Способ сжигания твердого топлива и устройство для его осуществления

СПОСОБ СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Способ сжигания твердого топлива и устройство для его осуществления относятся к области теплоэнергетики, а именно к топочным устройствам с односторонним принудительным поддувом,и может найти применение при отоплении зданий и сооружений, сжигании мусора, а также твердых горючих материалов на ТЭЦ. Техническая задача изобретения - повышение эффективности сжигания твердого топлива при снижении зольности и токсичности утилизируемых топочных газов. Поставленная задача решается за счет того, что в способе сжигания твердого топлива,включающем подачу топлива и воздуха сверху вниз в зону горения, где предварительно создают горящий слой, газовые остатки горения отводят в атмосферу через теплообменник, а твердые удаляют из-под зоны горения, в зоне горения создают избыточное давление. Устройство для сжигания твердого топлива, содержащее корпус; бункер твердого топлива с каналом его подачи в топку, состоящую из камеры сгорания с каналом принудительной подачи кислородосодержащей смеси и колосником; теплообменную камеру с теплообменником, сообщенную с дымоходной трубой; зольную камеру с золосборником, камера сгорания размещена с кольцевым зазором в зольной камере, которая выполнена заодно с теплообменной камерой. 016403 Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к способам сжигания твердого топлива и топочным устройствам с односторонним принудительным поддувом, и может найти применение при отоплении зданий и сооружений твердым топливом. Известен способ сжигания и сухой перегонки твердого топлива (патент РФ 2319065, F23B 30/00,опубл. 10.03.2008 г.), который включает помещение порции топлива в камеру, нагревание его до температуры выхода летучих веществ, разделение паровой и твердой фаз и сжигание последней в топке, причем перед помещением топлива в камеру ее нагревают изнутри выше температуры, при которой происходит выход основной массы летучих веществ, а помещение топлива в камеру сопровождают ударением его о стенки камеры. Недостатком описанного способа сжигания твердого топлива является его сложность, обусловленная многооперационностью подготовки топлива к фазе горения. Наиболее близким к заявленному способу является способ сжигания твердого топлива и устройство для его осуществления (патент РФ 2294483, F23 В 40/00, F23C 5/08 , опубл. 27.02. 2007 г.). Согласно этому способу перед сжиганием топливо сортируют на заданные размеры либо гранулируют. Топливо и воздух подают в зону горения по заранее заданному алгоритму, обеспечивающему мощность топки и полноту сгорания топлива. Газовые остатки горения отводят в атмосферу через теплообменник, а твердые остатки - в золосборник. Топливо в зону горения подают вместе с воздухом снизу вверх. Твердые остатки, шлак и зола, автоматически удаляются из зоны горения подаваемыми в нее топливом и воздухом, которые при этом подогреваются верхними слоями шлака и золы. Время между периодами подачи топлива в топку определяют из зависимости, чтобы образовавшиеся твердые остатки своевременно заменялись новым топливом. Устройство для осуществления способа сжигания твердого топлива содержит бункер для твердого топлива, теплообменник, топку, устройства подачи топлива и воздуха в топку, золосборник, блок управления (контроллер), датчики температуры, электрические приводы и вертикальную горелку, выполненную в виде оболочки усеченного конуса с отверстиями для прокачки воздуха и соединенную узкой стороной с устройством подачи топлива и воздуха, представляющего собой коллектор, соединенный с вентилятором. При этом устройство подачи топлива снабжено шнековым конвейером, часть трубы которого, находящаяся в коллекторе, снабжена отверстиями для воздуха. Недостатком описанного способа сжигания твердого топлива и устройства для его осуществления является низкая эффективность процесса горения, так как нижняя подача в топку топлива с воздухом и непосредственный выход пиролизных газов через дымоход, выполненный в ее потолочной части, не позволяют создать постоянно горящий слой для полного сгорания порционно поступающего топлива, что влечет повышенную зольность и токсичность утилизируемых топочных газов. Технической задачей изобретения является повышение эффективности сжигания твердого топлива при снижении зольности и токсичности утилизируемых топочных газов. Поставленная задача решается за счет того, что в способе сжигания твердого топлива топливо и воздух подают сверху вниз в зону горения, где предварительно создают горящий слой, газовые остатки горения отводят в атмосферу через теплообменник, а твердые удаляют из под зоны горения, в зоне горения создают избыточное давление. Устройство для сжигания твердого топлива, содержащее корпус, бункер твердого топлива с каналом его подачи в топку, состоящую из камеры сгорания с каналом принудительной подачи кислородосодержащей смеси и колосником, теплообменную камеру с теплообменником, сообщенную с дымоходной трубой, зольную камеру с золосборником, камера сгорания размещена с кольцевым зазором в зольной камере, которая выполнена заодно с теплообменной камерой. Подача в зону горения топлива с воздухом сверху вниз на предварительно созданный горящий слой создает условия для интенсивного образования пиролизных газов, которые, проходя через горящий слой под избыточным давлением и смешиваясь с воздушным кислородом, под колосниками образуют горючий газ, при горении которого выделяется тепло, обеспечивающее поддержание стабильного состояния горящего слоя и полное сгорание всех летучих веществ, что влечет заметное снижение зольности и вредных выбросов. Таким образом, выброс топочных газов из под зоны горения способствует интенсивной теплоотдаче в теплообменнике и снижает токсичность отходящих газов. Устройство для сжигания твердого топлива иллюстрируется чертежом, где схематично изображен общий вид устройства. Устройство для сжигания твердого топлива содержит корпус 1; бункер 2 для твердого топлива с устройствами подачи топлива 3 и принудительной подачи кислородосодержащей смеси (воздуха) 4 в топку; теплообменную камеру 5 с теплообменником 6, сообщающуюся с дымоходной трубой 7. Топка состоит из камеры сгорания 8. Устройство подачи топлива 3 сообщено с бункером 2 и через канал 9 - с камерой сгорания 8. Устройство принудительной подачи кислородосодержащей смеси 4 также сообщено с каналом 9. В донной части камеры сгорания 8 установлен колосник 10. Камера сгорания 8 размещена с кольцевым зазором в зольной камере 11 с золосборником 12. Зольная камера 11 выполнена заодно с теплообменной камерой 5 и сообщена с ней посредством кольцевого зазора между наружной стенкой топки и корпусом 1.-1 016403 Камера сгорания 8 может быть снабжена герметичной дверцей 13, обеспечивающей доступ для размещения начальной растопочной порции топлива, а также для эксплуатационного обслуживания топки. Устройство для подачи топлива и воздуха в топку может быть оборудовано блоком управления для контроля за подачей воздуха и топлива любой известной конструкции. Способ сжигания твердого топлива реализуется следующим образом. В камере сгорания 8 на колоснике 10 предварительно создают горящий слой, например из горящих сухих дров, на который через канал 9 принудительно подают атмосферный воздух, а из бункера 2 порционно через канал 9 подают твердое топливо. В камере сгорания 8 создается избыточное давление, при котором твердое топливо загорается от высокой температуры горящего слоя и выделяет пиролизные газы. Пиролизные газы под давлением, проходя через горящий слой под воздействием высокой температуры кипящего на колоснике 10 слоя, догорают и поступают в зольную камеру 11, где высокотемпературные газы поддерживают стабильное состояние горящего слоя на колоснике 10 и обеспечивают сгорание ядовитых летучих продуктов и догорание твердых частиц топлива. При этом проходящие через колосник 10 мелкие твердые продукты горения и несгоревшие остатки топлива оседают в золосборнике 12. Топочные газы из зольной камеры 11 поступают в теплообменную камеру 5, отдавая тепло теплообменнику 6, охлаждаются и через дымоходную трубу 7 выбрасываются в атмосферу. Процесс розжига начальной порции топлива можно осуществлять, загружая ее как непосредственно из бункера 2 через канал 9, так и через дверцу 13. Применение блока управления позволяет автоматизировать и оптимально настроить процесс подачи воздуха и топлива в зависимости от выбранного вида твердого горючего материала. Изобретение позволяет создать экологически чистый, практически бездымный способ сжигания твердого топлива при повышении полноты его сгорания с высоким коэффициентом теплообразования и теплоотдачи, а также упрощает конструкцию топки при повышении ее КПД и увеличении степени термического разложения топлива, что позволяет снизить количество вредных выбросов в атмосферу. Предложенное изобретение может найти широкое применение, так как не требует предварительной подготовки топлива, обеспечивает эффективное сгорание практически любых видов твердых горючих материалов и их смесей, включая бытовой мусор. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для сжигания твердого топлива, содержащее корпус; бункер для твердого топлива с устройствами подачи топлива и принудительной подачи кислородосодержащей смеси в зону горения; топку с камерой сгорания, в донной части которой расположен колосник; теплообменную камеру с теплообменником, сообщенную с дымоходной трубой; зольную камеру с золосборником, причем каналы подачи топлива и воздуха размещены с возможностью подачи топлива и воздуха в камеру сгорания сверху, отличающееся тем, что камера сгорания размещена с кольцевым зазором в зольной камере, которая выполнена заодно с теплообменной камерой. 2. Способ сжигания твердого топлива с использованием устройства по п.1, включающий следующие этапы: создают в камере сгорания предварительный горящий слой; подают топливо и воздух в зону горения сверху вниз; создают избыточное давление в зоне горения; газовые остатки горения отводят в атмосферу через теплообменник, а твердые удаляют из под зоны горения.