Стационарная котельная топка для топлива, дающего значительный унос Советский патент 1926 года по МПК F23B5/04 

Предлагаемая котельная топка имеет целью повысить утилизацию топлива, дающего значительный унос, улавливанием и дожиганием этого уноса. Для этого предлагается, согласно изобретения, топка с специальным топочногазоходным устройством, при котором процесс сжигания топлива разделяется на ряд ступеней: зажигание сырого топлива, сгорание его более или менее значительной части и дожигание отбросов топки, крупных и слившихся (шлаки) и мелких и раздробленных (унос) на (последовательно расположенных по ходу газового потока) одной или нескольких дополнительных колосниковых решетках или особых камерах сжигания.

На фиг. 1 -18 представлена топка со специальным топочно - газоходным устройством в применении к котлам различного типа.

Наблюдение и опыт показывают, что выжигание горючего из шлаков, совмещенное на одной и той же колосниковой решетке с основным процессом топки - сжиганием горючего в загруженном топливе, - протекает тем несовершеннее, чем больше зольность последнего и выше форсировка огня; поэтому, попытки сжигания высоко балластированных сортов топлива на обычных колосниковых решетках приводят подчас, особенно при большой прямой отдаче слоя и вялом ходе реакции окисления углерода топлива, к совершенно непривычным значениям потерь в выгребе, иногда до 20% и свыше от теплосодержания основного топлива. Для устранения этой особенности сжигания засоренных и шлакующихся сортов в настоящем изобретении применено резкое разграничение процессов выжигания горючего из шлаков и горения основного топлива, путем устройства широкоразвитых дополнительных решеток 2 и с (фиг. 1 -15) для полного выжигания горючего из смеси шлаков и недогоревшего топлива, сталкиваемого через шуровочную дверцу 4 соответственным кочегарным инструментом на дополнительную реп1етку с основной 1 (фиг. 1-15). В соответствии с этим на фиг. 1-15 за первой решеткой 1, на которую загружается сырое топливо, находится по ходу пламени и газов одна 3 (фиг. I - 7, 12-15) или несколько 2, .1 н 3 (фиг.

S -11) дополнительных колосниковых решеток с регулируемым (независимо от основной) притоком воздуха в слой; на фиг. 1 - 5 показано паровое дутье, ка фиг. 8-15 - вентиляторное - от общего канала, или индивидуальное.

При таком топливе, как указано было выше, значительные потери причиняются уносом несгоревших частиц топлива в газоходы. При таком увлечении мелочи неизбежно совершается как бы автоматическая сортировка уноса: наиболее крупные его частицы осаждаются на обращенных вверх участках поверхности нагрева первого дымохода, унос среднего размера отлагается дальше по ходу газов в местах внезапного понижения скорости газового потока, или крутых его поворотов; более мелкие частицы осаждаются на дне главного борова, а самые мельчайшие выносятся тягой через вытяжное устройство в атмосферу.

Тепловые потери от уноса составляют, прн обычных конструкциях топок, подчас до 40% и выше от теплосодержания основного топлива (например, для антрацитового штыба, при форсировках его свыше 200 кг./кв. м.). Вообще, для данного сорта топлива процент уноса приблизительно пропорционален скорости прохода воздуха через слой, т. е. повышается вместе с улельной форсировкой колосниковой решетки, или частичным ее зашлакованием; он возрастает также вместе с частотою и продолжительностью шурования, вздымающего, при мелких неспекающихся сортах, тучи уноса. Для различных сортов низкосортного, неспекающегося топлива процент уноса варьируется с дозировкой уносимой мелочи в данном топливе (пыльности). Помимо сего, количество уноса уменьшается с повы/иением температуры топки и длины пути газов от слоя до поверхности нагрева, ибо, соприкоснувшись с последней, частичка уноса перестает быть активной, т. е. выделять тепло, представляя в дальнейшем своем движении через газоходы лишь постепенно охла кдающееся тело.

Для посильного сокращения тепловой потери на унос, в настояи1ем изобретении дополнительные колосниковые решетки 2, 3 и 5 (фиг. 1 -15) расположены по ходу газов, притом в таких местах топочного пространства и газоходов, где можно ожидать как бы автоматического выпадения части, увлеченной с основной колосниковой решетки 1 (фиг. 1 -15) мелочи, или за счет внезапного понижения скорости газового потока, или благодаря его крутому повороту, как это выполнено на фиг. 1 -11, либо же, , наконец, в „мертвых углах потока газов, т. е. в общем топочном пространстве (фиг. 12-13, 14 -15), или в „золовых мешках газоходов (фиг. 8-9). Прн принятом на фиг. 1 -11 расположении дополнительных решеток 2, 3 и , благодаря горизонтальному выходу раскаленных газов из топочного пространства над основною решеткою 1, умышленно созданному в приводимых конструкционных примерах данного изобретения по фиг. 1-5, 8-И, наиболее крупные частицы несгоревшего уноса, увлеченные благодаря повышенной скорости выхода, частично перекатываются и перелетают короткими траэкториями на, придвинутые к непосредственному соседству с основной, дополнительные решетки 2, 3 н 3 (фиг. 1--5, 8-15), попадая на раскаленный почти до-бела слой горящих шлаков. Отмеченное обстоятельство создает, с одной стороны, условия, благоприятствующие полному и быстрому сгоранию попавших на слой шлака наиболее крупных частичек уноса, загружая их как бы автоматически за счет движений топочных газов, с основной на дополнительную решетку и регулируя, таким образом, работу обоих решеток при форсировке огня, а с другой,-создает благоприятные условия для постоянно оживленного экзотермического процесса в верхнем слое, совершенно выгорающего в известные мо.менты шлака.

Более мелкие частицы уноса, благодаря ли резкому понижению скорости потока по выходе из основного топочного пространства, или повороту струи газов, получают, в силу своей большой инерции, относительную по сравнению с чисто - газовыми струйками скорость, отчего увеличивается их пребывание в топочном пространстве над дополнительной решеткой, обычно более высоко темперированном, чем основное топочное пространство, а следовательно, увеличиваются и шансы на их более совершенное сгорание. Посредством возможного развития отражающих выкладок в дополнительном топочном пространств 8 (фиг. 4 - 5, 8 - 11, 14-15) имеется средство для дальнейшего повышения температуры в районе дополнительных колосниковых решеток S, 3 и 51 (на фиг. 4-5, 8-11, 14-15). Наличие же в пазухах сводов, перекрывающих основное топочное пространство, паровых или воздушных сопел 9 (фиг. 10 -11), бьющих в него нормально к естественному току горячих газов, дает дальнейшее средство для создания резких пертурбаций внутри газового потока, нарушающих нормальную картину увлечения частиц уноса в газоходы с образованием безпорядочных вихрей, ударови отражений струй, задерживающих пребывание естественно отстающих от газовой струи (особенно в развитом топочном пространстве) частичек уноса, а, следовательно, способствующих их более совершенному раскалу и сгоранию. Тем не менее мелкие частицы уноса частично увлекаются тягой в пролеты газоходов и боровов, где они постепенно осаждаются в подходящих для сего по физическим условиям местах; самые же мельчайшие пылеобразные частички топлива выносятся, как указано выше, в атмосферу, представляя из себя ту часть всего уноса, которая уже не поддается утилизации. Что же касается уловленных газоходами и боровами частиц несгоревшего топлива, то они, в целях дальнейшей его утилизации, могут и должны быть переработаны вплоть до превращения их уноса в заведомо уносимую фазу.

Для осуществления сказанного, в данном изобретении предусмотрено снабжение дополнительных решеток 9, 3 и 3 мусором из газоходов для его сожигания при помощи четырех нижеследующих, приведенных на фиг. 4 -18, приемов:

I. Непосредственным снабжением дополнительной рещетки горячим мусором из газоходов через дверцу 7 (фиг.

i 4-5, 12 -13), причем скопившийся I на дне кармана 10 газохода унос подается своею тяжестью на дополнительную решетку 2, благодаря целесоответственному наклону дна кармана 10.

II.Вдуванием в топочное пространство дополнительной или основной решетки смеси горючего уноса с горячими продуктами сгорания при помощи паросифонного или воздушносифонного устройства 11 на фиг. 4 - 7, 12-13, илн со дна кармана 10 соответственного газохода (фиг. 4 - 5, 12 - 13), или из топочного пространства дополнительной решетки 2, являющегося одновременно и мусорным мешком, как это сделано на фиг. 6-7.

III.Введением а топочное пространство дополнительной или основной решетки через особое сопло 12 (фиг, 14) облаков пыли из размолотого в мельнице любого устройства 13 (фиг. 14-18) горячего уноса, сдвигающегося под действием своего веса с наклонного дна кармана соответствующего газохода 10 (фиг. 14-15; на фиг. 16-18 со дна дымовой коробки шнеком) и подаваемого к месту перемола в пыль каким-нибудь транспортером, соответствующей конструкции, например, на фиг. 14-18 - шнеком 14, причем для вдувания горячей пыли могут частично служить горячие же отходящие газы, забираемые паровым или воздушносифонным аппаратом, либо крыльчатым или винтовым вентилятором, из избранного района топочного пространства или газоходов.

IV. Устройством дна мусорного кармана 10 (фиг. 1-3, 8-11), выбранного для этой цели газохода, в виде первой дополнительной решетки 2 (фиг. 1-3), или дальнейших дополнительных решеток 3 (фиг. 8-9), 5 и 5 (фиг. 10 - 11), автоматически снабжаемых естественно отлагающимся на ней или на них уносом. В случаях необходимости названные уносовые решетки могут снабжаться еще и раскаленными шлаками или с основной решетки (фиг. 1-3), или с первой дополнительной (фиг. 10-11), как непосредственно (фиг. 1-3, 10:-И) по всей ширине топки, так и через особую дверцу 6 (фиг. 8 - 9), что производится тогда

кочегарным инструментом, введенным в дверцу S (фиг. 8 - 9) первой дополнительной решетки 3 (фиг. 8-9). При отсутствии показанного на фиг. 8-9 непосредственного сообщения между основной и уносной решетками, устройство выигрывает, естественно, в простоте, но теряет Б принципиальной законченности. На приведенных конструктивных примерах по фиг. 1 -15, все второстепенные аксессуары топок и газоходов (детали дутья, дверцы, задвижки, регистры) или показаны приблизительно, в общих чертах, или же, за несунхественностью,-не показаны вовсе.

Фиг. 1 - 3 иллюстрирует данное изобретение в применении к существующему сильно распространенному типу горизонтально-водотрубных котлов старой постройки с чрезвычайно низким топочным пространством. Основное топливо загружается через дверцу 4. а перегоревшие щлаки удаляются через дверцу 5, пол перед которой спущен для удобства обслуживания. Благодаря помещению дополнительной решетки S, в месте естественного отложения уноса самого крупного размера, других вышеописанных устройств для утилизации уноса не требуется. Фиг. 4 - 5 и 10-11 показывают аналогичнзпо конструкцию для котлов того же типа с повышенным топочным пространством, где удобно размещаются необходимые отражательные выкладки S. Нумерация дверец и решеток тождественна (фиг. 1-3), как для фиг. 4-5 и 10-11. так и для остальных фигур. На фиг. 4-5 применено то же, что и на фиг. 1-3, расположение газоходов, дающее повышенную теплоотдачу гювер.хности нагрева, благодаря сокращению .мертвых углов, тогда как на фиг. 10-11 эта мысль проведена еще кардинальнее и резче: все газы пущены в один газоход, прикрытый сверху лучеиспускающей выкладкой S. Благодаря различным размещениям подвала под котлами, обслуживание дополнительных решеток производится на фиг. 4-5 со стороны фронта, а на фиг. 10 -11 с противоположной стороны. Для законченного сжигания уноса на фиг. 4-5 применено описанное выше в обще.м изложении возвратное сжигание горячего

уноса путем его вдувания в 1атура;1ьном виде в топочное пространство со дна золовой пазухн 10, при помощи сифонного дутьевого аппарата 11, работающего паром (сырым или перегре тым), или воздухом, а. равным образом, предусмотрена возможность непосредственной загрузки горячего уноса на дополнительную решетку через дверцу Г. В конструкции же, по фиг. 10 -11, вместо сего развита до крайних размеров поверхность дополнительных решеток , .V и -У, дающая возможносгь дальнейшего фракционирования ступеней сжигания отбросов горения основного топлива, путем легко осуществимой различной дозировки воздуха, сообразно имеющейся в нем потребности, вследствие подразделения дополнительных решеток на ряд независимо снабжаемых воздухом отсеков зольника под дополнительными решетками У, -7 и 7v, Благодаря чрезвычайному развитию топочных пространств по фш-. 10-II можно надеяться в случае на достаточное, в смысле длительности, пребывание уноса в общей камере сжигания, что, в соединении с малыми скоростями уносимых частиц, позволяет ожидать весьма совершенного выжи1ания, взвешенного в потоках топочных газов, уноса, вследствие чего, для возвратного сжигания уноса оказывается достаточным применение обдувочных сопел .9, помещенных в пазухах над-/ топочного сво.5а 8 и предохраняющих от образования в названных местах завалов мусора.

Фиг. 8-9 и 12-15 иллюстрируют

описываемое изобретение в применении

I к вертикально - водотрубным |;отлам.

I На изображенных примерах, на которых все основные летали поименованы

i тождественной прежнем нумерацией,

I приведены различные варианты устройI ства, главным образом, в зависимост

I от методов повторной утилизации уноса.

I Так, на.фиг. 8--9 для сего применено

I сжигание горячего уноса, автоматически

; отлагающегося на совмещенной с дном

отстойного мешка газохода 10 второй

дополнительной решетке о , причем

дверца 6 служит для перемещения раскаленного 1нлака с первой дополнительной решетки -J на вторуго. Удаление отбросов производится на фиг. 8-9 через среднюю часть второй дополнительной решетки 5 (выполняемой для атой цели опрокидывающейся) через клапан зольника в вагонетку золового подвала. На фиг. 12-13, благодаря умы.шленыо развитому топочному пространству, можно ожидать, по аналогичным., Ёысказанным при описании фнг. 10-И соображениям, хорошего выжигания уноса до вступления топочных газов в газоходы и увлечению в них лишь мелких частиц. Сообразно этому, м}сорная пазуха газохода 10 (фиг. 12-13) выполнена в этом случае особо объемистой, в целях возможно большего понижения в ней скорости потока для oблeгчeн iя условий отложения увлеченных частиц, несмотря на их незначительные размеры. В силу сказанного, здесь рационально применить, для возвратной утилизации уноса, вдувание его со дна кармана 10 в топку вышеописанным сифонным аппаратом 11. Предусмотренная одновременно дверца 7 делает возможным непосредственную ; загрузку горячего уноса внасыпную на раскаленное зеркало дополнительной ; решетки 2, что может быть рекомендовано Б тех случаях, или быть выполнено в те моменты, когда удельная j нагрузка дополнительной решетки по тем или иным причинам мала, или по- I чему-либо падает. Фиг. 6 - 7 показы- ; вают применение настоящего изобрете- пня к котлам паровозного типа. Тут, i в ненормально длинной (до 4-5 метр.) топке, устроена поперечная огнеупор- ная перегородка с отражательным сво- ; диком Ь, разделяющая уложенную вдоль всей топки колосниковую решетку (и зольник) на две независимых части: i основную 1 и дополнительную 2, то- : почное пространство которой является одновременно и мусорным отстойником. : Шлаки сталкиваются с основной ре- : шетки на дополнительную, через проем ; t. в огнезпорной перегородке, где дожигаются вместе с отлагающимися на : них частицами уноса. Некоторая часть более мелких, а потому и более подвижных, частиц уноса улавливается за- ; сосом сифонного аппарата 11 п вду- i вается в топочное пространство основной решетки / под отражающий свод

8, где и сгорает. Удаление шлаков с дополнительной- решетки производится каким - либо из общеизвестных конструктивных решений, например, опрокидывающимся колосниковым клапаном, не показанным на фиг. 6-7, как несущественная для технического содержания данного изобретения деталь.: В примененных на фиг. 1-13 конструкциях, благодаря вторичной утилизации уноса, используется, примерно, от 30 до 600/0 его количества, уловленного в пределах котельных газоходов . Более совершенная утилизация уноса, близкая к 100%-ой, может быть достигнута лишь применением более совершенного, а потому менее простого;; чем вышеописанные, приема, - именно;сжиганием уловленного уноса в виде пыли. Такое устройство показано на фиг. 14 -18 на примерах вертикального водотрубного и паровозного типа котлов. Здесь, улавливаемый из газового потока унос, благодаря ненормальиому развитию отстойных камер газоходов 10 (фиг. 14-15 и 16-18), по сравнению с существующими конструкциями, мало приспособленными к специальным свойствам несиекающихся сортов топлива, особеино тощих, собирается на дне отстойных карманов (фиг. 14-15) или дымовой коробки (фиг. 16-18) и подается в естественно горячем, до 250 - 350 С., виде помощью любого транспортера - на фиг. 14--18 шнеком 14 на вентилятор (угольную мельницу) 13 соответствуюHiero устройства, с паротурбинным, электрическим или иным приводом. Полученный ценою миннмальной затраты энергии, вследствие абсолютной сухости и натуральной измельченностн частиц уноса, помол вводится в виде медленного пылевого потока по трубам 17 через форсунки 12 в топочное пространство основной (фиг. 16-18) или дополнительной решетки (фиг. 14-15), под отражающие выкладки 8. Благодаря пониженному расходу энергии и отпадению обычной в известных до сего времени системах сушки, получается значительное удешевление всей установки. Помимо сего, само собою получаюп1ееся введение пыли в горячем

виде устраняет тупость и неустойчивость хода. процесса сжигания, характерные для тощей и антрацитовой пыли. HaKoaeUv неизбежное увлечение вместе е:.уносом в; мельницу и форсунку части горячих газов дымохода, достаточно бедных : кислородом, чтобы гарантировать от случайных взрывов, повышает шансы зстойчивости процесса сжигания пыли. В с:гучае необходимости можно брать дополнительно: отходящие газы иэ-:более высоко или более низко тем №рированных мест газового потока котла, например, из высоких горизонтов : топочного пространства, как это .сделано, например, на фиг. 14 - 15, вводя-в трубу 76. в нескольких местах решетку для тушения, .могущих быть увлеченными, тлеюгдих частичек мелкого у-носа.

П.Р. Е Д.М ЕТ П Л Т К И Т Л.

:1. Стационарная котельная топка для топлива, дающего значительный унос, -.Х41рактеризу1ощаяся применением, в дополнение к основной колосниковой решетке / (фиг. 1 -18), последующих ;по ходу топочных газов и имеющих самостоятельные поддувала реншток: .и (фиг. 1, 7, 12-15) или 2 и .V (фиг. 8-11), расположенных в местах поворота газового потока, на каждую из

каковых решеток кочегаром c6paci«ваются периодически с предшествующей решетки шлаки и педогоревшее топливо, с целью дожигания их, -а также и частичек уноса, оседающих над решетками газового потока.

2. При охарактеризованной в п. I топке применение карманов 10 (фиг. 4, 5, 12, 13) в местах поворота потока газов, в целях накопления здесь уноса и последующего перемещения его на решетку 2-или самотеком по наклонной плоскости через периодически открываемую дверцу 7 (фнг. 12, 13), или путе1г использования дутья паром или воздухом через сопло 11 (фиг. 4. 5, 12, 13).

.3. При. охарактеризованной в п. .1 топке применение в передней ее стенке. над решеткой 1 (фиг. 10, 11,.14, 15j, парового или воздушного дутья через сопло 9, в целях создать вихреобразное движение топочных i-азои над решетками 2 и 3. .

4. П))и охарактеризованных в пг. 1 3 топках- применение . одного из известных приспособлений для пере.чола- скопляюпхегося в карманах /С (фиг. 14-18} уноса или уноса постороннего топке, в целях передачи rio.Mouibio вентилятора 13 через трубу 17 и сопло 12, .для

дожигания на решетку V,-помола, ил;-г одного или в смеси с продукта.мн горения, засасываемыми через трубу /о из того или иного места в дымоходах.

фиг. I

I-- lфиг. 3

фиг 4фиг 8

фиг§

ff патенту йКИРЧЕВСКОГО тШ