Устройство для сжигания биотоплива

 

Техническое решение (полезная модель) относится к области сжигания твердого высоковлажного и высокозольного биотоплива, в том числе сельскохозяйственных отходов содержания животных и птицы, например, подстилочного помета птицефабрик, с выработкой тепловой энергии в виде пара или горячей воды. Техническим результатом является повышение надежности и эффективности процессов сжигания с минимизацией химического и механического недожога биотоплива. Предложено устройство для сжигания биотоплива, характеризующееся тем, что оно включает топку с теплообменными поверхностями, расположенную в топке колосниковую беспровальную решетку с каналами для подачи первичного воздуха и охлаждаемой шурующей планкой, сопла подачи вторичного воздуха и наклонную топливную трубу, причем эта труба оснащена шлюзовым питателем и соплом подачи горячего воздуха. Это сопло размещено коаксиально в топливной трубе и может оснащаться лопаточным завихрителем для интенсификации процесса начальной газификации биотоплива. Сопло может быть сдвинуто вперед вдоль оси топливной трубы относительно оси выходного патрубка шлюзового питателя для эжектирования частиц топлива и предотвращения выброса запыленного горячего воздуха через шлюзовый питатель. Также сопла вторичного воздуха и сопло, размещенное в топливной трубе, соединены воздуховодами с высоконапорным вентилятором и дополнительным рекуператором для подогрева воздуха до температуры не менее 300°C.

Техническое решение (полезная модель) относится к области сжигания твердого высоковлажного и высокозольного биотоплива, в том числе сельскохозяйственных отходов содержания животных и птицы, например, подстилочного помета птицефабрик, с выработкой тепловой энергии в виде пара или горячей воды.

Ближайшим аналогом (прототипом) полезной модели являются установка для сжигания подстилочного помета от напольного содержания птицы, описанная в патенте RU 2516671 F23G 7/00 от 20.05.2014 г.. Данная установка включает топку с теплообменными поверхностями, расположенную в топке беспровальную решетку с каналами для подачи первичного воздуха и охлаждаемой шурующей планкой, сопла подачи вторичного воздуха и наклонную топливную трубу для гравитационной подачи топлива.

Установка для сжигания, описанная в патенте RU 2516671, обладает рядом недостатков, основными из которых являются разрыв факела между зеркалом слоевого горения и зоной дожига, сопровождаемый «хлопками» в топке при воспламенении в ней продуктов химического недожога; значительная химическая и механическая неполнота сгорания топлива, обусловленная неорганизованным подсосом холодного воздуха через патрубок ввода топлива, и недостаточным (менее 2 сек) временем пребывания продуктов неполного горения в зоне дожига.

Предложенное техническое решение позволяет устранить указанные недостатки и обеспечивает надежное и эффективное сжигание биотоплива, в том числе подстилочного помета, с минимальным недожогом топлива.

Указанный выше технический результат достигается путем использования предложенного устройства сжигания биотоплива и вариантов его исполнения.

Устройство для сжигания биотоплива, характеризующееся тем, что оно включает топку с теплообменными поверхностями, расположенную в топке колосниковую беспровальную решетку с каналами для подачи первичного воздуха и охлаждаемой шурующей планкой, сопла подачи вторичного воздуха и наклонную топливную трубу, причем эта труба оснащена шлюзовым питателем и соплом подачи горячего воздуха. Это сопло размещено коаксиально в топливной трубе и может оснащаться лопаточным завихрителем. Сопло может быть сдвинуто вперед вдоль оси топливной трубы относительно оси выходного патрубка шлюзового питателя. При этом сопло топливной трубы и сопла подачи вторичного воздуха соединены воздуховодами с высоконапорным вентилятором и дополнительным рекуператором.

Предложенное техническое решение поясняется чертежами.

На фиг. 1 показана установка для сжигания подстилочного помета по патенту RU 2516671 (прототип). На фиг. 2 и 3 показаны варианты исполнения предложенного устройства для сжигания биотоплива. Устройство (Фиг. 2) включает топку 1 с беспровальной колосниковой решеткой 2, имеющей каналы для подачи первичного воздуха, шурующей планкой 3, соплами вторичного воздуха 4 и наклонной топливной трубой 5. Воздух, подаваемый на горение, подогревается до температуры не менее 200°C в рекуператоре 6. Топка оснащается теплообменными поверхностями 7, где за счет тепла продуктов сгорания биотоплива нагревается теплоноситель (вода) или производится пар. Горячий воздух подается в топливную трубу через сопло 8. Биотопливо поступает в топливную трубу 5 через шлюзовый питатель 9.

В варианте исполнения устройства на Фиг. 3 первичный воздух подается от низконапорного вентилятора через рекуператор 6, где подогревается до температуры не менее 200°C, а вторичный воздух подается в сопла 4А и в сопло 8 от высоконапорного вентилятора через рекуператор 6А, где подогревается до температуры не менее 300°C.

Подача горячего воздуха в топливную трубу позволяет подсушить биотопливо перед его поступлением в топочное пространство, обеспечить слияние пламени зеркала слоевого горения и зоны дожига за счет частичной газификации и быстрого воспламенения мелких фракций биотоплива, устранив «хлопки» в топке и повысив надежность ее работы.

Подача биотоплива через шлюзовый питатель устраняет неорганизованный подсос холодного воздуха, снижающего температуру пламени и ухудшающего условия воспламенения биотоплива.

Оснащение сопла для подачи горячего воздуха завихрителем интенсифицирует прогрев частиц биотоплива и ускоряет их газификацию.

Сдвиг сопла вперед вдоль оси топливной трубы относительно оси выходного патрубка шлюзового питателя эжектирует частицы биотоплива и предотвращает выброс запыленного горячего воздуха через шлюзовый питатель.

Подогрев горячего воздуха в дополнительном рекуператоре до температуры не менее 300°C обеспечивает быструю начальную газификацию биотоплива в топливной трубе и создание оптимальных условий воспламенения продуктов газификации в зоне их дожига при выходе из трубы.

Устройство работает следующим образом.

Биотопливо, сжигаемое в топке 1 на беспровальной решетке 2, через каналы которой подается первичный воздух с температурой не более 200°С, образует зеркало слоевого горения, над которым по высоте топки располагается зона дожига продуктов газификации. При подаче по топливной трубе 5 через шлюзовый питатель 9 биотопливо частично газифицируется за счет подогрева горячим воздухом, подаваемым через сопло 8. Нагрев воздуха в дополнительном рекуператоре до температуры не менее 300°C и его закручивание в сопле 8 ускоряет процесс начальной газификации биотоплива в топливной трубе 5. В результате продукты газификации с мелкими частицами биотоплива поджигаются на выходе из топливной трубы, обеспечивая слияние факелов зеркала слоевого горения и зоны дожига продуктов газификации. Получаемый в итоге процесс факельно-слоевого сжигания интенсифицирует процесс газификации в слое биотоплива и обеспечивает эффективный дожиг продуктов химического и механического недожога топлива без «хлопков» в топке.

Сжигание подстилочного помета в установке, реализующей способ сжигания по патенту RU 2516671 (прототип), не позволяло снижать избыток воздуха в уходящих газах ниже =2,0 при содержании CO в них не менее 2000 ppm. К.п.д. брутто установки не превышал при этом 70%. Наблюдались частые «хлопки» в топке, нарушающие режим надежной и безопасной эксплуатации установки.

Сжигание подстилочного помета в предложенном устройстве, реализующем заявленный способ сжигания, позволило снизить избыток воздуха в уходящих газах до =1,6 при содержании CO в них не более 300 ppm. К.п.д. брутто устройства возрос до 75%. Прекратились «хлопки» в топке.

Таким образом, предложенное устройство с вариантами его исполнения, характеризуется более надежным и эффективным сжиганием биотоплива с минимальным его недожогом.

1. Устройство для сжигания биотоплива, характеризующееся тем, что оно включает топку с теплообменными поверхностями, расположенную в топке беспровальную колосниковую решетку с каналами для подачи первичного воздуха и водоохлаждаемой шурующей планкой, сопла подачи вторичного воздуха, наклонную трубу для подачи биотоплива, при этом в эту трубу вводится сопло для подачи горячего воздуха, а сама труба оснащена шлюзовым питателем.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сопло подачи горячего воздуха в топливную трубу оснащено завихрителем.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что завихритель горячего воздуха выполнен лопаточного типа.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что выходное отверстие сопла подачи горячего воздуха сдвинуто вперед вдоль оси топливной трубы относительно оси выходного патрубка шлюзового питателя.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сопла вторичного воздуха и сопло горячего воздуха, размещенное в топливной трубе, соединены воздуховодами с высоконапорным вентилятором и дополнительным рекуператором.



 

Похожие патенты:

Полезная модель газового котла с закрытой камерой сгорания относится к теплотехнике и газовому оборудованию.

Полезная модель газового котла с закрытой камерой сгорания относится к теплотехнике и газовому оборудованию.

Изобретение относится к устройства для обжига цементного клинкера в которых по условиям технологии возможно сжигание твердых горючих отходов, например изношенных автопокрышек, низкокалорийного угольного топлива, твердых бытовых отходов, жидких горючих отходов а также пастообразных
Наверх