RU2371634C1

RU2371634C1 - Fire chamber

Info

Publication number: RU2371634C1
Application number: RU2008107127/06A
Authority: RU
Inventors: Юрий Викторович Яковлев (RU); Юрий Викторович Яковлев
Original assignee: Юрий Викторович Яковлев
Priority date: 2008-02-28
Filing date: 2008-02-28
Publication date: 2009-10-27
Also published as: RU2008107127A

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: fire chamber contains combustion chamber, loading tray, ash disposal device, grating and poke lath, actuated into reciprocating motion. Grating is implemented as composite from different cast without-collapsed grating with grate, allowing staggered profile with horizontal slits, implemented as opened from the side of faceplate gratings, connected to each other by means of plates, installed from the side of faceplates of adjacent gratings into its slits with formation of blast channels for air feeding under fuel layer. Poke lath is implemented as actuated into reciprocating motion by means of hydraulic actuator. Poke lath is outfitted by projections, directed to deepenings of linen of lattice gratings for effectiveness increase of fuel poke.

EFFECT: increasing fuel combustion efficiency and reliability of works of grating.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к топочной технике и может быть использовано для сжигания твердого мелкофракционного топлива в топках паровых и водогрейных котлов, в том числе мобильных в модульном исполнении.The invention relates to a furnace technology and can be used for burning solid small-fraction fuel in the furnaces of steam and hot water boilers, including mobile in a modular design.

Известна топка с шурующей планкой системы ВТИ (см. Р.Г.Зах. Котельные установки, М.: Энергия, 1968, с.69), состоящая из неподвижной горизонтальной колосниковой решетки, собранной из беспровальных колосников. Поперек решетки во всю ширину расположена передвижная шурующая планка, представляющая собой трехгранную призму. Угол наклона к горизонту передней (в сторону топки) грани призмы больше угла наклона задней грани, благодаря чему при движении вперед планка захватывает топливо из-под загрузочного бункера, перемешивает и распределяет его по длине колосниковой решетки. При обратном движении планки (вследствие малого угла наклона к горизонту ее задней грани) топливо почти не перемещается назад, а лишь приподнимается. Тем самым выполняется операция шуровки. При ходе планки вперед все топливо, лежащее на решетке, движется волнообразно, что способствует его перемешиванию, а при обратном ходе часть раскаленного топлива перемещается от середины топки к фронту, благодаря чему улучшаются условия воспламенения поступающего на решетку свежего топлива. Сделав несколько неполных ходов, планка осуществляет полный ход до конца решетки и сбрасывает шлак в шлаковый бункер. В результате многократных ходов планки организуется ритмичное перемещение топлива по полотну колосниковой решетки от загрузочного до шлакового бункера. Воздух, необходимый для горения, подается под решетку по зонам. В топке с шурующей планкой механизированы все три операции: подача топлива в топку, шуровка и удаление шлака.A firebox with a screwing bar of the VTI system is known (see R.G. Zakh. Boiler installations, M .: Energia, 1968, p.69), consisting of a fixed horizontal grate, assembled from cordless grate. Across the lattice in full width there is a movable shuruyuyu plank, which is a trihedral prism. The angle of inclination to the horizon of the front (towards the furnace) face of the prism is greater than the angle of inclination of the rear face, so that when moving forward, the bar grabs fuel from under the loading hopper, mixes and distributes it along the length of the grate. With the backward movement of the bar (due to the small angle of inclination to the horizon of its rear face), the fuel hardly moves backward, but only rises. Thus, the lacing operation is performed. When the bar moves forward, all the fuel lying on the grate moves in a wave-like manner, which contributes to its mixing, and during the reverse stroke, part of the hot fuel moves from the middle of the furnace to the front, which improves the ignition conditions of the fresh fuel entering the grate. Having made several partial moves, the bar carries out a full stroke to the end of the grate and dumps the slag into the slag hopper. As a result of the multiple strokes of the bar, a rhythmic movement of fuel along the canvas of the grate from the loading to the slag hopper is organized. The air required for combustion is supplied under the grate in zones. In a fire chamber with a screwing bar, all three operations are mechanized: fuel supply to the fire chamber, lining and slag removal.

Недостатком известной топки является значительная неполнота сгорания топлива, обусловленная недостаточно развитой поверхностью контакта частиц топлива с кислородом воздуха. Это обусловлено тем, что воздух подводится в слой топлива локально в отдельных дутьевых зонах колосниковой решетки и вследствие высокого аэродинамического сопротивления слоя не способен в необходимом количестве достаточно глубоко проникать в слой топлива для обеспечения его высокой реакционной способности. Результатом этого является так называемый кратерный режим горения, характеризующийся тем, что в зоне подвода воздуха в слой топлива имеет место высокий избыток воздуха, что приводит к повышенным температурам ведения топочного процесса, быстрому локальному выгоранию топлива и соответственно создает предпосылки для шлакообразования. В свою очередь в зонах, относительно удаленных от точек подвода воздуха, будет иметь место недостаток воздуха, что приведет к значительному химическому недожогу. Кроме того, большая неравномерность температурного поля по поверхности колосниковой решетки вызывает ее повышенный износ и препятствует возможности сжигания высокозольных топлив с низкой температурой шлакообразования.A disadvantage of the known furnace is a significant incompleteness of fuel combustion, due to the underdeveloped contact surface of the fuel particles with oxygen. This is due to the fact that air is supplied to the fuel layer locally in separate blast zones of the grate and due to the high aerodynamic resistance of the layer, it is not able to penetrate the fuel layer in the required amount sufficiently deep to ensure its high reactivity. The result of this is the so-called crater combustion mode, characterized by the fact that in the zone of air supply to the fuel layer there is a high excess of air, which leads to elevated temperatures of the combustion process, rapid local fuel burnup and, accordingly, creates the prerequisites for slag formation. In turn, in areas relatively remote from the air supply points, there will be a lack of air, which will lead to significant chemical underburning. In addition, the large non-uniformity of the temperature field over the surface of the grate causes its increased wear and prevents the burning of high-ash fuels with a low slag formation temperature.

Задачей настоящего изобретения является повышение полноты сгорания топлива и надежности работы колосниковой решетки.The objective of the present invention is to increase the completeness of fuel combustion and the reliability of the grate.

Поставленная задача решается за счет того, что в топке, содержащей камеру сгорания, загрузочный бункер, золоудаляющее устройство, колосниковую решетку и шурующую планку, приводимую в возвратно-поступательное движение, согласно изобретению колосниковая решетка выполнена наборной из отдельных литых беспровальных колосников с колосниковым полотном, имеющим зигзагообразный профиль с горизонтальными прорезями, выполненными открытыми со стороны торцевых поверхностей колосников, соединенных между собой посредством пластин, установленных со стороны торцевых поверхностей смежных колосников в их прорези с образованием дутьевых каналов для подачи воздуха под слой топлива.The problem is solved due to the fact that in a furnace containing a combustion chamber, a loading hopper, an ash collecting device, a grate and a screwing bar driven in reciprocating motion, according to the invention, the grate is made of individual cast girders with a grate, having a zigzag profile with horizontal slots made open from the end surfaces of the grates, interconnected by means of plates, are installed from the side end surfaces of adjacent grate in their slits to form a channel for supplying the blow air under the fuel bed.

Поставленная задача решается также за счет того, что шурующая планка может быть выполнена приводимой в возвратно-поступательное движение посредством гидроцилиндра.The problem is also solved due to the fact that the screwing bar can be made driven into the reciprocating movement by means of a hydraulic cylinder.

Поставленная задача решается также за счет того, что шурующая планка может быть снабжена выступами, обращенными к углублениям полотна колосников решетки для повышения эффективности шуровки топлива.The problem is also solved due to the fact that the screwing bar can be equipped with protrusions facing the recesses of the canvas of the grid-irons to increase the efficiency of the fuel lining.

Воздух через систему горизонтальных каналов в зигзагообразном колосниковом полотне подводится в слой топлива равномерно по всей поверхности колосниковой решетки в количестве, обеспечивающем оптимальные условия для сжигания топлива. Благодаря тому, что дутьевые каналы расположены напротив друг друга струйки воздуха, проходя через них навстречу друг другу, пересекаются. В результате встречного столкновения струек происходит дополнительная турбулизация потока воздуха, за счет чего обеспечивается эффект взрыхления слоя, подобный псевдоожижению слоя. При большом количестве таких равномерно распределенных дутьевых каналов будет гарантировано, чтобы вся поверхность решетки находилась в одинаковых условиях. Это позволит, с одной стороны, увеличить поверхность контакта между частицами топлива и окислителя, повысив его реакционную способность и, соответственно, полноту сгорания, а с другой стороны, позволит избежать избыточного повышения температуры. Тем самым будет обеспечена возможность сжигания широкого спектра различных твердых топлив без угрозы шлакообразования и образования вредных оксидов азота, а также повышена надежность работы колосниковой решетки вследствие исключения высоких температурных напряжений, возникавших из-за неравномерности температурного поля. Таким образом, условия топочного процесса будут приближены к тем, что имеют место в топках кипящего слоя, однако, при значительно меньших аэродинамических сопротивлениях слоя и без использования специального наполнителя (балласта) как в топках кипящего слоя. Кроме того, горизонтальное расположение каналов для подачи воздуха в слой топлива гарантирует невозможность их забивания частицами мелкофракционного топлива или продуктами его сгорания, т.е. обеспечивает условия фактической беспровальной эксплуатации колосника.Air through a system of horizontal channels in a zigzag grate sheet is introduced into the fuel layer evenly over the entire surface of the grate in an amount that provides optimal conditions for burning fuel. Due to the fact that the blast channels are located opposite each other, the trickles of air, passing through them towards each other, intersect. As a result of the oncoming collision of the jets, an additional turbulization of the air flow occurs, which ensures the effect of loosening the layer, similar to fluidization of the layer. With a large number of such uniformly distributed blast channels, it will be guaranteed that the entire surface of the grill is in the same conditions. This will allow, on the one hand, to increase the contact surface between the particles of the fuel and the oxidizing agent, increasing its reactivity and, accordingly, the completeness of combustion, and on the other hand, it will allow avoiding excessive temperature increase. Thus, it will be possible to burn a wide range of different solid fuels without the risk of slag formation and the formation of harmful nitrogen oxides, and the reliability of the grate will be increased due to the exclusion of high temperature stresses arising from the unevenness of the temperature field. Thus, the conditions of the combustion process will be close to those that occur in the furnaces of the fluidized bed, however, with significantly lower aerodynamic drag of the layer and without the use of a special filler (ballast) as in the furnaces of the fluidized bed. In addition, the horizontal arrangement of the channels for supplying air to the fuel layer ensures the impossibility of clogging them with fine fuel particles or products of its combustion, i.e. provides the conditions for the actual free operation of the grate.

На фиг.1 представлена схема предлагаемой топки.Figure 1 presents a diagram of the proposed firebox.

На фиг.2 - аксонометрическое изображение колосника.Figure 2 - axonometric image of the grate.

На фиг.3 - разрез А-А фиг.1.Figure 3 is a section aa of figure 1.

Предлагаемая топка содержит камеру сгорания 1, загрузочный бункер 2 (на фиг.1 показан условно), золоудаляющее устройство 3, колосниковую решетку 4 и шурующую планку 5, приводимую в возвратно-поступательное движение, например, посредством гидроцилиндра 6. Колосниковая решетка 4 выполнена наборной из отдельных литых беспровальных колосников 7 (фиг.2), у которых колосниковое полотно 8 имеет зигзагообразный профиль с горизонтальными прорезями 9, выполненными открытыми со стороны торцевых поверхностей 10 колосников 7. Последние соединены между собой посредством пластин 11, установленных со стороны торцевых поверхностей 10 смежных колосников 7 в их прорези 9 с образованием дутьевых каналов 12 для подачи воздуха под слой топлива.The proposed furnace contains a combustion chamber 1, a loading hopper 2 (conventionally shown in FIG. 1), an ash collecting device 3, a grate 4 and a screwing bar 5, driven in reciprocating motion, for example, by means of a hydraulic cylinder 6. The grate 4 is made of individual cast wireless grate 7 (figure 2), in which the grate 8 has a zigzag profile with horizontal slots 9 made open from the end surfaces 10 of the grates 7. The latter are interconnected by means of plates 11, installed from the end surfaces 10 of adjacent grate 7 in their slots 9 to form a blowing channel 12 for supplying air under the fuel bed.

Нижняя часть полотна 8 колосниковой решетки 4 образует систему замкнутых каналов 13 для подачи воздуха по всей длине колосниковой решетки 4, а верхняя часть представляет собой ряды углублений 14 треугольного профиля, в которых происходит процесс горения. Колосники 7 решетки 4 опираются на опорные элементы 15. Для повышения эффективности шуровки части топлива, находящегося в углублениях 14 колосниковой решетки 4, шурующая планка 5 может быть снабжена выступами 16, обращенными к углублениям 14.The lower part of the web 8 of the grate 4 forms a system of closed channels 13 for supplying air along the entire length of the grate 4, and the upper part is a series of recesses 14 of a triangular profile in which the combustion process takes place. The grid-irons 7 of the grating 4 are based on the supporting elements 15. To increase the efficiency of the shurovka of the part of the fuel located in the recesses 14 of the grate 4, the screwing bar 5 can be provided with protrusions 16 facing the recesses 14.

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

Топливо из-под загрузочного бункера 2 захватывается шурующей планкой 5 и при прямом ходе (от фронта топки к золоудаляющему устройству 3) распределяется по длине полотна 8 колосниковой решетки 4. При обратном ходе планки 5 топливо почти не перемещается назад, а лишь приподнимается. Тем самым выполняется операция шуровки. При ходе планки 5 вперед все топливо, лежащее на решетке 4, движется волнообразно, что способствует его перемешиванию. Сделав несколько неполных ходов, планка 5 осуществляет полный ход до конца решетки 4 и сбрасывает золу в золоудаляющее устройство 3. В результате многократных ходов планки 5 организуется ритмичное перемещение топлива по полотну 8 колосниковой решетки 4. Воздух, необходимый для горения, распределяется по системе замкнутых каналов 13 в нижней части колосникового полотна 8 равномерно по всей поверхности решетки 4. В слой топлива, расположенного в углублениях 14 колосникового полотна 8, этот воздух подается снизу через систему дутьевых каналов 12. Горизонтальное расположение дутьевых каналов 12 препятствует их забиванию частицами мелкофракционного топлива или продуктами его сгорания и обеспечивает беспровальные условия работы колосниковой решетки 4.The fuel from under the loading hopper 2 is captured by the screwing bar 5 and in the forward stroke (from the front of the furnace to the ash collecting device 3) is distributed along the length of the blade 8 of the grate 4. During the reverse stroke of the bar 5, the fuel hardly moves back, but only rises. Thus, the lacing operation is performed. When the strap 5 moves forward, all the fuel lying on the grate 4 moves in waves, which contributes to its mixing. Having made several incomplete strokes, the strap 5 makes a full stroke to the end of the grill 4 and dumps the ash into the ash collecting device 3. As a result of the multiple strokes of the strap 5, a rhythmic movement of fuel is organized along the canvas 8 of the grate 4. The air required for combustion is distributed through a closed channel system 13 in the lower part of the grate web 8 evenly over the entire surface of the grate 4. In the layer of fuel located in the recesses 14 of the grate web 8, this air is supplied from below through a system of blow channels 12. Horizontal arrangement of the blow channel 12 prevents them from clogging of particles small fraction of fuel or its combustion products and ensures unfailing operation conditions grate 4.

Для повышения эффективности шуровки части топлива, находящегося в углублениях 14 колосниковой решетки 4, используются выступы 16, взрыхляющие слой топлива при возвратно-поступательном перемещении шурующей планки 5.To improve the efficiency of shuvenirovaniya part of the fuel located in the recesses 14 of the grate 4, protrusions 16 are used, loosening the fuel layer during the reciprocating movement of the screwing strap 5.

Подвод воздуха в слой топлива не в отдельных зонах, а по всей поверхности колосниковой решетки в сочетании с операцией механизированной шуровки топлива позволяет существенно повысить эффективность топочного процесса, снизив неполноту сгорания топлива и повысив надежность работы колосниковой решетки.The air supply to the fuel layer is not in separate zones, but on the entire surface of the grate, in combination with the operation of mechanized fuel lining, which can significantly increase the efficiency of the combustion process, reducing the incompleteness of fuel combustion and increasing the reliability of the grate.

Claims

1. A furnace containing a combustion chamber, a loading hopper, an ash collecting device, a grate and a screwing bar, driven in reciprocating motion, characterized in that the grate is made of individual cast girders with a grate, having a zigzag profile with horizontal slots made open from the end surfaces of the grid-irons, interconnected by means of plates mounted from the end surfaces of adjacent spikes wilted at their slits to form a channel for supplying the blow air under the fuel bed.

2. The furnace according to claim 1, characterized in that the screwing bar is made driven by reciprocating motion by means of a hydraulic cylinder.

3. The furnace according to claim 1 or 2, characterized in that the screwing plate is provided with protrusions facing the recesses of the canvas of the grid-iron grid to increase the efficiency of fuel lining.