Топка для сжигания древесных отходов Советский патент 1983 года по МПК F23G5/00 

Изобретение относится преимущественно к устройствам для сжигания древесных отходов и может быть ис- .пользовано в деревообрабатывающей и других отраслях промышленности.

Известны топки для сжигания древесных отходов, содержащие камеру сгорания, с патрубком для подвода топлива, газовыпускным окном исоплами для подачи первичного и вторичного воздуха .

Недостатками данного устройства являются низкая удельная производительность, большие габариты и металлоемкость .

Наиболее близкой по технической сущности :И достигаемому эффекту к изобретению является топка для сжигания древесных отходов, содержащая камеру сгорания с опускной шахтой для подвода топлива и камеру дожигания, разделенные зажимающей решеткой, устройство для подвода первичного воздуха в камеру сгорания, три группы сопел для подачи вторичного воздуха , расположенные в нижней и верхней зонах камеры дожигания, и газовыпускное окно, размещенное в верхней части камеры дожигания 2J.

Недостатками известной топки являются низкая эффективность сгорания вследствие быстрого схода топлива Вдоль вертикальной зажимс1ющей решетки, что приводит к большому недожогу, а также плохая аэродинамика части камеры сгорания,расположенной за зажимающей решеткой, которая не обеспечивает перемешивание вынесенных в топочную камеру частиц топлива и летучих с окислителем и циркуляцию крупных частиц до полного их выгорания.

Цель изобретения - повышение эффективности сгорания.

Цель достигается тем, что в топке для сжигания древесных отходов, содержащей камеру сгорания с опускной шахтой для подвода топлива и ка20меру дожигания, разделенные зажимающей решеткой, устройство для подвода первичного воздуха в камеру сгорания, три группы сопел для подачи вторичного воздуха, расположенные в нижней и верхней зонах камеры дожигания, и гаэовыпускное окно, размещенное в верхней части камеры дожигания, зажимающая решетка установлена под углом естественного откоса к горизонту, под и задняя

стенка камеры дожигания выполнены в форме начальной ветви гиперболической спирали с радиусом кривизны, равным 0,21-1,27 гЛубины камеры дожигания, при этом первая группа сопел размещена у нижнего основания зажимающей решетки и ориентирована вдоль пода, вторая г в верхней част задней стенки камеры дожигания и ориентирована по наклону зажимающей решетки, третья - над газовыпускным окном отходов.

При увеличении наклона зажимающе решетки больше угла естественного откоса скорость хода топлива резко возрастает, топливо скапливается в нижней части зажимающей решетки, что не способствует полному его сгоранию, а уменьшение наклона требует дополнительные устройства для транспортировки топлива.

Задняя часть камеры дожигания, расположенная за зажимающей решетко выполняется в форме, которая обеспечивает вихревое движение газа и циркуляцию частиц топлива.

Но наиболее рациональная форма, с учетом расположения зажимающей решетки длины выходного окна и того что окно должно быть расположено под вертикальным участком зажимающей решетки, обеспечивается при выполнении пода и задней стенки камер дожигания в форме гиперболической спирали.

Длина газовыпускного окна принимается 0,5-0,6 глубины камеры дожигания, расположенной за вертикально частью зажимающей решетки.

Такое соотношение обеспечивает оптимальное движение газов при минимальных аэродинамических потерях. Конфигурация камеры дожигания в форме гиперболической спирали определена на основе экспериментальных исследований по определению кратности циркуляции и коэффициента сохранения скорости в вихревой топке.

Гиперболическая спираль описывается уравнением в полярных координатах y-tf- , где р- радиус-вектор гиперболической спирали; К - расстояние от полюса до асимптоты; V угол отсчета в радианах,

В нашем случае К а, где а глубина камеры дожигания. Тогда координату асимтотической точки О на оси ординат определяем по формуле

Piif / оси абсцисс по формуле р2« , где 1,57 и y,j. 3,14 углы Поворота в радианах.

Следовательно, радиус кривизны описан формулой и составляет 0,211,27 глубины камеры дожигания.

Сопла, ориентированные вдоль пода, препятствуют залеганию топлива создают вихревое движение частиц, а

сопла, расположенные в верхней части камеры дожигания, ориентированные вдоль наклонного и вертикального участков зажимающей решетки, подкручивая поток, препятствуют выносу несгоревших частиц топлива.

Третья группа сопел размещается над окном выхода летучих под углом lO-ls K вертикальному участку зажимающей рещетки (по условию свобод0 ного расширения струи), что способствует тому, чтобы вторичный воздух, .подаваемый для подкрутки горения летучих, не попадал в опускную шахту. На чертеже схематично представле5 на трпка, продольный разрез.

Топка содержит опускную шахту 1 с отверстием 2 для подвода топлива, окно 3 для выхода летучих в камеру 4, .наклонную стенку 5, по которой

топливо сходит в зону термолиза, вертикальную стенку 6, разделяющую опускную шахту 1, и камеру дожигания 7, окно 8, через которое топливо опускается в зону горения 9, охлаждаемый регулятор слоя топлива 10, наклонный участок 11 и вертикальный участок 12 зажимающей решетки, окно 13 для подвода воздуха на горение, (ропла 14, 15 и 16 для подвода воздуха на создание крутки и дожигание частиц

0 топлива и летучих. Под 17 и задняя стенка 18 камеры дожигания выполнены в форме начальной ветви гиперболической спирали, наклонный участок 11 зажимакицей решетки установлен под уг5 лом 40-50° к горизонту, сопла 14 вторичного воздуха размещены у нижнего основания наклонного участка 11 зажимающей решетки и ориентированы вдоль пода 17, сопла 15 размещены в

0 верхней части задней стенки 18 камеры дожигания 7 и ориентированы вдоль наклонного участка 11 зажимающей решетки.

Газовыпускное окно 19 образовано

5 вертикальным участком 12 зажимающей решетки и верхней частью задней стены 18 камеры дожигания 7 и выполнено длиной, равной 0,5-0,6 глубины камеры дожигания.

Q Зажимакядая решетка выполнена из водоохлаждаемых труб и разделяется на наклонный 11 и вертикальный 12 участки.

Для, уменьшения провала топлива к

е трубам наклонного участка 11 привариваются шипы. Задняя стенка 18 и часть пода 17 защищены от воздействия высоких температур трубами заднего экрана 20.

.Топка работает следующим образом.

0 Топливо в опускную шахту 1 поступает через отверстие 2 и по наклонной стене 5 опускается через окно В на наклонный участок 11 зажимающей решетки, на которс толщина слоя устанав5 ливается регулятором слоя 10. В зону горения9 из окна 13 подво дится первичный воздух. Продукты горения, летучие и часть топлива через щели зажимающей решетки выносятся в камеру дожигания 7, где они подхватываются струей втор1 чного воздуха, выходящего из сопел 14, и по поду 17 поднимаются вдоль задней стенки 18 в верхнюю часть камеры дожигания. Подача вторичного воздуха через сопла 14 и 15 а также конфигурация пода 17 и задней стенки 18 обеспеШвают циркуляцию газового потока и постоянный подвод окислителя к топли ву. Эффективному выгоранию топлива, циркуляции частиц топлива и вихревому движению газов способствуют выполнение окна 19 длиной 0,5-0,6 глубины камеры дожигания и конфигурация пода и задней стенки в виде гиперболической спирали. Некоторая часть продуктов горения проникает через слой топлива в окно 8 и поднимается в опускную шахту 1, обеспечивая подсушку и розжиг спускающегося по наклонной стенке 5 топлива. Прошедшие через слой топлива продукты горения и летучие, образовавииуеся при термолизе, нагревают спусканвдееся топли во, из которогй при нагреве также начинают выходить летучие. Летучие и продукты горения из опускной шахты 1 окно 3 поступают в камеру 4. Над местом выхрда летучих установлены сопла 16 для подвода .вторичного воздуха. Подвод воздуха в место выхо да летучих обеспечивает полное сгорание летучих. Конструкция предложенной топки позволяет повысить эффективность егорания древесных отходов за счет умень шения недожога, улучоюния аэродшнамики камеры сгорания и обеспечения . йеремешивАййя и циркуляции частиц в камере. Формула изобретения Топка ДЛ.Я сжигания древесных отходов, содержащая камеру сгорания с опускной шахтой для подвода топлива и камеру дожигания, разделенные зажимающей решеткой, устройство для подвода первичного воздуха в камеру сгорания, три группы сопел для подачи вторичного воздуха, расположенные в нижней и верхней зонах камеры дожигания, и газовыпускное окно, размещенное в верхней части камёрял дожигания, о тли ч ающ-ая ся тем, что с целью повьаиения эффективности сгорания, зажимающая решетка установлена под углом естественного откоса к горизонту, под и задняя стенка камеры дожигания вкшрлнены в форме начальной ветви гиперболической спирали, с радиусом кривизны, равным 0,21-1,27 глубины камеры дожигания, при этом nepBcui группа сопел размещена у нижнего основания зажимающей решетки и ориентирована вдоль пода, вторая - в верхней части задней стенки камеры дожигания и ориентирована по наклону зажимающей решетки, третья - над газовыпускным окном. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Щеголев М.М. Топливо, топки и котельное установки. М., Госэнергoиздaт,Ji953, с.176.рис.40. 2.Там же, с. 180, рис, 43 (прототип) .