Установка для сжигания древесных отходов

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТАНОВКА ДЛЯ СЖИГАНИЯ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ(71) Заявитель ОАО Минский завод отопительного оборудования(72) Авторы Филипчик Виктор Константинович Кайрович Чеслав Альбинович(73) Патентообладатель ОАО Минский завод отопительного оборудования(57) Установка для сжигания древесных отходов, содержащая последовательно связанные цилиндрический питающий бункер, в придонной зоне которого установлен с возможностью свободного вращения вокруг оси бункера питающий диск с распределительными элементами, выполненными в виде множества лопаток, установленных в периферийной зоне питающего диска с возможностью подачи топлива в зону шнекового дозатора, шнековый дозатор, предтопок, выполненный в виде герметичной, футерованной камеры пиролиза с воздушной рубашкой, устройством подачи первичного воздуха и установленным в придонной области колосником, и соединительный короб для присоединения к топке котла, причем установка снабжена системой автоматической регулировки, отличающаяся тем, что установка дополнительно снабжена автоматической системой пожаротушения,связанной, по меньшей мере, со шнековым дозатором шнековый дозатор снабжен, по меньшей мере, одним тепловым датчиком, связанным с автоматической системой пожаротушения и, по меньшей мере, одним дополнительным распределительным элементом,стационарно расположенным в придонной зоне между стенкой и осью вращения питающего бункера и выполненным в виде дугообразного плужка, установленного на стенке 24102006.02.28 бункера таким образом, что его свободный конец размещен в зоне оси бункера и направлен к оси бункера предтопок дополнительно снабжен средством перераспределения воздушного потока, выполненным в виде вентилятора, размещенного в воздушной рубашке, средством контроля количества топлива на колоснике, выполненным в виде лопатки, установленной на оси с возможностью вращения, и планки, установленной на оси с возможностью согласованного с лопаткой вращения и с возможностью взаимодействия с системой автоматической регулировки, и средством формирования и отвода потока вторичного воздуха,выполненным в виде патрубка, связанного с придонной областью предтопка с возможностью выхода в топку котла.(56) 1. Реконструкция котлов для перевода на сжигание древесных отходов. Электронная версия журнала Деловой лес. Вып.5 (29) май-июнь, 2003. Найдено из Интернет найдено 26.11.2004. //.//40 2. Шестаков С.М., Тринченко А.А., Штерн Т.Д.Сравнительный анализ двух проектовперевода котельных в Ленинградской области на сжигание древесных отходов. Информационная система по теплоснабжению. Санкт-Петербургский ГТУ Найдено из Интернет найдено 26.11.2004. ////.404. 3. Патент 2044953, 1995. 4. Автоматический узел сжигания древесных отходов мод. - 50, -100,-250, -500, -1000. Сайт компании ООО Станкоинструмент. Найдено из Интернет найдено 26.11.2004. ///// Настоящая полезная модель относится к сжиганию низкокалорийного топлива, в частности древесных отходов, наиболее предпочтительно, древесных опилок, и может быть использована для производства тепловой или электрической энергии в промышленных или бытовых целях. В последнее десятилетие в связи с неуклонным ростом цен на качественное топливо и энергоносители заметно возрос интерес к котельным установкам, обеспечивающим эффективное сжигание дешевых видов топлива и, в первую очередь, древесных отходов. Существует ряд технических решений, которые обеспечивают возможность перехода на дешевое топливо, в частности на отходы древесины, уже существующих котельных установок путем их модернизации или реконструкции 1, 2. Наряду с модернизацией уже существующих котельных установок ведутся разработки по созданию нового поколения энергетических установок, работающих на низкокалорийном топливе, имеющих достаточно высокий КПД и безопасных с экологической точки зрения. При этом практика показывает, что наилучшими показателями характеризуются энергетические установки, непосредственно сконструированные в расчете на данный конкретный вид топлива или же адаптированные к нему путем специальной реконструкции. Известна установка для сжигания низкокалорийного топлива, преимущественно кородревесных отходов, содержащая последовательно связанные между собой питатель,предтопок и топку котла 3. В описанной установке топливо в предтопке подвергают неполному сгоранию в кипящем слое инертного материала, образовавшиеся газообразные продукты газификации с уносом мелких частиц топлива дожигают в топке котла. Описанная установка обеспечивает полноту сгорания низкокалорийного топлива. Однако в описанной конструкции предтопок и топка выполнены за одно целое в общей обмуровке, что придает конструкции громоздкость, усложняет ее техническое обслуживание и ремонт. Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемой установке для сжигания древесных отходов является автоматический узел сжигания древесных отходов 4. 2 24102006.02.28 Узел содержит последовательно связанные цилиндрический питающий бункер, в придонной зоне которого установлен с возможностью свободного вращения вокруг оси бункера питающий диск с распределительными элементами, выполненными в виде множества лопаток, установленных в периферийной зоне питающего диска с возможностью подачи топлива в зону шнекового дозатора, шнековый дозатор, предтопок, выполненный в виде герметичной, футерованной камеры пиролиза с воздушной рубашкой, устройством подачи первичного воздуха и установленным в придонной области колосником, и соединительный короб для присоединения к топке котла, причем установка снабжена системой автоматической регулировки. Узел описанной конструкции представляет собой современную установку для сжигания древесных отходов в виде щепы, стружки, опилок, коры и т.д., с размером частиц до 30 мм и относительной влажностью 30-60 в зависимости от конкретной модели (мощности). Управление процессом осуществляется в автоматическом режиме. Практика показала, что при некоторой модернизации описанной выше конструкции можно получить более высокий КПД, повысить экологическую безопасность, а также пожаробезопасность процесса сжигания древесных отходов. Таким образом, задачей настоящей полезной модели является предложение конструкции установки для сжигания низкокалорийного топлива, в частности древесных отходов,которая обеспечивала бы более высокую безопасность (экологическую, пожарную и т.п. ) при сравнимых или более высоких значениях КПД. Кроме того, конструкция должна обеспечивать возможность использовать установку для сжигания древесных отходов как в составе отопительной системы при соединении с топкой водогрейного котла напрямую, так и в качестве автономного агрегата для утилизации древесных отходов. Поставленная задача решается установкой для сжигания древесных отходов, содержащей последовательно связанные цилиндрический питающий бункер, в придонной зоне которого установлен с возможностью свободного вращения вокруг оси бункера питающий диск с распределительными элементами, выполненными в виде множества лопаток,установленных в периферийной зоне питающего диска с возможностью подачи топлива в зону шнекового дозатора, шнековый дозатор, предтопок, выполненный в виде герметичной, футерованной камеры пиролиза с воздушной рубашкой, устройством подачи первичного воздуха и установленным в придонной области колосником, и соединительный короб для присоединения к топке котла, причем установка снабжена системой автоматической регулировки. Установка дополнительно снабжена автоматической системой пожаротушения, связанной, по меньшей мере, со шнековым дозатором шнековый дозатор снабжен, по меньшей мере, одним тепловым датчиком, связанным с автоматической системой пожаротушения и, по меньшей мере, одним дополнительным распределительным элементом,стационарно расположенным в придонной зоне между стенкой и осью вращения питающего бункера и выполненным в виде дугообразного плужка, установленного на стенке бункера таким образом, что его свободный конец размещен в зоне оси бункера и направлен к оси бункера предтопок дополнительно снабжен средством перераспределения воздушного потока, выполненным в виде вентилятора, размещенного в воздушной рубашке, средством контроля количества топлива на колоснике, выполненным в виде лопатки, установленной на оси с возможностью вращения, и планки, установленной на оси с возможностью согласованного с лопаткой вращения и с возможностью взаимодействия с системой автоматической регулировки, и средством формирования и отвода потока вторичного воздуха,выполненным в виде патрубка, связанного с придонной областью предтопка с возможностью выхода в топку котла. Установка описанной конструкции благодаря сочетанию упомянутых выше новых технических признаков обеспечивает КПД процесса сгорания древесных отходов 75-80 . При этом удельный выброс в окружающую среду оксидов азота, углерода и др. вредных веществ находится значительно ниже предельно допустимого уровня. 3 24102006.02.28 Ниже установка для сжигания древесных отходов заявляемой конструкции будет более подробно описана со ссылками на позиции фигур чертежей, на которых представлены фиг. 1 - схематичное изображение общего вида установки в целом фиг. 2 а - схематичное изображение вида спереди питающего бункера и шнекового дозатора фиг. 2 б - схематичное изображение вида сверху питающего бункера и шнекового дозатора (с местным вырезом) фиг. 3 а - схематичное изображение вида спереди предтопка и соединительного короба фиг. 3 б - схематичное изображение вида сверху предтопка и соединительного короба (в разрезе по линии А-А). На фиг. 1 схематично изображен общий вид заявляемой установки для сжигания древесных отходов. Установка содержит установленные на несущей раме 1 питающий бункер 2,связанный со шнековым дозатором 3, который, в свою очередь, связан с предтопком 4. Предтопок 4 посредством соединительного короба 5 может быть связан непосредственно с топкой котла (на чертежах топка котла и котел не изображены). Установка также содержит пульт 6 управления из состава средств системы автоматической регулировки и автоматической системы 7 пожаротушения. Шнековый дозатор 3 снабжен электроприводом 8. На фиг. 2 а и фиг. 2 б схематично изображены, соответственно, вид спереди и вид сверху(с местным вырезом) питающего бункера 2 и шнекового дозатора 3. В зоне днища 9 питающего бункера 2 на валу 10 с возможностью свободного вращения вокруг оси 11 установлен питающий диск 12. На питающем диске 12 в его периферийной зоне (у края 13) размещены лопатки 14. Кроме того, на стенке питающего бункера 2 установлен плужок 15. Его свободный конец 16 размещен в зоне оси вращения 11 и направлен к ней. Дозатор представляет собой установленный в коробе 17 шнек 18. Лопатки 14 расположены таким образом, чтобы обеспечить зацепление со шнеком 18. На фиг. 3 а и фиг. 3 б схематично изображены, соответственно, вид спереди и вид сверху(в разрезе по линии А-А) предтопка и соединительного короба. Предтопок 4 снабжен воздушной рубашкой 19, сформированной между наружной стенкой 20 предтопка 4 и футерованной стенкой 21 камеры 22 сжигания. Камера 22 сжигания связана с соединительным коробом 5 и снабжена общей футеровкой (на фиг. 2 б обозначена штриховой линией). Предтопок 4 снабжен футерованной крышкой 23. В придонной области камеры 22 сжигания установлен колосник 24. В придонной области предтопка 4 предусмотрен также патрубок 25 зольникового отверстия. Ввиду очевидности для специалистов возможных форм выполнения и мест и способов размещения вентилятора, а также с целью разгрузки чертежей вентилятор на чертежах не изображен. В камере 22 сжигания на оси 26 установлена лопатка 27 из состава средств контроля количества топлива на колоснике 24. На той же оси 26 установлена нажимная планка 28, связанная с концевым выключателем (на чертежах не изображен) из состава системы автоматической регулировки. Предтопок соединен со шнековым дозатором 3 посредством приемного короба 29. В придонной области предтопка 4 предусмотрен также патрубок 30 для подвода вторичного воздуха в топку котла. Заявляемая установка для сжигания древесных отходов работает следующим образом. Для монтажа и первого запуска установки для сжигания древесных отходов. Питающий бункер 2, шнековый дозатор 3 с электроприводом 8, предтопок 4 с соединительным коробом 5 устанавливают на несущую раму 1. При необходимости присоединяют соединительный короб 5 к топке котла. Устанавливают систему автоматической регулировки с пультом 6 управления и автоматическую систему 7 пожаротушения. В состав противопожарной системы, в частности, входят (но на чертежах детально не изображены) пожарная емкость, термостатный кран и система проводящих патрубков. Камеру 22 сжигания предтопка 4 разогревают, например, дровами или газовой горелкой, или любым другим подходящим средством до достижения температуры в камере 22 сжигания более 600 С. В питающий бункер 2 подают предназначенные для сжигания 4 24102006.02.28 древесные отходы, например опилки. Посредством пульта 6 управления устанавливают режим интенсивного горения. По завершении загрузки питающего бункера 2 выключают подачу сжигаемых отходов. При достижении в камере 22 сжигания рабочей температуры(около 1000 С) посредством пульта 6 управления устанавливают режим поддерживающего горения. Запуск установки и один цикл сжигания древесных отходов. Камеру 22 сжигания предтопка 4 разогревают, например, дровами или газовой горелкой, или любым другим подходящим средством до достижения температуры в камере 22 сжигания более 600 С. В питающий бункер 2 подают предназначенные для сжигания древесные отходы, например опилки. Управление режимами сжигания (интенсивное горение, поддерживающее горение) осуществляют посредством пульта 6 управления в соответствии с описанным выше. В области днища 9 питающего бункера 2 установлен питающий диск 12. Питающий диск 12 установлен на валу 10 таким образом, что свободно вращается вокруг оси 11 вращения, не контактируя с днищем 9 и стенками питающего бункера 2. На краю 12 питающего диска 12 установлены лопатки 14, которые равномерно распределяют опилки по всему периметру питающего диска 12 и подают их в зону шнекового дозатора 3. Лопатки 14 при прохождении зоны шнекового дозатора 3 входят в зацепление со шнеком 18, проталкивая порцию опилок в короб 17 шнекового дозатора 3. Для обеспечения равномерного распределения поступающих в питающий бункер 2 опилок по всей площади питающего диска 12 (для отбрасывания топлива от центра питающего диска 12 к его краю 13) на стенке питающего бункера 2 установлен плужок 15, имеющий дугообразную форму, свободный конец 16 которого расположен в зоне оси 11 вращения и направлен к ней. Плужок 15 установлен таким образом, что между его нижней поверхностью и верхней поверхностью питающего диска 12, а также верхней поверхностью лопаток 14 образуется зазор заданной величины, обеспечивающий свободное перемещение опилок между питающим диском 12 с лопатками 14 и плужком 15. Опилки, попадая из питающего бункера 2 в короб 17 шнекового дозатора 3, посредством шнека 18 проталкиваются по направлению к приемному коробу 29 предтопка 4 и попадают через приемный короб 29 в камеру 22 сжигания на колосник 24. Поступление топлива в камеру 22 сжигания осуществляется в автоматическом режиме по заданной программе. Однако при выходе из строя или сбое в работе автоматики, т.е. в том случае, если на колосник 24 в камеру 22 сжигания поступает количество топлива, превышающее максимально допустимое (что может привести к снижению интенсивности процесса горения),избыток топлива давит на лопатку 27, установленную на оси 26. Под действием давления со стороны топлива на лопатку 27 ось 26 поворачивается вокруг своей оси и приводит во вращательное движение установленную на ней нажимную планку 29. Нажимная планка 29,в свою очередь, достигая определенного положения, нажимает на концевой выключатель из состава системы автоматической регулировки, который выключает привод установки. В камере 22 сгорания предтопка 4 поддерживается рабочая температура около 1000 1100 С. Обеспечение температурного режима достигается за счет устройства предтопка 4. Корпус предтопка снабжен воздушной рубашкой 19, сформированной между наружной стенкой 20 предтопка 4 и стенкой 21 камеры 22 сжигания. Предтопок 4 снабжен футерованной крышкой 23, установленной герметично и обеспечивающей доступ в камеру 22 предтопка 4, например, для чистки или иного обслуживания и ремонта. В воздушной рубашке 19 установлен вентилятор (на чертежах не изображен), обеспечивающий охлаждение наружной стенки 20 предтопка 4 и подающий первичный воздух в камеру 22 сжигания через колосник 24. Вторичный воздух в топку котла подается через соединительный патрубок 30. Твердый остаток процесса сжигания - зола выводится из камеры 22 сжигания через патрубок 25 зольникового отверстия. 5 24102006.02.28 Ввиду того что в камере 22 сжигания установлены достаточно высокие рабочие температуры, а сама камера 22 сжигания через приемный короб 29 связана с коробом 17 шнекового дозатора 3, в котором находятся древесные отходы, возможны ситуации, в которых в коробе 17 шнекового дозатора 3 может установиться температурный режим, при котором происходит небезопасное с противопожарной точки зрения возгорание древесных отходов еще за пределами камеры 22 сжигания в коробе 17 шнекового дозатора 3. Для предотвращения таких ситуаций в коробе 17 шнекового дозатора 3 установлены датчики температуры. При достижении значения температуры, превышающего предельно допустимое с противопожарной точки зрения, происходит срабатывание автоматической системы 7 пожаротушения открывается термостатный кран и из пожарной емкости через систему проводящих патрубков вода поступает в короб 17 шнекового дозатора 3, заливая топливо. Последующие циклы сжигания отходов. Описанный выше процесс, начиная с загрузки древесных отходов в питающий бункер 2,повторяется необходимое число раз и осуществляется, как описано выше, для первого цикла сжигания. Аналогичным образом осуществляется управление процессом сжигания,включая блокировку подачи топлива в камеру 22 сжигания при ее перегрузке и запуск автоматической системы 7 пожаротушения. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.