Устройство для сжигания твердого топлива

Устройство для сжигания твердого топлива

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности, для сжигания твердых бытовых отходов и отходов производства, являющихся низкосортным топливом, и может быть использовано в коммунальном хозяйстве, в тепловых электростанциях, для сушки древесины и т.д.

Известно топочное устройство (см. пат. RU 2100701, 6 F 23 G 5/00, 1995 г.). Топочное устройство для сжигания бытовых и промышленных отходов содержит рабочую камеру с наклонным подом и систему подачи в рабочую камеру газообразного окислителя - воздуха. Наклонный под выполнен в виде монолитной плиты из жаростойкого материала. По длине плиты выполнены ряды сквозных отверстий, оси которых расположены горизонтально или под углом к горизонту. В отверстия введены шуровочные трубы, соединенные одними концами с системой подачи окислителя, а другими выходящими в рабочий объем топки. Каждый ряд шуровочных труб снабжен механизмом их возвратно-поступательного перемещения вдоль их осей.

Недостатком известного топочного устройства является невозможность осуществления полного сжигания летучих газов, так как они образуются над сжигаемой массой твердого топлива и проходят под сводом печи и сразу попадают в дымовую трубу. Выполнение пода наклонным в одной плоскости не обеспечивает концентрацию летучих газов, так как отсутствует зона их скопления и дожигания.

Известен способ газогенераторного сжигания твердого топлива и устройства для его осуществления (см. пат. UA 44982, 6 F 23 G 5/00, 2000 г.), выбранный авторами за прототип.

Устройство содержит загрузочную камеру с жаростойким подом в виде усеченного конуса, меньшим основанием направленным вниз со сквозными каналами, связывающими окружной канал подачи воздуха для первичного окисления топлива с надколосниковым пространством, центральный вертикально направленный вниз канал-камеру дожигания образующегося при горении топлива пиролизного газа, связанный с автономной дозирующей камерой подачи воздуха-окислителя. Загрузку топлива осуществляют сверху камеры через люк. Загрузочная камера имеет цилиндрическую форму и выполнена предпочтительно из листового металла. Зольная камера расположена под центральным каналом-камерой дожигания пиролизного газа и частиц недогоревшего топлива.

Недостатком прототипа является неравномерная газификация топлива над колосниковым пространством, обусловленная нерегулируемым рассредоточением подаваемого воздуха по высоте пода устройства, что способствует интенсивному горению топлива в верхней зоне надколосникового пространства. В нижней зоне пода при этом образовывается углеродсодержащий материал - угли, что может привести к зависанию шихты на поде. Подача воздуха для дожигания пиролизного газа в канале-камере, образовавшегося в надколосниковом пространстве в виде сплошной кольцевой струи, нецелесообразна, так как не происходит равномерного смешивания воздуха-окислителя с нагретым пиролизным газом и частицами топлива и, соответственно, снижается полнота сжигания пиролизного газа и частиц топлива.

Перед изобретением поставлена задача: обеспечить равномерное горение в надколосниковом пространстве и полное сжигание любого твердого топлива за счет регулированного распределения подачи воздуха по высоте пода и многоструйной подачи воздуха в зону дожигания пиролизного газа и недогоревших частиц топлива.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для сжигания твердого топлива, содержащем загрузочную камеру с жаростойким подом в виде усеченного конуса, меньшим основанием направленным вниз со сквозными каналами, связывающими окружной канал подачи воздуха для первичного окисления топлива с надколосниковым пространством, центральный вертикально направленный вниз канал-камеру дожигания пиролизного газа и частиц недогоревшего топлива, связанный с автономной дозирующей камерой подачи воздуха, согласно изобретению окружной канал подачи воздуха разделен на автономные окружные каналы с регулируемыми заслонками, с возможностью автономной подачи воздуха по высоте пода и обеспечения равномерной газификации топлива, над подом размещен окружной пояс из жаростойкого материала со сквозными каналами, связывающими полость надколосникового пространства с верхним окружным каналом подачи воздуха, над центральным каналом-камерой установлена надставка из жаростойкого материала с прикрытым верхом от просыпания топлива и углей, и с проходами, связывающими наднадставочное и надколосниковое пространства с полостью канала-камеры, в верхней части стенки которой по ее периметру выполнены каналы-сопла, с возможностью многоструйной подачи воздуха и полного дожигания пиролизного газа и частиц недогоревшего топлива.

Устройство поясняется фиг.1, 2, 3, 4.

На фиг.1 - трехмерная модель с продольным разрезом.

фиг.2 - канал-камера с надставкой.

фиг.3 - вариант надставки.

фиг.4 - окружной пояс.

Устройство состоит из загрузочной камеры 1 (фиг.1), выполненной из листового металла цилиндрической формы и жаростойкого пода 2 в виде усеченного конуса, меньшим основанием направленного вниз, со сквозными каналами 3, связывающими окружной канал 4 подачи воздуха-окислителя для первичного горения топлива над колосниковым пространством. Под подом размещен центральный канал-камера 5 (фиг.1, 2) вертикально направленный вниз соосно с осью пода 2. Канал-камера 5 выполнен из жаростойкого материала, например шамота, и предназначен для дожигания пиролизного газа, образующегося в надколосниковом пространстве и недогоревших частиц топлива. Над каналом-камерой 5 установлена надставка 6, выполненная из жаростойкого материала и составной по высоте и периметру. Выступы 7 на надставке 6 обеспечивают образование проходов 8, 9, связывающих наднадставочное и надколосниковое пространства с полостью канала-камеры 5 для прохождения пиролизного газа и золы. В верхней части стенки канала-камеры по ее периметру выполнены каналы-сопла 10 (фиг.1, 2) с возможностью многоструйной подачи воздуха из дозирующей камеры 11, снабженной регулируемой заслонкой 12. Окружной канал 4 разделен, например, с помощью кольцевых перегородок на автономные каналы 13 с заслонками 14, 15 с возможностью регулированной подачи воздуха-окислителя по высоте пода. Над подом установлен окружной пояс 16 (фиг.1, 4) из жаростойкого материала со сквозными окнами 17, связывающими надколосниковое пространство с верхним окружным каналом подачи воздуха. Под каналом-камерой 5 размещен отражатель 18, обеспечивающий движение дыма по теплообменнику 19. Дымоход 20 связан с трубой 21, снабженной дымососом 22.

Надставка 6 может быть выполнена (фиг.3) с проходами 8, образованными элементами прикрытия надставки 6 в виде лепестков 23, радиально размещенных от центра надставки, образуя проходы 8. Под проходами размещена дополнительно подкладка 24, предохраняющая просыпание топлива в канал-камеру 5 (фиг.1, 2). На поверхности лепестков 23 имеются дугообразные канавки 25, образуя в сборе винтовые, прерывистые канавки для улучшения процесса газификации топлива.

Сжигание твердого топлива в предложенной установке происходит следующим образом. Предварительно производят розжиг и разогрев надставки 6 и поддона 2 до температуры 600-700°С. Разогрев можно произвести легковоспламеняемым топливом, например сухие стружки, дрова. Топливо загружают через люк (не показано) сверху камеры 1 загрузки топлива, при этом все регулируемые заслонки 12, 14, 15 перекрыты. Горение топлива происходит за счет тяги дымососа 22, после розжига в камеру 1 загружают твердое топливо, предназначенное для сжигания. После прогрева пода и надставки открывают заслонки 14, 15 для подачи воздуха окислителя в надколосниковое пространство для обеспечения процесса горения топлива. При образовании в результате горения топлива в надколосниковом пространстве пиролизного газа открывают заслонку 12 подачи воздуха-окислителя в канал-камеру 5 для его дожигания. По мере образования горячих углей над надставкой 6, являющихся источником нагрева пиролизного газа до температуры 1000-1100°С, обеспечивается воспламенение и горение газа в надколосниковом и в наднадставочном пространствах и в канале-камере 5. Производят регулируемую подачу воздуха по высоте пода 2 заслонками 14, 15, обеспечивая сжигание части углей и поддержание стабильного по высоте пода слоя углей. При необходимости полного сжигания топлива в центральном канале-камере 5 и получения экологически чистого выхода дыма в канал-камеру 5 воздух-окислитель подают многоструйно по периметру канала-камеры через каналы-сопла 10, обеспечивая качественное смешивание пиролизного газа с окислителем-воздухом, увеличивая интенсивность сжигания пиролизного газа и мелких недогоревших частиц топлива.

В предложенной конструкции устройства для сжигания твердого топлива возможно сжигание топлива с влажностью до 70% за счет стабильного поддержания достаточного объема горячих углей с температурой 1100-1200°С, при которой происходит образование перегретого пара и разложение его на водород и кислород.

Преимущество предложенного устройства для сжигания твердого топлива в том, что благодаря концентрированному - направленному - потоку пиролизного газа к оси пода в центральный канал-камеру, поддержанию высокой температуры над надставкой и надколосником путем регулирования сжигания топлива и углей в этих зонах создаются благоприятные условия фактически полного сжигания топлива бытовых отходов с экологически чистым выходом продуктов сгорания.

Устройство для сжигания твердого топлива, содержащее загрузочную камеру с жаростойким подом в виде усеченного конуса, меньшим основанием направленным вниз, со сквозными каналами, связывающими окружной канал подачи воздуха для первичного окисления топлива с надколосниковым пространством, центральный вертикально-направленный вниз канал-камеру дожигания пиролизного газа и частиц недогоревшего топлива, связанный с автономной дозирующей камерой подачи воздуха, отличающееся тем, что окружной канал подачи воздуха разделен на автономные окружные каналы с регулируемыми заслонками, с возможностью автономной подачи воздуха по высоте пода и обеспечения равномерной газификации топлива, над подом размещен окружной пояс из жаростойкого материала со сквозными каналами, связывающими полость надколосникового пространства с верхним окружным каналом подачи воздуха, над центральным каналом-камерой установлена надставка из жаростойкого материала с прикрытым верхом от просыпания топлива и углей и с проходами, связывающими наднадставочное и надколосниковое пространства с полостью канала-камеры, в верхней части стенки которой по ее периметру выполнены каналы-сопла с возможностью многоструйной подачи воздуха и полного дожигания пиролизного газа и частиц недогоревшего топлива.