FI108258B

FI108258B - A method for moving a stepped grate in a solid fuel furnace

Info

Publication number: FI108258B
Application number: FI20000971A
Authority: FI
Inventors: Topi Paemppi
Original assignee: Topi Paemppi
Priority date: 2000-04-26
Filing date: 2000-04-26
Publication date: 2001-12-14
Also published as: WO2001081828A1; FI20000971A0; AU2001256392A1; EP1297282A1; FI20000971A

Description

108258108258

Menetelmä porrastetun arinan liikuttamiseksi kiinteän polttoaineen polttouunissaA method for moving a stepped grate in a solid fuel furnace

Nyt esillä oleva keksintö kohdistuu oheisen patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen menetelmään arinan päällä olevan kiinteän 5 polttoaineen syöttämiseksi eteenpäin polttouunissa. Keksintö kohdistuu myös oheisen patenttivaatimuksen 5 johdanto-osan mukaiseen polttouunin arinaan. Keksintö kohdistuu lisäksi oheisen patenttivaatimuksen 8 johdanto-osan mukaiseen polttouuniin kiinteää polttoainetta varten.The present invention relates to a method according to the preamble of claim 1 for feeding solid fuel 5 on a grate in a furnace. The invention also relates to a furnace grate according to the preamble of claim 5. The invention further relates to a furnace for solid fuel according to the preamble of claim 8.

Erilaisia järjestelyjä porrastettujen arinoiden liikuttamiseksi on esitetty 10 esimerkiksi patenttijulkaisussa US 4,598,651, jossa arina on muodostettu porrasmaisesti sovitetuista poikittaisista arinaelementeistä.Various arrangements for moving staggered grates are disclosed, for example, in US 4,598,651, wherein the grate is formed of stepwise arranged transverse grate elements.

Jotta polttouuniin syötetty kiinteä polttoaine liikkuisi palamisen kuluessa eteenpäin ja alaspäin, liikutetaan perättäisiä arinaelementtejä samanaikaisesti vastakkaisiin suuntiin mekaanisen välityksen avulla. Palamis-15 ilmaa syötetään polttoaineeseen arinaelementtien läpi ja välitse. Eräs toinen ratkaisu on esitetty patenttijulkaisussa US 4,563,959, jossa arina on muodostettu pitkittäisistä arinaelementeistä, joista kukin on muodostettu porrasmaiseksi. Polttoaineen liikuttamiseksi eteenpäin on vierekkäisistä arinaelementeistä joka toinen järjestetty edestakaisin 20 liikkuvaksi ja joka toinen arinaelementti pysyy kiinteässä asemassa.In order for the solid fuel supplied to the furnace to move forward and downward during combustion, successive grate elements are simultaneously moved in opposite directions by mechanical transmission. The combustion air is supplied to the fuel through and through the grate elements. Another solution is disclosed in US 4,563,959, wherein the grate is formed of elongated grate elements, each of which is formed in a step-like manner. To move the fuel forward, each of the adjacent grate elements is arranged to be reciprocated 20 and each other grate element remains in a fixed position.

Palamisilma syötetään polttoaineeseen arinaelementtien läpi. Tunnetaan myös suomalaisen kuulutusjulkaisun 94284 mukainen ratkaisu, jossa poikittaisia kiinteitä arinaelementtejä on järjestetty peräkkäin ja kukin arinaelementti käsittää useita pitkittäisiä arinarautoja. Vierekkäi- » 25 set arinaraudat on järjestetty liikkumaan vastakkaisiin suuntiin polttoaineen liikuttamiseksi.The combustion air is supplied to the fuel through the grate elements. Also known is a solution according to Finnish Announcement Publication 94284, in which transverse solid grate elements are arranged sequentially and each grate element comprises a plurality of longitudinal grate irons. The adjacent grate irons are arranged to move in opposite directions to move the fuel.

Tunnetun tekniikan mukaisten arinoiden ongelmana on palamisen epätasaisuus, erityisesti palamisen tehostuminen siinä vaiheessa, kun pitkittäiset tai poikittaiset arinaelementit liikkuvat. Epätasaisuudesta 30 seuraa polttouunin tehonmuutoksia, jolloin myös palamisen hallinta on vaikeaa tai tarvitaan esimerkiksi tarkempaa palamisilman syötön säätelyä. Savukaasujen koostumus myös muuttuu haitallisesti, kun palamisilman läpikulku polttoaineen läpi tehostuu. Tehostumisen myötä myös leijuvan tuhkan ja muiden hiukkasten määrä kasvaa ja aiheuttaa 35 ongelmia. TThe problem with prior art grates is the unevenness of combustion, especially the intensification of combustion as longitudinal or transverse grate elements move. Unevenness 30 results in changes in the power of the incinerator, which also makes it difficult to control combustion or, for example, more precise control of the combustion air supply. The composition of the flue gases is also adversely affected as the combustion air passes through the fuel. Efficiency also increases the amount of suspended ash and other particles and causes 35 problems. T

2 1082582 108258

Nyt esillä olevan keksinnön tarkoituksena on esittää ratkaisu edellä esitettyihin ongelmiin arinan uuden liikeratkaisun avulla. Erityisesti tarkoituksena on polttotapahtuman pitäminen tasaisena, mutta samalla varmistaa polttoaineen tehokas eteneminen polttouunin arinalla.It is an object of the present invention to provide a solution to the above problems by means of a new grating solution. In particular, the purpose is to keep the combustion process steady, while at the same time ensuring efficient fuel flow through the furnace grate.

5 Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaiselle polttouunin arinalle on tunnusomaista se, mitä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 5 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaiselle polttouunille on tunnusomaista se, mitä on esitetty oheisen 10 patenttivaatimuksen 8 tunnusmerkkiosassa.The process according to the invention is characterized by what is set forth in the characterizing part of the appended claim 1. The furnace grate according to the invention is characterized in what is set forth in the characterizing part of the appended claim 5. The furnace according to the invention is characterized in what is stated in the characterizing part of claim 8 of the appended claim 10.

Keksinnön huomattavana etuna on palamisen tasaisuus siitä huolimatta, että polttoainetta ensin syötetään kokonaisuudessaan eteenpäin. Siirrokset tuovat esiin palamatonta materiaalia vain pienellä alueella kerrallaan, jolloin palaminenkin tehostuu kerrallaan vain vähän. 15 Siirron takia voi esimerkiksi alkupäähän muodostua ohuempi kerros tai kokonaan polttoaineesta vapaa kohta, josta palamisilma karkaa aiheuttaen edellä mainittuja ongelmia. Vaikutus koko palotapahtumaan on huomattavan pieni tai voi olla olematon, koska polttoainetta on alkupäässä muutenkin enemmän. Arinaelementtien liikkuessa toistensa 20 suhteen polttoainetta paljastuu myös, mutta alue on kooltaan pieni ja vaikutus tehoon vähäinen. Muutoksiin voidaan vaikuttaa helposti myös arinaelementtien liikkeen pituudella ja siirtoliikkeen syklin tasaisuudella. Liike myös levittää polttoaineen arinalle tehokkaasti ja arinaelementtien välit pysyvät tuhkasta avoimina liikkeen ansiosta.A significant advantage of the invention is the uniformity of combustion, despite the fact that the fuel is first fed completely. The transitions only reveal non-combustible material in a small area at a time, so that the combustion is only slightly enhanced at a time. As a result of the transfer, for example, a thinner layer may be formed in the upstream end or a completely fuel-free area where the combustion air escapes, causing the aforementioned problems. The impact on the entire combustion event is remarkably small or may be non-existent as there is more fuel in the beginning. As the grate elements move relative to one another, fuel is also exposed, but the area is small and the effect on power is small. Changes can also be easily influenced by the length of movement of the grate elements and the smoothness of the transfer cycle. The movement also distributes fuel efficiently to the grate and the grate element spacing remains ash-free due to the movement.

25 Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten samalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää keksinnössä sovellettavaa polttouunia ja arinaa sivulta katsottuna, ja kuvio 2 esittää tarkemmin keksinnössä sovellettavaa arinan 30 arinaelementtien liikuttelua sivulta katsottuna.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 is a side view of a furnace and grate applicable to the invention, and Figure 2 is a more detailed side view of grate elements 30 applicable to the invention.

Kuvioon 1 viitaten polttouuniin 1 syötetään polttoainetta syöttövälineillä, esimerkiksi syöttöputkea 2 pitkin syöttöruuvin 3 avulla. Polttoaine on 3 108258 tehty palavista kiinteistä polttoaineista, kuten puu, olki ja turve, esimerkiksi leikkaamalla, puristamalla tai murskaamalla. Polttoaine on hakkeen, brikettien tai pellettien muodossa Arina 4 on muodostettu sopivimmin valurautaisista, samanmuotoisista ja yhtenäisistä arina-5 elementeistä 4a, 4b ja 4c, joita on kolme kappaletta, ja jotka on sovitettu toistensa lomaan, esimerkiksi vaakasuoraan, porrasmaisen arinan 4 muodostamiseksi. Kukin arinaelementti muodostaa oman portaansa. Arinaelementit ulottuvat leveyssuunnassaan, joka on piirustustasoon nähden kohtisuora suunta, polttouunin 1 laidalta toiselle.Referring to Figure 1, fuel is supplied to the furnace 1 by means of supply means, for example, along a supply pipe 2 by means of a supply screw 3. The fuel is 3,108,258 made from combustible solid fuels such as wood, straw and peat, for example, by cutting, pressing or crushing. The fuel is in the form of chips, briquettes or pellets. The grate 4 is preferably formed of three cast iron, uniform and uniform grate 5 elements 4a, 4b and 4c, which are spaced, e.g. horizontally, to form a stair grate 4. Each grate element forms its own step. The grate elements extend in their width direction, which is perpendicular to the drawing plane, from one side to the other of the furnace 1.

10 Kuviossa 1 on esitetty myös eräs esimerkiksi toimilaitevälineistä, jotka on tarkoitettu arinaelementin liikuttamiseksi edestakaisin. Välineet käsittävät ohjureiden 5 ja 6 varassa liikkuvan tangon 7. Tankoa 7 liikutetaan paineväliainetoimisella sylinterillä 8, esimerkiksi hydraulisylin-terillä. Arinaelementti 4c on kytketty tankoon 7 tapin välityksellä ja 15 arinaelementti 4c voi myös olla liikkuvasti tuettuna muihin rakenteisiin. Muihin arinaelementteihin 4a ja 4b on sovitettu vastaavat omat toimilaitevälineensä. Arina 4 on esitetty keksinnön mukaisessa tilanteessa, jossa kaikki arinaelementit 4a, 4b ja 4c ovat siirrettyinä taaksepäin. Syöttöliikkeessä arinaelementit siirretään ensin kaikki samanaikai-20 sesti polttoaineen syöttösuuntaan oikealle ja sen jälkeen niiden palauttaminen vasemmalle tapahtuu sopivimmin yksi kerrallaan, uloimmasta ja alimmasta liikkuvasta arinaeiementistä 4c alkaen, sitten elementti 4b ja lopuksi elementti 4a, jonka jälkeen sykli toistuu. Yhdestä arina-elementistä muodostuvia portaita tarvitaan kaksi tai useampia. Liikut-25 telua ohjaava ohjausjärjestelmä voi samalla ohjata muitakin toimintoja, • · kuten puhallinvälineitä 11 ja moottoroitua syöttörupvia 3.Figure 1 also shows, for example, actuator means for moving the grate element back and forth. The means comprise a rod 7 moving on the guide rails 5 and 6. The rod 7 is moved by a pressure medium cylinder 8, for example a hydraulic cylinder. The grate element 4c is connected to the rod 7 via a pin and the grate element 15c may also be movably supported on other structures. Other grate elements 4a and 4b are provided with their respective actuator means. The grate 4 is shown in a situation according to the invention in which all the grate elements 4a, 4b and 4c are moved backwards. In the feed movement, the grate elements are first all simultaneously moved to the right in the fuel feed direction, and thereafter they are returned to the left preferably one at a time, starting from the outermost and lowest movable grate element 4c, then element 4b and finally element 4a. Two or more staircases consisting of one grate element are required. The motion-25 control system can simultaneously control other functions, such as blower means 11 and motorized feed rams 3.

Paineväliainejärjestelmään kytkettyä sylinteriä 8 ohjataan ohjausjärjestelmän, esimerkiksi ohjelmoitavan logiikan 9 avulla ja ohjattavien vent-tiiiivälineiden 10 välityksellä. Venttiilivälineet 10 käsittävät esimerkiksi ,, — 30 sähköohjattuja suuntaventtiileitä hydraulinesteen ja sen paineen oh jausta varten. Ohjausjärjestelmään 9 tallennetaan tai muutoin sen avulla ajastetaan haluttu liikesykli ja sen toistotaajuus, jotka voivat vaihdella käytetyn polttoaineen mukaan. Arinaelementit 4a, 4b ja 4c siirretään eteenpäin esimerkiksi noin 5 minuutin välein.The cylinder 8 coupled to the pressure medium system is controlled by a control system, for example programmable logic 9, and by controlled vent means 10. The valve means 10 comprises, for example, 30 electrically controlled directional valves for controlling the hydraulic fluid and its pressure. The control system 9 stores, or otherwise aids in, the desired movement cycle and its repetition rate, which may vary with the fuel used. The grate elements 4a, 4b and 4c are moved forward, for example, at intervals of about 5 minutes.

108258 4108258 4

Arinan 4 alla olevaan tilaan syötetään palamisilmaa puhallinvälineiden 11 avulla, josta se virtaa arinaelementtien ohi polttoaineeseen. Arina-elementeissä on sopivimmin myös rei’itys palamisilmaa varten. Arina-elementtien liikkuessa niiden väliset raot pysyvät auki, jolloin palamis-5 ilma pääsee raoista polttoaineen sekaan. Arinalle 4 tulevaa polttoainetta syötetään arinaelementtien liikkeen avulla eteenpäin ja portaittain alaspäin kohti tuhkatilaa. Palaessaan polttoaine muuttuu tuhkaksi, joka sitten poistetaan polttouunista.The space below the grate 4 is supplied with combustion air by means of blower means 11, from which it flows past the grate elements to the fuel. Preferably, the grate elements also have a hole for combustion air. As the grate elements move, the gaps between them remain open, allowing combustion air to escape from the gaps to the fuel. The fuel entering the grate 4 is fed by the movement of the grate elements forward and downward towards the ash space. When burned, the fuel becomes ash, which is then removed from the incinerator.

Kuviossa 2 on myös havainnollistettu kuvion 1 mukaisten arinaelement-10 tien 4a, 4b ja 4c liikuttelua, joka tapahtuu seuraavasti. Ensimmäisessä vaiheessa A kaikki arinaelementit 4a, 4b ja 4c liikkuvat samanaikaisesti eteenpäin polttoaineen syöttämiseksi eteenpäin oikealle. Tämän jälkeen, vaiheessa B, kaikkien arinaelementtien palauttaminen vastakkaiseen suuntaan aloitetaan uloimmasta yksittäisestä liikkuvasta arinaele-15 mentistä 4c alkaen, jolloin polttoainetta, tässä tapauksessa lähinnä tuhkaa, putoaa pois. Sen jälkeen alkupäätä kohti vastakkaiseen suuntaan vasemmalle siirtyy vaiheessa C arinaelementti 4b, jolloin polttoainetta putoaa arinaelementin 4c kannatukselle. Sen jälkeen vaiheessa C, esimerkiksi halutun viiveen kuluttua, siirtyy arinaelementti 4a taakse-20 päin, minkä jälkeen elementit ovat alkuperäisessä asemassaan.Figure 2 also illustrates the movement of the grate elements 10a, 4b, and 4c of Figure 1, as follows. In the first step A, all the grate elements 4a, 4b and 4c move simultaneously to feed the fuel to the right. Thereafter, in step B, the return of all the grate elements in the opposite direction is initiated starting from the outermost single movable grate element 4c, whereby the fuel, in this case mainly ash, falls off. Thereafter, in step C, the grate element 4b moves towards the left in the opposite direction to the left, whereby the fuel falls on the support of the grate element 4c. Thereafter, in step C, for example after the desired delay, the grate element 4a moves back-20, after which the elements are in their original position.

Esitetyssä järjestyksessä aaltomaisesti polttoaineen syöttökohtaa kohti edeten on etuna se, että esimerkiksi arinaelementin 4b takaosan ei tarvitse ulottua pitkälle arinaelementin 4a alle. Takaosa paljastuisi, jos arinaelementti 4a liikkuisi ensin. Siten palamisilman kulun järjestely ja 25 arinaelementtien tuenta helpottuu. Esitetyssä siirtojärjestyksessä polttoaine myös liikkuu tasaisemmin ja tehokkaammin. Seuraavan elementin kannatukselle siirtyvä polttoaine tukeutuu edellisen elementin kannatuksella olevaan polttoaineeseen. Arinaan 4 on sovitettavissa useita vierekkäisiä arinaelementtijonoja, jolloin kuvion 1 elementit 4a, 4b ja 4c 30 muodostavat yhden jonon, ja jolloin kaikki jonot viedään eteenpäin samanaikaisesti. Muutoksien pitämiseksi pienempinä ja tasaisempina vierekkäiset arinaelementit palautetaan taaksepäin jono kerrallaan.Advancing in a wavy direction towards the fuel delivery point in the order shown is that, for example, the rear of the grate element 4b does not have to extend far below the grate element 4a. The rear would be exposed if the grate element 4a were to move first. This facilitates the arrangement of the combustion air flow and the support of the grate elements. In the order of transfer shown, the fuel also moves more smoothly and efficiently. The fuel transferred to the support of the next element relies on the fuel supported by the preceding element. A plurality of adjacent grate element strings can be fitted to the grate 4, whereby the elements 4a, 4b and 4c of Figure 1 form a single sequence, and all the sequences are advanced at the same time. To keep the changes smaller and smoother, adjacent grate elements are returned back row by row.

Jonot ovat sopivimmin erillisiä, mutta jonon arinaelementit voivat sijoittua ainakin osittain viereisen jonon alle. Arinaelementit ovat sovitetta-35 vissa myös kaltevaan asentoon. Arinaelementti voi myös koostua useammasta osasta, esimerkiksi arinaraudoista tai vastaavista. Kun ' 5 108258 arina käsittää suuren määrän arinaelementtejä, voidaan edellä kuvattua järjestelmää soveltaa myös siten, että palauttaminen tapahtuu kahden tai useamman peräkkäisen arinaelementin ryhmissä alhaalta alkaen.The queues are preferably separate, but the grid elements of the queue may be located at least partially under the adjacent queue. The grate elements are also fitted in an inclined position. The grate element may also consist of several parts, for example grate irons or the like. When the '5,108,258 grate comprises a large number of grate elements, the system described above can also be applied such that restoration occurs in groups of two or more consecutive grate elements from the bottom.

5 Nyt esillä olevaa keksintöä ei ole rajoitettu ainoastaan edellä esitettyihin ja esimerkkeinä käytettyihin edullisiin suoritusmuotoihin, vaan sitä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.The present invention is not limited to the preferred embodiments set forth above and exemplified, but may be modified within the scope of the appended claims.

• · « •«<• · «•« <

* · I* · I

• ·• ·

Claims

A method for feeding solid fuel on a grate (4) further in a furnace (1), the grate (4) comprising two or more movable grate elements (4a, 4b, 4c) arranged 5 successively and downwards, characterized in that: the grate elements (4a, 4b, 4c) are first moved forward together, after which the grate elements (4a, 4b, 4c) are returned backward from below.

Method according to Claim 1, characterized in that the grate (4) comprises two or more adjacent strings of grate elements which are moved forward together.

Method according to claim 2, characterized in that adjacent grate element strings are returned backward simultaneously or sequentially.

Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the grate elements (4a, 4b, 4c) are returned one at a time starting from the bottom.

A furnace grate (4) comprising two or more movable grate elements (4a, 4b, 4c) arranged stepwise and sequentially, actuator means (5, 6, 7, 8) of grate elements (4a, 4b, 20 4c). and control means (9, 10) for controlling the actuator means and grate elements (4a, 4b, 4c) in a desired manner, characterized in that the actuator means (5, 6, 7, 8) and the control means ( 9, 10) are arranged to move the grate elements (4a, 4b, 4c) first together forwards 25 and then return them backward from the lowest one.

A furnace grate (4) according to claim 5, characterized in that the actuator means (5, 6, 7, 8) and the control means (9, 10) are arranged to move together two or more adjacent strings of grate elements 30 together. 7 108258

6, 108258

A furnace grate (4) according to claim 6, characterized in that the actuator means (5, 6, 7, 8) and the control means (9, 10) are arranged to return adjacent strings of grate elements backward simultaneously or in sequence.

A furnace for solid fuel, the furnace (1) comprising a grate (4) fitted with two or more movable grate elements (4a, 4b, 4c) arranged in succession and downwardly to feed fuel, actuator means (5, 6) , 7, 8) for moving the grate elements (4a, 4b, 4c), the control means (9,10) 10 for controlling the actuator means and the grate elements (4a, 4b, 4c) in the desired manner, the feeding means (2, 3) for feeding fuel to the upstream end of the grate; fan means (11) for supplying combustion air through the grate (4) to the combustible fuel, characterized in that the actuator means (5, 6, 7, 8) and the control means (9, 10) are arranged to feed solid fuel on the grate (4) move the grate elements (4a, 4b, 4c) first together forwards and then return them backward from the lowest one.

An incinerator (1) according to claim 8, characterized in that the actuator means (5, 6, 7, 8) and the control means (9, 10) are arranged to move together two or more adjacent grate element strings.

An incinerator (1) according to claim 9, characterized in that the actuator means (5, 6, 7, 8) and the control means (9, 10) are arranged to return the adjacent grate element strings backwards simultaneously or 25 at a time. 8 108258