Способ сжигания размельченного топлива растительного происхождения, имеющего различную степень влажности - RU2251051C2

Описание

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к способу сжигания измельченного топлива растительного происхождения, при котором топливо сжигают в котле, предназначенном для сжигания сухого топлива, причем топливо высушивают с помощью тепловой энергии, полученной от газов сгорания в котле, а затем подают в камеру сгорания котла для сжигания.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В сравнительно небольших котельных мощностью обычно ниже 2 мВт наиболее предпочтительным является использование котлов для топки сухой щепой с учетом их цены. Такие котельные плохо приспособлены к различной степени влажности топлива, т.е. они не способны сжигать, например, невысушенную щепу, кору или опилки. Когда котлы спроектированы таким образом, что в них может сжигаться невысушенное топливо, цена котельной резко повышается. Основными факторами, повышающими цену, являются кирпичная кладка камеры сгорания, увеличенная конвекционная часть и предварительные нагреватели воздуха для топки. Котел, предназначенный для топки влажным топливом, также плохо приспособлен для топки сухим топливом, так как сухое топливо сильно повышает температуру камеры сгорания и у котла возникают, например, проблемы прочности. При необходимости сухое топливо даже должно увлажняться. Котел, предназначенный для топки влажным топливом, также плохо подходит для получения небольших мощностей из-за трудности регулирования мощности, особенно при использовании сухого топлива.

Патент Финляндии 780822 описывает устройство для сушки топлива для котла. Устройство для сушки состоит из топливного контейнера, из которого топливо подается в камеру сгорания котла. Газы сгорания из котла подаются в закрытое пространство под топливным контейнером, где газы сгорания нагревают топливо. Это устройство может высушить сырое топливо перед его подачей в котел, но при подаче в котел уже сухого топлива газы сгорания без необходимости высушивают его еще больше, что вызывает, например, риск возгорания в топливном контейнере.

Патент Финляндии 60435 также описывает устройство для сушки топлива. Устройство для сушки топлива содержит вертикально вытянутую плоскую камеру, нагреваемую газами сгорания, причем в камере имеются горизонтальные шнековые конвейеры один поверх другого, а под конвейерами лотки, по которым топливо подается от одного шнека к другому и вниз. Поток газов сгорания направляется в камере вверх, где он сушит топливо. Устройство является сложным и неудобным, а процесс сушки никак не может регулироваться, что приводит, например, к ненужному пересушиванию при подаче сухого топлива и, следовательно, к очевидному риску возникновения пожара в устройстве для сушки.

Патент Германии 3913885 описывает устройство котла для топки сырым топливом. Устройство содержит наклонную решетку, на верхний конец которой подается топливо. Топливо высушивается на верхней части решетки, к которой с целью высушивания подводятся газы сгорания. Топливо высушивается на сушильной части решетки и сжигается на оставшейся части решетки. Это устройство имеет громоздкую и дорогостоящую конструкцию и не приспособлено для топки сухим топливом.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является создание способа, который не обладает вышеперечисленными недостатками и позволяет сжигать измельченное топливо растительного происхождения различной степени влажности.

Основной целью данного изобретения является то, что используют котел, предназначенный для топки сухим топливом и что при подаче влажного или сырого топлива в устройство, тепловая энергия, получаемая от газов сгорания в котле, используется для высушивания топлива, и что тепловая энергия, которая не требуется для высушивания топлива, направляется для нагревания воздуха для топки котла. Также целью этого варианта воплощения является то, что газы сгорания подаются в теплообменник, нагревая воздух, который направляется либо для высушивания топлива, либо, при необходимости, в качестве воздуха для топки котла. Другой целью предпочтительного варианта воплощения является то, что извлечение тепла из воздуха для сушки и воздушного потока, направляемого через щепу, регулируется таким образом, чтобы воздух, пропускаемый через щепу, был по существу насыщен водяными парами. Еще одной целью предпочтительного варианта воплощения данного изобретения является то, что распределение воздуха как для высушивания топлива, так и для подачи воздуха для топки в котел, регулируется на основе температуры в котле.

Способ сжигания измельченного топлива растительного происхождения, согласно данному изобретению, отличается тем, что используют топливо различной степени влажности, которое подают в котел, предназначенный для сжигания сухого топлива, с установленным в его камере сгорания датчиком температуры, тепловая энергия газов сгорания из котла поступает в теплообменник, предназначенный для нагревания воздуха, поток которого, в зависимости от температуры, измеренной датчиком температуры, зависящей от влажности топлива, регулируют с помощью заслонок, установленных в соответствующих воздуховодах, таким образом, что весь нагретый в теплообменнике воздух подают на сушку топлива до заданной влажности или нагретый воздух подают и на сушку и в котел в качестве воздуха для топки или же весь нагретый воздух направляют в котел в качестве воздуха для топки, а также тем, что нагревание воздуха при помощи газов сгорания и поток воздуха, который продувают через топливо, регулируют таким образом, что воздух, прошедший через топливо, по существу насыщен водяными парами, а газы сгорания в котле имеют температуру от 300°С до 400°С на выходе из котла.

Изобретение будет описано более детально со ссылками на приложенный чертеж.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На чертеже показан котел 1, содержащий камеру сгорания 1а и конвекционную часть 1b, выполненные известным самим по себе образом. Также на чертеже схематически показано питающее устройство 2 топлива 18. Топливо 18 может подаваться в котел 1, например, шнековым конвейером или путем использования, например, так называемой механически загружаемой топки, или другим известным способом. Так как питающее устройство 2 топлива 18 полностью известно как таковое, оно далее не обсуждается. Выхлопные газы сгорания выводятся из котла 1 через канал 3 для газов сгорания. Газы сгорания выводятся по стрелкам А через теплообменник 4. Теплообменник 4 нагревает воздух, проходящий по воздуховоду 5. Воздух протекает в воздуховоде 5 по направлению стрелок В. Воздух, нагреваемый в теплообменнике 4, подается через сушильный воздуховод 6 к сушильному устройству 7 для сушки топлива 18. Теплообменник 4 может представлять собой либо отдельный теплообменник, либо составную часть котла 1.

Сушильное устройство 7 состоит из воздухопроницаемой ленты 8, образующей бесконечную петлю и проходящую вокруг роликов 9а и 9b. Камера 10 расположена внутри кольца, образованного лентой 8. Нагретый воздух подводят через сушильный воздуховод 6 в камеру 10. Нагретый воздух выдувается из камеры 10 через верхнюю часть ленты 8 и затем также продувается через топливо 18, расположенное на ленте 8, соответственно по стрелкам С и D. Топливо 18 подается на ленту 8, например, по загрузочному каналу 11. Топливо 18 может состоять, например, из сухой или невысушенной щепы, коры, опилок, зерновых отходов, отходов коврового производства, торфяного дерна или какого-либо другого подходящего измельченного топлива растительного происхождения. Один край камеры 10 предпочтительно изолирован от первого ролика 9а, а второй край - от ленты 8. Проходя через топливо 18, нагретый воздух удаляет из него влажность. Температуру воздуха для высушивания и скорость ленты 8 предпочтительно регулируют таким образом, чтобы воздух, прошедший через топливо 18, был на выходе по существу насыщен парами воды. Ролики 9а и 9b вращаются, т.е. движение ленты 8 может быть или непрерывным, или прерывистым, задаваемым, например, шаговым двигателем. Однако наиболее существенным является то, что температуру и выходную скорость воздуха для высушивания, а также скорость движения и площадь поверхности ленты 8 выбирают таким образом, чтобы топливо 18 было по существу высушено.

В варианте воплощения, показанном на приложенном чертеже, влажное топливо 18 подается к сушильной камере устройства согласно данному изобретению и затем весь воздух, нагретый в теплообменнике 4, направляется для сушки топлива 18 через заслонку 12 сушильного воздуховода 6 и заслонку 14 топочного воздуховода 13. Воздух для топки затем по вспомогательному воздуховоду 15 через топочный воздуховод 13 подается в котел. На приложенном чертеже процесс подачи воздуха для топки показан упрощенно, но естественно можно осуществить подвод как первичного, так и вторичного воздуха для топки в котел известным способом. Когда топливо 18 не настолько сырое, чтобы весь нагретый в теплообменнике 4 воздух было необходимо направить для высушивания топлива 18, заслонка 12 сушильного воздуховода 6 частично закрыта, а заслонка 14 топочного воздуховода 13 частично открыта, чтобы часть нагретого воздуха направлялась в качестве воздуха для топки в котел. Когда топливо 18, которое подается в устройство, настолько сухое, что вообще не требуется его высушивания, заслонка 12 сушильного воздуховода 6 полностью закрыта, а заслонка 14 топочного воздуховода 13 открыта, таким образом, весь нагретый в теплообменнике 4 воздух направляется в качестве воздуха для топки. Для ясности на приложенном чертеже не показаны вентиляторы, необходимые для движения воздуха в воздуховодах.

Заслонки 12 и 14 могут регулироваться управляющим устройством 17. Информация о температуре в камере сгорания 1а, измеряемая датчиком 16, подается на управляющее устройство 17. Когда довольно влажное топливо 18 меняется на более сухое, топливо, поступающее из сушильного устройства 7 в камеру сгорания 1а, становится суше, чем ранее и температура в камере сгорания 1а повышается. Датчик 16 измеряет это повышение температуры, благодаря чему управляющее устройство 17 регулирует положение заслонок 12 и 14 таким образом, чтобы доля нагретого в теплообменнике 4 воздуха, используемая в качестве воздуха для топки, увеличилась. При дальнейшем подъеме температуры управляющее устройство 17 полностью закрывает заслонку 12 сушильного воздуховода 6 и весь воздух для топки может предварительно нагреваться. Когда начинает подаваться более влажное топливо, температура в камере сгорания 1а начинает падать и управляющее устройство 17 регулирует подачу нагретого в теплообменнике 4 воздуха посредством заслонок 12 и 14 для большего, чем раньше высушивания топлива 18. Заслонки 12 и 14 могут также управляться на основе, например, температуры выхлопа или влажности на выходе воздуха для сушки или на основе любой другой пригодной информации.

Котел 1 предназначен для сухого топлива, что в данном случае не означает, что требуются специальные конструктивные решения в котле 1 для осуществления топки влажным топливом. Например, небольшие затраты для решения проблем подачи и решеток не повлекут за собой снижения надежности работы устройства. Начальной точкой проектирования может, например, быть допущение о том, что сухим топливом является такое топливо, влажность которого равна или меньше 35%. В конструкции котла внимание должно быть сосредоточено на том, что в устройство подается, например, топливо с влажностью 10% или даже абсолютно сухое. Расчеты подтвердили, что влажность топлива, подаваемого в устройство, может составлять, например, 60% и, тем не менее, эффективность устройства может быть достаточно высокой. Когда используется устройство для сушки топлива, достигается еще большая эффективность. Когда используется устройство для сушки топлива, температура в камере сгорания 1а растет, что увеличивает теплопередачу к котлу.

Газы сгорания могут выходить из котла 1 довольно горячими - от примерно 300°С до 400°С, предпочтительно от примерно 350°С до 400°С. Кроме того, конвекционная часть 1b котла может быть выполнена небольшого размера, что одновременно уменьшает проблемы загрязнения устройства. Температура выхлопных газов может быть снижена в

теплообменнике 4 до, например, 100°С. Затем воздух в воздуховоде 5 может быть нагрет достаточно хорошо теплообменником 4.

Чертеж и соответствующее описание призваны только проиллюстрировать идею данного изобретения. Что касается деталей, то изобретение может иметь различные варианты его воплощения в объеме приложенной формулы изобретения. Так, например, известный уровень техники может быть использован для складирования топлива и его подачи в устройство для сушки.

Реферат

Изобретение относится к области энергетики, а именно к теплоэнергетике, и может быть использовано в котельных установках. Способ сжигания размельченного топлива растительного происхождения, имеющего различную степень влажности, предусматривает подачу топлива в котел (1), предназначенный для сжигания сухого топлива, с установленным в его камере сгорания датчиком (16) температуры. Тепловую энергию газов сгорания из котла (1) направляют в теплообменник (4), предназначенный для нагревания воздуха. Поток нагреваемого воздуха, в зависимости от температуры, измеренной датчиком (16) температуры, зависящей от влажности топлива, регулируют с помощью заслонок (12) и (14), установленных в соответствующих воздуховодах (6) и (13), таким образом, что весь нагретый в теплообменнике (4) воздух подают на сушку топлива до заданной влажности, или нагретый воздух подают и на сушку и в котел (1) в качестве воздуха для топки, или же весь нагретый воздух направляют в котел (1) в качестве воздуха для топки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула