Твердопаливна теплогенеруюча система

1. Система теплогенеруюча твердопаливна, що містить теплогенератор з системою примусового димовидалення, у складі якої є димосос і конфігурований димохід з регулювальним шибером, а також шнековий паливоподавач і паливний бункер з пристосуванням для верхнього завантаження, що забезпечують безперервну або дозовану подачу сипучого твердого палива у тепло генератор, яка відрізняється тим, що вихлопний патрубок димососа заведений в нижню частину паливного бункера, а вище входу вихлопного патрубка на внутрішніх стінках бункера закріплені нахилені пересипні полиці у вигляді частково перекриваючих горизонтальні перерізи бункера перфорованих або сітчастих поверхонь. 2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що в нижній частині днища паливного бункера і на кінцях оболонки каналу шнекового паливоподавача з боку його нижньої твірної виконані перфоровані дренажні отвори. 3. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що на ділянці димового тракту перед димососом виконаний відгалужуючий допоміжний димовий канал, що містить підйомні нахилені або вертикальні ланки і U 2 (19) 1 3 13217 4 При реалізації вищевказаних конструктивних масогабаритних показників, при одночасному підтпідходів незадовільно вирішується проблема підриманні необхідних умов експлуатаційної стабільвищення ступеню корисного паливовикористання, ності процесів енергоперетворення та екологічних тому що принципово корисно може використовуумов паливовикористання. ватися переважно летюча складова хімічної енерВ основу корисної моделі поставлено задачу гії палива, а вимушені втрати пов'язані з технолоудосконалити відому твердопаливну теплогенеругічною необхідністю періодичного видалення із ючу систему шляхом регенерації скидного тепла газогенераторної зони високотемпературного коквідходячих газів до потоку дрібнофракційної палисового залишку. вної маси у противотоковому теплообміннику зміВиходячи з викладеного, недоліками відомих шувального типу, організованому в порожнині бунконструкцій твердопаливних теплогенеруючих сикеру-накопичувачу палива з одночасним стем є незадовільні масогабаритні показники і нивирішенням задачі сепарації золовиносу із потоку зька ступінь корисного паливовикористання. відходячих газів системи. Найбільш близькою до твердопаливної теплоПоставлена задача вирішується тим, що в генеруючої системи, що заявляється, є теплогенетвердопаливній теплогенеруючій системі , що руюча система, включаюча у себе теплообмінник включає в себе теплогенератор з системою приіз збуджувачем витрати середовища, що нагрівамусового димовидалення, у складі якої є димосос і ється, шарову камерну топку з послідовно розміконфігурований димохід з регулювальним шибещеними на подині газифікаційною форкамерою і ром, а також шнековий паливоподавач і паливний колосниковою решіткою і шнековий механізм пабункер з пристосуванням для верхнього заванталивопостачання, забезпечуючий подачу дрібноження, що забезпечують безперервну або дозовафракційного палива від бункера-накопичувача в ну подачу сипучого твердого палива у теплогенезону газифікаційної камери, протилежну колосниратор, новим є те, що вихлопний патрубок ковій решітці, а також систему природного димодимососа заведений у нижню частину паливного видалення, що сполучує реакційний об'єм теплобункеру, а вище входу вихлопного патрубку на генеруючої системи через димовий канал внутрішніх стінках бункеру закріплені нахилені теплообмінника безпосередньо з навколишнім пересипні полиці у вигляді частково перекриваюсередовищем [Твердопаливний теплогенератор: чих горизонтальні перерізи бункеру перфорованих Рішення про видачу деклараційного патенту на або сітчастих поверхонь, при цьому, в нижній часкорисну модель від 25.06.2005 p. № 8187/1 по заятині днища паливного бункеру і на кінцях оболонки вці № u 200502855]. каналу шнекового паливо постачальника з боку В описаній конструкції в значній мірі усуваєтьйого нижньої твірної виконані перфоровані дренася основний недолік відомих твердопаливних тепжні отвори. логенеруючих систем, тому що в процесі енергоКрім того, на ділянці димового тракту перед перетворення приймає участь хімічна енергія димососом виконаний відгалужуючий допоміжний всього палива, не виключаючи коксовий залишок, димовий канал, що включає: підйомні нахилені або який допалюється на радіаційній частині подини, вертикальні ланки і має у будь-якому перерізі реобладнаної колосниковою решіткою. гульовану дросельну затулку, а місце розгалужуПроте і ця конструкція, подібно до решти відовання димового тракту і допоміжного димового мих, не вільна від недоліків, пов'язаних з відсутнісканалу виконано у вигляді сепаратору уносу, що тю технічних рішень щодо термовологісної підгоскладається з двох перегородок, що завужчують у товки палива, що подається у реакційний простір напрямку від теплогенеруючого пристрою перерізи теплогенеруючої системи. Природно, що мають димового каналу, нахилених відносно осі каналів і прийматися до уваги рішення, які засновані на закріплених, перша, до місця розгалуження канакорисному використанні енергії палива, що виколів, а друга у безпосередньо близький до розгалуристовується в самій системі, а не допоміжні зовження дільниці допоміжного димового каналу танішні джерела енергії. ким чином, що вихідний переріз, створений Подібно до інших відомих теплогенеруючих першою перегородкою, знаходиться в межах досистем ступінь корисного паливовикористання в поміжного димового каналу, а вихідний переріз, даному пристрої має певну техніко-економічно створений другою перегородкою, розташований обґрунтовану межу, вибір якої залежить від параближче до місця розгалуження димового тракту і метрів цільової функції для оптимізації рекуперадопоміжного димового каналу, ніж вихідний перетивної частини системи, а принципово присутній різ, створений першою перегородкою. Прилегла поток скидного тепла не використовується для до сепараційно-розгалужуючого пристрою ділянка паливопідготовки. В свою чергу, ненормованість допоміжного димового каналу обладнана газоущітермовологісних параметрів дрібнофракційного льненим зольним бункером, приєднаним до отвопалива, що використовується, є перешкодою для ру у стінці димового каналу, що виконаний з боку підтримування стаціонарних часових характерисйого нижньої твірної, а на ділянці корпусу сепаратик енергоперетворення, додержання стабільних ційно-розгалужуючого пристрою, що є прилеглою умов згоряння палива та необхідного, високого до місця розгалуження димових каналів з боку ступеню його корисного використання. теплогенеруючого пристрою закріплений допоміжТаким чином, недоліками відомих теплогенений зольний бункер, газоущільнено приєднаний до руючих систем, що принципово не можуть бути отвору у стінці димового каналу з боку його нижрозв'язані в межах існуючих конструктивних підхоньої твірної. дів, є наявність суттєвих резервів підвищення стуТвердопаливна теплогенеруюча система зопеню корисного паливовикористання і поліпшення бражена на Фіг. у фронтальному розрізі. 5 13217 6 Твердопаливна теплогенеруюча система (Фіг.) жче до вертикального перерізу місця розташуванмістить твердопаливний теплогенеруючий приня головного вихідного вікна 14 сепаратору 10, ніж стрій 1 з системою димовидалення, паливний бунвільний торець першої перегородки 21. Нижні стінкер 2 та шнековий паливоподавач 3. ки корпусу сепаратора - змішувача 10 в зонах, Теплогенеруючий пристрій 1 має у своєму прилеглих до місць закріплення аеродинамічних складі слойову топку 4, камеру газифікації 5, рекуперегородок 21, 22, обладнані газоущільненими перативний теплообмінник 6 зі збуджувачем серебункерами 23, 24 з нижніми дверцятами 25, 26 для довища, що нагрівається та стиковочну ланку для періодичного видалення зольного уносу, що наковидалення продуктів згоряння у вигляді димового пичується. конфузору 8 та регулювального шиберу 9. Паливний бункер 2 має вертикальну побудову Система димовидалення має у своєму складі конструкції, що розділена горизонтальною калібосновний та відгалужуючий димові канали, ланки рувальною рештівкою 27 на нижню, накопичувальяких з'єднуються між собою через сепараторну частину 28, та верхню, теплообмінну частину змішувач 10. Основний димовий канал складаєть29. Об'єм накопичувальної частини 24 паливного ся з підйомної 11 та опускної 12 ланок. Підйомна бункеру 2, сполучується вихідним гоном опускної ланка 11 сполучує вихлоп регулювального шиберу ланки основного димового каналу 12 з вихлопним 9 теплогенеруючого пристрою 1 із вхідним отвовікном димососу 15. Днище накопичувальної часром 13 сепаратора-змішувача 10, а опускна ланка тини 28 паливного бункеру 2 обладнано ротацій12 сполучує головне вихідне вікно 14 сепаратора ним паливоворошителем 30 і має отвір для стико10 з нижньою частиною об'єму паливного бункеру вки із забірним вікном шнекового паливоподавача 2 через димосос 15 заведений в розсічку опускної 3. Вихід шнекового паливоподавача 3 газоущільланки 12 основного димового каналу таким чином, нено заведений в камеру газифікації 5 шарової що його всас розташований на стороні з'єднання топки 4 теплогенеруючого пристрою 1. Горизонтаопускної ланки димового каналу з головним вихідльний переріз накопичувальної частини 28 паливним вікном 14 сепаратора-змішувача 10. ного бункеру 2 має форму кола. Горизонтальний Відгалужуючий димовий канал 16 має в будьпереріз теплообмінної частини 29 паливного бунякому перетині регулювальну дросельну затулку керу 2 переважно має форму прямокутника, що 17, вісь його має підйомну орієнтацію. Отвір нижвписаний у контур горизонтального перерізу наконього торця каналу 16 з'єднується з допоміжним пичувальної частини 28. У верхній і нижній частиприсосним вікном 18 сепаратора-змішувача 10, нах оболонки теплообмінної частини 29 паливного яке розташовано на одній осі з його головним вхібункеру 2 в місцях, що віддалені по горизонталі від дним вікном 14. Отвір верхнього торця відгалутеплогенеруючого пристрою 1 виконані люки: верджуючого димового каналу 16 сполучується з нахній, завантажувальний люк 31, та нижній, очисний вколишнім середовищем. Нижня, суміжна до люк 32. Очисний люк 32 розташований безпосересепаратору-змішувачу 10 частина відгалужуючого дньо над рівнем калібрувальної рештівки 27 і має димового каналу 16 з боку нижньої твірної має газоущільнені дверцята 33. В отвір завантажуваперший сепараційний бункер 19 з нижніми газоульного люку 31 заведений вихідний кінець трансщільненими дверцятами 20. портного паливозавантажувального пристрою 34 в Порожнина сепаратора-змішувача 10 має у якості якого може використовуватися, наприклад, фронтальному перерізі Т-подібну конфігурацію. шнековий, стрічковий або скребковий транспортеОсновна, нахилено орієнтована частина, що обри. На внутрішніх поверхнях протилежних стінок межена перегородками вікон 14 і 18, містить дві теплообмінної частини 29 паливного бункеру 2 аеродинамічні перегородки 21, 22, які мають евозакріплені нахилені пересипні полиці 35, виконані у львентну конфігурацію своїх поверхонь і газоущівигляді перфорованих або сітчатих поверхонь. льнено закріплені на внутрішній стінці основної Верхня пересипна полиця закріплена на стінках частини сепаратора-змішувача 10 таким чином, бункеру, прилеглих до завантажувального люку що утворюють прилеглі до нижньої частини поро31, а її вільний торець дистанціонований відносно жнини сепаратору кишені, відкриті з боку розташупротилежної стінки бункеру, до якої закріплена вання відгалужуючого димового каналу 16. Кишенаступна пересипна полиця. Таким чином, нахиня, що утворена першою перегородкою 21, лені пересипні полиці 35 почергово закріплюються охоплює отвір головного вихідного вікна 14 і другу на протилежних стінках теплообмінної частини 29 перегородку 22 сепаратора-змішувача 10. Кишеня, паливного бункеру 2 і почергово мають дистанціощо утворена другою перегородкою 22, розміщена новані вільні кінці відносно протилежних стінок на ділянці основного каналу сепараторабункеру. Пересипні полиці 35 закріплені до віброзмішувача 10, прилеглої до допоміжного присосноштанги 36, що розміщена вертикально всередині го вікна 18 і не охоплює головне вихідне вікно 14 бункеру. Електромеханічний збуджувач віброштансепаратора-змішувача 10. Головне вихідне вікно ги 37 закріплюється на стелі паливного бункеру 2. 14, до якого газоущільнено приєднується опускна Нижня периферійна зона днища паливного бункеланка 12 основного димового каналу, розташована ру 2 має перфораційні отвори 38. Канал шнековов зоні нижньої твірної (стінки) корпусу сепаратораго паливопдавача 3 з боку його нижньої твірної змішувача 10, що обмежує внутрішній простір, має перфораційні отвори, які розташовані на вхідутворений перегородками 21, 22. Вихідний (найному і вихідному кінці, відповідно, 39 і 40. Зони під вужчий) переріз димового каналу, утвореного перфораційними отворами 38, 39, 40 обладнані першою перегородкою 21, знаходиться в межах гідроущільними кюветами у вигляді гідрозатулок. відгалужуючого димового каналу 16, а вільний При роботі твердопаливної теплогенеруючої торець другої перегородки 22, розташований блисистеми, основна частина теплової енергії, що 7 13217 8 виділяється при згорянні твердого палива в топці 4 зів, що конденсуються. теплогенеруючого пристрою 1 передається до Виходячи з вищевказаних особливостей, зокпотоку енергоносія у рекуперативному теплообрема існує висока вірогідність періодичного накоміннику 6, а решта енергії, що виноситься із теплопичування в нижніх зонах паливо-постачальної генеруючої частини 1 системи з потоком відхідних частини теплогенеруючої системи краплевої рідигазів через систему димовидалення, регенеруєтьни, що вимагає виконання у днищі паливного бунся в зустрічний потік дрібнофракційного палива, керу та по нижній твірній оболонки паливоподаваорганізований на вібруючих нахилених перфорольного шнеку 3 дренажних отворів 38, 39, 40. ваних поверхнях пересипних полиць 35, чим заОскільки порожнина паливоподавальної системи безпечується розвинення теплообмінної поверхні знаходиться під наддувом, отвори мають сполучув верхній теплообмінній частині 29 паливного бунватися з навколишнім середовищем через дренакеру 2. жні пристрої, виконані у вигляді гідрозатулок. Верхня, теплообмінна частина 29 паливного Практика регламентів експлуатації твердопабункеру 2 працює, як контактний теплообмінник ливних теплогенеруючих систем вимагає створенпротиточного типу де течія дрібно-фракційного ня досить суттєвих запасів готового до викориспалива, що подається транспортним паливотання палива в кінцевій ланці паливопідготовки, завантажувальним пристроєм 34 і переміщується тому що попередні ланки паливоподавального вниз до нижньої накопичувальної частини 28 бунланцюга працюють не безперервно, а з періодичкеру, омивається під'ємною течією відхідних газів, ністю, обумовленою графіком експлуатації суміжщо подаються в порожнину бункеру під калібруваних технологій, постачаючих паливо, наприклад, льну рештівку 27 з вихлопу димососу 15. Під'ємна відходи деревообробки, такі, як, опилки, стружка і течія відхідних газів в порожнині теплообмінної т. ін. Тому об'єми паливних бункерів мають бути за частини 29 паливного бункеру 2 забезпечується технологічною необхідністю великими, а, відповідгазоущільненістю його оболонки, верхнім розтано, і час перебування в бункері одиничної порції шуванням відкритого завантажувального люку 31 палива досить подовженим, зазвичай не менше 12 та самотягою вертикально орієнтованого бункеру. годин. Вказана відсутність габаритних обмежень Опускний рух дрібнофракційного палива в верхній для побудови системи термовологістної обробки теплообмінній частині 29 паливного бункеру 2 задрібнофракційного твердого палива разом з фікбезпечується нахиленою орієнтацією пересипних сацією граничної спрощеності конструктивної пополиць 35, наявністю на поверхнях полиць перфобудови теплообмінних пристроїв контактного типу раційних просипних отворів та механічним збудозволяють судити про те, що заявлена теплогеджуванням метастабільного шару палива, що знанеруюча система в ланці утилізації вторинного ходиться на пересипних поверхнях - за допомогою тепла основного теплогенеруючого пристрою є, на закріпленого до рухомих (пружних) частин полиць відміну від відомих систем, гранично ефективною, 35 та калібрувальної рештівки 27 вібраційного тому що обмінюється (втрачає) енергію з навкопристрою 36, 37. Відсортовані на горизонтальній лишнім середовищем на рівні , наближеному до калібрувальній рештівці 27 дрібні фракції паливної температури крапки роси. маси потрапляють у нижню, накопичувальну часВ свою чергу "запрограмованість" конструкції тину 28 паливного бункеру 2, відкіля подаються паливного бункеру на конденсаційний режим утишнековим паливоподавачем 3 до камери газифілізації теплоти відходячих продуктів згоряння докації 5 слойової топки 4 теплогенеруючого призволяє уникати ситуацій, коли в камеру газифікації строю 1. Транспортний паливо-завантажувальний 5 теплогенеруючого пристрою 1 потрапляє надміпристрій 34 та шнековий паливоподавач 3 мають рно сухе тверде паливо, що в принципі може призпрацювати синхронно із забезпеченням рівності вести до активізації форсованого "факельного" об'ємних витрат палива, що транспортується, що, процесу горіння з високою вірогідністю виносу зоу свою чергу, обумовить регулярність роботи і відли в рекуперативний теплообмінник 6 і, відповідно, сутність умов для переповнення паливного бункескороченням періоду між регламентними чистками ру 2. Параметричними особливостями середовищ, теплообмінних поверхонь від забруднення. що обмінюються теплом в верхній теплообмінній Таким чином, конструктивна комбінація теплочастині 29 паливного бункеру 2 є: генеруючої, паливоподавальної та теплоутиліза- широкий діапазон вхідних вологостей дрібційної частин твердопаливної теплогенеруючої нофракційного палива, включаючи вірогідні ситуасистеми, що заявляється, в принципі дозволяє ції, коли паливо має включення води у твердій організовувати процес енергоперетворення з графазі, наприклад, лід або сніг в зимовий період нично високим ступенем корисного паливовикориексплуатації; стання, не виходячи за межі звичайних, оптималь- високий рівень вмісту пару вологи гріючого них з техніко-економічних позицій, масогабаритних середовища (продуктів згорання), зазвичай набапоказників окремих функціональних ланок системи гато перевищуючий стехіометричний рівень завдяі з одночасним урахуванням параметричних особки високій вологості дрібнофракційного палива; ливостей усталеного процесу двостадійного спа- низька теплопровідність шару дрібнофраклювання палива. ційного палива; Конструкція системи димовидалення може ре- спорадичність температурних рівнів контакталізовувати два режима роботи: основний і аваної поверхні шару палива і потоку відхідних газів; рійний. - температурний рівень вхідної температури Основний режим димовидалення забезпечудрібнофракційного палива, завідомо набагато ниється примусово за допомогою димососа 15, на жчий рівня крапки роси компонентів відхідних гавсас якого через сепаратор-змішувач 10 заводить 9 13217 10 ся суміш продуктів згорання від твердопаливного дуктів згорання, що надходить у сепаратор - змітеплогенеруючого пристрою 1 і повітря навколишшувач 10 з підйомної ланки основного димового нього середовища. Необхідне з умов неперевиканалу 11, прискорюється в каналі, що звужується, щення граничного температурного рівня експлуаутвореному першою аеродинамічною перегородтації димососу і піробезпечності палива в кою 21 з корпусом сепаратору 10, а далі гальмутеплообмінній системі паливного бункеру 2 співється, витікаючи у "великий об'єм" відгалуджуючовідношення витрат продуктів згорання і присосного димового каналу 16, змішуючись з повітрям го повітря забезпечується відповідними положенприсосу, що потрапляє через регулювальну дронями регулювального шиберу 9 та дросельної сельну затулку 17. Суміш продуктів згорання з затулки17 на підйомній ланці 11 та відгалужуючоповітрям, що утворюється в об'ємі відгалуджуючому (присосному) димовому каналі 16 тракту димого димового каналу 16, всмоктується димососом видалення в процесі налагоджування твердопали15 через сепараційний канал, що розширюється, вної теплогенеруючої системи. обмежений евольвентними поверхнями першої 21 В аварійний режим димовидалення система і другої 22 аеродинамічних перегородок та корпупереходить автоматично при відключенні (наприсом сепаратора - змішувача 10. У найменшому, клад, при випадковому знеструмленні) димососу вхідному перетині сепараційного каналу потік пропід дією самотяги підйомної ланки основного дидуктів згорання прискорюється, а далі, у напрямку мового каналу 11 та відгалужуючого димового кадо димососу 15, гальмується відповідно до збільналу 16. шення перетину сепараційного каналу. Таким чиВ основному експлуатаційному режимі охолоном, конструкція сепаратора - змішувача 10 забезджені відходячі гази видаляються із теплогенерупечує процес двостадійного очищення потоку проючої системи через верхній завантажувальний люк продуктів згорання від зольного уносу. На першій 31, або через вихлопну трубу 41 у разі газоущільстадії сепарації частки золи, що потрапляють в неного виконання конструкції входу транспортного об'єм допоміжного димового каналу у прискоренопаливозавантажувального пристрою 34 в верхній му потоці продуктів згорання, під дією інерційних завантажувальний люк 31. В аварійному режимі та гравітаційних сил виносяться в донну зону віддимовидалення гарячі продукти згорання, не потгалужуючого димового каналу 16, достатньо відрапляючи через непрацюючий димосос 15 в верхдалену від вхідного перетину наступного сепараню теплообмінну частину паливного бункеру 2, ційного каналу, що утворений першою 21 та відводяться через відгалужуючий димовий канал другою 22 аеродинамічними перегородками, і на16 безпосередньо у навколишнє середовище. Чекопичуються в першому сепараційному бункері 19. рез високий аеродинамічний опір теплообмінної Вірогідна рештка більш мілкофракційного золового частини паливного бункеру 2 і від'ємні значення уносу, що захоплюється течією суміші продуктів статичного тиску на вихідних перерізах 31, 41 пазгорання з повітрям і прискорюється разом з газоливоподавальної системи по відношенню до вихівим потоком на вхідному відрізку сепараційного дного перерізу опускної ланки основного димового каналу, що утворений першою 21 і другою 22 пеканалу 12, присос повітря в допоміжний тракт дирегородками, під дією сил інерції та центробіжних мовидалення в аварійному режимі з боку димососил, обумовлених криволінійною траєкторією течії су 15 практично виключається. в "евольвентному" сепараційному каналі, переміКонструкція сепаратора-змішувача 10 крім рошується в потоці в зону, наближену до поверхні згалуження спеціально орієнтованих ділянок тракпершої перегородки 21 і під дією сили гравітації ту димовидалення теплогенеруючої системи, реапотрапляє в другий сепараційний бункер 24. Трелізує важливу функцію очищення потоку газів, що тій сепараційний бункер 23 має допоміжне значенвідходять, від зольного уносу, що необхідно вихоня, оскільки знаходиться в зоні неусталеної течії дячи із санітарно-гігієнічних умов експлуатації твепродуктів згорання і спорадичної орієнтації вектордопаливної техніки, вимог піробезпеки системи рів сил, що обумовлюють рух структурних одиниць паливопідготовки та задачі запобігання абразивпотоку. ному зносу робочого каналу димососа. Течія про 11 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 13217 Підписне 12 Тираж 26 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