RU2336469C1

RU2336469C1 - Water-heating boiler plant

Info

Publication number: RU2336469C1
Application number: RU2007112308/06A
Authority: RU
Inventors: Михаил Александрович Валюжинич (RU); Михаил Александрович Валюжинич
Original assignee: Михаил Александрович Валюжинич
Priority date: 2007-04-03
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2008-10-20

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention is intended for water heating and may be used in heat and power engineering. Boiler plant is provided with housing where furnace chamber with grate mesh, afterburner and heat-exchanging unit are installed. Housing walls are comprised of top horizontal brick wall, bottom horizontal brick wall, first outer vertical end wall, second outer vertical end wall and vertical shielding wall mounted in the middle of housing. Shielding wall splits housing hollow into furnace chamber and afterburner. By its upper surface, this wall is installed with clearance with regard to top wall. Plant is provided with the device to supply refined wood fuel. It is represented as silo with convergent bottom. Top guiding plate is fixed to silo bottom. Together with bottom guiding plate and side walls, top guiding plate form channel for fuel flowing from silo to furnace chamber. Plate is fixed to silo bottom, which form rectangular housing together with bottom plate and side walls. Rectangular piston connected to eccentric flywheel is installed inside rectangular housing. Grate mesh is in the form of panel hinged to upper end of rack. Lower end of rack is fixed to lower wall and main grate-bars are fixed to panel by supports. Rods of supports are inserted into one of grate bars bridges opening. Vertical plate supporting immovable grate bar, is installed on lower plate. Rotary grate bar is installed between fixed grate bar and shielding wall. Channel for air supply duct connection for burning and fuel gasification is located between the first end wall and panel rack. Channel for air supply duct connection for coke afterburning is located between fixed grate bar and vertical plate. Injector is situated in afterburner. It is connected with air supply duct when inflammable gases are re-burnt. Pipes with circulating water connected to inner pipes of heat-exchanging unit are installed in after afterburning chamber.

EFFECT: widening of functional possibilities of boiler plant and optimizing fuel burning and fuel gas afterburning processes.

3 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике. В частности к водогрейным котельным установкам, работающим на древесном топливе.The invention relates to a power system. In particular, for wood-fired boiler plants.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемой является водогрейная котельная установка, содержащая корпус, образованный продольными кирпичными стенками, в котором размещены топочная камера с колосниковой решеткой, камера дожигания и теплообменный блок (см., например, патент РФ №2263852 по Кл. F24Н 1/44 от 16.4.2004 г.).The closest in technical essence and the achieved technical result to the claimed one is a hot-water boiler plant containing a body formed by longitudinal brick walls, in which there is a combustion chamber with a grate, an afterburner and a heat exchange unit (see, for example, RF patent No. 2263852 for Cl F24H 1/44 dated 04.16.2004).

Однако известная установка имеет ограниченные функциональные возможности в связи с использованием только одного вида топлива определенной формы. Кроме того, не раскрыт характер действия колосниковой решетки в зависимости от вида топлива, что значительно снижает кпд установки.However, the known installation has limited functionality in connection with the use of only one type of fuel of a certain shape. In addition, the nature of the action of the grate depending on the type of fuel is not disclosed, which significantly reduces the efficiency of the installation.

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая установка, является расширение ее функциональных возможностей благодаря использованию различных видов древесного топлива (щепы, коры, опилок, обрезков древесины), а применение новой колосниковой решетки позволяет оптимизировать процессы горения топлива и дожигания топочных газов, что повышает кпд установки.The technical result, to which the claimed installation is aimed, is to expand its functionality through the use of various types of wood fuel (wood chips, bark, sawdust, wood scraps), and the use of a new grate will optimize the processes of fuel combustion and afterburning of flue gases, which increases the efficiency installation.

Для достижения указанного технического результата в известной водогрейной котельной установке, имеющей корпус, образованный продольными кирпичными стенками, в котором размещены топочная камера с колосниковой решеткой, камера дожигания и теплообменный блок, в состав стенок корпуса входят верхняя горизонтальная кирпичная стенка, нижняя горизонтальная кирпичная стенка, параллельная верхней стенке, первая вертикальная внешняя торцовая кирпичная замыкающая стенка и вторая вертикальная внешняя торцовая стенка со средствами связи с сетью потребителя и параллельная первой торцовой стенке, и расположенная в средней части корпуса вертикальная экранирующая стенка, разделяющая полость корпуса на топочную камеру и камеру дожигания и закрепленную нижней поверхностью на нижней стенке, а верхней поверхностью установленной с зазором относительно верхней стенки, при этом установка снабжена устройством для подачи измельченного древесного топлива (щепы, коры, опилок, обрезков древесины), выполненное в виде расположенного снаружи первой торцевой стенки бункера, сужающегося вниз, верхняя часть которого большего размера служит для загрузки топлива, а к нижней части бункера, прилегающей к этой стенке, прикреплена верхняя направляющая пластина, которая с нижней направляющей пластиной и боковыми стенками образует канал для прохода топлива из бункера в топочную камеру, а к нижней части бункера, удаленной от этой торцевой стенки, прикреплена пластина, которая с нижней пластиной и боковыми стенками образует прямоугольный кожух, в котором подвижно смонтирован прямоугольный поршень, соединенный с эксцентричным маховиком, приводимым от двигателя для принудительной подачи топлива в топочную камеру, а колосниковая решетка, расположенная в этой камере, выполнена в виде панели, шарнирно установленной на верхнем конце стойки, нижний конец которой закреплен на нижней стенке, а на панели установлены основные колосники, закрепленные на опорах, стержни которых входят в одно из отверстий перемычки колосника, на нижней стенке установлена вертикальная пластина, поддерживающая неподвижный колосник, между которым и экранирующей стенкой установлен поворотный колосник, а в топочной камере между первой торцовой стенкой и стойкой панели расположен канал для подсоединения воздуховода подачи воздуха для горения и газификации топлива, а между неподвижным колосником и его вертикальной пластиной расположен канал для подсоединения воздуховода подачи воздуха при дожигании кокса, в камере дожигания расположена форсунка, связанная с воздуховодом для подачи воздуха при дожигании горючих газов, поступающих из топочной камеры в камеру дожигания, в которой установлены трубы с циркулирующей водой, связанные с внутренними трубами теплообменного блока, во внешних трубах которого закреплены средства связи с сетью потребителя, выполненные в виде штуцеров для подачи и приема воды.To achieve the specified technical result in a known hot water boiler plant having a housing formed by longitudinal brick walls, in which a combustion chamber with a grate, an afterburner and a heat exchange unit are located, the upper horizontal brick wall, the lower horizontal brick wall, are parallel to the walls the upper wall, the first vertical external end brick closing wall and the second vertical external end wall with means of communication with the network consumer and parallel to the first end wall, and located in the middle of the casing, a vertical shielding wall separating the casing cavity into the combustion chamber and the afterburner and fixed with a lower surface on the lower wall, and the upper surface mounted with a gap relative to the upper wall, while the installation is equipped with a device for feeding chopped wood fuel (wood chips, bark, sawdust, wood scraps), made in the form of a bin located on the outside of the first end wall, tapering downwards, the upper part of which is larger for loading fuel, and the upper guide plate is attached to the lower part of the hopper adjacent to this wall, which forms a channel with the lower guide plate and side walls for fuel to pass from the hopper into the combustion chamber, and to the lower part of the hopper remote from this end wall, a plate is attached, which, with the bottom plate and side walls, forms a rectangular casing in which a rectangular piston is movably mounted connected to an eccentric flywheel m driven by an engine for the forced supply of fuel to the combustion chamber, and the grate located in this chamber is made in the form of a panel pivotally mounted on the upper end of the rack, the lower end of which is fixed to the lower wall, and the main grates are mounted on the panel, fixed on supports, the rods of which are included in one of the openings of the grate jumper, a vertical plate is installed on the bottom wall that supports the fixed grate, between which the swivel head is installed ik, and in the combustion chamber between the first end wall and the panel stand there is a channel for connecting the air supply duct for combustion and gasification of fuel, and between the fixed grate and its vertical plate there is a channel for connecting the air supply duct for afterburning coke, there is a nozzle in the afterburner associated with the duct for supplying air during the afterburning of combustible gases coming from the combustion chamber into the afterburner, in which circulating water pipes are installed, connected with Cored oil tubes the heat exchange unit, in which the outer pipes are secured communications with the customer network, made in the form of fittings for supplying and receiving water.

На фиг.1 изображен общий вид водогрейной котельной установки (продольный разрез).Figure 1 shows a General view of a hot water boiler plant (longitudinal section).

На фиг.2 изображен в увеличенном масштабе фрагмент колосниковой решетки.Figure 2 shows on an enlarged scale a fragment of the grate.

На фиг.3 изображено сечение А-А фиг.1.Figure 3 shows a section aa of figure 1.

Водогрейная котельная установка содержит корпус, с верхней горизонтальной кирпичной стенкой 1 и нижней горизонтальной кирпичной стенкой 2, которые связаны между собой первой внешней торцовой вертикальной замыкающей кирпичной стенкой 3, и второй внешней торцовой вертикальной кирпичной стенкой 4, со средствами связи с сетью потребителя и продольными вертикальными стенками 5, 6.The boiler plant comprises a housing with an upper horizontal brick wall 1 and a lower horizontal brick wall 2, which are interconnected by a first external end vertical blocking brick wall 3, and a second external end vertical brick wall 4, with means of communication with the consumer network and longitudinal vertical walls 5, 6.

На нижней стенке 2 установлена внутренняя экранирующая вертикальная кирпичная стенка 7, параллельная стенкам 3 и 4. Верхняя часть стенки 7 совместно со стенкой 1 ограничивает зазор «а» по всей своей длине. Все стенки выполнены из огнеупорного кирпича и закрыты снаружи металлическими листами. Стенка 7 разделяет полость корпуса на топочную камеру 8 и камеру дожигания 9, к которой примыкает теплообменный блок 10. Снаружи стенки 3 расположено устройство для подачи древесного топлива, например, щепы, коры, опилок, обрезков древесины. Устройство выполнено в виде бункера 11, сужающегося вниз. Верхняя открытая часть бункера большего размера служит для загрузки топлива, а в нижней части бункера со стороны, примыкающей к внутренней поверхности стенки 3, прикреплена верхняя направляющая пластина 12, которая с нижней направляющей пластиной 13 и боковыми пластинами 14 размещена в проеме стенки 3, для образования канала для прохода топлива. К нижней части бункера, удаленной от стенки 3 прикреплена пластина 15, которая с нижней пластиной 13 и боковыми пластинами 14 образует кожух прямоугольного поперечного сечения, в котором подвижно смонтирован прямоугольный поршень 16. Поршень соединен с эксцентричным маховиком 17, приводимым от двигателя 18 для принудительной подачи топлива в топочную камеру. В топочной камере расположена колосниковая решетка, содержащая панель 19, смонтированную с помощью шарнира 20 на стойке 21, на которой она может поворачиваться и фиксироваться в определенном положении с помощью блокирующего устройства. Основные колосники 22 закреплены на панели 19 с помощью опор 23. Стержень 24 каждой опоры может быть установлен в одно из отверстий перемычки колосника. На стенке 2 установлена пластина 25, поддерживающая нижний неподвижный колосник 26. Между стенкой 7 и колосником 26 установлен поворотный колосник 27, перемещаемый ручным приводом. В топочной камере расположен канал 28 для подсоединения воздуховода подачи воздуха для горения и газификации и канал 29 для подсоединения воздуховода для подачи воздуха при дожигании кокса. Канал 29 расположен между пластиной 25, неподвижным колосником 26 и пластиной 30, закрепленной на стенке 2. В камере дожигания 9 установлена форсунка 31, связанная с воздуховодом для подачи воздуха, используемого при дожигании горючих газов, поступающих из топочной камеры, которые перемешиваются с воздухом, закручиваемым форсункой 31. Трубы 32, по которым циркулирует вода, соединены промежуточными трубами 33 с внутренними трубами теплообменного блока 10. На внешних трубах 34 трубами теплообменного блока 10 закреплены средства связи в виде штуцера 35 для подачи нагретой воды в сеть и штуцера 36 для приема воды из сети. Штуцеры расположены на внешней стороне стенки 4. В зоне топочной камеры под поворотным колосником 27 размещен канал 37 для удаления золы. На выходе из теплообменного блока 10 расположен коллектор 38 для сбора и удаления дымовых газов.An inner shielding vertical brick wall 7 is installed on the lower wall 2, parallel to the walls 3 and 4. The upper part of the wall 7 together with the wall 1 limits the gap “a” along its entire length. All walls are made of refractory bricks and are closed externally with metal sheets. The wall 7 divides the body cavity into the combustion chamber 8 and the afterburner 9, which is adjacent to the heat exchange unit 10. Outside the wall 3 there is a device for supplying wood fuel, for example, wood chips, bark, sawdust, wood scraps. The device is made in the form of a hopper 11, tapering down. The upper open part of the larger hopper serves to load fuel, and in the lower part of the hopper, on the side adjacent to the inner surface of the wall 3, an upper guide plate 12 is attached, which, with the lower guide plate 13 and side plates 14, is placed in the opening of the wall 3, to form channel for the passage of fuel. A plate 15 is attached to the lower part of the hopper, remote from the wall 3, which forms a rectangular cross-section casing with a lower plate 13 and side plates 14, in which the rectangular piston 16 is movably mounted. The piston is connected to an eccentric flywheel 17 driven from the motor 18 for forced feeding fuel into the combustion chamber. In the combustion chamber there is a grate with a panel 19 mounted with a hinge 20 on a rack 21, on which it can be rotated and fixed in a certain position using a locking device. The main grid-irons 22 are fixed to the panel 19 by means of supports 23. The rod 24 of each support can be installed in one of the openings of the cross-bar of the grid-iron. A plate 25 is mounted on the wall 2, supporting the lower stationary grate 26. Between the wall 7 and the grate 26, a rotary grate 27 mounted by a manual drive is installed. In the combustion chamber there is a channel 28 for connecting the combustion air and gasification air duct and a channel 29 for connecting the air duct for burning coke. The channel 29 is located between the plate 25, the fixed grate 26 and the plate 30 mounted on the wall 2. In the afterburner 9 there is a nozzle 31 connected to the air duct for supplying air used in the afterburning of combustible gases coming from the combustion chamber, which are mixed with air, screw nozzle 31. Pipes 32 through which water circulates are connected by intermediate pipes 33 to the inner pipes of the heat exchange unit 10. On the external pipes 34 pipes of the heat exchange unit 10 are fixed communication means in the form of a fitting 35 d For supplying heated water to the network and a fitting 36 for receiving water from the network. The fittings are located on the outer side of the wall 4. In the area of the combustion chamber under the rotary grate 27, a channel 37 for removing ash is placed. At the outlet of the heat exchange unit 10 is a collector 38 for collecting and removing flue gases.

Установка работает следующим образом: древесное топливо (щепа, кора, опилки, отходы древесины) загружают в бункер 11. Топливо под действием силы тяжести опускается вниз и поступает в канал для прохода, образованный пластинами 12, 13, 14. Затем включают двигатель 18 привода маховика 17, который осуществляет реверсивное движение поршня 16 с целью принудительной подачи топлива на колосниковую решетку. Время заполнения колосниковой решетки топливом определяется опытным путем. Далее осуществляется розжиг топлива в топочной камере. Топливо постепенно проходит зону сушки, зону горения и газификации и зону дожигания кокса. Пространство топки находится под разрежением. В зоне горения и газификации при температуре 850-950°С образуется генераторный газ (СО, Н₂, СН₄, N₂), который поступает вместе с пиролизными газами через зазор «а» в камеру дожигания, где горючие газы, перемешиваясь с воздухом (коэффициент α=0,3), активно сгорают и обеспечивают нагрев сетевой воды до температуры 115°С. Сетевая вода насосом подается к теплообменному блоку через штуцер 36. В зависимости от вида топлива и его влажности производится регулировка положения основных колосников 22 путем установки отверстий колосников на стержни 24, что приводит к изменению зазора между колосниками и изменению наклона колосников, что позволяет регулировать условия сгорания топлива. При горении и газификации топлива в топочной камере, образующиеся горючие газы поступают в камеру дожигания, где, смешиваясь с воздухом, подаваемым через форсунку 31, полностью сгорают и, проходя через теплообменный блок, нагревают воду, поступающую в сеть потребителя. Дымовые газы после теплообменного блока собираются и удаляются через коллектор 38. Зола, поступающая на колосник 27, удаляется путем его поворота на 90° через канал 37 в перемещаемую емкость.The installation works as follows: wood fuel (wood chips, bark, sawdust, wood waste) is loaded into the hopper 11. The fuel under the influence of gravity drops down and enters the passage channel formed by the plates 12, 13, 14. Then, the flywheel drive motor 18 is turned on. 17, which carries out the reverse movement of the piston 16 with the aim of forcing the supply of fuel to the grate. The time to fill the grate with fuel is determined empirically. Next, the fuel is ignited in the combustion chamber. Fuel gradually passes through the drying zone, the combustion and gasification zone, and the coke afterburning zone. The furnace chamber is under vacuum. In the combustion and gasification zone at a temperature of 850-950 ° C, generating gas (СО, Н ₂ , СН ₄ , N ₂ ) is formed, which enters with the pyrolysis gases through the gap “a” into the afterburner, where the combustible gases are mixed with air (coefficient α = 0.3), they actively burn and provide heating of network water to a temperature of 115 ° C. The mains water is pumped to the heat exchange unit through the nozzle 36. Depending on the type of fuel and its humidity, the position of the main grid-irons 22 is adjusted by installing the openings of the grid-irons on the rods 24, which leads to a change in the gap between the grid-irons and a change in the inclination of the grid-irons, which makes it possible to regulate the combustion conditions fuel. During combustion and gasification of fuel in the combustion chamber, the resulting combustible gases enter the afterburner, where, mixed with the air supplied through the nozzle 31, they are completely burnt out and, passing through the heat exchange unit, heat the water entering the consumer’s network. Flue gases after the heat exchange unit are collected and removed through the collector 38. The ash entering the grate 27 is removed by turning it 90 ° through the channel 37 into a movable tank.

На установку изготовлен ряд образцов, прошедших опытную проверку и показавших высокие результаты.A number of samples were tested for the installation, which underwent experimental testing and showed high results.

Claims

A hot water boiler installation having a body formed by longitudinal brick walls, in which a combustion chamber with a grate, an afterburner and a heat exchange unit are located, characterized in that the walls of the body include an upper horizontal brick wall, a lower horizontal brick wall parallel to the upper wall, the first vertical external end brick end wall and the second vertical external brick end wall with means of communication with the consumer network and parallel a ditch end wall and a vertical shielding wall located in the middle of the casing, dividing the casing cavity into the combustion chamber and the afterburner and fixed with the lower surface on the lower wall, and the upper surface mounted with a gap relative to the upper wall, while the installation is equipped with a device for supplying chopped wood fuel (wood chips, bark, sawdust, wood scraps) made in the form of a bin located on the outside of the first end wall, tapering downward, the upper part of which is larger about the size, serves to load fuel, and to the lower part of the hopper adjacent to this wall is attached an upper guide plate, which with the lower guide plate and side walls forms a channel for the passage of fuel from the hopper into the combustion chamber, and to the lower part of the hopper, from this end wall, a plate is attached, which forms a rectangular casing with a lower plate and side walls, in which a rectangular piston is movably mounted connected to an eccentric flywheel driven by an engine for fuel supply to the combustion chamber, and the grate located in this chamber is made in the form of a panel pivotally mounted on the upper end of the rack, the lower end of which is fixed to the lower wall, and the main grate is mounted on the panel, fixed to it by supports, the rods of which enter one of the openings of the grate jumper, a vertical plate is installed on the bottom wall that supports the fixed grate, between which the rotary grate is installed and the shielding wall, and in the furnace chamber there is a channel for connecting the air supply duct for combustion and gasification of fuel to the first end wall and the rack of the panel, and a channel for connecting the air supply duct for coke afterburning is located between the stationary grate and its vertical plate, an injector connected to the supply duct is located in the afterburner air during the afterburning of combustible gases coming from the combustion chamber to the afterburning chamber, in which pipes with circulating water are installed, connected to the internal pipes BMENA block external tubes which are fixed means of communication with the network user, made in the form of nozzles for supplying and receiving the water, are installed on the second end wall.