поверхности барабана со стороны перемещения топлива, и образующими над отверстиями камеру с зазором, расположенным на стороне прикрывающего элемента, противоположной направлению перемещения топлива.

Такая горелка требует периодической проверки, а в особых случаях, во время аварий, замены всего блока. Данная горелка имеет цельную неразъемную закрывающую пластину, к которой крепятся элементы дополнительного оборудования. Доступ к элементам дополнительного оборудования возможен только после демонтажа закрывающей пластины.

Сопротивление потока воздуха, зависящее также от размеров топливных гранул, в значительной мере снижает количество топлива, поступающего в зону сгорания, что требует применения нагнетающих вентиляторов высокой мощности; процесс сжигания в таком случае может проходить с более низкой эффективностью.

Представленное решение позволяет устранить вышеупомянутые неудобства.

Суть изобретения, которым является горелка для твердотопливных котлов, имеющая камеру сгорания (1) с отверстиями подачи воздуха с приводом от электрического двигателя, передающимся через передачу (13), и шнековое устройство подачи топлива (9) с электрическим двигателем, приводящим в движение шнек шнекового устройства подачи топлива (9), а также элементы канала подачи топлива (8) с выходным отверстием для передачи топлива из шнекового устройства подачи (9) в камеру сгорания (1), и элементы нагнетания воздуха, обеспечивающие подачу воздуха в область ниже и/или выше слоя сжигания топлива, состоит в том, что ротационная камера сгорания (1), расположенная в корпусе (2), оборудована каналами первичного и вторичного воздуха (26) и (27), а корпус (2) соединяется крюковыми зажимами (29) с шестерней (6), закрепленной с возможностью вращения между двумя сепараторами подшипников (18), установленными между главной плитой (5) и компенсационно-прижимной плитой (7), имеющей отверстия (14) и (15) для подачи воздуха из камеры нагнетания воздуха (24), регулируемой задвижкой (11), которая, при увеличении или уменьшении зазоров отверстий (14) и (15), управляет соотношением вторичного и первичного воздуха, подаваемого в каналы первичного и вторичного воздуха (26) и (27); кроме того, шнековое устройство подачи топлива (9) имеет расположенный по оси канал подачи воздуха (16), входящими отверстиями которого являются отверстия (33), расположенные в зоне камеры нагнетания воздуха (24), а выходящими отверстиями -отверстия (35) в камере сгорания (1).

Полезным решением является установка в зоне выхода канала нагнетания воздуха инжекторного наконечника с отверстиями.

Также полезно, если шестерня соединяется с камерой сгорания зажимами, а с корпусом - крюковыми зажимами.

Кроме того, полезно, если отверстия подачи воздуха имеют задвижку для регулирования количества вторичного воздуха.

Полезно, если отверстия нагнетания воздуха на поверхности камеры сгорания, расположены по спиральной линии.

Также полезно, если канал подачи топлива рядом с краем сброса топлива имеет отверстия с задвижкой.

Дополнительным полезным решением является то, что каналы нагнетания воздуха образуют продольные пластины - ребра, которые располагаются между внутренней поверхностью корпуса и внешней поверхностью камеры сгорания.

Благодаря применению описанного в изобретении решения удалось достичь следующих технических и эксплуатационных эффектов:

- возможность регулировки подаваемого вторичного воздуха из общей камеры нагнетания воздуха для первичного и вторичного воздуха,

- возможность эжекторного направления потока воздуха через канал нагнетания воздуха в шнековом подающем устройстве,

- повышение эффективности сжигания,

- продукты сгорания соответствуют всем нормам чистоты выбросов,

- Улучшение процесса сжигания и достижение лучших результатов качества дымовых газов в горелках камер сгорания различных конструкций,

- отсутствие необходимости технического обслуживания в процессе нормальной эксплуатации горелки,

- возможность регулирования соотношения первичного и вторичного воздуха,

- возможность легкого и быстрого доступа для контроля и ремонта - как к внутренней части горелки, так и к элементам дополнительного оборудования горелки,

- значительное сокращение времени, необходимого для прекращения эксплуатации горелки для проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту,

- быстрое и простое разъединение и соединение камеры сгорания с корпусом горелки,

- низкая стоимость изготовления.

Предмет изобретения в примерной, но не единственной возможной версии выполнения, представлен на схемах на рисунке, где на фиг. 1 представлено все продольное сечение горелки, а на фиг. 2 представлен вид горелки сверху, на фиг. 3 - вид на приводной блок камеры сгорания и камеру сгорания в сечении В-В с фиг. 2, на фиг. 4 сечение С-С с фиг. 1, на фиг. 5 - деталь «D» с фиг, 1, с изображением подшипников, на фиг. 6 показана камера сгорания с корпусом в разобранном состоянии, на фиг. 7 - камера сгорания, соединенная с шестерней, на фиг. 8 - один из вариантов соединения шестерни с камерой сгорания, на фиг. 9 - сечение канала подачи топлива с механизмом транспортировки и нагнетания воздуха в топливо, а на фиг. 10 - корпус приводного блока в разобранном виде.

Горелка имеет ротационную камеру сгорания 1, которая расположена в защитной трубе - корпусе 2, с кольцом 3, закрывающим переднюю часть горелки, и ребрами 4; весь блок соединен с шестерней 6, которая приводится в движение шестерней передачи 13 с электрическим двигателем, которые на рисунке не представлены. Таким образом, камера сгорания 1 приводится в движение.

Кроме того, камера со стороны привода ограничена неподвижной стенкой -компенсационно-прижимной пластиной 7, в которой имеется отверстие, через которое заведен канал 8 для поддачи пеллетного топлива, а также канал нагнетания горячего воздуха от разжигающего нагревателя.

Топливо в форме пеллет подается в камеру сгорания 1 по каналу 8, топливо по которому передается с помощью шнекового подающего устройства 9.

Горелка имеет камеру нагнетания воздуха 24, ограниченную главной плитой 5, перегородочной плитой 37 и защитной плитой 38 - в эту камеру воздух нагнетается вентилятором 17.

В камере нагнетания воздуха 24 содержится канал подачи топлива и разжигающий нагреватель, а также блок распределения воздуха на первичный и вторичный воздуха, не показанные на рисунке.

Топливо в камеру сгорания 1 поступает через канал подачи топлива 8, который может оборудоваться отверстиями подачи вторичного воздуха, причем вторичный воздух направляется по каналу нагнетания воздуха 16 внутри шнекового транспортера 9, который может оборудоваться инжекторным наконечником с отверстиями 35, для дожига части дымовых газов.

Отверстия 36 в стенке канала подачи топлива 8, закрываемые задвижкой 39, служат для образования струи, препятствующей проникновению газов в направлении входящего отверстия подачи топлива. Отверстия подачи воздуха 10 подают воздух в камеру сгорания 1, а отверстия 32, подающие воздух в камеру сгорания 1, могут перекрываться задвижкой 23, с целью регулировки интенсивности воздушной струи.

Поддерживание камеры шестерней 6 обеспечивается с помощью двух шариковых подшипников 18, закрепленных с одной стороны на неподвижной главной плите 5 горелки, а с другой - на неподвижной компенсационно-прижимной плите 7, с регулировкой силы нажима с помощью пружин.

Ротационная камера сгорания 1, установленная в защитной трубе - корпусе 2 с кольцом 3, закрывающим переднюю часть горелки, и с ребрами 4, представляет собой блок, соединенный с шестерней 6, который приводится в движение шестерней 13 передачи с электрическим двигателем, передающей, таким образом, вращательное движение в камеру сгорания. Шестерня 6 соединяется с блоком камеры сгорания 1 и корпусом 2 крюковыми зажимами 29.

Воздух из каналов 26 и 27 подается через отверстия 10, выполненные в камере сгорания 1. Распределение количества воздуха, поступающего в отдельные каналы, осуществляется с помощью системы отверстий в шестерне 6 и компенсационно-прижимной плите 7, а также соответствующих отверстий 14 и 15, перекрываемых задвижкой 11 посредством вращения зубчатки 12.

Канал подачи топлива 8 может оборудоваться отверстиями подачи вторичного воздуха 32, 33 и 36. Причем, вторичный воздух поступает по каналу нагнетания воздуха 16 внутри шнекового подающего устройства 9, которое может оборудоваться инжекторным наконечником с отверстиями 35 для дожига части дымовых газов. В свою очередь, отверстия 36 в стенке канала подачи топлива 8 служат образованию струи, препятствующей проникновению газов в направлении отверстия подачи топлива. При этом отверстия 32 и 36 могут перекрываться задвижкой 23 и 39, с целью регулировки интенсивности воздушной струи.

Горелка имеет камеру нагнетания воздуха 24, ограниченную главной плитой 5, перегородочной плитой 37 и защитной плитой 38; воздух в нее нагнетается вентилятором 17.

В камере нагнетаний воздуха 24 содержится канал подачи топлива 8 и разжигающий нагреватель, а также блок распределения воздуха на первичный и вторичный воздух.

Под первичным воздухом понимается воздух, который подается под сжигаемый слой, и проходит через слой, в то время как вторичный воздух - это воздух, подаваемый выше слоя, в области пламени, для дожига летучих частиц.

По каналам первичного 26 и вторичного 27 воздуха воздух поступает на слой 25. Каналы по мере вращения изменяют свою функцию и, оказавшись под слоем топлива, работают в качестве канала первичного воздуха, а переместившись выше уровня топлива вследствие вращения - в качестве каналов вторичного воздуха.

Камера сгорания 1 вращается во время работы вместе с корпусом 2, в то время как весь блок закреплен на шестерне 6, установленной на двух подшипниковых сепараторах 18, расположенных по оси относительно оси камеры сгорания 1.

Камера сгорания 1 вместе с корпусом 2 имеет конструкцию, обеспечивающую возможность ее быстрой установки и монтажа с помощью крюковых зажимов 29, и может легко блокироваться с помощью блокирующего элемента 20, как показано на фиг. 6, а также может выполняться в версии, показанной на фиг. 8.

Камера сгорания 1 имеет также элемент 30 фиг. 6, предотвращающий выпадение камеры сгорания 1 и позволяющий переносить вращение вместе с корпусом 2 через ребро 28.

Канал подачи топлива 8 в части сброса топлива в камеру сгорания 1 имеет отверстия 36, для нагнетания и завихрения воздуха; отверстия выполнены на контуре, образующем барабан канала подачи топлива 8. Отверстия могут быть выполнены в версии, представленной на фиг. 9, под углом к образующему барабан контуру, параллельно или перпендикулярно ему.

Отверстия нагнетания воздуха 36 и 32, как показано на фиг. 9, могут перекрываться задвижками 39 и 23 соответственно, посредством их перемещения вдоль оси канала подачи топлива 8, или вращения на барабанной части этого канала.

Шнековое устройство подачи 9 топлива может иметь на своей оси канал нагнетания воздуха 16 с наконечником для дожига через отверстия 35. Элементы шнека могут быть выполнены в металлической или керамической версии. Шнековое устройство подачи 9 топлива может иметь на своей оси канал нагнетания воздуха 16 с чашевидным (раскрытым) наконечником для дожига.

Регулировка соотношения вторичного и первичного воздуха осуществляется по принципу перекрытия воздуха, поступающего по отверстиям 14 и 15 в каналы подачи вторичного воздуха, путем уменьшения или увеличения зазора отверстий с помощью задвижки 11, перемещаемой зубчаткой 12.

Главная плита 5 и перегородочная плита 37 камеры нагнетания воздуха 24 имеют отверстия 40 - как показано на фиг. 10, на линии их соединения с защитной плитой 38, имеющей выступы 41, заходящие в эти плиты и фиксирующие положение этих элементов.

Ротационная камера вращения 1 может выполняться также из жаростойкой стали или керамики.

Камера сгорания 1 во время работы вращается вместе с ее корпусом 2, а весь блок установлен на шестерне 6.

Изобретение относится к области энергетики. Горелка для твердого топлива имеет камеру сгорания (1) с отверстиями подачи воздуха, с приводом от электрического двигателя, передающимся через передачу, и шнековое устройство подачи топлива с электрическим двигателем, приводящим в движение шнек шнекового подающего устройства (9), а также элементы канала подачи топлива (8) с выходным отверстием в ближней области шнекового устройства подачи топлива (9), для подачи топлива в камеру сгорания (1), и элементы нагнетания воздуха, обеспечивающие подачу воздуха в область ниже и/или выше слоя сжигания топлива, ротационная камера сгорания (1), расположенная в корпусе (2), оборудована каналами первичного и вторичного воздуха, а корпус (2) соединяется крюковыми зажимами с шестерней (6), закрепленной с возможностью вращения между двумя сепараторами подшипников, установленными между главной плитой и компенсационно-прижимной плитой, имеющей отверстия для подачи воздуха из камеры нагнетания воздуха (24), регулируемой задвижкой, которая, при увеличении или уменьшении зазоров отверстий, управляет соотношением вторичного и первичного воздуха, подаваемого в каналы первичного и вторичного воздуха; кроме того, шнековое устройство подачи топлива (9) имеет расположенный по оси канал подачи воздуха, входящими отверстиями которого являются отверстия, расположенные в зоне камеры нагнетания воздуха (24), а выходящими отверстиями - отверстия в камере сгорания (1). Изобретение позволяет повысить качество сжигания топлива, быстро просто разъединять камеру сгорания с корпусом горелки. 5 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Горелка для твердого топлива, имеющая камеру сгорания (1) с отверстиями подачи воздуха, с приводом от электрического двигателя, передающимся через передачу (13), и шнековое устройство подачи топлива с электрическим двигателем, приводящим в движение шнек шнекового подающего устройства (9), а также элементы канала подачи топлива (8) с выходным отверстием в ближней области шнекового устройства подачи топлива (9), для подачи топлива в камеру сгорания (1), и элементы нагнетания воздуха, обеспечивающие подачу воздуха в область ниже и/или выше слоя сжигания топлива, отличающаяся тем, что ротационная камера сгорания (1), расположенная в корпусе (2), оборудована каналами первичного и вторичного воздуха (26) и (27), а корпус (2) соединяется крюковыми зажимами (29) с шестерней (6), закрепленной с возможностью вращения между двумя сепараторами подшипников (18), установленными между главной плитой (5) и компенсационно-прижимной плитой (7), имеющей отверстия (14) и (15) для подачи воздуха из камеры нагнетания воздуха (24), регулируемой задвижкой (11), которая, при увеличении или уменьшении зазоров отверстий (14) и (15), управляет соотношением вторичного и первичного воздуха, подаваемого в каналы первичного и вторичного воздуха (26) и (27); кроме того, шнековое устройство подачи топлива (9) имеет расположенный по оси канал подачи воздуха (16), входящими отверстиями которого являются отверстия (33), расположенные в зоне камеры нагнетания воздуха (24), а выходящими отверстиями - отверстия (35) в камере сгорания (1).

2. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что канал нагнетания воздуха (16) имеет в области выхода инжектор, оканчивающийся отверстиями (35).

3. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что шестерня (6) соединяется с камерой сгорания (1) зажимом (30) и ребром (28), а с корпусом (2) - крюковыми зажимами (29).

4. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что отверстия подачи воздуха (10) на поверхности камеры сгорания (1) расположены по спирали.

5. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что канал подачи воздуха (8) на краю сброса топлива оборудован отверстиями (36), которые могут закрываться задвижкой (39).

6. Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что каналы подачи воздуха (27) и (26) образуются продольными пластинами - ребрами (4) и (28), которые расположены между внутренней поверхностью корпуса (2) и наружной поверхностью камеры сгорания (1).