RU198069U1

RU198069U1 - Solid fuel low temperature swirl furnace

Info

Publication number: RU198069U1
Application number: RU2020100840U
Authority: RU
Inventors: Михаил Евгеньевич Пузырев; Евгений Михайлович Пузырёв; Евгений Борисович Жуков; Михаил Васильевич Тиханов
Original assignee: Михаил Евгеньевич Пузырев
Priority date: 2020-01-14
Filing date: 2020-01-14
Publication date: 2020-06-17

Abstract

Полезная модель относится к организации камерного сжигания измельченного топлива и может использоваться при реконструкции существующих и создании новых промышленных и энергетических котлов. Она обеспечивает экономичность, поддержание низкотемпературного топочного процесса и простую конструкцию топки.ТНТВ топка 1 образована фронтовым 2, задним 3 и боковыми 4 экранами котла. На фронтовом экране 2 расположены с наклоном вниз прямоточные горелки 5, а в нижней части ХВ 6 установлены симметрично горизонтальными рядами отдельные сопла 7 нижнего дутья и сопла 8 встречного дутья соответственно со стороны заднего 3 и фронтового 2 экранов. Сопла нижнего дутья 7 и прямоточные горелки 5 направлены встречно и тангенциально к условному телу горящего вихря 10 с горизонтальной осью вращения, формируемого из топливовоздушных струй 9.Под ХВ 6 располагаются водоохлаждаемая дожигающая колосниковая решетка 15 с шурующей планкой 16 и транспортер 17 пластинчатого типа со слоем золы 18. Колосниковая решетка 15 и транспортер 17 имеют воздушные короба 19, причем транспортер 17 подключен к бункеру золы 20 и в зоне выгрузки имеет сопла 21 для подачи холодного воздуха. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to the organization of chamber combustion of crushed fuel and can be used in the reconstruction of existing and the creation of new industrial and energy boilers. It provides efficiency, maintaining a low-temperature combustion process and a simple design of the furnace. TNTV furnace 1 is formed by the front 2, rear 3 and side 4 screens of the boiler. Direct-flow burners 5 are located on the front screen 2 with an inclination downward, and separate nozzles 7 of the lower blast and nozzles 8 of the oncoming blast are installed symmetrically in horizontal rows on the bottom of the XB 6 respectively from the side of the rear 3 and front 2 screens. The lower blast nozzles 7 and the direct-flow burners 5 are directed opposite and tangentially to the conditional body of the burning vortex 10 with a horizontal axis of rotation formed from fuel-air jets 9. Under XB 6 there are a water-cooled afterburning grate 15 with a screwing bar 16 and a plate-type conveyor 17 with a layer of ash 18. The grate 15 and the conveyor 17 have air ducts 19, and the conveyor 17 is connected to the ash bin 20 and in the discharge area has nozzles 21 for supplying cold air. 2 s.p. f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к организации камерного сжигания измельченного топлива и может использоваться при реконструкции существующих и создании новых промышленных и энергетических твердотопливных котлов. Она обеспечивает повышение экономичности за счет снижения потерь тепла с провалом и физическим теплом шлака, а также благодаря выводу золы в сухом виде, пригодном для использования.The utility model relates to the organization of chamber combustion of crushed fuel and can be used in the reconstruction of existing and the creation of new industrial and energy solid fuel boilers. It provides increased efficiency by reducing heat loss with the dip and physical heat of the slag, as well as by removing the dry ash, suitable for use.

Известна применяемая в энергетике твердотопливная низкотемпературная вихревая топка (ТНТВ) (Патент РФ №2253800, МПК F23C 5/24, F23C 7/02), имеющая установленные на фронтовом экране с наклоном вниз прямоточные горелки и щелевое сопло нижнего дутья, установленное на противоположной стенке в нижней части холодной воронки (ХВ) и расположенную ниже ХВ дополнительную камеру с дополнительным соплом, причем сопло нижнего дутья и прямоточные горелки направлены встречно и тангенциально к условному телу с горизонтальной осью вращения. Струи горелок и нижнего дутья, действуя в паре, создают горящий вихрь, заполняющий ХВ и включающий ХВ в активный топочный процесс и теплообмен. При этом наиболее крупные частицы топлива, провалившиеся через ХВ в дополнительную камеру, возвращаются с дутьем из дополнительного сопла обратно в ТНТВ топку.Known used in the energy sector is a solid fuel low-temperature vortex furnace (TNTV) (RF Patent No. 2253800, IPC F23C 5/24, F23C 7/02), having direct-flow burners mounted on a front screen with an inclined downward angle and a bottom blast slot nozzle mounted on the opposite wall in the lower part of the cold funnel (HV) and the additional chamber located below the HV with an additional nozzle, the nozzle of the lower blast and the direct-flow burners directed opposite and tangentially to a conditional body with a horizontal axis of rotation. The jets of the burners and the lower blast, acting in a pair, create a burning vortex that fills the HV and includes the HV in the active furnace process and heat transfer. In this case, the largest fuel particles that have fallen through the cold water into the additional chamber return with blast from the additional nozzle back to the TNTV furnace.

Недостатком этой ТНТВ топки является низкая экономичность из-за большого недожога с провалом. Во-первых по тому, что эта ТНТВ топка имеет повышенный провал, так как все крупные частицы выпадают в дополнительную камеру при развороте вихря над устьем ХВ. Кроме того, по мере выгорания в ТНТВ топке будет скапливаться не только крупные частицы топлива, но и зола, поэтому из-за необходимости выгрузки золы вместе с ней будет выгружаться и недогоревший уголь, причем в горячем, не пригодном для транспортировки виде и с потерями физического тепла.The disadvantage of this TNTV firebox is its low profitability due to large failure to burn. Firstly, because this TNTF furnace has an increased failure, since all large particles fall into the additional chamber when the vortex turns over the mouth of the XV. In addition, as the fuel burns out in the TNTV furnace, not only large fuel particles will accumulate, but also ash, therefore, due to the need to unload the ash, unburned coal will be unloaded along with it, moreover, in a hot form, not suitable for transportation and with physical losses heat.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству и выбранное в качестве прототипа является полезная модель (Патент ПМ РФ № 86705 МПК F23C 5/24). Она имеет расположенные на фронтовом экране с наклоном вниз прямоточные горелки и плоское сопло нижнего дутья, установленное на противоположной стенке, а в нижней части ХВ водоохлаждаемую колосниковую решетку, снабженную водоохлаждаемой шурующей планкой, причем сопло нижнего дутья и прямоточные горелки направлены встречно и тангенциально к условному телу с горизонтальной осью вращенияOf the known technical solutions, the closest in technical essence to the claimed device and selected as a prototype is a utility model (Patent PM of the Russian Federation No. 86705 IPC F23C 5/24). It has direct-flow burners located on the front screen with a downward inclination and a flat nozzle of the lower blast mounted on the opposite wall, and in the lower part of the ХV there is a water-cooled grate, equipped with a water-cooled shura, and the nozzle of the lower blast and direct-flow burners are directed opposite and tangential to the conditional body with horizontal axis of rotation

Струи горелок и нижнего дутья, действуя в паре, создают горящий вихрь, заполняющий ХВ и включающий ХВ в активный топочный процесс и теплообмен. При этом наиболее крупные частицы топлива, провалившиеся через ХВ, дожигаются на колосниковой решетке и далее выгружаются шурующей планкой.The jets of the burners and the lower blast, acting in a pair, create a burning vortex that fills the HV and includes the HV in the active furnace process and heat transfer. In this case, the largest fuel particles that have fallen through the cold water are burnt on the grate and then unloaded with a screwing bar.

Недостатком этой ТНТВ топки является низкая экономичность из-за большого недожога с провалом, по тому, что все крупные частицы выпадают на колосниковую решетку при развороте вихря над устьем ХВ. Поэтому при повышенной нагрузке ТНТВ топки или при увеличении зольности топлива колосниковая решетка не справится с глубоким выжиганием из выгружаемой золы горючих элементов, а слой может зашлаковаться. Кроме того, зола выгружается в горячем, не пригодном для транспортировки виде и с потерями физического тепла.The disadvantage of this TNTF furnace is its low profitability due to a large incomplete failure due to the fact that all large particles fall onto the grate when the vortex turns over the mouth of the HV. Therefore, with an increased load of the TNTV furnace or with an increase in the ash content of the fuel, the grate will not cope with the deep burning of combustible elements from the unloaded ash, and the layer may be slagged. In addition, the ash is discharged in a hot form, not suitable for transportation and with loss of physical heat.

Техническим результатом полезной модели является повышение экономичности ТНТВ топки.The technical result of the utility model is to increase the efficiency of the TNTV furnace.

Технический результат достигается тем, что в ТНТВ топке, содержащей расположенные на фронтовом экране с наклоном вниз прямоточные горелки и сопла нижнего дутья, установленные на противоположной стенке в нижней части холодной воронки, а также расположенную под холодной воронкой дожигающую колосниковую решетку, причем сопла нижнего дутья и прямоточные горелки направлены встречно и тангенциально к условному телу с горизонтальной осью вращения, предлагается выполнить сопла нижнего дутья в виде расположенного горизонтально ряда отдельных сопл, причем также в нижней части холодной воронки, но на противоположной от них стенке, по встречно смещенной схеме установить сопла встречного дутья.The technical result is achieved in that in a TNTV furnace, which contains direct-flow burners and nozzles of the lower blast located on the front screen with a downward inclination, mounted on the opposite wall in the lower part of the cold funnel, and also an after-fire grate located under the cold funnel, the nozzles of the lower blast and direct-flow burners are directed in the opposite direction and tangentially to a conditional body with a horizontal axis of rotation, it is proposed to make nozzles of the lower blast in the form of a row of separate nozzles located horizontally, and also to install counter-blast nozzles in the lower part of the cold funnel, but on the opposite wall from them .

При работе ТНТВ топки топливовоздушные струи горелок и воздушные струи нижнего дутья, действуя в паре, создают горящий вихрь, заполняющий ХВ. Горящий поток топливовоздушной смеси сначала натекает на задний экран, по нему движется вниз, сливается с нижним дутьем, далее разворачивается в нижней части ХВ и восходит по фронтовому экрану вверх. Этот разворот потока в нижней части ХВ будет сопровождаться выбросом горящих частиц топлива центробежными силами на дожигающую колосниковую решетку. Однако при этом струи, истекающие из сопл встречного дутья, проходят между струй нижнего дутья и сливаясь формируют восходящий по заднему экрану встречно вихрю поток, который несколько тормозит вихрь и частицы, что снижает выброс частиц центробежными силами и уменьшает их провал. Далее этот встречный поток останавливается, оттесняется от экрана и скатывается с вихрем обратно, вместе с частицами, затем он подхватывается струями нижнего дутья, и поднимается по фронтовому экрану, сливаясь с горящим вихрем.During the operation of the TNTV furnace, the fuel-air jets of the burners and the air jets of the lower blast, acting in pairs, create a burning vortex that fills the HV. The burning flow of the air-fuel mixture first flows onto the rear screen, moves downward along it, merges with the lower blast, then unfolds in the lower part of the exhaust air and ascends upward along the front screen. This turn of the flow in the lower part of the cold water will be accompanied by the ejection of burning fuel particles by centrifugal forces on the afterburning grate. However, in this case, the jets flowing from the nozzles of the oncoming blast pass between the jets of the lower blast and merge to form a stream rising up the back screen against the vortex, which somewhat inhibits the vortex and particles, which reduces the ejection of particles by centrifugal forces and reduces their failure. Further, this oncoming flow stops, is pushed away from the screen and rolls back with the vortex, together with particles, then it is picked up by the jets of the lower blast, and rises along the front screen, merging with the burning vortex.

В итоге предлагаемые технические решения обеспечивают заявленное повышение экономичности ТНТВ топки, так как уменьшают провал частиц топлива на дожигающую колосниковую решетку и обеспечивая более глубокую степень выжигания горючих из провала.As a result, the proposed technical solutions provide the declared increase in the efficiency of the TNTV furnace, since they reduce the failure of fuel particles on the afterburning grate and providing a deeper degree of burning fuel from the failure.

В п.2 предлагается дополнительно сопла встречного дутья и, по меньшей мере, часть сопл нижнего дутья направить под небольшим углом вниз, на дожигающую колосниковую решетку. Это позволяет выжигать горючие из крупных выпадающих частиц топлива за счет подачи на слой верхнего дутья, а также выдувать из слоя более мелкие частицы обратно в вихрь. При этом струи сначала ударяются о слой, затем отражаются от него вверх и далее движутся вдоль экрана.In paragraph 2, it is proposed that the nozzles of the oncoming blast and at least a portion of the nozzles of the lower blast be directed at a slight angle downward to the afterburning grate. This allows you to burn combustibles from large dropping particles of fuel by feeding the upper blast onto the layer, as well as blowing smaller particles from the layer back into the vortex. In this case, the jets first hit the layer, then are reflected from it upwards and then move along the screen.

В п.3 предлагается дополнительно выполнить дожигающую колосниковую решетку в виде транспортера пластинчатого типа с подачей холодного дутья под слой и через сопла над слоем со стороны выгрузки золы. Это позволяет не только дожечь горючие из слоя золы, но также охладить золу и выгрузить её в пригодном для транспортирования охлажденном виде с возвратом физического тепла с присосом подогретого воздуха через ХВ.In paragraph 3, it is proposed to additionally perform the afterburning grate in the form of a plate-type conveyor with the supply of cold blast under the layer and through nozzles above the layer from the discharge side of the ash. This allows not only to burn down combustibles from the ash layer, but also to cool the ash and unload it in a transportable refrigerated form with the return of physical heat with the suction of heated air through the cold air.

В итоге предлагаемые технические решения по пп.2 и 3 обеспечивают дополнительное повышение экономичности ТНТВ топки за счет более глубокого дожигания горючих из золы и утилизации её физического тепла.As a result, the proposed technical solutions according to claims 2 and 3 provide an additional increase in the efficiency of the TNTV furnace due to a deeper afterburning of fuels from ash and utilization of its physical heat.

На фиг. 1 условно показано вертикальное продольное сечение ТНТВ топки с транспортером выгрузки золы, а на фиг. 2 – схема встречно смещенной установки сопл нижнего и встречного дутья.In FIG. 1 conventionally shows a vertical longitudinal section of a TNTF furnace with an ash discharge conveyor, and FIG. 2 is a diagram of a counter biased installation of nozzles of the lower and counter blast.

Твердотопливная низкотемпературная вихревая (ТНТВ) топка 1 (фиг.1) образована фронтовым 2, задним 3 и боковыми 4 экранами котла. На фронтовом экране 2 расположены с наклоном вниз прямоточные горелки 5, а в нижней части холодной воронки (ХВ) 6 установлены по встречно смещенной схеме (фиг.2) горизонтальными рядами отдельные сопла 7 нижнего дутья и сопла 8 встречного дутья, соответственно со стороны заднего 3 и фронтового 2 экранов. Сопла нижнего дутья 7 и прямоточные горелки 5 направлены встречно и тангенциально к условному телу формируемого из топливовоздушных струй 9 горящего вихря 10 с горизонтальной осью вращения. При этом в ТНТВ топке 1 также формируются горящие потоки: восходящий по заднему экрану 3 поток 11 и основной поток 12, восходящий по фронтовому экрану 2. Благодаря встречно смещенной схеме (фиг.2), условно показанные стрелками струи 13, истекающие из сопл 8 встречного дутья, свободно проникают между струями 14, которые истекают из сопл 7 нижнего дутья и затем они сливаются.Solid fuel low-temperature vortex (TNTV) furnace 1 (Fig. 1) is formed by front 2, rear 3 and side 4 screens of the boiler. On the front screen 2, down-flow burners 5 are located with an inclination downward, and in the lower part of the cold funnel (XB) 6, separate nozzles 7 of the lower blast and nozzles 8 of the oncoming blast, respectively, from the rear side 3 are installed in horizontal rows in the opposite rows (FIG. 2) and frontline 2 screens. The nozzles of the lower blast 7 and the direct-flow burners 5 are directed in the opposite direction and tangentially to the conditional body of the burning vortex 10 formed from fuel-air jets 9 with a horizontal axis of rotation. At the same time, burning streams are also formed in the TNTV firebox 1: stream 11 ascending along the rear screen 3 and main stream 12 ascending along the front screen 2. Due to the counter-shifted scheme (Fig. 2), the streams 13 conventionally shown by the arrows flowing out from the nozzle 8 of the counter blast, freely penetrate between the jets 14, which flow from the nozzles 7 of the lower blast and then they merge.

Под ХВ 6 располагаются водоохлаждаемая дожигающая колосниковая решетка 15. Дожигающая колосниковая решетка 15, как и в прототипе, может выполняться с шурующей планкой 16 и подключаться для удаления золы к транспортеру 17 пластинчатого типа. В другом варианте транспортер 17 пластинчатого типа сам выполняется как дожигающая колосниковая решетка 15. На дожигающей колосниковой решетке 15 располагается слой золы 18, а под ней воздушный короб 19. Транспортер 17 подключен к бункеру золы 20 и в зоне выгрузки имеет сопла 21 для подачи холодного воздуха.Under XB 6 are a water-cooled afterburning grate 15. The afterburning grate 15, as in the prototype, can be made with a screwing bar 16 and connected to remove the ash to the plate-type conveyor 17. In another embodiment, the plate-type conveyor 17 itself is configured as an afterburning grate 15. On the afterburning grate 15 there is a layer of ash 18, and below it an air box 19. The conveyor 17 is connected to the ash hopper 20 and has nozzles 21 for supplying cold air in the discharge zone .

При работе ТНТВ топки 1 топливовоздушные струи 9, истекающие из прямоточных горелок 5 и струи 14, истекающие из сопл 7 нижнего дутья, действуя в паре, создают горящий вихрь 10, заполняющий ХВ 6. Причем горящий поток сначала натекает на задний экран 3, здесь он раздваивается, частично движется вверх в виде горящего потока 11, а основной поток 12 идет вниз, разворачивается в нижней части ХВ 6, сливается со струями 14 нижнего дутья, далее и восходит по фронтовому экрану 2. При этом весь топочный объём, включая объём ХВ 6, включается в активный топочный процесс и теплообмен с восприятием теплоты сгорания топлива фронтовым 2, задним 3 и боковыми 4 экранами котла.During the operation of the TNTV furnace 1, the air-fuel jets 9 flowing out from the direct-flow burners 5 and jets 14 flowing out from the lower blast nozzles 7, acting in a pair, create a burning vortex 10 filling IV 6. Moreover, the burning stream first flows onto the rear screen 3, here it it bifurcates, partially moves upward in the form of a burning stream 11, and the main stream 12 goes downward, unfolds in the lower part of ХВ 6, merges with the jets 14 of the lower blast, then ascends along the front screen 2. Moreover, the entire furnace volume, including the volume of ХВ 6 , is included in the active furnace process and heat transfer with the perception of heat of combustion of fuel by the front 2, rear 3 and side 4 screens of the boiler.

Разворот потока в нижней части ХВ сопровождается выбросом горящих частиц топлива центробежными силами на дожигающую колосниковую решетку 15 с шурующей планкой 16, но при этом струи 13, истекающие из сопл 8 встречного дутья проходят между струй 14 нижнего дутья и сливаясь формируют восходящий по заднему экрану 3 встречно вихрю 10 поток, который несколько тормозит вихрь и частицы, что снижает выброс частиц центробежными силами и уменьшает их провал. Далее этот встречный поток останавливается вихрем 10, оттесняется от заднего экрана 3, и объединяется с вихрем 10, а затем вместе с заторможенными частицами подхватывается струями 14 нижнего дутья и поднимается по фронтовому экрану 2 в основном потоке 12. The flow reversal in the lower part of the CV is accompanied by the ejection of burning fuel particles by centrifugal forces onto the afterburning grate 15 with the screwing bar 16, but at the same time, the jets 13 flowing from the oncoming blast nozzles 8 pass between the lower blast jets 14 and merge to form an ascending counter-screen 3 vortex 10 is a stream that somewhat inhibits the vortex and particles, which reduces the ejection of particles by centrifugal forces and reduces their failure. Further, this oncoming flow is stopped by the vortex 10, pushed away from the rear screen 3, and combined with the vortex 10, and then, together with the braked particles, it is picked up by the jets 14 of the lower blast and rises along the front screen 2 in the main stream 12.

Горящие частицы топлива, попавшие на водоохлаждаемую колосниковую решетку 15, догорают и охлаждаются на ней в слое золы 18 в потоке холодного дутья поступающего из воздушного короба 19. Шурующая планка 16 производит шуровку слоя и удаляет сгоревшую золу с колосниковой решетки 15 на пластинчатый транспортер 17 и слой золы 18 удаляется в бункер золы 20. В варианте выполнения транспортера 17 пластинчатого в виде дожигающей колосниковой решетки 15, слой золы 18 дожигается на пластинчатом транспортере 17 в поступающем из воздушного короба 19 дутье. Слой золы 18 при этом охлаждается потоком холодного дутья, которое поступает из воздушного короба 19 и из сопл 21.Burning fuel particles that have fallen on the water-cooled grate 15 burn out and cool on it in the ash layer 18 in the cold blast stream coming from the air box 19. The screwing bar 16 makes the layer shurovka and removes the burnt ash from the grate 15 to the plate conveyor 17 and the layer ash 18 is removed into the ash hopper 20. In an embodiment of the plate conveyor 17 in the form of an afterburning grate 15, the layer of ash 18 is burned on the plate conveyor 17 in the blast coming from the air box 19. The ash layer 18 is cooled by a stream of cold blast, which comes from the air duct 19 and from the nozzles 21.

В итоге зола выгружается в бункер золы 20 выжженной, в охлажденном, пригодном для использования и дальнейшей транспортировки виде, а подогретый воздух в виде присоса входит в ТНТВ топку снизу, через ХВ. Таким образом, предлагаемые технические решения обеспечивают заявленное повышение экономичности ТНТВ топки.As a result, the ash is discharged into the ash bin 20 burnt, in a chilled, suitable for use and further transportation form, and the heated air in the form of a suction cup enters the TNTV furnace from below, through the cold water. Thus, the proposed technical solutions provide the declared increase in the efficiency of the TNTV furnace.

Claims

1. A solid fuel low-temperature vortex furnace containing straight-through burners and lower blast nozzles located on the front screen with a downward inclination, mounted on the opposite wall in the lower part of the cold funnel, and an after-burn grate located under the cold funnel, the lower blast nozzles and direct-flow burners being directed counter and tangential to a conditional body with a horizontal axis of rotation, characterized in that the nozzles of the lower blast are made in the form of a row of separate nozzles located horizontally, and also in the lower part of the cold funnel, but on the opposite wall from them, there are installed counter blast nozzles .

2. The solid fuel low-temperature swirl furnace according to claim 1, characterized in that the oncoming blast nozzles and at least a portion of the lower blast nozzles are directed downward to the afterburning grate.

3. A solid fuel low-temperature swirl furnace according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the afterburning grate is made in the form of a plate-type conveyor with a cold blast feed box under the layer and cold blast feed nozzles above the layer installed from the ash discharge side.