UA122190C2 - Пристрій для спалювання низькокалорійного твердого палива - Google Patents

Abstract

Пристрій для спалювання низькокалорійного твердого палива включає живильник, оснащений каналом подачі твердого палива у вигляді пелет, який з'єднаний з камерою первинного горіння, у якій розміщений пристрій розпалювання палива. Камера первинного горіння обладнана заслінкою подачі атмосферного повітря. Усередині камери первинного горіння шарнірно встановлена колосникова решітка, яка виконана з можливістю зміни свого просторового положення відносно горизонтальної площини. Колосникова решітка шарнірно пов'язана із пластиною притискача золи. Між колосниками розміщені шуровки у вигляді з'єднаних між собою пластин, виконаних з можливістю зворотно-поступального горизонтального переміщення відносно колосникової решітки. Колосникова решітка, пластина притискача золи і шуровки кінематично пов'язані з кулачковим механізмом, виконаним з можливістю зміни просторового положення колосникової решітки, утримання пластиною притискача палива і утвореної зольної маси, а також переміщення шуровок. На вході в камеру первинного горіння розміщений шибер, виконаний з можливістю регулювання товщини шару палива, що спалюється.

Description

Винахід належить до теплоенергетичної промисловості і може бути використаний для одержання максимального обсягу теплової енергії, призначеної для різного роду споживачів.

Зокрема, винахід призначено для ефективного одержання теплової енергії при спалюванні низькокалорійного палива, що має високу зольність і ймовірність смолистих нашарувань.

Відома установка для спалювання твердого палива, що містить корпус із топковою камерою, люк із кришкою для завантаження твердого палива в топкову камеру, розташований на верхній частині корпусу, колосникові решітки, що встановлені горизонтально всередині корпусу, трубу для видалення золи, встановлену в нижній частині корпусу під решіткою, колектор для подачі повітря в топкову камеру і пристрій для видалення димових газів |Патент Росії Мо 2399845 на винахід|.

Топкова камера заповнюється твердим паливом через завантажувальний люк і підпалюється. Після набору потрібної температури спрацьовує терморегулятор на пристрої для подачі повітря, заслінка закривається, припиняється подача повітря, і у топковій камері створюється ефект томління. Котел працює на задану температуру.

При спаданні температури спрацьовує пристрій для подачі повітря, при цьому заслінка відкривається і повітря, проходячи через шар палива в завантажувальному бункері, надходить у топкову камеру. Продукти, що утворюються в процесі горіння, із частками сажі через отвори між трубами теплообмінника надходять у димогарну трубу, при цьому температура продуктів горіння така, що на поверхні димогарної труби випадає конденсат, що включає тверді частки сажі. За рахунок ефекту випадання конденсату відбувається самоочистка газоподібних продуктів горіння від твердої складової. Конденсат стікає по поверхні димогарної труби на її дно, де встановлений збірник конденсату. Золовидалення здійснюється за допомогою шиберної засувки. Коли кількість золи досягає верхнього отвору між трубами теплообмінника, засувка висувається, і зола надходить у бункер золовидалення. Після заповнення бункера засувка, прошиваючи шар золи, вертається на своє місце.

Недоліком відомого пристрою є висока циклічність його роботи, яка приводить до нерівномірності процесу спалювання палива.

Конструкція топки визначає необхідність спалювання висококалорійного палива, що має низьку зольність. Це обмежує область застосування конструкції і вимагає ретельного підходу до

Зо вибору продукту, що спалюється.

Розміщення топкового простору і пов'язаного з нею системою відводу газоподібних продуктів горіння палива визначає низьку температуру спалювання, що робить низькою ефективність використання пристрою споживачами теплової енергії.

Істотним є те, що низька швидкість руху газоподібних продуктів горіння і низька температура спалювання приводить до істотних смолонашарувань на внутрішній поверхні пристрою і на конструктивних елементах газоводу.

Крім того, недоліком відомого пристрою є те, що розвантаження зольної маси проводиться за допомогою шиберної заслінки. Така конструкція розвантаження визначає ймовірність низької продуктивності пристрою і обмежений обсяг золи, яка розвантажується за допомогою зазначеної заслінки. Така система завантаження вимагає особливого контролю процесу горіння і при збільшенні обсягу золи ускладнюється ефективне очищення топкового простору.

Шиберне розвантаження золи ускладнює приплив атмосферного повітря, що приводить до неінтенсивності процесу горіння при відносно низькій температурі.

Найбільш близьким технічним рішенням, вибраним як найближчий аналог, є пристрій для спалювання твердого палива, який складається з камери згоряння, тракту відводу димових газів, який виконаний у вигляді димової труби, повітродувки, яка з'єднана з камерою згоряння за допомогою патрубка. Камера згоряння складається із внутрішньої стінки і зовнішньої стінки, у просторі між якими проходить повітря, що нагнітається повітродувкою. У нижній частині камери згоряння перебуває колосникова решітка, що служить для підтримки палива. Через отвори в ній зола зсипається в зольник, який перебуває під колосниковою решіткою (патент Росії на винахід

Мо 26408521.

У відомій конструкції до камери згоряння примикає патрубок завантаження палива, який виконаний у вигляді шнека з реверсом. Повітряні сопла в камері згоряння розташовані по секціях.

Повітряні сопла на нижній секції відносно внутрішньої стінки камери згоряння розташовані тангенціально, на середній секції - хордально, на верхній секції - радіально.

За допомогою шнека з реверсом на колосникову решітку подаються дроблені деревні відходи, які підпалюються автономним запальним пристроєм, який являє собою газовий пальник з іскровим запалюванням. Повітря в камеру згоряння підводять від повітродувки по бо повітряному патрубку, при цьому підведення повітря в кожну секцію здійснюється через повітряні сопла. Після підпалювання палива воно починає розкладатися. Через недолік кисню в повітрі, над палаючими дробленими дерев'яними відходами утворюється суміш газів, багата горючими компонентами. Газову суміш, що рухається в напрямку димової труби, по трьох секціях підводять вторинне повітря, яке подається у камеру згоряння повітродувкою. Продукти, що не встигнули згоріти, догоряють у камері згоряння за рахунок подачі вторинного повітря в зону догорання. Для енергійного окиснення продуктів розкладання палива, просочених токсичними речовинами, повітря в нижню і середню секції камери згоряння подається одночасно в різних напрямках (тангенціально і хордально) Паливо в камеру згоряння подається в циклічному режимі. На колосникових решітках утворюється шар з палаючого палива. Нижня частина шару з палаючого палива являє собою підшар з палаючого вугілля.

Зольний залишок під дією гравітаційних сил через поздовжні щілини в колосникових решітках падає вниз у зольник. Ворошіння дроблених деревних відходів на колосникових решітках не передбачається.

Недоліком відомого пристрою є низька продуктивність спалювання і високі вимоги до якості палива, яке повинно мати низьку зольність і не бути схильним до відкладання смол на внутрішніх поверхнях конструктивних елементів пристрою.

Вищевказане обумовлене тим, що пристрій має колосникові решітки, які не очищаються в процесі згоряння палива. Згідно з відомим винаходом, після згоряння палива утворена зола просипається через простір між колосниками. Таке можливо тільки при спалюванні дуже подрібненого зернистого шару. При збільшенні шару палива, що спалюється, колосникові решітки втрачають пропускну здатність, топковий простір забивається зольною масою і потрібно додаткові трудові і матеріальні витрати для очищення топкового простору.

Незалежно від палива, у міру його спалювання, на поверхні колосників відкладаються смолисті відкладання. При відсутності очищення колосників, смолисті відкладання зменшують приплив атмосферного повітря, знижуючи ефективність одержання теплової енергії.

Істотним недоліком відомого технічного рішення є те, що збирання золи здійснюється видаленням з коробчатої ємності, розташованої під золотниковим простором.

Таке видалення золи не дозволяє автоматизувати технологічний процес, що говорить про досить обмежену продуктивність пристрою, який застосовують для одержання незначної

Зо кількості теплової енергії.

Задачею винаходу є вдосконалення конструкції пристрою, призначеного для спалювання низькокалорійного палива за рахунок того, що в конструкції пристрою передбачається регламентована подача палива, що забезпечує оптимальний об'єм для спалювання з максимальною ефективністю, а в камері первинного згоряння розміщена оригінальна конструкція колосникової решітки, яку виконують із можливістю зміни просторового положення, а в просторі між колосниками розміщені рухливі елементи - шуровки, що забезпечують поступальне переміщення згорілої зольної і смолистої маси з камери первинного горіння і одночасне очищення простору між колосниками. У конструкції камери первинного горіння передбачена наявність шарнірно закріпленого притискача, який забезпечує утримання утвореної золи на колосникових решітках у процесі горіння.

Поставлена задача вирішується за рахунок того, що пристрій для спалювання низькокалорійного твердого палива включає живильник, який має канал подачі твердого палива у вигляді пелет, який з'єднаний з камерою первинного горіння, у якій розміщений пристрій розпалювання палива.

Згідно з винаходом, камера первинного горіння обладнана заслінкою подачі атмосферного повітря. Всередині камери первинного горіння шарнірно встановлена колосникова решітка, яка виконана з можливістю зміни свого просторового положення відносно горизонтальної площини.

Положення решітки залежить від циклу роботи колосникового механізму. Колосникова решітка шарнірно пов'язана із пластиною притискача золи. Між колосниками розміщені шуровки у вигляді з'єднаних між собою пластин.

Шуровки виконані з можливістю зворотно-поступального горизонтального переміщення відносно колосникової решітки.

Колосникова решітка, притискач золи у вигляді пластини і шуровки кінематично пов'язані з кулачковим механізмом. Кулачковий механізм забезпечує зміну просторового положення колосникової решітки, пластини притискача, а також переміщення шуровок.

На вході в камеру первинного горіння розміщений шибер для регулювання товщини шару палива, що спалюється.

Технічний результат від використання винаходу полягає в тому, що: - забезпечується повне спалювання низькокалорійного, високозольного палива; 60 - режим горіння може регулюватися залежно від застосовуваного палива;

- паливо в процесі горіння фіксується до повного спалювання і механічно віддаляється з камери первинного горіння; - утворена в процесі горіння зола віддаляється, при цьому простір між колосниками очищується, що забезпечує приплив атмосферного повітря в камеру первинного горіння; - конструкція пристрою передбачає можливість спалювання низькокалорійного палива в стаціонарних і мобільних установках, призначених для одержання теплової енергії для різних споживачів; - конструкція пристрою передбачає безперервність технологічного циклу згоряння палива, який включає переміщення пелет у камеру первинного горіння, розміщення пелет на колосниковій решітці, фіксацію пелет притискачем і шуровками, повне спалювання палива, переміщення шуровками утвореної в результаті спалювання зольної маси з колосникової решітки у прийомний бункер; - очищується колосникова решітка від смолистих відкладань, які обмежують приплив свіжого повітря в камеру первинного горіння.

Заявлений винахід ілюструється схемами, де на Фіг. 1 показана вертикальна проекція пристрою для спалювання твердого палива; на Фіг. 2, 3, 4 - технологічні цикли взаємодії колосникової решітки із шуровками між колосниками і шарнірно закріпленим притискачем.

Пристрій для спалювання низькокалорійного твердого палива включає живильник (на схемі не показано). Живильник з'єднаний з камерою 1 первинного горіння каналом 2 подачі твердого палива у вигляді пелет.

Камера 1 первинного горіння обладнана пристроєм З розпалювання палива у вигляді, наприклад, керамічного нагрівального елемента (КНЕ).

Камера 1 первинного горіння обладнана заслінкою 4 подачі атмосферного повітря.

Усередині камери 1 встановлена колосникова решітка 5, яка виконана з можливістю зміни свого просторового положення щодо горизонтальної площини, при цьому колосникова решітка 5 шарнірно пов'язана із притискачем 6 золи.

Між колосниками решітки 5 розміщені шуровки 7 у вигляді з'єднаних між собою пластин, виконаних з можливістю зворотно-поступального горизонтального переміщення.

Колосникова решітка 5, пластина притискача б золи і шуровки 7 кінематично пов'язані з

Зо кулачковим механізмом 8.

Кулачковий механізм 8 змінює просторове положення колосникової решітки 5, пластини притискача 6 палива і утвореної зольної маси, а також переміщує шуровки 7.

На вході в камеру 1 первинного горіння розміщений шибер 9 для регулювання товщини шару палива, що спалюється.

Кутове переміщення колосникової решітки 5 і рух шуровок 7 забезпечується кулачковим механізмом 8, пов'язаним із приводом 10 електродвигуном. Після одного циклу розвантаження золи, механізм зупиняється у вихідному положенні за рахунок спрацьовування кінцевого вимикача. Паузи між циклами залежать від типу пелет і необхідної потужності пальника.

У приводі 10 кулачкового механізму 8 може бути застосований черв'ячний редуктор з електродвигуном.

Кулачковій механізм, за допомогою коромисел 11 та 12, які мають по дві точки контакту з поверхнею кулачка, рознесених відносно осі обертання коромисла на певний кут, забезпечує запрограмований рух колосникової решітки і переміщення шуровок, одні забезпечують рух униз і вперед, інші - нагору і назад, відповідно.

У нижній частині пристрою розташований зольник 13 для розміщення золи і наступного її вилучення для утилізації.

Пристрій працює таким чином.

Для спалювання палива використовуються пелети із соломи, стружки, деревних відходів.

Виготовляючи паливо в такому вигляді, реалізується завдання ефективної дозованої його подачі для спалювання відповідно до необхідного режиму горіння і одержання максимальної кількості теплової енергії.

У вихідному положенні паливо завантажується в прийомний бункер (на схемах не показано), звідки за допомогою живильника, оснащеного каналом 2 подачі твердого палива, надходить у камеру первинного горіння 1.

Оптимальне дозування подачі палива досягається за рахунок того, що переміщення пелет може здійснюватися, наприклад, за допомогою дозатора, а формування шару палива, призначеного для спалювання, регулюється шиберною заслінкою 9, яка встановлена на вході в камеру 1 первинного горіння. При зміні просторового положення шибера 9 здійснюється регулювання спаленного шару залежно від фізико-механічних параметрів палива.

Пелети надходять на колосникову решітку 5 в камері 1 первинного горіння. Для запуску печі в зоні камери первинного горіння розміщений пристрій З розпалювання, виконаний, наприклад, у вигляді керамічного нагрівального елемента (КНЕ). За допомогою цього пристрою З проводиться підпалювання пелет і вивід пристрою на робочий режим. Забезпечення оптимального робочого режиму пристрою залежить від припливу атмосферного повітря в зону горіння. Оптимальний об'єм повітря, який повинно подати в зону горіння, регулюється заслінкою 4, яку шарнірно закріплюють до корпусу пристрою. Положення заслінки 4 змінюють вручну або автоматично за допомогою виконавчого механізму, пов'язаного із системою керування.

Установлено, що горіння палива і розвантаження утвореної зольної маси залежить від просторового положення колосникової решітки 5. Для цього її закріплюють шарнірно, що дозволяє змінювати положення решітки 5 у процесі горіння і при розвантаженні зольної маси.

Особливістю пристрою, що заявляється, є те, що його робота забезпечує спалювання високозольного палива, наприклад, пелет із соломи, тирси, стружки і інших відходів деревопереробної промисловості.

Однієї із проблем спалювання зазначеного палива є те, що значний об'єм золи, який утворювався, не в змозі повністю вийти через колосникову решітку 5, а від своєчасного видалення золи залежить ефективність роботи пристрою.

Після завантаження пелет у бункер, вони надходять у камеру 1 горіння на горизонтально розташовану колосникову решітку 5, при цьому притискач 6 перебуває у верхньому положенні, а шуровки 7 - нижче рівня колосникової решітки 5 у вихідному стані. Для пелет з високим вмістом і низькою температурою плавлення золи попередньо встановлюється над третім рядом шуровок 7 відповідний шибер 9, який обмежує товщину шару пелет над колосниковою решіткою 5.

Для розпалювання пелет здійснюється розрядження над камерою 1 первинного горіння. При закритій заслінці 4 подачі повітря в камеру 1 первинного горіння, подають повітря через керамічний нагрівальний елемент З (КНЕ), який нагрівається до 1000 "С и, рухаючись через порожнечі між пелетами, за 60-90 секунд розпалює їх.

Контроль появи полум'я може проводитися візуально або за допомогою датчика контролю полум'я з подачею сигналу на контролер керування КНЕ.

Після появи полум'я відключається КНЕ З ії відкривається заслінка 4 подачі первинного атмосферного повітря в камеру 1 первинного горіння, при цьому припиняється подача повітря через КНЕ 3.

Час розпалювання всієї маси пелет залежить від їхньої вологості і типу. Після розпалювання пелет і виходу на стійке горіння включається режим періодичного розвантаження камери горіння від відпрацьованого палива - золи. Час періоду горіння пелет між розвантаженнями програмується на контролері і залежить від типу пелет і необхідної потужності пальника.

При горінні пелет кут нахилу колосникової решітки 5 змінюється з горизонтального на спадаючий для розвантаження золи, при цьому опускається притискач і оголюються шуровки 7, нанизуючи масу частково розплавленої золи на перший ряд шуровок 7. Зазначені шуровки 7 при своєму горизонтальному русі скидають золу в зольник 13. У цей час другий ряд шуровок 7 просуває палаюче паливо зольну масу, що утворюється, а третій ряд шуровок 7 забезпечує подачу свіжого палива в зону горіння.

Технологічні цикли переміщення колосникової решітки 5 і шуровок передбачають: - опускання шарнірно встановленої колосникової решітки 5 у положення розвантаження, при цьому шарнірно встановлений притискач б, пов'язаний із решіткою 5, опускається, придавлюючи палаючу масу золи на перший ряд шуровок 7, які пронизують наскрізь золу; - повільний горизонтальний рух шуровок, що забезпечує скидання залишків згорілого палива в зольник, просування палаючого палива по колосниковій решітці 5 і завантаження свіжої порції палива; - підйом колосникової решітки 5 і притискача б у вихідне положення, при цьому зола, що звисає з колосникової решітки 5, відділяється ножем, виготовленим з жароміцної сталі; - швидке повернення шуровок 7 у вихідне положення.

Конструкцією передбачено регулювання товщини шару, що формується для горіння пелет, шляхом установки над третім рядом шуровок 7 невеликого шибера 9, висота якого різна для різних типів пелет.

Кутове переміщення колосникової решітки 5 і рух шуровок 7 забезпечується кулачковим механізмом, пов'язаним із приводом. Після одного циклу розвантаження золи, механізм зупиняється у вихідному положенні за рахунок спрацьовування кінцевого вимикача. Паузи між циклами залежать від типу пелет і необхідної потужності пальника.

У приводі кулачкового механізму може бути застосований черв'ячний редуктор з приводом 10 - електродвигуном.

Різні швидкості руху колосникової решітки 5, притискача 6 і шуровок 7 забезпечуються двома фігурними кулачками, закріпленими на вихідному валу черв'ячного редуктора.

Кулачковій механізм, за допомогою коромисел 11 та 12, які мають по дві точки контакту з поверхнею кулачка рознесених відносно осі обертання коромисла на певний кут, забезпечує запрограмований рух колосникової решітки і переміщення шуровок, одні забезпечують рух униз і вперед, інші - нагору і назад, відповідно.

Дослідно-промислові дослідження показали високу ефективність пристрою, який забезпечує спалювання палива при високій температурі, незалежно від високої його зольності і низької калорійності.

Claims (2)

1. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Пристрій для спалювання низькокалорійного твердого палива, що включає живильник, оснащений каналом подачі твердого палива у вигляді пелет, який з'єднаний з камерою 15 первинного горіння, у якій розміщений пристрій розпалювання палива, який відрізняється тим, що камера первинного горіння обладнана заслінкою подачі атмосферного повітря, а усередині камери первинного горіння шарнірно встановлена колосникова решітка, яка виконана з можливістю зміни свого просторового положення відносно горизонтальної площини, при цьому колосникова решітка шарнірно пов'язана із пластиною притискача золи, а між колосниками 20 розміщені шуровки у вигляді з'єднаних між собою пластин, виконаних з можливістю зворотно- поступального горизонтального переміщення відносно колосникової решітки, причому колосникова решітка, пластина притискача золи і шуровки кінематично пов'язані з кулачковим механізмом, виконаним з можливістю зміни просторового положення колосникової решітки, утримання пластиною притискача палива і утвореної зольної маси, а також переміщення 25 шуровок, при цьому на вході в камеру первинного горіння розміщений шибер, виконаний з можливістю регулювання товщини шару палива, що спалюється. а я М: : Ох ї і 4 К : ЕЙ ши дех Шон о 4 ши нини и я В ше: НАЧИННЯ Ян 1 век - БАХ Те Я в дн ним ж нн - ! ен в ке ж в. ї ш-- а С ШИ оо в нн и х І й дет Й Ди В х : Н ев ї й і с и 0 ХЕ сх вся мом ді В ЕВ я Ви НУ . у з?

   Фіг. 1

   НН он о З -ец Б. -й ші - й в б Щфщ сома Ко НН В ОКХ КО ХХ ж о - - с С 5 ай ПО З С З КВ М. шо В щщ ШОН СЛ КВУ ХК ВХ МОБ Ка Сов ЕХ ш п. ше о і 7 х ! 7 ПЕВ оо я ОО ОМ пня кити ОООЕ о ВН о Ме їж

   Фіг.
2. 2 Фіг. З - ше В роди ся ОК В ско Її о: о З ПО КОКО ПЕ Ха ПК ВК й ш ДМ й . З У Б;

   Фіг. 4