ПАРОВОЗНАЯ ТОПКА ДЛЯ ПЫЛЕОБРАЗНОГО ТОПЛИВА Советский патент 1928 года по МПК F23M3/00 

В предлагаемой паровозной топке для пылеобразного топлива, с целью достичь лучшего сжигания горючего, последнее подводится в огневую камеру вместе с воздухом под давлением через коробки с отверстиями в виде сопел, разбивающих топливо на отдельные струи; коробка с соплами охлаждается водой, подводимой из тендера; дополнительный воздух для сжигания пылевидного топлива подводится по регулируемому каналу под отражательный свод топки, откуда горючее поступает в дымогарные трубки котла, перед которыми помещаются трубы с циркулирующей по ним водой из парового котла, предназначаемые для осаждения на них несгоревших частиц угля, шлаков и золы и очищения таким образом горючих газов. С той же целью путь для топлива перед трубной решеткой удлиняется путем увеличения огневой камеры за отражательным сводом. Для поддержания горения и разжигания топлива при бездействующих соплах предлагается установить в нижней части зольника дополнительную горелку, перекрытую сводом.

На чертеже фиг. 1 изображает общее расположение в вертикальном разрезе предлагаемой топки для пылеобразного твердого топлива в паровозном котле; фиг. 2 - вертикальный разрез коробки для подведения смеси угольной пыли и воздуха; фиг. 3 - то же, с указанием сопел в решетчатой стенке; фиг. 4 и 5 - то же, с видоизмененными соплами; фиг. 6 - то же, поперечный разрез; фиг. 7 и 8 изображают в продольном и поперечном вертикальных разрезах паровозную огневую коробку; фиг. 9 - то же, продольный разрев огневой коробки с другим расположением трубопроводов охлаждающей воды для сопел; фиг. 10 - видоизмененную (в виде кольца) трубчатую коробку с соплами; фиг. 11 и 12 схематически указывают расположение трубопроводов охлаждающей воды для сопел; фиг. 13 и 14 - продольный и поперечный разрезы огневой коробки с трубами для циркуляции воды и скребком; фиг. 15, А, В и С схематически изображают в плане расположения ребристых труб для отложения шлаков; фиг. 16 и 17 - изображают в продольном вертикальном разрезе видоизмененные огневые коробки, приуроченные к топкам для пылеобразного угля богатого шлаками.

На фиг. 1 изображена часть паровозного котла 1 с огневой камерой 2 и сцепленного с паровозом тендера с помещением 3 для пылеобразного твердого топлива и резервуаром 4 для воды. Угольная пыль подается посредством червяка 5 и получаемого, благодаря дутью вентилятора 6, сжатого воздуха, в виде смеси пылеобразного твердого топлива с воздухом, по трубам 9 к трубчатым соплам 7. Вентилятор 6 приводится во вращательное движение посредством, например, паровой турбины, в то время как небольшая поршневая паровая машина 8 приводит в движение подающие червяки 5. Смесь пылеобразного твердого топлива с воздухом подается из коробок 7 через большое число тонких отверстий 15 в форме сопел в огневую камеру 2, где происходит ее сжигание. Заделанные ниже огневой камеры 2 в зольник коробки 7 идут вдоль обеих продольных сторон огневой коробки (фиг. 8) и снабжены по всей своей длине поперек к ней направленными вертикальными прорезями 15 (фиг. 2-7); они, однако, могут быть расположены вдоль других стен огневой коробки или соединены в одно общее кольцо (фиг. 10). Существенным является, чтобы всегда одинаково направленные струи пламени сталкивались посредине друг с другом для сильного вихреобразования, ускоряющего сжигание. Выше и ниже коробок 7 расположена кладка 11, которая в то же время служит аккумулятором тепла и поддерживает зажигание пыли во время работы.

При применении длинных коробок с соплами, с целью получения одинаковой скорости струек смеси угольной пыли и воздуха, их делают суживающимися в продольном направлении. Чтобы избежать обратного попадания пламени в коробке 7 при умеренной скорости движения воздуха, выходные прорези (сопла) охлаждаются. Как показано на фиг. 2 и 3, коробка 7 со стороны огня закрывается охлаждаемой водой коробкой 12, которая снабжена направленными поперек, соответствующими щелям 15 коробки 7, щелями 16, через которые смесь пылеобразного твердого топлива с воздухом поступает в топку. Охлаждающая вода входит по трубе 13 в охлаждающую коробку 12, обтекает все щели 16 и удаляется по трубе 14.

Охлаждающая коробка может состоять из двух снабженных ребрами 17 труб 12а и 12b (фиг. 4-6). Ребра 17 расположены так, что между ними образуются прорези 16, которые расположены впереди прорезей 15 коробки 7 со стороны топки. В целях облегчения поступления смеси пылеобразного твердого горючего с воздухом в прорези 15 разделяющие их друг от друга стенки 20 коробки 7 снабжены остроконечными перегородками, направляющими поток смеси в прорези 16. Края этих перегородок, направленные в сторону топки, делаются острыми и образуемые ими прорези 15 уже, чем впереди расположенные прорези 16. Вследствие этого, смесь угольной пыли с воздухом вступает в прорезь 16 и в топку с сильным вихреобразованием. Ребра 17 разделены по линии 18, чтобы обе охлаждающих коробки 12а и 12b, вследствие напряжений под влиянием теплоты, могли свободно двигаться (фиг. 6). Охлаждающая вода вступает по трубе 13 в охлаждающую коробку 12b, посредством соединительной части 19 направляется в коробку 12а и выходит по трубе 14. Охлаждающие коробки 12а и 12b имеют остроугольное, например, треугольное поперечное сечение (фиг. 6) и расположены в обмуровке таким образом, чтобы поверхность, подверженная нагреву, была возможно меньше. Направляющие перегородки решетчатой стенки 20 (фиг. 6), которые изготовляются из металла с высокой теплопроводностью, например, из меди, лежат между охлаждающими коробками 12а, 12b и подводящей горючее коробкой 7 и плотно зажимаются винтами 21.

В качестве охлаждающего средства помимо воды может быть применен пар. На фиг. 7, 8 и 9 показаны устройства для подведения и отвода протекающей по охлаждающим телам воды из котла.

Вода из котла течет, например, начиная от имеющегося прочистного люка 22 (фиг. 7) по одной или нескольким трубам 13 к коробке 7, поднимается, затем, по одной или нескольким трубам 24, расположенным в известном расстоянии от трубной решетки 23 параллельно к ней, внутри огневой камеры 2 и возвращается по трубам 25 или 26 обратно в котел 1. Под′емные трубы 24 либо заделаны с расчеканкой выше дымогарных трубок 27 в трубочную решетку 23 и могут быть, в случае надобности, подчеканены и очищены через лаз парового котла; либо заделаны с расчеканкой в перекрытие 28 огневой коробки и доступны через расположенные вверху люки. Расстояние под′емных труб от трубной решетки 23 размерено таким образом, что дымогарные трубки 27 могут быть в потребном случае дочеканены. Кроме того, таким расположением под′емных труб 24 достигается предохранение чувствительной трубной решетки 23 от слишком большого нагревания. Далее, под′емные трубы 24 выделяют большую часть жидких шлаков их горючих газов до поступления их в дымогарные трубки 27 и этим уменьшают опасность закупорки последних. Другое расположение трубопроводов изображено на фиг. 9, где вода из котла также течет по одной или нескольким трубам 13 у коробки 7 с соплами и поднимается, затем, по одной или нескольким трубам 30, идущим вдоль свода 32, поверх топочных дверец 29 и возвращается в котел по трубе 31. Трубы 30 служат одновременно для поддержания и охлаждения отражательного свода 32. Благодаря идущим поперек топки 2 трубам 30 и также благодаря трубам 24 (фиг. 7 и 8), достигается оживленная циркуляция воды из котла с проходом через коробку с соплами.

В качестве охлаждающего средства для сопел может быть использована также вода для питания котла. Из резервуара 4 тендера вода подается посредством трубопровода 13 (фиг. 11) через расположенную в огневой камере 2 коробку 7 с соплами к питательному для котла насосу 33, который всасывает воду и, с помощью регулируемого машинистом переключающего клапана 34, либо направляет ее по трубе в котел 1 для питания, либо обратно - в тендер по трубе 35. Насос подает лишь столько воды, сколько ее потребно для охлаждения коробки 7. Чтобы при изменениях в работе не изменять установленный ход насоса, регулировка питающей воды происходит только путем переключения клапана 34 таким образом, что питающую воду, смотря по условиям работы, либо пускают по трубопроводу 36 в котел, либо дают ей по трубопроводу 35 итти обратно в резервуар для питающей воды.

В схеме, указанной на фиг. 12, питающая вода подается особым насосом 38 для охлаждающей воды из паровозного тендера 4 через коробку 7 в распределитель 37. Отсюда нагретая вода, при бездействии присоединенного также к распределителю 37 насоса 33 для питания котла, по трубопроводу 39 течет обратно в тендер 4. Если, наоборот, питающий насос 33 в работе, то он подает часть или всю предварительно подогретую в огневой камере 2 воду через подогреватель 40 в котел. Вода из тендера может подаваться также через распределитель 37 и по трубопроводу 39 непосредственно к питающему насосу 33.

Существенным для хорошего сжигания угольной пыли является подача добавочного воздуха в пространство горения. Если в последнем имеется отражательный свод 32, то добавочный воздух будет подводиться снизу свода 32 в огневую камеру 2. Фиг. 1, 7, 9, 13, 16 и 17 изображают такую подачу добавочного воздуха под отражательным сводом 32; с этой целью у передней стенки 41 зольника 42 по всей его ширине расположен канал 43 с открытым в направлении движения паровоза, регулируемым клапаном 44, через который поступает добавочный воздух, вследствие образующегося во время движения паровоза ветра и низкого давления в топке. Добавочный воздух поднимается по каналу 43, ограниченному вверху передней стенкой 45 топливника и обмуровкой 11 огневой коробки, и поступает ниже отражательного свода 32 в камеру 2 через простирающееся по всей ширине топки отверстие 46 в обмуровке 11.

Чтобы снабжать в достаточной мере также и заднюю часть огневой камеры 2 добавочным воздухом, у стенки с дверцами 29 в обмуровке 11 огневой коробки предусмотрены отверстия 47, через которые происходит подача добавочного воздуха из канала 48, проходящего по обеим сторонам огневой коробки в направлении движения паровоза и имеющего снабженные регулировочными клапанами отверстия (фиг. 13). Над входными отверстиями 47 имеется крышевидный выступ 49 из огнеупорного материала, благодаря которому добавочный воздух направляется вниз в топку, защищая этим топочные дверцы от действия пламени.

Для предупреждения отложения шлаков на трубочной решетке 23 отражательный свод 32, в противоположность обычному (указанному на фиг. 1 пунктиром из черточек и точек), расположен более плоско и настолько продолжен в сторону стенки с дверцами 29, что расстояние х - х между ней и концом 32а свода меньше, чем расстояние у - у между тем же концом и небом 28 камеры 2. Горючие газы, которые ранее имели наибольшую скорость между отражательным сводом и небом топки в намеченном стрелкой Z горизонтальном направлении, достигают в этом случае наибольшей скорости в поперечном сечении х - х. Вследствие уменьшения скорости газов, относительно тяжелые шлаковые частицы продолжают двигаться в намеченной стрелкой Z₁, направлении к небу 28 топки и здесь отлагаются.

С той же целью впереди трубной решетки 23 располагается особая решетка из труб 50 по которым протекает вода из котла (фиг. 13, 14 и 15). Вода из котла втекает по коленчатой трубе 51 в сборник 52 и отсюда по образующим решетку трубам 50 течет к небу 28 огневой коробки. Частицы шлаков при прохождении между охлаждаемыми трубками 50 осаждаются на них. Трубы 50 от времени до времени очищаются посредством железного скребка 53, который передвигается вдоль трубы и очищает также и трубную решетку 23. Трубы 50 могут быть снабжены продольными ребрами 54, которые располагаются либо в направлении продольной оси котла, как и показано на фиг. 15А, или перпендикулярно к этому направлению (фиг.15В), или же наклонно к нему (фиг. 15С).

Для удлинения пути горючих газов перед трубной решеткой 23 находящееся над отражательным сводом 32 пространство огневой коробки может быть продолжено за его пределы, на величину камеры 55, которая устроена в виде зольника (фиг. 16) и закрыта снизу лазом 56. Удлинение огневой коробки 2 может быть произведено за счет цилиндрической части 55а котла 1 (фиг. 17). В котельном днище цилиндрической камеры для сгорания 55а расположен лаз 57, который дает возможность доступа к дымогарным трубкам 27 и одновременно служит для очистки камеры для сгорания.

Для разжигания топлива и поддержания горения при включенных соплах 15 целесообразно расположить в зольнике 42 (фиг. 1) любой конструкции малую горелку 58 для угольной пыли. Горелка, к которой пылеобразное твердое топливо подается по трубопроводу 59, перекрыта особым сводом 60, примыкающим к кладке зольника, с целью обеспечить зажигание пыли о раскаленные кирпичи.

1. Паровозная топка для пылеобразного топлива, характеризующаяся применением, в целях подвода в огневую камеру 2 под давлением обычной смеси угольной пыли с воздухом, - двух коробок 7 (фиг. 1-8), замурованных в кладку по бокам топки, или таковой же коробки 7а (фиг. 10), образующей вокруг топки кольцо, помещенных в нижней части камеры 2 у зольника (фиг. 6-8) и снабженных со стороны камеры рядом щелевидных, разбивающих топливо на отдельные струи, отверстий 15 (фиг. 2, 3 и 5) в форме сопел, образованных в решетчатой стенке 20 с остроконечными перегородками, для сжигания какового топлива вторичный воздух, помимо зольника 42, подводится еще через регулируемый канал 43 под свод 32.

2. В охарактеризованной в п. 1 топке применение охлаждаемых водою коробок 12а, 12b (фиг. 3-9), прилегающих к коробкам 7 со стороны камеры 2, замурованных в кладку и снабженных выступами 17 (фиг. 5-6), расширяющиеся в сторону камеры 2 щели 16 (фиг. 3) между которыми расположены против щелей 15 в коробках 7, каковым коробкам 12а и 12b придана в сечении треугольная форма с вершиной, обращенной в сторону топки, в целях уменьшения передачи теплоты этим коробкам.

3. Видоизменение охарактеризованной в п. 2 топки, отличающееся тем, что решетка 20 для образования сопел 15, помещаемая между коробками 7 и 12а, 12b (фиг. 5, 6), выполнена отдельной и изготовлена из металла с высокой теплопроводностью, напр., из меди.

4. В охарактеризованных в п.п. 1-3 топках применение трубчатой циркуляционной сети для охлаждения коробок 7, 12а, 12b, в которой вода забирается из тендера особым насосом 38 (фиг. 12), подводится по трубам 22, 13 (фиг. 7-9) в коробки 12а, 12b и направляется из них в котел, или поверх топочной камеры 2 через расположенные перед трубной решеткой 23 трубы 24, 25 (фиг. 7, 8), или поверх топочной дверцы 29 по идущим вдоль свода 32 трубам 30 (фиг. 9), при чем охлаждающая вода через распределитель 37 (фиг. 12) может быть направлена или обратно в тендер 4 по трубе 39, или в питательный для котла насос 33.

5. В охарактеризованных в п.п. 1-4 топках, применение идущего вокруг обмуровки 11 канала 48 (фиг. 1, 7-9, 13, 16, 17), подводящего в топку добавочный воздух через отверстия 47, над которыми помещен огнеупорный выступ 49 для отклонения струи воздуха от стенки 29.

6. В охарактеризованных в п.п. 1-5 топках применение свода 32 (фиг. 1, 7, 9, 13, 16, 17) такой длины и так расположенного, чтобы расстояние х - х (фиг. 1) между его концом и стенкой 1 котла было меньше, чем расстояние у - у между тем же концом и небом 28 топочной камеры 2.

7. Вохарактеризованных в п.п. 1-6 топках применение перед трубной решеткой 23 (фиг. 13, 14 и 15) сети гладких или ребристых труб 50, в целях отложения около них шлаков, каковые трубы вверху пропущены через небо 28 топки, а внизу входят в сборник 52, соединенный в свою очередь трубой 51 с низом цилиндрической части котла, в целях осуществления в сети 50, 51 циркуляции, при чем для очистки труб 50 и решетки 23 служит передвижной скребок 53.

8. Вохарактеризованных в п.п. 1-7 топках применение, для разжигания топлива и поддержания горения при бездействующих соплах 15, добавочной горелки 58 (фиг. 1) с расположенным над ней сводом 60, примыкающим к кладке зольника.

9. Вохарактеризованных в п.п. 1-8 топках применение, в целях удлинения пути для топлива перед трубной решеткой, - огневой камеры 55, увеличенной за сводом 32 или за счет ее самой (фиг. 16), или за счет цилиндрической части 55а котла (фиг. 17), при чем в добавочной части помещается лаз 56 (фиг. 16) или 57 (фиг. 17).