CS208242B1

CS208242B1 - Turbulent burner for combusting especially solid fuels of fossil origin

Info

Publication number: CS208242B1
Application number: CS596477A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Samal; Vaclav Kubicek; Karel Blazek
Original assignee: Vaclav Samal; Vaclav Kubicek; Karel Blazek
Priority date: 1977-09-14
Filing date: 1977-09-14
Publication date: 1981-09-15

Abstract

Vynález se týká provedení vířivého hořáku pro spalování převážně tuhých paliv rostlinného původu, jako například suchého dřevního odpadu ve formě pilin, hoblin a drobných kousků, ale i pazdeří, konopí a podobných látek. Hořák má krátkou vyzděnou válcovou spalovací komoru, v jejímž čele je umístěn pomocný hořák. Přívod paliva v nosném vzduchu a přívod sekundárního vzduchu je proveden tangenciálně v přední části spalovací komory v jedné rovině, kolmé na podélnou osu hořáku. Palivo vstupuje vodorovně v horní části a ústí přívodu sekundárního vzduchu je posunuto o 70 až 90 0 ve směru vstupu paliva. Ústí spalovací komory je zúženo.The invention relates to a whirling embodiment a burner for firing mainly solid fuels of plant origin, such as dry wood waste in the mold sawdust, shavings and small pieces, but also shives, hemp and the like. Burner it has a short lined cylindrical combustion a chamber at the helper burner. Fuel supply in carrier air and the secondary air supply is made tangentially in the front combustion chamber in one plane, perpendicular to the longitudinal axis of the burner. Fuel enters horizontally at the top and inlet secondary air is shifted by 70 up to 90 0 in the fuel inlet direction. Mouth the combustion chamber is tapered.

Description

Vynález se týká vířivého hořáku pro spalování převážné tuhých paliv rostlinného původu, zejména suchého dřevního odpadu, u kterého je řešen vlastní spalovací proces speciálním uspořádáním přívodu dřevního odpadu a spalovacího vzduchu do válcové spalovací komory.The invention relates to a vortex burner for the combustion of predominantly solid fuels of plant origin, in particular dry wood waste, in which the combustion process itself is solved by a special arrangement of the supply of wood waste and combustion air to the cylindrical combustion chamber.

Kromě spalování na různých typech roétů, spalují se tuhé paliva rostlinného původu, například dřevní odpad, bagasa apod., ve vířivých hořácích s vodorovnou i svislou osou. Pro kombinaci vířivého hořáku a parním nebo horkovodním kotlem obvyklého provedení je bezesporu výhodnější použití vířivých hořáků s. vodorovnou osou a vyzděnou nechlazenou spalovací komorou. Hořáky takového typu používají k vyhřátí spalovací komory a eventuálně - při vlhkém palivu - udržení spalování v chodu pomocných hořáků, umístěných v Sele spalovací komory a provozovaných většinou na kapalná Si plynná paliva. Hlavní palivo je do spalovací komory přiváděno tangenciálně, zpravidla β nosným primárním vzduchem na zaSátku spalovací komory. Je-li u hořáku provedena za úSelem předsoušení paliva předřazená vstupní komora o menším průměru než vlastní spalovací komora, potom je přívod paliva zaústěn na začátek této komory. Sekundární, eventuálně terciární vzduch, potřebný k dokonalému prohoření paliva, je přiváděn tangenciálními přívody, posunutými od přívodu hlavního paliva ve směru odhořívání paliva. Ústí spalovací komory je zúženo, aby se stabilizovalo spalování a zabránilo nadměrnému úletu. Takto vytvořený vířivý hořák je například popsán v čs. patentu č. 109 907.In addition to burning on various types of roets, solid fuels of vegetable origin, such as wood waste, bagasse, etc., are burned in vortex burners with horizontal and vertical axes. For the combination of a vortex burner and a steam or hot water boiler of the conventional design, it is undoubtedly preferable to use a vortex burner with a horizontal axis and a walled uncooled combustion chamber. The burners of this type use to burn the combustion chamber and possibly - in the case of wet fuel - to keep the combustion running by auxiliary burners located in the combustion chamber selector and operated mostly on liquid Si gaseous fuels. The main fuel is introduced into the combustion chamber tangentially, typically by β carrier primary air at the beginning of the combustion chamber. If the burner has a pre-chamber having a smaller diameter than the combustion chamber itself for the purpose of pre-drying the fuel, then the fuel supply opens to the beginning of the chamber. The secondary or possibly tertiary air required for complete combustion of the fuel is supplied by tangential inlets displaced from the main fuel inlet in the direction of the fuel burn-out. The orifice of the combustion chamber is narrowed to stabilize combustion and prevent excessive drift. The swirl burner thus formed is described, for example, in U.S. Pat. No. 109,907.

Popsané typy vířivých hořáků mají poměrně dlouhou spalovací komoru, náročnou na technologické provedení, a to pokud se týká provedení zúžené části a dvojího přívodu vzduchu. S tím je také spojena větší stavební délka. Spalování je odvislé od správného nastavení trojího vzduchu, což je obtížné vzhledem k omezené možnosti sledování plamene.The described types of eddy burners have a relatively long combustion chamber, demanding in terms of technology, in terms of the constriction and the dual air supply. This is also associated with a greater construction length. Combustion is dependent on proper adjustment of the triple air, which is difficult due to limited flame monitoring.

Snaha o odstranění těchto nevýhod se odráží v předmětu dále uvedeného vynálezu, jehož podstatu spatřujeme v tom, že osy přívodu paliva a sekundárního vzduchu jsou provedeny v přední části spalovací komory v jedné rovině kolmé na podélnou osu hořáku. Přívod paliva je uspořádán vodorovně v horní části spalovací komory a ústí přívodu sekundárního vzduchu je posunuto ve směru vstupu paliva do spalovací komory o 70 až 90°. Přitom přívod paliva je opatřen na spodní straně náběhem.Attempts to overcome these disadvantages are reflected in the subject matter of the present invention, the essence of which is that the fuel and secondary air supply axes are provided in the front of the combustion chamber in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the burner. The fuel supply is arranged horizontally in the upper part of the combustion chamber and the orifice of the secondary air supply is displaced by 70 to 90 ° in the direction of the fuel inlet to the combustion chamber. At the same time, the fuel supply is provided with a start-up on the underside.

Vzájemná poloha přívodu primárního vzduchu s palivem a sekundárního vzduchu umožňuje dokonalé prohoření paliva, vyšší účinnost spalování s menším přebytkem vzduchu a minimální únik nespalitelných částic. Spalování je stabilní v rozmezí 20 ažlOO % jmenovitého výkonu bez pomocného hořáku. Hořák je možno uvést do provozu i po 20 minutách od odstaveni bez použiti pomocného hořáku. Dosahuje se vysoké účinnosti hořáku, které je stejná, jako při spalování ušlechtilých paliv, tj. až 08 %, Spaliny jsou čisté, s minimálním obsahem popílku. Spalovací 'komora je krátká, jednoduše provedená a technologicky nenáročná. Kalá délka umožňuje stavbu vířivých hořáků k již stávajícím kotlům. Svými vlastnostmi je hořákThe relative position of the primary air supply with the fuel and the secondary air allows for perfect combustion of the fuel, higher combustion efficiency with less air excess and minimal leakage of non-combustible particles. The combustion is stable in the range of 20 to 100% of the rated output without the auxiliary burner. The burner can be operated even after 20 minutes of shutdown without the use of an auxiliary burner. The high efficiency of the burner is achieved, which is the same as in the combustion of noble fuels, ie up to 08%. The combustion gases are clean, with minimum ash content. The combustion chamber is short, simple and technologically undemanding. The sludge length allows the construction of eddy burners to existing boilers. Its characteristics are the burner

208 vhodný pro použiti jak pro podtlakové, tak přetlakové topeniště.208 suitable for both vacuum and pressurized furnaces.

Příklad provedení vířivého hořáku podle vynálezu je znázorněn na výkrese, kde obr. 1 představuje podélný řez hořákem a obr. 2 příčný řez válcovou spalovací komorou v místě, kde jaou zaústěny tangenciální přívody paliva a sekundárního vzduchu.An exemplary embodiment of a swirl burner according to the invention is shown in the drawing, wherein Fig. 1 is a longitudinal section through the burner; and Fig. 2 is a cross section through a cylindrical combustion chamber at the tangential fuel and secondary air inlets.

Hlavní částí vířivého hořáku je válcová spalovací komora 1, jejíž průměr je větší než délka. Na začátku této spalovací komory 1 tzn. ve směru postupu spalování, je do ní zaústěn v jedné rovině, kolmé na podélnou osu hořáku, jednak přívod 2 paliva s nosným vzduchem, jednak přívod J sekundárního vzduchu. Přívod 2 paliva je uspořádán tangenciálně v horní části spalovací komory 1 a to vodorovně z levé strany. Na jeho vnější straně je umístěn náběh % ve směru zdola nahoru. Přívod 2 sekundárního vzduchu je zaústěn také tangenciálně a jeho osa je posunuta o 85° ve směru vstupu paliva od jeho ústí. S levé strany je do spalovací komory 1 zaústěn pomocný hořék 4, provozovaný na kapalné palivo.The main part of the swirl burner is a cylindrical combustion chamber 1 whose diameter is greater than the length. At the beginning of this combustion chamber 1, i. in the direction of the combustion process, it is connected to it in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the burner, on the one hand a fuel supply 2 with carrier air and on the other hand a supply of secondary air. The fuel inlet 2 is arranged tangentially in the upper part of the combustion chamber 1, horizontally from the left side. On its outer side, a ramp up% is placed in the bottom-up direction. The secondary air inlet 2 is also connected tangentially and its axis is offset by 85 ° in the direction of the fuel inlet from its mouth. From the left-hand side, an auxiliary burner 4, operated on liquid fuel, flows into the combustion chamber 1.

Xa pravé straně je spalovací komora 1 zúžena do výstupní části 10 , jejíž vnitřní povrch má tvar komolého kuželu se zaobleným vstupem. Výstupní část 10 se zužuje směrem výtoku spalin. Spalovací komora 1 je vyzděna žáruvzdorným materiálem 11. který je na vnější stra ně plynotěsně obložen plechem 2* Mezi plechem % a isolaeá 6 z minerální plsti je ponechána vzduchová mezera 2« Povrch hořáku je zakryt vnějším oplechováním 8.On the right side, the combustion chamber 1 is tapered to an outlet portion 10, the inner surface of which is frustoconical with a rounded inlet. The outlet portion 10 tapers in the direction of the flue gas outlet. The combustion chamber 1 is lined with a refractory material 11 which is lined on the outside with a gas-tight sheet 2. An air gap 2 is left between the sheet 1 and the mineral wool insulation 6. The surface of the burner is covered by an external flashing 8.

Při uvádění do provozu se nejdříve zapálí pomocný hořák £, kterým se spalovací komora vyhřeje na teplotu zhruba 800 °C. Pomocný hořák £ se odstaví a přívodem 2 paliva se do spalovací komory přivede dřevní odpad s nosným vzduchem. Náběhem 9 se proud dřevního odpadu usměrní ke stěně přívodu 2 paliva a dále ke stěně spalovací komory 1. Přívodem 2 se do spalovací komory zároveň zavede sekundární vzduch, který se seřídí úměrně k množství přiváděného paliva. Spalování dřevního odpadu probíhá nadále bez pomoci dodatkového spalování ušlechtilých paliv. Je-li vířivý hořák provozován s přetlakem ve spalovací komoře, je po zhasnutí pomocného hořáku 4 třeba nechat proudit pomocným hořákem £ určité množství spalovacího vzduchu za účelem chlazení čelní části pomocného hořáku £. Při provozu s podtlakem v topeništi postačí u pomocného hořáku £ otevřít například kukáč a pomocným hořákem £ proudí nasávaný vzduch, který chladí jeho čelní část.When commissioning, the auxiliary burner 6 is first ignited, by which the combustion chamber is heated to a temperature of about 800 ° C. The auxiliary burner 6 is shut down and wood waste with carrier air is fed into the combustion chamber through the fuel supply. Through the inlet 9, the flow of wood waste is directed to the wall of the fuel inlet 2 and further to the wall of the combustion chamber 1. Through the inlet 2, secondary air is introduced into the combustion chamber at the same time and adjusted in proportion to the amount of fuel supplied. The incineration of wood waste continues without the aid of the afterburner of noble fuels. If the vortex burner is operated with overpressure in the combustion chamber, a certain amount of combustion air must be allowed to flow through the auxiliary burner 4 after the auxiliary burner 4 has extinguished to cool the front of the auxiliary burner. In operation with a vacuum in the furnace, it is sufficient to open, for example, a cuckoo at the auxiliary burner 6 and the intake air 4 flows through the auxiliary burner which cools the front part thereof.

Při přeruěení provozu na dobu kratěí než 20 minut, zachová spalovací komora 1 při odstaveném vzduchu teplotu stěn takovou, že hořák lze nastartovat bez použití pomocného hořáku £.When the operation is interrupted for less than 20 minutes, the combustion chamber 1 maintains the wall temperature when the air is shut down so that the burner can be started without using the auxiliary burner.

Vířivý hořák podle vynálezu je možno použit nejen pro spalováni opraveného suchéhg dřevního Odpadu, tj. pilin, hoblin a drobných kousků do objemu asi 10 cm^, ale i pazdeří, konopí a podobných spalitelných látek a to obvykle v kombinaci s výměníkem pepla, například parním nebo'horkovodním kotlem, al ^iž plameneo-žárotrubným nebo vodotrubným.The vortex burner according to the invention can be used not only for the combustion of repaired dry wood waste, ie sawdust, shavings and small pieces up to about 10 cm ^, but also for shives, hemp and similar combustible substances, usually in combination with a heat exchanger such as steam or a hot water boiler, whether or not flame tube or water tube.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A vortex burner for appealing predominantly solid fuels of plant origin, in particular dry wood waste, with a walled cylindrical combustion chamber, in which the auxiliary burner for gaseous or liquid fuel is located and the cylindrical combustion chamber is narrowed at the opposite side. The air intake db of the cylindrical combustion chamber are tangential, characterized in that the axes of the fuel inlet (2) and the secondary air inlet (3) are provided in the front of the combustion chamber in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the burner. arranged horizontally in the upper part of the combustion chamber (1) and the mouth of the secondary air inlet (3) is shifted in the direction of the fuel inlet to the combustion chamber (1) by 70 to 90 °, the fuel inlet (2) ) ·