Топки котлов с колосниковыми решетками для древесного топлива. Колосниковые решетки для котлов
Топки котлов с колосниковыми решетками для древесного топлива
Колосниковая решетка представляет собой механическое устройство, предназначенное для подачи топлива в топку с целью эффективного сжигания топлива. Процесс сжигания топлива в воздушной среде включает три этапа:
- высушивание топлива;
- нагревание, испарение и сжигание газов;
- сжигание твердого углерода, то есть дожиг.
Технология, предусматривающая разделение процесса сжигания на этапы, используется даже в случае непрерывной подачи топлива. Длительность этапов сжигания определяется используемым видом топлива, а также влажностью и размерами сжигаемого вещества.
Снижение давления воздуха должно происходить непосредственно над решеткой и ни в коем случае над слоем топлива в связи с тем, что эффективность процесса горения в значительной степени зависит от того, насколько точно выдерживается требуемая толщина слоя топлива.
Неподвижная наклонная колосниковая решетка
Неподвижная наклонная колосниковая решетка представляет собой наиболее простой тип оборудования, предназначенного для сжигания твердого топлива. Угол наклона решетки регулируется в зависимости от типа топлива и предварительной обработки топлива.
Под действием силы тяжести топливо передвигается к задней части топки и сжигается после того, как достигает конца решетки. Этот вид оборудования недостаточно приспособлен для использования различных видов топлива, так как угол наклона решетки может быть неодинаков в случае использования различных видов топлива и даже одного вида топлива, подвергшегося различной предварительной обработке.
Для охлаждения решетки могут использоваться трубы, через которые пропускается вода. Если колосниковая решетка не охлаждается, то необходимое охлаждение осуществляется первичным воздухом. Первичный воздух следует пропускать через колосники решетки из-под слоя топлива. В этом случае процесс высушивания топлива является более эффективным.
Воздух подается в камеру дожига через выпускное отверстие топки. Эффективность горения регулируется подачей первичного воздуха, а качество сжигания - подачей вторичного воздуха. При сжигании топлива с высоким содержанием влаги может требоваться предварительное нагревание воздуха. В противном случае сгорание газов может быть неполным.
При сжигании топлива с высоким содержанием влаги следует использовать топку с керамическими стенками и сводом, что позволит повысить температуру в топке и повысит эффективность высушивания и сгорания газов. При сжигании сухого топлива для охлаждения этих поверхностей используется система водяного охлаждения.
Топка с неподвижной колосниковой решеткой имеет постоянный КПД. Контроль за подачей топлива осуществляется посредством измерения уровня топлива или с помощью клапана, который обеспечивает подачу на решетку топлива, образующего слой требуемой толщины.
После окончания процесса горения зола собирается в золосборник, откуда она может транспортироваться гидравлическим скребковым транспортером или шнеком. Если решетка имеет большие зазоры между колосниками, частицы топлива и зола могут проваливаться через эти зазоры. Необходимо предусмотреть механизм для удаления этих материалов.
Неподвижные решетки также могут иметь подвижную концевую секцию.
Подвижная колосниковая решетка
Подвижная решетка смещается в меньшей степени, чем неподвижная решетка, так как колосники перемещают топливо через пространство котла. Скорость движения колосников решетки регулируется, что позволяет использовать различные виды топлива с различными характеристиками и размерами. Топливо также перемешивается по мере его перемещения через пространство котла. Система подачи воздуха устроена так же, как и система подачи воздуха топки с неподвижной решеткой. Однако колосники подвижной решетки охлаждаются только первичным воздухом, что не позволяет уменьшать количество первичного воздуха пропорционально массе сжигаемого топлива. Поэтому в процессе сжигания при неполной загрузке в топке имеется некоторый избыток воздуха.
При сжигании топлива, имеющего высокую зольность, следует использовать подвижную колосниковую решетку. В противном случае имеется риск спекания золы в крупные куски, что затрудняет золоудаление. Зола и части сжигаемого материала легче проваливаются сквозь подвижную решетку, чем сквозь неподвижную решетку. Поэтому необходимо предусмотреть механизм удаления этих частиц. Например, части сжигаемого материала могут падать в резервуар с водой и оттуда удаляться в контейнер. Использование воды в системе золоудаления устраняет риск возгорания золы и предотвращает попадание воздуха в топку. Вода также защищает котел от воздействия локальных взрывов. Основным недостатком этой системы золоудаления является ее высокая стоимость.
Плоские решетки
Существуют различные классификации плоских решеток. Одной из них является классификация по способу подачи топлива на решетку.
Топливо может подаваться в топку из-под решетки с помощью винтового или поршневого питателя в реторту, помещенную на решетку. Первичный воздух подается из-под решетки или через верхнюю часть реторты. При необходимости воздух также может подаваться через боковые стенки топки. Зола удаляется вручную. Решетка с такой системой подачи предназначена для использования в топках котлов малой мощности, работающих на древесной щепе.
При использовании подвижной решетки "вандеррост" топливо подается через одну из сторон решетки и затем перемещается через топку. Скорость движения решетки рассчитывается таким образом, чтобы обеспечить полное сгорание топлива в конце решетки. Уровень топлива контролируется регулятором уровня. Первичный воздух подается из-под решетки. Зола транспортируется из топки устройством золоудаления. В этой топке можно сжигать различные виды топлива, например торф и древесную щепу.
Топливо также может подаваться на решетку устройством верхней подачи. Это устройство, подающее топливо на подвижную решетку, также часто называют "загрузчиком-забрасывателем". Загрузчик забрасывает топливо на решетку с использованием механического или пневматического устройства. Около половины подаваемого топлива сгорает в воздухе, в зависимости от вида и размеров его частиц. Остальное топливо сжигается на решетке.
Цилиндрическая печь
Цилиндрическая печь используется для сжигания топлива с очень высоким содержанием влаги, например щепы или коры, поставляемых с лесопильных предприятий, влажностью до 65%.
Печь содержит круглую плоскую решетку, из-под которой подается топливо. Первичный воздух также подается из-под решетки, а вторичный воздух подается над поверхностью слоя топлива. Третичный воздух с высокой скоростью подается в область выпускного отверстия. При использовании топлива с очень высоким содержанием влаги первичный воздух подогревается до температуры 150-250°С. Стенки печи, изготовленные из кирпича, не поглощают теплоты.
boiler-wood.ru
Колосниковая решетка охлаждаемой конструкции (крок)
Изобретение относится к области тепловой энергетики. Колосниковая решетка охлаждаемой конструкции состоит из стальных труб прямоугольного сечения, уложенных параллельно на расстоянии друг от друга, вваренных с одного конца во входящий коллектор, с другого - в выходящий коллектор под углом, позволяющим теплоносителю (воде) циркулировать внутри указанных труб прямоугольного сечения, посредством которого трубы охлаждаются изнутри, между стальными трубами на расстоянии друг от друга вварены отрезки стального прута, являющиеся компенсаторами, которые в совокупности с плоскостью труб прямоугольного сечения образуют рабочую поверхность устройства, а расстояния между отрезками стального прута образуют отверстия, через которые подается воздух в зону горения твердого топлива и ссыпается зола в зольник котла. Изобретение позволяет повысить эксплуатационную надежность, эффективно нагревать теплоноситель (воду), циркулирующий в рабочих трубах решетки, энергией горящего твердого топлива, лежащего на поверхности колосниковой решетки. 6 ил.
Колосниковая решетка охлаждаемой конструкции (КРОК) - изобретение в области тепловой энергетики - служит для поддержания раскаленного до 1000°С твердого топлива, устанавливается в топках водогрейных печей и котлов, при этом теплоноситель (вода) циркулирует одновременно в «водяной рубашке» котла (печи) и внутри труб прямоугольного сечения колосниковой решетки охлаждаемой конструкции.
Прототип - чугунная колосниковая решетка - элемент топочных устройств, поддерживающий слой горящего твердого топлива собирается из монолитных чугунных колосников, имеющих отверстия для подвода воздуха (стр.604. Советский энциклопедический словарь /Гл. ред. А.М.Прохоров; ред.: А.А.Гусев и др. - изд. 4-е, М.: Сов. энциклопедия, 1987 г.).
Колосниковая решетка охлаждаемой конструкции представляет собой устройство, сваренное из стальных труб прямоугольного (квадратного) сечения достаточной длины, расположенных параллельно друг другу на расстоянии 15-20 мм (фиг.2, поз.10), с вваренными в межтрубное пространство относительно друг друга на расстоянии 20-30 мм отрезками стального прута - компенсаторами (фиг.1, 2, 3 - поз.3), при этом плоскости труб прямоугольного сечения в совокупности с компенсаторами образуют рабочую поверхность решетки (фиг.2, 3 - поз.11), а расстояния между компенсаторами образуют рабочие отверстия решетки (фиг.1, 3 - поз.2), через которые подается воздух в зону горения топлива и ссыпается зола в зольник котла. А так же, стальные трубы прямоугольного сечения вварены с одного конца в общий входящий коллектор (фиг.1, 2, 3, 4. - поз.5 - коллектор), с другого - в выходящий (фиг.1, 2, 3, 4 - поз.1) коллектор под углом (фиг.3, 4 - поз.8) относительно плоскости входящего и выходящего коллекторов, а готовая конструкция (КРОК) монтируется в водогрейном котле с учетом гравитации земли, то есть угол конструкции определяет естественное движение воды (теплоносителя), которое охлаждает нагреваемую снаружи решетку изнутри.
Колосниковая решетка охлаждаемой конструкции (КРОК) имеет ряд преимуществ перед аналогом - охлаждаемой уголковой решеткой ОУР, топочным устройством, устанавливаемым в котлах КВЗ котельным заводом «Росэнергопром» г.Барнаул, ул. Трактовая, 2.
Недостатки конструкции охлаждаемой уголковой решетки (ОУР):
1. Уголок, приваренный к водонаполненным (рабочим) трубам радиального сечения, отрывается в местах сварных соединений по причине разности температурных напряжений (уголок в отличие от рабочих труб водой не охлаждается - фиг.5 сечение - ОУР фрагмент). Это приводит к течи воды из котла.
2. В процессе эксплуатации котла уголок изнашивается - прогорает (не охлаждается водой) приходится менять, а это трудоемкая работа.
3. В процессе эксплуатации котла сгоревшее топливо - зола не ссыпается в зольник, по причине малых отверстий в теле уголка, поэтому при обслуживании котла раскаленная масса золы выгребается прямо под ноги кочегару (опасная процедура) - работа котла прекращается.
4. Для эффективной работы ОУР необходима принудительная циркуляция теплоносителя (воды), рабочее давление не менее 2 кг/см2 - опасность парообразования.
5. Для эффективного горения топлива необходимо принудительное нагнетание воздуха в зону горения (принцип кузнечного горна) - дополнительный расход электроэнергии.
Все перечисленные недостатки выявлены при эксплуатации котлов КВЗ в нашей поселковой котельной с 2004 г.
В колосниковой решетке охлаждаемой конструкции (КРОК) по отношению к ОУР эти недостатки отсутствуют полностью:
1. Расстояние между параллельными трубами прямоугольного сечения выполняется в пределах 15-20 мм (фиг.2 - поз.10), в которое по всей площади решетки вварены отрезки стального прута - компенсаторы квадратного или радиального сечения длиной 50-70 мм (фиг.1, 3 - поз.3) непрерывным сварным швом с четырех сторон по всей длине прута (фиг.2 - поз.6). Это делает конструкцию КРОК более жесткой, менее подверженной тепловой деформации.
2. Расстояния между отрезками стального прута - компенсаторами образуют достаточного размера 20-30 мм рабочие отверстия решетки (фиг.1, 3 - поз.2), через которые в процессе эксплуатации котла проходит воздух в зону горения топлива, а также ссыпается сгоревшее топливо - зола в зольник котла.
3. Приваренные в межтрубное пространство по всей площади решетки компенсаторы в совокупности с плоскостью труб прямоугольного сечения образуют ровную рабочую поверхность решетки (фиг.2, 3 - поз.11 - аналогично поверхности чугунного колосника), это позволяет проходить воздуху в зону горения свободно, что не выполнимо при «холмистой» (фиг.5) поверхности ОУР - нет необходимости принудительного нагнетания воздуха.
Изобретательский замысел топочного устройства колосниковой решетки охлаждаемой конструкции (КРОК) и конечный технический результат заключается в следующем:
Сварная конструкция из стальных труб прямоугольного сечения непосредственно выполняет функции колосника, т.е. держит на своей поверхности раскаленную до 1000°С массу твердого топлива, при этом эффективно охлаждается изнутри циркулирующим в трубах прямоугольного сечения теплоносителем (водой).
По аналогии с ОУРом:
1. Позволяет более эффективно использовать энергию горящего твердого топлива, т.к. имеет примерно в 2 раза большую площадь теплообмена между раскаленной массой твердого топлива и теплоносителем (водой).
2. Устойчивость конструкции к короблению (тепловой деформации) за счет вваренных по всей площади решетки компенсаторов (отрезков стального прута), которые делают конструкцию более жесткой.
3. Имеет достаточные для свободной подачи воздуха и естественного сброса золы рабочие отверстия.
По аналогии с прототипом:
1. Устойчивость конструкции к прогоранию (деформации от перегрева) за счет эффективного охлаждения циркулирующего внутри труб прямоугольного сечения теплоносителя (воды).
2. Оборудование водогрейных печей и котлов устройством КРОК позволит увеличить кпд теплоэнергетических аппаратов до 70-80%, при этом обойтись без подключения электрических насосов, что особенно актуально там, где нет или частые перебои с подачей электричества (применимо для автономных отопительных систем, особенно в северных и приравненных к северным территориям).
3. Применение КРОК позволит расширить диапазон применяемого твердого топлива - каменный уголь всех сортов, дрова, торф, древесный мусор, опилки, что удешевит эксплуатацию печей и котлов, оборудованных данной конструкцией.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 показана колосниковая решетка охлаждаемой конструкции, вид сверху:
поз.1 - выходящий коллектор,
поз.2 - рабочее отверстие решетки, через которое подается воздух в зону горения твердого топлива, а также ссыпается зола в зольник печи (котла),
поз.3 - компенсаторы (отрезки стального прута длиной 50-70 мм, приваренные по всей площади решетки в межтрубное пространство непрерывным швом по всей своей длине с четырех сторон,
поз.4 - стальная труба прямоугольного сечения,
поз.5 - входящий коллектор.
На фиг.2 показано поперечное сечение колосниковой решетки охлаждаемой конструкции (фрагмент), обозначенное на фиг.1, как (А-А):
поз.3 - компенсатор,
поз.4 - стальная труба прямоугольного сечения,
поз.6 - сварной шов,
7 - теплоноситель (вода),
поз.10 - расстояние между стальными прямоугольного сечения трубами решетки, выполненное по всей длине рабочих труб 15-20 мм,
поз.11 - рабочая поверхность конструкции:
4 - толщина стенки прямоугольной трубы в миллиметрам,
40 - ширина прямоугольной трубы в миллиметрах,
60 - высота прямоугольной трубы в миллиметрах.
На фиг.3 показано сечение колосниковой решетки охлаждаемой конструкции, обозначенное на фиг.1, как (Б-Б):
поз.1 - выходящий коллектор,
поз.2 - рабочее отверстие решетки, 20-30 мм,
поз.3 - компенсатор,
поз.4 - стальная труба прямоугольного сечения,
поз.5 - входящий коллектор,
поз.7 - теплоноситель (вода),
поз.8 - угол относительно плоскости коллекторов с учетом гравитации земли при монтаже готовой решетки в топке котла, определяющий движение теплоносителя при нагреве его энергией горящего топлива.
На фиг.4 - показано сечение колосниковой решетки охлаждаемой конструкции, обозначенное на фиг.1, как (В-В):
поз.1 - выходящий коллектор,
поз.4. - рабочая труба,
поз.5 - входящий коллектор,
поз.6 - сварные швы,
поз.7 - теплоноситель (вода),
поз.8 - угол,
поз.9 - движение теплоносителя (воды) при нагреве его энергией горящего топлива,
поз.12 - тепловое воздействие горящего твердого топлива.
На фиг.5 показано сечение фрагмента охлаждаемой уголковой решетки (ОУР), устанавливаемой на котлах КВЗ РОСЭНЕРГОПРОМ г.Барнаул:
поз.4 - рабочая труба радиального сечения,
поз.2 - рабочее отверстие решетки в теле уголка, через которые проходит воздух в зону горения твердого топлива,
поз.13 - уголок, приваренный по всей длине труб радиального сечения,
поз.6 - сварной шов,
поз.7- теплоноситель (вода).
Как видно из чертежа, уголок, приваренный к трубам решетки, не охлаждается водой, поэтому испытывает на себе большие температурные напряжения. Следствие - быстрый износ (прогар, деформация) уголка. Из-за разности температурного напряжения в теле уголка по отношению к водонаполненной (рабочей трубе), возможен отрыв сварных соединений из тела трубы, что приведет к течи теплоносителя (воды). Так же рабочие отверстия в уголке настолько малы, что зола не ссыпается естественным путем в полость зольника, и для эффективной работы данной решетки необходим принудительный поддув воздуха в зону горения (принцип кузнечного горна).
На фиг.6 показано схематическое положение колосниковой решетки охлаждаемой конструкции (КРОК), и ее принцип работы в гравитационной системе отопления (принцип работы - естественная циркуляция за счет разной плотности горячего и холодного теплоносителя):
поз.14 - радиатор отопления,
поз.16. - подающий трубопровод системы отопления, подключенный к водяной рубашке котла,
поз.19 - водогрейный котел,
поз.1 - выходящий коллектор колосниковой решетки охлаждаемой конструкции, сообщающийся с «водяной рубашкой» котла,
поз.15 - обратный трубопровод системы отопления, подключенный к «водяной рубашке» котла,
поз.5 - входящий коллектор колосниковой решетки охлаждаемой конструкции,
поз.17 - циркуляционный трубопровод расширительного бака,
поз.18 - движение нагретой воды (теплоносителя),
поз.20 - движение охлажденной воды (теплоносителя).
Охлажденный теплоноситель 20 поступает в входящий коллектор 5 КРОК и «водяную рубашку» водогрейного котла, далее распределяется по рабочим трубам, где нагревается энергией горящего твердого топлива - происходит уменьшение плотности воды - движется к подающему трубопроводу за счет гравитации земли. Нагретый теплоноситель 18 двигается по подающему трубопроводу 16 в систему отопления, охлаждается в радиаторе 14 системы отопления - происходит увеличение плотности теплоносителя (воды) - поступает в обратный трубопровод 15 - цикл повторяется.
Колосниковая решетка охлаждаемой конструкции, состоит из стальных труб прямоугольного сечения, уложенных параллельно на расстоянии друг от друга, вваренных с одного конца во входящий коллектор, с другого - в выходящий коллектор под углом, позволяющим теплоносителю (воде) циркулировать внутри указанных труб прямоугольного сечения, посредством которого трубы охлаждаются изнутри, между стальными трубами на расстоянии друг от друга вварены отрезки стального прута, являющиеся компенсаторами, которые в совокупности с плоскостью труб прямоугольного сечения образуют рабочую поверхность устройства, а расстояния между отрезками стального прута образуют отверстия, через которые подается воздух в зону горения твердого топлива и ссыпается зола в зольник котла.
www.findpatent.ru
колосниковая решетка охлаждаемой конструкции (крок) - патент РФ 2382944
Изобретение относится к области тепловой энергетики. Колосниковая решетка охлаждаемой конструкции состоит из стальных труб прямоугольного сечения, уложенных параллельно на расстоянии друг от друга, вваренных с одного конца во входящий коллектор, с другого - в выходящий коллектор под углом, позволяющим теплоносителю (воде) циркулировать внутри указанных труб прямоугольного сечения, посредством которого трубы охлаждаются изнутри, между стальными трубами на расстоянии друг от друга вварены отрезки стального прута, являющиеся компенсаторами, которые в совокупности с плоскостью труб прямоугольного сечения образуют рабочую поверхность устройства, а расстояния между отрезками стального прута образуют отверстия, через которые подается воздух в зону горения твердого топлива и ссыпается зола в зольник котла. Изобретение позволяет повысить эксплуатационную надежность, эффективно нагревать теплоноситель (воду), циркулирующий в рабочих трубах решетки, энергией горящего твердого топлива, лежащего на поверхности колосниковой решетки. 6 ил. 
Колосниковая решетка охлаждаемой конструкции (КРОК) - изобретение в области тепловой энергетики - служит для поддержания раскаленного до 1000°С твердого топлива, устанавливается в топках водогрейных печей и котлов, при этом теплоноситель (вода) циркулирует одновременно в «водяной рубашке» котла (печи) и внутри труб прямоугольного сечения колосниковой решетки охлаждаемой конструкции.
Прототип - чугунная колосниковая решетка - элемент топочных устройств, поддерживающий слой горящего твердого топлива собирается из монолитных чугунных колосников, имеющих отверстия для подвода воздуха (стр.604. Советский энциклопедический словарь /Гл. ред. А.М.Прохоров; ред.: А.А.Гусев и др. - изд. 4-е, М.: Сов. энциклопедия, 1987 г.).
Колосниковая решетка охлаждаемой конструкции представляет собой устройство, сваренное из стальных труб прямоугольного (квадратного) сечения достаточной длины, расположенных параллельно друг другу на расстоянии 15-20 мм (фиг.2, поз.10), с вваренными в межтрубное пространство относительно друг друга на расстоянии 20-30 мм отрезками стального прута - компенсаторами (фиг.1, 2, 3 - поз.3), при этом плоскости труб прямоугольного сечения в совокупности с компенсаторами образуют рабочую поверхность решетки (фиг.2, 3 - поз.11), а расстояния между компенсаторами образуют рабочие отверстия решетки (фиг.1, 3 - поз.2), через которые подается воздух в зону горения топлива и ссыпается зола в зольник котла. А так же, стальные трубы прямоугольного сечения вварены с одного конца в общий входящий коллектор (фиг.1, 2, 3, 4. - поз.5 - коллектор), с другого - в выходящий (фиг.1, 2, 3, 4 - поз.1) коллектор под углом (фиг.3, 4 - поз.8) относительно плоскости входящего и выходящего коллекторов, а готовая конструкция (КРОК) монтируется в водогрейном котле с учетом гравитации земли, то есть угол конструкции определяет естественное движение воды (теплоносителя), которое охлаждает нагреваемую снаружи решетку изнутри.
Колосниковая решетка охлаждаемой конструкции (КРОК) имеет ряд преимуществ перед аналогом - охлаждаемой уголковой решеткой ОУР, топочным устройством, устанавливаемым в котлах КВЗ котельным заводом «Росэнергопром» г.Барнаул, ул. Трактовая, 2.
Недостатки конструкции охлаждаемой уголковой решетки (ОУР):
1. Уголок, приваренный к водонаполненным (рабочим) трубам радиального сечения, отрывается в местах сварных соединений по причине разности температурных напряжений (уголок в отличие от рабочих труб водой не охлаждается - фиг.5 сечение - ОУР фрагмент). Это приводит к течи воды из котла.
2. В процессе эксплуатации котла уголок изнашивается - прогорает (не охлаждается водой) приходится менять, а это трудоемкая работа.
3. В процессе эксплуатации котла сгоревшее топливо - зола не ссыпается в зольник, по причине малых отверстий в теле уголка, поэтому при обслуживании котла раскаленная масса золы выгребается прямо под ноги кочегару (опасная процедура) - работа котла прекращается.
4. Для эффективной работы ОУР необходима принудительная циркуляция теплоносителя (воды), рабочее давление не менее 2 кг/см2 - опасность парообразования.
5. Для эффективного горения топлива необходимо принудительное нагнетание воздуха в зону горения (принцип кузнечного горна) - дополнительный расход электроэнергии.
Все перечисленные недостатки выявлены при эксплуатации котлов КВЗ в нашей поселковой котельной с 2004 г.
В колосниковой решетке охлаждаемой конструкции (КРОК) по отношению к ОУР эти недостатки отсутствуют полностью:
1. Расстояние между параллельными трубами прямоугольного сечения выполняется в пределах 15-20 мм (фиг.2 - поз.10), в которое по всей площади решетки вварены отрезки стального прута - компенсаторы квадратного или радиального сечения длиной 50-70 мм (фиг.1, 3 - поз.3) непрерывным сварным швом с четырех сторон по всей длине прута (фиг.2 - поз.6). Это делает конструкцию КРОК более жесткой, менее подверженной тепловой деформации.
2. Расстояния между отрезками стального прута - компенсаторами образуют достаточного размера 20-30 мм рабочие отверстия решетки (фиг.1, 3 - поз.2), через которые в процессе эксплуатации котла проходит воздух в зону горения топлива, а также ссыпается сгоревшее топливо - зола в зольник котла.
3. Приваренные в межтрубное пространство по всей площади решетки компенсаторы в совокупности с плоскостью труб прямоугольного сечения образуют ровную рабочую поверхность решетки (фиг.2, 3 - поз.11 - аналогично поверхности чугунного колосника), это позволяет проходить воздуху в зону горения свободно, что не выполнимо при «холмистой» (фиг.5) поверхности ОУР - нет необходимости принудительного нагнетания воздуха.
Изобретательский замысел топочного устройства колосниковой решетки охлаждаемой конструкции (КРОК) и конечный технический результат заключается в следующем:
Сварная конструкция из стальных труб прямоугольного сечения непосредственно выполняет функции колосника, т.е. держит на своей поверхности раскаленную до 1000°С массу твердого топлива, при этом эффективно охлаждается изнутри циркулирующим в трубах прямоугольного сечения теплоносителем (водой).
По аналогии с ОУРом:
1. Позволяет более эффективно использовать энергию горящего твердого топлива, т.к. имеет примерно в 2 раза большую площадь теплообмена между раскаленной массой твердого топлива и теплоносителем (водой).
2. Устойчивость конструкции к короблению (тепловой деформации) за счет вваренных по всей площади решетки компенсаторов (отрезков стального прута), которые делают конструкцию более жесткой.
3. Имеет достаточные для свободной подачи воздуха и естественного сброса золы рабочие отверстия.
По аналогии с прототипом:
1. Устойчивость конструкции к прогоранию (деформации от перегрева) за счет эффективного охлаждения циркулирующего внутри труб прямоугольного сечения теплоносителя (воды).
2. Оборудование водогрейных печей и котлов устройством КРОК позволит увеличить кпд теплоэнергетических аппаратов до 70-80%, при этом обойтись без подключения электрических насосов, что особенно актуально там, где нет или частые перебои с подачей электричества (применимо для автономных отопительных систем, особенно в северных и приравненных к северным территориям).
3. Применение КРОК позволит расширить диапазон применяемого твердого топлива - каменный уголь всех сортов, дрова, торф, древесный мусор, опилки, что удешевит эксплуатацию печей и котлов, оборудованных данной конструкцией.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 показана колосниковая решетка охлаждаемой конструкции, вид сверху:
поз.1 - выходящий коллектор,
поз.2 - рабочее отверстие решетки, через которое подается воздух в зону горения твердого топлива, а также ссыпается зола в зольник печи (котла),
поз.3 - компенсаторы (отрезки стального прута длиной 50-70 мм, приваренные по всей площади решетки в межтрубное пространство непрерывным швом по всей своей длине с четырех сторон,
поз.4 - стальная труба прямоугольного сечения,
поз.5 - входящий коллектор.
На фиг.2 показано поперечное сечение колосниковой решетки охлаждаемой конструкции (фрагмент), обозначенное на фиг.1, как (А-А):
поз.3 - компенсатор,
поз.4 - стальная труба прямоугольного сечения,
поз.6 - сварной шов,
7 - теплоноситель (вода),
поз.10 - расстояние между стальными прямоугольного сечения трубами решетки, выполненное по всей длине рабочих труб 15-20 мм,
поз.11 - рабочая поверхность конструкции:
4 - толщина стенки прямоугольной трубы в миллиметрам,
40 - ширина прямоугольной трубы в миллиметрах,
60 - высота прямоугольной трубы в миллиметрах.
На фиг.3 показано сечение колосниковой решетки охлаждаемой конструкции, обозначенное на фиг.1, как (Б-Б):
поз.1 - выходящий коллектор,
поз.2 - рабочее отверстие решетки, 20-30 мм,
поз.3 - компенсатор,
поз.4 - стальная труба прямоугольного сечения,
поз.5 - входящий коллектор,
поз.7 - теплоноситель (вода),
поз.8 - угол относительно плоскости коллекторов с учетом гравитации земли при монтаже готовой решетки в топке котла, определяющий движение теплоносителя при нагреве его энергией горящего топлива.
На фиг.4 - показано сечение колосниковой решетки охлаждаемой конструкции, обозначенное на фиг.1, как (В-В):
поз.1 - выходящий коллектор,
поз.4. - рабочая труба,
поз.5 - входящий коллектор,
поз.6 - сварные швы,
поз.7 - теплоноситель (вода),
поз.8 - угол,
поз.9 - движение теплоносителя (воды) при нагреве его энергией горящего топлива,
поз.12 - тепловое воздействие горящего твердого топлива.
На фиг.5 показано сечение фрагмента охлаждаемой уголковой решетки (ОУР), устанавливаемой на котлах КВЗ РОСЭНЕРГОПРОМ г.Барнаул:
поз.4 - рабочая труба радиального сечения,
поз.2 - рабочее отверстие решетки в теле уголка, через которые проходит воздух в зону горения твердого топлива,
поз.13 - уголок, приваренный по всей длине труб радиального сечения,
поз.6 - сварной шов,
поз.7- теплоноситель (вода).
Как видно из чертежа, уголок, приваренный к трубам решетки, не охлаждается водой, поэтому испытывает на себе большие температурные напряжения. Следствие - быстрый износ (прогар, деформация) уголка. Из-за разности температурного напряжения в теле уголка по отношению к водонаполненной (рабочей трубе), возможен отрыв сварных соединений из тела трубы, что приведет к течи теплоносителя (воды). Так же рабочие отверстия в уголке настолько малы, что зола не ссыпается естественным путем в полость зольника, и для эффективной работы данной решетки необходим принудительный поддув воздуха в зону горения (принцип кузнечного горна).
На фиг.6 показано схематическое положение колосниковой решетки охлаждаемой конструкции (КРОК), и ее принцип работы в гравитационной системе отопления (принцип работы - естественная циркуляция за счет разной плотности горячего и холодного теплоносителя):
поз.14 - радиатор отопления,
поз.16. - подающий трубопровод системы отопления, подключенный к водяной рубашке котла,
поз.19 - водогрейный котел,
поз.1 - выходящий коллектор колосниковой решетки охлаждаемой конструкции, сообщающийся с «водяной рубашкой» котла,
поз.15 - обратный трубопровод системы отопления, подключенный к «водяной рубашке» котла,
поз.5 - входящий коллектор колосниковой решетки охлаждаемой конструкции,
поз.17 - циркуляционный трубопровод расширительного бака,
поз.18 - движение нагретой воды (теплоносителя),
поз.20 - движение охлажденной воды (теплоносителя).
Охлажденный теплоноситель 20 поступает в входящий коллектор 5 КРОК и «водяную рубашку» водогрейного котла, далее распределяется по рабочим трубам, где нагревается энергией горящего твердого топлива - происходит уменьшение плотности воды - движется к подающему трубопроводу за счет гравитации земли. Нагретый теплоноситель 18 двигается по подающему трубопроводу 16 в систему отопления, охлаждается в радиаторе 14 системы отопления - происходит увеличение плотности теплоносителя (воды) - поступает в обратный трубопровод 15 - цикл повторяется.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Колосниковая решетка охлаждаемой конструкции, состоит из стальных труб прямоугольного сечения, уложенных параллельно на расстоянии друг от друга, вваренных с одного конца во входящий коллектор, с другого - в выходящий коллектор под углом, позволяющим теплоносителю (воде) циркулировать внутри указанных труб прямоугольного сечения, посредством которого трубы охлаждаются изнутри, между стальными трубами на расстоянии друг от друга вварены отрезки стального прута, являющиеся компенсаторами, которые в совокупности с плоскостью труб прямоугольного сечения образуют рабочую поверхность устройства, а расстояния между отрезками стального прута образуют отверстия, через которые подается воздух в зону горения твердого топлива и ссыпается зола в зольник котла.
www.freepatent.ru
Колосники Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Решётка.Колоснико́вая решё́тка — элемент гарнитуры топки отопительной печи или котла для паровой системы отопления, а также часть обжиговой тележки. Представляет собой, как правило чугунную решетку, служащую для поддержания слоя твёрдого топлива. Колосники для отопительных котлов и печей бывают чугунные и стальные. Колосниковая решётка имеет отверстия или щели, через которые, в частности, под неё просыпается зола. Для топок больших размеров колосниковая решётка делается из отдельных элементов — колоснико́в.
Чугунные колосники по конструкции бывают цельными и наборными. Стальные колосники бывают цепными и трубными.
В энергетических и отопительных котлах
Колосниковые решётки есть в большинстве слоевых топок. Если дутьё нижнее, сквозь неё поступает воздух на горение, если верхнее, через неё удаляются продукты сгорания и недогоревшая газообразная составляющая топлива. При верхнем дутье решётка может набираться из труб, охлаждаемых изнутри; это увеличивает срок службы металла и даёт дополнительную высокоэффективную поверхность теплообмена. В пиролизных котлах вместо решётки может быть узкое сопло для газов, удерживающее тепло в камере загрузки. В котлах верхнего горения колосника нет, воздух проходит только в верхней части слоя топлива по горизонтали.
В некоторых котлах средней мощности (производительностью до 10 кг/с пара) решётка делается подвижной. Цепная решётка — это полотно из фасонных колосников, соединённых цепями, которые приводятся в движение звёздочками. Основной недостаток таких решёток — повышенные потери теплоты от неполноты сгорания топлива[1]
В стальных, твердотопливных котлах в последнее время чаще всего стали использовать колосники из жаропрочной цельнотянутой газовой трубы, в кругу специалистов называемые "охлаждаемые колосники". Охлаждаемые колосники чаще всего устанавливаются в бюджетных отопительных агрегатах, работающих на твёрдом топливе; выполнены они из стали. Использование технологии охлаждаемых колосников дало возможность пользователю сэкономить значительные средства на систематическую замену чугунных колосников и дало дополнительный КПД до 20%.
В паровозах
Колосниковая решётка паровозов имеет прямоугольную форму и собирается из отдельных элементов. При проектировании её площадь рассчитывают исходя из типа топлива, на котором будет работать паровоз. Из советских паровозов самая большая колосниковая решётка была у опытного паровоза АА20-01 — площадь его колосниковой решётки составляла 12 м². У американских паровозов площадь колосниковой решётки могла достигать 17 м².
В металлургии и горном деле
Колосниковая решётка является частью обжиговых тележек для производства агломерата и окатышей. Как правило, набирается из отдельных колосников, изготавливаемых из жаростойкой стали.
Примечания
- ↑ Двойнишников В. А. и др. Конструкция и расчёт котлов и котельных установок: Учебник для техникумов по специальности «Котлостроение» / В. А. Двойнишников, Л. В. Деев, М. А. Изюмов. — М.: Машиностроение, 1988. — С. 43, 44. — 264 с. — ISBN 5-217-00078-3.
wikiredia.ru
Колосниковая решётка — Википедия (с комментариями)
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
У этого термина существуют и другие значения, см. Решётка.Колоснико́вая решё́тка — элемент гарнитуры топки отопительной печи или котла для паровой системы отопления. Представляет собой, как правило чугунную решетку, служащую для поддержания слоя твёрдого топлива. Колосники для отопительных котлов и печей бывают чугунные и стальные. Колосниковая решётка имеет отверстия или щели, через которые, в частности, под неё просыпается зола. Для топок больших размеров колосниковая решётка делается из отдельных элементов — колоснико́в.
Чугунные колосники по конструкции бывают цельными и наборными.
Стальные колосники бывают цепными и трубными.
В энергетических и отопительных котлах
Колосниковые решётки есть в большинстве слоевых топок. Если дутьё нижнее, сквозь неё поступает воздух на горение, если верхнее, через неё удаляются продукты сгорания и недогоревшая газообразная составляющая топлива. При верхнем дутье решётка может набираться из труб, охлаждаемых изнутри; это увеличивает срок службы металла и даёт дополнительную высокоэффективную поверхность теплообмена. В пиролизных котлах вместо решётки может быть узкое сопло для газов, удерживающее тепло в камере загрузки. В котлах верхнего горения колосника нет, воздух проходит только в верхней части слоя топлива по горизонтали.
В некоторых котлах средней мощности (производительностью до 10 кг/с пара) решётка делается подвижной. Цепная решётка — это полотно из фасонных колосников, соединённых цепями, которые приводятся в движение звёздочками. Основной недостаток таких решёток — повышенные потери теплоты от неполноты сгорания топлива[1]
В стальных, твердотопливных котлах в последнее время чаще всего стали использовать колосники из жаропрочной цельнотянутой газовой трубы, в кругу специалистов называемые "охлаждаемые колосники". Охлаждаемые колосники чаще всего устанавливаются в бюджетных отопительных агрегатах, работающих на твёрдом топливе; выполнены они из стали. Использование технологии охлаждаемых колосников дало возможность пользователю сэкономить значительные средства на систематическую замену чугунных колосников и дало дополнительный КПД до 20%.
В паровозах
Колосниковая решётка паровозов имеет прямоугольную форму и собирается из отдельных элементов. При проектировании её площадь рассчитывают исходя из типа топлива, на котором будет работать паровоз. Из советских паровозов самая большая колосниковая решётка была у опытного паровоза АА20-01 — площадь его колосниковой решётки составляла 12 м². У американских паровозов площадь колосниковой решётки могла достигать 17 м².
Напишите отзыв о статье "Колосниковая решётка"
Примечания
- ↑ Двойнишников В. А. и др. Конструкция и расчёт котлов и котельных установок: Учебник для техникумов по специальности «Котлостроение» / В. А. Двойнишников, Л. В. Деев, М. А. Изюмов. — М.: Машиностроение, 1988. — С. 43, 44. — 264 с. — ISBN 5-217-00078-3.
Отрывок, характеризующий Колосниковая решётка
Во вторых, бессмысленно было становиться на дороге людей, всю свою энергию направивших на бегство. В третьих, бессмысленно было терять свои войска для уничтожения французских армий, уничтожавшихся без внешних причин в такой прогрессии, что без всякого загораживания пути они не могли перевести через границу больше того, что они перевели в декабре месяце, то есть одну сотую всего войска. В четвертых, бессмысленно было желание взять в плен императора, королей, герцогов – людей, плен которых в высшей степени затруднил бы действия русских, как то признавали самые искусные дипломаты того времени (J. Maistre и другие). Еще бессмысленнее было желание взять корпуса французов, когда свои войска растаяли наполовину до Красного, а к корпусам пленных надо было отделять дивизии конвоя, и когда свои солдаты не всегда получали полный провиант и забранные уже пленные мерли с голода. Весь глубокомысленный план о том, чтобы отрезать и поймать Наполеона с армией, был подобен тому плану огородника, который, выгоняя из огорода потоптавшую его гряды скотину, забежал бы к воротам и стал бы по голове бить эту скотину. Одно, что можно бы было сказать в оправдание огородника, было бы то, что он очень рассердился. Но это нельзя было даже сказать про составителей проекта, потому что не они пострадали от потоптанных гряд. Но, кроме того, что отрезывание Наполеона с армией было бессмысленно, оно было невозможно. Невозможно это было, во первых, потому что, так как из опыта видно, что движение колонн на пяти верстах в одном сражении никогда не совпадает с планами, то вероятность того, чтобы Чичагов, Кутузов и Витгенштейн сошлись вовремя в назначенное место, была столь ничтожна, что она равнялась невозможности, как то и думал Кутузов, еще при получении плана сказавший, что диверсии на большие расстояния не приносят желаемых результатов. Во вторых, невозможно было потому, что, для того чтобы парализировать ту силу инерции, с которой двигалось назад войско Наполеона, надо было без сравнения большие войска, чем те, которые имели русские. В третьих, невозможно это было потому, что военное слово отрезать не имеет никакого смысла. Отрезать можно кусок хлеба, но не армию. Отрезать армию – перегородить ей дорогу – никак нельзя, ибо места кругом всегда много, где можно обойти, и есть ночь, во время которой ничего не видно, в чем могли бы убедиться военные ученые хоть из примеров Красного и Березины. Взять же в плен никак нельзя без того, чтобы тот, кого берут в плен, на это не согласился, как нельзя поймать ласточку, хотя и можно взять ее, когда она сядет на руку. Взять в плен можно того, кто сдается, как немцы, по правилам стратегии и тактики. Но французские войска совершенно справедливо не находили этого удобным, так как одинаковая голодная и холодная смерть ожидала их на бегстве и в плену. В четвертых же, и главное, это было невозможно потому, что никогда, с тех пор как существует мир, не было войны при тех страшных условиях, при которых она происходила в 1812 году, и русские войска в преследовании французов напрягли все свои силы и не могли сделать большего, не уничтожившись сами. В движении русской армии от Тарутина до Красного выбыло пятьдесят тысяч больными и отсталыми, то есть число, равное населению большого губернского города. Половина людей выбыла из армии без сражений.wiki-org.ru
Колосниковые решетки и топочные камеры мусоросжигательных котлов
Колосниковые решетки. Процесс горения в мусоросжигательном котле происходит в слое (на колосниковой решетке) и в объеме топочной камеры.
Производительность колосниковой решетки определяется: удельной нагрузкой зеркала горения
Интенсивность сжигания отходов на колосниковой решетке — ее производительность — в значительной степени зависит от производительности установки и свойств отходов. Поэтому для определения удельной нагрузки зеркала горения колосниковой решетки, кг/(м2·ч) может быть использовано эмпирическое выражение
Рис. 6.4. Зависимость коэффициента К1 от теплоты сгорания отходов Qрн
Рис. 6.5. Принципиальные схемы колосниковых решеток
а — каскад наклонно-переталкивающих решеток; б — опрокидывающая; в — валковая; г — обратно-переталкивающая; д — каскад цепных решеток; е — наклонно-переталкивающая решетка с дожигательным барабаном
С достаточной для практических целей точностью может быть использовано эмпирическое выражение для определения КL:
КL = 22,85 + 0,0752· Qрн·0,0000198(Qрн)2.
Данные производительности на единицу ширины колосниковой решетки в зависимости от ее длины приведены ниже:
|
Длина решетки, м |
Производительность, т/(м·ч) |
|
4 |
0,4...2 |
|
6 |
0,7...3,8 |
|
8 |
1,6...6,1 |
|
10 |
2,1...7,5 |
|
13 |
2.5...9,6 |
Колосниковые решетки подразделяются на ручные, полумеханические и механические.
Ручные неподвижные колосниковые решетки без шурующего эффекта предназначены для сжигания некоксующихся и нешлакующихся отходов с небольшим содержанием золы, бумаги, опилок, древесной коры и т.д. Характерной особенностью топок с неподвижной колосниковой решеткой является встречное движение топлива и воздуха (топливо сверху, воздух снизу).
В устройстве механизированы три операции: подача отходов в топку; шуровка (перемешивание) слоя для предотвращения его шлакования и лучшей аэрации; удаление твердых остатков (золы, шлака) после сжигания. Если механизированы только одна или две операции, то топка является полумеханической. При разработке городских МСУ используют конструкции колосниковых решеток с интенсивной шуровкой слоя (рис. 6.5).
Топочные камеры. Теплонапряжепие топочной камеры, кДж/(ч·м3), зависящее от характера процессов, протекающих в ней, и свойств отходов, может быть представлено в виде такой формулы
Рис. 6.6. Номограмма для определения удельной производительности колосниковой решетки
Рис. 6.7. Номограмма для определения теплонапряжения топочного объема
- Комментарии к статье
- Вконтакте
ztbo.ru
Колосниковая решетка Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Решётка.Колоснико́вая решё́тка — элемент гарнитуры топки отопительной печи или котла для паровой системы отопления, а также часть обжиговой тележки. Представляет собой, как правило чугунную решетку, служащую для поддержания слоя твёрдого топлива. Колосники для отопительных котлов и печей бывают чугунные и стальные. Колосниковая решётка имеет отверстия или щели, через которые, в частности, под неё просыпается зола. Для топок больших размеров колосниковая решётка делается из отдельных элементов — колоснико́в.
Чугунные колосники по конструкции бывают цельными и наборными. Стальные колосники бывают цепными и трубными.
В энергетических и отопительных котлах
Колосниковые решётки есть в большинстве слоевых топок. Если дутьё нижнее, сквозь неё поступает воздух на горение, если верхнее, через неё удаляются продукты сгорания и недогоревшая газообразная составляющая топлива. При верхнем дутье решётка может набираться из труб, охлаждаемых изнутри; это увеличивает срок службы металла и даёт дополнительную высокоэффективную поверхность теплообмена. В пиролизных котлах вместо решётки может быть узкое сопло для газов, удерживающее тепло в камере загрузки. В котлах верхнего горения колосника нет, воздух проходит только в верхней части слоя топлива по горизонтали.
В некоторых котлах средней мощности (производительностью до 10 кг/с пара) решётка делается подвижной. Цепная решётка — это полотно из фасонных колосников, соединённых цепями, которые приводятся в движение звёздочками. Основной недостаток таких решёток — повышенные потери теплоты от неполноты сгорания топлива[1]
В стальных, твердотопливных котлах в последнее время чаще всего стали использовать колосники из жаропрочной цельнотянутой газовой трубы, в кругу специалистов называемые "охлаждаемые колосники". Охлаждаемые колосники чаще всего устанавливаются в бюджетных отопительных агрегатах, работающих на твёрдом топливе; выполнены они из стали. Использование технологии охлаждаемых колосников дало возможность пользователю сэкономить значительные средства на систематическую замену чугунных колосников и дало дополнительный КПД до 20%.
В паровозах
Колосниковая решётка паровозов имеет прямоугольную форму и собирается из отдельных элементов. При проектировании её площадь рассчитывают исходя из типа топлива, на котором будет работать паровоз. Из советских паровозов самая большая колосниковая решётка была у опытного паровоза АА20-01 — площадь его колосниковой решётки составляла 12 м². У американских паровозов площадь колосниковой решётки могла достигать 17 м².
В металлургии и горном деле
Колосниковая решётка является частью обжиговых тележек для производства агломерата и окатышей. Как правило, набирается из отдельных колосников, изготавливаемых из жаростойкой стали.
Примечания
- ↑ Двойнишников В. А. и др. Конструкция и расчёт котлов и котельных установок: Учебник для техникумов по специальности «Котлостроение» / В. А. Двойнишников, Л. В. Деев, М. А. Изюмов. — М.: Машиностроение, 1988. — С. 43, 44. — 264 с. — ISBN 5-217-00078-3.
wikiredia.ru
