Котел водогрейный Российский патент 2020 года по МПК F23B30/06 

Изобретение относится к энергомашиностроению, в частности к котлостроению, и может быть использовано в конструкциях водогрейных котлов малой мощности для механизации топочного процесса котла, выработки тепловой энергии для коммунальных систем, а также для систем теплоснабжения зданий и сооружений, при сжигании низкокачественных углей.

Известны котлы водогрейные, содержащие корпус, конвективный блок с выпускным окном топочных газов, радиационный блок, выполненный с фронтовым, задним, потолочным и боковыми топочными экранами, топку с топочной зоной горения и топочной зоной дожигания, колосниковую решетку, подтопочный дутьевой короб, накопительного бункер, устройство дозированной подачи топлива, устройство распределения топлива с шурующим приспособлением, установленным на несущей каретке с возможностью возвратно-поступательного движения посредством электромеханического привода, (см., например, патент на полезную модель РФ №48216 по МПК F24H 1/08, опубл. 27.09.2005, см.: http://biek.ru/kotl_vodogreynyy_kvm-2,0_k/b_s_me, а также см. http://www.kvzr.ru/boiler-kvm-25-tshpm.html).

Наиболее близким по технической сущности является котел водогрейный, содержащий корпус, конвективный блок с выпускным окном топочных газов, радиационный блок, выполненный с фронтовым, задним, потолочным и боковыми топочными экранами, колосниковую решетку, подтопочный дутьевой короб, топочную зону горения и зону дожигания, накопительный бункер, устройство дозированной подачи топлива в виде секторного питателя топлива, устройство распределения топлива с шурующим приспособлением, установленным на несущей каретке с возможностью возвратно-поступательного движения посредством электромеханического привода, (см. http://www.kvzr.ru/boiler-kvm-25-tshpm.html).

Общими недостатками известных котлов водогрейных являются низкая эффективность дозировки мелкой фракции топлива, сложность эксплуатации и ремонта секторного питателя топлива, а также недостаточная продуваемость дутьевым воздухом зоны дожигания, что приводит к неполному сжиганию топлива со слабым удержанием горящих частиц в топке, ухудшая технико-экономические и экологические характеристики.

Техническим результатом является повышение технологичности конструкции и интенсификации процесса горения с повышенной полнотой сгорания топлива и с более высоким использованием тепловой энергии, повышение КПД котла с возможностью использования низкосортного топлива, повышение надежности работы, технических и экологических характеристик, а также упрощение технического обслуживания и ремонта.

Технический результат достигается тем, что в котле водогрейном, содержащем корпус, конвективный блок с выпускным окном топочных газов, радиационный блок, выполненный с фронтовым, задним, потолочным и боковыми топочными экранами, топку с топочной зоной горения и топочной зоной дожигания, колосниковую решетку, накопительный бункер, устройство дозированной подачи топлива, устройство распределения топлива с шурующим приспособлением с возможностью возвратно-поступательного движения, а также содержащий подтопочный дутьевой короб, согласно изобретению топочная зона дожигания снабжена нижним рядом фронтовых дутьевых завихрительных сопел, а также нижним и верхним рядами задних дутьевых завихрительных сопел, расположенных в межтрубных пространствах фронтового топочного экрана и заднего топочного экрана, выполненного с Г-образным изгибом, образуя завихрительный козырек, частично перекрывающий топочную зону дожигания, устройство дозированной подачи топлива состоит из взаимодействующей с приводом возвратно-поступательного движения толкательной лопаты-дозатора, лопаточная площадка которой установлена на направляющей площадке с боковыми полозьями, прикрепленными к краям стенок накопительного бункера, образуя проходное окно и выпускное окно, сообщающееся с дозировочным каналом выпускной надставки, под которой установлена направляющая подставка с расположенной в топке наклонной направляющей поверхностью, образуя над ней зону подсушивания топлива.

Направляющая подставка выполнена в виде усеченной треугольной призмы.

Выпускная надставка и направляющие подставка выполнены из огнеупорного материала.

Привод возвратно-поступательного движения может быть использован различной конструкции, например, гидравлическим или электромеханическим. В предлагаемом котле использованы известные в аналогах электромеханические приводы с мотор-редуктором.

На фиг. 1 представлено изображение котла водогрейного, общий вид в аксонометрии; на фиг. 2 представлено схематичное изображение котла водогрейного, общий вид; на фиг. 3 - фрагмент котла в аксонометрии, поясняющий конструкцию топки; на фиг. 4 - изображение толкательной лопаты-дозатора в изометрии.

Котел водогрейный содержит корпус 1, конвективный блок 2 с выпускным окном топочных газов 3, радиационный блок, выполненный с фронтовым 4, задним 5, потолочным 6 и боковыми 7 топочными экранами, топку с топочной зоной горения 8 и топочной зоной дожигания 9, колосниковую решетку 10, накопительный бункер 11, устройство распределения топлива и устройство дозированной подачи топлива.

Устройство распределения топлива содержит шурующее приспособление с шурующей планкой 12, установленное на несущей каретке 13 с возможностью возвратно-поступательного движения посредством электромеханического привода с мотор-редуктором 14.

В нижней части корпуса 1 расположен подтопочный дутьевой короб с дутьевыми окнами 15 для подачи дутьевого воздуха под колосниковую решетку 10.

Топочная зона дожигания 9 снабжена нижним рядом фронтовых дутьевых завихрительных сопел 16, а также нижним и верхним рядами задних дутьевых завихрительных сопел 17, расположенных в межтрубных пространствах фронтового топочного экрана 4 и заднего топочного экрана 5, выполненного с Г-образным изгибом, образуя завихрительный козырек 18, частично перекрывающий топочную зону дожигания 9.

Устройство дозированной подачи топлива состоит из взаимодействующей с приводом возвратно-поступательного движения толкательной лопаты-дозатора, лопаточная площадка 19 которой установлена на направляющей площадке с боковыми полозьями, прикрепленными к краям стенок накопительного бункера 11, образуя проходное окно и выпускное окно, снабженное выпускной надставкой 20 с дозировочным каналом 21, расположенной между корпусом 1 и накопительным бункером 11, под которой установлена направляющая подставка 22 с расположенной в топке наклонной направляющей поверхностью, образуя над ней зону подсушивания топлива 23.

Устройство дозированной подачи топлива выполнено с отдельным электромеханическим приводом с мотор-редуктором 24, приводящим в движение толкательную лопаточную площадку 19.

Котел водогрейный работает следующим образом.

После розжига котла топливо из накопительного бункера подается в топочную зону горения 8 на колосниковую решетку 10.

Поступление свежего топливо из накопительного бункера 11 осуществляется дозировано посредством толкательной лопаты-дозатора, лопаточная площадка 19 которой расположена под накопительном бункером 11 в направляющих полозьях с возможностью возвратно-поступательного движения посредством электромеханического привода с мотор-редуктором 24. При этом дозы топлива первоначально выталкиваются через дозировочный канал 21 выпускной надставки 20 в зону подсушивания топлива 23, в которой топливо скатывается по горячей наклонной направляющей поверхности направляющей подставки 22 на колосниковую решетку 10.

Попадая под собственным весом на колосниковую решетку 10, подсушенное топливо посредством шурующей планки 12 равномерно продвигается вдоль колосниковой решетки 10, получая дозированное и равномерное распределение топлива на колосниковой решетке 10 топочной зоны горения с подтопочным дутьем.

Шурующая планка 12 совершает периодические возвратно-поступательные движения вдоль колосниковой решетки. При движении шурующей планки 12 "вперед" происходит значительное перемещение топлива в горизонтальном направлении, а также подъем его и переваливание через шурующую планку 12, а при движении "назад" топливо смещается незначительно от величины сдвига в прямом направлении. При движении "назад" шурующая планка 12 подает часть раскаленного топлива под свежее топливо. При сгорании топлива выделяются летучие газы, которые вместе с несгоревшими мельчайшими фракциями топлива посредством подтопочного дутья выносятся в топочную зону дожигания 9, попадая в завихрительный поток воздуха, образованный фронтовыми дутьевыми завихрительными соплами 16, а также нижними и верхними задними дутьевыми завихрительными сопла 17, ориентированными тангенциально к условному телу вращения формируемого вихря с горизонтальной осью вращения.

Вращаясь в вихревом потоке несгоревшие летучие газы и частицы топлива удерживаются в вихре до полного выгорания.

Удержание частичек уносимого из слоя топлива основывается на инерционном принципе сепарации, широко используемом в инерционных сепараторах систем пылеприготовления. Реализованный в топочном процессе принцип инерционной сепарации позволяет существенно снизить механический и химический недожог топлива, повысить технико-экономические и экологические характеристики котла. Используется совместное слоевое и вихревое сжигание топлива. Вихревая аэродинамика в топке и дожигание организуется с помощью применения системы предлагаемого дутья.

Образующийся в процессе горения шлак удаляется в короб шлакоудаления.

Образующиеся в топочной зоне дожигания 9 продукты сгорания (дымовые газы) отводятся через окно над задним экраном, проходят первый ход конвективной поверхности сверху вниз, разворачиваются в поворотном коробе, проходят второй ход конвективной поверхности снизу вверх и выводятся в окно над вторым конвективным ходом.

Дымовые газы и незначительная часть продуктов сгорания проходят по дымоходам, поступая через очистительный фильтр в дымовую трубу котельной.

После того, как горение топлива стало устойчивым, температура воды в обратном (вход воды в котел) трубопроводе достигла минимальной проектной температуры, регулируется подтопочное дутье воздуха.

Работа котла осуществляется в автоматическом режиме. Топочное устройство подачи топлива обеспечивает автоматическую подачу топлива на колосниковую решетку и сброс очаговых остатков.

В котле предусмотрены устройства независимого регулирования объема дутьевого воздуха по зонам горения.

Диапазон регулирования мощности котла обеспечивается изменением интервала времени между циклами хода шурующей планки и объема подачи дутьевого воздуха в топочные зоны горения и дожигания.

Реализованный принцип независимой подачи топлива и расширенная зона подсушивания топлива позволяет существенно снизить механический и химический недожог топлива, повысить технико-экономические и экологические характеристики котла. Перекрытие выпускного окна накопительного бункера толкательной лопатой-дозатор позволяет снизить опасность возгорания угля в накопительном бункере.

Предлагаемым котлом решается задача повышения эффективности сжигания топлива и применения низкотемпературного вихревого дожигания в малой энергетики, и удержания мелких частиц топлива в топочной камеры до их полного выгорания.

Предлагаемая конструкция котла позволяет повысить эффективность сжигания низкосортного топлива, технико-экономические и экологические характеристики с более полным сжиганием топлива.

Котел водогрейный относится к котлостроению и может быть использован в конструкциях водогрейных котлов малой мощности для коммунальных систем. Котел водогрейный содержит корпус, конвективный блок с выпускным окном топочных газов, радиационный блок, выполненный с фронтовым, задним, потолочным и боковыми топочными экранами, колосниковую решетку, накопительный бункер, топочную зону горения и зону дожигания, с дутьевыми завихрительными соплами. Сопла расположены в межтрубных пространствах фронтового топочного экрана и заднего топочного экрана, выполненного с завихрительным козырьком. Котел содержит устройство дозированной подачи топлива, выполненное с толкательной лопаточной площадкой и выпускной надставкой с дозировочным каналом, под выпускной надставкой расположена направляющая подставка. Также котел содержит устройство распределения топлива, содержащее шурующее приспособление с шурующей планкой, установленное на несущей каретке. Техническим результатом является повышение технологичности конструкции и интенсификации процесса горения с повышенной полнотой сгорания топлива и с более высоким использованием тепловой энергии, повышение надежности работы, технических и экологических характеристик, а также упрощение технического обслуживания и ремонта. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Котел водогрейный, содержащий корпус, конвективный блок с выпускным окном топочных газов, радиационный блок, выполненный с фронтовым, задним, потолочным и боковыми топочными экранами, топочную зону горения и топочную зону дожигания, колосниковую решетку, подтопочный дутьевой короб, накопительный бункер, устройство дозированной подачи топлива, устройство распределения топлива с шурующим приспособлением с возможностью возвратно-поступательного движения, отличающийся тем, что топочная зона дожигания снабжена нижним рядом фронтовых дутьевых завихрительных сопел, а также нижним и верхним рядами задних дутьевых завихрительных сопел, расположенных в межтрубных пространствах фронтового топочного экрана и заднего топочного экрана, выполненного с Г-образным изгибом, образуя завихрительный козырек, устройство дозированной подачи топлива состоит из взаимодействующей с приводом возвратно-поступательного движения толкательной лопаты-дозатора, лопаточная площадка которой установлена на направляющей площадке с боковыми полозьями, прикрепленными к краям стенок накопительного бункера, образуя проходное окно и выпускное окно, сообщающееся с дозировочным каналом выпускной надставки, под которой установлена направляющая подставка с расположенной в топке наклонной направляющей поверхностью, образуя над ней зону подсушивания топлива.

2. Котел по п. 1, отличающийся тем, что направляющая подставка выполнена в виде усеченной треугольной призмы.

3. Котел по п. 1, отличающийся тем, что выпускная надставка и направляющая подставка выполнены из огнеупорного материала.