Установка для сжигания твердого топлива Российский патент 2023 года по МПК F23B10/02 F23L9/00 

Изобретение относится к области энергетики, а именно к установкам для сжигания твердого топлива, и может быть использовано для обогрева зданий, сооружений, помещений и т.п.

Известна установка для сжигания твердого топлива содержит корпус с топочной камерой, выполненный из стального листа в виде горизонтально расположенного цилиндра с глухими торцами и установленный на фундаменте, люк с крышкой для загрузки твердого топлива в топочную камеру, расположенный на верхней части корпуса вблизи одного из его торцов, технологический люк с крышкой, расположенный на другом торце корпуса в нижней его части, колосниковую решетку, установленную горизонтально внутри корпуса под технологическим люком, трубу для подачи воздуха, расположенную под колосниковой решеткой, трубу для удаления золы, установленную в нижней части корпуса под решеткой, и устройство для удаления дымовых газов. Внутренняя поверхность корпуса облицована листами из жаропрочной стали. Поперек корпуса проложены ободы из жаропрочной стали, выполненные в виде дуг, установленных на колосниковую решетку. На ободы поперек них и по периметру поверхности корпуса до колосниковой решетки жестко уложены с зазором пруты из жаропрочной стали. Снаружи вдоль корпуса на верхней его части установлен коллектор для подачи воздуха в полости, образованные листами, ободами и прутами. Устройство для удаления дымовых газов выполнено из двух дымовых труб, расположенных горизонтально внутри топочной камеры по обе стороны от ее оси и установленных со стороны открытых торцов на вертикально расположенные Г-образные трубы, которые в верхней части выполнены с отверстиями, а их открытые торцы в нижней части соединены с одной из полостей, образованных листами, ободами и прутами. Дымовые трубы снабжены кожухами с отверстиями, образованными со стороны открытых торцов дымовых труб до их середины. Кольцевые полости между дымовыми трубами и кожухами соединены с коллектором для подачи воздуха. Изобретение позволяет повысить надежность работы установки и полноту сгорания твердого топлива (Патент РФ на изобретение №2619434, МПК F23B 10/00, 2017).

Однако данная установка для сжигания твердого топлива имеет сложную конструкцию, вследствие чего изготовление ее обходится дорого. Кроме того, внутренняя поверхность корпуса облицована листами из жаропрочной стали, а на ободы поперек них и по периметру поверхности корпуса печи до колосниковой решетки жестко уложены с зазором прутки из жаропрочной стали, что так же приводит к удорожанию установки.

Известна также установка для сжигания твердого топлива, которая включает корпус, выполненный из стального листа в виде горизонтально расположенного цилиндра с глухими торцами и установленный на фундаменте. Технологический люк с крышкой расположен на одном из торцов корпуса в нижней его части, а колосниковая решетка установлена горизонтально внутри корпуса под технологическим люком. Труба для удаления золы установлена в нижней части корпуса под решеткой. Топочная камера установлена с зазором внутри корпуса и состоит из жестко уложенных с зазором на стальные ободья поперек корпуса и по периметру его поверхности до колосниковой решетки стальных прутков, при этом стальные ободья, выполненные в виде дуг, проложены внутри корпуса на расстоянии друг от друга, а топочная камера состоит из одной и более секций, установленных в ряд, с возможностью перемещения внутри корпуса вдоль колосниковой решетки. Люк с крышкой для загрузки твердого топлива в топочную камеру расположен в боковой части корпуса и в его центре, а пруты, уложенные с зазором на ободья, имеют проем, расположенный под загрузочным люком, при этом на проеме установлена съемная крышка со щелями. Снаружи вдоль корпуса на верхней его части установлен коллектор для подачи воздуха в полости, образованные стенкой корпуса, ободьями и прутами. Снаружи корпуса печи на верхней его части установлена также камера дожигания дыма, состоящая из двух глухих цилиндров, вставленных друг в друга с зазором, куда подается воздух, а на другом его конце установлен патрубок для прохода дымового газа, соединяющий топочную камеру с внутренним цилиндром камеры дожигания дыма, при этом у внутреннего цилиндра камеры вблизи патрубка для прохода дыма торец его открыт для прохода воздуха вовнутрь внутреннего цилиндра, а другой конец - глухой, вблизи него на внутреннем цилиндре установлена вертикально дымовая труба, при этом на торце наружного цилиндра камеры дожигания дыма, где дымовая труба, установлен патрубок для подачи воздуха (Патент РФ на полезную модель №209827, F23B 10/02, 2022 г.).

Однако данная конструкция установки для сжигания твердого топлива сложна в монтаже, так как отдельные секции в сборе из прутков вдвинуть в корпус печи или выдвинуть из него без посторонней помощи (напр., автокрана) затруднительно из-за большой их массы.

Кроме того, обе эти установки для сжигания твердого топлива сложны в эксплуатации. Так, стены топочных камер выполнены из стальных прутков, приваренных с зазором 3÷4 мм к ободам, в результате чего щели между прутьями при работе печи из-за неполного сгорания твердого топлива забиваются сажей, что затрудняет проход воздуха во внутрь топочной камеры. Очистка прутьев от сажи с помощью металлической щетки (пескоструйки) без их разборки представляет большую сложность.

Задачей предлагаемого изобретения, на решение которого направлено заявленное техническое решение, заключается в повышении надежности работы установки для сжигания твердого топлива путем очистки каждого прутка в отдельности от сажи, которая затрудняет проход воздуха во внутрь топочной камеры, для чего прутки в каждой секции выполнены съемными. Кроме того, прутки секции, из которых состоит топочная камера, уложены свободно в два ряда с зазором на стальные ободы, установленные жестко поперек корпуса и по периметру его поверхности до колосниковой решетки.

Техническим результатом, достигаемым предлагаемым изобретением, является обеспечение полноты сгорания в печи твердого топлива путем восстановления ширины щелей между прутками, через которые проходит воздух вовнутрь топочной камеры, за счет зачистки прутков от сажи, для чего прутки секции, из которых состоит топочная камера, уложены свободно в два ряда с зазором на стальные ободы с возможностью их съема с ободов.

Поставленная задача решается тем, что в установке для сжигания твердого топлива, характеризующейся тем, что она включает корпус, выполненный из стального листа в виде горизонтально расположенного цилиндра с глухими торцами и установленный на фундаменте, технологический люк с крышкой, расположенный на одном из торцев корпуса в нижней его части, колосниковую решетку, установленную горизонтально внутри корпуса под технологическим люком, трубу для удаления золы, установленную в нижней части корпуса под решеткой, стальные ободы из пластины, установленные жестко к стене корпуса с внутренней его стороны на расстоянии друг от друга, при этом в ободах выполнены в два ряда отверстия, второй ряд из которых расположен между отверстиями первого ряда, топочную камеру, установленную с зазором внутри корпуса, состоящую из одной и более секций, расположенных в ряд, при этом каждая секция выполнена из стальных прутков, вставленных свободно с обоих их концов в два ряда с зазором в отверстия стальных ободов и расположенных поперек корпуса и по периметру его поверхности до колосниковой решетки с возможностью их съема с ободов, при этом второй ряд прутков расположен между прутками первого ряда и на расстоянии от них, люк с крышкой для загрузки твердого топлива в топочную камеру расположен в боковой части корпуса и в его центре, а прутки, уложенные на ободы, имеют проем, расположенный под загрузочным люком, при этом на проеме установлена съемная крышка из прутков, два торца корпуса, состоящие из одной и более секций, к каркасам которых с внутренней стороны горизонтально уложены в ряд с зазором съемные стальные прутки, камеру дожигания дыма, установленную снаружи корпуса печи на верхней его части и состоящую из двух глухих цилиндров, вставленных в друг друга с зазором, при этом в зазоре, образованном между цилиндрами, к внутреннему цилиндру вдоль него на расстоянии друг от друга установлены ребром пластины, концы которых заканчиваются заподлицо с торцом внутреннего цилиндра, на одном из торцов внешнего цилиндра соосно установлен патрубок для подачи в зазор воздуха, а на другом конце внешнего цилиндра установлен другой патрубок для прохода дымового газа с недосгоревшими остатками твердого топлива, соединяющий топочную камеру с внутренним цилиндром камеры дожигания дыма, при этом торец внутреннего цилиндра, где вблизи расположен патрубок для прохода дымового газа, открыт для прохода воздуха во внутрь внутреннего цилиндра, дымовую трубу, установленную вертикально на другом конце внутреннего цилиндра, коллекторы для равномерной подачи воздуха в полости, образованные корпусом, ободами и топочной камерой, при этом они установлены снаружи корпуса печи вдоль него на верхней его части и по его бокам.

Поставленная задача решается также тем, что секции, выполненные из стальных прутков и из которых состоит топочная камера, установлены по отношению друг к другу для удобства монтажа внахлест.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: На фиг. 1 приведен продольный разрез предлагаемой печи. На фиг. 2 представлен внутренний вид и конструкция ободов печи. На фиг. 3 показан поперечный разрез предлагаемой печи. На фиг. 4 представлена 1 секция топочной камеры и фрагмент обода. На фиг. 5 показана конструктивное исполнение стыковки секций внахлест. На фиг. 6 приведена секция, установленная на торце корпуса печи. На фиг. 7 показан торец топочной камеры предлагаемой печи. На фиг. 8 показан каркас торца топочной камеры предлагаемой печи.

Предлагаемая установка для сжигания твердого топлива содержит корпус 1, выполненный из стального листа в виде горизонтально расположенного цилиндра с глухими торцами и установленный на фундаменте 2, технологический люк 3 с крышкой, расположенный на одном из торцев корпуса 1 в нижней его части, колосниковую решетку 4, установленную горизонтально внутри корпуса 1 под технологическим люком 3, трубу 5 для подвода воздуха и трубу 6 для удаления золы, установленные в нижней части корпуса 1 под решеткой 4, стальные ободы 7, выполненные в виде дуг и жестко установленные к стене корпуса 1 с внутренней его стороны на расстоянии друг от друга с помощью кронштейнов 22, топочную камеру, установленную с зазором внутри корпуса 1, состоящую из одной и более секций 8, расположенных в ряд, и выполненную из стальных прутков 9, уложенных свободно в два ряда с зазором на стальные ободы 7, поперек корпуса 1 и по периметру его поверхности до колосниковой решетки 4 с возможностью их съема с ободов 7 путем вставки их концов в отверстия 10, выполненные в ободах 7, при этом второй ряд прутков 9 расположены между прутками первого ряда и на расстоянии от них, а секции 8, выполненные из стальных прутков 9 и из которых состоит топочная камера, могут быть установлены по отношению друг к другу для удобства монтажа как в стык, так и внахлест, загрузочный люк 11 с крышкой для загрузки твердого топлива в топочную камеру, расположенный в боковой части корпуса 1 и в его центре, а прутки 9, уложенные на ободы 7, имеют проем 12, расположенный под загрузочным люком 11, при этом на проеме 12 установлена съемная крышка 13 из прутков, камеру дожигания дыма 14, установленную на упоре 21 и патрубке 19 снаружи вдоль корпуса 1 печи над верхней его частью и состоящую из двух цилиндров 15 и 16, вставленных в друг друга с зазором, при этом наружный цилиндр 16 имеет глухие торцы, а внутренний цилиндр - глухой торец со стороны, где установлена дымовая труба 20, кроме того, в зазоре, образованном между цилиндрами 15 и 16, к внутреннему цилиндру 15 вдоль него на расстоянии друг от друга установлены ребром пластины 17, концы которых заканчиваются заподлицо с открытым торцом внутреннего цилиндра 15, на одном из торцов внешнего цилиндра 16 соосно установлен патрубок 18 для подачи в зазор воздуха, а на другом конце внешнего цилиндра 16 установлен другой патрубок 19 для прохода дымового газа, соединяющий топочную камеру 8 с внутренним цилиндром 15, при этом торец внутреннего цилиндра 15, где вблизи расположен патрубок 19 для прохода дымового газа, открыт для прохода воздуха во внутрь внутреннего цилиндра 15, дымовую трубу 20, установленную вертикально на другом конце внутреннего цилиндра 15, коллекторы 23 для равномерной подачи воздуха в полости, образованные корпусом 1, ободами 7 и секциями 8 топочной камеры, при этом они установлены снаружи корпуса 1 печи вдоль него на верхней его части и по его бокам.

Предлагаемая установка для сжигания твердого топлива работает следующим образом.

Через загрузочный люк 11 в топочную камеру печи загружается твердое топливо, после чего крышки 11 и 13 проема 12 и загрузочного люка закрываются. При этом крышка 11 загрузочного люка закрывается герметично. Через коллекторы 23 в полости, образованные корпусом 1, ободами 7 и секциями 8 топочной камеры, поступает атмосферный холодный воздух, что снижает теплонапряженность топочной камеры и корпуса печи, в то же время одновременно происходит разогрев воздуха. Далее подогретый воздух через зазоры между прутами 9 по периметру поверхности секций 8 топочной камеры поступает вовнутрь последней, где служит носителем кислорода. Твердое топливо поджигается с помощью дежурного факела, подведенного через технологичный люк 3, после чего его крышка герметично закрывается. В объеме топочной камеры печи, где размещено твердое топливо, образуется низкотемпературная зона горения (1-ая зона) с температурой t≈600÷700°C. Затем дымовые горячие газы - продукт недосгоревшего топлива скапливаются в верхней части топочной камеры, откуда они через патрубок 19 поступают в камеру дожигания дыма 14, образованную двумя цилиндрами 15 и 16, где происходит полное сгорание остатков твердого топлива за счет дополнительного подвода воздуха через патрубок 18. Движение дополнительного воздуха в полости между цилиндрами 15 и 16 направлено против течения дымовых горячих газов, благодаря чему происходит его постепенный разогрев. В процессе движения дымовые горячие газы смешиваются с подогретым дополнительным воздухом, вследствие чего происходит их догорание. В результате в объеме внутреннего цилиндра 15 температура горячих газов постоянно повышается, образуется высокотемпературная зона горения (2-ая зона горения) твердых топлив с температурой до 1200°С. При этом внутренний цилиндр 15 не теряет свою устойчивость из-за наличия пластин-ребер жесткости 17, установленных между цилиндрами 15 и 16 вдоль них. Благодаря наличию дополнительной камеры дожигания дыма 14 происходит двухзонное и двухстадийное горение твердого топлива, с образованием горючего газа с температурой горения твердого топлива в 1-й зоне в пределах t≈600÷700°C и повышением температуры процесса во 2-й зоне до уровня 1200°С, в результате чего происходит полное сгорание топлива и снижение токсичности вредных веществ в дымовых газах, которые удаляются через выхлопную трубу 20. Это позволяет резко уменьшить образование диоксинов, поскольку подавляется появление в дымовых газах ароматических соединений (предшественников диоксинов) и обеспечивается низкое содержание частиц пыли (катализаторов образования диоксинов в дымовых газах).

Образовавшаяся зола осыпается через колосниковую решетку 4 на дно корпуса 1, откуда выдувается воздухом, поступающим через трубу 5, и удаляется через трубу 6.

Так как внутри топочной камеры, где размещено твердое топливо, образуется низкотемпературная зона горения (1-я зона) с температурой t≈600÷700°C и, кроме того, пространство загрузочного люка 11 изолировано от горячих дымовых газов съемной крышкой 13 со щелями проема 12, в пространство загрузочного люка 11 поступает холодный воздух, то перегрева корпуса загрузочного люка 11 не наступает.

Так как топочная камера состоит из одной и более секций 8, выполненных из ободов 7 в виде дуги и съемных стальных прутков 9, то каждый пруток при образовании на нем нагара вынимается из отверстий 10, выполненных в ободах 7 и подвергается чистке, например, с помощью металлической щетки, затем очищенный пруток вставляется обратно на место.

Таким образом, съемные прутки 9, из которых состоят секции 8 топочной камеры, позволяют существенно облегчить их монтаж, а также легко удалить скопившийся на прутках 9 нагар, в результате чего полностью восстанавливается подача воздуха через зазоры между прутками 9, что повышает полноту сгорания твердого топлива.

Использование предлагаемого изобретения позволит существенно облегчить монтаж топочной камеры, а также улучшит процесс горения за счет полноценной подачи воздуха, что в конечном итоге приведет к сокращению времени монтажа установки и повышению полноты сгорания твердого топлива, все это в итоге даст экономический эффект.

Изобретение относится к области энергетики, а именно к установкам для сжигания твердого топлива, и может быть использовано для обогрева зданий, сооружений, помещений и т.п. Установка для сжигания твердого топлива содержит корпус, выполненный из стального листа в виде горизонтально расположенного цилиндра с глухими торцами и установленный на фундаменте. Технологический люк с крышкой расположен на одном из торцов корпуса в нижней его части, а колосниковая решетка установлена горизонтально внутри корпуса под технологическим люком. Труба для удаления золы установлена в нижней части корпуса под решеткой. Стальные ободы из пластины установлены жестко к стене корпуса с внутренней его стороны на расстоянии друг от друга, при этом в ободах выполнены в два ряда отверстия, второй ряд из которых расположен между отверстиями первого ряда. Топочная камера установлена с зазором внутри корпуса и состоит из одной и более секций, расположенных в ряд, при этом каждая секция выполнена из стальных прутков, вставленных свободно с обоих их концов в два ряда с зазором в отверстия стальных ободов и расположенных поперек корпуса и по периметру его поверхности до колосниковой решетки с возможностью их съема с ободов, при этом второй ряд прутков расположен между прутками первого ряда и на расстоянии от них. Секции, выполненные из стальных прутков и из которых состоит топочная камера, установлены по отношению друг к другу для удобства монтажа внахлест. Люк с крышкой для загрузки твердого топлива в топочную камеру расположен в боковой части корпуса и в его центре, а прутки, уложенные на ободы, имеют проем, расположенный под загрузочным люком, при этом на проеме установлена съемная крышка из прутков. Два торца корпуса печи состоят из одной и более секций, к каркасам которых с внутренней стороны горизонтально уложены в ряд с зазором съемные стальные прутки. Камера дожигания дыма установлена снаружи корпуса печи на верхней его части и состоит из двух глухих цилиндров, вставленных в друг друга с зазором, при этом в зазоре, образованном между цилиндрами, к внутреннему цилиндру вдоль него на расстоянии друг от друга установлены ребром пластины, концы которых заканчиваются заподлицо с торцом внутреннего цилиндра, на одном из торцов внешнего цилиндра соосно установлен патрубок для подачи в зазор воздуха, а на другом конце внешнего цилиндра установлен другой патрубок для прохода дыма с недогоревшими остатками твердого топлива, соединяющий топочную камеру с внутренним цилиндром камеры дожигания дыма. При этом торец внутреннего цилиндра, где вблизи расположен патрубок для прохода дыма, открыт для прохода воздуха вовнутрь внутреннего цилиндра. Дымовая труба установлена вертикально на другом конце внутреннего цилиндра, а коллекторы для равномерной подачи воздуха в полости, образованные корпусом, ободами и топочной камерой, установлены снаружи корпуса печи вдоль него на верхней его части и по его бокам. Изобретение позволяет осуществить полное сгорание топлива и снизить токсичность вредных веществ в дымовых газах. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Установка для сжигания твердого топлива, характеризующаяся тем, что она включает корпус, выполненный из стального листа в виде горизонтально расположенного цилиндра с глухими торцами и установленный на фундаменте, технологический люк с крышкой, расположенный на одном из торцов корпуса в нижней его части, колосниковую решетку, установленную горизонтально внутри корпуса под технологическим люком, трубу для удаления золы, установленную в нижней части корпуса под решеткой, стальные ободы из пластины, установленные жестко к стене корпуса с внутренней его стороны на расстоянии друг от друга, при этом в ободах выполнены в два ряда отверстия, второй ряд из которых расположен между отверстиями первого ряда, топочную камеру, установленную с зазором внутри корпуса, состоящую из одной и более секций, расположенных в ряд, при этом каждая секция выполнена из стальных прутков, вставленных свободно с обоих их концов в два ряда с зазором в отверстия стальных ободов и расположенных поперек корпуса и по периметру его поверхности до колосниковой решетки с возможностью их съема с ободов, при этом второй ряд прутков расположен между прутками первого ряда и на расстоянии от них, загрузочный люк с крышкой для загрузки твердого топлива в топочную камеру расположен в боковой части корпуса и в его центре, а прутки, уложенные на ободы, имеют проем, расположенный под загрузочным люком, при этом на проеме установлена съемная крышка из прутков, два торца корпуса, состоящие из одной и более секций, к каркасам которых с внутренней стороны горизонтально уложены в ряд с зазором съемные стальные прутки, камеру дожигания дыма, установленную снаружи корпуса печи на верхней его части и состоящую из двух глухих цилиндров, вставленных в друг друга с зазором, при этом в зазоре, образованном между цилиндрами, к внутреннему цилиндру вдоль него на расстоянии друг от друга установлены ребром пластины, концы которых заканчиваются заподлицо с торцом внутреннего цилиндра, на одном из торцов внешнего цилиндра соосно установлен патрубок для подачи в зазор воздуха, а на другом конце внешнего цилиндра установлен другой патрубок для прохода дымового газа с недогоревшими остатками твердого топлива, соединяющий топочную камеру с внутренним цилиндром камеры дожигания дыма, при этом торец внутреннего цилиндра, где вблизи расположен патрубок для прохода дымового газа, открыт для прохода воздуха вовнутрь внутреннего цилиндра, дымовую трубу, установленную вертикально на другом конце внутреннего цилиндра, коллекторы для равномерной подачи воздуха в полости, образованные корпусом, ободами и топочной камерой, при этом они установлены снаружи корпуса печи вдоль него на верхней его части и по его бокам.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что секции, выполненные из стальных прутков и из которых состоит топочная камера, установлены по отношению друг к другу для удобства монтажа внахлест.