Стационарная котельная топка для топлива, дающего значительный унос

Стационарная котельная топка для топлива, дающего значительный унос

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

« » I /

А. » а@ .

)fo 14ЯЯ

Класс 24-а

ПАТЕНТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ стационарной котельной топки для топлива, дающего значительный унос.

I(патенту Б. И. Карчевского, заявленному 20 сентября 1924 r. (заяв. свид. М 79110).

0 выдаче патента опубликовано 31 июля 1926 года. Действие валента распространяется на 15 лет от 31 июля 1926 r.

Предлагаемая котельная топка имеет целью повысить утилизацию топлива, . дающего значительный унос, улавлива- нием и дожиганием этого уноса. Для этого предлагается, согласно изобретения, топка с специальным топочногазоходным устройством, при котором процесс сжигания топлива разделяется I на ряд ступеней: зажигание сырого топлива, сгорание его более или менее .

l значительной части и дожигание отбро- сов топки, крупных и слившихся (шла- кн) и мелких и раздробленных (унос), »а (последовательно расположенных по ходу газового потока) одной или ! нескольких дополнительных колоснико-:

1 вых 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, совме-, щенное на одной и той же колоснико- вой решетке с основным процессом топки — сжиганием горючего в загру- I женном гопливе, — протекает тем несовершеннее, чем . больше зольность последнего и выше форсировка огня; поэтому, попытки сжигания высоко балластированных сортов топлива на обычнь1х 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 Р и 3 (фиг. 1 — 15) для полного выжигания горючего из смеси шлаков и недогоревшего топлива, сталкиваемого через шуровочную дверцу 4 соответственным кочегарным инструментом на дополнительную решетку 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 о (фиг. 1 — 7, 12 — 15) или несколько о, > и д (фиг.

8 — -11) дополнительных колосниковых решеток с регулируемым (независимо

or основной) притоком воздуха в слой; на фиг. 1 †- 5 показано паровое дутье, на 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 выиосятся тягой через вытяжное устройство в атмосферу.

Тепловые потери от уноса составляют, при 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 удельной 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 уиоса уменьшается с повышением 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>ждающееся тело.

Для посильного сокращения тепловой потери на унос, в настоящем изобретении дополнительные колосниковые ре- щетки 2, 3 и Ф (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 колос никовой 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 „эоловых мешках" газоходов (фиг, 8- — 9). При принятом на фиг. 1 — 11 расположении дополнительиых решеток 2, 3 и У, 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 — 11, наиболее крупные частицы несгоревшего уноса, увлеченные благодаря повышенной скорости выхода, частично перекатываются и перелетают короткими траэкториями на, придвинутые к непосредственному соседсгву с основной, дополнительные решетки 2, 3 и 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, †созда благоприятные условия для постоянно оживленного экзотермического процесса в верхнем слое, совершенно выгорающего в известные моменты 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 вы- : соко темперированном, чем основное топочное пространство, а следовательно,, увеличиваются и шансы на их более совершенное сгорание. Посредством возможного развития отражающих вы-, кладок в дополнительном топочном пространсте 8 (фнг. 4 — 5, 8 — 11, 14 — 15) имеется средство для дальнейmего повышения температуры в районе дополнительных колосниковых решеток

2, 3 и У (на фиг. 4 — 5, 8 — 11, 14 в 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 уно:а в газоходы с образованием безпорядочных вихрей, ударов и 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 дан-, ном изобретении предусмотрено снабже- . ние дополнительных решеток 2, 3 и,У мусором из газоходов для его сожигания при помощи четырех нижеследующих, приведенных на фиг. 4 — 18, приемов:

1. Непосредственным снабжением дополнительной решетки горячим мусором из газоходов через дверцу 7 (фиг.

4 — 5, 12 — 13), причем скопившийся 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 фнг. 4 — 7, 12 — 13, или со дна кармана 10 соответствеиного газохода (фиг. 4 — 5, 12 —.13), или из топочного пространства дополнительной решетки 2, являющегося одновременно и мусорным мешком, как это сделано на фиг. б — 7.

III. Введением в 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), 3 .и 3 (фиг.

10 — 11), автоматически снабжаемых естественно отлагающимся на ней или на них уносом. В случаях необходимости названные уиосовые 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 — 11) по всей ширине топки, так и через особую дверцу 6 (фиг. 8 — 9), что производится тогда кочегарным инструментом, введенным в дверцу о (фиг, 8 — 9) первой дополнительной решетки 9 (фиг. 8 — 9). Лри отсутствии показанного на фиг, 8 — 9 непосредственного сообщения между основной и уносной решетками, устройство выигрывает, естественно, в простоте, но теряет в 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 несущественностью, — не показаны вовсе, Фиг, 1 — 3 иллюстрирует данное изобретение в применении к существующему сильно распространенному типу горизонтально-водотрубных котлов старой постройки с черезвычайно низким топочным пространством. Основное топливо загружается через дверцу 4. а перегоревшие шлаки удаляются через дверцу 5, пол перед которой спущен для удобства обслуживания. Благодаря помещению дополнительной решетки 9, в месте естественного отложения уноса самого крупного размера, других вышеописанных устройств для утилизации уноса не требуется, Фиг. 4 — 5 и

10 — 11 показывают аналогичную конструкцию для котлов того же типа с повышенным топочным пространством, где удобно размещаются необходимые отражательные выкладки Ь. 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 поверхности 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 8 . 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 общем изложении возвратное сжигание горячего

I уноса путем его вдувания в натураль-! ном виде в топочное пространство со

I дна эоловой пазухи 10, при помогци сифонного дутьевого аппарата ll, работающего паром (сырым или перегре-! тым), или воздухом, а, равным образом„ предусмотрена возможность непосред ственной загрузки горячего уноса иа дополнительную решетку через дверцу .

В конструкции же, по фиг. 10 --11 ° вместо сего развита до крайних размеров поверхность дополнительных рец еток, 4 и .У, дающая возможнос-ь дальнейшего фракционирования ступеней сжигания отбросов горения основного топлива, путем легко осуществи, мой различной дозировкп воздуха, соI образно имеющейся в нем потреоцости, вследствие подразделения дополннтельших решеток на ряд независимо снабжаемых воздухом отсеков зольника под !

i,дополнительными решетками, . l и 4, Благодаря черезвычайному развитию топочных пространств по фпг. 10 — 11

, можно надеяться в данном случае на достаточное. в смысле длительности, пребывание уноса в общей камере сжигания, что, в соедиценни с малыми скоростями уносимых частиц, позволяет . ожидать весьма совершенного выжига: ния, взвешенного в потоках топочных

: газов, уноса, вследствие чего, для возвратного сжигания уноса оказывается

, достаточным применение обдуво шых сопел ), помещенных в пазухах над-:

, топочного свода 8 и предохраняющих от образования в названных местах завалов мусора.

Фиг. 8 — 9 и 12 — 15 нльнострируют описываемое изобретение в применении к вертикально - водотрубным котлам., На изображенных примерах, на которых все основные летали поименовань, тождественной прежнему нумерацией, ,приведены различные варианты устрой; ства, главным образом, в зависимости от методов повторной утилизации уноса., Так, на.фиг. 8--9 для сего применено сжигание горячего уноса, автоматически отлагающегося на совмещенной с дном отстойного мешка газохода 10 второй, дополнительной решетке 3, причем дверца О служит для перемещения рас, каленного шлака с первой дополни.), тельной решетки на вторую. Удаление отбросов производится на фиг. 8 — 9 через среднюю часть второй дополнительной решетки 8 (выполняемой для этой цели опрокидывающейся) через клапан зольника в вагонетку золового подвала, На фиг. 12 — 13, благодаряумышленно развитому топочному пространству, можно ожидать, по аналогичным,, высказанным при описании фиг. 10 — 11 I ! соображениям, хорошего выжигания уиоса до вступления топочных газов в газоходы и увлечению в них лишь мелких частиц. Сообразно этому, мусорная пазуха газохода 10 (фиг.

12 — 13) выполнена в этом случае особо объемистой, в целях возможно большего понижения в ней скорости потока для облегчения условий отложения увле- ченных частиц, несмотря на их незначительные размеры. В силу сказанного, здесь рационально применить, для воз- I вратной утилизации уноса, вдувание его со дна кармана 10 в i опку вышеописанным сифонным аппаратом 11.

Предусмотренная одновременно дверца 7 : делает возможным непосредственную, загрузку горячего уноса внасыпную на раскаленное зеркало дополнительной, решетки 2, что может быть рекомендо- t вано в тех случаях, или быть выпол-, нено в те моменты, когда удельная нагрузка дополнительной решетки по тем или иным причинам мала, или по- чему-либо падает. Фиг, 6 — 7 показы-:; вают применение настоящего изобрете-: ния к котлам паровозного типа. Тут, в ненормально длинной (до 4 — 5 метр.) топке, устроена поперечная огнеупорная перегородка с отражательным сводиком Ь, разделяющая уложенную вдоль всей топки колосниковую решетку (и зольник) иа две независимых части:,, основную 1 и дополнительную 2, то-: почное пространство которой является одновременно и мусорным отстойником.

Шлаки сталкиваются с основной ре-, шетки на донолнительную, через проем:

6 в огнеупорной перегородке, где до-, жигяются вместе с отлагающимися на .

ННх частицами уиоса. Некоторая часть более мелких, а потому и более по- движных, частиц уноса улавливается за-; сосом сифонного аппарата 11 tf вду- вается в топо шое пространство основ- ной решетки I 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 де таль.

В примененных на фиг. 1 — 13 конструкциях, благодаря вторичной утилизации уноса, используется, примерно, от 30 до 60 /о его количества, уловлен-" ного 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 у носа 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 ненормальному развитию отстойных камер газоходов 10 (фиг. 14 — 15 и 16 — 18), по сравнению с существующими конструкциями, мало приспособленнымн к специальным свойствам неспекаюшихся сортов топлива, особенно тощих, собирается на дне отстойных карманов (фиг. 14 — 15) илн дымовой коробки (фиг. 16 — 18) и подается в естественно горячем, до 250 — 350 С., виде помощью любого транспортера — на фиг.

\ 4 — 18 шнеком 14 на вентилятор (угольную мельницу) И соответствующего устройства, с паротурбинным, электрическим или иным приводом.

Полученный ценою минимальной затраты энергии, вследствие абсолютной сухости и натуральной измельченности 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 Й.

Благодаря пониженному расходу энергии и отпадению обычной в известных до сего времени системах сушки, получается значительное удешевление всей установки. Помимо сего, само собою получающееся введение пыли в горячем..виде устраняет тупость и неустойчивость хода процесса сжигания, харак терные для тощей и антрацитовой пыли.

Након:ц, неизбежное увлечение вместе с:.уносом в,мельницу и форсунку части горячих газов дымохода, достаточно бедных кислородом, чтобы гарантировать . от случайных взрывов, повышает шансы устоИчивости процесса сжигания пыли, В случае необходимости можно брать дополнительно:. отходящие газы ив более высоко или более низко тем»ерированных мест газового потока котла, например, из высоких горизонтов:..топочного пространства, как это .сделано, например, на фиг. 14 — 15, вводя в трубу 16, в.нескольких местах решетку для тушения,, могущих быть увлеченными,. тлеющих частичек мелкого уноса. п.p E д.M E т ll л т E н т л.

1. Стационарная котельная топка для топлива, дающего значительный унос, .характеризующаяся применением, в допОлнение к основной колосниковой решетке 1 (фиг. 1 — 18), последующих

:по ходу топочных газов и имеющих самостоятельные поддувала решеток:

2 (фи-. 1, 7, 12 — 15), 3 ($>

8 †); расположенных в местах поворота газового потока, на каждую из каковых решеток кочегаром сбрасываются периодически с предшествующей решетки шлаки и недогоревшее топливо, с целью дожигания их, .а также и частичек уноса, оседающих над решетками газового потока.

2. При охарактеризованной н и. 1 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, 131, или путем использования дутья паром или воздухом через сопло П (фиг, 4, 5, 12, 13). . 3. При. охарактеризованной в и, .1 топке применение. в передней ее стенке. над решеткой 1 (фиг. 10, 11, .14, 15,, парового или воздушного дутья через сопло 9, в целях создать вихреобраз-! ное движение топочных газов над ре1нетками 2 и .э.

4. При охарактеризованных ы пп. 1 3 топках применение: одного из извес,ных приспособлениИ для перемола скопляющегося в карманах 10 (фиг. 14 — 181 уноса или уноса постороннего топке, в целях передачи помощью вентилятора

1J через трубу 1г и сопло И, для дожигания на решетку .2,— -помола, или одного или в смеси с продуктамп горения, засасываемыми через трубу И из того или иного места в дымоходах.!

1 !8 фиг

Ь ВГ

И

I. ).

ooooooooaaÔa ааааа aaoàa

aÎÎÎÎ Фееаеа ааааа аееюФ

Фаааа В ФФФФФ ееа ВОЮ а Фее ю

aaaaa aaoaoo

ФФФеа ° ooeao

ЮГ IIIO!l фи<",. 5