RU2252361C1

RU2252361C1 - Furnace for burning hard fuel and heat-air generator

Info

Publication number: RU2252361C1
Application number: RU2003129874/06A
Authority: RU
Inventors: И.Л. Демин (RU); И.Л. Демин; Д.С. Стрижаков (RU); Д.С. Стрижаков; А.Л. Бондарь (RU); А.Л. Бондарь
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Строник"; Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная внедренческая фирма "Уралдрев-ИНТО"
Priority date: 2003-10-07
Filing date: 2003-10-07
Publication date: 2005-05-20

Abstract

FIELD: hard-fuel furnaces.

SUBSTANCE: furnace for burning hard fuel has burning chamber, fire-bar grating in it with through aperture and layer of heat-insulating material, placed on grating, according to invention, through apertures of grating are provided with pipe-like channels, passing through layer of heat-insulation material, placed on grating.

EFFECT: higher durability.

2 cl, 3 dwg

Description

Группа изобретений, связанных единым изобретательским замыслом (топка и тепловоздушный генератор) и относящихся к объектам, один из которых предназначен для использования в другом, касаются техники сжигания твердого топлива и могут использоваться, в частности, для утилизации отходов древесины повышенной влажности, с целью подачи теплоносителя в камеры для сушки древесины или в системы отопления или обогрева различных помещений.A group of inventions related to a single inventive concept (a furnace and a hot-air generator) and related to objects, one of which is intended for use in the other, relates to solid fuel combustion techniques and can be used, in particular, for the disposal of waste wood of high humidity, in order to supply coolant in chambers for drying wood or in heating systems or heating various rooms.

Топки для сжигания твердого топлива известны, например, из книги И.Ф.Коперин и др. Котельные установки лесопромышленных предприятий, М., "Лесная промышленность", 1986, с.42-43; патента РФ №2137036, F 23 B 1/00, 1999; патента РФ №2202733, F 23 B 1/06, 2003, патента РФ №2052713, F 23 B 7/00, 1996.Fire chambers for burning solid fuel are known, for example, from the book by I.F. Koperin and others. Boiler plants of timber enterprises, M., "Timber Industry", 1986, p. 42-43; RF patent No. 2137036, F 23 B 1/00, 1999; RF patent No. 2202733, F 23 B 1/06, 2003, RF patent No. 2052713, F 23 B 7/00, 1996.

Наиболее близким аналогом можно считать топку для сжигания твердого топлива, приведенную в книге И.Ф.Коперин и др. Котельные установки лесопромышленных предприятий, М., "Лесная промышленность", 1986, с.42-43. Она содержит камеру сгорания, установленную в ней горизонтальную колосниковую решетку со сквозными отверстиями и расположенный на колосниковой решетке слой теплоизоляционного материала в виде шлака, который образуется в результате отекания капелек расплавленного шлака из слоя горящего топлива. Воздух проходит через сквозные отверстия колосниковой решетки. Над шлаком располагается слой твердого топлива, при сгорании которого образуется надслойное пламя. Продукты сгорания выводятся из топки.The closest analogue can be considered a furnace for burning solid fuel, given in the book by I.F. Koperin and others. Boiler plants of timber enterprises, M., "Forest Industry", 1986, p. 42-43. It contains a combustion chamber, a horizontal grate with openings installed in it, and a layer of heat-insulating material in the form of slag located on the grate, which is formed as a result of the dropping of droplets of molten slag from a layer of burning fuel. Air passes through the through holes of the grate. A layer of solid fuel is located above the slag, upon combustion of which a superlayer flame is formed. Combustion products are removed from the furnace.

Один из недостатков прототипа состоит в перегреве колосниковой решетки, а следовательно, в недостаточной долговечности и невысоком сроке службы. Это связано с тем, что образующийся в процессе сжигания топлива шлак неравномерно и не полностью покрывает поверхность колосниковой решетки.One of the disadvantages of the prototype is the overheating of the grate, and therefore, inadequate durability and low life. This is due to the fact that the slag formed during fuel combustion does not evenly and completely cover the surface of the grate.

Кроме того, не достигается интенсивное сжигание твердого топлива и достижение максимальной температуры горения, пламя стелется и рассредотачивается по поверхности колосниковой решетки, не образуя устойчивого факела. Это объясняется отсутствием направленного истечения воздуха из сквозных отверстий колосниковой решетки и сопротивлением шлакового слоя. В таких условиях трудно обеспечить сжигание влажного топлива без предварительной его сушки, что усложняет технологический процесс, требует дополнительного оборудования.In addition, intensive burning of solid fuel and achievement of the maximum combustion temperature are not achieved, the flame spreads and spreads over the surface of the grate, without forming a stable torch. This is due to the lack of directional air flow from the through holes of the grate and the resistance of the slag layer. In such conditions, it is difficult to ensure the burning of wet fuel without first drying it, which complicates the process and requires additional equipment.

Тепловоздушные генераторы известны, например, из книги И.Ф.Коперин и др. Котельные установки лесопромышленных предприятий, М., "Лесная промышленность", 1986, с.42-43; патента РФ №2174648, F 23 B 1/38, 2001.Hot-air generators are known, for example, from the book of I.F. Koperin and others. Boiler plants of timber enterprises, M., "Timber Industry", 1986, p. 42-43; RF patent No. 2174648, F 23 B 1/38, 2001.

Тепловоздушный генератор по первому источнику (прототип) содержит топку для сжигания твердого топлива, теплообменник и дымовую трубу. Топка имеет камеру сгорания, установленную в ней горизонтальную колосниковую решетку со сквозными отверстиями и расположенный на колосниковой решетке слой теплоизоляционного материала в виде шлака, который образуется в результате отекания капелек расплавленного шлака из слоя горящего топлива. Воздух проходит через сквозные отверстия колосниковой решетки. Над шлаком располагается слой твердого топлива, при сгорании которого образуется наделенное пламя. Продукты сгорания проходят через теплообменник, где отдают свое тепло воздуху-теплоносителю, и выводятся через дымовую трубу.The hot air generator according to the first source (prototype) contains a solid fuel combustion chamber, a heat exchanger and a chimney. The furnace has a combustion chamber, a horizontal grate with openings installed in it, and a layer of heat-insulating material in the form of slag located on the grate, which is formed as a result of the dropping of droplets of molten slag from a layer of burning fuel. Air passes through the through holes of the grate. A layer of solid fuel is located above the slag, upon combustion of which an endowed flame is formed. The combustion products pass through a heat exchanger, where they give their heat to the air-coolant, and are discharged through a chimney.

Однако из-за перегрева колосниковой решетки и ее недостаточной долговечности возможно прекращение работы тепловоздушного генератора.However, due to overheating of the grate and its insufficient durability, it is possible to stop the operation of the hot-air generator.

Кроме того, топка описанного тепловоздушного генератора не обеспечивает интенсивного сжигания, в особенности влажного, твердого топлива, что затрудняет получение теплоносителя с максимально возможной температурой для ведения сушки пиломатериалов или обогрева помещений.In addition, the furnace of the described hot-air generator does not provide intensive combustion, in particular wet, solid fuel, which makes it difficult to obtain a coolant with the highest possible temperature for drying lumber or heating the premises.

Изобретения направлены на создание высокотемпературной топки с максимальной полнотой сгорания топлива.The invention is directed to the creation of a high-temperature furnace with the maximum completeness of fuel combustion.

Технический результат, который обеспечивается каждым изобретением, состоит в снижении перегрева колосниковой решетки, повышении ее долговечности и срока службы, а также в интенсификации сжигания топлива, что необходимо при использовании влажного твердого топлива.The technical result that is provided by each invention is to reduce the overheating of the grate, increase its durability and service life, as well as to intensify the combustion of fuel, which is necessary when using wet solid fuel.

Для достижения этого сквозные отверстия колосниковой решетки топки снабжены трубчатыми каналами, проходящими через слой теплоизоляционного материала, расположенный на колосниковой решетке (п.1 формулы).To achieve this, the through holes of the grate of the furnace are provided with tubular channels passing through a layer of heat-insulating material located on the grate of the grate (claim 1).

В тепловоздушном генераторе указанный технический результат достигается тем, что он содержит патентуемую топку (п.7 формулы).In a hot-air generator, the indicated technical result is achieved in that it contains a patentable firebox (claim 7 of the formula).

При таком выполнении указанные трубчатые каналы, с одной стороны, создают направленное истечение воздуха на горение, что способствует формированию интенсивного факельного пламени по всему объему камеры сгорания, а, с другой стороны, создают возможность для укладки заранее подготовленного теплоизоляционного материала на наружную поверхность колосниковой решетки до сжигания твердого топлива. Надежная защищенность колосниковой решетки теплоизоляционным материалом позволяет резко интенсифицировать процесс горения топлива путем выбора наиболее оптимальных параметров активного сжигания. В результате, твердые частицы топлива под действием истекающих из трубчатых каналов воздушных струй находятся в движении, совершая возвратно-поступательные перемещения до их полного сгорания.With this embodiment, these tubular channels, on the one hand, create a directed flow of air to the combustion, which contributes to the formation of an intense flare flame over the entire volume of the combustion chamber, and, on the other hand, make it possible to lay pre-prepared insulation material on the outer surface of the grate up to burning solid fuel. Reliable protection of the grate with heat-insulating material makes it possible to sharply intensify the process of fuel combustion by choosing the most optimal parameters for active burning. As a result, solid particles of fuel under the action of air jets flowing from tubular channels are in motion, making reciprocating movements until they are completely burned.

Отмеченное позволяет повысить долговечность и срок службы топки, а следовательно, обеспечить безостановочную работу тепловоздушного генератора, интенсифицировать сжигание твердого топлива, что позволяет использовать влажное топливо без его предварительной сушки и необходимого для этого дополнительного оборудования, обеспечить при этом заданную высокую температуру теплоносителя.The aforementioned makes it possible to increase the durability and service life of the furnace, and therefore, to ensure non-stop operation of the hot-air generator, to intensify the burning of solid fuel, which allows the use of wet fuel without its preliminary drying and the necessary additional equipment for this, while ensuring a given high temperature of the coolant.

Выполнение трубчатых каналов в виде сопел (п.2 формулы) еще в большей степени интенсифицирует процесс сжигания топлива.The implementation of the tubular channels in the form of nozzles (claim 2 of the formula) further intensifies the process of burning fuel.

Согласно п.3 формулы вся наружная поверхность колосниковой решетки защищена теплоизоляционным материалом. Такое погружение колосниковой решетки в теплоизоляционный материал еще больше увеличивает долговечность колосниковой решетки, уменьшая риск ее перегрева.According to claim 3 of the formula, the entire outer surface of the grate is protected by a heat-insulating material. Such immersion of the grate in the insulating material further increases the durability of the grate, reducing the risk of overheating.

Для снижения температурных деформаций колосниковая решетка, по крайней мере, с одной стороны установлена в камере сгорания свободно (п.4 формулы). Такая нежесткая установка способствует повышению срока службы колосниковой решетки, а следовательно, самой топки и работоспособности тепловоздушного генератора.To reduce temperature deformations, the grate is installed, at least on one side, freely in the combustion chamber (claim 4 of the formula). Such a non-rigid installation helps to increase the life of the grate, and consequently, the furnace itself and the efficiency of the hot-air generator.

В соответствии с п.5 формулы колосниковая решетка выполнена в виде горизонтальных труб, полости которых сообщены с воздушной магистралью. Это снижает ее вес, уменьшает металлоемкость, повышает компактность колосниковой решетки. На это направлено также то, что горизонтальные трубы имеют общий коллектор.In accordance with paragraph 5 of the formula, the grate is made in the form of horizontal pipes, the cavities of which are in communication with the air line. This reduces its weight, reduces metal consumption, increases the compactness of the grate. The fact that horizontal pipes have a common collector is also aimed at this.

Изобретения поясняются чертежами, где на фиг.1 показан общий вид патентуемого тепловоздушного генератора с патентуемой топкой; на фиг.2 - то же, вид сбоку; на фиг.3 - разрез по А-А.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of a patentable hot air generator with patentable firebox; figure 2 is the same side view; figure 3 is a section along aa.

Топка предназначена для сжигания твердого топлива, в качестве которого могут использоваться дрова, древесные отходы, опил, отсев угля, отсев кокса и т.д.The furnace is intended for burning solid fuel, which can be used as firewood, wood waste, sawdust, coal screening, screening of coke, etc.

Топка содержит камеру сгорания 1, выложенную огнеупорным кирпичом, в которой установлена горизонтальная колосниковая решетка 2. Верхняя поверхность колосниковой решетки имеет сквозные отверстия, которые снабжены трубчатыми вертикальными каналами 3, выполненными в виде сопел. Вся наружная поверхность колосниковой решетки защищена теплоизоляционным материалом 4, который расположен на колосниковой решетке, под ней, слева и справа от нее. Таким образом, колосниковая решетка погружена в теплоизоляционный материал, в качестве которого может использоваться металлургический шлак, зола и т.д.The furnace contains a combustion chamber 1, lined with refractory bricks, in which a horizontal grate is installed 2. The upper surface of the grate has through holes that are provided with tubular vertical channels 3 made in the form of nozzles. The entire outer surface of the grate is protected by a heat-insulating material 4, which is located on the grate, under it, to the left and to the right of it. Thus, the grate is immersed in a heat-insulating material, which can be used metallurgical slag, ash, etc.

На колосниковую решетку теплоизоляционный материал укладывается слоем, высота которого равна или несколько меньше высоты сопел. Понятно, что этот слой укладывается предварительно, до сжигания топлива, а не хаотично формируется, как в прототипе.On the grate, the insulating material is laid in a layer whose height is equal to or slightly less than the height of the nozzles. It is clear that this layer is laid in advance, before burning fuel, and not randomly formed, as in the prototype.

Колосниковая решетка выполнена в виде трех горизонтальных труб, полости которых через общий коллектор 5 сообщены с воздушной магистралью, в которую нагнетается воздух вентилятором 6. Горизонтальные трубы с одной стороны свободно опираются на опоры 7, а с противоположной - жестко закреплены в кладке камеры сгорания.The grate is made in the form of three horizontal pipes, the cavities of which are connected through the common collector 5 to the air line into which air is pumped by the fan 6. The horizontal pipes freely rest on the supports 7 on one side, and are rigidly fixed to the combustion chamber on the opposite side.

Тепловоздушный генератор содержит патентуемую топку для сжигания твердого топлива, трубчатый теплообменник 8, дымовую трубу 9, вентилятор 10 для подачи холодного воздуха в теплообменник 8 и канал 11 для отвода теплоносителя.The hot air generator contains a patented firebox for burning solid fuel, a tubular heat exchanger 8, a chimney 9, a fan 10 for supplying cold air to the heat exchanger 8 and a channel 11 for draining the coolant.

Топливо загружается в топку через люк 12. Нагнетаемый вентилятором 6 воздух поступает из воздушной магистрали по коллектору 5 в полости горизонтальных труб, откуда через сквозные отверстия и сопла 3 поступает в зону горения. Твердые частицы топлива под действием истекающих воздушных струй находятся в постоянном движении, что обеспечивает их полное сгорание. Создается высокотемпературное бушующее пламя, заполняющее объем топки. При этом вся поверхность горизонтальных труб (колосниковой решетки) защищена от перегрева теплоизоляционный материалом 4. Свободная установка, по крайней мере, одной стороны колосниковой решетки компенсирует ее температурные расширения, предотвращая коробление.The fuel is loaded into the furnace through the hatch 12. The air pumped by the fan 6 enters from the air line through the collector 5 in the cavity of horizontal pipes, from where it enters the combustion zone through the through holes and nozzles 3. Solid particles of fuel under the action of flowing air jets are in constant motion, which ensures their complete combustion. A high-temperature raging flame is created, filling the volume of the furnace. Moreover, the entire surface of the horizontal pipes (grate) is protected from overheating by the insulating material 4. The free installation of at least one side of the grate compensates for its temperature expansion, preventing warping.

Тепловые газы (продукты сгорания) поступают в трубы теплообменника 8, где нагревается поступивший от вентилятора 10 воздух. Теплоноситель по каналу 11 направляется к объекту применения.Thermal gases (combustion products) enter the pipes of the heat exchanger 8, where the air received from the fan 10 is heated. The coolant along the channel 11 is directed to the object of application.

Таким образом, созданы топка для сжигания твердого топлива и конструкция тепловоздушного генератора, использующего патентуемую топку, в которой за счет направленного истечения воздушных струй и предварительного погружения колосниковой решетки в теплоизоляционный материал обеспечивается возможность сжигания топлива с максимально возможными параметрами, что важно для применения влажного твердого топлива без его предварительной сушки, повышается долговечность и срок службы топки, а следовательно, длительность работы тепловоздушного генератора.Thus, a furnace for burning solid fuel and a design of a hot-air generator using a patented furnace were created, in which, due to the directed outflow of air jets and preliminary immersion of the grate in a heat-insulating material, it is possible to burn fuel with the maximum possible parameters, which is important for the use of wet solid fuel without its preliminary drying, the durability and the service life of the furnace are increased, and therefore, the duration of the operation of the hot air generator.

Claims

1. A combustion chamber for burning solid fuel, comprising a combustion chamber, a grate installed therein with through holes and a layer of heat-insulating material located on the grate, characterized in that the through holes of the grate are provided with tubular channels passing through a layer of heat-insulating material located on grate.

2. The furnace according to claim 1, characterized in that the tubular channels of the through holes of the grate are made in the form of nozzles.

3. A furnace according to claims 1 or 2, characterized in that the entire outer surface of the grate is protected by a heat-insulating material.

4. A furnace according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the grate is installed at least on one side in the combustion chamber freely.

5. The furnace according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the grate is made in the form of horizontal pipes, the cavities of which are in communication with the air line.

6. The furnace according to claim 5, characterized in that the horizontal pipes have a common collector.

7. A hot air generator containing a solid fuel combustion chamber, a heat exchanger and a chimney, characterized in that it contains a solid fuel combustion chamber made according to any one of claims 1 to 6.