FI106576B

FI106576B - Combustion chamber

Info

Publication number: FI106576B
Application number: FI962398A
Authority: FI
Inventors: Matti Pappinen
Original assignee: Matti Pappinen
Priority date: 1996-06-10
Filing date: 1996-06-10
Publication date: 2001-02-28
Also published as: FI962398A; FI962398A0

Description

106576 v106576 v

Tulipesäfurnace

Tekniikan taustaTechnology background

Keksintö liittyy polttolaitetekniikkaan ja koskee kiinteän polttoaineen polttamiseen 5 käytettävää tulipesää, jossa on vino arina jolle polttoaine syötetään ja jonka läpi johdetaan polttoilmaa. Keksintöä voidaan käyttää kaikenlaisten kiinteiden polttoaineiden polttoon.The invention relates to a combustion plant technology and relates to a furnace 5 for solid fuel combustion with an oblique grate to which fuel is fed and through which combustion air is supplied. The invention can be used to burn all kinds of solid fuels.

Tunnetaan kiinteän polttoaineen tulipesiä, joissa on kiinteästi vinoon asentoon sijoitettu arina. Polttoaine tuodaan arinan yläosalle, josta se siirtyy palamisen edistyessä 10 alaspäin. Tunnetaan myös sellaisia laitteita, joissa arinaelementtejä tai arinan päällä olevia elementtejä voidaan arinan suunnassa liikuttaa polttoaineen siirtämiseksi arinalla. Tällaisissa laitteissa on monimutkaiset ja suhteellisen paljon käyttöenergiaa vaativat hydrauliset käyttölaitteet.Solid fuel fireboxes with a fixedly inclined grate are known. Fuel is brought to the top of the grate from where it moves downward as the combustion progresses. Also known are devices in which the grate elements or elements on the grate can be moved in the direction of the grate to move the fuel through the grate. Such devices have complex hydraulic drives that require relatively high energy consumption.

US-patentissa 3 713 403 on esitetty myös pyörien varassa siirrettävä viettävä arina-15 yksikkö, johon on sijoitettu myös polttoilman puhallin.U.S. Pat. No. 3,713,403 also discloses a wheel-mounted movable grate-15 unit in which a combustion air blower is also located.

DE-patentissa 912 254 on esitetty polttolaite, jossa arinaa voidaan kääntää ja jossa ilmaa johdetaan arinan läpi.DE 912 254 discloses a combustion apparatus in which the grate can be turned and air is passed through the grate.

Keksinnön kuvaus 20 Yleinen kuvausDESCRIPTION OF THE INVENTION 20 General description

Nyt on keksitty patenttivaatimuksen 1 mukainen tulipesä. Keksinnön edullisia sovellutuksia esitetään muissa vaatimuksissa.A furnace according to claim 1 has now been invented. Preferred embodiments of the invention are set forth in the other claims.

Keksinnön mukaisessa tulipesässä on pystytasossa käännettävä kalteva arina, erityisesti siten, että arinan kaltevuuskulmaa voidaan muuttaa. Näin arinaa liikuttelemalla 25 voidaan edistää palavan polttoaineen valumista. Liikuttelemalla edistetään myös polttoainekerroksen pysymistä tasaisena. Kallistuskulmaa muuttamalla saadaan arina lisäksi aina optimaaliseen asentoon käytettävän polttoaineen ja halutun tehon mukaan.The furnace according to the invention has a pivotable inclined grate in a vertical plane, in particular so that the incline of the grate can be changed. Thus, by moving the grate 25, the discharge of combustible fuel can be promoted. Moving also contributes to the smoothness of the fuel layer. By changing the tilt angle, the grate is always adjusted to the optimum position for the fuel used and the desired output.

Keksinnön toisen piirteen mukaan tulipesässä on kalteva, parhaiten käännettävä 30 arina ja erillinen leijutusarina, jolle osittain palanut materiaali arinalta siirtyy.According to another aspect of the invention, the furnace has an inclined, preferably pivotable grate 30 and a separate fluidizing grate for transferring partially burnt material from the grate.

2 1065762 106576

Keksinnön kolmannen piirteen mukaan tulipesässä on kalteva, parhaiten käännettävä arina ja sen alapään alapuolella tuhkatila, johon arinan alapäästä putoaa raskas palamaton materiaali.According to a third aspect of the invention, the furnace has an inclined, best pivotable grate and, below its lower end, an ash space into which heavy non-combustible material falls from the lower end of the grate.

Erityinen kuvaus 5 Keksinnön eräitä suoritusmuotoja selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisesti.Specific Description 5 Embodiments of the invention will be described in detail below.

Oheiset piirustukset kuuluvat osana keksinnön erityiseen kuvaukseen. Piirustusten kuvio esittää tulipesää sivulta.The accompanying drawings are part of a specific description of the invention. The pattern of the drawings shows the furnace from the side.

Kuvion mukaisessa tulipesässä on etuseinässä huoltoluukku 1 ja huoltokanava 2, joiden kautta tulipesän sisälle päästään suorittamaan tarvittavat asennus-, korjaus- ja 10 puhdistustyöt ja joiden kautta jäljempänä selostettava arinayksikkö voidaan siirtää tulipesään tai siitä pois.The furnace shown in the figure has a service hatch 1 and a service duct 2 on the front wall through which the necessary installation, repair and cleaning work can be carried inside the furnace and through which the grate assembly described below can be moved to or from the furnace.

Tulipesän pohjalla on keinutuskoneisto 3, jonka avulla arinarungon 4 kallistuskulmaa voidaan muuttaa. Keinutuskoneistossa on kampi, jonka yläpää on laakeroitu irrotettavan vaakasuoran tapin avulla arinarunkoon ja alapää rungon alapuolella ole-15 valle kampiakselille. Kampiakselia pyörittämällä saadaan arinarunko keinuvaan liikkeeseen. Kampiakselin pyöritys voidaan toteuttaa esimerkiksi sähkömoottorin ja ajastimen avulla.At the bottom of the furnace is a rocking machine 3, by means of which the angle of the grate frame 4 can be changed. The rocking machine has a crank, the upper end of which is supported by a removable horizontal pin on the grate frame and the lower end on the crankshaft below the frame. Rotating the crankshaft causes the grate frame to swing in motion. The crankshaft rotation can be accomplished, for example, by means of an electric motor and a timer.

Arinarunko 4 on tulipesän pituussuuntainen kaukalo, jossa on pohjassa ensiöilman syöttöaukko. Arinapinta viettää alaspäin. Se muodostuu pitkittäisistä irrallisista ari-20 naraudoista 5, joiden välistä ensiöilma pääsee virtaamaan. Arinaraudat on sijoitettu porrasmaisesti kahteen tai useampaan peräkkäiseen riviin kaukalon alapään ja poikittaisten tukien varaan siten, että ylemmän rivin alapää on alemman rivin yläpään päällä. Kaukalon yläpäässä on ohjauslevy, joka estää ilman virtauksen arinapinnan ohi yläpäästä ja polttoaineen pääsyn arinapinnan yläpään ohi arinapinnan alle.The grate frame 4 is a longitudinal furnace trough with a primary air inlet at the bottom. The grate surface slopes downwards. It consists of longitudinally detached Ari-20 strings 5, between which primary air can flow. The grate irons are arranged stepwise in two or more successive rows at the bottom of the trough and on transverse supports so that the lower end of the upper row is on the upper end of the lower row. There is a baffle at the top of the trough to prevent air from passing through the grate surface from the top and fuel from passing through the top of the grate surface below the grate.

25 Arinaraudoisssa on sivuilla noin 20-30° (parhaiten noin 25°) kulmassa alapinnasta yläpinnalle ulottuvia uria, joista polttoilma pääsee virtaamaan. Arinarautojen alapinnalla on jäähdytysripa, joka toimii samalla tukena siten, että ylemmän raudan alapää .? pysyy alemman raudan yläpään varassa. Arinarunko toimii ilmalaatikkona, joka jakaa ensiöilman tasaisesti arinapinnalle. Samalla ilma jäähdyttää arinarautoja ja näin 30 estää niitä palamasta. Arinarautojen pinta voi olla sopivalla tavalla muotoiltu. Arinan ja tulipesän sivuseinien väli on mahdollisimman pieni (esim. muutamia millimetrejä), ettei polttoainetta pääse putoamaan sivulta tulipesän pohjalle.The grate irons have grooves extending from the lower surface to the upper surface at an angle of approximately 20-30 ° (preferably approximately 25 °), from which the combustion air can flow. On the underside of the grate irons is a cooling rib, which serves as a support so that the lower end of the upper iron. rests on the upper end of the lower iron. The grate frame acts as an air box that distributes the primary air evenly over the grate surface. At the same time, the air cools the grate irons, thus preventing them from burning. The surface of the grate irons may be suitably shaped. The distance between the grate and the side walls of the furnace is as small as possible (eg a few millimeters) to prevent fuel from falling from the side to the bottom of the furnace.

• 3 106576• 3 106576

Tulipesän pohjalla on poikittainen ilmakanava 6, johon johdetaan polttoilmaa puhaltanen avulla. Ilmakanavan vieressä on toisioilmakanava, johon ilmakanavasta on yhteys. Toisioilman osuutta säädellään kanavien välissä olevan säätimen avulla.At the bottom of the furnace is a transverse air duct 6, to which combustion air is directed by means of a blower. Next to the air duct is a secondary air duct to which the air duct is connected. The proportion of secondary air is controlled by a regulator between the ducts.

Säädin on tässä yläreunastaan saranoitu kääntyvä läppä. Säätaneen voidaan liittää 5 sopiva ohjausjäijestelmä.The regulator here is a hinged hinged flap at its upper edge. 5 suitable control systems can be connected.

Ilmakanavan 6 päällä on kyljellään olevan puolilieriön muotoinen tiivistepinta 8, jonka vaipan keskellä on ensiöilman kulkuaukko. Arinarungon 4 pohjassa on tiivis-tepintaa vastaava aukko. Sen etu- ja takareunasssa on arinan tiivistepintana 9 pyöreä tanko, joka painuu vasten lieriöpintaa ilma-aukon alapuolelta. Arinarungon sivusei-10 nät ovat tiiviisti vasten lieriön päätyjä. Arina lepää omalla painollaan tiiviisti vasten puolilieriöpintaa. Keinutuskoneiston 3 avulla arinaa voidaan kuitenkin liikutella edestakaisin.The air duct 6 has a sealing surface 8 in the form of a semi-cylindrical side with a primary air passage in the center of the jacket. The bottom of the grate body 4 has an opening corresponding to the sealing surface. At its front and rear edges is a grate sealing surface 9 with a circular bar which presses against the cylindrical surface below the air opening. The side walls of the arinar body are tight against the cylindrical ends. With its own weight, the grate rests snugly against the semi-cylindrical surface. However, by means of the rocking machine 3, the grate can be moved back and forth.

Polttoainetta (esim. hake, turve, puru, kuori tms.) syötetään arinan yläpäähän ja samalla johdetaan arinan läpi ensiöilmaa ja suoritetaan sytytys. Arinan viettävän ra-15 kenteen ja suunnatun ilmavirtauksen ansiosta polttoaine siirtyy palaessaan arinapin- nalla alaspäin. Vastaavasti syötetään lisää polttoainetta yläpäähän. Ensiöilmaa syötetään sen verran että polttoaine palaa arinalla vain osittain siten, että osa polttoaineesta hiiltyy. Hiekka ym. raskas palamaton tai palanut materiaali putoaa alapäästä tulipesän pohjalle, josta se poistetaan tuhkaruuvin tai -laatikon avulla.Fuel (e.g., chips, peat, chips, bark, etc.) is fed to the upper end of the grate, while primary air is passed through the grate and ignited. Due to the inclined grate structure of the grate and the directed air flow, the fuel moves downward on the grate surface as it burns. Correspondingly, more fuel is fed to the upper end. Primary air is fed to the extent that the fuel burns only partially on the grate so that some of the fuel is charred. Sand and other heavy non-combustible or burnt material will drop from the lower end to the bottom of the furnace, where it will be removed by means of an ash screw or bin.

20 Huoltotöitä varten arina voidaan poistaa pesästä kanavan 2 ja luukun 1 kautta. Isoissa laitoksissa voidaan kanavaan tehdä sopivat johteet tai rullarata arinan liikuttami-. sen helpottamiseksi.20 For maintenance work, the grate can be removed from the housing through channel 2 and door 1. In large plants, suitable guides or roller tracks can be made to move the grate. to make it easier.

Hiiltyneet partikkelit lentävät arinan alapäästä ilmasuihkujen vaikutuksesta hiekan-pudotusvälin 10 yli tulipesän takaseinällä hieman arinan alapuolella olevaan leiju-25 tusmaljaan 11. Leijutusmaljassa on kolme keraamisella materiaalilla 12 suojattua seinää, avoin etuseinä ja revitetty pohja. Malja lepää irrallaan ilmalaatikon päällä, johon syötetään ilmaa puhaltanen 13 avulla. Leijutusmaljassa ja sen yläpuolella hii-. ·. , lihiukkaset palavat korkeassa lämpötilassa erittäin puhtaasti.The charred particles fly from the lower end of the grate under the action of air jets over the sand-drop interval 10 to the rear wall of the furnace, to a fluidized-bed pan 11. Just below the grate, there are three ceramic material 12 walls, an open front wall and a torn bottom. The bowl rests loosely on the air box, which is fed by means of a blower 13. In and around the fluidized bed, carbon. ·. , the particles burn extremely clean at high temperature.

Leijutusmaljan sivuilla on välit, joista tuhka pääsee putoamaan pohjalle.There are spaces on the sides of the fluidizing bowl that allow the ash to fall to the bottom.

30 Leijutusmaljan yläpuolella on takaseinästä ulkoneva tulikynnys 14, jolla palokaasujen virtausta ohjataan.Above the fluidizing vessel is a fire threshold 14 projecting from the rear wall to control the flow of flue gases.

« 4 106576«4 106576

Tulipesä on sisältä sopivasti vuorattu tulenkestävällä materiaalilla. Ulkopuolella voi olla esimerkiksi vuorivillaeristys 15.The inside of the furnace is suitably lined with refractory material. The exterior may include, for example, rock wool insulation 15.

Polttoaine syötetään tässä arinan yläpuolella olevan ruuvin 16 avulla. Syötettävää polttoainetta, kuten haketta, voidaan tarvittaessa sopivalla tavalla esikuivata.The fuel is fed here by means of a screw 16 above the grate. The feed fuel, such as wood chips, can be pre-dried in a suitable manner, if necessary.

5 Toisioilmakanava jatkuu tulipesän sivuseinillä ja päättyy tulipesän yläosassa oleviin toisioilma-aukkoihin 17. Näin tulipesän yläosa toimii jälkipolttokammiona, jossa palavat erityisesti alempana uimissa muodostuneet kaasuuntuneet palavat tuotteet. Näin energia saadaan talteen mahdollisimman tarkasti ja palamiskaasut mahdollisimman puhtaaksi.5 The secondary air duct extends through the sidewalls of the furnace and terminates in the secondary air vents 17 at the top of the furnace. Thus, the upper portion of the furnace serves as a post-combustion chamber for combustion of the gasified flue products formed especially below. In this way, the energy is recovered as precisely as possible and the combustion gases as clean as possible.

10 Palo johdetaan tulipesästä ylhäällä olevan tuliputken 18 kautta esimerkiksi kattilan lämmitykseen.10 The fire is led from the furnace through a fire pipe 18 above, for example to heat the boiler.

Arinaa liikuttelemalla voidaan edistää palavan polttoaineen valumista arinalla. Liikuttelemalla edistetään myös polttoainekerroksen pysymistä tasaisena. Kallistus-kulmaa muuttamalla saadaan arina lisäksi aina optimaaliseen asentoon käytettävän 15 polttoaineen ja tarvittavan tehon mukaan. Myös leijutusmaljan, jälkipolton ja muiden säätömahdollisuuksien ansiosta palaminen on mahdollisimman täydellistä.By moving the grate, it is possible to promote the discharge of combustible fuel through the grate. Moving also contributes to the smoothness of the fuel layer. By changing the tilt angle, the grate is also always matched to the fuel used for the optimal position and the power required. Also, the fluidization bowl, afterburning and other control options allow the combustion to be as complete as possible.

Laitteisto on rakenteeltaan yksinkertainen. Siinä on liikkuvia ja kuluvia osia erittäin vähän, eikä arinassa ole ylimääräisiä laitteita kuten puhaltimia tai hydraulisia tai mekaanisia liikuteltavia osia. Täten valmistus- ja kunnossapitokustannukset ovat al-20 haiset.The hardware is simple in structure. It has very few moving and wearable parts and there are no extra equipment such as fans or hydraulic or mechanical movable parts in the grate. Thus, manufacturing and maintenance costs are low to low.

; Arinan ja sen rautojen irrotettavuuden vuoksi huoltotyöt on myös helppo suorittaa, eikä kattilaa esimerkiksi tarvitse jäähdyttää huollon ajaksi.; Due to the removable grate and its irons, maintenance work is also easy to perform, without the need for example to cool the boiler during maintenance.

Kallistuslaitteiston käyttö kuluttaa vain suhteellisen vähän energiaa, esimerkiksi kattilateholla 10-2000 kW vain noin 150-750 W.The use of tilting equipment consumes only relatively little energy, for example, at a boiler output of 10-2000 kW only about 150-750 W.

Claims

1. Fireplace with an inclined grate (5) provided with air gaps, installation (3) for changing the heating angle of the grating, installation (16) for supplying the grate with solid fuel 5 through its upper end and installation (6, 4) for conducting combustion air from the lower side of the grate through the grate, characterized in that the grate (5) is placed in the grate body (4) which acts as an air vent, that the fireplace has a half-cylindrical sealing surface (8) and an opening corresponding to the sealing surface in the bottom of the grate body, the grate body rotating on the sealing surface and that in the fireplace there is a system (7) for passing combustion air through the sealing surface under the grate.

Fireplace according to claim 1, characterized in that it has a crankshaft mechanism (3) for reversing the grate.

Fireplace according to claim 1 or 2, characterized in that the grate (4, 5) has air slots directed to the lower end of the grate.

Fireplace according to any of claims 1-3, characterized in that the lower end of the grate has as an extension a fluidized bed (11), to which the partially burnt fuel 20 is moved from the grate.

5. Fireplace according to claim 4, characterized in that the grate and the fluidized bed are separated by a gap (10). : · 25

6. A fireplace according to any of claims 1-5, characterized in that under the lower end of the grate (4, 5) there is an ash chamber in which the heavy unburned material falls through the lower end of the grate. A fireplace according to any of claims 1-6, characterized in that it has a system (6, 7, 17) for conducting post-combustion air to the upper part of the fireplace.