CC BY
88
УДК 622.331:622.271.9001.2:662.93 Д.Д. Разаев
УНИВЕРСАЛЬНАЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ ТОПКА ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА,
ВКЛЮЧАЯ ФРЕЗЕРНЫЙ ТОРФ
Несмотря на мировой кризис, промышленность не должна стоять на месте, а должна постоянно расти и развиваться. В связи с этим возрастает потребление тепла и пара необходимого для технологических нужд, отопления, вентиляции и горячего воздухо и водоснабжения. Для удовлетворения этих нужд требуются, как усовершенствование старого оборудования, так и разработка новых теплогенерирующих установок. При решении этих задач необходимо учитывать местные топливно-энергетические ресурсы конкретной области. Ключевые слова: топка, сжигание, торф.
Гверская компания ООО СМУ «Спецмонтаж» разработала и выпускает целый ряд универсальных механических топок ТВК (топка с вращающимися колосниками) для сжигания твёрдого топлива, включая трудносжигаемый фрезерный торф, а также продукт дальнейшего разложения торфа бурый уголь. Однако в основном такие топки работают на древесном топливе и какие-либо характеристики по сжиганию фрезерного торфа и бурого угля отсутствуют. Автор данной статьи принимал активное участие в разработке рассматриваемого типа топок.
Рассмотрим конструкцию и принцип работы механической топка с вращающейся колосниковой решёткой и механизированной шурующей планкой или стационарной шурующей планкой (рис. 1).
Топка состоит из двойного или одинарного металлического корпуса 1, установленного жёстко на раме 2. Внутри корпуса находится подвижная система колосников 3, смонтированная на валу мотор-редуктора 5, при помощи соединительной муфты 4. Вращение системы колосников осуществляется мотор-редуктором 5. Пространство между колосниками и дном корпуса образует зольную камеру. К муфте вращения системы колосников крепится специальный скребок 6, который сгребает золу, шлаки и провал из зольной камеры в отверстие дна корпуса.
Рис.1. Механическая топка для сжигания твёрдого топлива ООО СМУ «Спецмонтаж»
Далее зола, шлаки и провал поступают в сборочный контейнер 7.1 или механизм золоудаления 7.2. Из контейнера 7.1 зола, шлаки и провал удаляются вручную. Колосники в системе вращения съёмные и взаимозаменяемые, выполняются в виде сегментов из чугуна.
Стационарный шурующий механизм 8.1. По диаметру топки, над колосниками, проходит специальная труба, на которой расположены чугунные шурующие планки для рыхления топлива. Для охлаждения трубы используется пропущенный через неё поток холодной воды. Данная конструкция может быть рекомендована для влажного топлива.
Механизированный шурующий механизм 8.2. Принцип работы этого механизма представляет собой всем известный принцип ра-
боты «шурующей пилы». Чугунная балка устанавливается попрёк колосниковой решётки и ей сообщается возвратно-поступательные движения от специального пневматического привода. Опыт эксплуатации данной топки показал, что при сжигании древесных опилок использование шуровки не обязательно и не редко заказчик отказывается от шурующего механизма, а при необходимости шуровки слоя устанавливают стальной пруток в специальные щели 9 (см. ниже).
Подача топлива в топку механизированная и осуществляется через загрузочное окно из бункера шнековым, гидро или пневмо механизмом (в зависимости от размера фракций топлива). Вертикально в корпусе выполнены две прямоугольные щели 9 для лазерного датчика уровня загрузки топлива в топку (не показан). Дверца 10 закрывает топочный проём, предназначенный для розжига и организации ремонтно-технологи-ческих работ. В дверке расположена так называемая гляделка, необходимая для наблюдения за цветом и длиной топочного факела в обмуровке топки. Дутьё воздуха организовано из промежуточного пространства корпуса (двойной корпус) или воздухоподогревателя (одинарный корпус), откуда горячий воздух вентилятором 11 подаётся через колосники в топочное пространство. При подаче воздуха из воздухоподогревателя внутреннюю обечайку корпуса 1 теплоизолируют минеральной ватой и обшивают панелями, выполненными из тонкого листового металла. Количество подаваемого воздуха в топку регулируется шибером 12. Внутренняя часть топки над колосниками футерована шамотным кирпичом 13.
Данная топка предназначена для сжигания опилок, щепы, коры, кускового торфа, торфяного брикета, брикета из отходов сельского хозяйства, отходов сельского хозяйства и т.п. Эта топка неплохо себя показала при сжигании фрезерного торфа (см. ниже) и бурого угля.
Рассматриваемая топка разжигалась дровами, а затем, чтобы прогреть топочную камеру в течение одного часа, она работала на древесных опилках. Затем в топку на горящие опилки подавался довольно-таки влажный торф. Со временем опилки догорели, и топка в течение нескольких часов продолжала работать на чистом фрезерном торфе, а затем снова была переведена на древесное топливо. Данный опыт по сжиганию фрезерного топлива был проведён для участников годового собрания НП «Росторф» весной 2009 г.
При проведении опыта замеров не производилось, акцент был сделан на саму возможность сжигания фрезерного торфа в данной топке.
Конечно, осталось много вопросов, одним из главных которых оказался: «Как поведёт себя данная топка при сжигании фрезерного торфа в течение более длительного времени, например, отопительного сезона, и целесообразно ли сжигать очень влажный торф, в принципе и в данной топке?».
Почему же так хорошо горел фрезерный торф, ведь на аналогичных топках с неподвижной колосниковой решёткой такого процесса горения не наблюдается? Ответ очевиден, механизм подачи топлива (шнек) равномерно подаёт фрезёрный торф на всю площадь вращающейся колосниковой решётки.
Автоматическая подача топлива, за счёт частотного регулирования и лазерного датчика уровня загрузки топлива, позволяет подобрать и поддерживать оптимальный слой топлива. Шурующий механизм улучшает процесс воспламенения, способствует разрушению золовой оболочки и разбивания шлака, препятствующих выгоранию активных элементов, а также удаляет эффект «кратерного» горения.
В настоящее время, на базе топки ТВК, ведётся разработка новой топки с собственной топочной камерой.
Данная конструкция предполагает более полное сжигание продуктов сгорания, уменьшения потерь тепла с отходящими газами q2,
потерь от химического qз и механического q4 недожога, а вследствие более рационального использования зеркала горения и увеличения КПД, а вследствие и мощности установки. Данная топка, в частности, разрабатывается для утилизации резинотканевых отходов от автомобильных покрышек. Утилизация резинотканевых отходов является большой проблемой во всём мире.
Опыт сжигания таких отходов в различных котлоагрегатах показывает, что при сгорании в атмосферу выбрасывается черный дым (несгоревшая сажа) и поэтому в известных нам установках недопустимо сжигать такие отходы. Производство регенерата, РТИ, резиновых смесей ОАО «ЧРЗ», Московская область, город Чехов является крупнейшим переработчиком автомобильных покрышек в России и для них эта проблема стоит очень остро. Эта компания пробовала
сжигать свои отходы в различных установках, производимых по всей стране.
135
Расчетные параметры механических топок, сжигающих древесные опилки
Наименование ТВК-0,5 ТВК-1,2 ТВК-2,0
Тип - слоевая топка полного горения
Влажность древесных опилок, % Ю 10...60
Площадь зеркала горения (колосниковой решётки), м2 R 0,69 1,33 1,61
Теплонапряжение зеркала горения (колосниковой решётки), кВт/м2 qR -0,526 • ш2 + 24,35 • ш + 869,1 Получено экспериментально для данного типа топок, рис. 2, (при расчётах полученные значения рекомендовано округлять до ближайшего меньшего кратного 100^200 кВт/м2)
Объём топочного пространства, м3 V 0,5 1,0 1,3
Коэффициент избытка воздуха а =1,3
Теплонапряжение топочного объёма, кВт/м3 Ввиду малого объёма топочной камеры не имеет смысла определять эти характеристики, потому что теплообменник является продолжением объёма топочной камеры и на каждую топку устанавливаются по несколько разных теплообменников как водяных, так и воздушных. Поэтому можно рекомендовать создание на базе такого типа топки серии топок с собственными топочными объёмами.
Потери от механического недожога, % 44
Потери от химического недожога, % 4з
КПД, % Пт
1150
1100
1050
1000
950
900
850
800
750
700
650
600
550
500
t = -0,526-ю2 + 24,35-ю + 869,1
. \т
■у
1
N ч\
\\
\\
V
\
Ч,
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 оз, %
Рис. 2. Зависимость теплонапряжения зеркала горения от влажности сжигаемых опилок qR = У (®): 1 - кривая, построенная по экспериментальным данным, 2 - кривая 2-го порядка удовлетворяющая экспериментальным данным
В результате она остановила свой выбор на Тверской компании ООО СМУ «Спецмонтаж», хотя проблема чёрного дыма была не решена. Между руководством этих компаний было заключено соглашение по разработке новой топки на основе топки ТВК и проведение опытов на экспериментальной установке со всеми экологическими замерами, ніш
D.D. Razaev
UNIVERSAL MECHANICAL FIREBOX FOR BURNING FIRM FUEL, IN-CL UDING MILLING PEA T
Despite of world crisis, the industry should not stand on a place, and should grow and develop constantly. In this connection consumption of heat and pair necessary for technological needs, heating, ventilation both and hot water (air) supply increases. For satisfaction of these needs are required, both improvement of the old equipment, and development new installations generating warmly. At the decision of these problems it is necessary to consider local fuel-energy resources of concrete area.
Key words: Fire chamber, burning, peat.
Коротко об авторе _____________________________________________
Разаев Д.Д. - инженер, ООО Лесная теплоэнергетическая компания «Спецмонтаж», тел/факс (0822)45-65-27, 4468-88, 44-63-40
