PL181372B1

PL181372B1 - Mechanical stoker for combustion of solid fuels

Info

Publication number: PL181372B1
Application number: PL94315254A
Authority: PL
Inventors: Bjoern Danielsson
Original assignee: Sahlins Ecotec Ab
Priority date: 1993-12-23
Filing date: 1994-12-23
Publication date: 2001-07-31
Also published as: DK0731895T3; SE9304289L; SE9304289D0; EP0731895B1; DE69423366T2; WO1995017627A1; EP0731895A1; AU1395195A; DE69423366D1; SE502033C2; ATE190389T1

Abstract

A stoker for burning solid fuel, comprising a grate (14) which is connected to a fan (21) for supply of combustion air, and feeding means (11, 12) for controlled feeding of fuel from a reservoir (15, 17) to the grate (14). The reservoir on one hand comprises a primary container (15) located at the feeding means (11, 12) containing a smaller volume of the fuel, and on the other a secondary container (17) which is connected to the primary container and is located at a distance from said primary container and having a main volume of the fuel. The primary container comprises detector means (20a) for controlling replenishment of fuel from the secondary container to the primary container. An air distribution chamber (20b) is located between the grate (14) and the primary container (15), which chamber is supplied with air via the fan (21) distributing air to the grate bowl (14) via a primary air pipe (22), and to the upper side of the grate via a secondary air outlet (23). An outer ring (26) is rotatably journalled upon the upper edge of the grate bowl, and is provided with gear segments to rotate the ring (26) in order to avoid accumulation of cinders at the opening of the grate.

Description

Wynalazek dotyczy mechanicznego rusztu do spalania paliwa stałego w kotłach, przy czym ruszt ten może być stosowany w kotłach opalanych olejem.The invention relates to a mechanical grate for burning solid fuel in boilers, which grate can be used in oil-fired boilers.

Spalanie paliwa stałego takiego jak przykładowo granulki drewna i wiórów drzewnych zwykle odbywa się na ruszcie. Paliwo stałe jest stopniowo zgazowywane wewnątrz rusztu przy ograniczonym dopływie powietrza. Otrzymany gaz jest następnie spalany w drugim etapie przy obfitym dopływie powietrza. Proces ten zapewnia minimalna emisje gazów zanieczyszczających środowisko w porównaniu z większością innych typów spalania. Produktem resztkowym jest popiół, który zawiera alkalia i jest on stosowany do odkwaszania zakwaszonej ziemi. Rozwój stosowania tego typu pieców obejmuje piece pracujące automatycznie podobnie do pieców z palnikiem olejowym. Spowodowało to konieczność zastosowania urządzeń do automatycznego doprowadzenia paliwa i odprowadzenia popiołu. Powstały w związku z tym problemy związane z zabezpieczeniem pożarowym, tak aby ogień na ruszcie nie rozszerzył się do zbiornika paliwa. Z tych powodów ruszty na paliwo stałe konstruowane są jako jeden zespół, który można zainstalować w piecu.The combustion of solid fuel, such as, for example, wood pellets and wood shavings, usually takes place on a grate. The solid fuel is gradually gasified inside the grate with limited air supply. The resulting gas is then burned in a second stage with an abundant supply of air. This process ensures minimal emissions of polluting gases compared to most other types of combustion. The residual product is ash, which contains alkali and is used to deacidify acidified soil. The development of the use of this type of furnace includes furnaces operating automatically similar to those with an oil burner. This made it necessary to use devices for automatic fuel supply and ash removal. Consequently, fire safety problems have arisen so that the fire on the grate does not spread into the fuel tank. For these reasons, solid fuel grates are constructed as one unit that can be installed in the furnace.

Piec opalany węglem jest opisany w patencie US nr 4.007.697. Piec ma ruszt pierścieniowy z obrotowym zewnętrznym pierścieniem na którym są dopalane resztki węgla i z którego jest usuwany popiół do popielnika. Zewnętrzny pierścień ma górną powierzchnię pochyloną pod kątem 20° w kierunku jego wewnętrznej prostej ściany, która pionowo wystaje ponad powierzchnię pochylonego w odwrotnym kierunku nieruchomego rusztu pierścienio181 372 wego. Cały ruszt jest podparty na poziomym stole okalającym komorę spalania, a zewnętrzny pierścień na specjalnym schodku umieszczonym wokół zewnętrznej ściany nieruchomego rusztu pierścieniowego poniżej jego zewnętrznej powierzchni. Ruszt ma w środku otwór zasilający poprzez który od dołu ślimakiem jest podawany węgiel. Na końcu wału zasilającego ślimaka jest umieszczony palec, który w sposób przerywany jest połączony z zębami zewnętrznego pierścienia, tak że podczas obrotu wału zewnętrzny pierścień obraca się dookoła rusztu. Powietrze do spalania podawane jest rurociągiem pod ruszt. W rurociągu powietrza jest umieszczony osiowo przenośnik ślimakowy paliwa stałego.A coal-fired furnace is described in US Patent No. 4,007,697. The furnace has an annular grate with a rotating outer ring on which the remains of coal are burnt and from which the ash is removed to the ash pan. The outer ring has an upper surface inclined at an angle of 20 ° towards its inner straight wall which extends vertically above the surface of the reverse inclined stationary ring grate. The entire grate is supported on a horizontal table surrounding the combustion chamber, and the outer ring on a special step placed around the outer wall of the stationary ring grate below its outer surface. The grate has a feeding hole in the center through which coal is fed from the bottom with a screw. At the end of the worm feed shaft, a finger is intermittently connected to the teeth of the outer ring so that when the shaft is rotated, the outer ring rotates around the grate. The combustion air is supplied through a pipeline to the grate. The solid fuel screw conveyor is axially disposed in the air pipeline.

Mechaniczny ruszt do spalania paliwa stałego według wynalazku ma pierścieniowy nieruchomy ruszt wokół którego jest umieszczony obrotowy, zewnętrzny pierścień z zębatymi segmentami u dołu zazębionymi w sposób przerywany w kierunku przesuwu pierścienia do przodu z palcem zamocowanym na końcu wału obrotowego umieszczonego pod rusztem i doprowadzającego paliwo na ruszt przenośnika ślimakowego, który jest połączony z zasobnikiem paliwa stałego oraz ma dmuchawę z doprowadzeniem powietrza do spalania i charakteryzuje się tym, że obrotowy pierścień ma płaską górną powierzchnię, a główny rurociąg doprowadzenia powietrza pod ruszt pierścieniowy jest połączony z komorą rozdzielania powietrza.The mechanical grate for burning solid fuel according to the invention has an annular, stationary grate around which is placed a rotating, outer ring with toothed segments at the bottom intermittently engaged in the direction of the ring's forward movement with a finger fixed at the end of the rotating shaft located under the grate and supplying fuel to the grate a screw conveyor which is connected to the solid fuel reservoir and has a blower with combustion air supply and is characterized in that the rotating ring has a flat top surface and the main air supply pipe for the annular grate is connected to the air separation chamber.

Pomiędzy rusztem pierścieniowym i silnikiem napędowym przenośnika ślimakowego korzystnie jest umieszczony zasobnik zasilający paliwa stałego, który jest połączony u dołu z obudową przenośnika ślimakowego.A solid fuel feed hopper is preferably arranged between the annular grate and the drive motor of the auger, which is connected at the bottom to the housing of the auger.

Pomiędzy zasobnikiem zasilającym paliwa stałego i komorą rozdzielania powietrza jest umieszczona dmuchawa, która korzystnie jest połączona z równoległym do przenośnika ślimakowego głównym rurociągiem doprowadzenia powietrza pod ruszt pierścieniowy i jest połączona z pomocniczym rurociągiem doprowadzenia powietrza umieszczonym nad rusztem pierścieniowym.A blower is placed between the solid fuel feed hopper and the air separation chamber, which is preferably connected to the main air supply line for the annular grate parallel to the screw conveyor and is connected to the auxiliary air supply line located above the annular grate.

Zasobnik zasilający paliwa stałego korzystnie ma detektor sterowania poziomu jego napełnienia z bunkra paliwa stałego.The solid fuel supply container preferably has a level detector for its filling from the solid fuel bunker.

Bunkier paliwa stałego korzystnie ma ślimak, który jest umieszczony ukośnie do góry w kierunku napełniania skierowanej do dołu zsuwni zasobnika zasilającego paliwa stałego.The solid fuel bunker preferably has a worm which is disposed obliquely upwards in the filling direction of the downward solid fuel feed chute.

Przykład wykonania wynalazku został pokazany na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok z boku mechanicznego rusztu według wynalazku, a fig. 2 - widok z góry mechanicznego rusztu z fig. 1.An embodiment of the invention is shown in the drawing, in which Fig. 1 is a side view of the mechanical grate according to the invention, and Fig. 2 is a top view of the mechanical grate of Fig. 1.

Ruszt mechaniczny według wynalazku jest przystosowany do zamontowania w zwykłym piecu z palnikiem olejowym stosowanym do ogrzewania domu jednorodzinnego. W tym celu ruszt mechaniczny ma płytę montażową 10 z otworami do zamocowania śrub. Obudowa 11 przenośnika, ślimakowego 12 jest sztywno dołączona do płyty montażowej 10. Przenośnik ślimakowy 12 jest napędzany z małą prędkością silnikiem krokowym 13, tak że dostarcza on materiał opałowy w kierunku rusztu pierścieniowego 14. Zasobnik zasilający 15 paliwa stałego jest umieszczony nad obudową 11 przenośnika ślimakowego 12, tak że granulowane paliwo spada z niego do obudowy 11 i przez przenośnik ślimakowy 12 jest doprowadzane w kierunku rusztu pierścieniowego 14. Bunkier 17 paliwa stałego ma umieszczony ukośnie przenośnik ślimakowy 18, który jest napędzany silnikiem 19 i połączony poprzez zsuwnie 16 w postaci węza lub rury z zasobnikiem zasilającym 15 paliwa stałego. Bunkier 17 zawiera stałe paliwo w ilości na przykład wystarczającej do miesięcznego zasilania kotła, a zasobnik zasilający 15 paliwa stałego - w ilości wystarczającej na około 1 godz. pracy kotła. Detektor 20a sterowania poziomu w zasobniku zasilającym 15 paliwa stałego może być fotokomórką, która przy spadku poziomu paliwa poniżej pewnego minimum włącza przekaźnik i uruchamia silnik 19 przenośnika ślimakowego 18, który napełnia zasobnik zasilający 15 paliwa stałego aż do osiągnięcia w nim odpowiedniego poziomu, po czym silnik 19 zostaje zatrzymany. W ten sposób zapewnione jest, że tylko ograniczona ilość paliwa znajduje się zasobniku zasilającym 15 paliwa stałego, który jest umieszczony w pobliżu rusztu pierścieniowego 14. W obudowie 11 przenośnika ślimakowego i w zasobniku zasilającym 15 paliwa stałego są umieszczone czujniki temperatury (nie pokazane na rysunku), które wykrywają wzrost temperatury i wtedy silnik 13 zwiększa swe obroty i przenośnik ślimakowy 12 szybko odprowadza na rusztThe mechanical grate according to the invention is adapted to be installed in a conventional oven with an oil burner used for heating a single-family house. For this purpose, the mechanical grate has a mounting plate 10 with holes for fixing the bolts. The housing 11 of the screw conveyor 12 is rigidly connected to the mounting plate 10. The screw conveyor 12 is driven at a low speed by a stepper motor 13 so that it supplies fuel towards the annular grate 14. A solid fuel supply 15 is located above the housing 11 of the screw conveyor. 12, so that the granular fuel falls therefrom into the housing 11 and is fed through the screw conveyor 12 towards the annular grate 14. The solid fuel bunker 17 has an inclined screw conveyor 18, which is driven by a motor 19 and connected by chutes 16 in the form of a hose or pipes with a solid fuel feed reservoir. The bunker 17 contains, for example, an amount of solid fuel sufficient to feed the boiler monthly, and the solid fuel feed reservoir 15 is sufficient for about 1 hour. boiler operation. The level control detector 20a in the solid fuel supply 15 may be a photocell which, when the fuel level drops below a certain minimum, activates the relay and starts the engine 19 of the screw conveyor 18, which fills the solid fuel supply 15 until the appropriate level is reached therein, and then the engine 19 is arrested. In this way, it is ensured that only a limited amount of fuel is present in the solid fuel feed hopper 15, which is located near the annular grate 14. In the casing 11 of the screw conveyor and in the solid fuel feed hopper 15 temperature sensors (not shown) are arranged, which detect an increase in temperature and then the motor 13 increases its speed and the screw conveyor 12 is quickly discharged onto the grate

181 372 tę ilość paliwa z zasobnika zasilającego 15. Natychmiast wysyłany jest sygnał do silnika 19, który zostaje zatrzymany do czasu usunięcia usterki.181 372 this amount of fuel from the feed hopper 15. A signal is immediately sent to the engine 19, which is stopped until the fault is rectified.

Komora 20b rozdzielania powietrza jest umieszczona przy płycie montażowej 10 i zasilana powietrzem z dmuchawy 21. Komora 20b rozdzielania powietrza jest połączona z głównym rurociągiem 22 doprowadzenia powietrza pod ruszt pierścieniowy 14 i z pomocniczym rurociągiem 23 doprowadzenia powietrza umieszczonym w komorze spalania. Główny rurociąg 22 doprowadza powietrze wokół szczelin 24 pierścieni 25 ‘rusztu pierścieniowego 14 wykonanego ze staliwa. Pomocniczy rurociąg 23 jest skierowany ku górnej krawędzi komory nad rusztem, powyżej której odbywa się końcowe spalanie. Pomocnicze powietrze odprowadza również drobny popiół z wierzchu rusztu. Obrotowy pierścień 26 ma płaską górną powierzchnię, jest obrotowo ułożyskowany na górnej krawędzi rusztu i ma u dołu zębate segmenty, które są zazębione w sposób przerywany z palcem 28 zamocowanym na,końcu wału przenośnika ślimakowego 12. Za każdym razem, gdy palec zazębia się z segmentem 'obrotowego 26, wówczas pierścień ten jest obracany na pewną odległość do przodu. Powolny obrót obrotowego pierścienia 26 powoduje poziomowanie popiołu na ruszcie pierścieniowym 14, dzięki czemu unika się gromadzenia się żużla w otworze rusztu. Detekcyjny rurociąg 27 komory 20b rozdzielania powietrza służy do wykrywania spalania w ruszcie pierścieniowym 14. Jest on chłodzony powietrzem wychodzącym z komory 20b rozdzielania powietrza. Podobne rury można używać do badania poziomu popiołu w piecu poniżej rusztu mechanicznego i do odsysania popiołu z tej strefy.The air separation chamber 20b is located at the mounting plate 10 and is supplied with air from the blower 21. The air separation chamber 20b is connected to the main air supply line 22 for the annular grate 14 and to the auxiliary air supply line 23 located in the combustion chamber. The main pipeline 22 supplies air around the gaps 24 of the rings 25 'of the cast steel annular grate 14. The auxiliary pipeline 23 is directed to the upper edge of the chamber above the grate, above which final combustion takes place. The auxiliary air also removes the fine ash from the top of the grate. The rotatable ring 26 has a flat top surface, is rotatably mounted on the upper edge of the grate, and has toothed segments at the bottom that engage intermittently with a finger 28 attached to the shaft end of the auger 12. Each time a finger engages with a segment. 'pivot 26, the ring is then pivoted some distance forward. Slow rotation of the rotating ring 26 levels the ash on the annular grate 14 thereby avoiding slag build-up in the grate opening. The detection pipeline 27 of the air separation chamber 20b serves to detect combustion in the annular grate 14. It is cooled by the air exiting the air separation chamber 20b. Similar pipes can be used to test the ash level in the furnace below the mechanical grate and to suck ash from this zone.

Zastosowany elektroniczny układ sterujący służy do sygnalizacji nieprawidłowości działania i regulowania spalania na mechanicznym ruszcie zależnie od ilości doprowadzonego paliwa przez przenośnik ślimakowy 12. W takim'rozwiązaniu mechaniczny ruszt może pracować w sposób przerywany tak samo jak palnik olejowy, tak że może on być przełączany pomiędzy stanem gotowości (0 kW) a stanem pracy (2-12 kW) zgodnie z termostatycznym urządzeniem sterującym.The electronic control system used is used to signal malfunctions and to regulate combustion on the mechanical grate depending on the amount of fuel supplied by the screw conveyor 12. In such a solution, the mechanical grate can work intermittently, just like an oil burner, so that it can be switched between standby (0 kW) and the operating status (2-12 kW) according to the thermostatic control device.

Mechaniczny ruszt według wynalazku może mieć przykładowo moc 2-12 kW, sprawność spalania około 90%, ilość popiołu wynosi zwykle 0,5-1%, przy czym masa mechanicznego rusztu bez zasobnika zasilającego wynosi tylko około 10 kg.The mechanical grate according to the invention may, for example, have a power of 2-12 kW, a combustion efficiency of about 90%, the amount of ash is usually 0.5-1%, while the weight of the mechanical grate without the feed hopper is only about 10 kg.

Claims

Patent claims

1. A mechanical grate for burning solid fuel, with a ring-shaped, stationary grate around which a rotating outer ring is placed with toothed segments at the bottom that are intermittently engaged in the forward direction of the ring, with a finger fixed at the end of the rotating shaft located under the grate a solid fuel screw conveyor connected to a solid fuel reservoir and having a combustion air blower, characterized in that the rotating ring (26) of the annular grate (14) has a flat top surface and the main air supply pipe (22) to the annular grate ( 14) is connected to the air separation chamber (20b).

2. The mechanical grate according to claim A solid fuel feed hopper (15) is arranged between the annular grate (14) and the drive motor (13) of the screw conveyor, which is connected at the bottom to the housing (11) of the screw conveyor (12).

A mechanical grate according to claim 2, characterized in that a blower (21) is arranged between the solid fuel feed hopper (15) and the air separation chamber (20b), which is connected to the main air supply pipe (22) arranged parallel to the screw conveyor. under the ring grate (14) and with the auxiliary air supply pipe (23) located above the ring grate (14).

4. The mechanical grate according to claim The method of claim 2, characterized in that the solid fuel supply container (15) has a detector (20a) for controlling its fill level from the solid fuel bunker (17).

5. The mechanical grate according to claim 1 The solid fuel bunker (17) as claimed in claim 4, characterized in that the solid fuel bunker (17) has a screw conveyor (18) which is disposed obliquely upwards in the filling direction of the downwardly directed solid fuel feed chute (16).