RU200882U1

RU200882U1 - VORTEX COMBUSTION PYROLYSIS FURNACE

Info

Publication number: RU200882U1
Application number: RU2020121994U
Authority: RU
Inventors: Владимир Евгеньевич Васильев; Максим Владимирович Васильев
Original assignee: Владимир Евгеньевич Васильев
Priority date: 2020-07-02
Filing date: 2020-07-02
Publication date: 2020-11-17

Abstract

Полезная модель относится к печам и может применяться как для отопления помещений, нагрева воды, так и для сжигания отходов мусороперерабатывающих предприятий. Технический результат полезной модели заключается в повышении коэффициента полезного действия печи сжигания твердого топлива, который достигается за счет того, что пиролизная печь вихревого горения, содержащая корпус с вытяжной трубой, катализатор, системы подачи воды и эмульсии, отличающаяся тем, что в верхней части корпуса печи к отверстиям, выполненным на противоположных стенках, с возможностью создания вихревых потоков воздуха смонтирована пара воздуховодов с вентиляторами, по центру корпуса внутри печи с возможностью отвода пиролизных газов из центральной части печи смонтирована вертикальная труба с отверстиями в ее боковых стенках, труба в нижней части печи выполнена расходящейся вверх к выходным отверстиям с вентиляторами так, что торцы отводов вертикальной трубы загнуты по направлению воздушных потоков, создаваемых вентиляторами с возможностью эжекции воздуха из центральной части печи, вытяжная труба смонтирована в отверстии крышки печи, с внутренней стороны крышки печи вокруг отверстия вытяжной трубы смонтирован катализатор, закрытый снизу экраном, при этом выходное отверстие катализатора сообщается с вытяжной трубой, а входное отверстие катализатора сообщается с камерой активации, образованной по периметру печи наружными стенками катализатора и внутренними стенками корпуса, сверху и снизу камера активации ограничена крышкой и экраном соответственно, в экране под камерой активации выполнены отверстия с возможностью прохождения пиролизных газов внутрь камеры активации, внутри камеры активации смонтирован реактор-испаритель, по периметру которого выполнены отверстия для подачи в камеру активации эмульсии для создания горючей смеси с пиролизными газами, в вытяжной трубе выполнено отверстие для подачи воздуха для окисления горючей смеси, над отверстием для подачи воздуха смонтирована горелка, сверху вытяжной трубы смонтирован колпак, в котором смонтирована трубка отвода газов, трубка соединена со смесительной с озоном камерой, выходная трубка смесительной камеры смонтирована вблизи одного из вентиляторов с возможностью подачи в печь. 15 з.п. ф-лы, 7 ил.The utility model relates to stoves and can be used both for space heating, water heating, and for incineration of waste from garbage processing enterprises. The technical result of the utility model is to increase the efficiency of the solid fuel combustion furnace, which is achieved due to the fact that the vortex combustion pyrolysis furnace contains a housing with a chimney, a catalyst, water and emulsion supply systems, characterized in that in the upper part of the furnace housing a pair of air ducts with fans is mounted to the holes made on the opposite walls with the possibility of creating vortex air flows, a vertical pipe with holes in its side walls is mounted in the center of the body inside the furnace with the possibility of removing pyrolysis gases from the central part of the furnace, the pipe in the lower part of the furnace is made diverging upward to the outlet openings with fans so that the ends of the vertical pipe bends are bent in the direction of the air flows created by the fans with the possibility of air ejection from the central part of the furnace, the exhaust pipe is mounted in the opening of the furnace cover, on the inside of the furnace cover around the opening of the exhaust pipe, the catalyst is mounted, closed at the bottom by a screen, while the outlet of the catalyst communicates with the exhaust pipe, and the inlet of the catalyst communicates with the activation chamber formed along the perimeter of the furnace by the outer walls of the catalyst and the inner walls of the housing, from above and below the activation chamber is limited by a cover and a screen accordingly, holes are made in the screen under the activation chamber with the possibility of passage of pyrolysis gases into the activation chamber, a reactor-evaporator is mounted inside the activation chamber, along the perimeter of which there are holes for feeding emulsion into the activation chamber to create a combustible mixture with pyrolysis gases, a hole is made in the exhaust pipe for air supply for oxidation of the combustible mixture, a burner is mounted above the air supply hole, a hood is mounted on top of the exhaust pipe, in which a gas exhaust pipe is mounted, the pipe is connected to the mixing chamber with ozone, the outlet pipe of the mixing chambers It is mounted near one of the fans with the possibility of feeding into the furnace. 15 p.p. f-ly, 7 ill.

Description

Полезная модель относится к печам и может применяться как для отопления помещений, нагрева воды, так и для сжигания отходов мусороперерабатывающих предприятий [F24B 1/02, F24B 5/02].The utility model relates to stoves and can be used both for space heating, water heating, and for incineration of waste from garbage processing plants [F24B 1/02, F24B 5/02].

Из уровня техники известна ПЕЧЬ ПИРОЛИЗНАЯ [RU 157185 U1, опубл.: 20.11.2015], содержащая пиролизный корпус, стенки которого выполнены с возможностью теплоаккумулирования, снабженный загрузочной дверцей, нижняя поверхность которого снабжена колосниковой решеткой, при этом пиролизный корпус оперт на опорный отсек, снабженный поддувалом, регулятором интенсивности горения и регулятором тяги пиролиза, кроме того, печь снабжена дымоотводящей трубой, отличающаяся тем, что боковые, передняя и задняя стенки пиролизного корпуса футерованы слоем теплостойкого материала, верхняя стенка выполнена в виде плиты, с возможностью использования в качестве варочной, при этом дымоотводящая труба сообщена отводящими каналами, снабженными заслонками, выполненными с возможностью полного перекрытия каналов соответственно с полостью пиролизного корпуса и с полостью опорного отсека, причем регулятор интенсивности горения выполнен в виде коробчатого корпуса, стенка которого, совпадающая с передней стенкой опорного отсека, выполнена в виде его дверцы, причем он скреплен с ней снизу, на равном удалении его кромок от ее краев, при этом ширина коробчатого корпуса соответствует 1/3 от ширины колосниковой решетки.A PYROLYSIS FURNACE is known from the prior art [RU 157185 U1, publ .: 20.11.2015], containing a pyrolysis body, the walls of which are made with the possibility of heat storage, equipped with a loading door, the lower surface of which is equipped with a grate, while the pyrolysis body is supported on the support compartment, equipped with a blower, a combustion intensity regulator and a pyrolysis draft regulator, in addition, the furnace is equipped with a flue pipe, characterized in that the side, front and rear walls of the pyrolysis body are lined with a layer of heat-resistant material, the upper wall is made in the form of a plate, with the possibility of using it as a cooking, in this case, the smoke exhaust pipe is connected with exhaust channels equipped with dampers made with the possibility of complete overlap of the channels, respectively, with the cavity of the pyrolysis body and with the cavity of the supporting compartment, and the combustion intensity controller is made in the form of a box-shaped body, the wall of which coincides with the front wall supporting th compartment is made in the form of its door, and it is fastened to it from below, at an equal distance from its edges from its edges, while the width of the box-shaped body corresponds to 1/3 of the width of the grate.

Недостатком аналога является низкая степень сжигания газов, образовавшихся от сгорания топлива.The disadvantage of the analogue is the low degree of combustion of gases formed from the combustion of fuel.

Также известна ПЕЧЬ ДЛЯ СЖИГАНИЯ БИОМАССЫ [CN101240904 (A), опубл.: 13.08.2008], включающая корпус печи, воздухозаборник, выпускной клапан, золоотвод, кольцевой резервуар для воды и ножки печи, отличающаяся тем, что верхняя часть корпуса печи содержит порт подачи, коническая крышка печи для сбора конденсата, канал для направления газа и удержание высокотемпературного газа в высокотемпературной зоне горения печи, кольцевой канал с прикрепленным к валу устройством для падения материала, приводимым в движение золой, и кольцевым вращающимся устройством для впуска воздуха в высокотемпературную зону горения корпуса печи.Also known is the BIOMASS COMBUSTION OVEN [CN101240904 (A), publ .: 13.08.2008], including the furnace body, air intake, exhaust valve, ash outlet, annular water tank and furnace feet, characterized in that the upper part of the furnace body contains a feed port , a conical furnace cover for collecting condensate, a channel for guiding the gas and holding the high-temperature gas in the high-temperature combustion zone of the furnace, an annular channel with a device for falling material attached to the shaft, driven by ash, and an annular rotating device for introducing air into the high-temperature combustion zone of the housing ovens.

Недостатком аналога является высокий уровень загрязнения окружающего воздуха углекислым и оксидом углерода за счет их низкого сгорания.The disadvantage of the analogue is the high level of ambient air pollution with carbon dioxide and carbon monoxide due to their low combustion.

Наиболее близким по технической сущности является ОТОПИТЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ [RU 140364 U1, опубл.: 10.05.2014], содержащая корпус с топкой и вытяжной трубой, систему подачи топлива с топливопроводом, форсункой и теплообменником-подогревателем, установленным в топке, отличающаяся тем, что система подачи топлива содержит смеситель-эмульгатор, предназначенный для смешения воды с топливом, и систему подачи воды с баком-накопителем, трубопроводом низкого давления, причем к входу в смеситель-эмульгатор присоединен топливопровод, к выходу - система подачи эмульсии с водотопливной форсункой, а в топке против водотопливной форсунки установлен катализатор и устройство нагрева катализатора.The closest in technical essence is a HEATING FURNACE [RU 140364 U1, publ .: 05/10/2014], containing a housing with a firebox and a chimney, a fuel supply system with a fuel line, a nozzle and a heat exchanger-heater installed in the firebox, characterized in that the system fuel supply contains an emulsifier mixer designed for mixing water with fuel, and a water supply system with a storage tank, a low pressure pipeline, and a fuel line is connected to the inlet to the emulsifier mixer, an emulsion supply system with a water fuel nozzle is connected to the outlet, and in the firebox a catalyst and a catalyst heating device are installed opposite the water fuel injector.

Технической проблемой прототипа является высокий уровень загрязнения окружающего воздуха углекислым газом и оксидом углерода, обусловленный низким коэффициентом полезного действия печи сжигания твердого топлива. The technical problem of the prototype is the high level of ambient air pollution with carbon dioxide and carbon monoxide, due to the low efficiency of the solid fuel combustion furnace.

Задачей полезной модели является устранение недостатков прототипа.The task of the utility model is to eliminate the shortcomings of the prototype.

Техническим результатом полезной модели является повышение коэффициента полезного действия печи сжигания твердого топлива.The technical result of the utility model is to increase the efficiency of the solid fuel combustion furnace.

Указанный технический результат достигается за счет того, что пиролизная печь вихревого горения, содержащая корпус с вытяжной трубой, катализатор, системы подачи воды и эмульсии, отличающаяся тем, что в верхней части корпуса печи к отверстиям, выполненным на противоположных стенках, с возможностью создания вихревых потоков воздуха смонтирована пара воздуховодов с вентиляторами, по центру корпуса внутри печи с возможностью отвода пиролизных газов из центральной части печи, смонтирована вертикальная труба с отверстиями в ее боковых стенках, труба в нижней части печи выполнена расходящейся вверх к выходным отверстиям с вентиляторами так, что торцы отводов вертикальной трубы загнуты по направлению воздушных потоков, создаваемых вентиляторами с возможностью эжекции воздуха из центральной части печи, вытяжная труба смонтирована в отверстии крышки печи, с внутренней стороны крышки печи вокруг отверстия вытяжной трубы смонтирован катализатор, закрытый снизу экраном, при этом выходное отверстие катализатора сообщается с вытяжной трубой, а входное отверстие катализатора сообщается с камерой активации, образованной по периметру печи наружными стенками катализатора и внутренними стенками корпуса, сверху и снизу камера активации ограничена крышкой и экраном соответственно, в экране под камерой активации выполнены отверстия с возможностью прохождения пиролизных газов внутрь камеры активации, внутри камеры активации смонтирован реактор-испаритель, по периметру которого выполнены отверстия для подачи в камеру активации эмульсии для создания горючей смеси с пиролизными газами, в вытяжной трубе выполнено отверстие для подачи воздуха для окисления горючей смеси, над отверстием для подачи воздуха смонтирована горелка, сверху вытяжной трубы смонтирован колпак, в котором смонтирована трубка отвода газов, трубка соединена со смесительной с озоном камерой, выходная трубка смесительной камеры смонтирована вблизи одного из вентиляторов с возможностью подачи в печь.The specified technical result is achieved due to the fact that the vortex combustion pyrolysis furnace containing a housing with a chimney, a catalyst, water and emulsion supply systems, characterized in that in the upper part of the furnace housing to the holes made on opposite walls, with the possibility of creating vortex flows air, a pair of air ducts with fans is mounted, in the center of the body inside the furnace with the possibility of removing pyrolysis gases from the central part of the furnace, a vertical pipe with holes in its side walls is mounted, the pipe in the lower part of the furnace is made diverging upward to the outlet holes with fans so that the ends of the outlets vertical pipes are bent in the direction of air flows created by fans with the ability to eject air from the central part of the furnace, the exhaust pipe is mounted in the opening of the furnace cover, on the inside of the furnace cover around the opening of the exhaust pipe, a catalyst is mounted, closed from below by a screen, while the outlet the catalyst communicates with the exhaust pipe, and the inlet of the catalyst communicates with the activation chamber formed along the perimeter of the furnace by the outer walls of the catalyst and the inner walls of the casing, from above and below the activation chamber is limited by a cover and a screen, respectively, holes are made in the screen under the activation chamber with the possibility of passage of pyrolysis gases inside the activation chamber, inside the activation chamber, a reactor-evaporator is mounted, along the perimeter of which holes are made to supply the emulsion to the activation chamber to create a combustible mixture with pyrolysis gases, an opening is made in the exhaust pipe for air supply for oxidizing the combustible mixture, above the air supply hole is mounted the burner, a hood is mounted on top of the exhaust pipe, in which a gas outlet pipe is mounted, the pipe is connected to the mixing chamber with ozone, the outlet pipe of the mixing chamber is mounted near one of the fans with the possibility of feeding into the furnace.

В частности, корпус печи снаружи футерован теплоизоляционным материалом.In particular, the furnace body is lined with heat-insulating material on the outside.

В частности, вентиляторы выполнены радиальными.In particular, the fans are radial.

В частности, воздуховоды с вентиляторами смонтированы тангенциально к боковым стенкам печи.In particular, air ducts with fans are mounted tangentially to the side walls of the furnace.

В частности, отверстия в вертикальной трубе выполнены прямоугольными из отогнутых наружу вырезов в ее боковых стенках. In particular, the holes in the vertical pipe are rectangular from outwardly bent cutouts in its side walls.

В частности, крышка выполнена съемной.In particular, the cover is removable.

В частности, края крышки смонтированы в углубление по периметру верхнего края корпуса печи с возможностью препятствия выхода газам. In particular, the edges of the cover are mounted in a recess along the perimeter of the upper edge of the furnace body so that gases can escape.

В частности, углубление заполнено жаростойким материалом.In particular, the recess is filled with a heat-resistant material.

В частности, катализатор выполнен из металлической полосы в виде спирали.In particular, the catalyst is made of a spiral metal strip.

В частности, реактор-испаритель выполнен в виде гибкой металлической трубы.In particular, the reactor-evaporator is made in the form of a flexible metal tube.

В частности, отверстие для подачи воздуха в вытяжной трубе выполнено в виде зазора, образованного коаксиально смонтированной трубой большего диаметра.In particular, the opening for the air supply in the chimney is made in the form of a gap formed by a coaxially mounted pipe of a larger diameter.

В частности, к отверстию для подачи воздуха смонтирован вентилятор.In particular, a fan is mounted to the air inlet.

В частности, горелка выполнена в виде беспламенной горелки с керамическим катализатором.In particular, the burner is designed as a flameless burner with a ceramic catalyst.

В частности, над горелкой смонтирован теплообменник.In particular, a heat exchanger is mounted above the burner.

В частности, к смесительной камере подключен озонатор.In particular, an ozonizer is connected to the mixing chamber.

В частности, вентиляторы соединены с контроллером с возможностью изменения скорости подачи воздуха.In particular, the fans are connected to the controller so that the air flow rate can be changed.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

На фиг.1 показана пиролизная печь вихревого горения вид спереди в разрезе.Fig. 1 is a cross-sectional front view of the vortex pyrolysis furnace.

На фиг.2 показана пиролизная печь вихревого горения вид спереди в разрезе.Fig. 2 is a cross-sectional front view of the vortex combustion pyrolysis furnace.

На фиг.3 показан центральная труба отвода вид сверху.Figure 3 shows the central branch pipe in top view.

На фиг.4 показан затвор пиролизной печи вихревого горения вид спереди в разрезе.Figure 4 shows the gate of the vortex combustion pyrolysis furnace, front view in section.

На фиг.5 показан большой экран вид сверху.Figure 5 is a top view of a large screen.

На фиг.6 показан большой экран вид сбоку.6 is a side view of a large screen.

На фиг.7 показана пиролизная печь вихревого горения вид сверху.Fig. 7 is a top view of the vortex pyrolysis furnace.

На фигурах обозначено: 1 – корпус печи, 2 – вентиляторы, 3 – воздуховоды, 4 – центральная труба отвода, 5 – боковые трубы отвода, 6 – крышка, 7 – затвор, 8 – вытяжная труба, 9 – катализатор, 10 – малый экран, 11 – большой экран, 12 – газовые окна, 13 – камера активации, 14 – реактор-испаритель, 15 – вентиль, 16 – расширительный бак, 17 – камера вторичного сгорания, 18 – горелка, 19 – возвратная трубка, 20 – смесительная камера, 21 – трубка озонатора, 22 – смесительная трубка, 23 – загрузочный люк, 24 – люк выгрузки шлака, 25 – ручки с замками, 26 – контроллер, 27 – труба теплообменника, 28 - газозаборник.The figures indicate: 1 - furnace body, 2 - fans, 3 - air ducts, 4 - central exhaust pipe, 5 - side exhaust pipes, 6 - cover, 7 - shutter, 8 - exhaust pipe, 9 - catalyst, 10 - small screen , 11 - large screen, 12 - gas windows, 13 - activation chamber, 14 - reactor-evaporator, 15 - valve, 16 - expansion tank, 17 - secondary combustion chamber, 18 - burner, 19 - return pipe, 20 - mixing chamber , 21 - ozonizer tube, 22 - mixing tube, 23 - loading hatch, 24 - slag discharge hatch, 25 - handles with locks, 26 - controller, 27 - heat exchanger tube, 28 - gas intake.

Осуществление изобретения.Implementation of the invention.

Пиролизная печь вихревого горения содержит корпус 1 (см.Фиг.1), выполненный из металла и футерованный снаружи теплоизоляционным материалом (на фигурах не показан). Снаружи на противоположных боковых стенках в отверстиях (на фигурах не показаны) в верхней части корпуса печи 1 тангенциально к боковым стенкам корпуса 1 смонтированы воздуховоды 3 с вентиляторами 2, выполненными в виде радиальных вентиляторов. The vortex combustion pyrolysis furnace contains a housing 1 (see Figure 1), made of metal and lined on the outside with heat-insulating material (not shown in the figures). Outside, on opposite side walls in openings (not shown in the figures) in the upper part of the furnace body 1 tangentially to the side walls of the body 1 are mounted air ducts 3 with fans 2 made in the form of radial fans.

Внутри корпуса 1 по центру вертикально смонтирована центральная труба отвода 4 (см. Фиг.2), выполненная из металлической трубы со множеством прямоугольных вырезов (см. Фиг.3), выполненных по периметру упомянутой трубы 4 в боковых стенках из отогнутых наружу вертикальных П-образных пропилов. К центральной трубе отвода 4, например, через тройник (на фигурах не показан) смонтирована пара боковых отводящих труб 5, проложенных вдоль дна и боковых стенок корпуса 1 к отверстиям трубопроводов вентиляторов 3, при этом выходные отверстия боковых труб отвода 5 направлены тангенциально к боковым стенкам корпуса 1 печи. Inside the body 1, a central branch pipe 4 is vertically mounted in the center (see Fig. 2), made of a metal pipe with many rectangular cutouts (see Fig. 3) made along the perimeter of the said pipe 4 in the side walls of bent outward vertical P- shaped cuts. To the central pipe of the outlet 4, for example, through a tee (not shown in the figures), a pair of side outlet pipes 5 are mounted, laid along the bottom and side walls of the housing 1 to the openings of the pipelines of the fans 3, while the outlets of the side pipes of the outlet 5 are directed tangentially to the side walls 1 furnace body.

Сверху на корпусе 1 смонтирована крышка 6, при этом края крышки 6 выполнены загнутыми вниз, и при монтаже крышки 6 на корпусе 1 упомянутые края вставлены в затвор 7 (см. Фиг.3), выполненный в виде углубления по периметру с торца боковых стенок корпуса 1. Затвор 7 заполнен сыпучим жаростойким материалом, например, песком, с возможностью обеспечения герметичного объема внутри корпуса 1. On top of the body 1, a cover 6 is mounted, while the edges of the cover 6 are bent downward, and when mounting the cover 6 on the body 1, these edges are inserted into the shutter 7 (see Fig. 3), made in the form of a recess along the perimeter from the end of the side walls of the body 1. The shutter 7 is filled with a free-flowing heat-resistant material, for example, sand, with the possibility of providing a sealed volume inside the housing 1.

По центру крышки 6 выполнено отверстие (на фигурах не показано) сверху к которому смонтирована вытяжная труба 8. Снизу к крышке 6 смонтирован катализатор 9, выполненный из металлической полосы, свернутой в спираль вокруг отверстия вытяжной трубы 8. Снизу к катализатору 9 по центру смонтирована малый экран 10, перекрывающий собой 2-3 витка катализатора 9 в каждую сторону от его вертикальной оси. Снизу к малому экрану 9 и к загнутым краям крышки 6 смонтирован большой экран 11 (см. Фиг.4), состоящий из двух полуколец (на фигурах не показаны), при этом диаметр внутреннего отверстия большого экрана 11 выполнен меньшим диаметра малого экрана 9. Концы полуколец большого экрана 11 разведены в противоположные стороны так, что образуют пару газовых окон 12 (см. Фиг.5) в круговую камеру активации 13, образованную по периметру между крышкой 6, внешними витками катализатора 9 и большим экраном 11. Внутрь камеры активации 13 заведен через отверстие (на фигурах не показано) в крышке 6 и смонтирован вдоль корпуса 1 реактор-испаритель 14, выполненный из гибкой металлической трубы, торцы которой выполнены заглушенными. Снаружи корпуса 1 реактор-испаритель 14 снабжен вентилем 15 и сообщается с расширительным баком 16. В боковых стенках реактора-испарителя 14, с его внутренней стороны выполнены отверстия.A hole is made in the center of the cover 6 (not shown in the figures) from above to which the exhaust pipe is mounted 8. The catalyst 9 is mounted from the bottom to the cover 6, made of a metal strip rolled into a spiral around the opening of the exhaust pipe 8. From the bottom to the catalyst 9, a small screen 10, overlapping 2-3 turns of catalyst 9 in each direction from its vertical axis. From below to the small screen 9 and to the bent edges of the cover 6, a large screen 11 is mounted (see Fig. 4), consisting of two half rings (not shown in the figures), while the diameter of the inner hole of the large screen 11 is made smaller than the diameter of the small screen 9. Ends the half rings of the large screen 11 are spread apart in opposite directions so that they form a pair of gas windows 12 (see Fig. 5) into a circular activation chamber 13 formed along the perimeter between the cover 6, the outer turns of the catalyst 9 and the large screen 11. Inside the activation chamber 13 is wound through the hole (not shown in the figures) in the cover 6 and mounted along the body 1, the reactor-evaporator 14, made of a flexible metal pipe, the ends of which are damped. Outside the body 1, the reactor-evaporator 14 is equipped with a valve 15 and communicates with the expansion tank 16. In the side walls of the reactor-evaporator 14, on its inner side, holes are made.

Сверху на вытяжной трубе 8 коаксиально смонтирована труба, образующая камеру вторичного сгорания 17, при этом упомянутая труба выполнена большим диаметра вытяжной трубы 8 с возможностью подсоса воздуха через образовавшийся зазор между внешними стенками вытяжной трубы 8 и внутренними стенками трубы камеры вторичного сгорания 17. On top of the chimney 8, a pipe is coaxially mounted, forming a secondary combustion chamber 17, while the said pipe is made larger than the chimney 8 with the possibility of sucking air through the formed gap between the outer walls of the chimney 8 and the inner walls of the tube of the secondary combustion chamber 17.

В одном из вариантов реализации к отверстию в вытяжной трубе 8, выполненным в виде зазора между образованным зазором внешними стенками вытяжной трубы 8 и внутренними стенками трубы камеры вторичного сгорания 17 смонтирован вентилятор (на фигурах не показаны) с возможностью дополнительного нагнетания воздуха в камеру вторичного сгорания 17.In one of the embodiments, a fan (not shown in the figures) is mounted to the hole in the chimney 8, made in the form of a gap between the outer walls of the chimney 8 formed by the gap and the inner walls of the tube of the secondary combustion chamber 17, with the possibility of additional injection of air into the secondary combustion chamber 17 ...

Внутри камеры вторичного сгорания 17 смонтирована горелка 18 (см. Фиг.6), выполненная в виде беспламенной горелки с керамическим катализатором. Над горелкой 18 смонтирована труба теплообменника 27. Над трубой теплообменника 27 смонтирован газозоборник 28, выполненный в виде закрытого колпака. В боковой стенке газозоборника 28 выполнено отверстие (на фигурах не показано) к которому смонтирована возвратная трубка 19, соединенная со смесительной камерой 20. К смесительной камере 20 подсоединена трубка озонатора 21. Смесительная камера 20 смесительной трубкой 22 соединена с одним из трубопроводов вентиляторов 3. Трубки 21-22 снабжены кранами (на фигурах не показаны) с возможностью регулирования количество подаваемого озона в смесительную камеру 20 и смеси озона и газов в печь. A burner 18 is mounted inside the secondary combustion chamber 17 (see Fig. 6), made in the form of a flameless burner with a ceramic catalyst. Above the burner 18, a heat exchanger tube 27 is mounted. Above the heat exchanger tube 27, a gas intake 28 is mounted, made in the form of a closed bell. An opening is made in the side wall of the gas intake 28 (not shown in the figures) to which a return tube 19 is mounted, connected to the mixing chamber 20. An ozonator tube 21 is connected to the mixing chamber 20. The mixing chamber 20 is connected by a mixing tube 22 to one of the pipelines of the fans 3. Tubes 21-22 are equipped with taps (not shown in the figures) with the possibility of adjusting the amount of ozone supplied to the mixing chamber 20 and the mixture of ozone and gases into the furnace.

В корпусе 1 печи смонтирован загрузочный люк 23, а под ним люк выгрузки шлака 24. Люки 23-24 снабжены шарнирными петлями (на фигурах не показаны) и ручками с замками 25. Изнутри люков 23-24 по периметру смонтирован уплотнитель (на фигурах не показан), выполненный из жаростойкого материала, например асбестового шнура.A loading hatch 23 is mounted in the furnace body 1, and a slag discharge hatch 24 is mounted under it. Hatches 23-24 are equipped with hinged hinges (not shown in the figures) and handles with locks 25. A seal is mounted around the perimeter of hatches 23-24 (not shown in the figures ), made of heat-resistant material, such as asbestos cord.

Вентиляторы 2 соединены с контроллером 26, смонтированным снаружи корпуса 1 котла. Fans 2 are connected to a controller 26 mounted outside the boiler body 1.

Контроллер 26 выполнен с возможностью управления вентиляторами 2 для регулирования интенсивности горения за счет изменения воздушной тяги над областью горения топлива и области разряжения, создаваемой вентиляторами 2 и центральной трубой отвода 4. The controller 26 is configured to control the fans 2 to control the combustion intensity by changing the air draft over the fuel combustion area and the vacuum area created by the fans 2 and the central exhaust pipe 4.

Пиролизную печь вихревого горения используют следующим образом.The vortex combustion pyrolysis furnace is used as follows.

Перед началом использования реактор-испаритель 14 заполняют твердым эмульгатором, состоящим, например, из смеси мелких фракций технического углерода и металлических опилок. Реактор-испаритель 14 через отверстие, выполненное в крышке 6, заводят в камеру активации 13 и укладывают его вдоль боковых стенок корпуса 1 котла. Before starting to use the reactor-evaporator 14 is filled with a solid emulsifier, consisting, for example, of a mixture of fine fractions of carbon black and metal filings. The reactor-evaporator 14 through the hole made in the cover 6 is introduced into the activation chamber 13 and placed along the side walls of the boiler body 1.

Присоединяют реактор-испаритель 14 к расширительному баку 16, который заполняют водой или водомасляной эмульсией. Через загрузочный люк 23 загружают топливо, при этом следят, чтобы верхний уровень топлива не перекрывал отверстия в корпусе 1 со смонтированными к ним воздуховодами 3. Поджигают топливо сверху и плотно закрывают загрузочный люк 23 с помощью ручки с замком 25.Connect the reactor-evaporator 14 to the expansion tank 16, which is filled with water or water-oil emulsion. Fuel is loaded through the loading door 23, while making sure that the upper level of the fuel does not overlap the holes in the housing 1 with the air ducts 3 mounted to them. Fuel is ignited from above and the loading door 23 is tightly closed using a handle with a lock 25.

После устойчивого разгорания топлива с контроллера 26 включают вентиляторы 2 и подают воздух (показан пунктирными линиями со стрелками). Вентиляторы 2 за счет тангенциального смещения входных отверстий воздуховодов 3 к боковым стенкам корпуса 1 печи создают вихревые потоки. Нагнетаемый вентиляторами 2 воздух создает зону высокого давления по периферии корпуса 1 печи, при этом за счет воздуха, нагнетаемого вентиляторами 2, происходит интенсивное окисление топлива. За счет эжекции, возникаемой у выходных отверстий боковых труб отвода 5 потоки воздуха от вентиляторов 2 вовлекают в вихревое движение пиролизные газы, поступающие из центральной части корпуса 1 печи через прямоугольные отверстия (показаны линиями со стрелками), выполненные в боковых стенках центральной трубы отвода 4 и происходит сгорание части пиролизных газов внутри центральной трубы отвода 4, при этом происходит нагревание топлива вокруг упомянутой трубы 4 с последующим окислением и сгоранием. Другую часть пиролизных газов вихревыми потоками через газовые окна 12, выполненные в большом экране 11, подают в камеру активации 13. Одновременно из отверстий в реакторе-испарителе 14 в камеру активации 13 подают эмульсию, образованную из водомасляной эмульсии, поступающей в реактор-испаритель 14 из расширительного бака 16 через открытый вентиль 15, разогретую в реакторе-испарителе 14 до парообразного состояния за счет температуры горения топлива в котле и технического углерода. Эмульсия при высокой температуре образует синтез-газ, состоящий из монооксида углерода СО и водорода Н₂. Синтез-газ за счет вытеснения его из камеры активации 13 пиролизными газами вместе с этими газами подают в катализатор 9, при прохождении через спираль которого происходит интенсивное смешивание синтез-газа и пиролизных газов в результате чего производят подготовку указанной смеси к кинетическому, более интенсивному и полному сгоранию. Из катализатора 9 горючая смесь синтез-газа и пиролизных газов, разогретая до температуры 600-800°С через вытяжную трубу 8 подают в камеру вторичного сгорания 17, при этом через зазор, выполненный между внутренними стенками камеры вторичного сгорания 17 и наружными стенками вытяжной трубы 8 за счет разницы давления внутри и снаружи трубы в камеру вторичного сгорания 17 снаружи «подсасывается» воздух (показан пунктирными линиями со стрелками). Вместе с воздухом через зазор между внутренними стенками камеры вторичного сгорания 17 и наружными стенками вытяжной трубы 8 в одном из вариантов реализации полезной модели подают озон из озонатора (на фигурах не показан) с возможностью повышения оксилительной способности подаваемой горючей смеси.After a steady combustion of fuel from the controller 26, fans 2 are turned on and air is supplied (shown in dotted lines with arrows). The fans 2 due to the tangential displacement of the inlet openings of the air ducts 3 to the side walls of the furnace body 1 create vortex flows. The air blown by the fans 2 creates a high pressure zone around the periphery of the furnace body 1, while due to the air blown by the fans 2, the fuel is intensively oxidized. Due to the ejection arising at the outlet openings of the side pipes of the outlet 5, the air flows from the fans 2 are drawn into the vortex movement of the pyrolysis gases coming from the central part of the furnace body 1 through rectangular holes (shown by lines with arrows) made in the side walls of the central pipe of the outlet 4 and a part of the pyrolysis gases is burned inside the central outlet pipe 4, while the fuel is heated around the said pipe 4 with subsequent oxidation and combustion. Another part of the pyrolysis gases by vortex flows through the gas windows 12, made in the large screen 11, is fed into the activation chamber 13. Simultaneously, from the holes in the reactor-evaporator 14, the emulsion is fed into the activation chamber 13, formed from the water-oil emulsion entering the reactor-evaporator 14 from expansion tank 16 through an open valve 15, heated in the reactor-evaporator 14 to a vaporous state due to the combustion temperature of fuel in the boiler and carbon black. The emulsion at high temperature forms a synthesis gas consisting of carbon monoxide CO and hydrogen H ₂ . The synthesis gas, due to its displacement from the activation chamber 13 by pyrolysis gases, together with these gases is fed into the catalyst 9, when passing through the spiral of which intensive mixing of synthesis gas and pyrolysis gases occurs, as a result of which the said mixture is prepared for a kinetic, more intensive and complete combustion. From catalyst 9, a combustible mixture of synthesis gas and pyrolysis gases, heated to a temperature of 600-800 ° C through the exhaust pipe 8, is fed into the secondary combustion chamber 17, while through the gap made between the inner walls of the secondary combustion chamber 17 and the outer walls of the exhaust pipe 8 due to the difference in pressure inside and outside the pipe, air is "sucked in" from the outside into the secondary combustion chamber 17 (shown by dotted lines with arrows). Together with air, ozone is supplied from an ozonizer (not shown in the figures) through the gap between the inner walls of the secondary combustion chamber 17 and the outer walls of the chimney 8 in one embodiment of the utility model with the possibility of increasing the oxidizing ability of the supplied combustible mixture.

Смесь воздуха и горючего газ, достигая горелки 18, эффективно сгорает и передает тепло трубе теплообменника 27, заполненной циркулирующей жидкостью. Часть диоксида углерода, образованного от сгорания указанных газов, из газосборника 28 через возвратную трубку 19 подают в смесительную камеру 20, в которую одновременно через трубку озонатора 21 подают озон и смешивают их. Через смесительную трубку 22 смесь озона и диоксида углерода подают в один из трубопроводов вентиляторов 3, через который с потоком воздуха от вентиляторов 2 газовую смесь подают в зону окисления топлива. Описанный процесс сжигания пиролизных газов осуществляют циклически, при котором обеспечивают высокую степень сжигания газов, образующихся в процессе горения топлива.The mixture of air and combustible gas, reaching the burner 18, is efficiently combusted and transfers heat to the heat exchanger tube 27 filled with circulating liquid. Part of the carbon dioxide formed from the combustion of these gases from the gas collector 28 through the return tube 19 is supplied to the mixing chamber 20, into which ozone is simultaneously fed through the ozonizer tube 21 and mixed. Through the mixing pipe 22, a mixture of ozone and carbon dioxide is fed into one of the pipelines of the fans 3, through which the gas mixture is supplied to the fuel oxidation zone with an air flow from the fans 2. The described process of combustion of pyrolysis gases is carried out cyclically, in which a high degree of combustion of gases formed during the combustion of fuel is provided.

По мере необходимости производят очистку котла через люк выгрузки шлака 24.If necessary, the boiler is cleaned through the slag discharge hatch 24.

Подачу топлива в котел могут осуществлять непрерывно, например, шнековым загрузчиком. The fuel can be supplied to the boiler continuously, for example, using a screw loader.

Технический результат - повышение коэффициента полезного действия печи сжигания твердого топлива обеспечивается полным сгоранием топлива и образованных от его сгорания газов путем интенсивного окисления топлива воздухом, нагнетаемым вентиляторами 2, смонтированными к стенкам корпуса 1 печи, первичного сжигания пиролизных газов в центральной трубе отвода 4, вовлекаемых в упомянутую трубу 4 за счет их эжекции через боковые трубы отвода 5 вихревыми потоками воздуха, создаваемыми за счет тангенциального размещения к стенкам корпуса 1 печи воздуховодов 3 с вентиляторами 2, вторичного сжигания горелкой 18 в камере вторичного сгорания 17 пиролизных газов, вовлекаемых вихревыми потоками воздуха через отверстия в большом экране 11 и смешанных в спиральном катализаторе 9 с синтез-газом, образованным эмульсией водяного пара и топлива, подготовленной в реакторе-испарителе 14 камеры активации 13 и возврате в зону окисления топлива корпуса 1 печи части газов, образованных от сгорания смеси пиролизных газов, смешанных с озоном в смесительной камере 20. Кроме того, за счет разделения объема печи центральной трубой отвода 5 увеличивают объем топлива, одновременно участвующего в окислительном процессе. The technical result is an increase in the efficiency of the solid fuel combustion furnace is ensured by the complete combustion of the fuel and gases formed from its combustion by intensive oxidation of the fuel with air blown by the fans 2 mounted to the walls of the furnace body 1, the primary combustion of pyrolysis gases in the central exhaust pipe 4, drawn into the mentioned pipe 4 due to their ejection through the side exhaust pipes 5 by vortex air flows created due to the tangential placement of air ducts 3 with fans 2 to the walls of the furnace body 1, secondary combustion with a burner 18 in the secondary combustion chamber 17 of pyrolysis gases entrained by vortex air flows through the holes in a large screen 11 and mixed in a spiral catalyst 9 with synthesis gas formed by an emulsion of water vapor and fuel, prepared in the reactor-evaporator 14 of the activation chamber 13 and return to the fuel oxidation zone of the furnace body 1 of a part of the gases formed from the combustion of the pyrolysis mixture blended gases mixed with ozone in the mixing chamber 20. In addition, due to the division of the furnace volume by the central outlet pipe 5, the volume of fuel, simultaneously participating in the oxidation process, is increased.

В 2019 году автором была изготовлена пиролизная печь вихревого горения испытания которой показали ее высокую эффективность при сжигании твердого топлива и газов, образовавшихся от его сгорания с минимальным образованием золошлаковых отходов, что подтверждает ее высокий коэффициент полезного действия. При этом при проведении испытаний был проведен эксперимент по сжиганию твердых бытовых отходов в указанной печи. Результаты показали также высокую степень сжигания указанных отходов и сопутствующих процессу сжигания газов, что обеспечивает возможность ее использования на мусороперерабатывающих предприятиях.In 2019, the author made a vortex combustion pyrolysis furnace, tests of which showed its high efficiency when burning solid fuel and gases formed from its combustion with minimal formation of ash and slag waste, which confirms its high efficiency. At the same time, during the tests, an experiment was carried out on the incineration of municipal solid waste in the specified furnace. The results also showed a high degree of combustion of the indicated waste and gases accompanying the combustion process, which makes it possible to use it at waste processing plants.

Claims

1. A vortex combustion pyrolysis furnace, comprising a housing with a chimney, a catalyst, water and emulsion supply systems, characterized in that a pair of air ducts with fans is mounted in the upper part of the furnace housing to holes made on opposite walls with the possibility of creating vortex air flows, in the center of the body inside the furnace, with the possibility of removing pyrolysis gases from the central part of the furnace, a vertical pipe with holes in its side walls is mounted, the pipe in the lower part of the furnace is made diverging upward to the outlet openings with fans so that the ends of the vertical pipe branches are bent in the direction of the air flows created by fans with the ability to eject air from the central part of the furnace, the exhaust pipe is mounted in the opening of the furnace cover, on the inside of the furnace cover around the opening of the exhaust pipe, a catalyst is mounted, closed at the bottom by a screen, while the outlet of the catalyst communicates with the exhaust pipe, and the inlet The opening of the catalyst communicates with the activation chamber formed along the perimeter of the furnace by the outer walls of the catalyst and the inner walls of the housing, from above and below the activation chamber is limited by a cover and a screen, respectively, holes are made in the screen under the activation chamber with the possibility of passage of pyrolysis gases into the activation chamber, inside the activation chamber is mounted an evaporator reactor, around the perimeter of which holes are made for supplying an emulsion to the activation chamber to create a combustible mixture with pyrolysis gases, a hole is made in the exhaust pipe for supplying air for oxidizing the combustible mixture, a burner is mounted above the air supply hole, a hood is mounted on top of the exhaust pipe, in which the gas outlet tube is mounted, the tube is connected to the mixing chamber with ozone, the outlet tube of the mixing chamber is mounted near one of the fans with the possibility of feeding into the furnace.

2. A pyrolysis furnace according to claim 1, characterized in that the furnace body is lined with heat-insulating material on the outside.

3. The pyrolysis furnace according to claim 1, characterized in that the fans are radial.

4. The pyrolysis furnace according to claim 1, characterized in that the air ducts with fans are mounted tangentially to the side walls of the furnace.

5. The pyrolysis furnace according to claim 1, characterized in that the holes in the vertical pipe are made rectangular from outwardly bent cutouts in its side walls.

6. The pyrolysis oven according to claim 1, wherein the cover is removable.

7. The pyrolysis furnace according to claim 1, characterized in that the edges of the cover are mounted in a recess along the perimeter of the upper edge of the furnace body with the possibility of preventing the escape of gases.

8. A pyrolysis furnace according to claim 7, characterized in that the recess is filled with a heat-resistant material.

9. The pyrolysis furnace according to claim 1, characterized in that the catalyst is made of a metal strip in the form of a spiral.

10. The pyrolysis furnace according to claim 1, characterized in that the reactor-evaporator is made in the form of a flexible metal tube.

11. The pyrolysis furnace according to claim 1, characterized in that the opening for air supply in the chimney is made in the form of a gap formed by a coaxially mounted pipe of a larger diameter.

12. The pyrolysis oven according to claim 1, characterized in that a fan is mounted to the air supply opening.

13. The pyrolysis furnace according to claim 1, characterized in that the burner is made in the form of a flameless burner with a ceramic catalyst.

14. The pyrolysis furnace according to claim 1, characterized in that a heat exchanger is mounted above the burner.

15. A pyrolysis furnace according to claim 1, characterized in that an ozonizer is connected to the mixing chamber.

16. The pyrolysis oven according to claim 1, characterized in that the fans are connected to the controller so that the air supply rate can be changed.