Колосник и колосниковая решетка

Изобретение относится к устройствам для сжигания твердого, в том числе мелкофракционного топлива в плотном слое и может быть использовано в топках твердотопливных теплогенераторов,печей, паровых и водогрейных котлов. Колосник выполнен в форме пластины, на торцах которой размещены элементы крепления к раме, и снабжен массивными сплошными равноотстоящими друг от друга выступами, расположенными по обе стороны пластины. Колосниковая решетка набрана из отдельных колосников, закрепленных на раме и собранных в полотно со сквозными отверстиями для прохода воздуха. Предпочтительно размещение в раме колосников со специальными конструктивными элементами с возможностью изменения расстояния между соседними колосниками в полотне решетки, а также управляемого качания (вращения в ограниченном секторе) колосников вокруг продольной оси. Рама может иметь изогнутый профиль или иметь заданный уклон в поперечном к продольной оси колосников направлении. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности сжигания твердого топлива, включающего значительную долю мелочи.(71)(72)(73) Заявитель, изобретатель и патентовладелец: САРЫМСАКОВ ЖИРГАЛБЕК ОМУРАЛИЕВИЧ (KG); ТУРСУНОВ ТАЛГАТ БЕКУЗАКОВИЧ (KZ) Изобретение относится к устройствам для сжигания твердого топлива в плотном слое, в частности к колосниковым решеткам, и может быть использовано в топках твердотопливных теплогенераторов, печей, паровых и водогрейных котлов. Известны конструкции колосниковых решеток, включающих отдельные элементы (колосники), выполненные в виде балок (брусков) или плит. Колосники, собранные на раме или скрепленные непосредственно друг с другом при помощи крепежных элементов, образуют полотно решетки со сквозными отверстиями для прохода воздуха, необходимого для горения лежащего на полотне решетки топлива. Живое сечение большинства колосниковых решеток, равное отношению суммарной площади всех сквозных отверстий ко всей площади полотна решетки, варьирует в диапазоне значений от 5 до 60% (Зиборов Н.М. и др. Промышленные паровые котлы малой мощности. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961, с. 62-65). Недостатком таких известных конструкций является низкая эффективность сжигания твердого топлива с большим содержанием мелочи (более 20% содержания фракции со средним размером до 6 мм). Известна колосниковая решетка (патент РФ 2312273, F23H 3/00, опубл. 10.12.2007 г.), содержащая отдельные элементы (колосники), образующие полотно со сквозными отверстиями для прохода воздуха, с живым сечением решетки в пределах более 3, но менее 5%. Недостатком такой колосниковой решетки является низкая эффективность золоудаления, так как живое сечение до 5% от общей площади колосниковой решетки не достаточно для выгрузки сгоревшей шлаковой массы, что повышает зольность сжигаемого топлива. Зола обволакивает горючие компоненты и препятствует доступу окислителя, при этом горючая масса не догорает и образуется механический недожог, что снижает эффективность сжигания твердого топлива. Описанная решетка фактически является беспровальной с зигзагообразным профилем колосникового полотна. Такая конструкция требует использования дополнительных устройств для удаления золы и шлака. Техническая задача изобретения - повышение эффективности сжигания твердого топлива, включающего значительную долю мелочи. Поставленная задача решается за счет того, что колосниковая решетка набрана из отдельных колосников специальной конструкции, закрепленных на раме и собранных в полотно со сквозными отверстиями для прохода воздуха. Каждый колосник представляет собой вертикально ориентированную пластину, на торцах которой размещены элементы крепления к раме, снабженную массивными сплошными равноотстоящими друг от друга выступами с плоской горизонтальной (или близкой к горизонтальной) верхней поверхностью, расположенными по обе стороны пластины. Собранные в решетку колосники размещены так, что выступы одного колосника помещаются с зазором между выступами соседнего колосника, образуя сквозные вертикальные отверстия полотна решетки. Наличие на рабочей поверхности каждого колосника выступов создает равномерную "перфорацию" полотна, что позволяет окислителю (воздуху) равномерно поступать по всей площади горения и создает условия для одновременного горения всего объема твердого топлива и естественного золоудаления. При этом, в процессе горения раскаленные выступы нагревают воздух, поступающий в зазор между ними, что обеспечивает высокую полноту сгорания топлива, тем самым снижая зольность и вредные выбросы в дымовых газах. Выступы могут быть выполнены как в виде отдельных элементов, закрепленных на колоснике, так и единым целым с колосником, например, литьем. Предпочтительно выполнение граней выступов скругленными, что позволяет формировать равномерные зазоры между ними и создавать условия для равномерной подачи воздуха под слой топлива по всей площади колосниковой решетки. Предпочтительно расположение выступов в шахматном порядке, что минимизирует максимальные расстояния между отверстиями в полотне решетки. Предпочтительно предусмотреть возможность изменения расстояния между соседними колосниками в полотне решетки, что позволит "настраивать" полотно решетки на фракционный состав топлива. Предпочтительно размещение в раме колосников со специальными конструктивными элементами с возможностью управляемого качания (вращения в ограниченном секторе) колосников вокруг продольной оси, чем обеспечивается более эффективное удаление золы и шлаковой массы. Рама может иметь изогнутый профиль или иметь заданный уклон в направлении, поперечном к продольной оси колосников, причем колосники всегда располагаются с горизонтальной ориентацией верхних поверхностей выступов и с образованием вертикальных сквозных отверстий. Выполнение рамы для колосникового полотна изогнутого поперечного сечения или с уклоном в поперечном направлении образует открытое пространство вокруг выступов и создает возможность дополнительного подогрева при высоких температурах поступающего воздуха, что повышает эффективность сжигания твердого топлива. Предлагаемые колосник и колосниковая решетка представлены на следующих чертежах: фиг. 1 - один из вариантов исполнения устройства колосника; фиг. 2 - колосниковая решетка в сборе; фиг. 3 - вариант колосниковой решетки с изогнутой рамой; фиг. 4 - часть "А" колосниковой решетки на фиг. 2. На фиг. 1 показан один из вариантов исполнения колосника по настоящему изобретению. Выступы выполнены в форме, близкой к форме прямоугольных параллелепипедов с закругленными внешними кромками. Колосник имеет на торцах пластины две пары крепежных элементов в форме цилиндрических выступов: верхние - для соединения с рамой решетки и нижние - для соединения приводом качающего механизма. Колосниковая решетка фиг. 2 состоит из рамы 1, на которой горизонтально размещены колосники с выступами 4, собранные в полотно со сквозными зазорами 3 между выступами одного колосника и пластиной соседнего колосника для прохода воздуха и удаления зольных фракций топлива. В полотне колосниковой решетки свободные торцы выступов 4 одного колосника 2 входят с зазором 5 между боковыми поверхностями выступов соседних колосников. На фиг. 3 показан вариант колосниковой решетки с изогнутой рамой. Колосники соединены с рамой с возможностью вращения вокруг продольной оси только верхними парами крепежных элементов, а нижние свободны для соединения с приводом механизма качания. Колосниковая решетка используется следующим образом. Порция твердого топлива размещается на поверхности предварительно разогретых за счет сгорания предыдущей порции топлива выступов 4. В процессе горения под сжигаемое топливо через сквозные зазоры 3 и 5 поступает горячий воздух, нагретый от соприкосновения с раскаленными выступами 4. Мелкие фракции топлива и высокоуглеродистая зола под действием силы тяжести попадают в сквозные зазоры 3 и 5. Проходя между выступами 4 через сквозные зазоры 3 и 5, где температура приближена к температуре зоны горения, мелкие фракции топлива и зола, еще содержащая горючие вещества, догорают и выпадают в виде зольной пыли под колосниковую решетку. Очистка полотна производится любым известным способом. При выполнении колосниковой решетки с возможностью регулирования расстояния между соседними колосниками величина зазора 3 может варьироваться в широких пределах: от его полного закрытия до размера, оптимального для используемого фракционного состава топлива. При выполнении колосниковой решетки с качающимися колосниками эффективность процесса удаления золы и шлака существенно повышается. Специалисту понятно, что возможные варианты исполнения колосника, в частности исполнение выступов различной формы, а также выполнение тела колосника трубчатой формы с целью его охлаждения не меняет существа настоящего предложения. Также не меняет существа изобретения форма изгиба рамы колосниковой решетки: с дугообразным, с одним или несколькими углами - зигзагообразным, ступенчатым или любым другим пофилем. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Колосник в форме вертикально ориентированной пластины, на торцах которой размещены элементы крепления к раме, отличающийся тем, что на пластине выполнены массивные сплошные равноотстоящие друг от друга выступы, расположенные по обе стороны пластины. 2. Колосник по п.1, отличающийся тем, что выступы расположены в шахматном порядке. 3. Колосниковая решетка, собранная из колосников, закрепленных на раме, образующая полотно со сквозными отверстиями для прохода воздуха, отличающаяся тем, что собрана из колосников по любому из пп.1, 2. 4. Колосниковая решетка по п.3, отличающаяся тем, что выполнена с возможностью изменения расстояния между соседними колосниками в полотне решетки. 5. Колосниковая решетка по любому из пп.3, 4, отличающаяся тем, что крепление колосников выполнено с возможностью управляемого качания колосников вокруг продольной оси. 6. Колосниковая решетка по любому из пп.3-5, отличающаяся тем, что рама выполнена с профилем,изогнутым в направлении, поперечном к продольной оси колосников. 7. Колосниковая решетка по любому из пп.3-6, отличающаяся тем, чторама выполнена с заданным уклоном в направлении, поперечном к продольной оси колосников.