RU2126113C1

RU2126113C1 - Solid fuel combustion unit

Info

Publication number: RU2126113C1
Application number: RU96115989/06A
Authority: RU
Inventors: Е.М. Пузырев; В.П. Щуренко; М.А. Шарапов
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Автоматизированные котлы малой мощности"
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1999-02-10

Abstract

FIELD: combustion of solid fuel, primarily wood residue and peat. SUBSTANCE: unit has vertical prismatic combustion chamber with constrictor in the form of gas vent, tangential overgrate-blast nozzles, chute grate, and afterburning grate. Furnace gas circulating channels arranged under chute grate have their inlet and outlet ports connected through chute grate to combustion chamber. EFFECT: improved economic efficiency and simplified design of unit. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для сжигания твердого топлива, преимущественно древесных отходов и торфа. The invention relates to a device for burning solid fuels, mainly wood waste and peat.

Известна шахтная топка для сжигания твердого топлива, преимущественно древесных отходов и торфа, содержащая камеру сгорания с наклонной колосниковой и дожигательной решеткой (см. Роддатис К.Ф. Котельные установки. - М.: Энергия, 1977, рис. 3,4). Недостатком этой топки является низкая экономичность, т.к. из-за высокой влажности древесных отходов и торфа горение в ней происходит нестабильно: сначала топливная масса постепенно прогревается и сушится, а затем быстро вспыхивает и бурно горит с выносом из топки горючих газов и мелких частиц несгоревшего топлива, т.е. с большим химическим и механическим недожогом. После выгорания топка вновь заполняется свежим топливом и процесс повторяется. Known mine furnace for burning solid fuel, mainly wood waste and peat, containing a combustion chamber with an inclined grate and afterburning grate (see Roddatis KF Boiler plants. - M .: Energy, 1977, Fig. 3.4). The disadvantage of this firebox is its low profitability, as due to the high humidity of wood waste and peat, combustion in it is unstable: first, the fuel mass gradually warms up and dries, and then quickly flares up and burns violently with the removal of combustible gases and small particles of unburned fuel, i.e. with a large chemical and mechanical burnout. After burning out, the furnace is again filled with fresh fuel and the process is repeated.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству, и выбранным в качестве прототипа, является устройство для сжигания твердого топлива (см. патент РФ N 2015450, F 23 B 1/38, RU БИ N 12, 30.06.94). В этом устройстве камера сгорания с опускной шахтой для подвода топлива, тангенциально расположенными соплами острого дутья с наклонной колосниковой и дожигательной решетками и газовыпускным окном, снабжена цилиндрической камерой дожигания, расположенной под углом к камере сгорания. В камере дожигания выполнены тангенциальные сопла острого дутья и газовыпускное окно на ее выходе. Колосниковая решетка камеры сгорания выполнена с изменяющимся углом наклона к горизонту. Of the known technical solutions, the closest in technical essence to the claimed device, and selected as a prototype, is a device for burning solid fuel (see RF patent N 2015450, F 23 B 1/38, RU BI N 12, 06/30/94). In this device, the combustion chamber with a lowering shaft for supplying fuel, tangentially located sharp blast nozzles with an inclined grate and afterburning gratings and a gas outlet window, is equipped with a cylindrical afterburner located at an angle to the combustion chamber. In the afterburner, tangential sharp blast nozzles and a gas outlet at its exit are made. The grate of the combustion chamber is made with a varying angle of inclination to the horizon.

Недостатком этой топки является сложность конструкции, т.к. наклонная камера дожигания требует выполнения наклонных сводов, учитывая при этом, что объем камеры дожигания превышает объем камеры сгорания более чем в 2 раза. Горение топлива в этом устройстве продолжает оставаться также нестабильным как и в других известных топках, с периодическим и бурно выделяющимся при воспламенении большой накопленной массы подсушенного топлива, при этом горючие газы и мелкие твердые частицы топливной массы выносятся за пределы топочного устройства из-за недостатка кислорода в период пиков горения. The disadvantage of this firebox is the design complexity, because an inclined afterburner requires the implementation of inclined arches, taking into account that the volume of the afterburner exceeds the volume of the combustion chamber by more than 2 times. The combustion of fuel in this device continues to remain unstable as in other known furnaces, with periodic and violently released during ignition of a large accumulated mass of dried fuel, while combustible gases and small solid particles of the fuel mass are carried outside the combustion device due to a lack of oxygen in period of peaks of combustion.

Целью настоящего изобретения является повышение экономичности и упрощение конструкции устройства. The aim of the present invention is to increase efficiency and simplify the design of the device.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для сжигания твердого топлива, преимущественно древесных отходов и торфа, содержащем камеру сгорания с газовыпускным окном, тангенциальными соплами острого дутья, наклонной колосниковой и дожигательной решетками, по предлагаемому изобретению камера сгорания установлена вертикально, а под наклонной колосниковой решеткой расположены один или несколько каналов циркуляции топочных газов, которые подключены к камере сгорания своими входными и выходными окнами и через наклонную колосниковую решетку, причем каналы циркуляции топочных газов могут выполняться сужающимися по ходу топочных газов, а камера сгорания имеет форму призмы. This goal is achieved by the fact that in the device for burning solid fuel, mainly wood waste and peat, containing a combustion chamber with a gas outlet, tangential nozzles of sharp blast, an inclined grate and afterburning grates, according to the invention, the combustion chamber is installed vertically, and under an inclined grate one or more flue gas circulation channels are located, which are connected to the combustion chamber by their inlet and outlet windows and through an inclined head forging lattice, and the flue gas circulation channels can be tapering along the flue gases, and the combustion chamber has the shape of a prism.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна". Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the claimed technical solution meets the criteria of the invention of "novelty."

Повышение экономичности устройства достигается за счет стабильности и равномерности топочного процесса. Слой топлива на наклонной колосниковой решетке интенсивно прогревается, сушится и воспламеняется с обеих сторон топочными газами, которые интенсивно вращаются в камере сгорания и циркулируют через слой топлива по каналам циркуляции топочных газов, при этом вновь вводимое топливо быстро воспламеняется и ровно стабильно горит без периодического накопления больших масс несгоревшего топлива в камере сгорания, что свидетельствует о соответствии предложенного технического решения критерию "положительный эффект". Improving the efficiency of the device is achieved due to the stability and uniformity of the furnace process. The fuel layer on the inclined grate is intensively heated, dried and ignited on both sides by the flue gases, which intensively rotate in the combustion chamber and circulate through the fuel layer through the flue gas circulation channels, while the newly introduced fuel quickly ignites and burns stably evenly without periodic accumulation of large mass of unburned fuel in the combustion chamber, which indicates that the proposed technical solution meets the criterion of "positive effect".

Конструкция устройства при этом упрощается, т.к. камера сгорания имеет типичную для топок форму вертикальной призмы. При поиске в патентной и научно-технической литературе устройство для сжигания твердого топлива с камерой сгорания в виде вертикальной призмы с газовыпускным окном, тангенциальными соплами острого дутья, наклонной колосниковой и дожигательной решетками, под которыми расположены один или несколько каналов циркуляции топочных газов и которые в свою очередь подключены к камере сгорания своими входными и выходными окнами и через наклонную колосниковую решетку, не обнаружено. Таким образом, предложенное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия". The design of the device is simplified, because The combustion chamber has a typical vertical prism shape for furnaces. When searching in patent and scientific and technical literature, a device for burning solid fuel with a combustion chamber in the form of a vertical prism with a gas outlet, tangential nozzles of sharp blast, an inclined grate and afterburner gratings, under which there are one or more channels of circulation of flue gases and which in their the queue is connected to the combustion chamber by its input and output windows and through an inclined grate, not detected. Thus, the proposed technical solution meets the criterion of "significant differences".

На фиг.1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. Figure 1 shows a device, a longitudinal section; figure 2 is a section aa in figure 1.

Устройство содержит призматическую камеру сгорания 1, установленную вертикально под газовыпускным окном 2 (пережимом), диаметр которого составляет 0,5 - 0,7 от диаметра камеры сгорания. В камере сгорания выполнены тангенциальные сопла острого дутья 3 и наклонная колосниковая решетка 4. Под колосниковой решеткой расположены воздуховоды 5 и каналы циркуляции топочных газов 6, подключенные к камере сгорания 1 своими входными 7 и выходными 8 окнами и через наклонную колосниковую решетку 4. Каналы циркуляции топочных газов 6 могут выполняться, как показано на фиг.1, сужающимися по ходу топочных газов. Внизу камера сгорания имеет дожигательную колосниковую решетку 9 и зольник 10, а вверху подключена к бункеру исходного топлива 11. The device contains a prismatic combustion chamber 1 mounted vertically under the gas outlet 2 (pinch), the diameter of which is 0.5 - 0.7 of the diameter of the combustion chamber. In the combustion chamber, tangential sharp blast nozzles 3 and an inclined grate 4 are made. Under the grate there are air ducts 5 and flue gas circulation channels 6 connected to the combustion chamber 1 by their inlet 7 and 8 output windows and through an inclined grate 4. Flue circulation channels gases 6 can be performed, as shown in figure 1, tapering along the flue gases. At the bottom, the combustion chamber has a afterburning grate 9 and an ash pan 10, and at the top it is connected to the feed tank 11.

Предлагаемое устройство для сжигания твердого топлива просто по конструкции и в некотором роде напоминает конструкцию шахтных топок, т.к. имеет вертикальную, легко выполняемую, например, кирпичной кладкой, призматическую камеру сгорания. The proposed device for burning solid fuel is simple in design and in some way resembles the design of shaft furnaces, as has a vertical, easily performed, for example, masonry, prismatic combustion chamber.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. При горении топлива в камере сгорания 1 благодаря наличию пережима в виде газовыпускного окна 2 и тангенциальных сопел острого дутья 3, поддерживается интенсивная циркуляция раскаленных топочных газов и мелких горящих частиц топлива. При этом, в отличие от прототипа, данная циркуляция не вынесена в специальную камеру дожигания, а охватывает наклонную колосниковую решетку 4. Топочные газы омывают поступающий слой свежего топлива и сверху и снизу за счет каналов циркуляции топочных газов 6, которые подключены к камере сгорания входными 7 и выходными 8 окнами, а также непосредственно через наклонную колосниковую решетку 4. The proposed device operates as follows. When burning fuel in the combustion chamber 1 due to the pinch in the form of a gas outlet 2 and tangential nozzles of sharp blast 3, the intensive circulation of hot flue gases and small burning particles of fuel is maintained. In this case, unlike the prototype, this circulation is not carried out in a special afterburner, but covers an inclined grate 4. The flue gases wash the incoming layer of fresh fuel both from above and below due to the flue gas circulation channels 6, which are connected to the combustion chamber by inlet 7 and output 8 windows, as well as directly through the inclined grate 4.

Раскаленные топочные газы и мелкие горящие частицы интенсивно вращающиеся с обеих сторон и циркулирующие непосредственно через наклонную колосниковую решетку 4, быстро прогревают, подсушивают и воспламеняют с двух сторон и изнутри слой топлива, поступающего из бункера исходного топлива 11. Поэтому благодаря интенсивному двухстороннему воспламенению сырое негорящее топливо не скапливается периодически на наклонной колосниковой 4 и дожигательной 9 решетках, а топочный процесс имеет стабильный, равномерный характер. Соответственно легко организуется высокоэкономичный топочный процесс с минимальными избытками воздуха и надежным выжиганием горючих газов и мелких частиц в потоках острого дутья. Incandescent flue gases and small burning particles intensively rotating on both sides and circulating directly through the inclined grate 4, quickly heat up, dry and ignite on both sides and from the inside a layer of fuel coming from the source fuel tank 11. Therefore, thanks to the intensive two-way ignition, the raw non-burning fuel it does not accumulate periodically on the inclined grate 4 and afterburning 9 grids, and the furnace process has a stable, uniform character. Accordingly, a highly economical combustion process is easily organized with minimal excess air and reliable burning of combustible gases and small particles in sharp blast streams.

Циркуляция топочных газов через наклонную колосниковую решетку 4 увеличивается и ускоряет прогрев, сушку и воспламенение слоя топлива при выполнении каналов циркуляции топочных газов сужающимися по ходу топочных газов. Первичный воздух подается под наклонную колосниковую решетку 4 через воздуховоды 5, а под дожигательную колосниковую решетку 9 - через зольник 10, где организовано экономичное дожигание крупных фракций топлива. The circulation of flue gases through the inclined grate 4 increases and accelerates the heating, drying and ignition of the fuel layer when the channels of circulation of flue gases taper along the flue gases. Primary air is supplied under the inclined grate 4 through the ducts 5, and under the afterburner grate 9 through the ash pan 10, where an economical afterburning of large fractions of fuel is organized.

Использование предлагаемого устройства, по сравнению с прототипом, повышает экономичность топочного процесса, т.к. расположение одного или нескольких каналов циркуляции топочных газов под наклонной колосниковой решеткой обеспечивает быстрый двухсторонний и объемный прогрев, сушку и воспламенение слоя исходного топлива циркулирующими потоками раскаленных топочных газов и мелких горящих частиц. Постоянное воспламенение свежего топлива поддерживает равномерность и стабильность всех характеристик топочного процесса. При этом в вихревом потоке острого дутья легко организуется высокоэкономичное глубокое выжигание горючих газов и мелких частиц топлива с минимальными избытками воздуха. Предложенное техническое решение в значительной мере упрощает конструкцию топки, т.к. не требуется создавать отдельной камеры дожигания, а сама собственно камера сгорания имеет типичную для топок форму вертикальной призмы. Using the proposed device, in comparison with the prototype, increases the efficiency of the combustion process, because the location of one or more channels of the circulation of flue gases under the inclined grate ensures rapid two-sided and volumetric heating, drying and ignition of the source fuel layer by circulating streams of hot flue gases and small burning particles. Continuous ignition of fresh fuel maintains uniformity and stability of all characteristics of the combustion process. At the same time, a highly economical deep burning of combustible gases and small particles of fuel with minimal excess air is easily organized in a vortex flow of sharp blast. The proposed technical solution greatly simplifies the design of the furnace, as it is not necessary to create a separate afterburner, and the actual combustion chamber itself has a typical vertical prism shape for furnaces.

Claims

1. A device for burning solid fuel, mainly wood waste and peat, containing a combustion chamber with a gas outlet, tangential sharp blast nozzles, an inclined grate and afterburner grates, characterized in that the combustion chamber is installed vertically, and one or more are located under the inclined grate flue gas circulation channels that are connected to the combustion chamber by their inlet and outlet windows and through an inclined grate.

2. The device according to claim 1, characterized in that the flue gas circulation channels are made tapering along the flue gases.

3. The device according to claim 1, characterized in that the combustion chamber has the shape of a prism.