Способ сжигания твердого углеродсодержащего топлива

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для получения тепловой энергии при сжигании твердого углеродсодержащего топлива (каменный и бурый уголь, торф, древесина, бытовые и промышленные отходы). Способ сжигания твердого углеродсодержащего топлива включает подачу топлива и воздуха в топку, розжиг и сжигание топлива, при этом подачу топлива осуществляют путем механической загрузки, а розжиг и сжигание топлива осуществляют при объемном - тангенциальном и аксиальном по отношению к топке поступлении воздуха, и наклонном в сторону от золоудаления, поступательно-вращательно-возвратном с переходом в спирально-синусоидальное движение топлива с одновременным его термомеханическим дроблением, кроме того, розжиг и сжигание топлива осуществляют при резонансной подаче. Техническим результатом изобретения является разработка способа, обеспечивающего полное сжигание различных фракций и качество любого твердого углеродсодержащего топлива. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для получения тепловой энергии при сжигании углеродосодержащего топлива (каменный и бурый уголь, торф, древесина, бытовые и промышленные отходы).

Из уровня техники известен циклонный способ сжигания твердого топлива, в котором сжигание топлива осуществляется в вихревом потоке при пневмомеханической подаче его в топку одновременно с тангенциальной по отношению к топке подачей воздуха (см. Р.Г. Зах. Котельные установки, М., Энергия, 1968, с. 118-119).

Недостатком данного способа является возможность сжигания только сухого пылевидного и мелкозернистого до 6 мм топлива.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является факельно-слоевой способ сжигания твердого топлива, включающий подачу топлива и воздуха в топку, розжиг и сжигание топлива. При этом подачу топлива осуществляют пневмомеханическим способом совместно с воздушным потоком, поступающим через горелки, что позволяет подавать топливо более крупной фракции, кроме того возможна подача и влажного до 50% топлива.

Сжигание топлива по данному способу происходит в воздушном потоке мелких частиц и более крупных частиц топлива - на колосниковой решетке ( И.И. Павлов, М. Н. Федоров. Котельные установки и тепловые сети. М., Стройиздат, 1977, с. 70-72).

Недостатком данного способа является возможность сжигания ограниченных фракций топлива, а также то, что топливо на колосниковой решетке полностью не сгорает, так как оно не дробится и не ворошится в процессе горения. В данном способе подача воздуха осуществляется через горелки, то есть поступление воздуха в топку происходит в виде ограниченно направленных воздушных потоков, что не обеспечивает полного взаимодействия воздуха с топливом на колосниковой решетке и, следовательно, не способствует полному сгоранию крупнозернистого топлива. Кроме того, данный способ не позволяет сжигать такие виды твердого топлива как торф, древесина, бытовые и промышленные отходы.

Техническим результатом настоящего изобретения является разработка способа, обеспечивающего сжигание различных фракций и качества любого твердого углеродсодержащего топлива.

Технический результат достигается тем, что в способе сжигания твердого углеродсодержащего топлива, включающем подачу топлива и воздуха в топку, розжиг и сжигание топлива, подачу топлива осуществляют путем механической загрузки, а розжиг и сжигание топлива при объемно-тангенциальном и аксиальном по отношению к топке поступлении воздуха и наклонном в сторону от золоудаления, поступательно - вращательно-возвратном с переходом в круговое спирально-синусоидальное движение топлива с одновременным его термомеханическим дроблением. Кроме того, розжиг и сжигание топлива осуществляют при резонансной подаче воздуха.

Сравнение предлагаемого технического решения с прототипом позволило установить наличие отличительных от прототипа признаков, следовательно, данное техническое решение соответствует критерию "НОВИЗНА".

Анализ технических решений показал, что заявленная совокупность существенных признаков неизвестна из уровня техники, следовательно, заявленное техническое решение соответствует критерию "ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЙ УРОВЕНЬ".

Механическая загрузка топлива позволяет использовать различные виды твердого углеродсодержащего топлива (каменный и бурый уголь, торф, древесина, бытовые и промышленные отходы) различной фракции и разной влажности, а розжиг и сжигание его, осуществляемое при объемном, а именно, при тангенциальном и аксиальном по отношению к топке поступлении воздуха, обеспечивают наиболее благоприятные условия максимального контакта окислителя с частицами топлива и способствуют более полному сгоранию топлива.

Эффективному полному сгоранию топлива способствует и наклонное в сторону от золоудаления движение топлива, позволяющее увеличить как коэффициент заполняемости камеры топки, так и степень термомеханического дробления, а также поступательно-вращательно-возвратное с переходом в круговое спирально-синусоидальное движение топлива, при котором часть топлива при движении его поступательно-вращательно-возвратном движении сгорает по типу слоевого сжигания, а при переходе движения топлива из поступательно-вращательно-возвратного в круговое спирально-синусоидальное оно сгорает по циклонному типу. При таком движении топлива с одновременным его термомеханическим дроблением и объемной подачи воздуха возможно полное сгорание различных фракций и качества любого твердого углеродосодержащего топлива с высоким кпд.

Таким образом, заявлен новый способ, в котором часть топлива в топке сгорает по типу слоевого сжигания, а часть его одновременно по циклонному.

На фиг. 1 изображена схема устройства для осуществления предложенного способа.

На фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 На фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1 На фиг. 4 - схема движения топлива.

На фиг. 5 - разрез А-А на фиг. 4 Устройство содержит топку 1 цилиндрической формы с конусообразной горловиной, обращенной внутрь топки. Внутри топки установлена вращающаяся колосниковая решетка, выполненная в виде наклонной, с углом наклона 3-5 градусов в сторону от золоудаления, цилиндрической спирали 2 с торцевыми кольцами 3 и установленными на них лопастями 4 подъема топлива, при этом торцевые кольца 3 решетки взаимодействуют через опорные 5 и приводные 6 ролики с приводным механизмом 7 решетки. Кроме того, топка 1 снабжена неподвижной съемной колосниковой решеткой 8, являющейся частью днища топки. Устройство содержит также механизм загрузки топлива, состоящий из загрузочного люка 9 для верхней подачи топлива и бункеров 10 для нижней подачи. Механизм подачи топлива в топку выполнен в виде шнекового питателя, включающего полый вал 11 с навитыми на нем лопастями 12 и размещенного внутри шнекового корпуса 13. Система подачи воздуха устройства выполнена в виде тангенциально 14 и аксиально 15 расположенных по отношению к топке патрубков.

Способ осуществляется следующим способом.

Основное топливо загружается в бункеры 10 нижней подачи, а топливо для розжига подается в топку через люк 9. Топливо для розжига поджигается с одновременной регулируемой подачей воздуха через тангенциальные патрубки 14 и полый вал 11 шнекового питателя. По мере разогрева топочного пространства в топке и подсушки основного топлива включается нижняя подача топлива в топку через вал 11 шнекового питателя и подпора топлива, находящихся в бункерах 10, при этом топливо, продвигаясь к неподвижной колосниковой решетке, дробится лопастями 12 вала, дроблению топлива способствует и термомеханическое воздействие на топливо.

Раздробленное до размеров отверстий неподвижной колосниковой решетки 8 топливо поступает на колосниковую решетку 8 и горит на ней. Оставшаяся же нераздробленная часть топлива под колосниковой решеткой нагревается до температуры горения, подсушивается, что к тому улучшает его термомеханическое дробление. Раздробленное до определенных, а именно до размеров отверстий решетки 8, топливо в топке при одновременной тангенциальной через патрубки 14 и аксиальной через патрубки 15 подаче воздуха начинает гореть. При установлении стабильного процесса горения основного топлива включается вращение колосниковой спиралеобразной решетки и в начальный период вращения решетки топливо с помощью нижних поверхностей спирали 2 совершает поступательное движение в сторону золоудаления. Затем подхватывается лопастями подъема 4 топлива и, подсушиваясь и горя на них, совершает вращательное движение до верхней точки топки 1, затем топливо при вращении решетки падает вниз назад от первоначальной точки своего подъема, вновь проталкивается поступательно и вновь подхватывается лопастями 4, совершая таким образом циклическое поступательно-вращательно-возвратное движение 1 (фиг.4) топлива, при котором горение происходит преимущественно по слоевому типу. Измельченное и подсушенное в процессе такого движения до мелкого состояния топливо подхватывается тангенциально подаваемыми центробежными потоками воздуха и совместно с лопастями подъема топлива с одновременном его продвижением к конусообразной горловине топки совершает круговое спирально-синусоидальное движение 2 (фиг. 4) топлива по типу движения и его горения в циклонных топках. В случае сжигания мелкого топлива используют резонансную подачу воздуха, которая способствует более интенсивному горению и полному сжиганию топлива за счет резонирования части топлива под действием подаваемого воздуха.

Предлагаемый способ позволяет эффективно сжигать различной фракции и качества любое твердое углеродсодержащее топливо (каменный и бурый уголь, торф, древесина, бытовые и промышленные отходы) и найдет широкое промышленное применение.

Формула изобретения

1. Способ сжигания углеродсодержащего топлива, включающий подачу топлива и воздуха в топку, розжиг и сжигание топлива, отличающийся тем, что подачу топлива осуществляют путем механической загрузки, а розжиг и сжигание топлива при объемном - тангенциальном и аксиальном по отношению к топке поступлении воздуха, и наклонном в сторону от золоудаления поступательно-вращательно-возвратном с переходом в круговое спирально-синусоидальное движение топлива с одновременным его термомеханическим дроблением.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что розжиг и сжигание топлива осуществляют при резонансной подаче воздуха.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5