Подова решітка топки

Изобретение относится к энергетике, а более конкретно к топочному' оборудованию, и может быть использовано в конструкции топок для сжигания или другого технологического теплового процесса в кипящем фонтанирующем слое. Технологии и оборудование для организации кипящего фонтанирующего слоя при сжигании угля, крекинга углеводородов, обжига руды, кальцинации глинозема широко используются в настоящее время в технике. Среди ведущи х фирм-производителей теплоагрегатов с кипящим слоем на сегодня можно выделить: - транснациональную корпорацию СШК) "Лурги-Лентьез-Бабкок"; - фирму Штейн-Мюллер (Германия); - "ЕВТ" (Германия); - "Альстрем" (Финляндия); - "Студвик" (Швеция); - "Стейн индастри" (Франция); - "АББ комбасчен инжиниринг" (США); - "Альстрем пайропауэр" (США); - "Фостер Уиллер" (США); - "Бабкок Уилкокс" (США); - "Рилей Стокер" (США); - "Митсубиси инжиниринг" (Япония); - "Митсубиси" (Япония), Описание конструкции оборудования, выпускаемого указанными выше фирмами, а также сопоставительный анализ реализуемых те хнологий приведены в работе Ю.П.Корчевого, А.Ю.Майстренко, С.В.Яцкевича. Технология сжигания угля в циркулирующем кипящем слое, Киев, изд-во "Минэнерго" Украины, 1994. В процессе патентных исследований заявителем было обнаружено множество известных решений по конструкции подовой решетки. В качестве аналогов заявляемого решения можно выделить изобретение по авт.св. СССР № 941791, 31.12.80, заявка № 3228738/24-06, кл. F23 Η 9/10, ЦПКТБ Главсайтехпрома Минстройматериалов СССР. авторы В.В,Мазур, М,И,Валов и др. на "Колосниковую решетку". Известная колосниковая (подовая) решетка образована балочными, поворотными на заданный угол, колосниками и снабжена шур ующей планкой, установленной с возможностью перемещения параллельно рабочей поверхности решетки и перпендикулярно оси поворота колосников. Для повышения эффективности, п утем воздействия на колосники шурующей планкой через слой топлива, угол·поворота колосников равен 2-5°, а шурующая планка установлена от рабочей поверхности решетки на расстоянии, составляющем 0,1-2 высоты планки. В авт.св. СССР № 1520303, выданном Карагандинскому филиалу ЦПКТБ Главсантехпрома, описанное изобретение для повышения экономичности и надежности работы топки усовершенствовано введением механизма периодического включения тяги решетки с задатчиком. В сочетании с конструктивно-компоновочной схемой аэрофонтанной топки, защищенной авт.св. СССР № 1015183, заявка № 3389368/24-06, 24.12.81, можно получить достоверное представление о известном техническом уровне в отношении оборудования для сжигания угля в кипящем фонтанирующем слое. Аэрофонтанная топка по I указанному авт.св. СССР № 1015183 содержит камеру сгорания и соединенную с ней разгонную камеру с нижним осевым вводом воздуха и боковым вводом топлива. Для повышения экономичности топки путем повышения эффективности сгорания мелких частиц, разгонная камера в зоне ввода топлива выполнена с расширением, образующим камеру воспламенения с объемом, составляющим 0,05-0,2 объема камеры сгорания. Кроме того, разгонная камера имеет высоту, составляющую 3-15 ее диаметра. Технический уровень конструкции решеток топки кипящего слоя иллюстрирует также описание конструкции решетки поз, 34а-34е по патенту РСТ/ЕД91/91719, международная заявка WO 092/04426, кл. С 02 J 3/12 на "Способ и устройство для газификации...". Ре шетка поз. 34а-34е для создания вихревого слоя выполнена плоской из высококачественной, коррозионно-стойкой стали, имеющей достаточную теплопроводность и износостойкость. Для рабочей температуры 1250°С рекомендуется использовать жаропрочную керамику. При этом, в качестве предпочтительного варианта рекомендуется использовать гексагональный керамический элемент, опирающийся друг против друга и подпружиненный посредством пружин [Отчет о ПКИ "Отраслевая конъюнктура мировой энергетики по газификации твердых топлив с утилизацией отходов". УГУ.69.0097.546 ИП 6,7, КБ "Южное", Днепропетровск, 1994, с. 65, ИП № 3]. К недостаткам описанных выше известных решеток топки аэрофонтанного слоя следует отнести неустойчивость процесса горения, что в итоге снижает КПД сгорания угля. В качестве прототипа заявляемого изобретения,, выбранного из его аналогов по ряду существенных признаков, сходных с признаками заявляемого и в большей степени по сравнению с другими влияющих на достижение потребительского эффекта, ожидаемого от использования заявляемого решения, следует принять подовую решетку топки аэрофонтанного слоя, предложенную СКБ ВТИ и описанную в статьях ж-ла "Электрические станции" № 7, с. 84. Рыжаков А.В.и др. Обоснование схемы сжигания ТТ на фонтанирующей решетке. Эта решетка выполнена из нескольких рядов круглых сопл, установленных с определенным шагом под экспериментально подобранными углами постоянными) к вертикали. Сопла вмонтированы в под тот же, который снабжен системой теплозащиты. Не отрицая достоинств решетки-прототипа, а именно: - простота конструкции и следующие из этого удобства ее обслуживания при эксплуатации и ремонтных работах; - удовлетворительная устойчивость к силовым и тепловым нагрузкам, следует отметить и ряд существенных недостатков. Основные среди "них следующие: - неуправляемость решетки; - склонность к зашлаковке сопл; - склонность к образованию спека недогара при останове топки; - неустойчивый режим аэрофонтана при передозировке топки топливом (горючим); - большое гидравлическое сопротивление решетки. Действительно, опыт моделирования эксплуатации сопловой подовой решетки показал, что установленные с постоянной угловой ориентацией круглые сопла, подобранные с оптимальным углом ориентации для номинального режима, не являются оптимальными для других режимов. Межсопловое пространство подовой решетки является аэродинамической застойной зоной, где и происходит образование очагов зашлаковки с последующим захватом все больших площадей решетки. При этом, зашлаковка одного из сопл приводит к перераспределению воздуха поддува слоя в соседние сопла, а процесс зашлаковки является прогрессирующим по своему характеру. После останова топки в процессе слива расплавленной золы с решетки на ней (решетке) остается значительная масса недогара, спекающегося при остывании и значительно осложняющего подготовку топки к последующему розжигу. В процессе сжигания сопловая решетка не позволяет создать стабильный режим фонтанирования топлива при разбросах в его подаче. Передозировка топки приводит к захлебыванию аэрофонтана или превращению его в плотный слой с "прозрачными" струями окислителя. Но даже при подаче оптимальной порции топлива решетки не позволяет равномерно распределить его по всей площади пода топки. Большое гидравлическое сопротивление решетки требует мощного оборудования подачи газообразного окислителя. В итоге, из-за невозможности регулирования углового положения каналов подачи окислителя динамическое равновесие фонтанирующего кипящего слоя становится неустойчивым, как на этапе розжига топки, так и на этапах рабочего режима и останова топки. Незначительные отклонения расходных характеристик по топливу (горючему) или окислителю, особенно по топливу (горючему), приводят к зашлаковке одного из сопл, далее соседних, ввиду прогрессирующего характера процесса зашлаковки. Таким образом, главный недостаток известной решетки - низкая эксплуатационная устойчивость топки. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать конструкцию подовой решетки, в которой повышение устойчивости состояния динамического равновесия кипящего слоя, обеспечивается возможностью организации кругового движения слоя в горизонтальной плоскости и за счет этого улучшается маневренность топки. Поставленная задача решается тем, что в известной подовой решетке, содержащей вмонтированные по ее площади с различной угловой ориентацией каналы подачи газообразного окислителя, согласно изобретению, выполнено следующее. Каналы подачи газообразного окислителя выполнены поворотными в плоскости продольной симметрии пода и объединены и, по крайней мере, четыре секции, расположенные попарно от указанной плоскости симметрии пода, при этом каждая секция каналов снабжена механизмом их угловой ориентации.. Что касается причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков и техническим результатом, то заявитель отмечает следующее. Совокупность признаков: каналы подачи газообразного окислителя выполнены поворотными в плоскости продольной симметрии пода и объединение каналов в, по крайней мере, четыре секции, расположенные попарно от упомянутой плоскости продольной симметрии пода, а также снабжение каждой секции каналов механизмом их (каналов) угловой ориентации, позволяет организовать управление движением слоя в горизонтальной плоскости. В частности, когда две секции, расположенные с одной стороны пода, повернуты в одном, направлении, а две другие - в противоположном, слой перемещается в горизонтальной плоскости по замкнутой круговой траектории. Это позволяет повысить маневренность топки. Для доказательства соответствия заявляемого изобретения критерию возможности промышленного использования заявитель приводит следующие сведения и чертежи: на фиг.1 - поперечный разрез решетки: на фиг.2 - разрез по А-А фиг. 1. . Подовая решетка 1 топки 2 фонтанирующего кипящего слоя содержит вмонтированные по площади решетки 1 с различной угловой ориентацией каналы К подачи газообразного окислителя. Каналы К образованы зазорами между лопатками 3, установленными на торцах подовой балки 4. Балка 4 выполнена пустотелой. В ней закреплены оси 5, на которых лопатки 3 могут свободно совершать угловой поворот (на небольшой угол, не перекрывая при этом проходное сечение щели между лопатками 3 -зазор К). Лопатки выполнены поворотными в плоскости продольной симметрии пода и объединены в четыре секции (соответственно, каналы между лопатками, также объединены в четыре секции), расположенные попарно от плоскости продольной симметрии пода. Каждая секция - на фиг.2 - левая секция Б из семи лопаток и правая секция В из семи лопаток, а также не изображенная на фиг.2 др угая пара, расположенные с противоположной стороны пода секции Г и Д, соответственно, снабжены механизмом их угловой ориентации, который выполнен в виде тяг б, шарнирно связанных с каждой лопастью соответствующей секции. Шарниры 7 позволяют управлять угловым положением лопастей 3 каждой секции независимо от других секций посредством поступательного движения тяг 6 от задатчика (на фиг. не изображен). Под подовой решеткой 1 топки 2 расположен короб 8 подачи газообразного окислителя. Короб 8 является функционально и рессивером. обеспечивающим равномерную подачу окислителя по каналам К решетки 1. Конструктивно короб 8 выполнен в виде боковых стен 9 и днища 10. Работа описанной подовой решетки топки происходит следующим образом: - подают по коробу 8 газообразный окислитель и одновременно загружают топку 2 горючим; - регулируя расход газообразного окислителя, выводят топку 2 в режим стабильного фонтанирующего кипящего слоя. Каналы К при этом ориентированы вертикально, - устанавливая лопатки 3 секций Б, В и Г, Д в угловое положение, указанное на фиг.2 стрелками Е, управляют режимом фонтанирования кипящего слоя горючего; - при установке лопаток 3 секций Б, В в одном угловом положении (например по часовой стрелке на фиг.2), а секций Г и Д в противоположном угловом положении (против часовой стрелки) можно получить режим кругового движения горючего в кипящем слое в горизонтальной плоскости; - при останове топки лопатки 3 разворачивают в сторону летки для слива расплавленной золы (на фиг. не указана) и, открывая летку, производят удаление слоя с решетки 1 с последующим прекращением подачи окислителя и остановом топки 2. Предлагаемая конструкция решетки позволяет: - управлять режимом фонтанирования кипящего слоя топлива как расходом окислителя, так и угловым положением лопаток 3; - управлять режимом фонтанирования за счет обеспечения движения кипящего слоя в горизонтальной плоскости; - эффективно управлять сливом слоя и расплавленной золы при останове топки 2. В итоге маневренности топки повышается, возрастает устойчивость динамического равновесия кипящего слоя топлива.