RU104668U1 - AUTOMATED COAL BOILER - Google Patents
AUTOMATED COAL BOILER Download PDFInfo
- Publication number
- RU104668U1 RU104668U1 RU2010146611/28U RU2010146611U RU104668U1 RU 104668 U1 RU104668 U1 RU 104668U1 RU 2010146611/28 U RU2010146611/28 U RU 2010146611/28U RU 2010146611 U RU2010146611 U RU 2010146611U RU 104668 U1 RU104668 U1 RU 104668U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- screw
- burner
- afterburner
- heat exchanger
- screw conveyor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Solid-Fuel Combustion (AREA)
Abstract
1. Автоматизированный угольный котел, содержащий бункер для твердого топлива, перпендикулярно к нему расположенное устройство подачи топлива, горелочное устройство, устройство подачи воздуха, теплоизолированную водоохлаждаемую топку, состоящую из камеры сгорания и камеры дожигания, теплообменник, экономайзер, золоуловитель, зольник, а также блок автоматизации и электропривод, отличающийся тем, что внутри теплообменника, выполненного в форме вертикального кругового полого цилиндра с крышкой - в одном основании, и фланцем крепления - в другом основании, расположены камера дожигания с одним или более турбулизаторами, имеющая форму вертикального кругового полого цилиндра, одно основание которого открыто во внутренний объем теплообменника, другое - в канал горловины, соединяющей камеру дожигания с камерой сгорания, кольцевая камера теплоносителя с патрубками подвода и отвода жидкого теплоносителя, образованная корпусом теплообменника и корпусом камеры дожигания, при этом дымогарные трубы крепятся к торцевым поверхностям камеры теплоносителя и образуют сквозные каналы, соединяющие камеру дожигания с экономайзером, представляющим собой кольцевую камеру между двумя вертикальными коаксиальными цилиндрами, внутренний из которых является корпусом теплообменника, внешний располагают таким образом, чтобы между основаниями цилиндров был зазор, камера сгорания выполнена в форме горизонтально расположенного кругового цилиндра, в одном основании которого расположены фланец крепления горелочного устройства и трубка подачи вторичного воздуха, в другом основании - опора для закрепления вала шнека и дверца пе 1. An automated coal boiler containing a solid fuel hopper, perpendicular to it, a fuel supply device, a burner device, an air supply device, a heat-insulated water-cooled furnace, consisting of a combustion chamber and an afterburner, a heat exchanger, an economizer, an ash collector, an ash pan, and also a unit automation and electric drive, characterized in that inside the heat exchanger, made in the form of a vertical circular hollow cylinder with a cover - in one base, and a mounting flange - in After the base, there is a afterburner with one or more turbulators, having the form of a vertical circular hollow cylinder, one base of which is open into the internal volume of the heat exchanger, the other into the neck channel connecting the afterburner to the combustion chamber, an annular coolant chamber with liquid inlet and outlet pipes the heat carrier formed by the body of the heat exchanger and the body of the afterburner, while the smoke tubes are attached to the end surfaces of the heat carrier chamber and form through channels, connecting the afterburner with an economizer, which is an annular chamber between two vertical coaxial cylinders, the inner of which is the heat exchanger body, the outer ones are arranged so that there is a gap between the cylinder bases, the combustion chamber is made in the form of a horizontally arranged circular cylinder, in one of which there are the mounting flange of the burner device and the secondary air supply pipe, in another base there is a support for fixing the screw shaft and the door
Description
Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может найти практическое применение при отоплении частных жилых домов, зданий промышленного и социально-культурного назначения площадью до 2000 кв.м. Устройство относится к автоматизированным угольным котлам, работающим на любом сорте угля.The utility model relates to the field of heat energy and can find practical application in heating private residential buildings, industrial and socio-cultural buildings with an area of up to 2000 sq.m. The device relates to automated coal-fired boilers operating on any kind of coal.
В качестве прототипа для устройства подачи топлива выбрано транспортное устройство со шнековым транспортером [RU 2117617, 28.03.1995, МПК B65G 33/14, F23K 3/14], который расположен в корпусе, имеющем загрузочное и разгрузочное отверстия. На одном из участков корпуса шнековый транспортер имеет меньший диаметр лопастей, чем в остальной области. Между шнековым транспортером и корпусом может находиться пространство разминования для относительно больших частей подлежащего транспортировке материала. Участок с меньшим подъемом расположен в направлении транспортировки на расстоянии от загрузочного отверстия между двумя участками с большим подъемом. Обеспечивается такое уплотнение подлежащего транспортировке вещества, что никакие газообразные вещества, такие как воздух или выделяющаяся при нагревании угля газовая фаза топлива не могут протекать через транспортное устройствоAs a prototype for a fuel supply device, a transport device with a screw conveyor [RU 2117617, 03/28/1995, IPC B65G 33/14, F23K 3/14], which is located in a housing having loading and unloading openings, is selected. In one of the sections of the casing, the screw conveyor has a smaller blade diameter than in the rest of the region. Between the screw conveyor and the housing there may be a mashing space for the relatively large parts of the material to be transported. The section with a lower rise is located in the transport direction at a distance from the loading hole between the two sections with a large rise. Such a seal is ensured that the substance to be transported is such that no gaseous substances such as air or the gas phase of the fuel released during heating of coal can flow through the transport device
Конструкция транспортного устройства позволяет предотвратить заклинивание шнека из-за образования воздушной пробки в трубе шнека, засорения шнека.The design of the transport device allows you to prevent jamming of the screw due to the formation of an air plug in the pipe of the screw, clogging of the screw.
Однако возможно нарушение непрерывности подачи топлива в результате заклинивания шнека при попадании крупной породы в зону соединения бункера со шнековым устройством. В существующих конструкциях шнековых конвейеров на вал электропривода ставят предохранительную шпонку, срезаемую при заклинивании. Это неудобно для потребителя, так как для восстановления работы приходится останавливать шнековый конвейер и менять эту деталь.However, there may be a violation of the fuel supply continuity as a result of jamming of the auger when coarse rock enters the zone of connection of the hopper with the screw device. In existing constructions of screw conveyors, a safety key is placed on the electric drive shaft, which is cut off when jammed. This is inconvenient for the consumer, since in order to restore work, it is necessary to stop the screw conveyor and change this part.
В качестве прототипа для горелки выбрана горелка для твердого топлива [RU 2129687, 28.01.1994, МПК 6 F23B 1/32, F23K 3/14, F23L 1/00]. Горелка монтируется на топке котла так, что ее передняя часть пропущена через отверстие, выполненное в обмуровке топки, в камеру сгорания. Горелка содержит трубчатый основной корпус, в котором установлен шнек для подачи твердого топлива, при этом свободный конец шнека расположен в передней части горелки, а противоположный закрытый конец - в подшипнике. Горелка также содержит силовую передачу для вращения подающего шнека внутри основного корпуса, камеру воспламенения топлива, расположенную в передней части, один открытый конец соединен с основным корпусом так, что в ней расположен свободный конец подающего шнека, питающий воздухопровод для подачи первичного воздуха для горения, при этом выпускной конец воздухопровода расположен в камере, и загрузочное отверстие, выполненное в основном корпусе для подачи твердого топлива из контейнера к шнеку.As a prototype for a burner, a burner for solid fuel was selected [RU 2129687, 01/28/1994, IPC 6 F23B 1/32, F23K 3/14, F23L 1/00]. The burner is mounted on the furnace of the boiler so that its front part is passed through an opening made in the lining of the furnace into the combustion chamber. The burner contains a tubular main body in which a screw for supplying solid fuel is installed, with the free end of the screw located in the front of the burner, and the opposite closed end in the bearing. The burner also contains a power transmission for rotating the feed screw inside the main body, a fuel ignition chamber located in the front part, one open end is connected to the main body so that the free end of the feed screw is located in it, supplying an air duct for supplying primary combustion air, this, the outlet end of the air duct is located in the chamber, and a loading hole made in the main body for supplying solid fuel from the container to the screw.
Изобретение позволяет обеспечить регулируемую подачу твердого топлива в камеру сгорания и удаление сгоревших остатков.EFFECT: invention enables to provide controlled supply of solid fuel to the combustion chamber and removal of burnt residues.
К недостаткам устройства следует отнести сложность изготовления и возможность применения только с топливом строго калиброванной формы. Невозможна непрерывная подача топлива, поскольку не решены проблемы заклинивания шнека, проникновения газов в трубу шнека, налипания топлива на шнек. Возможен перегрев горелки и части шнека и спекание горящего угля.The disadvantages of the device include the complexity of manufacture and the possibility of using only fuel with a strictly calibrated shape. A continuous supply of fuel is impossible, since the problems of jamming of the screw, penetration of gases into the pipe of the screw, and sticking of fuel to the screw are not solved. Possible overheating of the burner and part of the screw and sintering of burning coal.
В качестве прототипа для автоматизированного угольного котла выбрано устройство для сжигания твердого топлива [RU 2294483, 17.08.2005, МПК F23B 40/00, F23C 5/08], содержащее бункер для сортового либо гранулированного твердого топлива, теплообменник, топку, устройства подачи топлива и воздуха в топку, зольник, блок управления (контроллер), датчики температуры, электрические приводы. В топке установлена вертикальная горелка, выполненная в виде оболочки усеченного конуса с отверстиями для прокачки воздуха и соединенная узкой стороной с устройством подачи топлива и воздуха, представляющего собой коллектор, соединенный с вентилятором, при этом устройство подачи топлива снабжено шнековым конвейером, часть трубы которого, находящаяся в коллекторе, снабжена отверстиями для воздуха.A device for burning solid fuel [RU 2294483, 08.17.2005, IPC F23B 40/00, F23C 5/08] containing a hopper for high-quality or granular solid fuel, a heat exchanger, a furnace, fuel supply devices, and air into the furnace, ash pan, control unit (controller), temperature sensors, electric drives. A vertical burner is installed in the furnace, made in the form of a truncated cone shell with holes for pumping air and connected by a narrow side to a fuel and air supply device, which is a manifold connected to a fan, while the fuel supply device is equipped with a screw conveyor, part of which is located in the manifold, equipped with air holes.
Устройство может работать на каменном угле, включая мелкие фракции. Перед подачей в зону горения топливо и воздух предварительно подогревают, а затем подают в зону горения топки по алгоритму, обеспечивающему требуемую мощность топки и полноту сгорания топлива. Таким образом, упрощается подача топлива в топку, улучшается надежность безотказной работы теплового агрегата и полнота сгорания топлива, включая каменный уголь и мелкие фракции.The device can operate on coal, including fines. Before being fed into the combustion zone, fuel and air are preheated, and then fed to the combustion zone of the furnace according to an algorithm that provides the required furnace power and completeness of fuel combustion. Thus, the supply of fuel to the furnace is simplified, the reliability of the failure-free operation of the thermal unit and the completeness of fuel combustion, including coal and fine fractions, are improved.
Необходимость предварительно сортировать топливо, либо гранулировать его усложняет процесс. Непрерывность подачи угля может нарушиться по нескольким причинам: зависание угля в бункере, заклинивание шнека, проникновение газов в бункер, прилипание транспортируемого материала к стенкам шнекового транспортера. Не решены также проблемы перегрева горелки и спекания горящего угля. Кроме того невозможно добиться полноты сгорания микроскопических частичек угля и газовой фазы. Несгоревшие частицы угля оседают на теплообменник и вылетают в трубу, загрязняя окружающую среду.The need to pre-sort the fuel or granulate it complicates the process. The continuity of the coal supply can be violated for several reasons: the coal hangs in the hopper, the screw is jammed, gases penetrate into the hopper, the transported material sticks to the walls of the screw conveyor. The problems of overheating of the burner and sintering of burning coal have also not been solved. In addition, it is impossible to achieve complete combustion of microscopic particles of coal and the gas phase. Unburned coal particles settle on the heat exchanger and fly into the pipe, polluting the environment.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является разработка экономичного и экологичного автоматизированного угольного котла наружного исполнения, работающего на любом сорте угля фракции 0-50, предназначенного для использования при отоплении индивидуальных домов, небольших помещений производственного и общественного назначения площадью до 2000 м2.The task to which the proposed utility model is directed is the development of an economical and environmentally friendly automated outdoor coal boiler, operating on any grade of coal of fraction 0-50, intended for use in heating individual houses, small industrial and public premises with an area of up to 2000 m 2 .
Для достижения поставленной задачи предлагается автоматизированный угольный котел, содержащий бункер для твердого топлива, устройство подачи твердого топлива, горелку, камеру сгорания, камеру дожигания, теплообменник, экономайзер, золоуловитель, зольник, гравитационно-центробежный фильтр, блок автоматизации,To achieve this objective, an automated coal boiler is proposed, containing a solid fuel hopper, a solid fuel supply device, a burner, a combustion chamber, a afterburner, a heat exchanger, an economizer, an ash collector, an ash pan, a gravity-centrifugal filter, an automation unit,
Устройство подачи твердого топлива выполнено в виде шнекового конвейера, заключенного в цилиндрический корпус, вал которого проходит от бункера через камеру сгорания вдоль оси горелочного устройства, так, что внутренняя полутруба горелки является продолжением корпуса шнекового конвейера и имеет диаметр равный диаметру трубы корпуса шнекового конвейера. Цилиндрический корпус шнекового конвейера содержит загрузочное отверстие для загрузки топлива из угольного бункера и разгрузочное отверстие, через которое топливо подается в горелку. В области загрузочного отверстия на шнеке установлен ворошитель для устранения зависания угля в бункере. Вал шнека выполнен в виде двух полых коаксиальных труб. По внутренней трубе прокачивают охлаждающую жидкость. Диаметр внешней трубы подбирают таким образом, чтобы температура шнека в области горелки была порядка 500°С. Таким образом, достигают долговременной работы шнека в зоне горелки, т.е. материал, из которого изготовлен шнек, не перегорает. Шнек имеет навивку до переднего конца горелки, при этом навивка шнека имеет разрывы, превышающие максимальный размер фракции твердого топлива, в области загрузочного отверстия и между загрузочным и разгрузочным отверстиями. Наличие в области загрузочного отверстия разрыва позволяет исключить заклинивание шнека. Разрыв между загрузочным и разгрузочным отверстиями предназначен для исключения проникновения газов в трубу корпуса шнекового конвейера. Чтобы полностью исключить проникновение газов в трубу корпуса шнекового конвейера, в трубе корпуса между разгрузочным отверстием и разрывом в навивке шнека предусмотрено отверстие для подачи воздуха от вентилятора. Навивка шнека выполнена в виде ряда пластин (лопастей), имеющих форму полуэллипса, наклоненных к оси шнека так, что угол между большой осью эллипса и осью шнека составляет 30-75 градусов. Использование шнека с лопастями такой формы позволяет избежать при изготовлении шнека применения таких технологических операций, как навивки на навивочных станках или растягивания концентрических колец из листового металла. Длину, диаметр, количество лопастей подбирают в зависимости от мощности горелки. На участке, расположенном в горелке, навивка шнека имеет прерывистость 50%, что позволяет поддерживать оптимальные условия горения угля. На участке, расположенном в горелке, количество лопастей, их размеры и расстояние между ними подбирают таким образом, чтобы обеспечить полноту сгорания угля.The solid fuel supply device is made in the form of a screw conveyor enclosed in a cylindrical body, the shaft of which passes from the hopper through the combustion chamber along the axis of the burner device, so that the inner half-tube of the burner is a continuation of the screw conveyor body and has a diameter equal to the diameter of the pipe of the screw conveyor body. The cylindrical housing of the screw conveyor contains a loading hole for loading fuel from the coal hopper and a discharge opening through which fuel is supplied to the burner. An agitator is installed in the area of the feed opening on the screw to eliminate freezing of coal in the hopper. The screw shaft is made in the form of two hollow coaxial pipes. Coolant is pumped through the inner pipe. The diameter of the outer pipe is selected so that the temperature of the screw in the area of the burner is about 500 ° C. Thus, long-term operation of the screw in the burner zone is achieved, i.e. the material of which the screw is made does not burn out. The screw has a winding up to the front end of the burner, while the screw winding has gaps that exceed the maximum size of the solid fuel fraction in the area of the feed opening and between the feed and discharge openings. The presence of a gap in the area of the loading opening eliminates jamming of the screw. The gap between the loading and unloading openings is designed to prevent the penetration of gases into the pipe of the housing of the screw conveyor. In order to completely eliminate the penetration of gases into the pipe of the auger conveyor casing, an opening for supplying air from the fan is provided in the casing pipe between the discharge hole and the gap in the screw winding. The screw winding is made in the form of a series of plates (blades) having the shape of a semi-ellipse, inclined to the axis of the screw so that the angle between the major axis of the ellipse and the axis of the screw is 30-75 degrees. The use of a screw with blades of this shape allows avoiding the use of such technological operations as winding on winding machines or stretching concentric rings from sheet metal when manufacturing a screw. The length, diameter, number of blades are selected depending on the power of the burner. In the area located in the burner, screw winding has a discontinuity of 50%, which allows maintaining optimal combustion conditions of coal. On the site located in the burner, the number of blades, their size and the distance between them are selected in such a way as to ensure complete combustion of coal.
Горелка выполнена в виде трех коаксиальных полутруб, расположенных на расстоянии 5 мм и более одна от другой. Внутренняя полутруба горелки является продолжением корпуса шнекового конвейера и имеет диаметр равный диаметру трубы корпуса шнекового конвейера. Внутренняя полутруба горелочного устройства, может расширяться от места соединения с корпусом шнекового конвейера под углом 20 градусов к образующей боковой поверхности трубы корпуса шнекового конвейера, так, что сечение плоскостью перпендикулярной оси вала шнека по переднему концу горелки представляет собой полуэллипс с малой полуосью, длина которой равна радиусу трубы корпуса шнекового конвейера, а длина большой оси составляет 25-100% диаметра трубы корпуса шнекового конвейера. Это позволяет увеличить площадь горения и, следовательно, мощность горелки. В полости между внутренней и средней полутрубами циркулирует охлаждающая жидкость, которую подают через отверстия, выполненные со стороны соединения шнека с горелкой. В полости для циркуляции воды с помощью разветвленной системы перегородок добиваются регулируемого охлаждения поверхности горелки. Температуру слоя угля поддерживают на уровне, исключающем плавление золы во избежание шлакования слоя и перегрева горелки и шнека. В полости между внешней и средней полутрубами выполнена система перегородок и трубок, позволяющая организовать регулируемый процесс подачи первичного воздуха от вентилятора в горелку. Количество сопел подачи первичного воздуха в горелку и плотность их расположения меняется по длине горелки в зависимости от количества воздуха необходимого в данной зоне горения для обеспечения полноты сгорания угля. Сопла подачи первичного воздуха в горелку имеют угол наклона от 10 до 30 градусов в двух плоскостях: по направлению к горизонту и по направлению к движению топлива так, что выходное отверстие ниже входного, что исключает попадание золы в зону циркуляции воздуха при отключении подачи воздуха, так как под действием своего веса зола будет опускаться вниз, не поднимаясь по соплам. Таким образом, за счет конструктивных особенностей горелки достигают уменьшения спекания горящего угля, исключения механического недожога, исключения попадания золы в сопла горелки при отключении подачи воздуха. Изменяя длину и диаметр горелки можно менять мощность горелки в диапазоне 10-200 кВт. При использовании котлов большей мощности возможно использовании угля большей фракции.The burner is made in the form of three coaxial half tubes located at a distance of 5 mm or more from one another. The inner half-tube of the burner is a continuation of the housing of the screw conveyor and has a diameter equal to the diameter of the pipe of the housing of the screw conveyor. The inner half-tube of the burner device can expand from the point of connection with the screw conveyor case at an angle of 20 degrees to the forming lateral surface of the pipe of the screw conveyor case, so that the plane section perpendicular to the axis of the screw shaft along the front end of the burner is a semi-ellipse with a minor axis, the length of which is equal to the radius of the pipe of the housing of the screw conveyor, and the length of the major axis is 25-100% of the diameter of the pipe of the housing of the screw conveyor. This allows you to increase the combustion area and, consequently, the power of the burner. Coolant circulates in the cavity between the inner and middle half tubes, which is fed through openings made from the side of the screw and burner connection. In the cavity for the circulation of water with the help of a branched system of partitions, controlled cooling of the burner surface is achieved. The temperature of the coal layer is maintained at a level that excludes melting of the ash in order to avoid slagging of the layer and overheating of the burner and auger. In the cavity between the outer and middle half pipes, a system of partitions and tubes is made, which allows you to organize an adjustable process of supplying primary air from the fan to the burner. The number of nozzles for supplying primary air to the burner and their density varies along the length of the burner depending on the amount of air required in the combustion zone to ensure complete combustion of coal. The nozzles for supplying primary air to the burner have an angle of inclination of 10 to 30 degrees in two planes: towards the horizon and towards the movement of fuel so that the outlet is lower than the inlet, which prevents ash from entering the air circulation zone when the air supply is turned off, so how under the influence of its weight the ash will fall down without rising through the nozzles. Thus, due to the design features of the burner, sintering of the burning coal is reduced, mechanical burnout is eliminated, and ash does not get into the burner nozzles when the air supply is turned off. By changing the length and diameter of the burner, you can change the power of the burner in the range of 10-200 kW. When using boilers of greater power, it is possible to use coal of a larger fraction.
Топка котла состоит из камеры сгорания и камеры дожигания. Камера сгорания имеет теплоизолированный водоохлаждаемый корпус в форме кругового цилиндра, расположенного горизонтально, в одном основании которого расположены фланец крепления горелочного устройства и трубка подачи вторичного воздуха, в другом основании - опора для закрепления вала шнека и дверца первичного розжига угля. Цилиндрическая форма камеры сгорания позволяет:The boiler furnace consists of a combustion chamber and a afterburner. The combustion chamber has a thermally insulated water-cooled case in the form of a circular cylinder located horizontally, in one base of which there is a mounting flange of the burner device and a secondary air supply pipe, in the other base there is a support for fixing the screw shaft and a door for primary ignition of coal. The cylindrical shape of the combustion chamber allows you to:
- уменьшить площадь контакта пламени со стенками, что способствует более длительному сохранению пламенем температуры горения пиролизных газов и частичек углерода;- reduce the area of contact of the flame with the walls, which contributes to a longer preservation by the flame of the combustion temperature of pyrolysis gases and particles of carbon;
- турбулизировать движение горящих газов для более равномерного перемешивания с воздухом поддува, что обеспечивает более полное сгорание летучих компонентов угля. Камера сгорания соединяется с камерой дожигания через горловину с фланцем крепления теплообменника, с зольником - через горловину с фланцем крепления зольника.- turbulize the movement of burning gases for more uniform mixing with the blowing air, which ensures more complete combustion of the volatile components of coal. The combustion chamber is connected to the afterburner through the neck with the heat exchanger mounting flange, with the ash pan - through the neck with the ash pan mounting flange.
Внутри теплообменника, выполненного в форме вертикального кругового полого цилиндра с крышкой - в одном основании, и фланцем крепления - в другом основании, расположены камера дожигания, имеющая форму вертикального кругового полого цилиндра, одно основание которого открыто во внутренний объем теплообменника, другое - в канал горловины, соединяющей камеру дожигания с камерой сгорания, и кольцевая камера теплоносителя. По оси камеры дожигания расположены турбулизаторы, представляющие собой лопасти в форме пропеллера, повернутые на 90 градусов друг относительно друга. Количество турбулизаторов (один или более) подбирают в зависимости от мощности котла. Внутренняя поверхность камеры дожигания теплоизолирована шамотным кирпичом и теплоизоляционным огнестойким картоном. Конструкция камеры дожигания рассчитана так, что по всей длине канала обеспечивается оптимальная для горения температура 800-1000°С. Длина камеры дожигания должна быть не менее метра, что позволяет дожечь все летучие компоненты даже длиннопламенных углей. Кольцевая камера теплоносителя с патрубками подвода и отвода жидкого теплоносителя, образована корпусом теплообменника и корпусом камеры дожигания. Дымогарные трубы, расположены в камере теплоносителя таким образом, что концами они крепятся к торцевым поверхностям камеры, образуя сквозные каналы, соединяющие камеру дожигания с экономайзером.Inside the heat exchanger, made in the form of a vertical circular hollow cylinder with a cover in one base, and a fastening flange in the other base, there is an afterburner having the shape of a vertical circular hollow cylinder, one base of which is open into the internal volume of the heat exchanger, the other into the neck channel connecting the afterburner with the combustion chamber and the annular coolant chamber. Turbulizers are located along the axis of the afterburner, which are propeller-shaped blades rotated 90 degrees relative to each other. The number of turbulators (one or more) is selected depending on the capacity of the boiler. The inner surface of the afterburner is thermally insulated with fireclay bricks and heat-insulating fire-resistant cardboard. The design of the afterburning chamber is designed so that the temperature of 800-1000 ° C is optimal for combustion along the entire length of the channel. The length of the afterburning chamber must be at least a meter, which allows you to burn all the volatile components of even long-flame coals. An annular coolant chamber with nozzles for supplying and discharging a liquid coolant is formed by a heat exchanger housing and an afterburner housing. Smoke tubes are located in the coolant chamber in such a way that they are attached by their ends to the end surfaces of the chamber, forming through channels connecting the afterburner with the economizer.
Экономайзер представляет собой кольцевую камеру, образованную двумя вертикальными коаксиальными цилиндрами, внутренний из которых является корпусом теплообменника, внешний располагают таким образом, чтобы между основаниями цилиндров был зазор. Экономайзер имеет выходы в гравитационно-центробежный фильтр и в зольник через золоуловитель. На фиг.1 представлено изображение автоматизированного угольного котла со шнековым конвейером - вид сбоку. На фиг.2 представлено изображение горелки - вид в разрезе А-А. На фиг.3. представлено изображение теплообменника - вид в разрезе Б-Б. Где: 1 - бункер для твердого топлива, 2 - ворошитель угля, 3 - шнековый конвейер, 4 - опора для закрепления оси шнека, 5 -электропривод, 6 - горелочное устройство, 7 - устройство подачи воздуха (вентилятор наддува), 8 - камера сгорания, 9 - водоохлаждаемый корпус камеры сгорания, 10 - фланец крепления горелки, 11 - передняя дверца для первичного розжига угля, 12 - горловина с фланцем для крепления теплообменника, 13 - фланец крепления зольника, 14 - зольник, 15 - камера дожигания, 16 - камера теплоносителя, 17 - теплоизоляция камеры дожигания, 18 - турбулизаторы газового потока, 19 - дымогарные трубы, 20 - экономайзер уходящих газов, 21 - загрузочное отверстие шнекового конвейера, 22 - разгрузочное отверстие шнекового конвейера, 23 - теплообменник, 24 - крышка теплообменника, 25 - гравитационно-центробежный фильтр, 26 - выхлопной патрубок, 27 - устройство автоматической очистки дымогарных труб, 28 - разрыв в навивке шнека, 29 - разрыв в навивке шнека, 30 - сопла, 31 - огнеупорная трубка, 32 - золоуловитель, 33, 34, 35 - три коаксиальные полутрубы горелки. Автоматизация на изображении не обозначена.The economizer is an annular chamber formed by two vertical coaxial cylinders, the inner of which is the heat exchanger body, the outer one is positioned so that there is a gap between the cylinder bases. The economizer has exits to the gravity-centrifugal filter and to the ash pan through an ash collector. Figure 1 presents the image of an automated coal boiler with a screw conveyor - side view. Figure 2 presents the image of the burner is a view in section aa. In figure 3. The image of the heat exchanger is presented - a sectional view of BB. Where: 1 - a solid fuel hopper, 2 - a coal agitator, 3 - a screw conveyor, 4 - a support for fixing the screw axis, 5 - an electric drive, 6 - a burner device, 7 - an air supply device (pressurization fan), 8 - a combustion chamber 9 - a water-cooled combustion chamber housing, 10 - a burner mounting flange, 11 - a front door for primary ignition of coal, 12 - a neck with a flange for mounting a heat exchanger, 13 - an ash pan mounting flange, 14 - an ash pan, 15 - an afterburner, 16 - a camera coolant, 17 - thermal insulation of the afterburner, 18 - gas turbulizers flow, 19 - smoke tubes, 20 - economizer of exhaust gases, 21 - loading hole of the screw conveyor, 22 - discharge hole of the screw conveyor, 23 - heat exchanger, 24 - heat exchanger cover, 25 - gravity-centrifugal filter, 26 - exhaust pipe, 27 - device for automatic cleaning of smoke tubes, 28 — gap in the screw winding, 29 — gap in the screw winding, 30 — nozzles, 31 — refractory tube, 32 — ash collector, 33, 34, 35 — three coaxial half-pipes of the burner. Automation in the image is not indicated.
Автоматизированный угольный котел работает следующим образом.Automated coal boiler operates as follows.
Уголь любого сорта фракции 0-50 засыпают в бункер 1. Из бункера под воздействием веса через загрузочное отверстие 28 уголь поступает в шнековый конвейер 3, ось которого проходит через всю камеру сгорания 8 и закрепляется в основании корпуса 9 камеры сгорания в опоре 4. Уголь ворошат с помощью ворошителя 2, что позволяет избежать зависания угля в бункере. Электропривод 5, вращая шнек, непрерывно подает уголь в горелку 6, расположенную в камере сгорания 8 топки котла. Для предотвращения заклинивания шнека, а также предотвращения проникновения газов из топки в шнековый конвейер в навивке шнека предусмотрены разрывы 28 и 29, превышающие максимальный размер фракции угля, соответственно, в области загрузочного отверстия 21 и между загрузочным 21 и разгрузочным 22 отверстиями. В зоне разрыва 29 уголь не транспортируется шнеком, а продавливается по трубе, при этом он заполняет все сечение трубы, создавая пробку, через которую газы из топки не проходят в угольный бункер. Полностью исключить проникновение газов в трубу корпуса шнекового конвейера позволяет избыточное давление воздуха, подаваемого вентилятором 7. Сжигание угля осуществляют в охлаждаемой горелке 6, которая крепится с помощью фланца 10 к основанию корпуса камеры сгорания 8 топки котла. Охлаждение горелки осуществляют с помощью охлаждающей жидкости, подаваемой через отверстия, выполненные со стороны соединения шнека с горелкой. Для обеспечения полноты сгорания угля первичный воздух в горелку подают через сопла 30, количество и плотность расположения которых меняется по длине горелки в зависимости от зоны горения. В камеру сгорания 8 воздух подают через огнеупорную трубку 31. В горелке уголь поджигают как в бытовой печи, с помощью легко воспламеняемого топлива (дров, бумаги, бересты и т.п.). Для розжига угля в основании корпуса камеры сгорания предусмотрена дверца 11. Транспортировку горящего угля осуществляют шнеком от начала к концу горелки. В зоне горения поддерживают оптимальную толщину слоя угля, порядка 15 см, за счет того, что навивка шнека здесь прерывистая. Охлаждение горелки, регулируемая в зависимости от зоны горения угля подача воздуха, а также охлаждение вала шнека и лопастей в зоне горения, особенности формы лопастей и их расположение позволяют поддерживать температуру в горелке на уровне, исключающем плавление золы и перегрев горелки и шнека. По мере продвижения вперед уголь полностью сгорает, образующаяся зола падает в зольник 14, соединенный с камерой сгорания посредством фланца 13, а раскаленные газы поступают из камеры сгорания 8 через горловину 12 в камеру дожигания 15, теплоизолированную шамотным кирпичом и теплоизоляционным огнестойким картоном. Дожигание происходит за счет активного перемешивания горящих газов с вторичным воздухом при температуре 800°С. Также в камере дожигания посредством турбулизаторов 18 происходит турбулизация потока для лучшего перемешивания продуктов горения и воздуха. Длина камеры дожигания не менее 1 метра, что позволяет дожигать все летучие компоненты, даже длиннопламенных углей. В камере дожигания поток газа движется вверх и закручивается по спирали, при этом под действием центробежной силы более тяжелые частички сажи и золы отбрасываются на раскаленные стенки камеры, сгорают, и под действием силы тяжести падают вниз, в горелку, после чего перемещаются вместе со шлаком в зольник. Кроме того, при движении вверх в вертикальном канале камеры дожигания происходит снижение скорости частиц сажи и золы и падание их в горелку и далее перемещение в зольник. Раскаленные газы, пройдя камеру дожигания 15 и развернувшись на 180 градусов, поступают в дымогарные трубы 19, расположенные в кольцевой камере теплоносителя 16, теплообменника 23. Подвод и отвод жидкого теплоносителя в камеру 16 осуществляется через патрубки (не обозначено на чертеже). Движение газов вниз по дымогарным трубам обеспечивает эффективный теплообмен за счет противотока дымовых газов и теплоносителя в теплообменнике и отсутствие нарастания сажи на стенах труб, за счет сдувания потоком частичек сажи и золы со стен дымогарных труб в золоуловитель 32, затем - в зольник 14. Газы, пройдя дымогарные трубы, вновь делают поворот на 180 градусов и попадают в экономайзер 20. Движение дымовых газов в экономайзере происходит вверх со скоростью в несколько раз ниже, чем в камере дожигания и дымогарных трубах. Таким образом, на этом повороте частицы золы и сажа, подвергаясь действию центробежных и гравитационных сил, падают в золоуловитель 32, затем - в зольник 14. В экономайзере происходит теплообмен между дымовыми газами и стенками теплообменника, что приводит к дополнительному съему тепла от дымовых газов. Далее поток газов попадает в гравитационно-центробежный фильтр 25 и через выхлопной патрубок 26 выбрасывается наружу.Coal of any grade 0-50 fraction is poured into the hopper 1. From the hopper, under the influence of weight through the feed opening 28, the coal enters the screw conveyor 3, the axis of which passes through the entire combustion chamber 8 and is fixed in the base of the housing 9 of the combustion chamber in the support 4. The coal is agitated using the agitator 2, which avoids freezing of coal in the hopper. The electric drive 5, rotating the screw, continuously feeds coal into the burner 6 located in the combustion chamber 8 of the boiler furnace. To prevent jamming of the screw, as well as to prevent the penetration of gases from the furnace into the screw conveyor, breaks 28 and 29 are provided in the winding of the screw, exceeding the maximum size of the coal fraction, respectively, in the area of the feed opening 21 and between the feed 21 and the discharge 22 openings. In the fracture zone 29, coal is not transported by the screw, but is pressed through the pipe, while it fills the entire cross section of the pipe, creating a cork through which gases from the furnace do not pass into the coal bunker. Excessive air pressure supplied by the fan 7 allows to completely eliminate the penetration of gases into the pipe of the auger conveyor housing. Coal is burned in a cooled burner 6, which is fastened with a flange 10 to the base of the body of the combustion chamber 8 of the boiler furnace. The cooling of the burner is carried out using coolant supplied through openings made on the side of the connection of the screw with the burner. To ensure complete combustion of coal, primary air is supplied to the burner through nozzles 30, the number and density of which varies along the length of the burner depending on the combustion zone. Air is supplied to the combustion chamber 8 through the refractory tube 31. In the burner, the coal is ignited as in a domestic furnace, using easily flammable fuel (firewood, paper, birch bark, etc.). For ignition of coal, a door is provided at the base of the combustion chamber housing 11. Transportation of burning coal is carried out by a screw from the beginning to the end of the burner. In the combustion zone, the optimum thickness of the coal layer is maintained, about 15 cm, due to the fact that the screw winding is intermittent here. The cooling of the burner, the air supply depending on the coal burning zone, as well as the cooling of the auger shaft and blades in the combustion zone, the particular shape of the blades and their location allow maintaining the temperature in the burner at a level that excludes melting of the ash and overheating of the burner and auger. As you move forward, the coal completely burns out, the resulting ash falls into the ash pan 14, connected to the combustion chamber via the flange 13, and the hot gases come from the combustion chamber 8 through the neck 12 to the afterburning chamber 15, heat-insulated with fireclay brick and heat-insulating fire-resistant cardboard. Afterburning occurs due to the active mixing of burning gases with secondary air at a temperature of 800 ° C. Also in the afterburning chamber by means of turbulizers 18, the flow is turbulized to better mix combustion products and air. The length of the afterburning chamber is at least 1 meter, which allows you to burn all volatile components, even long-flame coals. In the afterburner, the gas flow moves upward and swirls in a spiral, while under the action of centrifugal force, heavier soot and ash particles are thrown onto the red-hot walls of the chamber, burn out, and under the influence of gravity fall down into the burner, after which they move together with the slag into ashpit. In addition, when moving upward in the vertical channel of the afterburning chamber, the speed of soot and ash particles decreases and they fall into the burner and then move to the ash pan. The hot gases, having passed the afterburning chamber 15 and turned 180 degrees, enter the smoke tubes 19 located in the annular chamber of the heat carrier 16, the heat exchanger 23. The supply and removal of liquid heat carrier to the chamber 16 is carried out through nozzles (not indicated in the drawing). The movement of gases down the smoke tubes ensures efficient heat transfer due to the counterflow of flue gases and coolant in the heat exchanger and the absence of soot build-up on the walls of the pipes, by blowing particles of soot and ash from the walls of the smoke tubes to the ash collector 32, then to ash pan 14. Gases, having passed the smoke tubes, they again make a 180-degree turn and fall into the economizer 20. The movement of flue gases in the economizer occurs upward at a speed several times lower than in the afterburner and the smoke tubes. Thus, at this turn, particles of ash and soot, subjected to centrifugal and gravitational forces, fall into the ash collector 32, then into the ash pan 14. In the economizer, heat exchange occurs between the flue gases and the walls of the heat exchanger, which leads to additional heat removal from the flue gases. Then the gas stream enters the gravity-centrifugal filter 25 and is thrown out through the exhaust pipe 26.
Таким образом, в выхлопе котла не содержится ни дыма (несгоревшие летучие частички сажи), ни запаха (несгоревшие летучие газообразные компоненты угля), ни золы уноса. Участок территории вокруг котельной остается чистым.Thus, the boiler exhaust contains neither smoke (unburned volatile particles of soot), nor odor (unburned volatile gaseous components of coal), nor fly ash. The area around the boiler room remains clean.
Работа котла управляется электронным контроллером, который выполняет следующие функции: поддерживает необходимую температуру теплоносителя в зависимости от температуры окружающей среды; управляет подачей угля; управляет подачей первичного и вторичного воздуха; отключает подачу угля и воздуха при превышении температуры 95°С. Циркуляция теплоносителя обеспечивается циркуляционным насосом. Система безопасности работы котельной многоуровневая:The operation of the boiler is controlled by an electronic controller that performs the following functions: maintains the required temperature of the coolant depending on the ambient temperature; controls the supply of coal; controls the supply of primary and secondary air; cuts off the supply of coal and air when the temperature exceeds 95 ° C. Coolant circulation is provided by a circulation pump. The safety system of the boiler room is multilevel:
- при превышении температуры 95°С контроллер блокирует подачу топлива и воздуха;- when the temperature exceeds 95 ° C, the controller blocks the supply of fuel and air;
- при превышении температуры 98°С отдельное реле отключает контроллер (кроме циркуляционного насоса);- when the temperature exceeds 98 ° C, a separate relay turns off the controller (except for the circulation pump);
- при превышении давления в системе выше заданного уровня срабатывает аварийный клапан, который сбрасывает давление в отдельную емкость;- when the pressure in the system exceeds a predetermined level, an emergency valve is activated, which relieves the pressure into a separate tank;
- при поломке главного циркуляционного насоса автоматически включается резервный насос;- in the event of a breakdown of the main circulation pump, the standby pump is automatically switched on;
- при отключении электричества включается блок аварийного бесперебойного питания с аккумулятором или автоматический бензогенератор.- when a power outage is turned on, the emergency uninterruptible power supply unit with a battery or an automatic gas generator.
Практическая реализация.Practical implementation.
Разработаны и испытаны угольные котлы мощностью 25 и 40 кВт, позволяющие отопить помещение площадью 150-1000 м2 (площадь зависит от качества утепления здания). В таблице приведены основные технические характеристики.Coal boilers with a capacity of 25 and 40 kW have been developed and tested, allowing to heat a room with an area of 150-1000 m 2 (the area depends on the quality of the building's insulation). The table shows the main technical specifications.
Основные технические характерно мощностью 25 и 40 кВт.
тики угольных котловTable.
Basic technical characteristic power of 25 and 40 kW.
tiki coal boilers
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010146611/28U RU104668U1 (en) | 2010-11-16 | 2010-11-16 | AUTOMATED COAL BOILER |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010146611/28U RU104668U1 (en) | 2010-11-16 | 2010-11-16 | AUTOMATED COAL BOILER |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU104668U1 true RU104668U1 (en) | 2011-05-20 |
Family
ID=44734131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010146611/28U RU104668U1 (en) | 2010-11-16 | 2010-11-16 | AUTOMATED COAL BOILER |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU104668U1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2471128C1 (en) * | 2011-07-07 | 2012-12-27 | Благодаров Юрий Петрович | Hot-water solid-fuel boiler |
| RU2488037C1 (en) * | 2011-11-17 | 2013-07-20 | Юрий Михайлович Селиванов | Water-heating boiler |
| RU2622139C2 (en) * | 2013-01-18 | 2017-06-13 | Бейджин Шеньву Энвайронмент энд Энерджи Текнолоджи Ко., Лтд. | Powdered fuel boiler with rotary type cycle heater |
| MD1128Z (en) * | 2016-07-25 | 2017-09-30 | Виктор МАНАСТЫРЛЫ | Heating boiler |
| WO2020185127A1 (en) * | 2019-03-10 | 2020-09-17 | Александр Петрович СЕМЕНИХИН | Modular boiler for combustion of solid fuel |
| RU2756724C2 (en) * | 2017-05-29 | 2021-10-04 | СВИСС КРОНО Тек АГ | Burner for burning fuel in the form of a wood grinding product, in particular, a fine product |
| RU211009U1 (en) * | 2021-09-15 | 2022-05-18 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | FIRE TUBE WATER BOILER WITH ECONOMIZER |
-
2010
- 2010-11-16 RU RU2010146611/28U patent/RU104668U1/en active IP Right Revival
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2471128C1 (en) * | 2011-07-07 | 2012-12-27 | Благодаров Юрий Петрович | Hot-water solid-fuel boiler |
| RU2488037C1 (en) * | 2011-11-17 | 2013-07-20 | Юрий Михайлович Селиванов | Water-heating boiler |
| RU2622139C2 (en) * | 2013-01-18 | 2017-06-13 | Бейджин Шеньву Энвайронмент энд Энерджи Текнолоджи Ко., Лтд. | Powdered fuel boiler with rotary type cycle heater |
| MD1128Z (en) * | 2016-07-25 | 2017-09-30 | Виктор МАНАСТЫРЛЫ | Heating boiler |
| RU2756724C2 (en) * | 2017-05-29 | 2021-10-04 | СВИСС КРОНО Тек АГ | Burner for burning fuel in the form of a wood grinding product, in particular, a fine product |
| US11149944B2 (en) | 2017-05-29 | 2021-10-19 | SWISS KRONO Tec AG | Burner for the combustion of material for combustion in the form of a comminuted wood product, in particular of fine material |
| WO2020185127A1 (en) * | 2019-03-10 | 2020-09-17 | Александр Петрович СЕМЕНИХИН | Modular boiler for combustion of solid fuel |
| RU2791525C2 (en) * | 2021-01-13 | 2023-03-09 | Хиль Андрей Юрьевич | Modular cyclone chamber for flue gas purification |
| RU211009U1 (en) * | 2021-09-15 | 2022-05-18 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | FIRE TUBE WATER BOILER WITH ECONOMIZER |
| RU226802U1 (en) * | 2024-03-04 | 2024-06-24 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕПЕО" | SOLID FUEL BURNER |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU104668U1 (en) | AUTOMATED COAL BOILER | |
| US7059256B2 (en) | Combustion device | |
| US5678494A (en) | Biomass-fueled furnace | |
| CN201606882U (en) | High-efficiency incinerator with circulating fluidized grates | |
| RU2451239C2 (en) | Automated coal-fired boiler | |
| US9016215B2 (en) | Solid fuel unit which burns solid fuels together with their volatile gases | |
| US4836115A (en) | Vertical furnace | |
| EP2884200B1 (en) | Central heating boiler | |
| JP2009198112A (en) | Chaff combustion method and its device | |
| KR101237761B1 (en) | Centrifugal continuous combustion apparatus having function of division on fly ash | |
| RU2488037C1 (en) | Water-heating boiler | |
| RU122465U1 (en) | AUTOMATED SOLID FUEL BOILER | |
| CN106090942A (en) | Use the danger waste incineration system of the air-cooled technique of slag | |
| CN206377649U (en) | Biological particles combustion furnace and combustor | |
| CN101216170B (en) | Granular fuel combustion method and combustion apparatus | |
| RU115050U1 (en) | WATER BOILER | |
| CN202141190U (en) | Biomass energy hot-blast stove | |
| CN102261739B (en) | Biomass energy hot blast stove | |
| JP3142680U (en) | Horizontal combustion furnace | |
| RU2552009C1 (en) | Mechanised grate-fired furnace | |
| JPS5833004A (en) | Combustion device for solid fuel | |
| JP2016061475A (en) | Biomass combustion boiler | |
| CN210154073U (en) | Automatic temperature control biomass boiler | |
| CN211260777U (en) | Biomass particle combustor | |
| JP2007003043A (en) | Compact incinerator with fluidized bed thermal decomposition chamber |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20111117 |
|
| NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20130510 |