Жаротрубный котел скоростного горения твердого топлива

Изобретение относится к области коммунальной энергетики, в частности, к котельной технике, и предназначено для форсированного сжигания твердого кускового топлива в жаротрубном котле, в том числе для сжигания угольных штыбов, а также для работы в условиях Крайнего Севера.

Известно, что для обеспечения интенсивного горения твердого топлива необходимо его подготовить перед вводом в топочное устройство котла путем предварительного измельчения до требуемой фракции, разморозить, если требуется, подсушить и разогреть, оптимально - до состояния начала газификации. Если измельчение и размораживание угля ведут вне топочного объема, то сушка, разогрев и газификация угля идут в топочном объеме, как естественное начало процесса горения топлива, и поэтому чем менее подготовлено топливо, тем меньше площадь, занимаемая зеркалом активного горения.

Задачей изобретения является создание высокоэффективного жаротрубного котла скоростного горения твердого топлива, включая угольные штыбы, путем ввода в жаровую трубу котла уже подготовленное для интенсивного горения топливо.

Наиболее близким по своей сущности и конструкции к предлагаемому изобретению является известный твердотопливный жаротрубный котел для сжигания кускового топлива, предусматривающий слоевое сжигание угля с использованием устройства шурующих планок маятникового типа для поперечного перемешивания слоя и продвижения его вдоль жаровой трубы в сторону шлаковой шахты, содержащий жаровую трубу, огневую поворотную камеру, отводящие дымогарные трубы, шлаковую шахту, систему соплового распределения воздуха (RU №2623594, кл. F23В 30/10, F23J 1/00) - прототип.

Недостатком известного жаротрубного котла является отсутствие встроенного устройства ввода в жаровую трубу максимально подготовленного для горения топлива с целью его форсированного сжигания, что не позволяет полностью использовать для горения объем жаровой трубы известного котла.

Технический результат поставленной задачи достигается тем, что жаротрубный котел содержит винтовой питатель - смеситель топлива, горизонтальную цилиндрическую емкость, заполненную котловой водой, жаровую трубу, цилиндрическую огневую поворотную камеру, шлаковую шахту, сопловую систему подачи и распределения воздуха, дымогарные трубы и систему шурующих планок маятникового типа, при этом питатель - смеситель топлива размещается в водяном объеме котла под жаровой трубой горизонтально с узлом прохода через заднюю стенку котла и шлаковую шахту, заканчивается он у фронтовой стенки жаровой трубы стокером (выгрузителем) в виде обратного винтового витка, а своей верхней открытой частью питатель - смеситель сообщается с огневым пространством жаровой трубы по ее нижней образующей.

На фиг. 1 и 2 схематично изображены продольный и поперечный (А - А) разрезы жаротрубного котла, который содержит питатель - смеситель топлива (1), горизонтальную цилиндрическую емкость котловой воды (2), жаровую трубу (3) с огневой поворотной камерой (4) с отводящими дымогарными трубами (5) и охлаждаемая шлаковая шахта(6), горизонтальный прогон (7), жесткие тяги (8), шурующие планки (9 и 10), сопла, подающие воздух на горение топлива (11) и на дожигание уноса (12), привод прогона (13), стокер (14), люки обслуживания (15).

Изобретение имеет следующие основные отличия от прототипа и известных технических решений:

- наличие питателя смесителя, который путем перемешивания исходного угля с уже горящим топливом, попадающим туда из жаровой трубы через открытый фланец питателя-смесителя при маятниковым покачивании шурующих планок, позволяет получить на входе в жаровую трубу подсушенное и подогретое до стадии газификации готовое к воспламенению топливо;

- наличие стокера позволяет загрузить подогретое и газифицирующее топливо в начало жаровой трубы под струи первичного воздуха для его воспламенения.

Котел работает следующим образом.

Предварительно выполняются все необходимые операции по пароводяному тракту, включая водяное охлаждение системы шурующих планок: сетевой водой для водогрейного котла, питательной водой для парового котла или котловой водой с использованием циркуляционного насоса.

Розжиг котла производят на дровах, загружаемых через люки обслуживания, или на другом легко воспламеняющемся твердом топливе, при этом растопочное топливо обдувают воздухом через сопла 11. По мере разогрева котла на растопочном топливе питатель-смеситель (1) на малых оборотах плавно заполняется исходным топливом, при этом увеличивают расход растопочного топлива, поскольку часть его проваливается в питатель-смеситель, перемешиваясь с исходным топливом, и разогревает его. После полного заполнения питателя-смесителя разогретая до состояния газификации топливная смесь из питателя-смесителя вводится в жаровую трубу стокером. Одновременно включают в работу системы шурующих планок маятникового типа для регулируемого продвижения смеси топлива по жаровой трубе; топливная смесь перемешивается с горящим растопочным твердым топливом и, попадая под струи первичного воздуха, интенсивно загорается, поскольку уже подготовлена для этого. Затем увеличивают подачу воздуха через сопла 11 для обдува горящего топлива и включают подачу воздуха через сопла 12 для дожигания уноса и химнедожога. Интенсивное горение топлива постепенно распространяется на всю длину жаровой трубы от фронтовой стенки до шлаковой шахты. Шурующие планки обеспечивают поперечное перемешивание и продольное перемещение горящего топлива по жаровой трубе до шлаковой шахты, а питатель-смеситель со стокером обеспечивают сушку, разогрев, газификацию и ввод топлива в жаровую трубу котла.

Дымовые газы от сгоревшего топлива через огневую поворотную камеру с поворотом на 180° вводятся в систему дымогарных труб, где охлаждаются, передав тепло котловой воде, и покидают котел.

Перед поворотом газов в поворотной камере они обдуваются вторичным воздухом из сопел 12, в результате поворота горячих газов происходит их поперечное перемешивание, при этом дожигается мелкий унос и химнедожог (оксид углерода), что увеличивает КПД сжигания топлива.

Заявляемое изобретение позволяет экономично сжигать также угольные штыбы (состав мелкой фракции 0-2 мм в штыбах до 20%), поскольку угольная мелочь в питателе-смесителе газифицируется быстрее крупных фракций, то в жаровой трубе по этой причине при обдувании воздухом она успевает выгореть до уноса в дымогарные трубы.

При работе в условиях Крайнего Севера, где уголь со склада может поступать на сжигание смерзшийся (в стационарных размораживающих устройствах с целью обеспечения выгрузки размораживают только стенки вагона или автомашины с углем), существует проблема сжигания смерзшегося угля. В этой связи при использовании заявляемого изобретения предварительное размораживание и разогрев смерзшегося угля обеспечивается его прогревом в питателе-смесители со сливом образовавшейся влаги наружу, для чего под стокером предусматривают дренаж.

Таким образом, заявляемое изобретение решает задачу создания высокоэффективного жаротрубного котла скоростного горения твердого топлива, включая угольные штыбы, путем ввода в жаровую трубу котла уже подготовленное для интенсивного горения топливо.