EA009160B1

EA009160B1 - Doubled-fueled tubeless boiler with two combustion chambers

Info

Publication number: EA009160B1
Application number: EA200700197A
Authority: EA
Inventors: Али Низами Озджан
Original assignee: Али Низами Озджан
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2007-10-26
Also published as: EP1815184B8; EP1815184B1; ATE425417T1; DE602005013273D1; TR200401596A2; EA200700197A1; CN101002055A; EP1815184A1; WO2006004563A1

Abstract

The new boiler that is subject of the present invention to be used instead of existing solid, liquid, and gas fuelled boilers has been particularly designed to burn solid fuel and liquid fuel or natural gas at the same time, with a high efficiency and it has a different construction from the existing boilers with its improved fully automated grate system driven by engine with reducer that enables continuous coal feed and clinker flow, with its automated lime-fed dry desulphurization system adjustable according to sulphur content ratio in coal, with its special combustion chamber to burn liquid and gas fuels independent from the solid fuel burning chamber, and with its special tubeless design that enables heat transfer via conduction and induction in addition to the radiation based heat transfer, and it is a new type double-fuelled boiler with special tubeless design, which burns coal with fully automated feeding and great ease of operation and without smoke, and which can reduce sulphur dioxide emission thanks to its dry desulphurization system.

Description

Предметом данного изобретения является полностью автоматический двухтопливный бездымный и беструбный котел специальной конструкции с непрерывной подачей угля, специально усовершенствованной системой сухой очистки от сернистых соединений (десульфурации) и двумя камерами сгорания, который создан для использования вместо существующих твердотопливных котлов, и, учитывая тот факт, что использование природного газа становится все более распространенным, этот котел является двухтопливным котлом нового типа и специальной конструкции, который сжигает уголь при полностью автоматической подаче, причем он является бездымным и имеет высокую эффективность, при этом он может снизить выбросы диоксидов серы благодаря своей системе сухой десульфурации, и он может также сжигать жидкое топливо или природный газ с высокой эффективностью во второй камере сгорания без необходимости в каких-либо модификациях.The subject of this invention is a fully automatic dual-fuel smokeless and tubeless boiler of a special design with a continuous supply of coal, a specially improved dry cleaning system for sulfur compounds (desulfurization) and two combustion chambers, which is designed to be used instead of existing solid fuel boilers, and, given the fact that the use of natural gas is becoming more common, this boiler is a dual-fuel boiler of a new type and special design, which it burns coal with a fully automatic feed, which is smokeless and highly efficient, while it can reduce sulfur dioxide emissions through its dry desulfurization system, and it can also burn liquid fuel or natural gas with high efficiency in a second combustion chamber without the need in any modifications.

Перед тем, как детально рассмотреть технические отличия нового котла от существующих котлов на жидком и газообразном топливе, следует вкратце остановиться на концепциях горения, полного сгорания, характеристиках горения угля и образовании дыма и загрязняющих выбросов.Before examining in detail the technical differences between a new boiler and existing boilers for liquid and gaseous fuels, we should briefly discuss the concepts of combustion, complete combustion, coal combustion characteristics and the formation of smoke and polluting emissions.

2. Горение, характеристики горения угля и образование дыма и загрязняющих выбросов2. Combustion, coal combustion characteristics and smoke and pollutant emissions

Горение - это химический процесс, в котором углерод и другие горючие вещества в твердых, жидких или газообразных топливах соединяются с кислородом при конкретной температуре воспламенения с выделением тепловой и световой энергии.Combustion is a chemical process in which carbon and other combustible substances in solid, liquid or gaseous fuels combine with oxygen at a specific ignition temperature with the release of thermal and light energy.

Ниже приведены реакции горения углерода и других горючих веществ, а также количества выделяемого тепла.Below are the combustion reactions of carbon and other combustible substances, as well as the amount of heat generated.

Углерод Carbon С + О₂ C + O ₂ СО₂ CO ₂ 8 100 ккал/кг 8 100 kcal / kg Водород Hydrogen Н₂ + «О?.H ₂ + "Oh ?. -> -> Н₂ОH ₂ O 33 900 ккал/кг 33 900 kcal / kg Сера Sulfur 8 + О₂ 8 + O ₂ -» - " 8О₂ 8O ₂ 2 220 ккал/кг 2 220 kcal / kg Азот Nitrogen N + «О? N + "Oh? ΝΟ ΝΟ 1 830 ккал/кг 1 830 kcal / kg Метан Methane СН₄ + 2О₃ CH ₄ + 2O ₃ СО₂ + 2 Н₂ОСО ₂ + 2 Н ₂ О 13 280 ккал/кг 13 280 kcal / kg Этан Ethane С₂Н₆ + 7/2О₂ C ₂ H ₆ + 7 / 2O ₂ 2СО₂ + ЗН₂О2CO ₂ + ZN ₂ O 12 400 ккал/кг 12 400 kcal / kg Пропан Propane С₃Н₈ + 5О₂ C ₃ H ₈ + 5O ₂ ЗСО₂ + 4Н₂ОЗСО ₂ + 4Н ₂ О 11 950 ккал/кг 11 950 kcal / kg Бутан Butane С₄Н₂О + 13/2О₂ C ₄ H ₂ O + 13 / 2O ₂ 4СО₂ + 5Н₂О4CO ₂ + 5H ₂ O 11 840 ккал/кг 11 840 kcal / kg

Реакция неполного сгорания углерода с образованием моноксида углерода при недостаточном количестве кислорода и реакция горения моноксида углерода снова при подаче кислорода выглядят следующим образом.The reaction of incomplete combustion of carbon with the formation of carbon monoxide with insufficient oxygen and the combustion reaction of carbon monoxide again when oxygen is supplied are as follows.

С + /гО₂ -> СО 2 460 ккал/кгC + / gO ₂ -> CO 2 460 kcal / kg

СО + /2О2 СО₂ 5 640 ккал/кгСО + / 2О2 СО ₂ 5 640 kcal / kg

Поскольку на практике кислород подается из воздуха, для того, чтобы гореть, топливо должно находиться в контакте с воздухом. В процессе горения в дополнение к достаточной подаче воздуха должны выполняться следующих три условия:Since, in practice, oxygen is supplied from the air, in order to burn, the fuel must be in contact with the air. During combustion, in addition to a sufficient supply of air, the following three conditions must be met:

- 1 009160- 1 009160

а) температура выше температуры воспламенения (Температура);a) a temperature higher than the ignition temperature (Temperature);

б) достаточное смешивание топлива и воздуха (Завихрение);b) sufficient mixing of fuel and air (turbulence);

в) время, необходимое для завершения горения (Время).c) the time required to complete the combustion (Time).

В англоязычной литературе эти условия известны как три Т сгорания, от английских слов ТетрегаШге. ТигЬи1епсе аи4 Типе (температура, завихрение и время).In English-language literature, these conditions are known as three T combustion, from the English words TetregaShge. Tigl1epse ai4 Type (temperature, turbulence and time).

С точки зрения способа сжигания, для полного сгорания топлива в любой системе сжигания необходимы достаточная подача воздуха и смешивание топлива и воздуха с завихрением при температуре выше температуры воспламенения, которая может быть разной в зависимости от вида топлива, и эти условия необходимо поддерживать в течение определенного времени.From the point of view of the combustion method, for complete combustion of fuel in any combustion system, a sufficient supply of air and mixing of fuel and air with swirl at a temperature above the ignition temperature, which can be different depending on the type of fuel, are necessary, and these conditions must be maintained for a certain time .

Система сжигания, создающая такие условия при горении топлива в твердом, жидком или газообразном состоянии, обеспечивает полное, а также бездымное сгорание, поскольку дым представляет собой продукт неполного сгорания.The combustion system, which creates such conditions when burning fuel in a solid, liquid or gaseous state, provides complete as well as smokeless combustion, since smoke is a product of incomplete combustion.

Уголь - это твердое ископаемое топливо, состоящее из различных горючих материалов, влаги и негорючих минеральных веществ. При горении угля горючие вещества, включая связанный углерод и летучие вещества, сжигаются, а негорючие минеральные вещества остаются в виде золы.Coal is a solid fossil fuel consisting of various combustible materials, moisture and non-combustible minerals. When coal is burned, combustible substances, including bound carbon and volatile substances, are burned, and non-combustible mineral substances remain in the form of ash.

Угли обычно классифицируются в соответствии с содержанием связанного углерода, летучих веществ, влаги и золы. Исходя из этого принципа, существуют три группы углей, называемых соответственно антрацит, то есть уголь с очень низким содержанием летучих веществ; битуминозный, то есть уголь со средним содержанием летучих веществ; и лигнит, то есть уголь с высоким содержанием летучих веществ.Coals are usually classified according to the content of bound carbon, volatiles, moisture and ash. Based on this principle, there are three groups of coals, respectively called anthracite, that is, coal with a very low content of volatile substances; bituminous, i.e. coal with an average content of volatile substances; and lignite, i.e. coal with a high content of volatile substances.

При нагревании угля летучие вещества, содержащиеся в угле, претерпевают сухую перегонку даже при температурах ниже температуры воспламенения и выделяются в виде горючих газов (углеводородных газов и смоляных паров). Уголь, состоящий из связанного углерода, остающийся после того, как эти летучие вещества полностью перегоняются, называется коксом. Таким образом, два вида топлива в газообразном и твердом состоянии, соответственно, горючие газы, выделяющиеся при сгорании угля, и связанный углерод сжигаются вместе в одно и то же время. Поскольку температура воспламенения выделившихся горючих газов выше, основная проблема при сжигании углей с высокими содержаниями летучих веществ, например лигнита, - это создание необходимых условий в камере сгорания для обеспечения полного сгорания топлив в двух разных состояниях (твердом и газообразном) в одно и то же время.When coal is heated, volatiles contained in coal undergo dry distillation even at temperatures below the ignition temperature and are released in the form of combustible gases (hydrocarbon gases and tar vapors). Coal consisting of bound carbon remaining after these volatiles are completely distilled is called coke. Thus, two types of fuel in a gaseous and solid state, respectively, combustible gases released during the combustion of coal, and bound carbon are burned together at the same time. Since the ignition temperature of the emitted combustible gases is higher, the main problem when burning coal with high contents of volatile substances, such as lignite, is the creation of the necessary conditions in the combustion chamber to ensure complete combustion of fuels in two different states (solid and gaseous) at the same time .

Как следствие того факта, что техническими условиями на системы сгорания вышеупомянутые условия полного сгорания не предусматриваются, происходит неполное сгорание, особенно при сжигании углей с высоким содержанием летучих веществ, например лигнита. В зависимости от условий при неполном сгорании в системах сгорания образуются два разных вида дымов.As a consequence of the fact that the technical conditions for the combustion system do not provide for the aforementioned conditions for complete combustion, incomplete combustion occurs, especially when burning coal with a high content of volatile substances, such as lignite. Depending on the conditions of incomplete combustion, two different types of fumes are generated in the combustion systems.

а) Бурый дым (серый дым).a) Brown smoke (gray smoke).

Если температура в камере сгорания ниже температуры воспламенения выделяющихся горючих газов, углеводородные газы выходят из системы в виде дыма через дымоход без сжигания даже при достаточном количестве воздуха. Этот дым, состоящий из несгоревших углеводородов и смоляного пара, называется бурым (серым дымом) из-за его бурого (или, в зависимости от вида угля, серого) цвета. Образование бурого дыма приводит как к потерям топлива, поскольку углеводородные газы, примерно на 75% состоящие из метана, выходят через дымоход до того, как они могут сгореть, так и к потерям энергии, которую они содержат, поскольку они нагреваются до температуры дымохода.If the temperature in the combustion chamber is lower than the ignition temperature of the emitted combustible gases, hydrocarbon gases exit the system in the form of smoke through a chimney without burning even with sufficient air. This smoke, consisting of unburned hydrocarbons and tar vapor, is called brown (gray smoke) because of its brown (or, depending on the type of coal, gray) color. The formation of brown smoke leads to both fuel losses, since hydrocarbon gases, about 75% of which are methane, escape through the chimney before they can burn, and to the loss of energy that they contain as they heat up to the temperature of the chimney.

б) Черный дым (частицы = сажа).b) Black smoke (particles = soot).

Если не удается обеспечить достаточное количество воздуха или не удается смешать горючие газы с завихрением даже при достаточном количестве воздуха и температуре в камере сгорания выше температуры воспламенения, опять-таки произойдет неполное сгорание. То есть, хотя в местах, где есть кислород, происходит сильное сгорание, в местах, где кислорода недостаточно или его контакт с горючими газами не обеспечен эффективным смешиванием, в результате высокой температуры происходят реакции крекинга, что приводит к образованию частиц углерода, который выходят из системы в виде сажи и черного дыма.If it is not possible to provide a sufficient amount of air or it is not possible to mix combustible gases with a swirl even with a sufficient amount of air and a temperature in the combustion chamber above the ignition temperature, again incomplete combustion will occur. That is, although there is strong combustion in places where there is oxygen, in places where there is insufficient oxygen or its contact with combustible gases is not ensured by effective mixing, cracking reactions occur as a result of high temperature, which leads to the formation of carbon particles that exit systems in the form of soot and black smoke.

Этот черный дым, состоящий из частиц, также приводит к значительным потерям энергии из-за несгоревшего топлива, которое представляют собой частицы углерода, и энергии, которую эти частицы выносят из системы сгорания при их нагревании.This black smoke, consisting of particles, also leads to significant energy losses due to unburned fuel, which are carbon particles, and the energy that these particles carry out of the combustion system when they are heated.

Если распределение тепла в камере сгорания неравномерно, в разных местах камер сгорания может образовываться как серый (бурый), так черный дым.If the heat distribution in the combustion chamber is not uniform, both gray (brown) and black smoke may form in different places of the combustion chambers.

Как должно быть очевидно из приведенных выше фактов, основная причина образования дыма при сгорании угля - это неспособность полностью сжечь выделяющиеся горючие газы, то есть неполное сгорание. При полном сгорании горючих газов в камере сгорания образование дыма будет предотвращено, и, естественно, будет обеспечено рациональное использование энергии.As should be obvious from the above facts, the main reason for the formation of smoke during coal combustion is the inability to completely burn off the combustible gases emitted, that is, incomplete combustion. With the complete combustion of combustible gases in the combustion chamber, the formation of smoke will be prevented, and, of course, rational use of energy will be ensured.

Образование дыма, как в виде частиц, так и и в виде несгоревших углеводородов, касается не только угля, но и жидких и газообразных топлив. Если не обеспечены условия полного сгорания в системах сгорания, в которых сжигаются жидкие и газообразные топлива, два вида этих дымов также неизбежно будут образовываться. Однако, поскольку жидкие и газообразные топлива более однородны и, такимThe formation of smoke, both in the form of particles and in the form of unburned hydrocarbons, applies not only to coal, but also to liquid and gaseous fuels. If conditions of complete combustion are not provided in combustion systems in which liquid and gaseous fuels are burned, two types of these fumes will also inevitably be generated. However, since liquid and gaseous fuels are more uniform and thus

- 2 009160 образом, легче обеспечить их полное сгорание и поскольку горелки для жидких и газообразных топлив имеют конструкцию, обеспечивающую более высокую полноту сгорания, и оснащены системами автоматического управления, на практике бездымное сгорание легко достижимо в котлах на жидком и газообразном топливе с соответствующей конструкцией камер сгорания.- 2 009160 thus, it is easier to ensure their complete combustion, and since burners for liquid and gaseous fuels have a design that provides higher completeness of combustion, and are equipped with automatic control systems, in practice smokeless combustion is easily achievable in boilers for liquid and gaseous fuels with the corresponding design of chambers combustion.

С другой стороны, аналогичным образом при недостатке кислорода в камере сгорания образуется оксид углерода (СО), один из загрязняющих выбросов, образующийся как продукт неполного сгорания.On the other hand, in a similar way, with a lack of oxygen, carbon monoxide (CO) is formed in the combustion chamber, one of the polluting emissions that forms as a product of incomplete combustion.

Вместе с тем, выбросы диоксида серы (8О₂), образующегося при сжигании серы, содержащейся в теле топлива, не являются продуктом неполного сгорания - это продукт сжигания, образующийся при сжигании серы. Поэтому ввиду невозможности непосредственно снизить выбросы диоксида серы путем полного сжигания, снижение выбросов диоксида серы возможно только при использовании системы сухой десульфурации, обеспечиваемой добавкой извести или подобных химических веществ в камеру сгорания, или системы мокрой десульфурации применяемой к топочным газам.At the same time, emissions of sulfur dioxide (8О ₂ ), formed during the burning of sulfur contained in the fuel body, are not a product of incomplete combustion - it is a product of combustion generated during the burning of sulfur. Therefore, in view of the impossibility of directly reducing sulfur dioxide emissions by complete combustion, a reduction in sulfur dioxide emissions is possible only by using a dry desulfurization system provided by adding lime or similar chemicals to the combustion chamber, or a wet desulfurization system applied to flue gases.

Продуктами сжигания являются и оксиды азота (ΝΟχ), образующиеся при сжигании азота, содержащегося в теле топлива или в воздухе, при конкретных условиях в камере сгорания, особенно при высоких температурах. Образование ΝΟχ в большей мере зависит от условий в камере сгорания, чем от топлива.The combustion products are also nitrogen oxides (ΝΟχ), which are formed during the combustion of nitrogen contained in the fuel body or in air, under specific conditions in the combustion chamber, especially at high temperatures. The formation of ΝΟχ is more dependent on the conditions in the combustion chamber than on fuel.

Мы можем описать загрязняющие выбросы, сгруппировав их в две следующие группы.We can describe polluting emissions by grouping them in the following two groups.

Диоксид серы (8О₂)Sulfur dioxide (8O ₂ )

Топливо (90%)Fuel (90%)

Частицы (сажа, дым, пыль)Particles (soot, smoke, dust)

Система сгорания (90%)Combustion system (90%)

Углеводороды (С_тН_п)Hydrocarbons (C _t N _p )

Система сгорания (90%)Combustion system (90%)

Моноксид углерода (СО)Carbon monoxide (CO)

Система сгорания (90%)Combustion system (90%)

Оксиды азотаNitrogen oxides

Система сгорания топливоFuel combustion system

Выбросы диоксида серы (8О₂), исходящие из топлива, можно снизить путем улучшения топлива посредством определенных физических и химических процессов для снижения содержания серы или методов, известных как сухая или мокрая десульфурация, а не путем усовершенствования самой системы сгорания. Возможны два пути: добавление систем, основанных на таких методах, к системам сгорания или разработка их вместе с системой сгорания. Ниже приводятся формулы окислительно-восстановительных реакций для серы или диоксида серы в теле топлива в процессе десульфурации.Sulfur dioxide (8O ₂ ) emissions from fuels can be reduced by improving the fuel through certain physical and chemical processes to reduce the sulfur content or methods known as dry or wet desulfurization, rather than by improving the combustion system itself. Two ways are possible: adding systems based on such methods to combustion systems or developing them together with a combustion system. The following are formulas of redox reactions for sulfur or sulfur dioxide in the fuel body during desulfurization.

+ О₂ 8О₂ + O ₂ 8O ₂

8О₂ + СаО₂ 8O ₂ + CaO ₂

Э· Са8О₂ E · Ca8O ₂

Дым (частицы и несгоревшие углеводороды), моноксид углерода (СО) и оксиды азота (ΝΟχ), исходящие из системы сгорания, можно снизить при использовании соответствующей системы сжигания и соответствующей конструкции камеры сгорания.Smoke (particles and unburned hydrocarbons), carbon monoxide (CO) and nitrogen oxides (ΝΟχ) coming from the combustion system can be reduced by using the appropriate combustion system and the corresponding design of the combustion chamber.

3. Технология существующих котлов, сжигающих твердые, жидкие и газообразные топлива3. Technology of existing boilers burning solid, liquid and gaseous fuels

Существующие водогрейные и паровые котлы, используемые сегодня для отопления и в промышленном производстве пара, можно разбить на две группы по техническим условиям изготовления и конструкции, а именно: стальные сварные котлы и секционные чугунные котлы. В отношении их способности сжигать твердые, жидкие и газообразные топлива, котлы в этих группах можно вкратце описать следующим образом.Existing hot water and steam boilers used today for heating and industrial steam production can be divided into two groups according to the technical conditions of manufacture and design, namely: steel welded boilers and cast-iron sectional boilers. With regard to their ability to burn solid, liquid and gaseous fuels, boilers in these groups can be briefly described as follows.

А) Стальные сварные котлы.A) Steel welded boilers.

Котлы этой группы можно использовать для отопления жилых помещений (домов и квартир) и в промышленных целях. По конструкции эти котлы подразделяются на две основные группы:Boilers of this group can be used for heating residential premises (houses and apartments) and for industrial purposes. By design, these boilers are divided into two main groups:

а) водотрубные котлы;a) water tube boilers;

б) газотрубные котлы.b) gas tube boilers.

Водотрубные котлы используются, главным образом, в системах центрального отопления высокой мощности или в промышленных целях. Такие котлы могут сжигать твердые топлива, если вместо жидкотопливных или газовых горелок спереди установлены топки с механическим забрасыванием угля (стокеры).Water tube boilers are mainly used in high-power central heating systems or for industrial purposes. Such boilers can burn solid fuels if, instead of liquid fuel or gas burners, furnaces with mechanical casting of coal (stockers) are installed in front.

Газотрубные котлы используются в системах центрального отопления меньшей мощности или для промышленного производства пара меньшей мощности. Эту группу котлов по конструкции можно разбить на три отдельные подгруппы:Gas-tube boilers are used in central heating systems of lower power or for industrial production of steam of lower power. By design, this group of boilers can be divided into three separate subgroups:

1) полуцилиндрические котлы (типа ΌΑΝ8Κ);1) semi-cylindrical boilers (type ΌΑΝ8Κ);

2) цилиндрические трехходовые котлы (типа 8СОТСН);2) cylindrical three-way boilers (type 8СОТСН);

3) цилиндрические радиационные котлы с противодавлением (противоточные).3) cylindrical radiation boilers with back pressure (counterflow).

Полуцилиндрические котлы (типа ΌΑΝ8Κ) предназначены, главным образом, для сжигания твердого топлива и широко используются в Турции. Этот тип котла можно использовать с жидкими топливами, если заглушить колосниковые решетки котла. Цилиндрические трехходовые котлы (типа 8СОТСН) предназначены, главным образом, для сжигания жидких и газообразных топлив. Поскольку укладка коSemi-cylindrical boilers (type ΌΑΝ8Κ) are mainly intended for the combustion of solid fuels and are widely used in Turkey. This type of boiler can be used with liquid fuels by damping the grate of the boiler. Cylindrical three-way boilers (type 8СОТСН) are intended mainly for the combustion of liquid and gaseous fuels. Since styling ko

- 3 009160 лосниковых решеток в этих котлах для переделки их в твердотопливные котлы непродуктивна, они могут сжигать твердые топлива только при установке топок с механическим забрасыванием угля (стокеров) или передних топок.- 3 009160 glossy gratings in these boilers for converting them into solid fuel boilers is unproductive, they can burn solid fuels only when installing fire chambers with mechanical casting of coal (stockers) or front fire chambers.

Цилиндрические радиационные котлы с противодавлением (противоточные) - это котлы малой мощности, предназначенные исключительно для сжигания жидких и газообразных топлив в системах отопления жилых помещений (квартир). Поскольку теплоотдача, основанная, главным образом, на излучении, обеспечивается обратным потоком в небольшой камере сгорания, сжигание твердых топлив в этих типах котлов путем укладки колосниковых решеток невозможно.Backpressure cylindrical radiation boilers (counterflow) are low power boilers designed exclusively for burning liquid and gaseous fuels in heating systems of residential premises (apartments). Since heat transfer, based mainly on radiation, is provided by a backflow in a small combustion chamber, it is not possible to burn solid fuels in these types of boilers by laying gratings.

Б) Секционные чугунные котлы.B) Sectional cast-iron boilers.

Это также котлы малой мощности, предназначенные для сжигания жидких и газообразных топлив. Некоторые секционные чугунные котлы могут сжигать твердые топлива, например кокс и брикетированный уголь. Существует два типа котлов, которые сжигают газообразные топлива, а именно котлы с горелками низкого давления и котлы с дутьевыми горелками.It is also a low power boiler designed to burn liquid and gaseous fuels. Some sectional cast-iron boilers can burn solid fuels, such as coke and briquetted coal. There are two types of boilers that burn gaseous fuels, namely boilers with low pressure burners and boilers with blast burners.

3.1. Сжигание и образование дыма в твердотопливных котлах.3.1. Burning and smoke formation in solid fuel boilers.

В котлах высокой мощности на твердом топливе, используемых в системах центрального отопления и промышленности, уголь сжигается в топках с механическим забрасыванием угля (стокерах) или системах с сжиганием в кипящем слое.In high-power solid fuel boilers used in central heating and industrial systems, coal is burned in furnaces with mechanical casting of coal (stokers) or in fluidized bed combustion systems.

Поскольку в стокерах с верхней и нижней подачей топлива обеспечивается непрерывное сжигание, причем нет необходимости в кочегаре и исключено воздействие человеческого фактора, уголь в этих котлах можно сжигать с более высокой полнотой по сравнению с котлами с ручным забрасыванием. В системах со сжиганием в кипящем слое в дополнение к непрерывному сжиганию также обеспечивается оптимальный уровень топливовоздушной смеси, что повышает полноту сжигания даже до более высокого уровня. Однако экономическая применимость как топок с механическим забрасыванием угля, так и систем со сжиганием в кипящем слое для котлов малой и средней мощности, используемых в системах отопления жилых помещений (домов и квартир), является весьма ограниченной.Since continuous burning is ensured in the top and bottom fuel supply storages, and there is no need for a stoker and the human factor is excluded, coal in these boilers can be burned with higher completeness compared to boilers with manual casting. In systems with fluidized bed combustion, in addition to continuous combustion, an optimal level of air-fuel mixture is also ensured, which increases the completeness of combustion even to a higher level. However, the economic applicability of both fire chambers with mechanical casting of coal and systems with fluidized bed combustion for small and medium capacity boilers used in heating systems of residential premises (houses and apartments) is very limited.

3.1.1. Сжигание угля в полуцилиндрических котлах.3.1.1. Coal burning in semi-cylindrical boilers.

Системой сгорания, широко используемой в бытовых полуцилиндрических котлах, является лишь топка с ручным забрасыванием и прямой колосниковой решеткой.The combustion system, widely used in domestic semi-cylindrical boilers, is only a furnace with manual casting and a direct grate.

В этом типе котла на твердом топливе топливо сжигается на прямой колосниковой решетке, уложенной под пространством сгорания. Уголь забрасывается на колосниковую решетку совком через открытую дверцу топки спереди котла, а зола, просыпающаяся в поддувало под колосниковой решеткой, убирается скребком через дверцу поддувала. Большие куски спекшегося материала, оставшегося на колосниковой решетке, убираются через дверцу топки шурованием или скребком. Наверху дверцы поддувала имеются основные отверстия для воздуха, поступающего из-под низа колосниковой решетки и обеспечивающего горение, а на верхней стороне наверху дверцы топки, через которую забрасывается уголь, имеются вспомогательные отверстия для воздуха. Пламя, дым и горячие газы, выходящие из топки, проходят через жаровые дымовые трубы второго и третьего хода, нагревая при этом воду в котле, и достигают дымохода. Жаровые дымовые трубы, засоренные золой-уносом и сажей, очищаются металлической щеткой, для чего передние дверцы вытяжного шкафа открывают.In this type of solid fuel boiler, fuel is burned on a direct grate, laid under the combustion space. Coal is thrown onto the grate with a scoop through the open furnace door in front of the boiler, and the ash that wakes up in the blower under the grate is removed with a scraper through the blower door. Large pieces of sintered material left on the grate are removed through the firebox door by shuting or a scraper. At the top of the blower door there are main openings for air coming from under the bottom of the grate and providing combustion, and on the upper side at the top of the furnace door, through which coal is thrown, there are auxiliary openings for air. Flames, smoke and hot gases coming out of the furnace pass through the second and third stroke chimneys, heating the water in the boiler, and reach the chimney. Fire chimneys clogged with fly ash and soot are cleaned with a wire brush, for which the front doors of the fume hood are opened.

В полуцилиндрическом котле с ручным забрасыванием угля вначале при разжигании на колосниковой решетке сжигается некоторое количество дров до получения жара, а затем на него совком набрасывается уголь.In a semi-cylindrical boiler with manual casting of coal, initially, when fired on a grate, a certain amount of firewood is burned until heat is generated, and then coal is poured onto it with a dustpan.

В этом полуцилиндрическом котле уголь сжигается двумя разными способами, называемыми способом сжигания с распределением угля и способом сжигания с укладкой слоев.In this semi-cylindrical boiler, coal is burned in two different ways, called the coal distribution combustion method and the bed laying method.

а) Способ сжигания с распределением угля.a) The method of combustion with the distribution of coal.

По этому способу уголь забрасывают на жар на колосниковой решетке и распределяют его совком через дверцу топки котла. Когда свежий уголь распределяется поверх раскаленного слоя топлива тонким слоем, горючие языки пламени, быстро и бесконтрольно выходящие в среду, из-за высокой температуры не могут смешиваться с достаточным количеством воздуха, что приводит к реакциям крекинга и образованию сажи в виде черного дыма.In this way, the coal is thrown onto the heat on the grate and distributed with a scoop through the boiler door. When fresh coal is distributed over a hot layer of fuel in a thin layer, combustible flames that quickly and uncontrolledly release into the environment cannot mix with enough air due to the high temperature, which leads to cracking reactions and the formation of soot in the form of black smoke.

С другой стороны, если свежий уголь распределяется поверх жара толстым слоем, то в этом случае свежий уголь нарушает порядок сжигания, поскольку он значительно охлаждает слой горения, начинает нагреваться с самым нижних слоев, и происходит газификация. Языки пламени и горячие газы, выходящие из слоя горения на нижней стороне, проходят через уголь на верхние слои, при этом быстро нагревая и перегоняя уголь и вызывая еще одно бесконтрольное выделение летучих газов. Поскольку выделившиеся горючие газы рассеиваются из зоны горения вверх, они выходят из системы как несгоревшие углеводороды в виде серого (бурого) дыма из-за низкой температуры, хотя через вспомогательное отверстие для воздуха поступает достаточное количество воздуха. Хотя температура на самом нижнем слое угля, который вступает в контакт с зоной горения, является достаточной, однако, большое количество бесконтрольно выделяющихся летучих газов превращается в черный дым в результате реакции крекинга из-за нехватки основного воздуха, поступающего из-под низа колосниковой решетки, ограничивающегося тягой дымохода. Когда температура угля верхних слоев достигает температуры воспламенения, больOn the other hand, if fresh coal is distributed over the heat in a thick layer, then in this case fresh coal violates the combustion order, since it cools the combustion layer significantly, begins to heat up from the lowest layers, and gasification occurs. Tongues of flame and hot gases leaving the combustion layer on the lower side pass through the coal to the upper layers, while quickly heating and distilling the coal and causing another uncontrolled emission of volatile gases. Since the released combustible gases are scattered from the combustion zone upwards, they exit the system as unburned hydrocarbons in the form of gray (brown) smoke due to low temperature, although a sufficient amount of air enters through the auxiliary air hole. Although the temperature at the lowest layer of coal, which comes into contact with the combustion zone, is sufficient, however, a large amount of uncontrolled emission of volatile gases turns into black smoke as a result of the cracking reaction due to the lack of main air coming from under the grate, limited chimney draft. When the temperature of the coal in the upper layers reaches the ignition temperature, the pain

- 4 009160 шая часть летучих веществ уже выйдет из системы в виде дыма, выходящего из дымохода.- 4 009160 most of the volatile substances will already exit the system in the form of smoke coming out of the chimney.

б) Способ с укладкой слоев.b) The method of laying layers.

По этому способу уголь загружают, укладывая его кучами на левой и правой стороне колосниковой решетки, а не по всей ее поверхности. При этом преследуется цель нагревать свежий уголь более постепенно по сравнению со способом сжигания с распределением угля и сжигать выделяющиеся газы, когда спекшийся уголь сжигается с другой стороны. Однако, хотя газы выделяются в течение более продолжительного периода времени, из-за того, что выделяющиеся газы направляются в заднюю часть пространства для горения вместе с горячими газами, выделяющимися при горении кокса, и из-за того, что они вступают в контакт с холодными поверхностями, опять-таки большая часть газов выходит из системы в виде серого дыма. Таким образом, хотя серый дым, выделяющийся при этом способе, является менее густым по сравнению с дымом, выделяющимся при способе сжигания с распределением угля, он охватывает более продолжительный период. Когда уголь, сложенный в виде слоев по краям, перегоняется и воспламеняется, он выделяет черный дым из-за неполного сгорания, обусловленного большой толщиной слоя горения. Следует также отметить, что из-за того, что вспомогательный воздух, поступающий сверху, задействован в меньшей мере, при этом из-за избытка воздуха производительность снижается.In this way, coal is loaded by stacking it in piles on the left and right side of the grate, and not on its entire surface. In this case, the aim is to heat fresh coal more gradually in comparison with the method of burning with the distribution of coal and to burn the released gases when the sintered coal is burned from the other side. However, although the gases are released over a longer period of time, the gases released are directed to the back of the combustion space along with the hot gases released during coke burning and come into contact with the cold surfaces, again, most of the gases out of the system in the form of gray smoke. Thus, although the gray smoke generated by this method is less dense than the smoke generated by the coal distribution combustion method, it covers a longer period. When coal, stacked in layers at the edges, is distilled and ignited, it emits black smoke due to incomplete combustion due to the large thickness of the combustion layer. It should also be noted that due to the fact that the auxiliary air coming from above is used to a lesser extent, while due to excess air, the productivity decreases.

Как явствует из вышеизложенного, поскольку в этой системе сгорания выполнить условия полного сгорания невозможно, вне зависимости от того, работает ли она по способу с распределением угля или по способу с укладкой слоев по разные стороны на прямой колосниковой решетке, и предотвратить образование бурого (серого) или черного дыма в полуцилиндрических котлах невозможно. Дым, выходящий из дымохода, состоит из несгоревших углеводородов и частиц углерода, а это означает, что через дымоход теряется значительное количество топлива.As follows from the foregoing, since it is impossible to fulfill the conditions of complete combustion in this combustion system, regardless of whether it works by the method of distributing coal or by the method of laying layers on opposite sides on a straight grate, and to prevent the formation of brown (gray) or black smoke in semi-cylindrical boilers is impossible. The smoke leaving the chimney consists of unburned hydrocarbons and carbon particles, which means that a significant amount of fuel is lost through the chimney.

На практике операторы топок систем центрального отопления не используют правильно ни один из этих способов, как требуется в соответствующих инструкциях, а сразу загружают в котел большое количество угля, чтобы облегчить себе работу. При этом потери топлива достигают максимальных уровней, поскольку на чрезмерно толстом слое горения образуется вначале серый дым, затем черный дым (сажа) и оксид углерода.In practice, the furnace operators of central heating systems do not correctly use any of these methods, as required in the relevant instructions, but immediately load a large amount of coal into the boiler in order to facilitate their work. In this case, fuel losses reach maximum levels, since gray smoke first forms on the excessively thick combustion layer, then black smoke (soot) and carbon monoxide.

Сажа и креозот, обильно образующиеся в результате плохого и неполного сжигания, за короткое время блокируют жаровые дымовые трубы, и теплопроизводительность котла снижается, поскольку слой креозота на поверхностях труб затрудняет теплопередачу.Soot and creosote, abundantly formed as a result of poor and incomplete combustion, block the chimneys in a short time, and the boiler's heat output decreases because the creosote layer on the pipe surfaces impedes heat transfer.

Кроме того, в полуцилиндрических котлах при выемке горячего спекшегося материала скребком через открытую дверцу топки несгоревшие куски угля падают под колосниковую решетку или наружу и потери с золой также возрастают.In addition, in semi-cylindrical boilers, when hot sintered material is removed by a scraper through an open furnace door, unburned pieces of coal fall under the grate or out and losses with ash also increase.

Избыточный воздух, поступающий в котел в течение этого процесса, снижает теплопроизводительность котла, и выделение оксида углерода из вынимаемого не полностью сгоревшего горячего спекшегося материала иногда представляет угрозу здоровью оператора котла.Excess air entering the boiler during this process reduces the heat output of the boiler, and the release of carbon monoxide from the removed not completely burnt hot sintered material sometimes poses a threat to the health of the boiler operator.

Как должно быть очевидно из вышеизложенного, в широко используемых традиционных полуцилиндрических котлах с ручным забрасыванием угля и прямой колосниковой решеткой, которые являются продуктами значительно устаревшей технологии, условия для полного сгорания обеспечить невозможно, что приводит к очень неэффективному сжиганию угля, равно как невозможно предотвратить образование обильного дыма. Поскольку потери с дымовыми газами и золой достигают максимального уровня, потери энергии из-за несгоревшего топлива возрастают в той же степени. Кроме того, в повседневной эксплуатации важную роль играет фактор истопников, и эксплуатационные трудности приводят к еще большему снижению теплопроизводительности.As should be obvious from the above, in widely used traditional semi-cylindrical boilers with manual casting of coal and a straight grate, which are products of significantly outdated technology, conditions for complete combustion cannot be ensured, which leads to very inefficient burning of coal, as well as impossible to prevent the formation of heavy smoke. As losses with flue gases and ash reach a maximum level, energy losses due to unburned fuel increase to the same extent. In addition, the stoker factor plays an important role in everyday operation, and operational difficulties lead to an even greater reduction in heat production.

3.1.2. Сжигание угля в секционных чугунных котлах.3.1.2. Coal burning in sectional cast-iron boilers.

Система сгорания секционных чугунных котлов, предназначенных для сжигания твердых топлив, также, в основном, состоит из топки с ручным забрасыванием, и основной воздух поступает в систему из-под колосниковой решетки, а вспомогательный воздух поступает через отверстия над дверцей в передней части топки.The combustion system of sectional cast-iron boilers for burning solid fuels also mainly consists of a furnace with manual casting, and the main air enters the system from under the grate, and the auxiliary air enters through the openings above the door in front of the furnace.

Секционные чугунные котлы предназначены для сжигания дегазированного угля, например кокса и брикетированного угля, причем уголь в этих системах сжигается на толстом слое горения в небольшой зоне колосниковой решетки.Sectional cast-iron boilers are designed to burn degassed coal, such as coke and briquetted coal, and coal in these systems is burned on a thick combustion layer in a small area of the grate.

Как и в случае с полуцилиндрическими котлами, секционные чугунные котлы на твердом топливе загружаются путем забрасывания угля совком через дверцу, и колосниковую решетку очищают скребком через ту же дверцу. Однако такой тип котлов не позволяет сжигать уголь способом с укладкой слоев по разные стороны из-за малой площади колосниковой решетки. Как и в случае способа сжигания с распределением угля, заброска угля толстым слоем приводит к образованию серого дыма из-за несгорания обильно выделяющихся летучих материалов и к образованию черного дыма после того, как начинается быстрое сжигание. Если вместо углей с очень высоким содержанием летучих материалов, таких как лигнит, используются угли с очень низким содержанием летучих материалов, такие как кокс, брикетированный уголь и антрацит, достигается более высокий уровень полноты сжигания. Однако при использовании углей с высокими содержаниями летучих материалов теплопроизводительность сгорания в этих котлах может быть даже ниже, чем в полуцилиндрических котлах.As in the case of semi-cylindrical boilers, solid-fuel sectional cast-iron boilers are loaded by casting coal with a dustpan through the door, and the grate is cleaned with a scraper through the same door. However, this type of boiler does not allow to burn coal in a way with laying layers on different sides due to the small area of the grate. As in the case of the coal distribution combustion method, casting a thick layer of coal leads to the formation of gray smoke due to the non-combustion of abundantly released volatile materials and to the formation of black smoke after fast burning begins. If, instead of coals with a very high content of volatile materials such as lignite, coals with a very low content of volatile materials such as coke, briquetted coal and anthracite are used, a higher level of completeness of combustion is achieved. However, when using coal with a high content of volatile materials, the heat output of combustion in these boilers can be even lower than in semi-cylindrical boilers.

- 5 009160- 5 009160

3.2. Сгорание в жидкотопливных и газовых котлах.3.2. Combustion in oil and gas boilers.

В котлах, предназначенных для сжигания жидких и газообразных топлив, функцию системы сгорания выполняют полностью автоматизированные жидкотопливные и газовые горелки, размещенные перед котлом. Горелка включается при температуре, задаваемой термореле, срабатывающим от температуры воды на выходе котла, и при достижении определенной температуры автоматически выключается. Благодаря этой особенности автоматического отключения горелки с такими котлами можно легко применять и другие системы управления, обеспечивающие управление в зависимости от температуры на улице.In boilers designed to burn liquid and gaseous fuels, the function of the combustion system is performed by fully automated liquid fuel and gas burners located in front of the boiler. The burner turns on at the temperature set by the thermal relay, which is triggered by the temperature of the water at the boiler outlet, and when a certain temperature is reached, it automatically turns off. Due to this feature of automatic shutdown of the burner with such boilers, other control systems that provide control depending on the outdoor temperature can be easily applied.

В жидкотопливных котлах широко используется топочный мазут, известный как топливо для центрального отопления. Жидкотопливная горелка способна распылять топочный мазут, который представляет собой однородное топливо, в камеру сгорания котла вместе с воздухом с завихрением, и, если конструкция камеры сгорания котла соответствует углу распыления горелки и ее зажигающей способности, достигаются условия полного сгорания и предотвращается образование дыма. Полноту сжигания можно повысить путем регулирования топливовоздушной смеси в горелке, а регулировка форсунки горелки обеспечивает работу с требуемой мощностью в пределах ее диапазона. Однако, если правильная регулировка топливовоздушной смеси не выполнена или в случаях, когда камера сгорания котла не подходит, полное сгорание не достигается и дым может образовываться и выходить через дымоход в виде сажи и несгоревших углеводородов.In liquid fuel boilers, heating oil, commonly known as central heating fuel, is widely used. A fuel oil burner is capable of spraying heating oil, which is a homogeneous fuel, into the boiler’s combustion chamber together with swirling air, and if the design of the boiler’s combustion chamber matches the spray angle of the burner and its igniting ability, complete combustion conditions are achieved and smoke is prevented. The completeness of combustion can be improved by adjusting the air-fuel mixture in the burner, and adjusting the nozzle of the burner ensures operation with the required power within its range. However, if the correct adjustment of the air-fuel mixture is not performed or in cases where the boiler’s combustion chamber is not suitable, complete combustion is not achieved and smoke can form and exit through the chimney in the form of soot and unburned hydrocarbons.

В качестве топлива в газовых котлах широко используется природный газ. Есть два типа газовых горелок, а именно дутьевые горелки и горелки низкого давления. Горелки низкого давления могут использоваться только в котлах, специально разработанных под горелки низкого давления. С другой стороны, дутьевые горелки можно использовать в цилиндрических трехходовых котлах, цилиндрических радиационных котлах с противодавлением и трехходовых секционных чугунных котлах.Natural gas is widely used as fuel in gas boilers. There are two types of gas burners, namely blast burners and low pressure burners. Low pressure burners can only be used in boilers specially designed for low pressure burners. On the other hand, blast burners can be used in cylindrical three-way boilers, counterpressure cylindrical radiation boilers and three-way sectional cast-iron boilers.

Переоборудование полуцилиндрических котлов, предназначенных для жидкого топлива, для использования на природном газе было признано приемлемым уполномоченным органом по распределению газа в рамках Национального проекта по переходу на газ; поэтому на этом типе котлов были использованы дутьевые горелки, работающие на природном газе, при условии, что колосниковые решетки заглушены и внесены необходимые изменения. Однако, поскольку на практике это не принесло хороших результатов, работы в этом направлении были прекращены.Re-equipment of semi-cylindrical boilers designed for liquid fuels for use on natural gas was recognized as an acceptable authorized body for gas distribution under the National Gas Transition Project; therefore, natural gas blast burners were used on this type of boiler, provided that the grate was damped and the necessary changes were made. However, since in practice this did not bring good results, work in this direction was discontinued.

В стальных цилиндрических трехходовых котлах и чугунных трехходовых котлах топливовоздушная смесь, подаваемая горелкой в камеру сгорания, сжигается в цилиндрической камере сгорания, и горячие газы, образовавшиеся при сжигании, проходят по второй и третьей переходным трубам или каналам, выходят из котла и достигают дымохода. Теплоотдача и теплопередача в цилиндрических трехходовых котлах обеспечивается излучением в камере сгорания и конвекцией и теплопроводимостью во второй и третьей переходных трубах. В случае сажи и креозота, которые могут образовываться в результате неполного сгорания из-за неправильной настройки подачи воздуха в горелку по причине неправильной эксплуатации или иным причинам, в этом типе котлов трубы можно чистить металлической щеткой, открыв для этого передние дверцы вытяжного шкафа.In steel cylindrical three-way boilers and pig-iron three-way boilers, the air-fuel mixture supplied by the burner to the combustion chamber is burned in a cylindrical combustion chamber, and hot gases generated during combustion pass through the second and third transition pipes or channels, exit the boiler and reach the chimney. Heat transfer and heat transfer in cylindrical three-way boilers is provided by radiation in the combustion chamber and convection and heat conductivity in the second and third transition pipes. In the case of soot and creosote, which may result from incomplete combustion due to improper adjustment of the air supply to the burner due to improper operation or other reasons, in this type of boiler, the pipes can be cleaned with a wire brush, opening the front doors of the fume hood for this.

Однако в цилиндрических радиационных котлах с противодавлением топливовоздушная смесь, подаваемая горелкой в центральную ось цилиндрической камеры сгорания, создает завихрение с обратным потоком, который возвращается от границ камеры сгорания, задняя сторона которой закрыта, и это приводит к повышению полноты сгорания, и внутри камеры сгорания до известной степени происходит второй переход. Горячие газы, возвращающиеся в камеру сгорания с обратным потоком, причем указанные горячие газы являются продуктами сжигания, проходят по окружающим жаровым дымовым трубам и с обратным потоком выходят из котла. Теплоотдача в этом типе котлов происходит, главным образом, путем излучения в камере сгорания из-за обратного потока. В литературе эти типы котлов называются котлом с противоточной топкой. Если в качестве топлива используется природный газ и поскольку у природного газа излучение меньше, чем у жидкого топлива, обретает важность теплопередача и теплоотдача в жаровых дымовых трубах, и для повышения интенсивности теплопередачи и теплоотдачи на единицу площади в трубах размещаются турбулизаторы. Однако, поскольку невозможно открыть переднюю дверцу, к которой подсоединена горелка, во время работы котла как трубной установки на природном газе, так как горелка закреплена, нет возможности очистить креозот, образовавшийся из сажи, которая может образовываться как продукт неполного сгорания из-за недостатка воздуха по причине ухудшения настроек подачи воздуха в горелку, что может вызвать снижение теплопроизводительности труб в условиях эксплуатации.However, in counterpressure cylindrical radiation boilers, the air-fuel mixture supplied by the burner to the central axis of the cylindrical combustion chamber creates a turbulence with a reverse flow, which returns from the borders of the combustion chamber, the back side of which is closed, and this leads to an increase in the completeness of combustion, and inside the combustion chamber to To a certain degree, a second transition occurs. Hot gases returning to the combustion chamber with a reverse flow, said hot gases being combustion products, pass through the surrounding heat chimneys and exit the boiler with a reverse flow. Heat transfer in this type of boilers occurs mainly by radiation in the combustion chamber due to backflow. In the literature, these types of boilers are called a counterflow boiler. If natural gas is used as fuel, and since natural gas has less radiation than liquid fuel, heat transfer and heat transfer in smoke chimneys become important, and turbulators are placed in the pipes to increase the heat transfer and heat transfer per unit area. However, since it is not possible to open the front door to which the burner is connected, while the boiler is operating as a natural gas pipe system, since the burner is fixed, it is not possible to clean the creosote formed from soot, which can form as a product of incomplete combustion due to lack of air due to the deterioration of the settings for air supply to the burner, which can cause a decrease in the heat output of pipes in operating conditions.

В полуцилиндрических котлах, в которых твердотопливные горелки переделаны на горелки, работающие на природном газе, полнота сжигания в полуцилиндрической камере сгорания ниже по сравнению с цилиндрическим котлом, температура топочного газа котла на природном газе значительно снижается, поскольку поверхности нагрева второй и третьей дымовых труб, рассчитанные на твердое топлива, являются большими, что приводит к повышению общей теплопроизводительности, но в то же время возникает проблема концентрации и коррозии в котле и дымоходе, вызванная избыточным содержанием водяного пара в природном газе, образующегося в результате сжигания.In semi-cylindrical boilers in which solid-fuel burners are converted to natural gas burners, the completeness of combustion in a semi-cylindrical combustion chamber is lower compared to a cylindrical boiler, the temperature of the flue gas of a natural gas boiler is significantly reduced, since the heating surfaces of the second and third chimneys calculated solid fuels are large, which leads to an increase in overall heat production, but at the same time there is a problem of concentration and corrosion in the boiler and chimney, causing ƈ This excess water vapor content in natural gas produced from the combustion.

3.3. Переоборудование существующих твердотопливных котлов в жидкотопливные и газовые котлы. Переоборудование котлов, рассчитанных на твердое топливо или работающих на твердом топливе,3.3. Re-equipment of existing solid fuel boilers into liquid fuel and gas boilers. Re-equipment of boilers designed for solid fuel or operating on solid fuel,

- 6 009160 в котлы, способные работать на жидком и газообразном топливе, является в настоящее время актуальной проблемой, вызванной, в частности, необходимостью предотвратить загрязнение воздуха в результате сжигания. Переоборудование или необходимые механические изменения, требуемые для переоборудования существующих твердотопливных котлов, чтобы они могли использовать жидкое топливо или природный газ, можно подытожить следующим образом.- 6 009160 to boilers capable of operating on liquid and gaseous fuels, is currently an urgent problem, caused, in particular, by the need to prevent air pollution from combustion. The conversion or necessary mechanical changes required for the conversion of existing solid fuel boilers so that they can use liquid fuel or natural gas can be summarized as follows.

а) Большие котлы с передней топкой или стокером.a) Large boilers with front firebox or stocker.

Высокопроизводительные водотрубные котлы или газотрубные цилиндрические котлы, на которых установлены механические угольные топки (стокеры) или передние топки, переоборудуются в котлы на жидком топливе или природном газе путем полного демонтажа стокера или передней топки и установки на них жидкотопливных горелок или горелок, работающих на природном газе, после выполнения необходимых изменений для подключения горелок.High-performance water-tube boilers or gas-tube cylindrical boilers on which mechanical coal furnaces (stokers) or front furnaces are installed are converted into liquid fuel or natural gas boilers by completely dismantling the stocker or front furnace and installing oil-fired burners or burners using natural gas on them , after making the necessary changes to connect the burners.

б) Полуцилиндрические котлы с прямой колосниковой решеткой.b) Semi-cylindrical boilers with a straight grate.

Переоборудование твердотопливных котлов полуцилиндрического типа, широко используемых в настоящее время, особенно в Турции, в котлы, работающие на жидком топливе и природном газе, возможно путем удаления колосниковых решеток внутри котла. После удаления колосниковых решеток, уложенных под полуцилиндрическим пространством сгорания, поддувало под котлом засыпают золой и землей и поверх них на уровне колосниковой решетки укладывают шамот. Дверцу топки котла снимают, вместо нее устанавливают соединительный фланец горелки и жидкотопливное оборудование при переоборудовании в котел, работающий на жидком топливе, или оборудование для природного газа при переоборудовании в котел, работающий на природном газе, после чего устанавливают жидкотопливную горелку или горелку, работающую на природном газе, тем самым превращая полуцилиндрический котел в котел, работающий на жидком или газообразном топливе. Далее, если предохранительной дверцы нет, по этому способу выполняют соответствующую предохранительную дверцу.The conversion of semi-cylindrical solid fuel boilers currently widely used, especially in Turkey, to boilers using liquid fuel and natural gas, is possible by removing grate inside the boiler. After removing the grate, laid under the semi-cylindrical combustion space, the blower under the boiler is covered with ash and earth and chamotte is laid on top of them at the level of the grate. The furnace door of the boiler is removed, instead of it, the connecting flange of the burner and liquid fuel equipment are installed when converting to a boiler using liquid fuel, or equipment for natural gas when converting to a boiler using natural gas, after which a liquid fuel burner or burner operating on natural gas is installed. gas, thereby turning a semi-cylindrical boiler into a boiler that runs on liquid or gaseous fuels. Further, if there is no safety door, the corresponding safety door is made in this way.

3.4. Переоборудование существующих жидкотопливных и газовых котлов в котлы на твердом топливе.3.4. Re-equipment of existing liquid fuel and gas boilers into solid fuel boilers.

Переоборудование или необходимые механические изменения, требуемые для переоборудования существующих котлов, работающих на жидком топливе или природном газе, чтобы они могли использовать твердое топливо, можно подытожить следующим образом.The conversion or necessary mechanical changes required for the conversion of existing boilers running on liquid fuel or natural gas so that they can use solid fuel can be summarized as follows.

а) Полуцилиндрические котлы.a) Semi-cylindrical boilers.

Для того, чтобы переоборудовать полуцилиндрический котел, работающий на жидком топливе и природном газе, обратно в твердотопливный котел, вначале необходимо полностью снять с передней части котла оборудование жидкотопливной горелки или оборудование для природного газа, а также горелку. Затем необходимо удалить шамот и землю из поддувала и вместо них уложить колосниковую решетку и снова установить дверцу топки, чтобы переоборудовать его в твердотопливный котел. Поскольку в случае полуцилиндрических котлов теплопроизводительностью 600 000 ккал/ч (поверхность нагрева 100 м²) добиться требуемой теплопроизводительности при ручном забрасывании невозможно, переоборудование в систему, использующую уголь, осуществляют с использованием в котлах большей производительности топок с механическим забрасыванием угля (стокеров).In order to convert a semi-cylindrical liquid fuel and natural gas boiler back to a solid fuel boiler, first you must completely remove the oil burner equipment or natural gas equipment from the front of the boiler, as well as the burner. Then it is necessary to remove chamotte and earth from the blower and instead of them lay the grate and reinstall the firebox door in order to convert it into a solid fuel boiler. Since in the case of semi-cylindrical boilers with a heating capacity of 600,000 kcal / h (heating surface of 100 m ² ) it is impossible to achieve the required heating capacity with manual casting, conversion to a system using coal is carried out using fireplaces with mechanical casting of coal (stockers) in larger boilers.

б) Цилиндрические трехходовые котлы.b) Cylindrical three-way boilers.

Переоборудовать цилиндрический трехходовый котел, работающий на жидком топливе или природном газе, в твердотопливный котел путем укладки колосниковых решеток невозможно. Однако цилиндрические трехходовые котлы, используемые в промышленности и при производстве пара, можно переоборудовать в твердотопливные путем установки топок с механическим забрасыванием угля или передних топок.It is impossible to convert a three-way cylindrical boiler using liquid fuel or natural gas into a solid fuel boiler by laying grate grates. However, cylindrical three-way boilers used in industry and in the production of steam can be converted into solid fuel by installing furnaces with mechanical casting of coal or front fireboxes.

в) Радиационные котлы с противодавлением.c) Backpressure radiation boilers.

Этот тип цилиндрических котлов также невозможно переоборудовать в твердотопливные котлы путем укладки внутри колосниковых решеток. Такую систему можно переоборудовать под уголь путем замены этого котла полуцилиндрическим котлом.It is also impossible to convert this type of cylindrical boilers into solid fuel boilers by laying inside grates. Such a system can be converted to coal by replacing this boiler with a semi-cylindrical boiler.

г) Секционные чугунные котлы.d) Sectional cast-iron boilers.

Переоборудовать секционные чугунные котлы с горелками низкого давления, предназначенные для сжигания только жидкого топлива и природного газа, в твердотопливные котлы невозможно. Однако возможно переоборудование в твердотопливный котел тех типов этих котлов, которые предназначены для сжигания как жидкого топлива, так и твердых топлив, таких как кокс и брикетированный уголь. Для этого необходимо снять горелку и топливное оборудование и уложить внутри котла специальные колосниковые решетки, как в случае с полуцилиндрическими котлами. С другой стороны, если поверхность нагрева котла выбрана с учетом теплотворной способности жидкого топлива, при переоборудовании этих котлов в твердотопливные нужно будет добавить новые секции.It is impossible to convert sectional cast-iron boilers with low-pressure burners designed to burn only liquid fuel and natural gas into solid fuel boilers. However, it is possible to convert into a solid fuel boiler those types of these boilers that are designed to burn both liquid fuel and solid fuels, such as coke and briquetted coal. To do this, it is necessary to remove the burner and fuel equipment and lay special grate grates inside the boiler, as is the case with semi-cylindrical boilers. On the other hand, if the heating surface of the boiler is chosen taking into account the calorific value of liquid fuel, when converting these boilers to solid fuel, it will be necessary to add new sections.

4. Полностью автоматический двухтопливный бездымный и беструбный котел специальной конструкции с непрерывной подачей угля, специально усовершенствованной системой десульфации и двумя камерами сгорания4. A fully automatic dual-fuel smokeless and tubeless boiler of a special design with a continuous supply of coal, a specially improved desulfurization system and two combustion chambers

Настоящее изобретение под названием полностью автоматический двухтопливный бездымный и беструбный котел специальной конструкции с непрерывной подачей угля, специально усовершенствоThe present invention, under the name of a fully automatic dual-fuel smokeless and tubeless boiler of a special design with a continuous supply of coal, is specially an improvement.

- 7 009160 ванной системой десульфурации и двумя камерами сгорания - это новый тип котла, разработанный как дальнейшее усовершенствование патента № 27751 того же изобретателя под названием Высокопроизводительный двухтопливный бездымный котел усовершенствованной специальной конструкции с двумя камерами сгорания, после всестороннего анализа литературы о горении, характеристиках горения топлив, системах сгорания, теплопередаче и котлах. Этот новый тип котла разработан специально с целью сжигать с высокой эффективностью как твердое топливо, так и жидкое топливо или природный газ благодаря конструкции, радикально отличающейся от конструкции существующих котлов, с ее полностью автоматической системой колосниковой решетки, приводимой двигателем с редуктором, которая обеспечивает непрерывную подачу угля и непрерывный отвод спекшегося материала, с ее автоматической системой десульфурации с подачей извести, регулируемой в зависимости от содержания серы в угле, и ее специальной камерой сгорания, предназначенной для сжигания жидких и газообразных топлив и независимой от камеры для сжигания твердого топлива, и которая, кроме того, не требует внесения каких-либо изменений для преобразования из твердотопливного котла в жидкотопливный или газовый котел или из жидкотопливного или газового котла в твердотопливный, и которая позволяет сжигать указанные топлива с высокой эффективностью и обеспечивает теплопередачу путем конвекции и теплопроводности в дополнение к теплоотдаче излучением благодаря своему специальному беструбному исполнению.- 7 009160 with a bath desulfurization system and two combustion chambers - this is a new type of boiler, developed as a further improvement of patent No. 27751 of the same inventor under the name High-performance dual-fuel smokeless boiler of an improved special design with two combustion chambers, after a comprehensive analysis of the literature on combustion, combustion characteristics of fuels , combustion systems, heat transfer and boilers. This new type of boiler is specifically designed to burn solid fuel as well as liquid fuel or natural gas with high efficiency, thanks to a design that is radically different from the design of existing boilers, with its fully automatic grate system driven by a gear motor that provides continuous feed coal and continuous removal of sintered material, with its automatic desulfurization system with lime supply, regulated depending on the sulfur content in coal, and its special a combustion chamber designed to burn liquid and gaseous fuels and independent of the solid fuel combustion chamber, and which, in addition, does not require any changes to be made from a solid fuel boiler to a liquid fuel or gas boiler or from a liquid fuel or gas boiler to solid fuel, and which allows you to burn these fuels with high efficiency and provides heat transfer by convection and heat conduction in addition to heat transfer by radiation due to its special flax Tubingless execution.

Как показано на фиг. 1 и 2, новый котел, являющийся предметом этого нового изобретения, состоит из трех основных секций, а именно секции сгорания твердого топлива, состоящей из шнекового питателя угля 1, обеспечивающего непрерывную подачу угля, проходного патрубка 2, передающего уголь от шнекового питателя угля в котел, шнекового питателя извести 3, обеспечивающего подачу извести в систему сухой десульфурации одновременно с подачей угля, основной входной воздушной заслонки 14, заслонки 15 для настройки на тип угля, вентилятора 16 для принудительной подачи воздуха, бачка 4 измельченной извести для хранения подаваемой измельченной извести, специально разработанной камеры 5 для свежего угля с наполненными водой стенками, предназначенной для хранения угля, подаваемого шнековым питателем угля, канала 6 сухой перегонки угля, камеры сгорания 7, поддувала 8, канала 9 для потока спекшегося материала, отделения спекшегося материала 10, среднего отделения 11 между поддувалом и отделением спекшегося материала, канала 12 для пропуска пламени и шнека 13 для золы и спекшегося материала, обеспечивающего полностью автоматическое удаление золы и спекшегося материала, как и в случае с подачей угля; секции сгорания жидкого и газообразного топлива, состоящей из горелки 17, подключенной к котлу посредством крышки для подключения горелки с левой и правой сторон котла, специально разработанной цилиндрической противоточной камерой сгорания 18, размещенной в противоположном направлении на верхней стороне камеры сгорания для твердого топлива, и проходного патрубка 19 для пламени жидкого топлива, открытого в камеру сгорания для твердого топлива вертикально сверху; и специально разработанной беструбной зоны теплопередачи, состоящей из специально разработанного беструбного вертикального канала 20 для пропуска вверх, обеспечивающего в большей степени теплопередачу излучением, чем теплопередачу путем конвекции и теплопроводности газами, являющимися продуктами сгорания, выходящими из камер сгорания, второго проходящего вниз вертикального проходного канала 21 и третьего проходящего вверх вертикального проходного канала 22.As shown in FIG. 1 and 2, the new boiler, which is the subject of this new invention, consists of three main sections, namely, a section of solid fuel combustion, consisting of a screw coal feeder 1, providing a continuous supply of coal, a passage pipe 2, which transfers coal from the screw coal feeder to the boiler , a screw feeder of lime 3, providing lime in the dry desulfurization system simultaneously with the supply of coal, the main inlet air damper 14, damper 15 for setting the type of coal, fan 16 for forced air supply, a tank of crushed lime for storing the feed of crushed lime, a specially designed chamber 5 for fresh coal with water-filled walls, designed to store coal supplied by a screw coal feeder, channel 6 for dry distillation of coal, combustion chamber 7, blew 8, channel 9 for caked stream material, separation of the sintered material 10, the middle section 11 between the blower and the separation of the sintered material, the channel 12 for the passage of flame and the screw 13 for ash and sintered material, which provides a fully automatic aticheskoe removal of ash and clinker as is the case with coal feeding; section of the combustion of liquid and gaseous fuels, consisting of a burner 17 connected to the boiler through a cover for connecting the burner on the left and right sides of the boiler, a specially designed cylindrical countercurrent combustion chamber 18, placed in the opposite direction on the upper side of the combustion chamber for solid fuel, and a passage a nozzle 19 for a flame of liquid fuel, open in the combustion chamber for solid fuel vertically from above; and a specially developed tubeless heat transfer zone, consisting of a specially designed tubeless vertical channel 20 for upward passage, which provides more heat transfer by radiation than heat transfer by convection and heat conduction by gases, which are combustion products, leaving the combustion chambers of the second vertical passage passage 21 passing down and a third upwardly extending vertical passageway 22.

Как показано на фиг. 1, воздух для горения котла, являющего предметом настоящего изобретения, поступает через основную входную воздушную заслонку 14, которая автоматически открывается и закрывается в зависимости от температуры котла благодаря механическому термореле 23. Воздух в котел может подаваться и вентилятором 16 для принудительной подачи воздуха, установленным на верхней стороне основной воздушной заслонки, в случаях, если тяга дымохода недостаточна или если требуется быстрое увеличение мощности горения. В этом новом котле можно сжигать все виды углей с разным содержанием летучих материалов, регулируя заслонку 15 для настройки на тип угля во вспомогательном воздушном канале 24. При использовании углей с высоким содержанием летучих материалов эту заслонку полностью открывают, чтобы обеспечить сжигание всех газов с максимальным количеством вспомогательного воздуха; при использовании углей с низким содержанием летучих материалов эту заслонку закрывают, чтобы предотвратить ненужную избыточную подачу воздуха в камеру сгорания. Часть, представляющая собой основную воздушную заслонку и вспомогательный воздушный канал, выполнена таким образом, чтобы ее можно было устанавливать и демонтировать спереди на котле специальной конструкции.As shown in FIG. 1, the combustion air of the boiler of the present invention enters through the main air inlet damper 14, which automatically opens and closes depending on the temperature of the boiler thanks to the mechanical thermal relay 23. Air can be supplied to the boiler with a forced air blower 16 installed on the upper side of the main air damper, in cases where the draft of the chimney is insufficient or if a rapid increase in combustion power is required. In this new boiler, it is possible to burn all types of coal with different contents of volatile materials by adjusting the shutter 15 to adjust to the type of coal in the auxiliary air duct 24. When using coals with a high content of volatile materials, this shutter is fully open to allow burning of all gases with the maximum amount auxiliary air; when using coal with a low content of volatile materials, this damper is closed to prevent unnecessary excessive air supply to the combustion chamber. The part, which is the main air damper and auxiliary air channel, is made in such a way that it can be installed and dismantled in front on a boiler of a special design.

Воздух, подаваемый в блок сгорания вентилятором для принудительной подачи воздуха, также может регулироваться автоматически с помощью термореле, которое включает вентилятор для принудительной подачи воздуха и которое срабатывает в зависимости от температуры воды котла.The air supplied to the combustion unit by a fan for forced air supply can also be regulated automatically using a thermal relay, which includes a fan for forced air supply and which is activated depending on the temperature of the boiler water.

На верхней передней стороне котла, который является предметом этого нового изобретения, на передней стороне камеры для свежего угля специальной конструкции с наполненными водой стенками выполнен вспомогательный воздушный канал из тонколистового железа, в котором протекает вспомогательный воздух. Нижняя сторона камеры имеет специальную конструкцию и уклон, который обеспечивает поток угля под собственным весом, а выше камеры выполнена вторая часть 25 вспомогательного воздушного канала, которая нагревает воздух, поступающий из вспомогательного воздушного канала, сверху, вокруг патрубка для загрузки угля или, в случае маломощных бытовых котлов, вокруг дверцыOn the upper front side of the boiler, which is the subject of this new invention, on the front side of the fresh coal chamber of a special design with water-filled walls, an auxiliary air channel is made of sheet iron, in which auxiliary air flows. The lower side of the chamber has a special design and slope, which provides a flow of coal under its own weight, and above the chamber a second part 25 of the auxiliary air channel is made, which heats the air coming from the auxiliary air channel from above, around the pipe for loading coal or, in case of low-power domestic boilers around the door

- 8 009160 для забрасывания угля.- 8 009160 for casting coal.

В бачке для извести на верхней стороне канала сухой перегонки угля, в котором уголь в камере перегоняется путем предварительного нагревания перед поступлением в камеру сгорания, имеется отверстие 27 для потока извести с заслонкой 26 для регулирования подачи извести, через которое измельченная известь протекает вниз, и обеспечивается возможность регулирования расхода измельченной извести в зависимости от содержания серы в угле.In the lime tank on the upper side of the coal dry distillation channel, in which the coal in the chamber is distilled by preheating before entering the combustion chamber, there is an opening 27 for the flow of lime with a shutter 26 for controlling the flow of lime through which the crushed lime flows down, and is provided the ability to control the flow of crushed lime depending on the sulfur content in coal.

Благодаря специальной подвижной системе колосниковой решетки 32 ступенчатой конструкции, которая может перемещаться вперед и назад на роликовых механизмах 31, установленных на боковых стенках камеры сгорания с помощью соединительных штоков 30, подсоединенных к валу эксцентрика 29, приводимому электродвигателем 28 с наружным редуктором, находящаяся под пространством сгорания твердого топлива нового котла, как показано на фигуре, обеспечивается возможность автоматического и непрерывного падения золы из камеры сгорания в камеру для золы и больших кусков спекшегося материала в отделение спекшегося материала через канал для спекшегося материала с помощью двигателя с редуктором, автоматически включающегося при необходимости. Камера для угля загружается углем с использованием шнекового питателя угля, который включается автоматически, как результат этого перемещения, и уголь в камере автоматически перемещается в направлении канала сухой перегонки угля, расположенного ниже. В верхней задней части канала для спекшегося материала в конце камеры сгорания предусмотрены режущие пластины 33 для спекшегося материала, которые режут куски твердого спекшегося материала, чтобы спекшийся материал мог падать вниз, не превращаясь в блоки, как показано на фигуре.Thanks to a special mobile system of the grate 32 with a step design, which can be moved forward and backward on roller mechanisms 31 mounted on the side walls of the combustion chamber using connecting rods 30 connected to the cam shaft 29 driven by an electric motor 28 with an external gearbox located under the combustion space solid fuel of the new boiler, as shown in the figure, provides the possibility of automatic and continuous fall of ash from the combustion chamber into the ash chamber and Olsha clinker lumps in secession clinker material through the passage for material sintered by a motor with gear, is automatically activated when necessary. The coal chamber is loaded with coal using a screw coal feeder, which is turned on automatically as a result of this movement, and the coal in the chamber is automatically moved in the direction of the dry coal distillation channel located below. In the upper rear part of the sintered material channel at the end of the combustion chamber, sintered material cutting plates 33 are provided that cut pieces of solid sintered material so that the sintered material can fall down without turning into blocks, as shown in the figure.

На верхней стороне канала для спекшегося материала между каналом для спекшегося материала и каналом для пропуска пламени предусмотрено среднее отделение 34 с водяной рубашкой, по форме выполненное со своей специальной конструкцией с радиусом, как показано на фигуре. Это среднее отделение разделяется на два в виде верхнего закругленного отделения 35, которое образует заднюю стенку внутреннего пространства, поскольку оно направлено вверх, и нижнего закругленного отделения 36, которое образует заднюю сторону отделения спекшегося материала, поскольку оно направлено вниз, как показано на фигуре.On the upper side of the sintered material channel between the sintered material channel and the flame passage channel, a middle compartment 34 with a water jacket is provided in shape with its special construction with a radius as shown in the figure. This middle compartment is divided into two in the form of an upper rounded compartment 35, which forms the rear wall of the inner space as it is directed upward, and a lower rounded compartment 36, which forms the rear side of the caked material compartment, since it is directed downward, as shown in the figure.

На боковой стороне нового котла, являющегося предметом настоящего изобретения, предусмотрены три дверцы, а именно дверца 37 камеры для золы, предназначенная для выемки золы, просыпающейся через колосниковую решетку и скапливающейся в камере для золы, дверца 38 отделения спекшегося материала, предназначенная для выемки больших кусков спекшегося материала, падающих из канала для спекшегося материала в отделение спекшегося материала, и еще дальше назад дверца 39 камеры для креозота, в которой скапливаются креозот и зола-унос, опускающиеся из второго и третьего проходных каналов. На каждой (левой и правой) стороне котла, как показано на фигуре, предусмотрены две крышки, одна из которых служит дверцей 40 топки, открывающей пространство сгорания твердого топлива, и используется при начальном разжигании, а вторая служит в качестве предохранительной дверцы 41 во время горения жидкого и газообразного топлива, открывается во внутреннее пространство и используется при удалении накопившихся золы-уноса и креозота.On the side of the new boiler that is the subject of the present invention, three doors are provided, namely an ash chamber door 37 for removing ash that wakes up through the grate and accumulating in the ash chamber, a sintered material separation door 38 for excavating large pieces sintered material falling from the channel for sintered material into the compartment of the sintered material, and even further back the door 39 of the creosote chamber, in which creosote and fly ash falling from second and third passage channels. On each (left and right) side of the boiler, as shown in the figure, two covers are provided, one of which serves as the furnace door 40, which opens up the solid fuel combustion space, and is used during initial ignition, and the second serves as a safety door 41 during combustion liquid and gaseous fuels, opens into the inner space and is used to remove accumulated fly ash and creosote.

В этом новом котле свежий уголь, автоматически загружаемый в камеру блока сгорания твердого топлива шнековым питателем угля, постепенно перемещается из канала сухой перегонки угля в пространство сгорания топки под собственным весом и время от времени с помощью соединительных штоков, подсоединенных к валу эксцентрика, приводимому двигателем с наружным редуктором, а также подвижных ручек колосниковой решетки. Уголь с перегнанными летучими веществами путем постепенного предварительного нагревания может легко полностью сжигаться вместе с высвободившимися горючими газами и дымом от закоксованной части связанного углерода в обеспеченных в камере сгорания условиях для полного сгорания. Зола, остающаяся после сгорания, просыпается в камеру для золы под колосниковой решеткой, а спекшиеся материалы, остающиеся на колосниковой решетке, падают в отделение спекшегося материала сзади блока сгорания твердого топлива при ступенчатом перемещении подвижной колосниковой решетки вперед-назад. Зола и спекшийся материал в камере для золы и отделении спекшегося материала сползают к шнеку для золы и спекшегося материала и этим автоматически работающим шнеком для золы и спекшегося материала извлекаются из котла. Таким образом, уголь подается полностью автоматическим механизмом, обеспечивающим устойчивый поток, а зола и спекшийся материал, остающиеся после сгорания, автоматически удаляются из пространства сгорания благодаря этому механизму, что обеспечивает устойчивое и непрерывное сжигание.In this new boiler, fresh coal, automatically loaded into the chamber of the solid fuel combustion unit by a screw coal feeder, is gradually moved from the dry coal distillation channel to the combustion chamber of the furnace under its own weight and from time to time using connecting rods connected to the cam shaft driven by an engine with external gearbox, as well as movable handles of the grate. Coal with distilled volatiles by gradual preheating can easily be completely burned together with the released combustible gases and smoke from the coked portion of the bound carbon under conditions provided for in the combustion chamber for complete combustion. The ash remaining after combustion wakes up in the ash chamber under the grate, and the sintered materials remaining on the grate fall into the sintered material compartment behind the solid fuel combustion unit when the movable grate is stepped forward and backward. Ash and sintered material in the ash chamber and the separation of the sintered material slide to the screw for ash and sintered material and this automatically working screw for ash and sintered material is removed from the boiler. Thus, coal is fed by a fully automatic mechanism that ensures a steady flow, and ash and sintered material remaining after combustion are automatically removed from the combustion space thanks to this mechanism, which ensures stable and continuous combustion.

Одновременно с упомянутым автоматическим и непрерывным процессом сгорания система сухой десульфурации снижает выбросы диоксида серы, который может образовываться, путем десульфурации серы, содержащейся в теле угля, до минимума благодаря использованию измельченной извести, расход которой можно регулировать в зависимости от содержания серы в угле, которое, в свою очередь, зависит от типа угля.Simultaneously with the automatic and continuous combustion process mentioned above, the dry desulfurization system reduces the emissions of sulfur dioxide, which can be generated by desulfurization of the sulfur contained in the coal body, to a minimum through the use of ground lime, the flow rate of which can be controlled depending on the sulfur content in the coal, which, in turn, depends on the type of coal.

С нижней стороны вертикального отделения 42 с водяной рубашкой между вторым проходящим вниз вертикальным проходным каналом 21 и третьим проходящим вверх вертикальным проходным каналом 22 в задней части этого нового котла предусмотрен бокс 43 для золы и креозота, служащий в качеOn the lower side of the vertical compartment 42 with a water jacket between the second vertical passage passage 21 passing downward and the third vertical passage passage 22 passing upward, a box 43 for ash and creosote is provided at the rear of this new boiler, which serves as

- 9 009160 стве циклона, в котором скапливаются зола-унос и креозот. Для того, чтобы повысить теплопередачу проводимостью в третьем вертикальном проходном канале, предусмотрены специальные турбуляторы 44, изготовленные из нержавеющей стали и выполненные в виде крыльев между вертикальным отделением с водяной рубашкой и вертикальной, с водяной рубашкой задней стенкой котла. Газы, образующиеся при горении, выходят из котла, выходя через дымоходный канал 45 котла после прохождения третьего вертикального проходного канала.- 9 009160 cyclone, in which fly ash and creosote accumulate. In order to increase the heat transfer by conductivity in the third vertical passage, special turbulators 44 are made of stainless steel and made in the form of wings between the vertical compartment with a water jacket and a vertical, with a water jacket, rear wall of the boiler. The gases generated during combustion exit the boiler, leaving the chimney channel 45 of the boiler after passing the third vertical passage channel.

В котле, который является предметом настоящего изобретения, обратная вода установки поступает в котел через фланец 46 для обратной воды на верхней стороне камер сгорания твердого топлива и жидкого топлива/природного газа в передней части котла и при этом смешивается с горячей водой, поднимающейся из водяной рубашки вокруг камеры сгорания, что предотвращает конденсацию на поверхностях котла. Вода котла выходит через фланец 47 для воды на верхней стороне третьей вертикальной проходной секции в задней части котла.In the boiler, which is the subject of the present invention, the return water of the installation enters the boiler through a return flange 46 on the upper side of the combustion chambers of solid fuel and liquid fuel / natural gas in front of the boiler and is mixed with hot water rising from the water jacket around the combustion chamber, which prevents condensation on the surfaces of the boiler. The boiler water exits through the water flange 47 on the upper side of the third vertical passage section at the rear of the boiler.

4.1. Горение угля и предотвращение выбросов дымовых газов и диоксида серы в новом котле.4.1. Coal burning and prevention of flue gas and sulfur dioxide emissions in a new boiler.

Как показано на фиг. 1, в секции сгорания твердого топлива этого нового котла, который является предметом настоящего изобретения, осуществляется непрерывное сжигание угля с использованием полностью автоматического механизма и предотвращение выбросов дымовых газов и диоксида серы как результат описываемого ниже процесса.As shown in FIG. 1, in the solid fuel combustion section of this new boiler, which is the subject of the present invention, continuous combustion of coal is carried out using a fully automatic mechanism and the prevention of flue gas and sulfur dioxide emissions as a result of the process described below.

Свежий уголь, загруженный в пространство сгорания твердого топлива шнековым питателем угля, или, в случае бытовых маломощных котлов, свежий уголь, заброшенный в эту камеру через открытую для этой цели дверцу для загрузки угля, вначале вступает в контакт с горячим углем на входе в канал сухой перегонки и начинает медленно нагреваться. Уголь в канале сухой перегонки нагревается по мере того, как он вбирает в себя определенное количество тепла, образованного в пространстве сгорания излучением и проводимостью. По мере сжигания угля в пространстве сгорания уголь в канале сухой перегонки перемещается в пространство сгорания, и уголь в камере свежего угля медленно скользит вниз под собственным весом и входит в канал сухой перегонки. Одновременно со шнековым питателем угля, шнековый питатель извести специальной системы десульфурации автоматически подает измельченную известь в бачок для извести. Измельченная известь, расход которой регулируется в соответствии с содержанием серы в угле, поступает в камеру сгорания вместе с направленным вниз потоком угля.Fresh coal loaded into the space of solid fuel combustion with a screw coal feeder, or, in the case of domestic low-power boilers, fresh coal thrown into this chamber through an open door for loading coal, first comes into contact with hot coal at the entrance to the dry channel distillation and begins to slowly heat up. Coal in the dry distillation channel is heated as it absorbs a certain amount of heat generated in the combustion space by radiation and conductivity. As coal is burned in the combustion space, coal in the dry distillation channel moves into the combustion space, and coal in the fresh coal chamber slowly slides down under its own weight and enters the dry distillation channel. Simultaneously with the screw coal feeder, the screw lime feeder of a special desulfurization system automatically feeds the crushed lime into the lime tank. The crushed lime, the flow rate of which is regulated in accordance with the sulfur content in the coal, enters the combustion chamber together with the downward flow of coal.

Уголь в канале сухой перегонки по мере того, как он подходит к камере сгорания, претерпевает постепенную сухую перегонку, и летучие вещества, содержащиеся в угле, выделяются стабилизированным образом. Горючие газы, которые выделяются контролируемым образом и имеют более высокую температуру воспламенения (600-700°С) по сравнению с нормальной температурой воспламенения угля, поступают в самую горячую зону системы на слое горения в пространстве сгорания под действием тяги дымохода, и после смешивания с высоким завихрением они сжигаются в результате высокой температуры с достаточным количеством воздуха, значительно нагретого и поступающего из вспомогательных воздушных каналов. Поскольку благодаря специальной конструкции пространства сгорания эта температура, требующаяся для полного сгорания, некоторое время сохраняется, образование дыма в виде серого и черного дыма предотвращается в самом его источнике как результат сжигания всех газов в условиях полного сгорания, созданных в пространстве сгорания. Поскольку в конце процесса сухой перегонки уголь в канале сухой перегонки уже выделил большую часть летучих материалов в своей структуре, по мере того, как он сползает к камере сгорания и поступает в нее, он уже преобразовался в полузакоксованный или закоксованный уголь.Coal in the dry distillation channel, as it approaches the combustion chamber, undergoes gradual dry distillation, and the volatiles contained in the coal are released in a stabilized manner. Combustible gases, which are emitted in a controlled manner and have a higher ignition temperature (600-700 ° C) compared to the normal ignition temperature of coal, enter the hottest zone of the system in the combustion layer in the combustion space under the action of the chimney draft, and after mixing with high they are burned by turbulence as a result of high temperature with a sufficient amount of air, significantly heated and coming from auxiliary air channels. Since, due to the special design of the combustion space, this temperature, which is required for complete combustion, remains for some time, the formation of smoke in the form of gray and black smoke is prevented in its source as a result of burning all gases under complete combustion conditions created in the combustion space. Since at the end of the dry distillation process, coal in the dry distillation channel already released most of the volatile materials in its structure, as it slides into the combustion chamber and enters it, it has already been converted into semi-coked or coked coal.

Наряду с тем, что твердая часть связанного углерода угля, поступающего в камеру сгорания блока сгорания после того, как он выделил все или большую часть газов, сжигается с основным воздухом, поступающим через специально ступенчатую подвижную колосниковую решетку, оксид углерода, образованный как результат неполного сгорания в верхних слоях слоя сгорания, куда воздух проникает не полностью, воспламеняется и сжигается при высоких температурах с помощью значительно нагретого вспомогательного воздуха, поступающего с верхней стороны, и вместе с горючими газами, выделенными из угля в канале сухой перегонки. Таким образом, связанная коксовая часть загруженного раньше угля и газовая фракция угля, который загружается позже и еще находится в канале сухой перегонки, одновременно сжигаются в условиях полного сгорания, и, поскольку обеспечивается полное сгорание угля с его твердой и газовой фракциями, образование дыма предотвращается.Along with the fact that the solid part of the bound carbon of the coal entering the combustion chamber of the combustion unit after it has emitted all or most of the gases is burned with the main air entering through a specially stepped mobile grate, carbon monoxide formed as a result of incomplete combustion in the upper layers of the combustion layer, where the air does not penetrate completely, is ignited and burned at high temperatures with the help of significantly heated auxiliary air coming from the upper side, and those with combustible gases, isolated from coal dry distillation in the channel. Thus, the associated coke portion of the previously loaded coal and the gas fraction of coal, which is loaded later and still in the dry distillation channel, are simultaneously burned under conditions of complete combustion, and since the complete combustion of coal with its solid and gas fractions is ensured, the formation of smoke is prevented.

Сера, содержащаяся в угле, вступает в химическую реакцию с измельченной известью, подаваемой в камеру сгорания специальной системой сухой десульфурации, и превращается в сульфат кальция; таким образом, также предотвращается образование диоксида серы в камере сгорания.Sulfur contained in coal enters into a chemical reaction with ground lime, supplied to the combustion chamber with a special dry desulfurization system, and turns into calcium sulfate; in this way, the formation of sulfur dioxide in the combustion chamber is also prevented.

В камере сгорания часть золы и спекшегося материала, остающихся после сгорания, которые могут просыпаться через отверстия колосниковой решетки, накапливается в камере для золы, а части, остающиеся на колосниковой решетке, сползают к каналу спекшегося материала в задней части камеры сгорания. В конце камеры сгорания эта полностью сгоревшая зола и спекшийся материал встряхиваются при перемещении вперед-назад специальной ступенчатой подвижной колосниковой решетки, автоматически приводимой двигателем с редуктором, и спекшиеся материалы разбиваются разбивающими лезвиями и на последней ступени колосниковой решетки подаются в канал спекшегося материала. Спекшиеся матеIn the combustion chamber, part of the ash and sintered material remaining after combustion, which can wake up through the openings of the grate, is accumulated in the ash chamber, and the parts remaining on the grate, slide to the channel of the sintered material in the rear of the combustion chamber. At the end of the combustion chamber, this completely burnt ash and sintered material are shaken when moving a special stepwise movable grate, automatically driven by a motor with a gear, and the sintered materials are broken by breaking blades and fed to the channel of the sintered material at the last stage of the grate. Sintered mate

- 10 009160 риалы, которые полностью охлаждаются в канале спекшегося материала на последней ступени подвижной колосниковой решетки, при следующем перемещении колосниковой решетки сползают и падают в камеру колосниковой решетки. Таким образом, когда зола и спекшийся материал, остающиеся после сжигания, выходят из камеры сгорания под собственным весом и с помощью перемещений колосниковой решетки и полностью автоматического механизма, закоксованный уголь в виде раскаленного кокса постепенно перемещается в заднюю часть камеры сгорания, при этом уголь, перегнанный в канале сухой перегонки, поступает в камеру сгорания, а уголь в камере для свежего угля полностью автоматически сползает в канал сухой перегонки. В камеру для угля, опорожненную в конце этого процесса, свежий уголь подается шнековым питателем угля или, в случае бытовых маломощных котлов, забрасывается через открытую для этой цели дверцу камеры, и свежий уголь проходит через тот же процесс. Таким образом, процесс полного и бездымного сгорания повторяется непрерывно и периодически без какого-либо прерывания на загрузку угля и удаление упавшей золы и креозота.- 10 009160 rials, which are completely cooled in the channel of the sintered material at the last stage of the movable grate, during the next movement of the grate, slide and fall into the chamber of the grate. Thus, when the ash and sintered material remaining after burning out of the combustion chamber under its own weight and using movements of the grate and a fully automatic mechanism, coked coal in the form of hot coke gradually moves to the back of the combustion chamber, while the coal distilled in the dry distillation channel, enters the combustion chamber, and coal in the fresh coal chamber completely automatically slides into the dry distillation channel. In the coal chamber emptied at the end of this process, fresh coal is supplied by a screw feeder of coal or, in the case of domestic low-power boilers, is thrown through the chamber door open for this purpose, and fresh coal passes through the same process. Thus, the process of complete and smokeless combustion is repeated continuously and periodically without any interruption in the loading of coal and removal of fallen ash and creosote.

Как видно из вышеизложенного, в блоке сгорания твердого топлива нового котла, который является предметом нового изобретения, уголь, подаваемый в камеру для свежего угля, полностью автоматическим механизмом загружается в камеру сгорания специальной конструкции, контролируемым образом проходит сухую перегонку методом предварительного нагрева и сжигается со своими твердыми и газовыми частями в условиях полного сгорания с высокой эффективностью, и потери снижаются до минимума благодаря стабильному процессу горения, который не прерывается даже при загрузке свежего угля или удалении золы и креозота, и достигается максимальная теплопроизводительность сгорания, которую можно достичь при использовании твердых топлив. Кроме того, благодаря измельченной извести, одновременно подаваемой в поток угля из бачка для измельченной извести в камеру сгорания специальной системой сухой десульфурации, которую можно регулировать в зависимости от содержания серы в угле, выбросы диоксида серы предотвращаются реакцией сухой десульфурации в камере сгорания.As can be seen from the above, in the solid fuel combustion unit of the new boiler, which is the subject of the new invention, the coal supplied to the fresh coal chamber is fully automatically loaded into the combustion chamber of a special design, in a controlled manner, it passes dry distillation by the preheating method and is burned with its own solid and gas parts under conditions of complete combustion with high efficiency, and losses are reduced to a minimum due to a stable combustion process that does not interrupt even when loading fresh coal or removing ash and creosote, the maximum heat output of combustion is achieved, which can be achieved using solid fuels. In addition, due to the crushed lime, which is simultaneously supplied to the coal stream from the crushed lime tank to the combustion chamber with a special dry desulfurization system, which can be controlled depending on the sulfur content in the coal, sulfur dioxide emissions are prevented by the dry desulfurization reaction in the combustion chamber.

Перед сжиганием угля в блоке сгорания твердого топлива котла, который является предметом данного изобретения, необходимо, чтобы воздушная заслонка дутьевого вентилятора жидкотопливной или газовой горелки, подключенной к входу цилиндрической жидкотопливной или газовой камеры сгорания, была в полностью закрытом положении.Before burning coal in the solid fuel combustion unit of the boiler, which is the subject of this invention, it is necessary that the air damper of the blower fan of a liquid fuel or gas burner connected to the inlet of a cylindrical liquid fuel or gas combustion chamber be in a fully closed position.

При начальном разжигании твердотопливной топки после того, как камера сгорания, канал сухой перегонки и камера для свежего угля полностью заполнены углем шнековым питателем угля или, в случае бытовых маломощных котлов, через открытые для этой цели специально предусмотренные дверцы камеры, открывают дверцу топки на боковой стороне и на уголь в пространстве сгорания кладут некоторое количество дров. Дрова поджигают через дверцу топки подходящим запальником или, если используется жидкотопливная-газовая горелка, включают ее на короткое время для поджигания дров в камере сгорания сверху, после чего дверцу топки закрывают. Когда уголь в камере сгорания начинает гореть сверху и превращается в кокс, становясь раскаленным жаром, уголь в камере для свежего угля и канале сухой перегонки входит в описанный выше бездымный и непрерывный процесс сгорания с полностью автоматической загрузкой.During the initial firing up of a solid-fuel furnace, after the combustion chamber, the dry distillation channel and the fresh coal chamber are completely filled with coal by a screw coal feeder or, in the case of domestic low-power boilers, through the specially provided chamber doors open for this purpose, open the furnace door on the side and a certain amount of firewood is put on coal in the combustion space. Firewood is burned through the furnace door with a suitable igniter or, if an oil-gas burner is used, it is turned on for a short time to ignite the firewood in the combustion chamber from above, after which the furnace door is closed. When the coal in the combustion chamber begins to burn from above and turns into coke, becoming hot, the coal in the fresh coal chamber and the dry distillation channel enters the smokeless and continuous combustion process described above with a fully automatic charge.

В этом новом котле заслонку для настройки на тип угля на передней стороне регулируют для обеспечения сжигания всех разных типов углей с высокой эффективностью. Для углей с высоким содержанием летучих материалов, подобных лигниту, заслонку устанавливают в полностью открытое положение; для углей со средним содержанием летучих материалов заслонку устанавливают в наполовину открытое положение; для углей с низким содержанием летучих материалов заслонку устанавливают в открытое на четверть положение; и для сжигания углей с очень низким содержанием летучих материалов, например кокса и т. п., заслонку закрывают.In this new boiler, the damper for adjusting to the type of coal on the front side is adjusted to ensure that all different types of coal are burned with high efficiency. For coals with a high content of volatile materials like lignite, the damper is set to the fully open position; for coals with an average content of volatile materials, the shutter is set to half open; for coals with a low content of volatile materials, the shutter is set to a quarter open position; and for burning coal with a very low content of volatile materials, such as coke, etc., the shutter is closed.

Кроме того, в новом котле, который является предметом нового изобретения, благодаря усовершенствованной специальной системе сухой десульфурации и за счет предотвращения образования выбросов диоксида серы, которую можно регулировать в зависимости от содержания серы в используемом угле, достигается экономически наиболее эффективное решение.In addition, in the new boiler, which is the subject of a new invention, due to the improved special dry desulfurization system and by preventing the formation of sulfur dioxide emissions, which can be controlled depending on the sulfur content in the coal used, the most economical solution is achieved.

При повседневной эксплуатации обеспечивается непрерывное горение, даже когда удаляются зола и спекшийся материал и когда заполняется камера для угля, благодаря полностью автоматической системе непрерывной подачи угля и удаления спекшегося материала, что устраняет необходимость в повторном разжигании до тех пор, пока твердотопливный блок сгорания полностью не погаснет, и дрова используются только при начальном разжигании в начале отопительного сезона.In everyday operation, continuous burning is ensured even when ash and sintered material are removed and when the coal chamber is filled, thanks to a fully automatic system of continuous supply of coal and removal of sintered material, which eliminates the need for re-ignition until the solid fuel combustion unit completely goes out , and firewood is used only for the initial kindling at the beginning of the heating season.

В случае бытовых маломощных котлов можно считать, что автоматическая подача угля и автоматическое удаление спекшегося материала шнеками были бы неэкономичными, и загрузка угля, удаление спекшегося материала и подвижная система колосниковой решетки могли бы предпочтительно быть ручными. Поскольку этот тип малых котлов разработан с учетом того, что при нормальных условиях эксплуатации они будут загружаться 2 раза в сутки - утром и вечером, на ночь заслонку прикрывают или механическое термореле, управляющее воздушной заслонкой, устанавливают на очень низкую температуру для продолжения работы котла с очень низкой скоростью горения. Утром воздушную заслонку открывают или механически подключенным термореле задают нужную температуру, и горение ускоряют включением наружных ручек или колосниковой решетки электродвигателем с редуктором, чтобы зола иIn the case of domestic low-power boilers, it can be considered that automatic feeding of coal and automatic removal of sintered material by screws would be uneconomical, and loading of coal, removal of sintered material and a movable grate system could preferably be manual. Since this type of small boilers is designed taking into account that under normal operating conditions they will be loaded 2 times a day - in the morning and in the evening, at night they cover the shutter or the mechanical thermal relay controlling the air shutter is set to a very low temperature to continue the operation of the boiler with very low burning rate. In the morning, open the air damper or set the desired temperature by means of a mechanically connected thermal relay, and accelerate the combustion by turning on the external handles or the grate with an electric motor with a gearbox so that the ash and

- 11 009160 спекшийся материал просыпались, и в опорожненную камеру загружают новый уголь. Золу из камеры для золы выбирают, открыв для этого дверцу камеры для золы, а спекшийся материал удаляют, открыв для этого дверцу отделения спекшегося материала в задней части котла. Благодаря автоматическому открытию и закрытию основной воздушной заслонки, подсоединенной к механическому термореле, настраиваемому в соответствии с температурой наружного воздуха, обеспечиваются как комфорт, так и экономия в сочетании с эксплуатацией при нужной температуре.- 11 009160 sintered material was woken up, and new coal was loaded into the empty chamber. Ash is selected from the ash chamber by opening the ash chamber door for this, and the caked material is removed by opening the sintered material separation door at the rear of the boiler. Thanks to the automatic opening and closing of the main air damper connected to a mechanical thermal relay, which can be adjusted according to the outdoor temperature, both comfort and savings are achieved in combination with operation at the right temperature.

4.2. Горение жидкого или газообразного топлива в новом котле и теплопередача.4.2. Combustion of liquid or gaseous fuels in a new boiler and heat transfer.

Как показано на фиг. 2, жидкое топливо или природный газ можно сжигать в секции сгорания жидкого и газообразного топлива котла без внесения каких-либо изменений в блок сгорания твердого топлива этого нового котла; для этого нужно лишь закрыть основную воздухозаборную заслонку или заслонку вентилятора для принудительной подачи воздуха. Перед тем, как перевести котел на работу на жидком или газообразном топливе, необходимо закрыть дверцы камеры для угля и дверцы топки блока сгорания твердого топлива, а также дверцы камеры для золы и отделения спекшегося материала.As shown in FIG. 2, liquid fuel or natural gas can be burned in the combustion section of the liquid and gaseous fuel of the boiler without making any changes to the solid fuel combustion unit of this new boiler; all you need is to close the main air intake flap or fan flap for forced air supply. Before switching the boiler to running on liquid or gaseous fuel, it is necessary to close the doors of the coal chamber and the furnace door of the solid fuel combustion unit, as well as the doors of the chamber for ash and separation of sintered material.

При включении жидкотопливной или газовой горелки, подключенной к соединительной крышке горелки, котел может сразу же начать работать на жидком или газообразном топливе. Однако одновременная работа котла на жидком и газообразном топливе, естественно, невозможна. Котел работает на жидком топливе, если к котлу подключены жидкотопливные горелка и оборудование, и он работает на природном газе, если к нему подключены газовые горелка и оборудование. Топливовоздушная смесь, подаваемая на вход цилиндрической камеры сгорания жидкотопливной горелкой или горелкой, работающей на природном газе, поступает в цилиндрическую камеру сгорания, выполненную в соответствии с углом распыления и производительностью горелки. Начавшая гореть топливовоздушная смесь ударяется о заднюю стенку специальной цилиндрической камеры сгорания и возвращается с круговым движением, за счет чего обеспечивается достаточное для полного сгорания время, и благодаря завихрению, создаваемому при столкновении двух потоков в обратных направлениях, топливо полностью сгорает. Языки пламени и горячие газы, возвращающиеся после того, как они прошли по окружным поверхностям наполненных водой стенок специальной цилиндрической камеры сгорания, проходят через проходной патрубок для пламени, направленный вниз из нижней средней части специальной цилиндрической камеры сгорания, как показано на фигуре, и направляются в канал для пропуска пламени, проходящий от верхней стороны камеры сгорания твердого топлива. Горячие газы, образовавшиеся при горении, которые направляются вверх по каналу для пропуска пламени, проходят по первой вертикальной проходной части, затем по второй вертикальной направленной вниз проходной части и затем по третьему направленному вверх вертикальному проходному каналу и выходят из котла через канал дымохода.When you turn on a liquid fuel or gas burner connected to the burner connecting cap, the boiler can immediately start working on liquid or gaseous fuel. However, the simultaneous operation of the boiler with liquid and gaseous fuels is naturally impossible. The boiler runs on liquid fuel if a liquid fuel burner and equipment are connected to the boiler, and it runs on natural gas if a gas burner and equipment are connected to it. The air-fuel mixture supplied to the inlet of the cylindrical combustion chamber by a liquid-fuel burner or a burner operating on natural gas enters the cylindrical combustion chamber, made in accordance with the spray angle and the burner performance. The air-fuel mixture that has started to burn hits the rear wall of a special cylindrical combustion chamber and returns in a circular motion, which ensures sufficient time for complete combustion, and due to the turbulence created by the collision of two flows in the opposite directions, the fuel completely burns out. Tongues of flame and hot gases returning after they have passed along the circumferential surfaces of the walls of the special cylindrical combustion chamber filled with water pass through the flame inlet pipe directed downward from the lower middle part of the special cylindrical combustion chamber, as shown in the figure, and are directed to a flame passage channel extending from the upper side of the solid fuel combustion chamber. Hot gases generated during combustion, which are directed upward through the flame passage, pass through the first vertical passage, then through the second vertical downward passage and then through the third upward vertical passage, and exit the boiler through the chimney channel.

Таким образом, если учесть двойной проход в специальной цилиндрической камере сгорания, которая в этом новом котле обладает характеристикой противоточной печи, всего имеют место 5 случаев прохода, включая первый, второй и третий вертикальные проходы. Из-за высокой эффективности сгорания в новом котле теплопроизводительность этого нового котла может достигать очень высоких уровней благодаря двухпроходной и основанной, главным образом, на излучении теплоотдаче в камере сгорания, а также благодаря конвективной теплоотдаче и теплопередаче проводимостью в трех беструбных вертикальных проходных секциях, где в последней установлен специальный турбулятор из нержавеющей стали.Thus, if we take into account the double passage in a special cylindrical combustion chamber, which in this new boiler has the characteristic of a counter-flow furnace, there are 5 cases of passage in total, including the first, second and third vertical passages. Due to the high efficiency of combustion in the new boiler, the heat output of this new boiler can reach very high levels due to the two-pass and based mainly on the radiation of heat transfer in the combustion chamber, as well as due to convective heat transfer and heat transfer conductivity in three tubeless vertical passage sections, where the latter has a special stainless steel turbulator.

Эта пятипроходная конструкция со специальной цилиндрической камерой сгорания, отличающаяся от конструкции существующих радиационных котлов с противодавлением (противоточных), не требует очистки поверхностей в вертикальных проходах от золы и креозота, что даже в большей степени повышает теплопроизводительность нового котла по сравнению с существующими котлами. Известно, что особенно в существующих радиационных котлах с противодавлением, к которым подключается оборудование природного газа, невозможно открыть переднюю крышку, к которой подключается горелка, чтобы очистить трубы, когда котел работает, что приводит к снижению интенсивности теплопередачи, вызванному возможным скапливанием сажи и креозота на трубах в результате неполного сгорания, которое, в свою очередь, может иметь место из-за ухудшения настроек горелки или по другой причине, все это приводит к работе котла с низкой эффективностью в течение продолжительного времени.This five-pass design with a special cylindrical combustion chamber, which differs from the design of existing counter-pressure radiation boilers (countercurrent), does not require ash and creosote cleaning of surfaces in vertical passages, which even more increases the heating capacity of the new boiler compared to existing boilers. It is known that, especially in existing backpressure radiation boilers, to which natural gas equipment is connected, it is not possible to open the front cover, to which the burner is connected, to clean the pipes when the boiler is operating, which leads to a decrease in the heat transfer rate caused by the possible accumulation of soot and creosote on pipes due to incomplete combustion, which, in turn, can occur due to deterioration of the burner settings or for another reason, all this leads to the operation of the boiler with low efficiency u for a long time.

В случае необходимости сжигания твердого топлива в котле, который является предметом данного новаторского изобретения, работающем на жидком топливе или природном газе, часть сгорания твердого топлива котла, которая является полностью независимой от жидкотопливной-газовой камеры сгорания котла, заполняется углем с помощью шнекового питателя угля или, в случае малых котлов, уголь полностью загружается посредством открытия крышки камеры для угля, после чего на короткое время включается жидкотопливная горелка или горелка, работающая на природном газе, или, если горелка не подключена, через дверцу топки уголь в камере сгорания поджигают сверху для того, чтобы котел сразу начал работать на твердом топливе. Когда начинается горение твердого топлива, жидкотопливная/работающая на природном газе горелка отключается и воздухозаборник горелки устанавливается в закрытое положение.If it is necessary to burn solid fuel in a boiler, which is the subject of this innovative invention, operating on liquid fuel or natural gas, a part of the combustion of solid fuel of the boiler, which is completely independent of the liquid fuel-gas combustion chamber of the boiler, is filled with coal using a screw coal feeder or , in the case of small boilers, the coal is fully loaded by opening the lid of the coal chamber, after which the oil burner or the burner operating on natural gas, or, if the burner is not connected, through the firebox door, coal in the combustion chamber is ignited from above so that the boiler immediately starts working on solid fuel. When solid fuel combustion starts, the oil / natural gas burner shuts off and the burner air intake is set to the closed position.

5. Заключение.5. Conclusion.

В заключение, данный полностью автоматический двухтопливный бездымный и беструбный котел специальной конструкции с непрерывной подачей угля, специально усовершенствованной системой суIn conclusion, this fully automatic dual-fuel smokeless and tubeless boiler of a special design with a continuous supply of coal, a specially improved su

- 12 009160 хой десульфурации и двумя камерами сгорания, дает основное решение проблемы загрязнения воздуха, вызываемого горением, и вместе с тем значительно облегчает эксплуатацию и обеспечивает комфорт в сочетании с экономией энергии, которую он обеспечивает благодаря высокой эффективности благодаря его специально разработанной камере сгорания, которая может сжигать жидкие и газообразные топлива с высокой эффективностью, его усовершенствованной секцией забора твердого топлива, содержащей полностью автоматическую систему подачи угля и удаления спекшегося материала, который способен сжигать даже угли с высоким содержанием летучих материалов без дыма, и благодаря специальной системе десульфурации, которую можно регулировать в зависимости от содержания серы в угле, и благодаря его новой специальной беструбной конструкции, которая является гибкой, для осуществления сжигания различных видов топлива.- 12 009160 desulfurization path and two combustion chambers, provides the main solution to the problem of air pollution caused by combustion, and at the same time significantly simplifies operation and provides comfort combined with the energy savings that it provides due to its high efficiency thanks to its specially designed combustion chamber, which can burn liquid and gaseous fuels with high efficiency, its advanced solid fuel intake section containing a fully automatic coal feed system and removal of sintered material, which is capable of burning even coals with a high content of volatile materials without smoke, and thanks to a special desulfurization system that can be adjusted depending on the sulfur content in the coal, and thanks to its new special tubeless design, which is flexible, for carrying out various types of fuel.

Claims

1. A fully automatic dual-fuel smokeless and tubeless boiler of a special design with continuous coal supply, a specially improved desulfurization system and two combustion chambers, characterized in that it consists of three main sections, namely the solid fuel combustion section, consisting of a screw coal feeder 1, which provides continuous supply of coal, pipe inlet 2, transferring coal from the screw coal feeder to the boiler, lime screw feeder 3, which supplies lime to the dry desu system simultaneous feeding of coal, the main inlet air damper 14, damper 15 for adjusting to the type of coal, fan 16 for forced air supply, tank 4 of crushed lime for storing the feed crushed lime, a specially designed chamber 5 for fresh coal with water-filled storage walls coal supplied by a screw coal feeder, channel 6 for dry distillation of coal, combustion chamber 7, blown 8, channel 9 for the flow of sintered material, separation of sintered material 10, middle compartment 11 between blasting and separation of the sintered material, the channel 12 for passing the flame and the screw 13 for ash and sintered material, providing fully automatic removal of ash and sintered material, as in the case of coal supply; section of the combustion of liquid and gaseous fuels, consisting of a burner 17 connected to the boiler by means of a cover for connecting the burner on the left and right sides of the boiler, a specially designed cylindrical countercurrent combustion chamber 18, placed in the opposite direction on the upper side of the combustion chamber of solid fuel, and a passage pipe 19 for a flame of liquid fuel open into the combustion chamber of solid fuel vertically from above; and a specially designed tubeless heat transfer zone, consisting of the first specially designed tubeless vertical channel 20 for upward passage, providing a greater degree of heat transfer by radiation than heat transfer by convection and heat conduction by gases, which are combustion products, leaving the combustion chambers, of a second vertical passage passing down 21 and a third upwardly extending vertical passageway 22.

2. The boiler according to claim 1, characterized in that it has a special part of the liquid / gaseous fuel combustion, consisting of a door for connecting the burner on the left and right sides of the boiler and a specially designed cylindrical counterflow combustion chamber 18, placed in the opposite direction on the upper side of the chamber combustion of solid fuel, and a passage pipe 19 for a flame of liquid fuel, open in the combustion chamber of solid fuel vertically from above.

3. The boiler according to claim 1 or 2, characterized in that it contains specially designed tubeless heat transfer surfaces, consisting of a first specially designed tubeless vertical channel 20 for upward passage in the boiler, a second vertical passage passage 21 passing downward and a third vertical passage passage passing upward 22.

4. The boiler according to claim 1, characterized in that it consists of a section of solid fuel combustion, consisting of a screw coal feeder 1, providing a continuous supply of coal to the solid fuel combustion part of the boiler, a pipe 2, transferring coal from the screw coal feeder to the boiler, and a screw 13 for ash and sintered material, providing fully automatic removal of ash and sintered material, as is the case with the supply of coal.

5. The boiler according to claim 1 or 4, characterized in that it contains a special system of dry desulfurization, consisting of a screw lime feeder 3, a tank 4 of crushed lime for storing the supplied crushed lime, openings 27 for the flow of lime with a damper 26 for controlling the flow of lime, through which the crushed lime flows down, and which provides the ability to control the flow of crushed lime depending on the sulfur content in the coal.

6. The boiler according to claim 1 or 4, characterized in that the air equipment that provides air inlet to the solid fuel combustion section of the boiler by natural draft consists of a main air inlet damper 14, an auxiliary air channel 24, containing a damper 15 for setting the type coal, which is regulated when setting for various types of coal in it, the second part 25 of the auxiliary air channel, which heats the air from above and directs it to the dry distillation channel, and a mechanically connected thermal relay 23, which e provides automatic

- 13 009160 closing and closing the main inlet air damper depending on the temperature of the boiler.

7. The boiler according to claim 1 or 4, characterized in that under the combustion space there is a special movable grate system 32 of a step design that can be moved back and forth on roller mechanisms 31 mounted on the side walls of the combustion chamber using connecting rods 30, connected to the cam shaft 29 driven by an electric motor 28 with an external gearbox, located under the solid fuel combustion space of the new boiler.

8. The boiler according to claim 1 or 4, characterized in that in the upper rear part of the channel 9 for the flow of sintered material at the end of the combustion chamber 7 contains cutting plates 33 for sintered material that cut pieces of solid sintered material so that the sintered material falls down, without turning into blocks, as shown in the figure.

9. The boiler according to claim 1 or 4, characterized in that it contains a middle between the blower and the separation of the sintered material compartment 11 between the blower 8 and the separation of the sintered material 10, as shown in the figure.

10. The boiler according to claim 1 or 4, characterized in that between the channel 9 for the sintered material and the channel 12 for the passage of flame contains a middle compartment 34 with a water jacket, in shape made with a special design, as shown in the figure, and the specified middle compartment split into two to form an upper rounded compartment 35, which forms the rear wall of the inner space as it is directed upward, and a lower rounded compartment 36, which forms the rear side of the sintered material compartment, since it It is directed downward, as shown in FIG.

11. The boiler according to claim 1, characterized in that on the lower side of the vertical compartment 42 with a water jacket between the second upwardly extending vertical passageway 21 and the third upwardly extending vertical passageway 22, a box 43 for ash and creosote is provided at the rear of the new boiler, serving as a cyclone in which fly ash and creosote accumulate.

12. The boiler according to claim 1, characterized in that on its side there are three doors, which are the door 37 of the chamber for ash, the door 38 of the separation of the sintered material and the door 39 of the chamber for creosote.