Способ сжигания твердого топлива в механической топке с колосниковым полотном и топка для реализации такого способа
Изобретение относится к сжиганию твердого топлива. Механическая топка для сжигания твердого топлива, содержащая корпус, бункер для размещения твердого топлива, установленный в корпусе и выполненный с возможностью непрерывной подачи твердого топлива на колосниковое полотно, также установленное в корпусе и имеющее начальный участок, на который подается топливо, и конечный участок, с которого образовавшийся после сжигания топлива шлак сходит и поступает в сборник шлака, выполненный в корпусе под колосниковым полотном, причем колосниковое полотно выполнено с возможностью пропускания через него воздуха. Топка дополнительно содержит уплотняющую заслонку, закрепленную с возможностью поворота на корпусе вблизи конечного участка колосникового полотна таким образом, что в нерабочем состоянии заслонка прилегает к полотну конвейера. Заслонка имеет форму, обеспечивающую ее отклонение под давлением накопленного удаляемого образовавшегося шлака. Изобретение позволяет улучшить процесс сжигания топлива посредством регулирования подачи воздуха в зону горения с помощью уплотняющей заслонки. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к способу сжигания топлива в механических топках, а более конкретно к способу организации потоков топлива, шлака и воздуха в бытовых механических топках малой мощности. Кроме того, изобретение относится к механической топке, осуществляющей такой способ.
В настоящее время известны типовые схемы движения потоков топлива и воздуха в слоевых топках: а) схема встречных потоков, б) схема поперечных потоков.
Встречная схема осуществляется на неподвижной горизонтальной решетке, когда топливо подается на всю ее площадь сверху (вручную). Воздух проходит сквозь решетку наверх, а частицы топлива по мере выгорания слоя медленно оседают вниз, навстречу воздушному потоку.
По поперечной схеме в чистом виде работает топка с цепной решеткой, представляющая собой ленточный транспортер, на один конец которого непрерывно подается топливо, а с другого непрерывно сходит шлак. С помощью такой системы механизируются две операции обслуживания поточного процесса - подача топлива в топку и удаление шлаков. Регулирование тепловой нагрузки топки производится путем изменения скорости решетки, подачи воздуха и толщины слоя топлива (см. Нечаев Е.В. и др. Механические топки для котлов малой и средней мощности. Л.: Энергия, 1968 г. Рис.2-1(а, б), стр.18).
Недостатком поперечной схемы является наличие дутьевых коробов для подачи предварительно нагретого дутьевого воздуха с давлением выше атмосферного по специальным трубопроводам с регуляторами расхода или давления в зону горения.
Необходимость регуляторов обусловлена разными давлениями в коробах. Применение системы подготовки, подачи и распределения дутьевого воздуха делает громоздкими механические топки в целом, что затрудняет их применение в бытовых целях.
Известна ленточная цепная решетка со шнеками для удаления провала из дутьевых зон, в которой удаление упавшего через решетку провала происходит с помощью шнека (см. Нечаев Е.В. и др. Механические топки для котлов малой и средней мощности. Л.: Энергия, 1968, рис.4-11, стр.71-73).
Недостатком известного способа удаления провала является применение шнека, что усложняет технологический процесс.
Известна механическая топка, содержащая движущее колосниковое полотно, расположенное над зонами высоконапорного дутья, и способ, включающий подачу твердого топлива из бункера, транспортировку его в зону горения, транспортировку образовавшегося шлака в сборник провала и шлака механическим колосниковым полотном, где над зонами высоконапорного дутья создаются высокоскоростные потоки воздуха, создавая локальное перемешивание слоя топлива (см. Патент RU №2088850, F23Н 11/00 1997 г.).
Недостатком таких топок является наличие дутьевых коробов и необходимость в компрессорах со специально приготовленным воздухом. В них применяется беспровальная цепь со сложной конфигурацией для удаления или механизированное удаление провала из дутьевых коробов.
Недостатком реализации такого движения потоков является сложность подачи воздуха с помощью компрессора и высоконапорного дутья и усложнение технологического процесса путем включения сложной по конструкции беспровальной цепи или механизированного удаления провала из дутьевых коробов.
Целью настоящего изобретения стало упрощение технологического процесса сжигания твердого топлива и создание механической топки, позволяющей реализовать упрощенный процесс сжигания твердого топлива в ней посредством регулирования подачи воздуха в зону горения с помощью уплотняющей заслонки и посредством попадания провала сразу в сборник шлака и провала.
Поставленная цель достигается за счет того, что в способе сжигания твердого топлива в механической топке с колосниковым полотном, при котором подают топливо на начальный участок колосникового полотна, перемещают топливо на колосниковом полотне в зону горения, осуществляют подачу воздуха в зону горения, осуществляют сжигание топлива в кислороде потока воздуха в зоне горения с образованием шлака и удаляют образовавшийся шлак с конечного участка колосникового полотна, согласно изобретению дополнительно по существу исключают прохождение воздуха в обход зоны горения через шлак на конечном участке колосникового полотна, тем самым обеспечивают увеличение естественной тяги при сжигании топлива в зоне горения.
Предпочтительно прохождение воздуха в обход зоны горения исключают путем установки на конечном участке колосникового полотна закрепленной с возможностью поворота уплотняющей заслонки.
Предпочтительно заслонке придают форму, обеспечивающую ее отклонение под давлением удаляемого образовавшегося шлака.
Кроме того, поставленная цель достигается за счет того, что механическая топка для сжигания твердого топлива, содержащая корпус, бункер для размещения твердого топлива, установленный в корпусе и выполненный с возможностью непрерывной подачи твердого топлива на колосниковое полотно, также установленное в корпусе и имеющее начальный участок, на который подается топливо, и конечный участок, с которого образовавшийся после сжигания топлива шлак сходит и поступает в сборник шлака, выполненный в корпусе под колосниковым полотном, причем колосниковое полотно выполнено с возможностью пропускания через него воздуха, согласно изобретению дополнительно содержит уплотняющую заслонку, закрепленную с возможностью поворота на корпусе вблизи конечного участка колосникового полотна таким образом, что в нерабочем состоянии заслонка прилегает к полотну конвейера.
Предпочтительно заслонка имеет форму, обеспечивающую ее отклонение под давлением накопленного удаляемого образовавшегося шлака.
Далее изобретение будет пояснено более подробно со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором представлен вид в разрезе механической топки для сжигания твердого топлива согласно изобретению.
Как видно на чертеже механическая топка для сжигания твердого топлива содержит корпус 1. Внутри корпуса 1 размещен бункер 2 для размещения твердого топлива, в который засыпается измельченное твердое топливо 3. В корпусе 1 также установлено колосниковое полотно 4. Колосниковое полотно 4 является полотном любого известного типа и обладает способностью пропускать через себя воздух. Колосниковое полотно 4 имеет начальный участок, который находится под бункером 2 для твердого топлива и на который при движении колосникового полотна 4 непрерывно высыпается твердое топливо 3, и конечный участок, с которого образовавшийся после сжигания твердого топлива 3 шлак 5 сходит для направления его в сборник шлака 6, который помещается под колосниковым полотном 4 и может быть опорожнен через имеющуюся в корпусе топки дверцу 7 для удаления золы.
При этом механическая топка для сжигания твердого топлива имеет уплотняющую заслонку 8, которая закрепляется на корпусе 1 с возможностью поворота, например, с помощью держателя 9 заслонки и расположенного на держателе 9 заслонки шарнира 10. Уплотняющая заслонка 8 размещается в непосредственной близости от конечного участка колосникового полотна 4 и в свободном положении свисает, примыкая к нему. При этом уплотняющая заслонка 8 имеет такую форму, как, например, показанную на фиг.1 в форме букв Z или S, или любую другую, чтобы обеспечить накопление образовавшегося шлака 5 на конечном участке колосникового полотна 4, и отклоняется под давлением такого накопленного шлака 5.
Механическая топка для сжигания твердого топлива, реализующая способ сжигания твердого топлива, работает следующим образом.
В бункер 2 для твердого топлива засыпают измельченное твердое топливо 3, которое высыпается на начальный участок колосникового полотна 4 при его движении. Колосниковое полотно 4 с находящимся на нем твердым топливом 3 вручную перемещается в зону горения, находящуюся между начальным и конечным участками колосникового полотна 4. Твердое топливо разжигают традиционным образом. В зону горения через колосниковое полотно 4 под действием естественной тяги подается поток воздуха, в котором осуществляется сжигание твердого топлива 3 с образованием шлака 5. При этом боковые стороны колосникового полотна 4 уплотнены для исключения прохождения воздуха любым известным способом, и такое уплотнение не является предметом настоящего изобретения.
После появления устойчивого горения твердого топлива 3 может быть включен механический привод (на чертеже не показан) колосникового полотна 4, обеспечивающий скорость перемещения колосникового полотна в диапазоне 0,5-3,0 м/сутки. Скорость регулируется в зависимости от требуемой температуры теплоносителя.
Образовавшийся при сгорании шлак колосниковым полотном 4 перемещается на конечный его участок. Однако шлак 5 удерживается от падения в сборник шлака 6 уплотнительной заслонкой 8, прилегающей к конечному участку колосникового полотна 4 и перекрывающей поток воздуха в обход зоны горения. При перемещении колосникового полотна шлак 5 накапливается на конечном участке колосникового полотна 4, поскольку уплотняющая заслонка 8 препятствует дальнейшему движению шлака вместе с колосниковым полотном 4. При этом заслонка 8 имеет такую форму, например форму буквы Z или S, которая обеспечивает накопление шлака 5 на заслонке 8 и отклонение заслонки 8 под давлением накопившегося шлака. Под давлением накопившегося шлака 5 уплотняющая заслонка 8 поворачивается на шарнире 10, закрепленном на держателе 9 заслонки, обеспечивая сброс шлака 5 в сборник 6 шлака и одновременно открывая проход для воздуха между колосниковым полотном 4 и заслонкой 9. Однако количество воздуха, проходящего через такой проход, оказывается весьма незначительным, поскольку воздуху приходится проходить через накопившийся шлак 5, который становится механическим препятствием на пути воздушного потока. Кроме того, часть воздушного потока расходуется на дожигание накопившегося шлака 5. В результате воздушный поток в обход зоны горения через проход между колосниковым полотном 4 и заслонкой 9 при открывании заслонки 9 оказывается настолько незначительным, что можно говорить о его отсутствии, а значит, поток воздуха в зоне горения при сжигании топлива не уменьшается при открывании заслонки 9 для сброса шлака в сборник 6 шлака.
Из сборника 6 шлака шлак, поступивший в него, удаляют через имеющуюся в корпусе 1 топки дверцу 7.
Таким образом, согласно предложенному изобретению создан простой способ сжигания твердого топлива в механической топке, которая имеет простую конструкцию, в которой отсутствуют системы подготовки и компремирования воздуха: фильтров перед компрессором, системы предварительного нагрева воздуха, трубопроводов, дутьевых коробов с разным давлением воздуха, что влечет за собой применение регуляторов расхода или давления воздуха.
Применение дутьевых коробов обуславливает применение сложных по конструкции колосниковых полотен беспровального типа или применение системы удаления провала из дутьевых коробов.
Исключение системы подготовки и компремирования воздуха обеспечивает возможность применения механических топок в бытовых целях.
1. Способ сжигания твердого топлива в механической топке с колосниковым полотном, при котором подают топливо на начальный участок колосникового полотна, перемещают топливо на колосниковом полотне в зону горения, осуществляют подачу воздуха в зону горения, осуществляют сжигание топлива в кислороде потока воздуха в зоне горения с образованием шлака и удаляют образовавшийся шлак с конечного участка колосникового полотна, отличающийся тем, что дополнительно, по существу, исключают прохождение воздуха в обход зоны горения через шлак на конечном участке колосникового полотна, тем самым обеспечивают увеличение естественной тяги при сжигании топлива в зоне горения.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что прохождение воздуха в обход зоны горения исключают путем установки на конечном участке колосникового полотна закрепленной с возможностью поворота уплотняющей заслонки.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что заслонке придают форму, обеспечивающую ее отклонение под давлением удаляемого образовавшегося шлака.
4. Механическая топка для сжигания твердого топлива, содержащая корпус, бункер для размещения твердого топлива, установленный в корпусе и выполненный с возможностью непрерывной подачи твердого топлива на колосниковое полотно, также установленное в корпусе и имеющее начальный участок, на который подается топливо, и конечный участок, с которого образовавшийся после сжигания топлива шлак сходит и поступает в сборник шлака, выполненный в корпусе под колосниковым полотном, причем колосниковое полотно выполнено с возможностью пропускания через него воздуха, отличающаяся тем, что дополнительно содержит уплотняющую заслонку, закрепленную с возможностью поворота на корпусе вблизи конечного участка колосникового полотна таким образом, что в нерабочем состоянии заслонка прилегает к полотну конвейера.
5. Топка по п.4, отличающаяся тем, что заслонка имеет форму, обеспечивающую ее отклонение под давлением накопленного удаляемого образовавшегося шлака.
