RU2168111C1

RU2168111C1 - Furnace

Info

Publication number: RU2168111C1
Application number: RU99119336A
Authority: RU
Original assignee: Закрытое акционерное общество "НПО Спецмонтаж"
Priority date: 1999-09-10
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2001-05-27

Abstract

FIELD: heat supply of municipal buildings, uses wood waste of various fractional composition, flax boon, sunflower shell and other poor-quality low-ash fuel. SUBSTANCE: in the furnace including the furnace shaft lines by refractory brick, loading hopper, device for control of air supply, fire grate, ash bin and flame tube, according to the innovation, the loading hopper is made expansible downwards, a gas-suction ring is installed between the hopper and the furnace shaft, and a device for supply of water steam is mounted under the fire grate. EFFECT: enhanced efficiency. 6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к теплоснабжению технологического оборудования и зданий коммунально-бытового назначения. The invention relates to the heating of technological equipment and buildings for public use.

Известны топки с колосниковой решеткой и устройством загрузки топлива. Снизу колосниковой решетки по воздухопроводу подведен воздух. Под колосниковой решеткой установлен шлаковый бункер (М.А. Стырикович и др. Котельные агрегаты. Москва - Ленинград, Государственное энергетическое издательство, 1958, с. 74-77). Known fireboxes with a grate and a fuel loading device. From the bottom of the grate, air is drawn through the air duct. A slag bunker is installed under the grate (MA Styrykovich et al. Boiler units. Moscow - Leningrad, State Energy Publishing House, 1958, p. 74-77).

Недостатком известных устройств является зависимость работы топок от качества топлива, в частности, повышение требований к размерам частиц топлива, а также к равномерности распределения его по колосниковой решетке. A disadvantage of the known devices is the dependence of the operation of the furnaces on the quality of the fuel, in particular, increasing requirements for the size of the particles of fuel, as well as the uniformity of its distribution over the grate.

Прототипом изобретения является полезная модель (С N 7178, кл. F 23 B 1/16) - газогенераторная топка, включающая камеру с загрузочным бункером, устройство для регулирования и подачи воздуха, колосниковую решетку и зольник. При этом в верхней части камеры установлен сводчатый рассекатель, выполненный в виде вертикальной пластины, смонтированной на кронштейнах. Передняя стенка камеры снабжена горловиной с крышкой. В горловине шарнирно установлена шторка, опирающаяся на колосниковую решетку, которая в свою очередь закреплена с возможностью вертикального перемещения за счет кулачков, установленных под колосниковой решеткой. Под рассекателем на задней стенке камеры расположена жаровая труба, снабженная патрубком с крышкой. Устройство также снабжено регулировочными винтами подачи первичного и вторичного воздуха, а жаровая труба в сечении выполнена круглой. The prototype of the invention is a utility model (C N 7178, class F 23 B 1/16) - a gas-generating firebox, including a chamber with a loading hopper, a device for regulating and supplying air, a grate and an ash pan. At the same time, a vaulted divider is installed in the upper part of the chamber, made in the form of a vertical plate mounted on brackets. The front wall of the chamber is equipped with a neck with a lid. A shutter is pivotally mounted in the neck, resting on the grate, which, in turn, is fixed with the possibility of vertical movement due to the cams installed under the grate. Under the divider on the rear wall of the chamber there is a heat pipe equipped with a nozzle with a cover. The device is also equipped with adjusting screws for the supply of primary and secondary air, and the flame tube in cross section is made round.

Недостатками известной конструкции топки газогенератора являются повышенные требования к топливу и его невысокие энергетические показатели. The disadvantages of the known design of the furnace of the gas generator are increased requirements for fuel and its low energy performance.

Задачей создания изобретения является разработка устройства топки, позволяющего использовать в качестве топлива древесные отходы различного фракционного состава, костру льна, лузгу подсолнечника и другое низкосортное малозольное топливо. The objective of the invention is to develop a furnace device that allows the use of wood waste of various fractional composition, flax bonfire, sunflower husk and other low-grade low-ash fuel as fuel.

Поставленная задача достигается тем, что в топке, включающей шахту топки, выложенную внутри огнеупорным материалом, загрузочный бункер, устройство для регулирования подачи воздуха, колосниковую решетку, зольник и жаровую трубу с отверстием вторичного воздуха, согласно изобретению загрузочный бункер выполнен расширяющимся книзу, между бункером и шахтой топки установлено газососное кольцо, а под колосниковой решеткой смонтировано устройство подачи водяного пара. При этом угол конусности загрузочного бункера выполнен равным 5-10^o. Кроме того, верхняя кромка жаровой трубы расположена на уровне нижней кромки газососного кольца, а жаровая труба выполнена на входе с сечением в форме прямоугольника при соотношении основания к высоте как 3,5-2,5 и переходящем на выходе трубы в форму квадрата со стороной, равной высоте прямоугольника. Целесообразно устройство подачи водяного пара выполнить в виде перфорированного кольца. Желательно шахту топки выполнить с соотношением размеров L/D=0,65:1, где L - расстояние от колосника до газососного кольца, a D - диаметр колосниковой решетки.The task is achieved in that in the furnace, including the furnace shaft, laid inside with refractory material, a loading hopper, a device for regulating the air supply, a grate, an ash pan and a heat pipe with a secondary air hole, according to the invention, the loading hopper is made expanding downward, between the hopper and a gas pump ring is installed in the furnace shaft, and a water vapor supply device is mounted under the grate. Moreover, the taper angle of the loading hopper is made equal to 5-10 ^o . In addition, the upper edge of the flame tube is located at the level of the lower edge of the gas pump ring, and the flame tube is made at the inlet with a section in the form of a rectangle with a base to height ratio of 3.5-2.5 and passing at the pipe exit into a square shape with a side, equal to the height of the rectangle. It is advisable to supply the water vapor in the form of a perforated ring. It is advisable to carry out the furnace shaft with an aspect ratio of L / D = 0.65: 1, where L is the distance from the grate to the gas ring, and D is the diameter of the grate.

Соотношение углов конусности загрузочного бункера подобрано для возможности загрузки топлива различного фракционного состава, при этом при уменьшении угла конусности менее 5^o возникнет эффект зависания топлива, а при увеличении угла конусности более 10^o мешает загрузке и уменьшает емкость бункера.The ratio of the taper angles of the loading hopper is selected for the possibility of loading fuel of different fractional composition, while a decrease in the taper angle of less than 5 ^o will cause the effect of fuel freezing, and with an increase in the taper angle of more than 10 ^o interferes with loading and reduces the capacity of the hopper.

Установка под колосниковой решеткой устройства подачи водяного пара, выполненного в виде перфорированного кольца, улучшает условия сгорания древесных отходов и повышает КПД топки. Installation under the grate of the device for supplying water vapor, made in the form of a perforated ring, improves the combustion conditions of wood waste and increases the efficiency of the furnace.

Соотношение размеров шахты топки подобрано для улучшения условий горения топлива, при этом, если соотношение L/D будет менее 0,65, то произойдет резкое снижение тепловой мощности гонки, а при увеличении этого соотношения более 1 приводит к неустойчивому факелу в жаровой трубе, что снижает КПД всего устройства топки. Соотношение размеров жаровой трубы подобрано таким же образом. Установка газососного кольца и расположение его на уровне верхней границы жаровой трубы создают улучшенные условия горения топлива. The size ratio of the furnace shaft is selected to improve the combustion conditions of the fuel, and if the L / D ratio is less than 0.65, a sharp decrease in the heat output of the race will occur, and if this ratio is increased more than 1, it leads to an unstable torch in the flame tube, which reduces Efficiency of the entire furnace device. The size ratio of the flame tube is selected in the same way. The installation of the gas-pumping ring and its location at the level of the upper boundary of the flame tube create improved fuel combustion conditions.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена топка в разрезе; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a furnace in section; in FIG. 2 is a view A in FIG. 1.

Устройство содержит корпус 1, над которым смонтирован загрузочный бункер 2, выполнен расширяющимся книзу с углом конусности 5-10^o. Под корпусом установлено газососное кольцо 3, под которым расположена шахта топки 4, связанная с жаровой трубой 5. Под шахтой топки 4 смонтирована колосниковая решетка 6, выполненная круглой формы, с установленным под ней перфорированным кольцом 7 для подвода воды. Колосниковая решетка 6 смонтирована на опоре 8, под которой расположен зольник 9 с дверцей 10. Шахта топки 4 снабжена дверцей топки 11 со смотровым окном 12. Жаровая труба 5 снабжена отверстием 13 для подсоса вторичного воздуха. Корпус 1, шахта топки 4, жаровая труба 5 внутри футерованы огнеупорным материалом 14, например огнеупорным кирпичом или жаропрочным бетоном. С наружной стороны корпуса 1 смонтирован бачок 15 для воды с краном 16 для регулировки подачи воды.The device comprises a housing 1, above which a loading hopper 2 is mounted, made expanding downward with a taper angle of 5-10 ^o . A gas suction ring 3 is installed under the housing, under which there is a furnace shaft 4 connected to the flame tube 5. Under the furnace shaft 4, a grate 6 is made, made of a round shape, with a perforated ring 7 installed underneath for water supply. The grate 6 is mounted on a support 8, under which there is an ashpit 9 with a door 10. The furnace shaft 4 is equipped with a furnace door 11 with an inspection window 12. The heat pipe 5 is equipped with an opening 13 for suction of secondary air. The housing 1, the furnace shaft 4, the flame tube 5 inside are lined with refractory material 14, for example, refractory bricks or heat-resistant concrete. On the outside of the housing 1 mounted tank 15 for water with a tap 16 for adjusting the water supply.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Топливо под действием силы тяжести из загрузочного бункера 2 поступает в шахту топки 4, проходя последовательно зоны подсушки, пиролиза, газификации, окисления и далее в виде золы просыпается через колосниковую решетку 6 в зольник 9, откуда зола удаляется через дверцу 10. В нижней части бункера 2 и в верхней части топки шахты происходит подсушка топлива за счет теплового излучения горящего топлива. Причем для улучшения процесса подсушки и горения топлива нижнюю грань газососного кольца 3 устанавливают на верхнем уровне жаровой грубы 5. Подсушенное топливо поступает в зону пиролиза, в котором при температуре 500-700^o происходит деструкция органического вещества. После пиролиза деструктированное топливо поступает в зону газификации, в которой происходит горение при температуре 900-1200^oC. Физико-химическая реакция процесса горения происходит в слое топлива от колосниковой решетки 6 до газососного кольца 3. Первичный воздух проходит через дверцу 10 зольника 9, обогащается водяным паром, поступающим из перфорированного кольца 7, проходит через колосниковую решетку 6 и попадает в топливный слой. В нижних слоях топливного слоя происходят экзотермические окислительные реакции с образованием двуокиси углерода и эндотермические восстановительные реакции с образованием водорода и окиси углерода. В средних слоях топливного слоя происходят в основном эндотермические восстановительные реакции. Полученная смесь горючих газов поступает в жаровую трубу 5. За счет подсоса вторичного воздуха через отверстие 13, расположенное в верхней части жаровой трубы 5, происходит дожит горючих газов с образованием факела. Оптимальный режим дожига осуществляется за счет выполнения сечения жаровой трубы 5 с сечением в форме прямоугольника в начале трубы и с линейным переходом по высоте в квадрат к концу трубы, а также выполнения прямоугольного сечения на входе жаровой трубы при следующем соотношении основания к высоте как 3,5:2,5.Fuel under the influence of gravity from the feed hopper 2 enters the furnace shaft 4, passing successively the drying, pyrolysis, gasification, oxidation zones and then in the form of ash wakes up through the grate 6 to the ash pan 9, from where the ash is removed through the door 10. In the lower part of the hopper 2 and in the upper part of the combustion chamber of the mine, the fuel is dried by the thermal radiation of the burning fuel. Moreover, to improve the process of drying and burning of fuel, the lower face of the gas-sucking ring 3 is installed at the upper level of the coarse coarse 5. The dried fuel enters the pyrolysis zone, in which organic matter is degraded at a temperature of 500-700 ^o . After pyrolysis, the degraded fuel enters the gasification zone, in which combustion occurs at a temperature of 900-1200 ^o C. The physico-chemical reaction of the combustion process occurs in the fuel layer from the grate 6 to the gas ring 3. The primary air passes through the door 10 of ash pan 9, enriched water vapor coming from the perforated ring 7 passes through the grate 6 and enters the fuel layer. In the lower layers of the fuel layer, exothermic oxidation reactions occur with the formation of carbon dioxide and endothermic reduction reactions with the formation of hydrogen and carbon monoxide. In the middle layers of the fuel layer, mainly endothermic reduction reactions occur. The resulting mixture of combustible gases enters the flame tube 5. Due to the suction of the secondary air through the hole 13 located in the upper part of the flame tube 5, the combustible gases survive to form a torch. The optimal mode of afterburning is carried out by performing a section of the flame tube 5 with a section in the form of a rectangle at the beginning of the pipe and with a linear transition in height squared to the end of the pipe, as well as performing a rectangular section at the entrance of the flame tube with the following ratio of base to height as 3.5 : 2.5.

Конструкция газогенераторной топки может быть применена в существующем оборудовании с системой водяного отопления с естественной и принудительной циркуляцией, а также для теплоснабжения технологического оборудования, например для сушки льна, подсолнечника, древесины. Опытный образец топки типа "Шахтогаз" изготовлен и опробован в строительно-монтажном управлении "Спецмонтаж" и дал положительные результаты. The design of a gas-generating firebox can be used in existing equipment with a water heating system with natural and forced circulation, as well as for heat supply of technological equipment, for example, for drying flax, sunflower, and wood. A prototype of a Shakhtogaz-type firebox was manufactured and tested in the Spetsmontazh construction and installation department and gave positive results.

Claims

1. A furnace, including a furnace shaft laid out inside with refractory material, a loading hopper, an air control device, an grate, an ash pan and a heat pipe, characterized in that the loading hopper is made expanding downward, a gas pump ring is installed between the hopper and the furnace shaft, and a steam supply device is mounted under the grate.

2. The furnace according to claim 1, characterized in that the angle of the taper of the loading hopper is made equal to 5 - 10 ^o .

3. The furnace according to claim 1, characterized in that the upper edge of the flame tube is located at the level of the lower edge of the gas ring.

4. The furnace according to claim 1, characterized in that the steam supply device is made in the form of a perforated ring.

5. The furnace according to claim 1, characterized in that the furnace shaft is made with an aspect ratio of L / D = 0.65: 1, where L is the distance from the grate to the gas ring, and D is the diameter of the grate.

6. The furnace according to claim 1, characterized in that the heat pipe at the inlet is made with a section in the form of a rectangle linearly passing in height to a square, while the sides of the rectangle at the inlet of the pipe are S / H = 3.5: 2.5 where S is the base of the rectangle and H is its height.