топка для сжигания древесных отходов в кипящем слое

Формула изобретения

Топка для сжигания древесных отходов в кипящем слое, состоящая из беспровальной колпачковой воздухораспределительной решетки, питателя топлива, систем подачи воздуха и возврата уноса, розжигового устройства и поверхностей нагрева, отличающаяся тем, что в верхней части топки расположены трубопроводы тангенциального подвода вторичного воздуха, топка выполнена в виде конуса, стенки топки выполнены из огнеупорного материала и не являются несущими, подача вторичного воздуха в топку осуществляется за счет разрежения, поверхности нагрева устанавливаются непосредственно на опорную конструкцию и являются независимыми от топки, для розжига используется дровяное розжиговое устройство.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может использоваться в котлостроении.

Известна топка для сжигания угля в низкотемпературном кипящем слое (НТКС) котельной установки под названием “УКС-2,5” [1]. Основу топки составляет сферическая беспровальная колпачковая решетка, устанавливаемая между цилиндрическими металлическими стенками водяной рубашки котла. Воздух (в полном объеме) на горение и ожижение слоя топлива поступает через решетку за счет разрежения, создаваемого в топке дымососами. Поверхностью охлаждения является вертикальная жаровая труба и газотрубная конвективная часть. Подача топлива осуществляется шнеком, розжиг производится водоохлаждаемым жидкотопливным устройством.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к заявляемому объекту является топка котла с циркулирующим слоем [2]. Котел с циркулирующим слоем содержит экранированную топку, примыкающую к газоходу, в котором последовательно установлены два уловителя циркулирующих частиц, подключенных каналами возврата с регулятором расхода к топке.

Недостатками этого котла являются большой объем топки, связанный с увеличенной ее высотой, необходимой для организации процесса сгорания топлива в циркулирующем слое, в этой связи значительно возрастает объем обмуровки, снижается маневренность котла и требуется большой расход растопочного топлива, данный котел имеет значительный расход электроэнергии на собственные нужды, в первую очередь из-за повышенной мощности дутьевого вентилятора и дымососа, наличие двух уловителей циркулирующих частиц сильно увеличивает габариты котла.

Задачей изобретения является совершенствование конструкции топки для сжигания древесных отходов в кипящем слое (КС), возможность применения различных как по конструкции, так и по виду теплоносителя поверхностей нагрева, возможность сжигания различных по характеристикам древесных отходов в одном и том же котле без существенных потерь в эффективности и теплопроизводительности без дополнительных конструктивных мероприятий.

Указанные задачи решаются за счет того, что топка состоит из беспровальной колпачковой воздухораспределительной решетки. Стенки топки в виде конуса выложены огнеупорным материалом. В верхней части топки расположены трубопроводы тангенциального подвода вторичного воздуха. При этом общее сечение трубопроводов вторичного дутья и колпачковой решетки выбрано таким образом, чтобы соотношение первичного вторичного воздуха оставалось 0,4-0,5/0,6-0,5 соответственно, в зависимости от разрежения в топке, причем 0,4/0,6 - относится к максимальному разрежению. Угол раскрытия стенок топки выбран таким образом, чтобы уменьшить скорость газов и снизить потери с уносом.

Угол наклона и взаимное расположение устьев трубопроводов вторичного дутья создают тангенциальное вращающееся нисходящее направление потока частиц топлива вдоль раскаленных стенок топки, что также снижает потери с уносом не догоревшего топлива.

Подача воздуха в топку и удаление дымовых газов осуществляется за счет разрежения, создаваемого одним дымососом, что повышает надежность котлоагрегата в целом.

Розжиговое устройство представляет собой поддон, в котором горят дрова и горячие газы поступают через слой в топку на разогрев и зажигание топлива. Использование дров для розжига котла исключает необходимость использования дополнительного топлива и организации системы его хранения и подачи.

Стенки из огнеупорного материала создают при их нагревании зажигательный пояс для ускорения процесса сушки, выхода летучих и повышения устойчивости горения при изменении влажности древесных отходов. Поверхности нагрева проектируются из условий аэродинамического сопротивления газового тракта и необходимости хотя бы одного поворота газов в конвективной части с целью организации улавливания (осаждения) уноса топлива и возврата его на дожигание за счет эжекции.

Топка устанавливается на опорной раме - единой опорной конструкции, как для стенок топки, так и для поверхностей нагрева.

Твердые частицы (грунт, пыль и т.п.), поступающие в топку вместе с топливом, либо выносятся из топки уходящими газами, либо при агломерации удаляются через сливное отверстие в центре сферической решетки при помощи шнека удаления очаговых остатков.

Новыми признаками в заявляемом изобретении являются:

- применение огнеупорных стенок топки в виде конуса с определенным углом раскрытия в комплексе с беспровальной колпачковой воздухораспределительной решеткой;

- применение особым образом организованного вторичного дутья;

- применение одной тягодутьевой машины;

- применение розжигового устройства, использующего основное топливо котла.

Предложенный тип и конструкция топки низкотемпературного кипящего слоя известны в качестве топок для сжигания твердого топлива [2] и угля [1], но использование топок НТКС с указанными выше новыми признаками для сжигания древесных отходов в кипящем слое авторами не выявлено из существующего уровня техники. Предложенная конструкция подвода вторичного воздуха не выявлена из существующего уровня развития техники. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию патентоспособности “изобретательский уровень”.

Предложенная конструкция топки поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен вид сбоку, на фиг.2 изображен разрез фиг.1 в горизонтальном сечении А-А и на фиг.3 разрез Б-Б фиг.2 в вертикальном сечении.

Топка содержит раму решетки (1) с опорной конструкцией под поверхности нагрева (2), сферическую беспровальную колпачковую решетку (3), стенки топки (4), систему подачи вторичного воздуха (5), розжиговое устройство (6), воздушный короб (7), питатель топлива (8), шнек удаления очаговых остатков (9) и систему возврата уноса.

Система возврата уноса выполнена в виде поворотной камеры и расположенного под ней бункера уноса (10) с эжектором (11).

Система подвода вторичного воздуха (5) включает трубопроводы, расположенные в верхней части топки.

Стенки топки (4) выложены из огнеупорного материала внутри опорной конструкции и не являются несущими для поверхностей нагрева.

Поверхности нагрева (2) устанавливаются непосредственно на опорную конструкцию и являются независимыми от топки.

Предлагаемая топка работает следующим образом.

В топку на определенную высоту засыпается инерт (шамотная крошка, кварцевый песок и пр.). В камере розжига при минимальной тяге дымососа зажигаются дрова. Вторичное дутье, воздушный короб и сопло возврата уноса при этом закрыты. При нагреве слоя до 200°С в топку подается порция древесных отходов питателем топлива (8) из расходного бункера. При их устойчивом горении включается в работу эжектор возврата уноса (11) и вторичное дутье (12), осуществляется подача топлива, и заслонкой воздушного короба (13) регулируется количество подаваемого первичного воздуха. Отверстие розжиговой камеры для входа воздуха не перекрывается как в процессе розжига, так и в процессе работы. Когда процесс горения стабилизируется, теплопроизводительность котла регулируют с помощью изменения производительности шнека питателя (8) и воздушной заслонки (13).

В процессе горения минеральные частицы агломерируются и оседают на дне решетки и периодически удаляются шнеком (9).

Продукты сгорания, проходя поворотную камеру за счет изменения направления движения, очищаются от частиц топлива, которые возвращаются в топку на дожигание эжектором (11).

Разрежение в топке и удаление продуктов сгорания производится дымососом (14). В мультициклоне (15) происходит очищение дымовых газов от частиц золы и сажи.

Вышесказанное позволяет сделать вывод о соответствии критерию патентоспособности "промышленное применение".

Литература

1. Конструкторская документация Брестского ГСКБ, шифр “УКС-2,5”.

2. Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1772523 A1, F 23 С 11/02. 1992 г. - 8 с.