RU143611U1

RU143611U1 - BIOFUEL COMBUSTION BURNER WITH COMBINED BURNER

Info

Publication number: RU143611U1
Application number: RU2014109253/03U
Authority: RU
Inventors: Юрий Александрович Ерохин; Валерий Фёдорович Карайченцев; Виталий Сергеевич Корнев; Татьяна Григорьевна Никитина; Дмитрий Владимирович Синица
Original assignee: Открытое акционерное общество "Завод котельного оборудования"
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2014-07-27

Abstract

Топка для сжигания биотоплив с комбинированным горелочным устройством имеющая при вертикальной ориентации в горизонтальных сечениях прямоугольную или близкую к ней форму, имеющая пережим, разделяющий топку на верхнюю и нижнюю камеры, образованный выступами противоположных стен, передней и задней, имеющая топливоподающие устройства и воздушные каналы ступенчатой подачи воздуха, внутри нижней камеры размещена футеровочная масса, закрывающая собой под и нижнюю часть вертикальных экранов, при этом подовая часть нижней камеры выполнена или с экраном, покрытым футеровочной массой, или только из футеровочной массы, которая опирается на фундамент котла, кроме того, подовая поверхность топки имеет круто наклоненные скаты, примыкающие к фронтовому и заднему экранам, воздушные каналы заднего подового дутья выполнены в виде решётки с направлением дутья, соответствующем направлению газового потока, отличающаяся тем, что топливоподающее устройство для твердого топлива совмещено в едином узле с газомазутным горелочным устройством, при этом комбинированное горелочное устройство установлено в предлагаемой топке таким образом, что вектор осевой скорости дутья через него при всех режимах работы совпадает с направлением основного газового потока в камере активного горения, поддерживая и интенсифицируя её.A biofuel combustion chamber with a combined burner device having a rectangular or close-to-rectangular shape with vertical orientation in horizontal sections, having a pinch separating the furnace into upper and lower chambers formed by protrusions of opposite walls, front and rear, having fuel supply devices and step-type air channels air, a lining mass is placed inside the lower chamber, covering it underneath and the lower part of the vertical screens, while the bottom part of the lower chamber is made whether with a screen covered with a lining mass, or only of a lining mass that rests on the base of the boiler, in addition, the hearth of the furnace has steeply inclined slopes adjacent to the front and rear screens, the air channels of the rear hearth blast are made in the form of a grill with a blast direction corresponding to the direction of the gas stream, characterized in that the fuel supply device for solid fuel is combined in a single unit with a gas-oil burner device, while the combined burner device The proposed set of the furnace so that the axial velocity vector blast therethrough during all modes of operation coincides with the direction of the main gas stream in the combustion chamber of an active, supporting and intensifying it.

Description

Полезная модель относится к котлостроению и может быть использована при создании котлов, в топках которых сжигаются твердые топлива с малыми размерами частиц и высокой парусностью, такие, как лузга подсолнечника, риса, гречихи, и тому подобные растительные отходы.The utility model relates to boiler building and can be used to create boilers in the furnaces of which solid fuels with small particle sizes and high windage are burned, such as husks of sunflower, rice, buckwheat, and the like plant waste.

Из уровня техники котлостроения известны топки для сжигания твердого топлива с малой плотностью и большой парусностью, например «Топка для сжигания топлива с малым удельным весом» по патенту РФ №2394189, в которой имеется двухкамерный топочный объем с установленными в нижней камере топливоподающим устройством и отдельно стоящей воздушной турбулизирующей амбразурой с горелкой для вспомогательного и резервного топлива.From the prior art of boiler engineering, fire chambers for burning solid fuel with low density and high windage are known, for example, “Fire chamber for burning fuel with low specific gravity” according to RF patent No. 2394189, in which there is a two-chamber furnace volume with a fuel supply device installed in the lower chamber and a separate one air turbulent embrasure with a burner for auxiliary and reserve fuel.

Наиболее близким техническим решением-прототипом предлагаемому устройству является «Топка для сжигания твердого топлива, обладающего большой парусностью» по патенту РФ №126430, которая имеет вертикальную топочную камеру с ограждением, выполненным из мембранных водоохлаждаемых экранов, имеет пережим, образованный выступами передней и задней стен и разделяющий топку по вертикали на две камеры, имеет не экранированную подовую часть, образованную из жаростойкой футеровки, систему каналов для организации ступенчатого воздушного дутья и топливоподающее устройство на передней стенке нижней камеры.The closest technical solution to the prototype of the proposed device is a “Firebox for burning solid fuel with high windage” according to the patent of the Russian Federation No. 126430, which has a vertical combustion chamber with a fence made of membrane water-cooled screens, has a pinch formed by the protrusions of the front and rear walls and dividing the furnace vertically into two chambers, has an unshielded hearth formed from a heat-resistant lining, a system of channels for organizing a staged air blast and then dispenser on the front wall of the lower chamber.

К недостаткам аналога и прототипа следует отнести то, что обязательная процедура первоначального разогрева топки и теплоиспользующего агрегата (котла) в целом, после которого обеспечивается надежное воспламенение и сжигание твердого топлива из топливоподающего устройства, производится с помощью горелочного устройства, отдельно расположенного на одной (или нескольких) вертикальной стене нижней топочной камеры и работающего на высококалорийном жидком или газообразном топливе. По достижении стабильного горения основного, твердого, топлива подача вспомогательного топлива на горелку должна быть отключена, но довольно значительное количество воздуха в течение всей работы агрегата должно подаваться в качестве охлаждающего агента для горелочного устройства во избежание обгорания устья данного устройства.The disadvantages of the analogue and prototype include the fact that the mandatory procedure for the initial heating of the furnace and the heat-consuming unit (boiler) as a whole, after which reliable ignition and burning of solid fuel from the fuel supply device is ensured, is performed using a burner located separately on one (or several ) the vertical wall of the lower combustion chamber and operating on high-calorie liquid or gaseous fuels. Upon achieving stable combustion of the main, solid, fuel, the auxiliary fuel supply to the burner should be turned off, but a fairly significant amount of air should be supplied throughout the entire operation of the unit as a cooling agent for the burner device in order to avoid burning of the mouth of this device.

Основой технологии сжигания парусного твердого топлива в указанных топках является наличие вертикального вихревого движения продуктов сгорания в топочном объеме нижней камеры, что определяет увеличение времени пребывания частиц топлива в камере активного горения для обеспечения полного его выгорания. Однако наличие отдельно стоящих источников интенсивного дутья на вертикальных стенках камеры горения, будь-то горелочное устройство или турбулизирующая амбразура, у которых вектор осевой скорости дутья заведомо не совпадает с направлением основного газового потока, нарушает аэродинамическую структуру движения газов, что негативно влияет на эффективность топочного процесса. При этом также нарушается режим организованного транспортирования золы топлива из топочного объема к местам вывода ее из агрегата.The basis of the technology for burning sailing solid fuel in these furnaces is the presence of vertical vortex motion of the combustion products in the furnace volume of the lower chamber, which determines the increase in the residence time of fuel particles in the active combustion chamber to ensure its complete burnout. However, the presence of separate sources of intense blast on the vertical walls of the combustion chamber, whether it is a burner or a turbulent embrasure, in which the axial velocity vector of the blast obviously does not coincide with the direction of the main gas flow, violates the aerodynamic structure of the gas movement, which negatively affects the efficiency of the combustion process . At the same time, the regime of organized transportation of fuel ash from the furnace volume to the places where it is removed from the unit is also violated.

При работе на резервном топливе, когда подача твердого топлива отключается, через топливоподающее устройство обязательно должно подаваться довольно значительное количество нерасчетного воздуха в качестве охлаждающего агента.When working on reserve fuel, when the supply of solid fuel is turned off, a fairly significant amount of non-calculated air must be supplied through the fuel supply device as a cooling agent.

Задача, решаемая полезной моделью - создание топки упрощенной конструкции, обеспечивающей эффективное сжигание нескольких видов топлив, а именно кроме основного, твердого топлива, обладающего большой парусностью, также жидкого и газообразного топлива с улучшенными условиями горения и экологическими характеристиками в режиме дискретной подачи различных расчетных топлив.The problem solved by the utility model is the creation of a firebox of a simplified design that provides efficient combustion of several types of fuel, namely, in addition to the main solid fuel, which has a high windage, also liquid and gaseous fuels with improved combustion conditions and environmental characteristics in the mode of discrete supply of various rated fuels.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемой топки, которая имеет вертикальную топочную камеру с ограждением, выполненным из мембранных водоохлаждаемых экранов, имеет пережим, образованный выступами передней и задней стен и разделяющий топку по вертикали на две камеры, имеет не экранированную подовую часть, образованную из жаростойкой футеровки, систему каналов для организации ступенчатого воздушного дутья и топливоподающее устройство на передней стенке нижней камеры, отличающейся тем, что топливоподающее устройство для твердого топлива совмещено в едином узле с газо-мазутным горелочным устройством. При этом комбинированное горелочное устройство установлено в предлагаемой топке таким образом, что вектор осевой скорости дутья через него при всех режимах работы совпадает с направлением основного газового потока в камере активного горения, поддерживая и интенсифицируя его.The problem is solved using the proposed furnace, which has a vertical combustion chamber with a guard made of membrane water-cooled screens, has a pinch formed by the protrusions of the front and rear walls and divides the furnace vertically into two chambers, has an unshielded hearth formed from a heat-resistant lining , a channel system for organizing a staged air blast and a fuel supply device on the front wall of the lower chamber, characterized in that the fuel supply device for solid Combined fuel is combined in a single unit with a gas-oil burner device. Moreover, the combined burner device is installed in the proposed furnace in such a way that the axial velocity vector of the blast through it under all operating conditions coincides with the direction of the main gas flow in the active combustion chamber, supporting and intensifying it.

Технический результат, достигаемый от применения предлагаемой топки:The technical result achieved by the application of the proposed furnace:

- сжигание кроме основного вида топлива, а именно топлива, обладающего большой парусностью - топлива жидкого и газообразного;- burning, in addition to the main type of fuel, namely, fuel with high windage - liquid and gaseous fuels;

- упрощение конструкции топки за счет устранения дополнительной трубной разводки под установку отдельно стоящего горелочного устройства.- simplifying the design of the furnace by eliminating additional pipe wiring for the installation of a free-standing burner device.

- улучшение условий горения и экологических характеристик в режиме дискретной подачи различных расчетных топлив.- improvement of combustion conditions and environmental characteristics in the mode of discrete supply of various settlement fuels.

Из приведенного перечня признаков заявляемой топки и достижения поставленной задачи наглядно видно, что заявляемое техническое решение представляет собой новую совокупность признаков, обеспечивающих получение нового технического результата, неизвестного на дату подачи заявки.From the above list of features of the inventive firebox and the achievement of the task it is clearly seen that the claimed technical solution is a new set of features that provide a new technical result, unknown at the filing date of the application.

На фигуре в качестве примера схематично показан главный вид топки согласно изобретению для сжигания твердого топлива, обладающего большой парусностью, а также газообразного и жидкого топлив.The figure shows, by way of example, a schematic main view of a furnace according to the invention for burning solid fuels having high windage, as well as gaseous and liquid fuels.

Топка состоит из следующих частей:The furnace consists of the following parts:

1 - передняя стенка, 2 - задняя стенка, 3 - боковые стенки; 4 - подовые поверхности; элементы данных позиций, представляющие собой ограждающие водоохлаждаемые экраны и футерованный под, в совокупности образуют объем топочной камеры, состоящий из верхней камеры 5 и нижней камеры 6. В нижней камере имеется комбинированное горелочное устройство 7 и каналы воздушного дутья 8, 9 и 10, расположенные последовательно по контуру нижней камеры. Горелочное устройство имеет канал подвода воздуха 11, канал подвода твердого топлива 12, канал подвода топливного газа 13 и узел установки мазутной форсунки 14. Горелочное устройство установлено таким образом, что вектор осевой скорости потока из него 15 направлен по ходу движения вихревого потока в топочной камере.1 - front wall, 2 - rear wall, 3 - side walls; 4 - hearth surfaces; elements of these positions, which are enclosing water-cooled screens and lined under, together form the volume of the combustion chamber, consisting of the upper chamber 5 and the lower chamber 6. In the lower chamber there is a combined burner device 7 and air blast channels 8, 9 and 10 arranged in series along the contour of the lower chamber. The burner device has an air supply channel 11, a solid fuel supply channel 12, a fuel gas supply channel 13, and a fuel oil nozzle installation unit 14. The burner device is installed in such a way that the axial flow velocity vector from it 15 is directed along the swirl flow in the combustion chamber.

Топка работает следующим образом. Через горелочное устройство 7 подается вспомогательное топливо (например, газ или мазут через каналы 13 или 14) и воздух для горения 11 при отключенной системе подачи твердого топлива 12. За счет сгорания вспомогательного топлива производится разогрев футеровки в топочной камере до уровня устойчивого воспламенения и горения твердого топлива. После этого подача вспомогательного топлива прекращается и включается система подачи основного, твердого, топлива. При этом производится настройка дифференцированной подачи воздуха на горелочное устройство 11 и на ярусы ступенчатого дутья 8, 9 и 10 для обеспечения оптимального режима горения.The furnace works as follows. Auxiliary fuel (for example, gas or fuel oil through channels 13 or 14) and combustion air 11 are supplied through the burner device 7 with the solid fuel supply system 12 turned off. Lining in the combustion chamber is heated to the level of stable ignition and combustion of solid fuel by burning auxiliary fuel fuel. After that, the auxiliary fuel supply is stopped and the main, solid, fuel supply system is turned on. In this case, the differential air supply to the burner 11 and to the tiers of the step blast 8, 9 and 10 is adjusted to ensure the optimal combustion mode.

Имеющиеся внутри горелочного устройства турбулизирующие воздушные сопла способствуют равномерной раздаче топлива по ширине топочной камеры, при этом вектор осевой скорости топливо-воздушной смеси 15 совпадает с направлением движения газового вихревого потока. Частицы топлива из горелочного устройства под воздействием сил гравитации и воздушного дутья движутся в направлении нижней, подовой, поверхности 4 топочной камеры 7. Во время движения в объеме активного горения частицы топлива прогреваются до состояния возможности воспламенения. За счет аэродинамического напора воздуха из дутьевых каналов топливо интенсивно контактирует с воздухом, образуя легко воспламеняемую топливовоздушную смесь, и вовлекается в закрученный вихревой поток внутри нижней камеры, состоящий из газов продуктов сгорания, воздуха, золы и несгоревших частиц топлива.The turbulent air nozzles available inside the burner device facilitate uniform distribution of fuel along the width of the combustion chamber, while the axial velocity vector of the fuel-air mixture 15 coincides with the direction of gas vortex flow. The fuel particles from the burner under the influence of gravity and air blast move in the direction of the bottom, hearth, surface 4 of the combustion chamber 7. During movement in the volume of active combustion, the fuel particles warm up to the state of ignition. Due to the aerodynamic pressure of air from the blowing channels, the fuel intensively contacts the air, forming a highly flammable air-fuel mixture, and is drawn into a swirling vortex flow inside the lower chamber, consisting of gases of combustion products, air, ash and unburned fuel particles.

При переходе работы агрегата на другое расчетное топливо, включая резервное, оно также подается только через комбинированное горелочное устройство 7. При этом определенное количество воздуха, безусловно, будет продуваться через него же и как охлаждающий агент против обгорания устья горелки, обеспечивая эксплуатационную безопасность горелочного устройства, и как окислитель одновременно, оптимизируя условия горения. Организованная таким образом аэродинамическая структура движения рабочих агентов обеспечивает высокую эффективность топочного процесса на всех расчетных топливах.When the operation of the unit is switched to another settlement fuel, including reserve fuel, it is also supplied only through the combined burner device 7. Moreover, a certain amount of air will certainly be blown through it as a cooling agent against burning the burner mouth, ensuring operational safety of the burner device, and as an oxidizing agent at the same time, optimizing combustion conditions. Organized in this way, the aerodynamic structure of the movement of the working agents ensures high efficiency of the combustion process on all rated fuels.

Стрелками на фигуре указаны направления движения основных потоков воздуха и продуктов сгорания.The arrows in the figure indicate the direction of motion of the main air flows and combustion products.

Изданного примера видно, что при применении предлагаемого устройства решается заявленная в материалах заявки задача.The published example shows that when using the proposed device, the task stated in the application materials is solved.

Claims

A biofuel combustion chamber with a combined burner device having a rectangular or close-to-rectangular shape with vertical orientation in horizontal sections, having a pinch separating the furnace into upper and lower chambers formed by protrusions of opposite walls, front and rear, having fuel supply devices and step-type air channels air, a lining mass is placed inside the lower chamber, which covers itself under the lower part of the vertical screens, while the bottom part of the lower chamber is made whether with a screen covered with a lining mass, or only of a lining mass that rests on the base of the boiler, in addition, the hearth of the furnace has steeply inclined slopes adjacent to the front and rear screens, the air channels of the rear hearth blast are made in the form of a grill with a blast direction corresponding to the direction of the gas flow, characterized in that the fuel supply device for solid fuel is combined in a single unit with a gas-oil burner device, while the combined burner device The proposed set of the furnace so that the axial velocity vector blast therethrough during all modes of operation coincides with the direction of the main gas stream in the combustion chamber of an active, supporting and intensifying it.