RU2202069C1

RU2202069C1 - Method and device for burning solid fuel

Info

Publication number: RU2202069C1
Application number: RU2002101185/06A
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Новиков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "НОВАЯ ЭНЕРГИЯ"
Priority date: 2002-01-09
Filing date: 2002-01-09
Publication date: 2003-04-10

Abstract

FIELD: gas- turbine engines; furnaces and thermal power plants; utilization of domestic and industrial wastes. SUBSTANCE: fuel is fed to furnace for thermal decomposition; then, fluidized bed is formed and fuel is subjected to thermal decomposition; products of thermal decomposition are fed to twisted air flow and is burnt at simultaneous separation of ash. Thermal decomposition process is performed at two stages. At first stage, heating and partial thermal decomposition are effected beyond fluidized bed. At second stage, final thermal decomposition is performed and burning in fluidized bed is made formed by twisted air flow, pyrolysis gas and particles of gasified fuel which are sucked from zone of escape of products of first stage by twisted air flow. Beginning of second stage of thermal decomposition process is performed in central part of vortex flow in plane of its formation. Combustion products of first stage at air excess coefficient lesser than one form continuation of air flow. Second stage of burning of gaseous products of thermal decomposition process is effected due to delivery of active air to passive mixture of thermal decomposition products sucked after first stage. Third stage of burning is performed in twisted flow of combustion products formed by high-temperature and high-velocity flow of combustion products escaping after second stage of burning. Device proposed for realization of this method includes bin for loading fuel, furnace for thermal decomposition of solid fuel with outlet hole at the top, unit for forming fluidized bed, cyclone-type furnace with inlet hole at the top; in the center there is hole for outlet of combustion products and holes for escape of ash is provided in lower portion; device is also provided with vortex chamber having ejector and air source. Furnace for thermal decomposition of fuel is circular in shape. Retort mounted coaxially inside furnace at end clearance relative to its bottom and is connected with bin in its upper part. Lateral surface of said retort is provided with holes connecting its interior with working space of circular furnace; unit for forming fluidized bed is located in lower portion of furnace; it is made in form of blade tangential swirler; upper outlet hole is connected with inlet of vortex combustion chamber whose outlet is connected with interior of furnace; ejector is connected with air supply source. EFFECT: enhanced efficiency; reduced emission of toxic agent; improved ecological characteristics. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области сжигания топлива и может найти применение в газотурбинных, топочных и теплоэнергетических установках, в установках по переработке и утилизации бытовых и промышленных отходов. The invention relates to the field of fuel combustion and can find application in gas turbine, furnace and heat power plants, in plants for the processing and disposal of domestic and industrial waste.

Известны способы сжигания топлива (см., например, заявка ФРГ OS 3517992, опубл. 851205, 49). По этому способу сжигание топлива производят в две стадии. На первой стадии топливо загружают в первый реактор, создают псевдоожиженный слой, в котором происходит частичное сжигание топлива при восстановительном соотношении компонентов. Из выходящих из первого реактора газов отделяют твердые частицы, которые возвращают в реактор, а газы направляют во второй реактор с псевдоожиженным слоем, который получает кислородосодержащий газ. Known methods of burning fuel (see, for example, the application of Germany OS 3517992, publ. 851205, 49). According to this method, fuel combustion is carried out in two stages. In the first stage, the fuel is loaded into the first reactor, a fluidized bed is created in which partial combustion of the fuel occurs with a reduction ratio of components. Solid particles are separated from the gases leaving the first reactor and are returned to the reactor, and the gases are sent to the second fluidized bed reactor, which receives an oxygen-containing gas.

Из известных способов сжигания твердого топлива наиболее близким к заявляемому является способ, описанный в заявке Японии 62-35004 по МПК F 23 С 11/02, 6/04; F 23 G 5/30, опубл. 30.07.87, 5-876. По этому способу топливо подают в печь для термического разложения, создают псевдоожиженный слой, производят термическое разложение топлива, продукты термического разложения подают в сильнозакрученный воздушный поток, сжигают с отделением золы. Of the known methods for burning solid fuel, the closest to the claimed one is the method described in Japanese application 62-35004 according to IPC F 23 C 11/02, 6/04; F 23 G 5/30, publ. 07/30/88, 5-876. According to this method, fuel is fed into a furnace for thermal decomposition, a fluidized bed is created, thermal decomposition of the fuel is produced, thermal decomposition products are fed into a strongly swirling air stream, and they are burned to separate ash.

Известные способы сжигания твердого топлива имеют недостаточно высокую полноту сгорания процесса, и, как следствие, высокие вредные выбросы в окружающую среду, и плохие экологические характеристики процесса. Known methods of burning solid fuels do not have a high completeness of combustion of the process, and, as a result, high harmful emissions into the environment, and poor environmental performance of the process.

Известно устройство для сжигания твердого топлива, описанное в патенте США 4548138, МПК F 23 G 7/00. Устройство содержит вертикально установленную реакционную камеру с псевдоожиженным слоем. Камера содержит верхнюю и нижнюю зоны, причем внутренняя поверхность верхней зоны выполнена цилиндрической, нижняя зона снизу ограничена воздухораспределительной решеткой. В цилиндрической стенке верхней зоны камеры, тангенциально с ней, выполнены отверстия для подачи вторичного воздуха в верхнюю зону камеры. На выходе из реакционной камеры смонтировано сепарирующее устройство, в котором сыпучий материал отделяется от газового потока. A device for burning solid fuel is described in US Pat. No. 4,548,138, IPC F 23 G 7/00. The device contains a vertically mounted reaction chamber with a fluidized bed. The chamber contains upper and lower zones, the inner surface of the upper zone being cylindrical, and the lower zone being bounded below by an air distribution grill. In the cylindrical wall of the upper zone of the chamber, tangentially with it, openings are made for supplying secondary air to the upper zone of the chamber. At the outlet of the reaction chamber, a separating device is mounted in which the bulk material is separated from the gas stream.

Из известных устройств для сжигания твердого топлива наиболее близким к заявляемому является устройство, описанное в заявке Японии 62-35004 по МПК F 23 С 11/02, 6/04; F 23 G 5/30. Устройство для сжигания твердого топлива содержит систему подачи топлива, печь для термического разложения, устройство для образования псевдоожиженного слоя, печь циклонного типа, причем верхнее выходное отверстие печи для термического разложения соединено с верхним входным отверстием печи циклонного типа системой для подачи в печь продуктов термического разложения твердого топлива. Циклонная печь соединена с устройством для подачи воздуха под избыточным давлением. В печи циклонного типа в центре верхней части выполнено отверстие для выхода продуктов сгорания, а в нижней части отверстие для выхода золы. Of the known devices for burning solid fuel, the closest to the claimed is the device described in the application of Japan 62-35004 IPC F 23 C 11/02, 6/04; F 23 G 5/30. A device for burning solid fuel comprises a fuel supply system, a thermal decomposition furnace, a fluidized bed formation device, a cyclone type furnace, the upper outlet of the thermal decomposition furnace being connected to an upper inlet of the cyclone type furnace, and a system for feeding solid thermal decomposition products to the furnace fuel. The cyclone furnace is connected to an overpressure air supply device. In the cyclone type furnace, an opening for the exit of combustion products is made in the center of the upper part, and an ash exit hole in the lower part.

Известные устройства для сжигания твердого топлива также имеют недостаточно высокую полноту сгорания процесса и, как следствие, высокие вредные выбросы в окружающую среду, и плохие экологические характеристики процесса. Known devices for burning solid fuels also do not have a sufficiently high completeness of combustion of the process and, as a result, high harmful emissions into the environment, and poor environmental performance of the process.

Техническая задача, которую решает предлагаемое изобретение, - это увеличение полноты сгорания процесса, снижение вредных выбросов в окружающую среду, улучшение экологических характеристик процесса. The technical problem that the invention solves is to increase the completeness of the combustion process, reduce harmful emissions into the environment, improve the environmental characteristics of the process.

Техническая задача решается тем, что в способе, при котором топливо подают в печь для термического разложения, создают псевдоожиженный слой, производят термическое разложение топлива, продукты термического разложения подают в сильнозакрученный воздушный поток, сжигают с отделением золы, процесс термического разложения выполняют в две стадии, на первой из которых производят нагрев и частичное термическое разложение, включающее процесс "сухого" пиролиза и начало газификации углистого вещества, вне псевдоожиженного слоя, а на второй - окончательное термическое разложение и первую стадию сжигания продуктов термического разложения осуществляют в псевдоожиженном слое, создаваемом сильнозакрученным вихревым потоком воздуха, пиролизным газом и частицами газифицируемого топлива, отсасываемыми сильнозакрученным вихревым потоком из зоны выхода продуктов первой стадии термического разложения, при этом начало второй стадии термического разложения осуществляют в центральной части вихревого потока в плоскости его образования, причем продукты сгорания первой стадии сжигания, имеющие коэффициент избытка воздуха менее единицы, формируют продолжение вихревого потока, омывающего зону первой стадии термического разложения с подводом к ней теплоты для организации процесса разложения и частичным подводом воздуха в зону первой стадии термического разложения в качестве газифицирующего агента, а вторую стадию сжигания газообразных продуктов термического разложения осуществляют за счет подачи активного воздуха в пассивную смесь продуктов термического разложения, отсасываемую после первой стадии сжигания активным воздухом, третью же стадию сжигания осуществляют в сильнозакрученном потоке продуктов сгорания, образованном высокотемпературным, скоростным потоком продуктов сгорания, выходящим после второй стадии сжигания. В устройстве для сжигания твердого топлива, содержащем систему подачи топлива, печь для термического разложения твердого топлива, устройство для образования псевдоожиженного слоя, печь циклонного типа, соединенную с устройством для подачи воздуха под избыточным давлением, соединенным с источником воздуха, причем верхнее выходное отверстие печи для термического разложения топлива соединено с верхним входным отверстием печи циклонного типа системой для подачи в печь циклонного типа продуктов термического разложения топлива, в центре печи циклонного типа выполнено отверстие для выхода продуктов сгорания, а в нижнем - отверстие для вывода золы, причем печь для термического разложения топлива выполнена кольцевой, внутри которой с торцевым зазором относительно ее днища и соосно с ней установлена цилиндрическая реторта, верхняя часть которой соединена с системой подачи топлива, выполненной в виде бункера, а в боковой поверхности нижней части выполнены отверстия, соединяющие внутреннюю полость реторты с рабочей полостью кольцевой печи, в нижней части которой расположено устройство для создания псевдоожиженного слоя, выполненное в виде лопаточного тангенциального завихрителя для подачи внешнего воздуха в ее внутреннюю полость, система для подачи в печь циклонного типа продуктов термического разложения топлива выполнена в виде вихревой камеры сгорания, выход которой соединен с внутренней полостью печи циклонного типа, а вход - с верхним выходным отверстием печи для термического разложения топлива, устройство для подачи воздуха под избыточным давлением выполнено в виде вихревого эжектора. The technical problem is solved in that in the method in which the fuel is supplied to the furnace for thermal decomposition, a fluidized bed is created, thermal decomposition of the fuel is carried out, thermal decomposition products are fed into a strongly swirling air stream, burned with ash separation, the thermal decomposition process is performed in two stages, the first of which produces heating and partial thermal decomposition, including the process of "dry" pyrolysis and the beginning of the gasification of carbonaceous matter, outside the fluidized bed, and the second - an eye The positive thermal decomposition and the first stage of combustion of the thermal decomposition products are carried out in a fluidized bed created by a strongly swirling vortex air stream, pyrolysis gas and gasified fuel particles, sucked off by a strongly swirling vortex stream from the exit zone of the products of the first stage of thermal decomposition, while the beginning of the second stage of thermal decomposition is carried out the central part of the vortex flow in the plane of its formation, and the combustion products of the first stage of combustion I, having an excess air coefficient of less than unity, form a continuation of the vortex flow washing the zone of the first stage of thermal decomposition with the supply of heat to it to organize the decomposition process and partial supply of air to the zone of the first stage of thermal decomposition as a gasifying agent, and the second stage of combustion of gaseous products thermal decomposition is carried out by supplying active air to a passive mixture of thermal decomposition products, aspirated after the first stage of burning fresh air, the third stage of combustion is carried out in a highly swirling stream of combustion products formed by a high-temperature, high-speed stream of combustion products coming out after the second stage of combustion. In the device for burning solid fuel containing a fuel supply system, a furnace for thermal decomposition of solid fuel, a device for forming a fluidized bed, a cyclone type furnace connected to an overpressure air supply device connected to an air source, the upper outlet of the furnace for thermal decomposition of fuel is connected to the upper inlet of the cyclone type furnace by a system for supplying thermal decomposition products to the cyclone type furnace in the center The cyclone type hole has a hole for the exit of combustion products, and in the bottom there is a hole for the output of ash, moreover, the furnace for thermal decomposition of fuel is made circular, inside of which a cylindrical retort is installed with an end gap relative to its bottom and coaxially with it, the upper part of which is connected to the system fuel supply, made in the form of a hopper, and holes are made in the side surface of the lower part connecting the inner cavity of the retort with the working cavity of the ring furnace, in the lower part of which a device for creating a fluidized bed, made in the form of a tangential tangential swirl vane for supplying external air to its internal cavity, a system for supplying products of thermal decomposition of fuel to the cyclone type furnace is made in the form of a vortex combustion chamber, the outlet of which is connected to the internal cavity of the cyclone type furnace, and the entrance is with the upper outlet of the furnace for thermal decomposition of fuel, the device for supplying air under excessive pressure is made in the form of a vortex ejector.

Таким образом, введенные в способ и устройство для сжигания твердого топлива новые отличительные признаки в совокупности с известными позволяют решить поставленную техническую задачу: увеличить полноту сгорания процесса, снизить вредные выбросы в окружающую среду, улучшить экологические характеристики процесса в целом. Thus, the new distinctive features introduced into the method and device for burning solid fuel, together with the known ones, make it possible to solve the stated technical problem: to increase the completeness of combustion of the process, reduce harmful emissions into the environment, and improve the environmental characteristics of the process as a whole.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено устройство для сжигания твердого топлива, продольный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1. The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a device for burning solid fuel, a longitudinal section; figure 2 is a section aa in figure 1.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Топливо подают в печь для термического разложения, создают псевдоожиженный слой, процесс термического разложения выполняют в две стадии. The fuel is fed into the furnace for thermal decomposition, a fluidized bed is created, the thermal decomposition process is performed in two stages.

На первой стадии производят нагрев и частично термическое разложение, включающее процесс "сухого" пиролиза и начало газификации углистого вещества, вне псевдоожиженного слоя. На второй стадии производят окончательное термическое разложение и первую стадию сжигания продуктов термического разложения в псевдоожиженном слое, создаваемом сильнозакрученным вихревым потоком воздуха, пиролизным газом и частицами газифицируемого топлива, отсасываемыми сильнозакрученным вихревым потоком из зоны выхода продуктов первой стадии термического разложения, при этом начало второй стадии термического разложения осуществляют в центральной части вихревого потока, в плоскости его образования. Продукты сгорания первой стадии сжигания, имеющие коэффициент избытка воздуха менее единицы, формируют продолжение вихревого потока, омывающего зону первой стадии термического разложения с подводом к ней теплоты для организации процесса разложения и частичным подводом воздуха в зону первой стадии термического разложения в качестве газифицирующего агента, а вторую стадию сжигания газообразных продуктов термического разложения осуществляют за счет подачи активного воздуха в пассивную смесь продуктов термического разложения, отсасываемую после первой стадии сжигания активным воздухом. Третью стадию сжигания осуществляют в сильнозакрученном потоке продуктов сгорания, образованном высокотемпературным, скоростным потоком продуктов сгорания, выходящим после второй стадии сжигания. At the first stage, heating and partially thermal decomposition are carried out, including the process of "dry" pyrolysis and the beginning of gasification of the carbonaceous substance, outside the fluidized bed. In the second stage, the final thermal decomposition and the first stage of the combustion of the thermal decomposition products in the fluidized bed created by the highly swirling vortex air stream, pyrolysis gas and gasified fuel particles, which are sucked off by the strongly swirling vortex stream from the exit zone of the products of the first thermal decomposition products, are performed. decomposition is carried out in the central part of the vortex flow, in the plane of its formation. The combustion products of the first stage of combustion, with an excess air coefficient of less than unity, form a continuation of the vortex flow washing the zone of the first stage of thermal decomposition with the supply of heat to it to organize the decomposition process and partial supply of air to the zone of the first stage of thermal decomposition as a gasifying agent, and the second the stage of combustion of gaseous products of thermal decomposition is carried out by supplying active air to a passive mixture of thermal decomposition products, suction aemuyu active after the first stage combustion air. The third stage of combustion is carried out in a highly swirling stream of combustion products formed by a high-temperature, high-speed stream of combustion products coming out after the second stage of combustion.

Устройство для сжигания твердого топлива (фиг.1) содержит систему подачи топлива, выполненную в виде бункера 1, печь для термического разложения твердого топлива 2, устройство для образования псевдоожиженного слоя 3, печь циклонного типа 4 для дожигания газообразных продуктов термического разложения с входным отверстием 5 в верхней части, в центре которой выполнено отверстие для выхода продуктов сгорания 6, а в нижней части - отверстие для выхода золы 7, вихревую камеру сгорания 8 с вихревым эжектором 9, соединенным с источником воздуха 10. Печь для термического разложения топлива 2 с выходным отверстием 11 вверху выполнена кольцевой, внутри ее с торцевым зазором 12 относительно днища и соосно печи установлена цилиндрическая реторта 13, верхняя часть которой соединена с бункером 1. В боковой поверхности нижней части реторты 13 выполнены отверстия 14, соединяющие внутреннюю полость реторты 13 с рабочей полостью печи 2. В нижней части печи 2 установлен коллектор 15 для подачи внешнего воздуха в ее внутреннюю полость. Верхнее выходное отверстие 11 печи 2 соединено с входом камеры сгорания 8, выход которой выполнен тангенциальным с внутренней поверхностью печи циклонного типа 4. Устройство для создания псевдоожиженного слоя 3 выполнено (см. фиг.2) в виде лопаточного тангенциального завихрителя. A device for burning solid fuel (figure 1) contains a fuel supply system made in the form of a hopper 1, a furnace for thermal decomposition of solid fuel 2, a device for forming a fluidized bed 3, a cyclone type furnace 4 for afterburning gaseous products of thermal decomposition with an inlet 5 in the upper part, in the center of which a hole for the exit of combustion products 6 is made, and in the lower part - a hole for the exit of ash 7, a vortex combustion chamber 8 with a vortex ejector 9 connected to an air source 10. The furnace For thermal decomposition of fuel 2 with an outlet 11 at the top, an annular one is installed, inside it with an end gap 12 relative to the bottom and coaxially of the furnace, a cylindrical retort 13 is installed, the upper part of which is connected to the hopper 1. The holes 14 connecting the inner the cavity of the retort 13 with the working cavity of the furnace 2. In the lower part of the furnace 2 is a collector 15 for supplying external air to its internal cavity. The upper outlet opening 11 of the furnace 2 is connected to the input of the combustion chamber 8, the output of which is tangential to the inner surface of the cyclone type furnace 4. A device for creating a fluidized bed 3 is made (see figure 2) in the form of a tangential tangent swirler.

Устройство для сжигания твердого топлива работает следующим образом. Топливо загружают в бункер 1, откуда под действием силы тяжести оно перемещается во внутреннюю полость реторты 13, заполняя всю высоту реторты 13 до днища печи 2. Из источника воздуха 10 в вихревой эжектор 9 вихревой камеры сгорания 8 подают воздух, который в эжекторе 9 является активной, эжектирующей составляющей или активным воздухом. В результате образования в эжекторе 9 вихря в его приосевой зоне создается разрежение, в результате чего из печи 2 осуществляется отсос воздуха, т.е. внутри печи 2 давление воздуха становится ниже атмосферного. В результате этого воздух из окружающей среды поступает в коллектор 15, откуда в устройство для образования псевдоожиженного слоя 3. В результате этого в нижней части печи 2 образуется сильнозакрученный вихревой поток с радиальным градиентом статического давления, перемещающийся вверх по кольцевому каналу печи 2. При своем движении вверх вихревой поток захватывает частицы твердого топлива, отсасываемые вихрем из торцевого зазора 12. В результате этого в нижней части печи 2 создается псевдоожиженный слой, высота которого регулируется расходом или давлением активного воздуха в эжекторе 9. На начальной стадии работы запуск устройства осуществляют от постороннего источника тепловой энергии или пусковой горелки. В результате подачи высокотемпературного факела в область псевдоожиженного слоя происходит воспламенение топлива псевдоожиженного слоя, его разогрев в результате осуществления экзотермической реакции окисления топлива воздухом. Продукты сгорания, имеющие температуру 700^o-900^oС образуют вихревой поток, омывающий реторту 13, разогревая ее стенки. В результате этого происходит передача теплоты от высокотемпературного вихревого потока через стенку реторты 13 к находящемуся в ней твердому топливу. В процессе подвода теплоты к реторте 13 в ее верхней части происходит разогрев находящегося в ней топлива. В средней части реторты температура находящегося в ней топлива достигает 500-800^oС и более. В результате этого, начиная со слоя с температурой 500^oС и выше, внутри реторты 13 происходит первый этап термического разложения топлива - процесс "сухого" пиролиза. В этом случае без доступа воздуха происходит разложение топлива на газообразные продукты - пиролизный газ и твердый остаток - углистое вещество. Поскольку в нижней части реторты давление ниже, чем в кольцевой полости печи 2, то происходит вдув воздуха из псевдоожиженного слоя через отверстия 14 в разогретую область внутри реторты. В этом случае воздух играет роль газифицирующего агента. В результате вдува воздуха в раскаленное углистое вещество, находящееся в нижней части реторты 13, происходит дальнейший разогрев углистого вещества и осуществление экзотермической реакции окисления углерода - процесс газификации, в результате чего снижается количество твердой фракции - термического разложения с увеличением газообразной фракции пиролизного газа. Количество и размер отверстий 14 выбраны так, что количество воздуха, поступающего через отверстия, недостаточно для полного окисления углерода до двуокиси углерода СО₂. В результате этого углерод окисляется в основном до окиси углерода СО, которая служит горючей составляющей газообразных продуктов термического разложения, т.е. пиролизного газа. Горючий газ, полученный в первой стадии термического разложения внутри реторты 13, вместе с твердыми частицами продуктов термического разложения отсасывается через торцевой зазор 12, смешиваются в вихревом потоке нижней части печи 2, образуя псевдоожиженный высокотемпературный слой, в котором происходит вторая стадия термического разложения углистого вещества и начало первой стадии сжигания газообразных продуктов термического разложения. Процесс первой стадии сжигания осуществляют с коэффициентом избытка воздуха, меньшим 1, т.е. температура продуктов сгорания в печи 2 не должна превышать 700-900^oС.A device for burning solid fuel is as follows. The fuel is loaded into the hopper 1, from where, by gravity, it moves into the inner cavity of the retort 13, filling the entire height of the retort 13 to the bottom of the furnace 2. From the air source 10, air is supplied to the vortex ejector 9 of the vortex combustion chamber 8, which is active in the ejector 9 ejecting component or active air. As a result of the formation of a vortex in the ejector 9, a vacuum is created in its axial zone, as a result of which air is sucked out of the furnace 2, i.e. inside the furnace 2, the air pressure becomes lower than atmospheric. As a result of this, air from the environment enters the manifold 15, from where it enters the device for the formation of a fluidized bed 3. As a result, a strongly swirling vortex flow with a radial gradient of static pressure forms in the lower part of the furnace 2, moving upward along the annular channel of the furnace 2. upward the vortex flow captures solid fuel particles sucked off by the vortex from the end gap 12. As a result, a fluidized bed is created in the lower part of the furnace 2, the height of which is regulated by the flow house or the pressure of active air in the ejector 9. At the initial stage of operation, the device is started from an external source of thermal energy or a starting burner. As a result of the supply of a high-temperature torch to the region of the fluidized bed, the fuel of the fluidized bed ignites and is heated as a result of the exothermic reaction of the oxidation of the fuel by air. Combustion products having a temperature of 700 ^o -900 ^o C form a vortex flow washing the retort 13, heating its walls. As a result of this, heat is transferred from the high-temperature vortex flow through the wall of the retort 13 to the solid fuel contained therein. In the process of supplying heat to the retort 13 in its upper part, the fuel contained in it is heated. In the middle part of the retort, the temperature of the fuel in it reaches 500-800 ^o C and more. As a result of this, starting with a layer with a temperature of 500 ^o C and above, inside the retort 13, the first stage of thermal decomposition of fuel occurs - the process of "dry" pyrolysis. In this case, without air access, the fuel decomposes into gaseous products - pyrolysis gas and solid residue - carbonaceous matter. Since the pressure in the lower part of the retort is lower than in the annular cavity of the furnace 2, air is blown from the fluidized bed through openings 14 into the heated region inside the retort. In this case, air plays the role of a gasification agent. As a result of blowing air into the hot carbonaceous substance located in the lower part of the retort 13, the carbonaceous substance is further heated and the exothermic reaction of carbon oxidation is carried out - the gasification process, which reduces the amount of solid fraction - thermal decomposition with an increase in the gaseous fraction of pyrolysis gas. The number and size of holes 14 are selected so that the amount of air entering through the holes is not enough to completely oxidize carbon to carbon dioxide CO ₂ . As a result of this, carbon is oxidized mainly to carbon monoxide CO, which serves as the combustible component of the gaseous products of thermal decomposition, i.e. pyrolysis gas. The combustible gas obtained in the first stage of thermal decomposition inside the retort 13, together with the solid particles of thermal decomposition products, is sucked out through the end gap 12, mixed in the vortex flow of the lower part of the furnace 2, forming a fluidized high-temperature layer in which the second stage of thermal decomposition of the carbonaceous substance occurs and the beginning of the first stage of combustion of gaseous products of thermal decomposition. The process of the first stage of combustion is carried out with an excess air coefficient of less than 1, i.e. the temperature of the combustion products in the furnace 2 should not exceed 700-900 ^o C.

Продукты сгорания первой стадии сжигания отсасываются через отверстия 11 вихревым эжектором 9 камеры сгорания 8, при этом продукты сгорания первой стадии сжигания являются пассивной составляющей эжектора - эжектируемым газом. The combustion products of the first combustion stage are sucked out through the openings 11 by a vortex ejector 9 of the combustion chamber 8, while the combustion products of the first combustion stage are a passive component of the ejector - the ejected gas.

В камере сгорания 8 происходит вторая стадия сжигания газообразных продуктов термического разложения. При этом количество воздуха, поступающего в зону горения и разбавления камеры, выбирают так, чтобы температура продуктов сгорания на входе в отверстия 5 не превышала 900^oС. В результате этого из камеры сгорания 8 через отверстие 5 в печь 4 выходят продукты сгорания второй стадии сжигания, которые дожигаются в вихревом потоке печи циклонного типа 4. Необходимо отметить, что в зоне горения вихревой камеры 8 температура может достигать максимальной величины, т.е. 1600^oC и выше, но время пребывания в этой зоне продуктов сгорания выбрано минимальным, что не создает условий для увеличения окислов азота, а последующее резкое снижение температуры продуктов сгорания путем вдува воздуха в зоне разбавления камеры 8 ликвидирует возможность дальнейшего образования окислов азота.In the combustion chamber 8, a second stage of combustion of gaseous products of thermal decomposition takes place. The amount of air entering the combustion and dilution zone of the chamber is selected so that the temperature of the combustion products at the inlet to the openings 5 does not exceed 900 ^° C. As a result, the combustion products of the second stage of combustion leave the combustion chamber 8 through the opening 5 into the furnace 4 which are burned in the vortex flow of a cyclone type 4 furnace. It should be noted that in the combustion zone of the vortex chamber 8 the temperature can reach a maximum value, i.e. 1600 ^o C and above, but the residence time in this zone of combustion products was chosen to be minimal, which does not create conditions for an increase in nitrogen oxides, and a subsequent sharp decrease in the temperature of the combustion products by blowing air in the dilution zone of chamber 8 eliminates the possibility of further formation of nitrogen oxides.

В печи циклонного типа, кроме процесса третьей стадии сжигания газообразных продуктов термического разложения твердого топлива, осуществляется процесс сепарации - разделения, твердой и газообразной фракций продуктов сгорания. При этом газообразные фракции выходят через отверстие 6, а твердая фракция - зола - выходит в отверстие 7. Процесс третьей стадии сжигания осуществляют при температуре 800^oС и ниже, но с увеличенным временем пребывания и значительным избытком воздуха.In the cyclone type furnace, in addition to the process of the third stage of burning gaseous products of thermal decomposition of solid fuels, a separation process is carried out - separation, solid and gaseous fractions of the combustion products. In this case, the gaseous fractions exit through the opening 6, and the solid fraction - ash - leaves the opening 7. The process of the third stage of combustion is carried out at a temperature of 800 ^o C or lower, but with an increased residence time and a significant excess of air.

Таким образом, сжигание твердого топлива, осуществляемое за три стадии, позволяет повысить полноту сгорания процесса, уменьшить вредные выбросы в окружающую среду, улучшить экологические характеристики процесса. Thus, the combustion of solid fuel, carried out in three stages, allows to increase the completeness of the combustion process, reduce harmful emissions into the environment, improve the environmental characteristics of the process.

Claims

1. A method of burning solid fuel, in which the fuel is fed into the furnace for thermal decomposition, a fluidized bed is created, thermal decomposition of the fuel is carried out, thermal decomposition products are fed into a strongly swirling air stream, burned with ash separation, characterized in that the thermal decomposition process is performed in two stages, the first of which produces heating and partial thermal decomposition, including the process of "dry" pyrolysis and the beginning of gasification of carbonaceous matter, outside the fluidized bed, and in the second is the final thermal decomposition and the first stage of combustion of the thermal decomposition products is carried out in a fluidized bed created by a highly swirling vortex air stream, pyrolysis gas and gasified fuel particles, sucked off by a strongly swirling vortex stream from the exit zone of the products of the first stage of thermal decomposition, while the beginning of the second stage of thermal decomposition carried out in the central part of the vortex flow in the plane of its formation, and the combustion products of the first herd Combustion gases with an excess air coefficient of less than one form a continuation of the vortex flow washing the zone of the first stage of thermal decomposition with the supply of heat to it to organize the decomposition process and partial supply of air to the zone of the first stage of thermal decomposition as a gasifying agent, and the second stage of gaseous combustion thermal decomposition products are carried out by supplying active air to a passive mixture of thermal decomposition products, suctioned after the first stage of compression active gas, the third stage of combustion is carried out in a strongly twisted flow of combustion products formed by a high-temperature high-speed flow of combustion products coming out after the second stage of combustion.

2. A device for burning solid fuel, comprising a fuel supply system, a furnace for thermal decomposition of solid fuel, a device for forming a fluidized bed, a cyclone type furnace connected to an overpressure air supply device connected to an air source, the upper outlet of the furnace for thermal decomposition is connected to the upper inlet of the cyclone type furnace by a system for supplying thermal decomposition products of fuel to the cyclone type furnace, in the center of the furnace This type has a hole for the exit of combustion products, and in the bottom there is a hole for ash output, characterized in that the furnace for thermal decomposition of fuel is made circular, inside it with an end gap relative to the bottom and a cylindrical retort installed coaxially with the furnace, the upper part of which is connected to a fuel supply system made in the form of a hopper, and holes are made in the side surface of the lower part of the retort connecting the inner cavity of the retort with the working cavity of the ring furnace, in the lower part of which a device for creating a fluidized bed, made in the form of a tangential tangential swirl vane for supplying external air into its internal cavity, a system for feeding cyclone-type products of thermal decomposition of fuel into the furnace is made in the form of a vortex combustion chamber, the outlet of which is connected to the internal cavity of the cyclone type furnace, and the entrance is with the upper outlet of the furnace for thermal decomposition of fuel, and the device for supplying air under excessive pressure is made in the form of an ejector.

3. The device according to claim 2, characterized in that the ejector is made by a vortex.