CS258752B1

CS258752B1 - Installations for the combustion of small fuel

Info

Publication number: CS258752B1
Application number: CS836383A
Authority: CS
Inventors: Edvin Sittek; Jaroslav Kuba; Jaroslav Katolicky; Ales Ligocky
Original assignee: Edvin Sittek; Jaroslav Kuba; Jaroslav Katolicky; Ales Ligocky
Priority date: 1983-09-02
Filing date: 1983-09-02
Publication date: 1988-09-16
Also published as: CS638383A1

Abstract

Zařízeni sestává ze šikmého, otočného válcového a dohořívacího roštu, na kterých současně probíhá vysušeni, odplynění, hoření i dohoření paliva. Sloupky nad topeništěm jsou směrem k odhořívacímu prostoru zúženy a po stranách opatřeny tepelně izolační keramickou hmotou. Přepážkou od topeniště je vytvořen kanálek sekundárního vzduchu, který navazuje na miskové rozvaděče pod sloupky. Nad sloupky kolmo k jejich osám je umístěn přivaděč terciálního vzduchu, čímž dojde k dokonalému promísení splodin s předehřátým sekundárním i terciálním vzduchem.The device consists of an inclined, rotating cylindrical and afterburning grate, on which drying, degassing, burning and afterburning of the fuel simultaneously take place. The columns above the firebox are narrowed towards the combustion space and provided with thermally insulating ceramic material on the sides. A secondary air channel is created by the partition from the firebox, which connects to the bowl distributors under the columns. A tertiary air inlet is placed above the columns perpendicular to their axes, which ensures perfect mixing of the flue gases with preheated secondary and tertiary air.

Description

Vynález se týká zařízení ke spalování plynatých tuhých paliv drobného zrnění v topertištích se soustavou roštů s předehříváním a rozvodem sekundárního i terciálního vzduchu s automatickým přesunem paliva v topeništi.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a device for burning gaseous fine-grained solid fuels in toperties with a system of grates with preheating and distribution of secondary and tertiary air with automatic fuel transfer in the furnace.

Dosud známá zařízení pro spalování tuhých paliv zejména v topeništích litinových článkových kotlů neumožňují dokonalé spalování tuhých, drobných, vysoce plynatých paliv nízké kalorické hodnoty. Zařízením pro uvedený způsob spalování jsou topeniště tvořena obvykle jedním pevným, vodou chlazeným roštem, ojediněle s ručně vytřásacím plochým roštem. Taková zařízení neumožňují rovnoměrné hoření. Na roštech těchto zařízení dochází po přiložení paliva postupně k jeho vysušení, odplynění, hořeni a dohoření. V prvních dvou fázích se silně vyvíjí za dosud nízkých teplot ve spalovacím prostoru husté dehtové zplodiny hoření s vysokým obsahem CO, H₂ a spalitelných uhlovodíků, které z uvedených důvodů dokonale neshoří, zapříčiňují dehtování teplosměnných ploch a snižování účinnosti jednak vlivem nedokonalého hoření a jednak vlivem špatného přestupu tepla na zadehtovaných a zasazovaných stěnách. U topeništ topných kotlů je rovnoměrnost spalování částečně řešena pomocí pásových roštů, které však potřebují vysoký tah, přídavná zařízení pro rozrušení vrstvy paliva na páse, ale u topeništ litinových článkových kotlů vlivem jejich stavebnicového systému nemůže být takové zařízení použito.The known solid fuel combustion devices, especially in the furnaces of cast-iron boilers, do not allow perfect combustion of solid, small, high-gas fuels of low calorific value. By means of the apparatus for the aforesaid combustion method, the furnace is usually formed by one fixed, water-cooled grate, occasionally with a manually shaking flat grate. Such devices do not allow uniform combustion. On the grates of these devices, the fuel is gradually dried, degassed, burned and burned out after the fuel has been applied. In the first two phases, dense tar combustion products with a high content of CO, H ₂ and combustible hydrocarbons, which do not burn perfectly for the above mentioned reasons, cause taring of heat exchange surfaces and decreasing efficiency due to incomplete combustion and poor heat transfer on stiffened and embedded walls. In the furnaces of heating boilers, the uniformity of combustion is partially solved by means of gratings, which however need a high thrust, additional devices for breaking the fuel layer on the strip, but in cast iron sectional boiler furnaces due to their modular system such equipment cannot be used.

Známá topeniště kotlů na tuhá paliva nejsou konstrukčně vybavena zařízením umožňujícím způsob dokonalého dohoření zplodin i ve fázi vysoušení a odplynění paliva,'tj. dostatečným volným prostorem nad vrstvou paliva dostatečným přívodem sekundárního, případně terciálního vzduchu nad vrstvu paliva do místa s co nejvyšší teplotou, uspořádáním topeniště tak, aby si zplodiny hořeni přisály dostatečné množství přídavného vzduchu, došlo k intenzivnímu promíchán zplodin se vzduchem a dokonalému dohoření s malým přebytkem vzduchu. U topeništ zejména litinových článkových kotlů je sekundární vzduch většinou přiváděn kanálky mezi jednotlivými články nad povrch paliva. Při odplyňování je v tomto prostoru poměrně nízká teplota a přidávaný vzduch ještě ochladí a zředí plyny, směs při daných nízkých teplotách nemůže dokonale dohořet, ve spalinách zůstávají neshořené plyny, jako CO, H₂ a různé uhlovodíky a vedle toho je ve spalinách vysoký přebytek vzduchu, nízký obsah C0₂, zvyšuje se komínová ztráta a dále se snižuje účinnost hořeni. Sekundární vzduch se většinou nepředehřívá, dohořívací prostory jsou nedostatečně dimenzovány, proto je v těchto současných zařízeních možno ekonomicky splovat pouze tříděné, málo plynaté kvalitní uhlí. Jsou známé konstrukce kotlů u kterých je některá podmínka z uvedených způsobů spalování plynatého uhlí splněna, ovšem není zde možno spalovat nízkokalorické uhlí s vysokým podílem prachového uhlí.The known furnaces of solid-fuel boilers are not structurally equipped with a device enabling a way of perfect combustion of the flue gases even in the phase of drying and degassing of the fuel, i.e. sufficient free space above the fuel layer by sufficient supply of secondary or tertiary air above the fuel layer to the place with the highest possible temperature, arrangement of the furnace so that the combustion products suck in sufficient amount of additional air, intensive mixing of the combustion products with air and perfect combustion with small excess air. In furnaces, in particular cast-iron boilers, secondary air is usually supplied through ducts between individual elements above the fuel surface. During degassing there is a relatively low temperature in this space and the added air is still cooled and diluted by gases, the mixture cannot burn completely at given low temperatures, non-combusted gases such as CO, H ₂ and various hydrocarbons remain in the flue gas , low CO ₂ content, the chimney loss increases and the combustion efficiency is further reduced. Secondary air is mostly not preheated, the afterburning rooms are insufficiently dimensioned, therefore, in these current facilities it is possible to economically burn only sorted, low-gaseous quality coal. Boiler designs are known in which some of the above-mentioned methods of combustion of gaseous coal are met, but it is not possible to burn low-calorie coal with a high proportion of pulverized coal.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro spalování drobného paliva v topeništích se soustavou roštů podle vynálezu zejména netříděného nízkokalorického hnědého uhlí, případně drobného dřevního odpadu nebo jiného drobného odpadů, kde je topeniště tvořeno soustavou šikmého nebo sedlového roštu, otočného válcového roštu,a dohořívacího roštu výkyvné upevněného a umístěného pod otočným válcovým roštem, kde proti šikmému, nebo sedlovému roštu je umístěno nastavitelné lomené hradítko. Kanálek pro přívod a předehřívání sekundárního vzduchu je ohraničen přepážkou od topeniště, jehož podstata spočívá v tom, že rozvaděče sekundárního vzduchu jsou umístěny pod sloupky mezi topeništěm a spalovacím prostorem. Tyto sloupky se zužuji směrem od topeniště ke spalovacímu prostoru a jsou po bocích opatřeny tepelně izolační keramickou hmotou. Štěrbiny mezi jednotlivými sloupky se směrem do spalovacího prostoru rozšiřují a tvoří řadu difuzorů. Nad řadou sloupků je po celé hloubce spalovacího prostoru kolmo na osy sloupků umístěn přivaděč terciálního vzduchu. Stěny spalovacího prostoru jsou zčásti opatřeny ohnivzdornou izolací.The above-mentioned drawbacks are eliminated by a device for burning small fuel in furnaces with a grate system according to the invention, in particular unsorted low-caloric lignite, eventually small wood waste or other small waste, where the furnace consists of a system and located below the rotatable cylindrical grate, where an adjustable angled slide is positioned opposite the inclined or saddle grate. The duct for supplying and preheating the secondary air is bounded by a baffle from the furnace, the essence of which is that the secondary air distributors are located under the columns between the furnace and the combustion chamber. These pillars taper away from the furnace towards the combustion chamber and are provided with a thermal insulating ceramic mass on the sides. The slots between the individual columns widen towards the combustion chamber and form a series of diffusers. A tertiary air feeder is positioned over the entire stack depth perpendicular to the column axes above the row of columns. The combustion chamber walls are partially provided with fireproof insulation.

Výhodou řešení podle vynálezu je, že štěrbiny mezi sousedními sloupky tvoří difuzory, které svým difuzním účinkem zrychlují proudění plynů z topeniště do spalovacího prostoru, přičemž v nejužším místě, kde je největší rychlost proudění se intenzivně přisává předehřátý sekundární vzduch z drážek rozvaděčů,,umístěných pod sloupky. Tepelně izolační keramická hmota, kterou jsou opatřeny boky sloupků zlepšuje podmínky hořeni, hořící plyny smíchané se sekundárním vzduchem se neochlazují od vodou ochlazených stěn. Přivaděč pro terciální vzduch svým umístěním napříč spalovacího prostoru má velmi dobrý vliv na rozvíření a důkladné promíseni plynů se sekundárním a terciálním vzduchem a dokonalé dohoření zplodin v tepelně izolovaném spalovacím prostoru.The advantage of the solution according to the invention is that the slots between adjacent columns form diffusers, which by their diffusive effect accelerate the flow of gases from the furnace into the combustion space, whereby at the narrowest place where the highest flow rate is columns. The thermally insulating ceramic mass provided with the sides of the pillars improves the burning conditions, the burning gases mixed with the secondary air are not cooled from the water-cooled walls. The tertiary air inlet, located across the combustion chamber, has a very good effect on the whirling and thorough mixing of the gases with the secondary and tertiary air and the perfect combustion of the fumes in the thermally insulated combustion chamber.

Na připojených výkresech jsou znázorněny dva příklady provedení zařízeni pro spalování drobného paliva v litinových článkových kotlech podle vynálezu, kde na obr. 1 je znázorněno zařízení jednostranné, se šikmým roštem, nakreslené v řezu rovinou B-B, na obr. 2 je nakreslena část .zařízeni v řezu rovinou A-A, na obr. 3 je uveden jiný příklad zařízení se sedlovým roštem místo roštu šikmého a dvěma řadami otočných válcových roštů.In the accompanying drawings two exemplary embodiments of a device for combustion of small fuel in cast iron articulated boilers according to the invention are shown, in which Fig. 1 shows a one-sided device with a slanted grate drawn in section BB, Fig. 2 shows a part of the device. Fig. 3 shows another example of a device with a saddle grate instead of an inclined grate and two rows of rotatable cylindrical grates.

Zařízení pro spalování drobného plynatého tuhého paliva je tvořeno kotlovým tělesem 2, jehož součástí je zásobník 2 na palivo. U jednostranného provedení podle obr. 1 a 2 je zásobník 2 tvořen násypníkem au dvouřadého provedení naznačenéh na obr. 3 prostorem mezi dvěma řadami kotlového tělesa 2· Dno zásobníku 2 u jednostranného provedení podle obr. 1 tvoří' skluz 2 ^a šikmý rošt 4.· ^u dvouřadého provedení podle obr. 3 sedlový rošt 23.· Šikmý rošt 4 navazuje na otočný válcový rošt 5 po jehož obvodu jsou podélně vytvarované lišty 6.· Sedlový rošt 23 u dvouřadého provedení navazuje na dva otočné válcové rošty 5. Pod každým otočným válcovým roštem 2 3^e šikmo umístěn dohořívací rošt 7_, který je výkyvné upevněn na kotlovém tělese 2· ^Ve spodní části zásobníku 2 je podélně, rovnoběžně s osou otočného válcového roštu 2 umístěno lomené hraditko 22. Topeniště 25 a spalovací prostor 17 rozděluje řada yodou chlazených sloupků 12, které jsou po svých bočních stranách vymazány tepelně izolační keramickou hmotou 16. Sloupky 15 se směrem od topeniště zužují tak, že štěrbiny mezi jednotlivými sloupky 15 tvoří řadu difuzorů 24. Spalovací prostor 17 je opatřen ohnivzdornou izolací 21. K regulaci množství spalovacího vzduchu slouží dusivka 2 umístěna na straně popelníku 2· ^Pro regulaci množství sekundárního vzduchu slouží škrticí klapka 10. Kanálek 11 pro přívod sekundárního vzduchu je od topeniště 25 oddělen přepážkou 12. Na tento kanálek 11 jsou napojeny miskové rozvaděče 13, které jsou umístěny pod jednotlivými sloupky 15. Miskové rozvaděče 13 mají po svém obvodu, kterým přiléhají ke sloupkům 25. drážky 14.The apparatus for burning small gaseous solid fuel consists of a boiler body 2, which includes a fuel tank 2. In the single-sided embodiment of FIGS. 1 and 2, the container 2 is formed by the hopper and two-row embodiment indicated in FIG. 3 the space between the two rows of the boiler body 2 · bottom tray 2 of a unilateral embodiment of Fig. 1 forms' slip angle 2 ^and the fourth grid · ^{in the} double-row version according to Fig. 3, the saddle grate 23. · The inclined grate 4 is connected to the rotary cylindrical grate 5 along the circumference of the longitudinally shaped strips 6. · The saddle grate 23 in the double row is connected to two rotary cylindrical grates 5. 2 ^e 3 disposed obliquely extension grate 7, which is pivotally mounted on the boiler body 2 · ^{at the} bottom of the tray 2 is longitudinally parallel to the axis of the cylindrical grate 2 arranged angled damper 22nd firebox 25 and the combustion space 17 divides the number of Yoda cooled columns 12 which are erased on their sides by a thermal insulating ceramic mass 16. Columns 15 away from the furnace so narrow that the gap between the spacers 15 form a series of diffusers 24th combustion chamber 17 is provided with refractory insulation 21. With respect to control of the quantity of combustion air is used choker 2 disposed on the side of the ashtray 2 · ^To regulate ^the amount of secondary air serves the throttle The flap 10. The secondary air supply duct 11 is separated from the furnace 25 by a partition 12. The tray 11 is connected to the duct 11, which are located under the individual columns 15. The ducts 13 have grooves along their perimeter, which are adjacent to the columns 25. 14.

Ve spalovacím prostoru 17 je nad sloupkem 15 po celé hloubce spalovacího prostoru umístěn přivaděč 18 terciálního vzduchu, který je po celé délce opatřen otvory 20· Přivaděč 18 terciálního vzduchu je opatřen regulačními kroužky 19.In the combustion chamber 17, a tertiary air feeder 18 is provided over the entire depth of the combustion chamber, which is provided with openings 20 along its entire length. The tertiary air feeder 18 is provided with regulating rings 19.

Palivo nasypané do zásobníku 2 dopadne na skluz 2» nebo u dvouřadé verze na sedlový rošt 23 a, ve vrstvě, jejíž síla je předem nastavena lomeným hraditkem 22, které je nastavitelné ve vertikálním: směru, podle druhu paliva. Pro drobné palivo je lomené hraditko 22 spuštěno dolů, aby vrstva paliva byla nízká. Pro hrubozrnné palivo je lomené hraditko 22 posunuto směrem nahoru a vrstva paliva je silnější. Na skluzu 2 ^a šikmém roštu 4, nebo sedlovém roštu 23, dochází k vysušení a odplynění paliva. Při příliš silné vrstvě paliva drobného zrnění by došlo k přílišnému vývinu hustých dehtových plynů, které by v topeništi 25 a spalovacím prostoru 17 nestačily dohořet a zadehtovaly by vodou chlazené stěny. Příliš nízká vrstva hrubozrnného paliva zapříčiní vysoký přebytek vzduchu a nízkou účinnost. Lomené hradítko 22 zvětší volný prostor topeniště 25 a usměrní plyny z paliva na šikmém roštu 4 nad vrstvu paliva na otočném válcovém roštu 2 do místa, kde palivo intenzivně hoří a kde je vysoká teplota. Otočný válcový rošt 2 ^{se v} určitých, předem stanovených intervalech pootočí o zlomek otáčky, jeho podélně vytvarované lišty 6 posunou vrstvu odplyněného paliva do topeniště 25, kde palivo na otočném válcovém roštu 2 postupně shoří. Při dalším otáčení je vrstva prohořeného paliva posunuta na dohořívací rošt 7_, kde dohoří větší kusy paliva, které na otočném válcovém roštu 2 nestačily shořet. Popel a škvára je z dohořívacího roštu 2 postupně při jeho periodickéjm protřásání shrnována do popelníku 2· Primární i sekundární vzduch je přiváděn dusivkou 2 do popelníku 2 ^a k palivu přes šikmý rošt £, otočný válcový rošt 5 a dohořívací rošt T_. Část spalovacího vzduchu je přivedena kanálkem 11 do rozvaděče 13 jako sekundární vzduch.The fuel poured into the container 2 falls on the chute 2 or, in the double-row version, on the saddle grate 23a, in a layer whose force is preset by a kink 22, which is adjustable in the vertical direction according to the type of fuel. For small fuel, the kink 22 is lowered to keep the fuel layer low. For coarse-grained fuel, the broken damper 22 is moved upward and the fuel layer is thicker. On the chute 2 ^{and the} inclined grate 4, or the saddle grate 23, the fuel is dried and degassed. If the fine grain fuel layer is too thick, dense tar gases would be generated too much, which would not be sufficient to burn in the furnace 25 and the combustion chamber 17 and would defat water-cooled walls. Too low a layer of coarse-grained fuel will cause high air excess and low efficiency. The kink 22 increases the free space of the furnace 25 and directs the fuel gases on the inclined grate 4 above the fuel layer on the rotatable grate 2 to a point where the fuel burns intensively and where the temperature is high. The rotary cylindrical grate 2 ^is rotated at a predetermined interval by a fraction of a revolution, its longitudinally shaped strips 6 move the layer of degassed fuel into the furnace 25, where the fuel on the rotary cylindrical grate 2 gradually burns. Upon further rotation, the spent fuel layer is advanced to the post-combustion grate 7, where larger pieces of fuel that burn on the rotary cylindrical grate 2 burn off. The ash and the slag are gradually removed from the post-grate 2 during its periodic shaking to the ashtray 2. Both the primary and secondary air are supplied by a choke 2 to the ashtray 2 ^and to the fuel through the inclined grate 4, the rotary cylinder grate 5 and the post-grate T1. A portion of the combustion air is supplied via a duct 11 to the distributor 13 as secondary air.

Množství sekundárního vzduchu je regulováno škrticí klapkou 10. Proudící sekundární vzduch je intenzivně ohříván žárem z topeniště 25 přes přepážku 12 i v rozvaděčích 13 sekun2S8752 dárního vzduchu. Zplodiny hořeni jsou tahem komína nasávány z topeniště 25 do spalovacího prostoru 17 mezi sloupky 15, které mezi sebou vytvářejí difuzory 24, ve kterých vzniká při proudění zplodin hoření podtlak, vlivem kterého je drážkami 14 v rozvaděčích 13 přisáván předehřátý sekundární spalovací vzduch. Tepelně izolační hmota 16 izoluje vodou chlazené sloupky 15, proto zde dochází ke zvyšování teploty hořící směsi zplodin hoření a spaloavcího vzduchu, která narazí na přivaděč 18 terciálního vzduchu, důkladně se rozvíří, přisaje si přes otvory 20. potřebné množství terciálního vzduchu, ve spodní části spalovacího prostoru 17 opatřené ohnivzdornou izolací 21 se promíchají a dokonale shoří. Horké spaliny vstupují do konvekční části 26, kde odevzdají své teplo topnému médiu.The amount of secondary air is regulated by the throttle 10. The flowing secondary air is intensively heated by the heat from the furnace 25 through the partition 12 i in the gift air distribution cabinets 13. The combustion products are sucked from the furnace 25 into the combustion chamber 17 between the columns 15, which create diffusers 24, which create a negative pressure during the combustion of the combustion gases, which causes the preheated secondary combustion air to be sucked through the grooves 14. The thermally insulating material 16 insulates the water-cooled pillars 15, so there is an increase in the temperature of the burning mixture of combustion products and combustion air, which hits the tertiary air supply 18, swirls vigorously, sucking the necessary amount of tertiary air through the openings 20. The combustion chamber 17 provided with the fireproof insulation 21 is mixed and burned perfectly. The hot flue gases enter the convection section 26 where they transfer their heat to the heating medium.

Uvedené zařízení pro spalování tuhého paliva v topeništi se soustavou roštů podle vynálezu je vhodné nejen pro topeniště litinových článkových kotlů, jak je uvedeno v příkladech, ale dá se výhodně použit u ocelových konstrukcí kotlů, v agregátech pro teplovzdušné topení i topeništích průmyslových pecí, sušáren apod., kde se topí plynatými tuhými palivy.The apparatus for burning solid fuel in a furnace with a grate system according to the invention is suitable not only for the furnace of cast-iron boilers as mentioned in the examples, but can be advantageously used in steel boiler structures, hot-air heating units as well as industrial furnaces, dryers where it is heated by gaseous solid fuels.

Claims

Equipment for combustion of small fuel containing a furnace with preheating and distribution of secondary and tertiary air, with automatic fuel transfer in the furnace, allowing combustion of gaseous coal with the sorting of cube to peas containing up to 50% of pulverized coal. it is connected to an automatically controlled rotary cylindrical grate, under which the inclined upward grate is mounted in a swinging manner, where the furnace is separated from the combustion chamber by columns and where the partition separates the secondary air ducts from the furnace. dish racks (13) located below the columns (15), provided with grooves (14), above the columns (15), there is a tertiary air inlet (18) provided with openings (20) over the entire depth of the combustion space (17) perpendicular to the columns (15) ) and control rings ( 19), wherein the pillars (15) taper from the furnace (25) to the combustion chamber and are provided with a thermal insulating ceramic material (16) on the sides.