RU2166150C2

RU2166150C2 - Furnace

Info

Publication number: RU2166150C2
Application number: RU99101992/06A
Authority: RU
Inventors: Е.М. Пузырев
Original assignee: Закрытое акционерное общество Производственное объединение "Бийскэнергомаш"; Закрытое акционерное общество "Автоматизированные котлы малой мощности"
Priority date: 1999-02-02
Filing date: 1999-02-02
Publication date: 2001-04-27

Abstract

FIELD: combustion of solid fuels. SUBSTANCE: furnace may be used for combustion of low-grade fuels in ovens and boilers. It has inclined fire grate coupled to fuel bunker and burn-up section coupled to ash-removal system. Fire grate and burn-up section are positioned in succession in furnace space of boiler. Burn-up section is installed directly under inclined fire grate with a layer of fuel. In this case, hot flue gases from burn-up section are filtered into furnace space located above through inclined fire grate. They dry, heat and ignite a layer of raw fuel from bottom. Burn-up section may be coupled to furnace space by means of gas by-pass channels terminating in nozzles directed to inclined fire grate from top or fuel jets may be spread on fire grate. EFFECT: enhanced efficiency. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к организации сжигания твердых топлив, в том числе низкосортных, и может использоваться в печах и топках котлов. The invention relates to the organization of the combustion of solid fuels, including low-grade, and can be used in furnaces and furnaces of boilers.

Известна механизированная топка, содержащая установленную в топочном объеме колосниковую решетку, подключенную к системе золоудаления, и бункер топлива с забрасывателем угля, которые расположены выше колосниковой решетки, а также сопла вторичного дутья [1 рис. 3-6]. A mechanized furnace is known that contains a grate installed in the furnace volume, connected to an ash removal system, and a fuel hopper with a coal spreader, which are located above the grate, as well as a secondary blast nozzle [1 fig. 3-6].

Недостатками этой топки являются
- низкая надежность и повышенные энергозатраты, связанные с применением забрасывателя угля;
- плохое воспламенение и выгорание топлива, особенно низкокачественного, из-за неэффективной организации топочного процесса и соответственно низкая экономичность топки;
- выгрузка золы не механизирована, и работа топки связана с повышенными эксплуатационными расходами и затратами ручного труда.The disadvantages of this firebox are
- low reliability and increased energy costs associated with the use of a coal spreader;
- poor ignition and burnout of fuel, especially of low quality, due to the ineffective organization of the combustion process and, accordingly, low fuel economy;
- unloading of ash is not mechanized, and the operation of the furnace is associated with increased operating costs and the cost of manual labor.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству, выбранному в качестве прототипа, является шахтная топка [1 рис. 3-4), содержащая установленные в топочном объеме последовательно наклонную колосниковую решетку, подключенную к бункеру топлива и дожигательную секцию, соединенную с системой золоудаления. Топка дополнительно может иметь сопла вторичного дутья. В этой топке уголь и другие виды топлива, в том числе низкосортные, загружаются из бункера топлива самотеком, т. е. надежно и без энергозатрат Выгорание топлива несколько улучшено, т. к. на наклонной колосниковой решетке топливо предварительно сушится и воспламеняется, а догорание очаговых остатков происходит уже на дожигательной секции. Of the known technical solutions, the closest in technical essence to the claimed device, selected as a prototype, is a mine firebox [1 fig. 3-4), containing a sequentially inclined grate installed in the furnace volume, connected to a fuel hopper and a afterburning section connected to an ash removal system. The furnace may additionally have secondary blast nozzles. In this furnace, coal and other fuels, including low-grade ones, are loaded from the fuel hopper by gravity, i.e., reliably and without energy consumption. Fuel burnout is slightly improved, because the fuel is preliminarily dried and ignited on the inclined grate, and the firing residues occur already in the afterburning section.

Недостатком этой топки является низкая экономичность
- из-за плохого воспламенения и выгорания топлива и особенно низкокачественного;
- так как выгрузка золы не механизирована, а гравитационная самозагрузка зависит от свойств топлива, то работа топки связана с повышенными эксплуатационными расходами и затратами ручного труда.The disadvantage of this firebox is its low cost.
- due to poor ignition and burnout of fuel and especially low quality;
- since the unloading of ash is not mechanized, and gravitational self-loading depends on the properties of the fuel, the operation of the furnace is associated with increased operating costs and manual labor costs.

Целью изобретения является повышение экономичности и эффективности работы топки. The aim of the invention is to increase the efficiency and efficiency of the furnace.

Поставленная цель достигается тем, что в топке, содержащей установленные в топочном объеме последовательно наклонную колосниковую решетку, подключенную к бункеру топлива, и дожигательную секцию, соединенную с системой золоудаления, а также сопла вторичного дутья, по предлагаемому изобретению дожигательная секция располагается непосредственно под наклонной колосниковой решеткой. This goal is achieved by the fact that in a furnace containing a sequentially inclined grate, connected to a fuel hopper, and a secondary combustion section connected to an ash removal system, as well as a secondary blast nozzle, according to the invention, the secondary combustion section is located directly below the inclined grate .

Дополнительно дожигательная секция может быть подключена к топочному объему газоперепускными каналами, которые заканчиваются соплами, направленными на наклонную колосниковую решетку сверху и/или с настиланием газовых струй, причем в топочном объеме выше наклонной колосниковой решетки может быть выполнен пережим с газовыпускным окном, а газоперепускные каналы и сопла вторичного дутья установлены по отношению к нему тангенциально. Additionally, the afterburning section can be connected to the furnace volume by gas transfer channels, which end with nozzles directed to the inclined grate above and / or with the laying of gas jets, and in the furnace volume above the inclined grate, the gas outlet can be made, and the gas transfer channels and secondary blast nozzles are installed tangentially with respect to it.

Кроме того, топка может выполняться с механизированной дожигательной секцией, например, с шурующей планкой и с охлаждаемой наклонной колосниковой решеткой, изготавливаемой из охлаждаемых труб и установленных на них полок, расположенных с таким шагом, что линия, соединяющая верхний край полок с нижним краем стоящих выше полок, имеет угол наклона, меньший угла естественного откоса сжигаемого топлива. In addition, the furnace can be performed with a mechanized afterburner section, for example, with a screwing bar and with a cooled inclined grate, made of cooled pipes and shelves mounted on them, arranged in such a way that the line connecting the upper edge of the shelves with the lower edge of the shelves, has an angle of inclination less than the angle of repose of the burned fuel.

При расположении дожигательной секции непосредственно под наклонной колосниковой решеткой горячие дымовые газы из дожигательной секции будут фильтроваться в находящийся сверху топочный объем через наклонную колосниковую решетку, сушить, прогревать и воспламенять лежащий на ней слой сырого топлива снизу. Таким образом, обеспечивается более быстрое двухстороннее воспламенение и выгорание топлива и высокоэффективный топочный процесс. When the afterburner section is located directly below the inclined grate, the hot flue gases from the afterburner section will be filtered into the upper volume of the furnace through the inclined grate, dried, heated and ignited on the bottom layer of crude fuel. Thus, a faster two-way ignition and fuel burnout and a highly efficient combustion process are provided.

Если дожигательная секция подключается к топочному объему газоперепускнми каналами, которые заканчиваются соплами, направленными на наклонную колосниковую решетку сверху и/или с настиланием газовых струй, то в этом случае горячие дымовые газы из дожигательной секции дополнительно будут сушить, прогревать и воспламенять слой сырого топлива, еще и сверху, а также способствовать лучшему выгоранию летучих и уноса в топочном объеме. Последние процессы особенно усиливаются благодаря перемешиванию газов, сепарации и удержанию частиц в топочном объеме вихревым потоком, если выше наклонной колосниковой решетки выполнен пережим с газовыпускным окном, а газоперепускные каналы и сопла вторичного дутья установлены по отношению к нему тангенциально. If the afterburner section is connected to the furnace volume by gas transfer channels, which end with nozzles directed to the inclined grate above and / or with the laying of gas jets, then in this case the hot flue gases from the afterburner will additionally dry, heat and ignite the crude fuel layer, still and above, as well as contribute to better burnout of volatiles and entrainment in the furnace volume. The latter processes are especially enhanced due to gas mixing, separation and particle retention in the furnace volume by a vortex flow, if a pinch with a gas outlet is made above the inclined grate, and the gas transfer channels and secondary blast nozzles are installed tangentially with respect to it.

Кроме того, топка может иметь механизированную дожигательную секцию, например, с шурующей планкой, а наклонная колосниковая решетка изготавливаться из охлаждаемых труб и установленных на них полок, расположенных с таким шагом, что линия, соединяющая верхний край полок с нижним краем стоящих выше полок, имеет угол наклона, меньший угла естественного откоса сжигаемого топлива. При этом экономичность и эффективность работы топки увеличиваются за счет повышения надежности топки, снижения провала свежего топлива и уменьшения затрат ручного труда. In addition, the furnace may have a mechanized afterburner section, for example, with a screwing bar, and the inclined grate will be made of cooled pipes and shelves installed on them, arranged in such a way that the line connecting the upper edge of the shelves to the lower edge of the shelves above them has tilt angle less than the angle of repose of the burned fuel. At the same time, the efficiency and efficiency of the combustion chamber are increased by increasing the reliability of the furnace, reducing the failure of fresh fuel and reducing the cost of manual labor.

На фиг. 1 показан вариант предлагаемой топки, а на фиг. 2 - конструкция охлаждаемой наклонной колосниковой решетки. In FIG. 1 shows a variant of the proposed furnace, and in FIG. 2 - design of a cooled inclined grate.

Предлагаемая топка содержит наклонную колосниковую решетку 1, подключенную к бункеру 2 топлива и дожигательную секцию 3, соединенную с системой золоудаления 4, последовательно установленные в топочном объеме 5 котла. Дожигательная секция 3 имеет колосниковую решетку 6, дутьевой короб 7, оснащена шурующей планкой 8 и располагается непосредственно под наклонной колосниковой решеткой 1 со слоем 9 топлива. The proposed furnace contains an inclined grate 1 connected to the fuel hopper 2 and afterburning section 3 connected to the ash removal system 4, sequentially installed in the furnace volume 5 of the boiler. The afterburning section 3 has a grate 6, a blast box 7, is equipped with a screwing bar 8 and is located directly under the inclined grate 1 with a fuel layer 9.

При расположении дожигательной секции 3 непосредственно под наклонной колосниковой решеткой 1 горячие дымовые газы из дожигательной секции будут фильтроваться в находящийся сверху топочный объем 5 через наклонную колосниковую решетку 1, сушить, прогревать и воспламенять слой 9 сырого топлива снизу. Таким образом, обеспечивается более быстрое двухстороннее воспламенение и выгорание топлива и экономичный высокоэффективный топочный процесс. When the afterburning section 3 is located directly under the inclined grate 1, the hot flue gases from the afterburning section will be filtered into the furnace volume 5 located above through the inclined grate 1, dry, heat and ignite the crude fuel layer 9 from below. Thus, a faster two-way ignition and fuel burn-out and an economical highly efficient combustion process are provided.

Дополнительно дожигательная секция 3 может быть подключена к топочному объему 5 газоперепускнми каналами 10, которые заканчиваются соплами 11, направленными на наклонную колосниковую решетку 1 сверху и/или с настиланием струй, а топка может иметь сопла 12 вторичного дутья. При этом интенсивное дутье создает хорошие условия для перемешивания потоков и выгорания летучих и уноса в топочном объеме 5, т. е. экономичность и эффективность топочного процесса в этом случае дополнительно увеличиваются. В наибольшей степени эти эффекты проявятся, если в топочном объеме 5 выше наклонной колосниковой решетки 1 выполнен пережим 13 с газовыпускным окном 14, а сопла 11 газоперепускных каналов и сопла 12 вторичного дутья устанавливают по отношению к газовыпускному окну 14 тангенциально. Особенно благоприятно образующееся под пережимом 13 вихревое движение потоков, условно показанное на фиг. 1 траекториями, скажется на удержании и выгорании частиц уноса. Additionally, the afterburning section 3 can be connected to the furnace volume 5 by gas transfer channels 10, which end with nozzles 11 directed to the inclined grate 1 on top and / or with laying jets, and the furnace may have secondary blast nozzles 12. At the same time, intensive blasting creates good conditions for mixing flows and burnout of volatiles and entrainment in the furnace volume 5, i.e., the economy and efficiency of the furnace process in this case are further increased. To the greatest extent, these effects will occur if in the furnace volume 5 above the inclined grate 1, pinch 13 is made with a gas outlet 14, and the nozzles 11 of the gas bypass channels and the secondary blast nozzle 12 are set tangentially with respect to the gas outlet 14. Especially favorable is the vortex flow movement formed under pin 13, conventionally shown in FIG. 1 trajectories, will affect the retention and burnout of the particles of entrainment.

Выполнение дожигательной секции механизированной, например, как показано на иллюстрации, с шурующей планкой 8 повышает эффективность и экономичность топки за счет снижения затрат ручного труда. The implementation of the afterburning section mechanized, for example, as shown in the illustration, with a screwing bar 8 increases the efficiency and efficiency of the furnace by reducing the cost of manual labor.

Наклонная колосниковая решетка 1 может выполняться, фиг. 2, из охлаждаемых труб 15 и установленных на них полок 16, расположенных с таким шагом, что линия, соединяющая верхний край полки с нижним краем стоящей выше полки имеет угол наклона γ, меньший угла естественного откоса сжигаемого топлива β. Надежность и соответственно эффективность работы топки увеличиваются благодаря применению охлаждаемой конструкции, а использование указанной выше системы полок устраняет провал свежего топлива в дожигательную секцию. The inclined grate 1 can be performed, FIG. 2, from the cooled pipes 15 and the shelves 16 mounted on them, arranged in such a way that the line connecting the upper edge of the shelf to the lower edge of the shelf above has an inclination angle γ less than the angle of repose of the combusted fuel β. Reliability and, accordingly, the efficiency of the furnace increase due to the use of a refrigerated design, and the use of the above system of shelves eliminates the failure of fresh fuel in the afterburner section.

Котел и котельная установка оснащены типовым набором оборудования: дутьевым вентилятором 17, воздуховодами 18, дымососом 19, дымовой трубой 20, поверхностями нагрева 21 и др. элементами. The boiler and boiler installation are equipped with a typical set of equipment: a blower fan 17, air ducts 18, smoke exhaust 19, chimney 20, heating surfaces 21 and other elements.

Предлагаемая топка работает следующим образом. The proposed furnace works as follows.

Из бункера 2 уголь или другое топливо самотеком поступает на наклонную колосниковую решетку 1, распределяется на ней в виде слоя 9 и поступает далее в дожигательную секцию 3. Перемещение слоя 9, расход топлива и соответственно мощность котла контролируются работой шурующей планки 8. From hopper 2 coal or other fuel flows by gravity to the inclined grate 1, is distributed on it in the form of layer 9 and then goes to the afterburning section 3. The movement of layer 9, fuel consumption and, accordingly, the boiler power are controlled by the operation of the screwing bar 8.

Горячие дымовые газы из дожигательной секции 3 фильтруются через слой 9 топлива в находящийся сверху топочный объем 5, сушат, прогревают и воспламеняют его снизу. Другая часть горячих дымовых газов по газоперепускнм каналам 10, которые заканчиваются соплами 11, направленными на наклонную колосниковую решетку 1 сверху и/или с настиланием в виде горящих струй, подается сверху слоя 9 и воспламеняет его. Таким образом обеспечиваются двухсторонние сушка, прогрев, воспламенение и выгорание топлива и экономичный высокоэффективный топочный процесс. Топливо в слое 9 сушится, прогревается, воспламеняется и горит. Далее очаговые остатки проходят дожигательную секцию 3, в ней они догорают. Зола и шлак затем сбрасываются через систему золоудаления 4. Hot flue gases from the afterburning section 3 are filtered through the fuel layer 9 into the combustion chamber 5 located on top, dried, heated and ignited from below. Another part of the hot flue gas through the gas transfer channels 10, which end with nozzles 11 directed to the inclined grate 1 on top and / or with laying in the form of burning jets, is fed from the top of the layer 9 and ignites it. In this way, two-sided drying, heating, ignition and burnout of the fuel and an economical, highly efficient combustion process are ensured. The fuel in layer 9 is dried, warmed up, ignited and burned. Next, the focal residues pass through the afterburning section 3, in it they burn out. Ash and slag are then discharged through an ash disposal system 4.

Газообразные продукты сгорания и унос поступают в топочный объем 5 котла. Воздух, необходимый для горения топлива, подается от дутьевого вентилятора 17 по воздуховодам 18: первичный в дожигательную секцию 3 через колосниковую решетку 6 из дутьевого короба 7, а вторичный через сопла 12 вторичного дутья. При этом интенсивное дутье создает хорошие условия для перемешивания потоков и выгорания летучих и уноса в топочном объеме 5. Эффективность топочного процесса увеличивается в наибольшей степени, если в топочном объеме 5 выше наклонной колосниковой решетки 1 располагают пережим 13 с газовыпускным окном 14, а сопла 11 газоперепускных каналов 10 и сопла 12 вторичного дутья устанавливают по отношению к газовыпускному окну 14 тангенциально. При этом в топочном объеме под пережимом 13 образуется интенсивное вихревое движение потоков, условно показанное на фиг. 1 траекториями. Оно удерживает центробежной силой частицы уноса, создает хорошее перемешивание потоков и обеспечивает глубокое выгорание летучих и уноса. Gaseous products of combustion and entrainment enter the furnace volume 5 of the boiler. The air necessary for burning fuel is supplied from the blower fan 17 through the ducts 18: primary to the afterburning section 3 through the grate 6 from the blast box 7, and the secondary through nozzles 12 of the secondary blast. At the same time, intense blasting creates good conditions for mixing flows and burnout of volatiles and entrainment in the furnace volume 5. The efficiency of the furnace process increases to the greatest extent, if in the furnace chamber 5 there is a pin 13 with a gas outlet 14 and a nozzle 11 for gas transfer channels 10 and nozzles 12 of the secondary blast set relative to the gas outlet window 14 tangentially. In this case, an intense vortex motion of flows is formed in the furnace chamber under pinch 13, conventionally shown in FIG. 1 trajectories. It retains the particles of entrainment by centrifugal force, creates a good mixing of flows and provides deep burnout of volatiles and entrainment.

Наклонная колосниковая решетка выполняется из охлаждаемых труб 15 и поэтому надежно противопостоит высокотемпературному воздействию дымовых газов. Установленные на трубах 15 полки 16, расположенные с таким шагом, что линия, соединяющая верхний край полки с нижним краем стоящей выше полки имеет угол наклона γ меньший угла естественного откоса сжигаемого топлива β. При этом устраняется провал свежего топлива в дожигательную секцию
Дымовые газы, уходящие из топочного объема 5, далее охлаждаются поверхностями нагрева 21 котла и дымососом 19 сбрасываются через дымовую трубу 20 в атмосферу.The inclined grate is made of cooled pipes 15 and therefore reliably resists the high-temperature effects of flue gases. The shelves 16 mounted on the pipes 15 are arranged in such a way that the line connecting the upper edge of the shelf to the lower edge of the shelf above has an inclination angle γ less than the repose angle β of the combusted fuel. This eliminates the failure of fresh fuel in the afterburner section.
The flue gases leaving the furnace volume 5 are then cooled by the heating surfaces 21 of the boiler and the exhaust fan 19 is discharged through the chimney 20 into the atmosphere.

Использование предлагаемой топки по сравнению с прототипом [1, рис. 34] позволяет
1. Поднять экономичность топки путем увеличения глубины выгорания топлива
благодаря более быстрому двухстороннему воспламенению и выгоранию слоя топлива за счет подачи горячих дымовых газов из дожигательной секции как фильтрацией через слой свежего топлива, так дополнительно еще и сверху слоя;
благодаря хорошему дожиганию летучих и уноса за счет организации выше наклонной колосниковой решетки вихревого движения газов;
за счет исключения провала свежего топлива в дожигательную секцию.Using the proposed firebox in comparison with the prototype [1, Fig. 34] allows
1. To increase the efficiency of the furnace by increasing the depth of fuel burnout
due to faster two-sided ignition and burnout of the fuel layer due to the supply of hot flue gases from the afterburning section, both by filtration through a layer of fresh fuel, and additionally also on top of the layer;
due to good afterburning of volatiles and entrainment due to the organization of a vortex movement of gases above the inclined grate;
by eliminating the failure of fresh fuel in the afterburner section.

2. Повысить эффективность работы топки
за счет применения механизированной дожигательной секции, например, с шурующей планкой;
благодаря использованию более надежной охлаждаемой наклонной колосниковой решетки.2. To increase the efficiency of the furnace
through the use of a mechanized afterburning section, for example, with a screwing bar;
thanks to the use of a more reliable cooled inclined grate.

Использованная литература
1. Роддатис К.Ф. Котельные установки. - М.: Энергия, 1977.References
1. Roddatis K.F. Boiler installations. - M .: Energy, 1977.

Claims

1. A furnace containing a sequentially inclined grate, connected to the fuel hopper, and an afterburning section located under it connected to the ash removal system, as well as a secondary blast nozzle, characterized in that the afterburning section is connected to the furnace volume by gas transfer channels, which end with nozzles directed to the inclined grate above and / or with the laying of gas jets.

2. The furnace according to claim 1, characterized in that in the furnace volume above the inclined grate, a pinch is made with a gas outlet, and gas transfer channels and secondary blast nozzles are tangentially mounted with respect to it.

3. The furnace according to claim 1, characterized in that the afterburner section is mechanized.