Спосіб усунення неконтрольованих витоків повітря, яке не бере участі у процесі згоряння у котлі з механічним закидачем, котел з механічним закидачем та спосіб модернізації котла з механічним закидачем

1. Спосіб усунення неконтрольованих витоків повітря, яке не бере участі у процесі згоряння у котлі з механічним закидачем, який містить камеру згоряння (2), рухомий механічний закидач (3) та простір (11) під закидачем, де знаходиться система (4) повітряних камер (5), а також канал (6), що подає повітря з атмосфери всередину повітряних камер (5), який відрізняється тим, що повітря відводять з простору (11) під накидачем за межами системи (4) повітряних камер (5) до додаткового повітряного каналу (9) зі встановленим вентилятором (10) з регульованою продуктивністю, причому поточна продуктивність вентилятора (10) є пропорційною до поточного значення перепаду температур повітря, що подається до повітряних камер (5), та повітря у додатковому повітряному каналі (9). 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що повітря, яке виводять до додаткового повітряного каналу (9), подають до системи (4) повітряних камер (5) під закидачем. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що повітря, яке виводять до додаткового повітряного каналу (9), викидають до атмосфери. 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що повітря, яке виводять до додаткового повітряного ка 2 (19) 1 3 Винахід стосується способу усунення неконтрольованих витоків повітря, яке не бере участі у процесі згоряння у котлі з механічним закидачем, який містить у зоні згоряння рухомий закидач та систему повітряних камер під накидачем, а також конструкції такого котла та способу модернізації існуючих котлів з механічним накидачем з метою усунення витоків. У промисловій енергетиці та комунальному господарстві для вироблення тепла використовуються котли з механічним закидачем, у яких згоряння твердого палива, зокрема, вугілля, відбувається на рухомому механічному закидачу. Над накидачем знаходиться камера згоряння із допоміжним повітряним каналом, а під накидачем розташована система повітряних камер та головний канал подачі повітря з атмосфери всередину повітряних камер. Більш того, у просторі під закидачем за межами повітряних камер виконаний додатковий повітряний канал, де встановлений вентилятор з регульованою продуктивністю. Такий котел описано, наприклад, у патенті US 4263857. Суттєвим недоліком котлів з механічним закидачем та повітряними камерами є неконтрольоване витікання повітря. Спроби усунення таких витоків описані у патентах GB 973244 та EP 049801А. Метою винаходу є зменшення неконтрольованих потоків повітря у котлі з механічним накидачем, які негативно впливають на ефективність його роботи. Спосіб усунення неконтрольованих потоків повітря згідно з винаходом полягає у тому, що повітря з простору під закидачем котла, розташованого за межами повітряних камер під закидачем, виводять до додаткового повітряного каналу, де встановлений вентилятор з регульованою продуктивністю. Поточне значення продуктивності цього вентилятора є пропорційне до поточного значення перепаду температур повітря, що надходить до повітряних камер, та повітря у додатковому повітряному каналі. В інших варіантах здійснення способу усунення неконтрольованих витоків повітря, що його виводять до додаткового повітряного каналу, або подають до повітряних камер під накидачем, або подають до вторинного повітряного каналу камери згоряння котла. Котел згідно з винаходом містить камеру згоряння із вторинним повітряним каналом, рухомий механічний закидач, простір під закидачем, у якому знаходиться система повітряних камер, а також головний канал подачі повітря всередину повітряних камер та додатковий повітряний канал, де встановлений вентилятор з регульованою продуктивністю. Перший кінець додаткового повітряного каналу виведений до простору за межами повітряних камер під закидачем. Сутність винаходу полягає у тому, що другий кінець додаткового повітряного каналу виведений до атмосфери. В іншому варіанті виконання котла згідно з винаходом він містить датчики температури, розташовані у головному повітряному каналі та у додатковому повітряному каналі. Датчики підключені до контролера встановленого вентилятора. Завдяки винаходу зменшується обсяг повітря, яке проходить крізь щілини та змішується з димо 94868 4 вими газами згоряння, внаслідок чого зменшується вміст надлишкового повітря у димових газах. Завдяки цьому зменшуються втрати обсягу димових газів, а відтак збільшується ККД котла, звичайно від 2 до 5% у залежності від його технічного стану, коливань навантаження, якості завантажуваної шихти та належного технічного обслуговування й дотримання режиму експлуатації. Застосування цього винаходу також зменшує споживання електроенергії елементами котла приблизно на 10-20%. Оскільки зменшується загальна кількість димових газів, що виводяться з котла, знижується навантаження на витяжний вентилятор, а споживання енергії вентилятором у додатковому повітряному каналі зрівноважується меншим споживанням енергії у вентиляторі повітряних камер. Перевагою винаходу є також невеликий час, потрібний для модернізації котла, й низька вартість такої модернізації, яка становить біля 10% від вартості заміни системи повітряних камер під закидачем. Встановлено, що головною перевагою винаходу є суттєве зменшення викидів пилу (на 2070%), що дає підставу сподіватися на можливість дотримання майбутніх вимог до забруднення довкілля без встановлення коштовних електростатичних апаратів для видалення пилу. Також встановлено, що при експлуатації котла згідно з винаходом зменшуються на 40-80% викиди оксиду вуглецю (СО). Це дає можливість не оснащати котли вторинними вентиляторами повітря, а відтак знижує споживання електроенергії. Винахід ілюструється кресленнями, де котел з механічним закидачем представлений схематичними вертикальними перерізами, з яких Фіг.1 зображує перший варіант виконання додаткового повітряного каналу, Фіг.2 - котел з другим варіантом цього каналу, в Фіг.3 - третій варіант виконання того ж каналу. Типовий котел з механічним закидачем містить зону димових газів з вентилятором 1 відсмоктування димових газів та зону горіння. У зоні горіння знаходяться камера згоряння 2, рухомий механічний закидач 3, система 4 повітряних камер під закидачем з повітряними камерами 5 та канал 6 подачі повітря з атмосфери всередину повітряних камер 5 за допомогою вентилятора 7 повітряних камер. Камера згоряння 2 містить вторинний повітряний канал з вентилятором 8. Котел згідно з винаходом має додатковий повітряний канал 9 з вбудованим вентилятором 10 з регульованою продуктивністю. Один кінець 9' додаткового повітряного каналу 9 пов'язаний з простором 11 за межами повітряних камер 5 системи 4 повітряних камер під накидачем. Другий кінець 9'' додаткового повітряного каналу 9 може бути пов'язаний або з простором каналу 6, який подає повітря ззовні до повітряних камер 5 системи 4 повітряних камер під накидачем, або з атмосферою, або із вторинним повітряним каналом камери згоряння 2. Завдяки регулюванню продуктивності вентилятора 10 відповідна кількість повітря, що неконтрольовано витікає, видаляється з простору 11 під накидачем та скеровується до обраного місця крізь додатковий повітряний канал 9. Продуктивність на виході вентилятора 10 можна регулювати вручну, хоча 5 94868 6 бажано з цією метою знати температуру повітря у до останніх у череді повітряних камер 5, це позиканалі 6, який подає його з атмосфери всередину тивно впливає на показники праці котла, навіть повітряних камер 5, та температуру повітря у доякщо перепад температур перевищує 10°C Це датковому повітряному каналі 9. Для цього треба пов'язане з низькою інтенсивністю процесу згорозмістити у цих місцях принаймні по одному датряння у даній дільниці закидана, водночас вказуючику температури (не показані на кресленнях). У чи на зменшення витрати кисню. Встановлено, що типових котлах з механічним закидачем перепад поєднання простору 11 під закидачем крізь додаттемператур повітряних потоків у каналі 6 до повітковий повітряний канал 9 з атмосферою не вимаряних камер та у додатковому повітряному каналі гає змін в існуючому режимі роботи котла (ручному 9 у межах 5°C показує, що каналом 9 протікає личи автоматичному). Коли простір 11 під закидачем ше повітря, яке неконтрольовано витікає з простоз'єднується каналом 6 або вторинним повітряним ру під закидачем. Якщо перепад температур стаканалом камери згоряння 2, взаємодія повітряних новить 5-10°С, це означає, що до додаткового потоків, особливо при перепаді температур більше повітряного каналу 9 потрапляє також повітря, що 5°C, змінює встановлений режим процесу згоряннеконтрольовано витікає крізь дільницю закидача ня, що вимушує вимірювати величину потоків пові3, де процес згоряння припинився або протікає тря та змінювати алгоритми управління котлом. слабко. У цьому випадку неконтрольовані витоки Втім, економічні та екологічні переваги від зниженпрямують до нижньої частини камери згоряння 2, і ня витрат електроенергії та застосування тепла їх надходження позитивно впливає на фізичну повітряного потоку від щілин виправдовують додавтрату обсягу димових газів. Ці залежності дають ткові витрати у зв'язку з впровадженням винаходу змогу автоматизувати регулювання продуктивності у порівнянні з простішим вирішенням - поєднанням вентилятора 10 шляхом приєднання зазначених простору 11 під закидачем з атмосферою. Також датчиків до контролера вентилятора й застосувстановлено, що застосування винаходу дає довання перепаду температур, виміряного цими датдаткові експлуатаційні переваги. Поєднання перчиками, як параметру регулювання. Встановлено, шої повітряної камери, окремо від потоку повітря що при низьких навантаженнях котла, наприклад, до повітряних камер, з простором під закидачем 10-20% проектного навантаження, кількість повітдозволяє операторові котла регулювати відстань ря, що надходить крізь щілини, є достатньою для між точкою займання вугілля на закидачі та шибенормального ведення процесу згоряння. У такій ром і передньою частиною конструкції котла. Подіситуації, коли немає можливості ізолювати канал 6 бним чином поєднання останніх непрацюючих повід атмосфери, вентилятор 7 повітряних камер вітряних камер з простором під накидачем після припиняє подачу повітря для процесу згоряння й попереднього відокремлення від потоку повітря до починає блокувати витікання повітря з котла. Усуповітряних камер зменшує неконтрольовані витоки нення витікання повітря крізь щілини з потоку диз простору повітряних камер до камери згоряння. мових газів здебільшого породжує ситуацію, коли Згідно з винаходом можливо як будувати нові природної димарної тяги стає достатньо, щоб закотли, так і швидко, дешево та ефективно модербезпечити необхідний негативний тиск у камері нізувати існуючі. Наприклад, модернізація пошизгоряння 2, роблячи таким чином непотрібною реного котла типу WR-10 потребує встановлення роботу вентилятора 1 димових газів. Втім, згідно з додаткового повітряного каналу 9 з відцентровим природоохоронними приписами котел не може вентилятором типу WWOax-50 (фірми Owent працювати без вентилятора 1 димових газів. ВиOlkusz), оснащеного двигуном 5,5 кВт, оберти якорішенням цієї проблеми може бути знижена велиго регулюються перетворювачем частоти. При чина тиску у камері згоряння 2 (наприклад, від -50 ручному управлінні цим вентилятором надходжендо -80 Па) та обмежена продуктивність вентилятоня повітря до котла зменшується у середньому на 3 ра 1 відведення димових газів. Дуже важливою 6000 м /год при завантаженості котла від 30 до для правильної експлуатації котла може виявитися 80%. При застосуванні обох вентиляторів типу точка поєднання простору каналу 6 подачі повітря WWOax-50 для модернізації котла з подвійним до повітряних камер з простором додаткового позакидачем типу WR-25 з таким само режимом вітряного каналу 9. Поєднання у точці, де майже управління вентиляторами і при завантаженні котвсе повітря, що його нагнітає вентилятор 10, потла у межах від 40 до 80% коефіцієнт надлишковорапляє до передніх повітряних камер 5, є нераціого повітря у димових газах скоротився від рівня нальне для експлуатації котла, особливо зважаю2,0-2,5 до рівня приблизно 1,4-1,7. Температура чи на зазначений вище перепад температур, коли відхідних газів від котла знижується на 15-20°C, він сягає більше 10°С, бо це означає надходження вміст пилу в них скорочується на 20-70%, а вміст додаткового потоку повітря із зниженим вмістом оксиду вуглецю (СО) - на 40-80%. кисню. Коли той самий потік повітря скеровується 7 Комп’ютерна верстка А. Рябко 94868 8 Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601