NO320861B1

NO320861B1 - Burner for burning solid fuel, especially briquettes

Info

Publication number: NO320861B1
Application number: NO20021075A
Authority: NO
Inventors: Pertti Valkonen
Original assignee: Ht Engineering Ltd Oy
Priority date: 1999-09-24
Filing date: 2002-03-05
Publication date: 2006-02-06
Also published as: DE60017276T2; DE60017276D1; EE200200144A; NO20021075D0; CA2388051A1; EE04691B1; FI19992050A; NO20021075L; ATE286582T1; AU7293700A; EP1222427B1; WO2001022003A1; EP1222427A1

Abstract

The invention relates to a burner intended for burning solid fuel, particularly pellets, which is intended to be installed in an opening in the side of the firebox. The burner includes hollow grate tubes (9) extending into the firebox, arranged parallel to and at a distance to each other. The fuel is burned on top of the grate tubes (9) and secondary air (SEC) is led through them. The burner also includes a pulsed and devices for feeding primary air (PRI) under the grate tubes (9) and for feeding secondary air into the grate tubes. The grate tubes (9) are arranged to be moved to and fro over at least two areas of movement and the burner includes an operating device (26, 30, 31) to operate them.

Description

BRENNER FOR BRENNING AV FAST BRENSEL, SPESIELT BRIKETTER BURNERS FOR BURNING SOLID FUEL, ESPECIALLY BRIQUETTES

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en brenner beregnet på brenning av fast brensel, spesielt briketter, hvilken brenner er tenkt installert i en åpning i siden av et brennkammer i brenneren, og hvilken brenner innbefatter: - hule ristrør som strekker seg inn i brennkammeret, anordnet parallelt med og i avstand fra hverandre, for å brenne brenselet oppå ristrørene på styrt vis, og for å føre sekundærluft gjennom ristrørene og inn i brennkammeret; - en drivinnretning og skyver for å bevege ristrørene frem og tilbake; - en impulsmateinnretning for brenselet, omfattende en bren-seldoseringsinnretning og et slagstempel som beveger seg frem og tilbake, hvilken innretning skyver en dose brensel fra åpningen foran på brenneren og inn i brennkammeret, oppå ristrørene, og The present invention relates to a burner intended for burning solid fuel, especially briquettes, which burner is intended to be installed in an opening in the side of a combustion chamber in the burner, and which burner includes: - hollow grid tubes that extend into the combustion chamber, arranged parallel to and at a distance from each other, to burn the fuel on top of the grate tubes in a controlled manner, and to pass secondary air through the grate tubes and into the combustion chamber; - a drive device and pushers to move the grating tubes back and forth; - an impulse feeding device for the fuel, comprising a fuel dosing device and a reciprocating impact piston, which device pushes a dose of fuel from the opening at the front of the burner into the combustion chamber, on top of the grate tubes, and

innretninger for innmating av primærluft under ristrørene og sekundærluft inn i ristrørene. devices for feeding primary air under the grating tubes and secondary air into the grating tubes.

Såkalte stoker-brennere har allerede vært på markedet lenge. I disse fremføres brensel, spesielt treflis, direkte til brennkammeret ved hjelp av en transportskrue, og virkningen ved full brenselladning er akseptabel. Problemene oppstår ved del-ladning og under ulike avbrudd. Man får blant annet tilbakeslag, dvs. at ilden sprer seg langs mateinnretningen mot brenselsiloen. So-called stoker burners have already been on the market for a long time. In these, fuel, especially wood chips, is fed directly to the combustion chamber by means of a transport screw, and the effect of a full fuel charge is acceptable. The problems occur with partial charging and during various interruptions. Among other things, you get backlash, i.e. that the fire spreads along the feeding device towards the fuel silo.

Finske patenter 65852 og 70316 beskriver ulike brennerinnret-ninger hvor støtinnmatere benyttes for å skyve brenselet inn i brennkammeret. En slik støtinnmater skyver en viss mengde brensel inn i brennkammeret, og brenselinnmatingskanalen ellers forblir tom, noe som forhindrer mulige tilbakeslag av ild. Norsk patent 874876 (tilsvarer WO 89/04939) beskriver en brenner utstyrt med ristrør, hvor ristrørene er anordnet slik at de kan bevege seg frem og tilbake. Finnish patents 65852 and 70316 describe various burner devices where shock feeders are used to push the fuel into the combustion chamber. Such an impact feeder pushes a certain amount of fuel into the combustion chamber, and the fuel feed channel otherwise remains empty, preventing possible backfires. Norwegian patent 874876 (equivalent to WO 89/04939) describes a burner equipped with grate tubes, where the grate tubes are arranged so that they can move back and forth.

Enn videre beskriver SE 9702990 L en brennerinnretning for biobrensel. Innretningen inneholder en stavrist på hvilken biobrenselet forbrennes. Stavristen er også tilkoplet en ho-risontal og dreibar sylinder. Derved kan ristens helningsvin-kel i brennerinnretningen reguleres og bidra til god forbren-ning av brenselet. Furthermore, SE 9702990 L describes a burner device for biofuel. The device contains a rod grate on which the biofuel is burned. The rod grate is also connected to a horizontal and rotatable cylinder. Thereby, the angle of inclination of the grate in the burner device can be regulated and contribute to good combustion of the fuel.

Det er i det siste blitt funnet å være fordelaktig dersom risten utformes oppå hulrør, med primærluften ført under disse og sekundærluften, som også kjøler ned ristrørene, ført gjennom disse. Denne teknikk kan anvendes i brennere i stør-relsesklasse 50 kw - 1 MW. Brennere av denne type, utstyrt med hule ristrør, er allerede på markedet og har vist seg å fungere godt ved full effekt. En avstryker som beveger seg frem og tilbake, kan brukes oppå rørene og renser vekk for-brenningsavfall som har satt seg fast på rørene. Driften er imidlertid ikke helt tilfredsstillende. Spesielt ved del-ladning kommer ikke brenningen i gang på optimalt vis, og brensel beveger seg ikke over risten på en styrt måte. It has recently been found to be advantageous if the grate is designed on top of hollow tubes, with the primary air led below these and the secondary air, which also cools the grate tubes, led through them. This technique can be used in burners in the size class 50 kw - 1 MW. Burners of this type, equipped with hollow grid tubes, are already on the market and have proven to work well at full power. A scraper that moves back and forth can be used on top of the pipes and cleans away combustion waste that has stuck to the pipes. However, the operation is not entirely satisfactory. Especially with partial charging, the burning does not start optimally, and fuel does not move over the grate in a controlled manner.

Den foreliggende oppfinnelse er beregnet å skulle eliminere ulempene som henvises til ovenfor, og fremskaffe en brenner ifølge innledningen, hvor brenselbevegelsen over risten er styrt, og hvor nytteeffekten er god, selv ved del-ladning. De karakteristiske trekk ved en brenner ifølge oppfinnelsen an-gis i de ledsagende krav. The present invention is intended to eliminate the disadvantages referred to above, and to provide a burner according to the introduction, where the fuel movement over the grate is controlled, and where the useful effect is good, even with partial charging. The characteristic features of a burner according to the invention are stated in the accompanying claims.

I små brennere i størrelsesklasse 100 kw er det mulig å bruke en kombinert drivinnretning både for slagstemplet som mater inn brenselet, og for ristrørene. Vanligvis foretrekkes imidlertid bruk av en egen drivinnretning for slagstemplet, slik at ristrørenes bevegelsesområde inni brennkammeret kan innde-les og velges i henhold til den effekt som ønskes benyttet. In small burners in the 100 kw size class, it is possible to use a combined drive device both for the impact piston that feeds in the fuel, and for the grate tubes. Usually, however, the use of a separate drive device for the impact piston is preferred, so that the range of movement of the grating tubes inside the combustion chamber can be divided and selected according to the effect that is desired to be used.

Det særegne ved den foreliggende oppfinnelsen er at brenneren innbefatter innretninger for å bevege ristrørene innenfor minst to bevegeIsesområder inni brennkammeret for å regulere ristrørenes overflateareal i henhold til brenselladning. Ved for eksempel to slike bevegelsesområder kan dermed det størs-te ristområde brukes når det ønskes full effekt, mens det mindre ristområde kan velges når det ønskes en mindre effekt. Sekundærluft blir dermed alltid ført til riktig sted i for-hold til brenningen. The peculiarity of the present invention is that the burner includes devices for moving the grate tubes within at least two moving areas inside the combustion chamber in order to regulate the surface area of the grate tubes according to the fuel charge. In the case of, for example, two such movement areas, the largest grating area can thus be used when full effect is desired, while the smaller grating area can be selected when a smaller effect is desired. Secondary air is thus always led to the right place in relation to the burning.

Andre fordeler og utførelser av oppfinnelsen vil fremgå i forbindelse med de etterfølgende eksempler på anvendelser. Other advantages and embodiments of the invention will appear in connection with the following examples of applications.

I det følgende vil oppfinnelsen bli beskrevet med henvisning til de ledsagende figurer som viser én brenner ifølge oppfinnelsen. Figur 1 viser et deltverrsnitt av brenneren; Figur 2 viser et tverrsnitt av brenneren ved punkt II-II; Figur 3 viser en tegning av brenneren sett ovenfra og et tverrsnitt av drivskrueinnretningen sett ovenfra; og Figur 4 viser en tegning av brenneren sett ovenfra, hvor stråleskjermen, drivinnretningen og tilkoplinger er fjernet. In the following, the invention will be described with reference to the accompanying figures which show one burner according to the invention. Figure 1 shows a partial cross-section of the burner; Figure 2 shows a cross-section of the burner at point II-II; Figure 3 shows a drawing of the burner seen from above and a cross-section of the drive screw device seen from above; and Figure 4 shows a drawing of the burner seen from above, where the beam shield, drive device and connections have been removed.

På figurer 1-3 er brenneren i sin alminnelighet markert ved henvisningstall 10. Brenner 10 er ved hjelp av en festeplate 11 festet til siden av brenneren, og dekker åpningen som er satt av for en brenner. Brenseldoseringsinnretningen (ikke vist) omfatter for eksempel en skrutransportør og dennes drivinnretning, ved hjelp av hvilke doser 14 kan mates inn foran slagstemplet 13. Slagstemplet skyver dosen gjennom en åpning som normalt er dekket av deksel 15. In Figures 1-3, the burner is generally marked with the reference number 10. Burner 10 is attached to the side of the burner by means of a fixing plate 11, and covers the opening set aside for a burner. The fuel dosing device (not shown) comprises, for example, a screw conveyor and its drive device, with the help of which doses 14 can be fed in front of the impact piston 13. The impact piston pushes the dose through an opening which is normally covered by cover 15.

Brenner 10 har et hus hvor det blåses inn luft ved hjelp av vifte 19, slik at det inne i brenneren eksisterer-et konstant overtrykk. Burner 10 has a housing where air is blown in by means of fan 19, so that there is a constant overpressure inside the burner.

Brenningen av brenselet finner i hovedsak sted oppå rist-rørene 9, hvilke er hule, slik at sekundærluft (SEC) kan føres gjennom disse inn i brennkammeret. Ristrørene 9 er festet til hverandre ved hjelp av en bjelke 29, til hvis ender armer 28 er festet, hvilke har sine andre ender festet til drivplate 21. Disse danner en skyver som gjør det mulig for ristrørene å bevege seg. Figur 2 viser drivplate 21 og mutterkomponent 27 i sin helhet. Mutterkomponent 27 på drivskrue 26 er festet til denne drivplate 21, slik at drivplate 21 kan beveges ved å dreie drivskruen. Ved enden av drivskruen er det en ansatsaksling 32 som drives gjennom en tannhjulsboks 30 ved hjelp av kraften fra en elektrisk motor 31. Elektrisk motor 31 er koplet til en motorstyring, ved hjelp av hvilken drivinnretningen kan styres etter ønske. Apparatet innbefatter en turteller for drivskruen, ved hjelp av hvilken mo-torstyringen kan regulere bevegelsesdistansen. The burning of the fuel mainly takes place on top of the grate tubes 9, which are hollow, so that secondary air (SEC) can be fed through them into the combustion chamber. The grating tubes 9 are attached to each other by means of a beam 29, to the ends of which arms 28 are attached, which have their other ends attached to drive plate 21. These form a pusher which enables the grating tubes to move. Figure 2 shows drive plate 21 and nut component 27 in their entirety. Nut component 27 on drive screw 26 is attached to this drive plate 21, so that drive plate 21 can be moved by turning the drive screw. At the end of the drive screw there is a spur shaft 32 which is driven through a gear box 30 with the help of the power from an electric motor 31. Electric motor 31 is connected to a motor control, by means of which the drive device can be controlled as desired. The device includes a rev counter for the drive screw, with the help of which the motor control can regulate the movement distance.

I dette tilfelle driver drivplate 21 både slagstempel 13 og bærebjelke 29 for ristrørene 9. Det er dermed ikke mulig å variere slaget i henhold til ulike brenselladningsstørrelser. Dersom slagstemplet 13 derimot utstyres med en egen drivinnretning, for eksempel en hydraulisk, pneumatisk eller elektrisk drevet sylinder som beveger seg frem og tilbake etter egen styring, kan ristrørene 9 styres uavhengig av slagstemplet 13 og for eksempel settes til å bevege seg fremover og bakover innenfor for eksempel tre ulike bevegelsesområder. På figur 4 er det enkelte bevegelsesområde markert med henvisningstall S, og bevegelsesområdene for den forbedrede modell er markert med henvisningstallet S'. In this case, drive plate 21 drives both impact piston 13 and support beam 29 for the grate tubes 9. It is thus not possible to vary the stroke according to different fuel charge sizes. If, on the other hand, the impact piston 13 is equipped with a separate drive device, for example a hydraulic, pneumatic or electrically driven cylinder that moves back and forth according to its own control, the grating tubes 9 can be controlled independently of the impact piston 13 and, for example, set to move forward and backward within for example three different areas of movement. In Figure 4, the individual range of motion is marked with the reference number S, and the range of motion for the improved model is marked with the reference number S'.

Som angitt ovenfor, er brennerhuset satt under trykk, slik at sekundærluft kan føres til ristrørene 9 gjennom hullene 25 i bunnen 23. Dette kjøler også ristrørene ned. Primærluft (PRI) føres blant andre veier til det øvre rom i deksel 24 gjennom sidehuller 33. Rørkanaler kan installeres mellom deksler 23 og 24 dersom mengden luft i sidehullene 33 ikke er tilstrek-kelig. Fra dette rom ledes luften under ristrørene 9 ved hjelp av en fast avstrykerplate 34, og derfra ved hjelp av nedre bæreplate 35 til brenselet som brenner oppå ristrørene 9. As stated above, the burner housing is pressurized, so that secondary air can be fed to the grate tubes 9 through the holes 25 in the bottom 23. This also cools the grate tubes down. Primary air (PRI) is led, among other ways, to the upper room in cover 24 through side holes 33. Pipe channels can be installed between covers 23 and 24 if the amount of air in the side holes 33 is not sufficient. From this room, the air is led under the grate tubes 9 by means of a fixed scraper plate 34, and from there by means of the lower support plate 35 to the fuel that burns on top of the grate tubes 9.

Ristrørene 9 er fortrinnsvis dekket av en stråleskjerm 36, som dekker de fleste av rørene, jfr. figur 1. The grating tubes 9 are preferably covered by a radiation screen 36, which covers most of the tubes, cf. figure 1.

Det øvre hjørne av slagstempelet 13 åpner dekselet 15 under brenselinnmatingsfasen. Når stempelet 13 går tilbake på plass, lukkes dekselet 15 ved hjelp av tyngdekraften, hvorved tilbakeslag av ild ikke er mulig. I skrutransportørinnret-ningen ifølge oppfinnelsen omformes motorens rotasjonsret-ning, slik at det oppnås en frem- og tilbakebevegelse. I til-legg styres forskyvningsdistansen ved hjelp av ovennevnte omdreiningsteller. The upper corner of the impact piston 13 opens the cover 15 during the fuel feeding phase. When the piston 13 returns to its place, the cover 15 is closed by means of the force of gravity, whereby fire backlash is not possible. In the screw conveyor device according to the invention, the direction of rotation of the motor is transformed, so that a forward and backward movement is achieved. In addition, the displacement distance is controlled using the above-mentioned revolution counter.

Brenneren ifølge oppfinnelsen er utstyrt med en tenningsan-ordning som i seg selv er kjent, og som for eksempel omfatter en motstand installert i luftrøret. Under tenningsfasen føres luft kun gjennom dette rør til en liten mengde brensel. Der-etter åpnes luftinntaksåpninger 33 og 25, som er vist på fi-gurene, i påkrevd grad, for eksempel ved hjelp av et motor-drevet spjeld (ikke vist). Dette har normalt tre stillinger: Tenning (åpninger 25 og 33 stengt), åpninger 25 og 33 halvåp-ne, og full effekt. The burner according to the invention is equipped with an ignition device which is known per se, and which, for example, comprises a resistor installed in the air pipe. During the ignition phase, air is only passed through this pipe to a small amount of fuel. After that, air intake openings 33 and 25, which are shown in the figures, are opened to the required extent, for example by means of a motor-driven damper (not shown). This normally has three positions: Ignition (openings 25 and 33 closed), openings 25 and 33 half-open, and full effect.

På figur 4 er ristoverflaten vist på sitt minste. Ristoverflaten er på sitt største i den andre, borteste ende av beve-gelsesområdet S, hvor enden av ett ristrør 9 er vist ved hjelp av en stiplet linje. Figuren viser også tydelig at pri-mær luft ledes til mesteparten av ristens overflateareal, dvs. til området ved den nedre bæreplate 35. Figure 4 shows the grid surface at its smallest. The grate surface is at its largest at the other, furthest end of the movement area S, where the end of one grate tube 9 is shown by means of a dashed line. The figure also clearly shows that primary air is directed to most of the grid's surface area, i.e. to the area at the lower support plate 35.

Viftekanalen er forbundet med åpning 19'. Brenselinnmatingskanalen 12 føres imidlertid til øverste del av slagstemplets 13 slagrom. The fan duct is connected to opening 19'. However, the fuel feed channel 12 is led to the upper part of the stroke chamber 13 of the impact piston.

Claims

1. Burner (10) intended for burning solid fuel (14), especially briquettes, which burner (10) is intended to be installed in an opening in the side of a combustion chamber in the burner (10), and which burner (10) comprises: - hollow grate tubes (9) extending into the combustion chamber, arranged parallel to and at a distance from each other, for controlled burning of the fuel (14) on top of the grate tubes (9), and for passing secondary air (SEC) through the grate tubes (9) and into in the combustion chamber; - a drive device (26, 30, 31) and a pusher (21, 28, 29) to move the grating tubes (9) back and forth; - a feeding device for the fuel (14), to feed the fuel (14) onto the grating tubes (9); and - devices for feeding primary air under the grate tubes (9) and secondary air into the grate tubes (9), characterized in that the burner (10) includes devices for moving the grate tubes (9) within at least two movement areas inside the combustion chamber in order to regulate the surface area of the grate tubes according to fuel charge.

2. Burner (10) as stated in claim 1, characterized in that said drive device (26, 30, 31) for operating the grating tubes (9) is a drive screw (26) driven by an electric motor (30, 31).

3. Burner (10) as stated in claim 1 or 2, characterized in that said drive device (26, 30, 31) drives both the grate tubes (9) and an impact piston (13) in the feed device.

4. Burner (10) as specified in claim 1 or 2, characterized in that the burner (10) includes an additional device for operating an impact piston (13) independently of the grating tubes (9).

5. Burner (10) as stated in claim 2, characterized in that the drive device (26, 30, 31) includes a revolution counter for the drive screw (26), which revolution counter is arranged to control the drive screw's drive device.