RU2591070C2

RU2591070C2 - Solid-fuel boiler with vortex furnace

Info

Publication number: RU2591070C2
Application number: RU2014131658/06A
Authority: RU
Inventors: Евгений Михайлович Пузырёв; Вадим Алексеевич Голубев; Михаил Евгеньевич Пузырёв
Original assignee: Евгений Михайлович Пузырёв
Priority date: 2014-07-30
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2016-07-10
Also published as: RU2014131658A

Abstract

FIELD: energy.

SUBSTANCE: invention relates to industrial power engineering, particularly, to solid-fuel boilers, universal by types of burnt fuel and wastes. In combustion chamber of solid fuel boiler with vortex furnace nozzles of secondary blowing by tangential pattern vortex is formed above burning fuel layer with horizontal axis passing through gas discharge openings, one or two symmetrically located on side walls. Released from layer volatile and ash are burn in vortex, and vortex in its turn, supports and activates burning layer on top, burns and discards due to centrifugal forces fly particles into layer and thus provides spark ignition of fuel in layer.

EFFECT: in end, deep burning of combustible of layer, ash and volatile.

20 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к промышленной энергетике и касается создания новых твердотопливных котлов, универсальных по типам сжигаемых топлив и отходов, путем организации экономичного, с повышенными экологическими показателями топочного процесса в вихревой камере сгорания, расположенной над слоевым топочным устройством, которое оптимально для заданного топлива. Изобретение может использоваться также при модернизации имеющегося котельно-топочного оборудования.The invention relates to industrial energy and the creation of new solid fuel boilers, universal in the types of combustible fuels and waste, by organizing an economical, with improved environmental performance of the combustion process in a vortex combustion chamber located above the layer furnace device, which is optimal for a given fuel. The invention can also be used when upgrading existing boiler-furnace equipment.

На сегодня наиболее перспективны твердотопливные котлы с циркулирующим кипящим слоем - ЦКС, имеющие вынесенные теплообменники [Баскаков А.П., Мацнев В.В., Распопов В.И. Котлы и топки с кипящим слоем. - М.: Энергоатомиздат, 1996. Рис. 5.32]. Котлы ЦКС не требовательны к подготовке топлива, универсальны по применяемым топливам, имеют высокие показатели по экономичности и экологии. Недостатками котлов ЦКС являются высокая стоимость эксплуатации и большие капитальные затраты на их строительство, даже в сравнении с пылеугольными.Today, the most promising solid fuel boilers with a circulating fluidized bed - CFBs with external heat exchangers [Baskakov A.P., Matsnev V.V., Raspopov V.I. Fluidized-bed boilers and furnaces. - M .: Energoatomizdat, 1996. Fig. 5.32]. Central heating boilers are not demanding on the preparation of fuel, are universal in terms of fuel used, have high rates in terms of efficiency and ecology. The disadvantages of CCS boilers are the high cost of operation and high capital costs for their construction, even in comparison with pulverized coal.

В качестве аналогов приняты применяемые в промышленной энергетике твердотопливные котлы малой и средней мощности. Они имеют слоевые топочные устройства, включающие питатели топлива, колосниковую или воздухораспределительную решетку с каналами подачи первичного дутья, тракт выгрузки золы, смонтированные на задней стенке сопла возврата уноса и установленную над ним, образованную стенами из обмуровки и топочных экранов камеру сгорания (КС) с соплами вторичного дутья. Конкретно конструкция топочного устройства определяется типом сжигаемых топлив.Solid fuel boilers of small and medium power used in industrial energy are taken as analogues. They have layered combustion devices, including fuel feeders, a grate or air distribution grill with primary blast feed channels, an ash discharge path, mounted on the rear wall of the ablation return nozzle and installed above it, formed by walls from the brickwork and furnace screens, a combustion chamber (KS) with nozzles secondary blast. Specifically, the design of the combustion device is determined by the type of fuel burned.

В простейшем случае [А.с. СССР №343114] топочное устройство может иметь пневматический эжектор с дозатором топлива, сопла вторичного дутья и тракт выгрузки золы, установленные под КС, которая имеет сверху газоотводящее окно (горловину). Направленные не по оси КС, то есть тангенциально, струи топлива и дутья создают в КС вихревые течения. Это обеспечивает интенсивное перемешивание топлива с дутьем и возможность сжигания высокореакционных измельченных топлив: опилок, лузги и других, во взвешенном состоянии и дожигание лежащих частиц на поде топки в слое. Работа таких котлов из-за отсутствия мер по удержанию частиц характеризуется интенсивным уносом и, соответственно, недожогом, низкой экономичностью, дымлением, повышенными выбросами вредных веществ.In the simplest case [A.S. USSR No. 343114] the combustion device may have a pneumatic ejector with a fuel dispenser, secondary blast nozzles and an ash discharge path installed under the compressor station, which has a gas outlet window (neck) on top. The jets of fuel and blast directed not along the CS axis, i.e., tangentially, create vortex flows in the CS. This provides intensive mixing of fuel with blasting and the possibility of burning highly reactive ground fuels: sawdust, husks and others, in suspension and afterburning of particles lying on the hearth of the furnace in the layer. The operation of such boilers due to the lack of particle retention measures is characterized by intensive ablation and, consequently, incomplete burning, low efficiency, smoke, and increased emissions of harmful substances.

В твердотопливных котлах типично используются дробленые угли и для их сжигания оптимальны слоевые котлы с цепными или неподвижными колосниковыми решетками. Работа типовых котлов характеризуется плохим удержанием в топке частиц уноса, низкой экономичностью, дымлением, повышенными выбросами вредных веществ. В патенте [РФ №2202068] рассмотрена группа твердотопливных котлов с четырьмя типами топочных устройств: с неподвижными колосниками и механизированных с решетками прямого хода, обратного хода и узкими наклонными (высокотемпературный кипящий слой). Предложено улучшить топочный процесс встречной подачей вторичного дутья в объеме КС на разных уровнях и этим увеличить длину пути частиц. Здесь ступенчатая подача дутья, возможно, снизит эмиссию оксидов азота, но отсутствие мер по удержанию частиц в КС создаст унос и, соответственно, низкую экономичность и выбросы вредных веществ.In solid fuel boilers, crushed coals are typically used, and layered boilers with chain or fixed grate grates are optimal for their combustion. The operation of typical boilers is characterized by poor retention of ablation particles in the furnace, low efficiency, smoke, and increased emissions of harmful substances. In the patent [RF No. 2202068], a group of solid fuel boilers with four types of furnace devices is considered: with fixed grates and mechanized with gratings of forward motion, reverse motion and narrow inclined ones (high-temperature fluidized bed). It is proposed to improve the furnace process by the counter supply of secondary blast in the CS volume at different levels and thereby increase the particle path length. Here, the stepwise supply of blast may reduce the emission of nitrogen oxides, but the absence of measures to retain particles in the COP will create ablation and, consequently, low efficiency and emissions of harmful substances.

Другим типом механизированных колосниковых топок являются топки с переталкивающими решетками, горизонтальные и наклонные [Нечаев Е.В., Лубнин А.Ф. Механические топки для котлов малой и средней мощности. Энергия, 1968. Рис. 2-6]. Механическое перемещение и перемешивание обеспечивает хорошее выжигание горючего из частиц топлива в горящем слое. Однако из-за сильной неравномерности горения по длине слоя и слабого перемешивания потоков над слоем в КС работа котлов характеризуется плохим удержанием в топке уноса, низкой экономичностью, дымлением, большими выбросами вредных веществ.Another type of mechanized grate fire chambers are fire chambers with repulsive gratings, horizontal and inclined [Nechaev EV, Lubnin AF Mechanical furnaces for small and medium capacity boilers. Energy, 1968. Fig. 2-6]. Mechanical movement and mixing provides a good burning of fuel from fuel particles in the burning layer. However, due to the strong non-uniformity of combustion along the length of the layer and weak mixing of the flows above the layer in the compressor station, the operation of the boilers is characterized by poor retention in the combustion chamber, low economy, smoke, and large emissions of harmful substances.

В твердотопливных котлах применяются топки с шурующей планкой [Роддатис К.Ф. Котельные установки. - М.: Энергия, 1977. Рис. 6-3]. Возвратно-поступательными движениями планка перемещает и перемешивает горящий слой, выгружает шлак в тракт выгрузки золы и обеспечивает механизированное сжигание угля. Из-за плохого перемешивания потоков в КС эти котлы характеризуются низкой экономичностью, дымлением и повышенными выбросами загрязняющих веществ, особенно в момент хода планки.In solid fuel boilers, fire chambers with a screwing bar are used [Roddatis K.F. Boiler installations. - M.: Energy, 1977. Fig. 6-3]. By reciprocating movements, the bar moves and mixes the burning layer, unloads the slag into the ash discharge path and provides mechanized combustion of coal. Due to poor mixing of the flows in the compressor station, these boilers are characterized by low efficiency, smoke and increased emissions of pollutants, especially at the time the bar moves.

Известны твердотопливные котлы с топками ретортного типа [Нечаев Е.В., Лубнин А.Ф. Механические топки для котлов малой и средней мощности. Энергия, 1968. Рис. 2-1в, рис. 2-9]. Они имеют нижнюю подачу, и при работе топливо выдвигается из реторты в три или на все четыре стороны на колосники в горящем виде. Однако из-за плохого удержания в КС частиц уноса и из-за отсутствия управляемого дожигания коксового остатка слоевые котлы с ретортными топками также характеризуется низкой экономичностью, дымлением и повышенными выбросами загрязняющих и вредных веществ.Solid fuel boilers with retort type furnaces are known [Nechaev EV, Lubnin AF Mechanical furnaces for small and medium capacity boilers. Energy, 1968. Fig. 2-1c, Fig. 2-9]. They have a lower feed, and during operation, the fuel moves out of the retort in three or on all four sides to the grates in a burning state. However, due to the poor retention of entrainment particles in the COP and due to the lack of controlled afterburning of the coke residue, layered boilers with retort furnaces are also characterized by low efficiency, smoke, and increased emissions of polluting and harmful substances.

Для сжигания торфа, кородревесных отходов и др. используют твердотопливные котлы с топками шахтного типа и наклонным колосником. Наклонный колосник обеспечивает длительное пребывание топлива в топке, необходимое для его сушки, воспламенения, и продвижение горящего слоя в тракт выгрузки золы [Роддатис К.Ф. Котельные установки. - М.: Энергия, 1977. Рис. 3-4]. Недостатками этих котлов является низкая стабильность горения, большой недожог, дымление и повышенные выбросы загрязняющих и вредных веществ, необходимость ручного труда. Особенно значительные проблемы возникают из-за скачкообразного движения слоя на наклонном колоснике, которое сопровождается спонтанными обрушениями слоя.To burn peat, bark and wood wastes, etc., solid fuel boilers with shaft-type furnaces and an inclined grate are used. The inclined grate provides a long stay of fuel in the furnace, necessary for its drying, ignition, and promotion of the burning layer in the ash discharge path [Roddatis KF Boiler installations. - M.: Energy, 1977. Fig. 3-4]. The disadvantages of these boilers are low combustion stability, large burns, smoke and increased emissions of polluting and harmful substances, the need for manual labor. Particularly significant problems arise due to the abrupt motion of the layer on an inclined grate, which is accompanied by spontaneous collapse of the layer.

С целью механизации топочного процесса, стабилизации и интенсификации горения в этих котлах в качестве слоевого топочного устройства нашли применение комбинированные топки с наклонным колосником. Они имеют предвключенный наклонный колосник и установленный за ним механизированный колосник. Например, цепную механическую решетку прямого хода или топку с шурующей планкой [Александров В.Г. Паровые котлы средней и малой мощности. - М.: Энергия, 1972. Рис. 1-9]. Сдвигая воспламенившийся слой за наклонным колосником, механизированный колосник управляет не только дожиганием топлива и выгрузкой шлака, но и регулирует продвижение слоя сверху на наклонном колоснике, устраняет спонтанные обрушения слоя, повышая эффективность и экономичность топочного процесса. Однако из-за плохого удержания в КС частиц уноса, неравномерности горения и в этом случае котлы имеют низкую экономичность, дымление и повышенные выбросы вредных веществ, особенно в момент шуровки.In order to mechanize the combustion process, stabilize and intensify combustion in these boilers, combined fireboxes with an inclined grate have been used as a layered combustion device. They have an upstream inclined grate and a mechanized grate behind it. For example, a chain mechanical lattice of forward motion or a firebox with a screwing bar [Alexandrov V.G. Steam boilers of medium and low power. - M .: Energy, 1972. Fig. 1-9]. By shifting the ignited layer behind the inclined grate, the mechanized grate controls not only the afterburning of fuel and the discharge of slag, but also regulates the advancement of the layer from above on the inclined grate, eliminates spontaneous collapse of the layer, increasing the efficiency and efficiency of the combustion process. However, due to poor retention of ablation particles in the COP, uneven combustion, in this case, boilers also have low profitability, smoke and increased emissions of harmful substances, especially at the time of shurovka.

Подобные комбинированные топки, включающие цепную механическую решетку прямого хода и одну или несколько установленных по его ширине предвключенных топок ретортного типа также известны [Патент РФ №2202733]. Соответственно, в этой комбинации могут быть применены и другие механические решетки, например реторты и топки с шурующей планкой, а также реторты и топки переталкивающего типа. Но из-за плохого удержания в КС уноса и в этом случае котлы имеют низкую экономичность, дымление и повышенные выбросы вредных веществ, особенно в момент шуровки.Such combined furnaces, including a chain mechanical forward-lattice and one or more upstream retort-type furnaces installed along its width, are also known [RF Patent No. 2202733]. Accordingly, other mechanical gratings can be used in this combination, for example retorts and fire chambers with a screwing bar, as well as retorts and fire chambers of a repulsive type. But due to the poor retention in the CS of the ablation, in this case, the boilers have low efficiency, smoke and increased emissions of harmful substances, especially at the time of shurovka.

В последнее время получили развитие топки низкотемпературного (обычного) кипящего слоя, работающие с температурой ниже точки плавления золы. Твердотопливные котлы с топками кипящего слоя используют для низкосортных углей, торфа, древесных отходов [Баскаков А.П., Мацнев В.В., Распопов В.И. Котлы и топки с кипящим слоем. - М.: Энергоатомиздат, 1996. Рис. 5.12]. Кипящий слой горячей золы располагается на воздухораспределительной решетке колпачкового типа и содержит не более 1-5% горючего, и соответственно при удалении золы из слоя практически нет потерь с недожогом. С другой стороны, работа данного типа котлов характеризуется слабым перемешиванием в КС над слоем, повышенным уносом мелкого топлива, недожог с уносом до 30%, соответственно, низкой экономичностью и выбросами загрязняющих веществ. Унос повышенный потому, что выходящий из кипящего слоя поток может содержать в десятки-сотни раз большую концентрацию частиц, чем обычно. Импульс выходящего из кипящего слоя запыленного потока очень велик, и подачей вторичного дутья в КС трудно организовать благоприятную аэродинамику и дожигание уноса.Recently, the furnaces of a low-temperature (ordinary) fluidized bed have been developed that operate at temperatures below the melting point of the ash. Solid fuel boilers with fluidized bed furnaces are used for low-grade coal, peat, wood waste [Baskakov A.P., Matsnev V.V., Raspopov V.I. Fluidized-bed boilers and furnaces. - M .: Energoatomizdat, 1996. Fig. 5.12]. The fluidized bed of hot ash is located on the cap-type air distribution grill and contains no more than 1-5% of fuel, and accordingly, when ash is removed from the layer, there is practically no loss of fire. On the other hand, the operation of this type of boilers is characterized by weak mixing in the KS over the bed, increased entrainment of small fuel, underburning with entrainment of up to 30%, respectively, low efficiency and emissions of pollutants. The ablation is increased because the stream exiting the fluidized bed may contain tens to hundreds of times a higher concentration of particles than usual. The momentum of the dusty stream exiting the fluidized bed is very large, and it is difficult to organize favorable aerodynamics and afterburning of fly ash by applying secondary blast to the CS.

На основе проведенного анализа аналогов можно сделать выводы, что в твердотопливных котлах используется достаточно много слоевых топочных устройств, оптимально приспособленных к сжиганию конкретных типов топлив и отходов. Эти слоевые топочные устройства имеют общие недостатки:Based on the analysis of analogues, it can be concluded that in solid fuel boilers, quite a lot of layered furnace devices are used that are optimally adapted for burning specific types of fuels and waste. These layered furnace devices have common disadvantages:

- отсутствие специальных мер по удержанию мелких частиц в КС, и поэтому из-за большого недожога и уноса они имеют низкую экономичность;- the absence of special measures to retain small particles in the COP, and therefore, due to the large arrears and entrainment, they have low efficiency;

- слабое перемешивание потоков в КС, в зоне над слоем не способствует выжиганию горючих из продуктов сгорания в топке, создает дымление, повышенные выбросы загрязняющих и вредных веществ.- weak mixing of flows in the COP, in the area above the layer does not contribute to the burning of fuels from the combustion products in the furnace, creates smoke, increased emissions of polluting and harmful substances.

Известен выбранный в качестве прототипа твердотопливный котел [Патент РФ №2230980]. Котел имеет топочное устройство с кипящим слоем, включающее питатель топлива, воздухораспределительную решетку и тракт выгрузки золы, установленное под КС, образованной стенами из обмуровки и топочных экранов с газоотводящим окном, в котором расположены тангенциально и направлены в топку сопла дожигающего дутья. Конструктивно газоотводящее окно установлено на боковой стенке КС и может быть выполнено из кольцевой огнеупорной кладки в виде конфузора (сужающегося по ходу потока отрезка конуса) с полууглом раскрытия от 0 (цилиндр) до 35 градусов. Тангенциальные сопла дожигающего дутья направлены в топку и создают вихрь дожигающего дутья, движущийся встречно потоку, истекающему из вихревой топки. При этом вихрь дожигающего дутья заглубляется в топочный объем, отбрасывает и удерживает частицы в КС, дожигает унос и этим повышает экономичность топочного процесса, а двухступенчатая подача дутья повышает экологическую эффективность котла.A solid fuel boiler selected as a prototype is known [RF Patent No. 2230980]. The boiler has a fluidized bed furnace device, including a fuel feeder, an air distribution grill and an ash discharge path, installed under a compressor assembly formed by walls of brickwork and furnace screens with a gas outlet window, which are located tangentially and directed into the furnace of the afterburning blast nozzle. Structurally, a gas outlet window is installed on the side wall of the compressor station and can be made of annular refractory masonry in the form of a confuser (tapering along a stream of a section of a cone) with a half-angle of opening from 0 (cylinder) to 35 degrees. The tangential nozzles of the afterburning blast are directed into the furnace and create a vortex of the afterburning blast, moving counter to the stream flowing out of the vortex furnace. At the same time, the vortex of the afterburning blast deepens into the furnace volume, discards and holds particles in the COP, burns off ablation, and this increases the efficiency of the combustion process, and a two-stage blast feed increases the ecological efficiency of the boiler.

Недостатками прототипа является отмеченная в аналогах низкая эффективность. Вихрь дожигающего дутья не воздействует на весь топочный объем КС, не сопряжен с работой слоевого топочного устройства и не улучшает горения в слое. Газоотводящее окно в виде конфузора не использует кинетическую энергию струи и создает повышенный перепад давления. Кроме того, собственно топочное устройство с кипящим слоем не является оптимальным для многих видов топлив как из-за высоких затрат электроэнергии на высоконапорное дутье под слой, так и непригодности, например, для сжигания опилок, лузги и других видов измельченного топлива. Выходящий из кипящего слоя поток содержит большую концентрацию частиц, и подачей дутья трудно организовать в загруженном частицами потоке удержание и дожигание уноса. В итоге прототип характеризуется низкой экономичностью, высокими выбросами загрязняющих веществ. Кирпичная кладка газоотводящего окна из-за тяжелых условий работы и высокотемпературных напряжений топочной среды быстро разрушается.The disadvantages of the prototype is noted in the analogues of low efficiency. The vortex of the afterburning blast does not affect the entire furnace volume of the compressor, is not interfaced with the operation of the layer furnace device, and does not improve combustion in the layer. The vent window in the form of a confuser does not use the kinetic energy of the jet and creates an increased pressure drop. In addition, the fluidized bed furnace device itself is not optimal for many types of fuel, both because of the high energy costs of high-pressure blasting under the layer and unsuitability, for example, for burning sawdust, husks and other types of crushed fuel. The stream leaving the fluidized bed contains a large concentration of particles, and it is difficult to organize the retention and afterburning of entrainment in the stream loaded with particles by the supply of blast. As a result, the prototype is characterized by low efficiency, high emissions of pollutants. The brickwork of the vent window due to difficult working conditions and high-temperature stresses of the combustion medium quickly collapses.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание твердотопливных котлов, имеющих повышенные экономические и экологические показатели, причем универсальных по топливам, с оптимальными слоевыми топочными устройствами для конкретного топлива.The problem to which the invention is directed, is the creation of solid fuel boilers with improved economic and environmental indicators, moreover, universal in fuels, with optimal layered furnace devices for a particular fuel.

Поставленную задачу предлагается решать путем использования твердотопливного котла с вихревой топкой, имеющей слоевое топочное устройство (оптимальное, по применяемому топливу), включающее питатель топлива, колосниковые или воздухораспределительные решетки и тракт выгрузки золы, установленное под вихревой камерой сгорания (КС), образованной стенами из обмуровки и топочных экранов, с газоотводящим окном, по меньшей мере одним, расположенным на боковой стене, и соплами вторичного дутья, которые ориентированы тангенциально к условному телу вращения формируемого вихря с горизонтальной осью, проходящей через газоотводящее окно, и направлены по ходу вихря, преимущественно вниз, причем газоотводящее окно выполнено в виде защищенного обмуровкой и трубами выступающего в вихревую камеру сгорания отрезка воздуховода в форме полого конуса с полууглом раскрытия от +35 до -35 градусов, на торцевой и боковых поверхностях которого установлены ориентированные тангенциально и направленные в топку одиночные и кольцевые сопла дожигающего дутья.It is proposed to solve the problem by using a solid fuel boiler with a vortex furnace, which has a layer furnace device (optimal according to the fuel used), including a fuel feeder, grate or air distribution grilles and an ash discharge path installed under the vortex combustion chamber (KS) formed by the walls of the brickwork and furnace screens, with a gas outlet window, at least one located on the side wall, and secondary blast nozzles, which are oriented tangentially to the conditional The rotation of the formed vortex with a horizontal axis passing through the gas outlet window is directed along the vortex, mainly downward, and the gas outlet window is made in the form of a hollow cone section protruding into the vortex combustion chamber in the form of a hollow cone with an opening half-angle from +35 to -35 degrees, on the front and side surfaces of which there are single and ring nozzles of the afterburning blast oriented oriented tangentially and directed into the furnace.

В основе предлагаемого изобретения лежит идея применения установленной над слоевым топочным устройством вихревой КС с газоотводящим окном, по меньшей мере одним, имеющим сопла дожигающего дутья, и соплами вторичного дутья, которые ориентированы тангенциально к условному телу вращения формируемого вихря с горизонтальной осью, проходящей через газоотводящее окно, и направлены по ходу вихря, преимущественно вниз. Этим обеспечивается следующий технический результат. Сопла вторичного и дожигающего дутья за счет тангенциальной направленности формируют в КС над горящим слоем топлива горящий вихрь с горизонтальной осью, проходящей через газоотводящее окно. Вихрь, вращаясь, поддерживает и активизирует горение слоя, очищается за счет центробежных сил от уносимых частиц, причем преимущественное вторичное дутье вниз отбрасывает эти частицы на слой, обеспечивает искровое зажигание топлива в слое.The basis of the present invention is the idea of using a vortex compressor installed above a layer furnace device with a gas outlet window, at least one having nozzles of the afterburning blast, and secondary blast nozzles that are oriented tangentially to the conditional body of rotation of the formed vortex with a horizontal axis passing through the gas outlet window , and directed along the vortex, mainly down. This provides the following technical result. Due to the tangential directivity, the nozzles of the secondary and afterburning blast form a burning vortex with a horizontal axis passing through the exhaust window in the CS above the burning fuel layer. The vortex, rotating, maintains and activates the burning of the layer, is purified by the centrifugal forces of the entrained particles, and the predominant secondary blast throws these particles down onto the layer, provides spark ignition of the fuel in the layer.

Таким образом, крупные, не выносимые частицы сжигаются в слое в потоке первичного дутья, причем с использованием оптимального слоевого топочного устройства для каждого рассматриваемого вида топлива, и поддерживают горение в вихре выносимыми частицами и летучими, а вихрь горит, выжигая горючие из летучих и частиц уноса в КС, поддерживает и активизирует (раздувает) горение слоя сверху. В итоге обеспечивается глубокое выжигание горючих из слоя, уноса и летучих, причем по экологически эффективной схеме со ступенчатой подачей дутья и, соответственно, решение поставленной задачи - создание твердотопливных котлов, имеющих повышенные экономические и экологические показатели, причем универсальных по топливам, с оптимальными слоевыми топочными устройствами.Thus, large, unbearable particles are burned in a layer in the primary blast stream, using the optimal layer furnace device for each type of fuel under consideration, and they support combustion in a vortex by carried out particles and volatiles, and the vortex burns, burning combustibles from volatile and entrainment particles in CS, it supports and activates (inflates) the burning of the layer from above. As a result, deep burning of fuels from the bed, ablation and volatiles is provided, moreover, according to an environmentally efficient scheme with a stepwise supply of blast and, accordingly, the solution of the problem posed is the creation of solid fuel boilers with improved economic and environmental indicators, moreover, universal in fuel, with optimal layer fired devices.

Выбор конструкции газоотводящего окна также требует пояснения. Применение газоотводящего окна обеспечивает диафрагмирование выхода. Как известно [Алексеенко С.В. и др. Введение в теорию концентрированных вихрей. - Новосибирск: Институт теплофизики, 2003 г, стр. 402], диафрагмирование повышает стабильность вихревых образований. Кроме того, пережим ускоряет вращение вихря и очистку потока от витающих частиц при входе вихря в газоотводящее окно. Предлагаемое выполнение газоотводящего окна конкретно в виде защищенного обмуровкой и трубами выступающего в КС отрезка воздуховода в форме полого конуса с полууглом раскрытия от+35 до -35 градусов, на торцевой и боковых поверхностях которого установлены ориентированные тангенциально и направленные в топку одиночные и кольцевые сопла дожигающего дутья, обеспечивает следующий технический результат:The design of the vent window also requires explanation. The use of a gas vent provides aperture output. As you know [Alekseenko S.V. et al. Introduction to the theory of concentrated vortices. - Novosibirsk: Institute of Thermophysics, 2003, p. 402], diaphragm increases the stability of vortex formations. In addition, the pinch accelerates the rotation of the vortex and the cleaning of the flow from the soaring particles at the entrance of the vortex into the exhaust window. The proposed embodiment of the gas outlet window is specifically in the form of a section of a duct in the form of a hollow cone protected by a wall and protruding into the CS, with a half-angle of opening from + 35 to -35 degrees, on the end and side surfaces of which there are single and ring nozzles of the afterburning blast oriented oriented tangentially and directed into the furnace provides the following technical result:

- надежную работу, в отличие от прототипа, благодаря защите конструкция от воздействия топочной среды не только обмуровкой, но и трубами;- reliable operation, unlike the prototype, due to the protection of the structure from the effects of the combustion medium, not only by lining, but also by pipes;

- повышенную эффективность удержания частиц в КС благодаря выдвижению газоотводящего окна в КС и подаче дутья через ориентированные тангенциально и направленные в топку одиночные и кольцевые сопла дожигающего дутья, которое отбрасывает уносимые частицы обратно;- increased efficiency of particle retention in the KS due to the extension of the gas outlet window to the KS and the supply of blast through the single and annular nozzles of the afterburning that are oriented tangentially and directed into the furnace, which rejects the entrained particles back;

- регулируемую эффективность удержания частиц в КС с учетом реакционной способности топлива за счет возможности исполнения газоотводящего окна в форме конуса с полууглом раскрытия от +35 до -35 градусов. Окно с малым диаметром входа, диффузор, позволяет удержать в КС более мелкие частицы, что рекомендуется для антрацита и других низкореакционных топлив. Во втором случае тангенциальная подача дожигающего дутья в сужающемся канале, конфузоре, позволяет дожечь быстросгорающие частицы высокореакционных топлив. Полуугол раскрытия свыше ±35 градусов не эффективен из-за отрыва потока от стенок в диффузоре и трудновыполним.- adjustable efficiency of particle retention in the COP, taking into account the reactivity of the fuel due to the possibility of execution of the gas outlet window in the form of a cone with a half-angle of opening from +35 to -35 degrees. A window with a small inlet diameter, a diffuser, allows you to keep smaller particles in the COP, which is recommended for anthracite and other low-reaction fuels. In the second case, the tangential supply of the afterburning blast in the narrowing channel, the confuser, allows you to burn fast-burning particles of highly reactive fuels. An opening angle of more than ± 35 degrees is not effective due to separation of the flow from the walls in the diffuser and is difficult to perform.

Предлагаемое дополнительно применение установленных симметрично на противоположных боковых стенах КС двух газоотводящих окон позволяет обеспечить симметричный двухсторонний выход вихря. Этим возможно как уменьшить диаметр выхода и, соответственно, увеличить эффективность удержания частиц в КС, так и значительно повысить устойчивость вихря за счет его симметрии.The proposed additional application of two gas vents installed symmetrically on opposite side walls of the compressor station allows for a symmetrical two-way exit of the vortex. This makes it possible to both reduce the exit diameter and, accordingly, increase the efficiency of particle retention in the CS, and significantly increase the stability of the vortex due to its symmetry.

Дополнительно предлагаемое применение установленных в кольцевом зазоре закручивающих лопаток обеспечивает создание более равномерного потока тангенциально (не радиально) направленного дожигающего дутья через кольцевые сопла при простой их конструкции, например, в сравнении с подводом дутья в кольцевой зазор через завихрители улиточного типа.Additionally, the proposed use of twisting vanes installed in the annular gap provides a more uniform flow of a tangentially (not radially) directed afterburning blast through the annular nozzles with their simple design, for example, in comparison with the blast being fed into the annular gap through snatch type swirlers.

Предлагаемые далее дополнительные признаки касаются выбора типа слоевых топочных устройств из наиболее интересных аналогов, рассмотренных при анализе уровня техники. Собственно твердотопливный котел здесь рассматривается, как охладитель продуктов сгорания, сопряженный через КС со слоевым топочным устройством, которое выбирается и выполняется оптимальным в соответствии с конкретно применяемым топливом.Further proposed additional features relate to the choice of the type of layered furnace devices from the most interesting analogues considered in the analysis of the prior art. Actually, a solid fuel boiler is considered here as a cooler of combustion products, coupled through a COP with a layered furnace device, which is selected and performed optimally in accordance with the specific fuel used.

В простейших случаях, п.ф.и. 4, топочное устройство может состоять из эжектора или, п.ф.и. 5, поворотного колосника с пневмомеханическими забрасывателями топлива. Эжектор, п.ф.и. 4, применим для топлив, состоящих из мелких частиц: лузга подсолнечника, опилки, пыль шлифования древесины и другие высокореакционные измельченные топлива и отходы. Для этих сухих малозольных топлив с высоким выходом летучих характерно факельное горение, а слой невелик и может гореть на поде топки даже без колосниковой решетки. Соответственно, здесь оптимально это простейшее топочное устройство, установленное под вихревой КС. Легкие парусные частицы, сжигание которых в типовых топках составляет существенную проблему, удерживаются и сжигаются в объеме КС. Применение КС и поворотного колосника с пневмомеханическими забрасывателями топлива, п.ф.и. 5, также относится к простым решениям, оно пригодно для сжигания дробленого угля.In the simplest cases, pff 4, the combustion device may consist of an ejector or a pfp 5, rotary grate with pneumomechanical fuel spreaders. Ejector, P.F. 4, applicable to fuels consisting of small particles: sunflower husk, sawdust, wood grinding dust and other highly reactive ground fuels and waste. For these dry low-ash fuels with a high yield of volatiles, flare is characteristic, and the layer is small and can burn on the hearth of the furnace even without a grate. Accordingly, here it is optimally the simplest furnace device installed under the vortex CS. Light sailing particles, the burning of which in typical furnaces is a significant problem, are retained and burned in the volume of CS. The use of KS and rotary grate with pneumomechanical fuel spreaders, 5 also relates to simple solutions; it is suitable for burning crushed coal.

Для сжигания дробленых углей оптимальны и наиболее часто применяются механизированные слоевые топочные устройства колосникового типа, в том числе с цепными решетками прямого хода, обратного хода и узкие наклонные, а также переталкивающие с шурующей планкой и ретортные, их комбинации. Топочные устройства с наклонным колосником и их комбинации с механизированными решетками оптимальны и наиболее приемлемы для сжигания торфа, щепы, кородревесных и подобных им влажных отходов, которые требуют предварительной сушки. Здесь сушка осуществляется за счет воздействия топочной среды при задержке загружаемой порции топлива на наклонном колоснике.For the combustion of crushed coals, grate-type mechanized layered furnace devices are optimal and most often used, including those with forward, reverse and narrow inclined chain grids, as well as pushing them with a screwing bar and retort, their combinations. Furnace devices with an inclined grate and their combinations with mechanized grids are optimal and most suitable for burning peat, wood chips, bark and wood similar waste moist, which require preliminary drying. Here, drying is carried out due to the influence of the combustion medium during the delay of the loaded portion of fuel on the inclined grate.

Предлагаемая в п.ф.и. 6-17 установка оптимального для заданного вида топлива механизированного топочного устройства под вихревой КС, причем с направлением хода топлива встречно движению вихря, обеспечивает заявляемый технический результат - высокие экономические и экологические показатели заявляемого твердотопливного котла с вихревой топкой, так как здесь топливо эффективно горит в слое не только за счет использования выбранного оптимального слоевого топочные устройства, но и благодаря взаимному поддержанию и активизации горения в слое вихрем. При этом вихрь обеспечивает не только глубокое выжигание горючих из витающих частиц топлива, но благодаря ступенчатой схеме подачи дутья высокие экологические характеристики, а также дополнительно зажигание, в том числе искровое, свежего топлива за счет встречного движения над слоем горящего вихря.Offered in pfd 6-17, the installation of an optimal mechanized furnace device for a given type of fuel under a vortex compressor, and with a direction of fuel flow opposite the vortex movement, provides the claimed technical result - high economic and environmental indicators of the inventive solid fuel boiler with a vortex furnace, since here the fuel burns efficiently in the layer not only through the use of the selected optimal layer furnace devices, but also due to the mutual support and activation of combustion in the layer by a vortex. At the same time, the vortex provides not only a deep burning of combustible fuel from the floating particles of the fuel, but also due to the step-by-step scheme of the blast supply, high environmental characteristics, as well as additional ignition, including spark, of fresh fuel due to the oncoming movement above the layer of the burning vortex.

Предлагаемое в п.ф.и. 18 совмещение кипящего слоя и вихревой КС позволит, как и в описанных выше слоевых топочных устройствах, повысить их эффективность. Но, с другой стороны, импульс выходящего из кипящего слоя запыленного потока очень велик, и тангенциальной подачей вторичного дутья в КС и дожигающего дутья в газоотводящее окно трудно организовать благоприятную вихревую аэродинамику и дожигание уноса. Предлагаемое в п.ф.и. 19 и 20 дополнительно выполнение топки кипящего слоя с площадью, меньшей площади основания вихревой КС, ее установка с заглублением и смещением от оси формируемого вихря обеспечивает следующий технический результат - концентрацию импульса восходящего из кипящего слоя запыленного потока и его полезное использование для создания вихря в КС. Благодаря тангенциальной подаче струи запыленного потока в КС, а также вторичному и дожигающему дутью создается вихрь, при этом вращающийся поток быстро очищается от вынесенных частиц, а уносимые наиболее мелкие частицы дожигаются.Offered in pfd 18, the combination of a fluidized bed and a vortex KS will allow, as in the above-described layer furnace devices, to increase their efficiency. But, on the other hand, the momentum of the dusty stream exiting the fluidized bed is very large, and it is difficult to organize favorable vortex aerodynamics and afterburning of entrainment by the tangential supply of secondary blast to the CS and afterburning blast into the exhaust window. Offered in pfd 19 and 20, additionally, performing a fluidized bed furnace with an area smaller than the base area of the vortex CS, installing it with a deepening and offset from the axis of the formed vortex provides the following technical result - the concentration of the pulse of the dusty stream rising from the fluidized bed and its useful use for creating a vortex in the CS. Due to the tangential flow of the dusty stream into the CS, as well as to the secondary and afterburning blast, a vortex is created, while the rotating stream is quickly cleaned of the removed particles, and the smallest particles carried away are burned.

В п.ф.и. 20 предлагается дополнительно установить напротив топки кипящего слоя, но с другой стороны от оси вихря, сборный бункер частиц с расположенным под ним вынесенным теплообменником кипящего слоя, который подключен стояками с регулирующими клапанами потока частиц к топке кипящего слоя. При этом появляется возможность контролировать поток этих циркулирующих частиц, изменять их расход и охлаждать, а также перераспределять теплосъем котла работой теплообменника кипящего слоя. В итоге техническим результатом предлагаемого изобретения является и возможность создания твердотопливного котла ЦКС. Но здесь в отличие от известных котлов ЦКС [Баскаков А.П. и др. Котлы и топки с кипящим слоем. - М.: Энергоатомиздат, 1996. Рис. 5.32] нет вынесенных циклонов, сепарация циркулирующих частиц осуществляется непосредственно в вихревой КС.In P.F. 20 it is proposed to additionally install opposite the combustion chamber of the fluidized bed, but on the other hand from the axis of the vortex, a prefabricated particle hopper with a remote fluidized bed heat exchanger located underneath it, which is connected by risers with control valves for particle flow to the fluidized bed furnace. In this case, it becomes possible to control the flow of these circulating particles, change their flow rate and cool, as well as redistribute the heat removal of the boiler by the operation of a fluidized bed heat exchanger. In the end, the technical result of the invention is the possibility of creating a solid fuel boiler CKS. But here, in contrast to the well-known boilers of the central heating system [AP Baskakov etc. Boilers and fluidized-bed furnaces. - M .: Energoatomizdat, 1996. Fig. 5.32] there are no remote cyclones; separation of circulating particles is carried out directly in the vortex CS.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет создать твердотопливные котлы с повышенными экономическими и экологическими показателями, универсальные по топливам, с оптимальными слоевыми топочными устройствами для конкретного топлива: начиная от простейших топок до механизированных и современных, с кипящим слоем и ЦКС.Thus, the present invention allows to create solid fuel boilers with improved economic and environmental performance, versatile in fuels, with optimal layered furnace devices for a particular fuel: from simple fireboxes to mechanized and modern ones, with a fluidized bed and CFB.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется схемой вертикального продольного разреза котла, который показан на фигуре 1.The invention is illustrated by a diagram of a vertical longitudinal section of the boiler, which is shown in figure 1.

Твердотопливный котел 1 с вихревой топкой выполнен с вихревой КС 2 и имеет слоевое топочное устройство 3 комбинированного типа, на котором располагается слой 4 горящего топлива, включающее наклонный колосник 5 и цепную механическую решетку 6 прямого хода, которые служат для распределения и подачи первичного дутья. Топочное устройство 2 на входе через питатель топлива 7 подключено к расходному бункеру 8 котла, а на выходе - к тракту 9 выгрузки золы и установлено под вихревой КС 2. Вихревая КС 2 образована стенами из обмуровки 10 и из топочных экранов 11. Она выполнена с двумя симметрично расположенными на боковых экранах 11 газоотводящими окнами 12, а также имеет сопла 13 вторичного дутья, которые направлены по ходу вихря и ориентированы тангенциально к условному телу вращения формируемого вихря 14 с горизонтальной осью, проходящей через оба газоотводящие окна 12. При этом сопла 13 вторичного дутья ориентированы вниз на цепную механическую решетку 6 и, соответственно, на слой 4 горящего топлива, причем встречно ходу движения потока топлива.The solid fuel boiler 1 with a vortex furnace is made with a vortex KS 2 and has a combined furnace layer 3, on which a layer of burning fuel 4 is located, including an inclined grate 5 and a forward mechanical chain grate 6, which serve to distribute and supply primary blast. The furnace device 2 at the inlet through the fuel feeder 7 is connected to the feed hopper 8 of the boiler, and at the exit to the ash discharge path 9 and is installed under the vortex compressor 2. The vortex compressor 2 is formed by walls from the brickwork 10 and from the furnace screens 11. It is made with two symmetrically located on the side screens 11 of the exhaust vents 12, and also has nozzles 13 of the secondary blast, which are directed along the vortex and are oriented tangentially to the conditional body of rotation of the formed vortex 14 with a horizontal axis passing through both exhaust vents 12. In this case, the secondary blast nozzles 13 are oriented downward on the chain mechanical grill 6 and, accordingly, on the burning fuel layer 4, and in the opposite direction to the flow of fuel.

Выше указывалось, что рассматриваемое комбинированное топочное устройство 2 оптимально для сжигания высокореакционных топлив с высокой влажностью: торф, сырые щепа и опилки. Соответственно, выбрана конструкция газоотводящих окон 12 конфузорного типа, сужающаяся, с уменьшением площади сечения от входного круга 15 до площади сечения выходного круга 16 с кольцевым соплом 17 внутри, которое служит для подачи дожигающего дутья. Газоотводящие окна 12 подключены перепускными газоходами 18 к конвективному газоходу 19 котла и далее к его выхлопному патрубку 20.It was indicated above that the combined combustion device 2 under consideration is optimal for burning highly reactive fuels with high humidity: peat, raw chips and sawdust. Accordingly, the design of the confluent-type vent windows 12 is selected, tapering, with a reduction in the cross-sectional area from the inlet circle 15 to the cross-sectional area of the outlet circle 16 with an annular nozzle 17 inside, which serves to supply the afterburning blast. The vent windows 12 are connected bypass ducts 18 to the convective duct 19 of the boiler and then to its exhaust pipe 20.

Твердотопливный котел 1 с вихревой топкой работает следующим образом. Топливо с требуемым расходом дозируется питателем 7 топлива из расходного бункера 8 котла на наклонный колосник 5 слоевого топочного устройства 3, и здесь проходят стадии сушки, выхода летучих, воспламенения и выгорания по мере его продвижения вниз. При этом слой 4 горящего топлива продвигается управляемо вниз к тракту 9 выгрузки золы, разрушая кратеры и зоны неравномерного горения за счет движения цепной механической решетки 6, навстречу потокам вторичного дутья, поступающему из сопел 13 и горящего вихря 14, который формируется этим дутьем в КС 2 над слоем 4. Таким образом, крупные, невыносимые частицы сжигаются в слое 4 в потоке первичного дутья, которое подается через колосники 5 и 6, и поддерживают горение в вихре 14 выносимыми частицами и летучими. В свою очередь, вихрь 14 совместно с потоком вторичного дутья, поступающего из сопел 13, поддерживает и активизирует (раздувает) горение слоя 4 сверху, выжигает горючие из летучих и частиц уноса в КС 2, отбрасывает искры на слой и обеспечивает искровое зажигание свежего топлива. Выполнение значительной части стен КС из обмуровки 10 повышает уровень температур в топке и дополнительно повышает скорость протекания топочных процессов. Вихрь 14 равномерно заполняет КС 2 горящим потоком излучающих частиц, создает интенсивный тепло-массообмен, обеспечивает глубокое выгорание топлива в слое и из витающих частиц, повышенную экономичность с минимумом эмиссии вредных выбросов. В итоге глубоко выжигаются горючие из слоя 4, уноса и летучих, причем по экологически эффективной схеме со ступенчатой подачей дутья и при минимальных избытках воздуха.Solid fuel boiler 1 with a swirl chamber operates as follows. The fuel with the required flow rate is dosed by the fuel feeder 7 from the feed hopper 8 of the boiler to the inclined grate 5 of the layer combustion device 3, and here the stages of drying, volatile exit, ignition and burnout go through as it moves down. In this case, the burning fuel layer 4 moves controllably down to the ash discharge path 9, destroying the craters and non-uniform combustion zones due to the movement of the mechanical chain grill 6, towards the secondary blast flows coming from the nozzles 13 and the burning vortex 14, which is formed by this blast in KS 2 above layer 4. Thus, large, unbearable particles are burned in layer 4 in the primary blast stream, which is fed through the grid-irons 5 and 6, and maintain combustion in the vortex 14 by the carried particles and volatiles. In turn, the vortex 14, together with the secondary blast stream coming from the nozzles 13, maintains and activates (inflates) the combustion of layer 4 from above, burns away combustibles from the volatiles and entrainment particles in KS 2, casts sparks onto the layer and provides spark ignition of fresh fuel. The implementation of a significant part of the walls of the COP from the wiring 10 increases the temperature level in the furnace and additionally increases the speed of the combustion processes. The vortex 14 uniformly fills KS 2 with a burning stream of emitting particles, creates intense heat and mass transfer, provides deep fuel burnout in the layer and from the floating particles, increased efficiency with a minimum of emission of harmful emissions. As a result, combustibles are deeply burned from layer 4, fly ash and volatiles, moreover, according to an environmentally efficient scheme with a stepwise supply of blast and with minimal excess air.

Сжигаемые в рассматриваемой топке торф, сырые щепа и опилки характеризуются высокой влажностью до 50-60% и очень большим выходом летучих, 70-85%, которые выделяются еще до воспламенения частиц. Поэтому их горение, особенно опилок и мелочи, сопровождается большим выходом легких парусных частиц кокса, которые поступают в вихрь 14 и требуют эффективного дожигания. Применяемый здесь вихрь 14 имеет двухсторонний выход через два газоотводящих окна 12, которые установлены симметрично на противоположных боковых экранах 11 КС 2 и обеспечивают его симметрию и устойчивость. Выбранная конструкция газоотводящих окон 12 конфузорного типа, сужающаяся, с уменьшением площади сечения от входного круга 15 до площади сечения выходного круга 16 обеспечивает отбрасывание частиц уноса к стенке конфузора. Здесь горящие частицы кокса попадают в зону богатого кислородом дожигающего дутья, которое подается через кольцевое сопло 17, и благодаря высокой реакционной способности быстро догорают внутри газоотводящих окон 12 и в перепускных газоходах 18, обеспечивая высокую экономичность котла.Peat, raw wood chips and sawdust burned in the furnace under consideration are characterized by high humidity up to 50-60% and a very high yield of volatiles, 70-85%, which are released even before ignition of the particles. Therefore, their combustion, especially sawdust and fines, is accompanied by a large output of light sailing particles of coke, which enter the vortex 14 and require effective afterburning. The vortex 14 used here has a two-way exit through two gas vents 12, which are installed symmetrically on the opposite side screens 11 of KS 2 and ensure its symmetry and stability. The selected design of the confluent-type vent windows 12, tapering, with a decrease in the cross-sectional area from the inlet circle 15 to the cross-sectional area of the outlet circle 16 allows the entrainment particles to be discarded to the confuser wall. Here, burning coke particles fall into the zone of oxygen-rich afterburning blast, which is fed through the annular nozzle 17, and due to its high reactivity, they quickly burn out inside the exhaust windows 12 and in the bypass ducts 18, ensuring high efficiency of the boiler.

Выделяющееся от сгорания топлива в КС 2 тепло воспринимается теплоносителем через трубы экранов 11, затем продукты сгорания через газоотводящие окна 12 по перепускным газоходам 18 поступают на охлаждение в конвективный газоход 19 и далее после охлаждения удаляются из котла по выхлопному патрубку 20.The heat released from the combustion of fuel in KS 2 is absorbed by the coolant through the pipes of the screens 11, then the combustion products through the exhaust vents 12 through the bypass ducts 18 are fed to the convection duct 19 for cooling and are then removed from the boiler through the exhaust pipe 20.

Рассмотренное в этом примере использование комбинированного топочного устройства 3, включающего наклонный колосник 5 и цепную механическую решетку 6 прямого хода [Александров В.Г. Паровые котлы средней и малой мощности. - М.: Энергия, 1972. Рис. 1-9], оптимального для сжигания высокореакционных топлив с высокой влажностью (торфа, сырых опилок и других растительных и древесных отходов), по предлагаемому изобретению позволяет увеличить экономичность и экологические характеристики котла за счет того, что вихрь 14 равномерно заполняет КС 2 горящим потоком излучающих частиц, создает интенсивный тепло- и массообмен, обеспечивает глубокое выгорание горючих компонент топлива в слое и из витающих частиц, причем благодаря ступенчатой схеме подачи дутья при минимуме эмиссии вредных выбросов.The use of a combined furnace device 3 considered in this example, including an inclined grate 5 and a mechanical chain lattice 6 of forward motion [Alexandrov V.G. Steam boilers of medium and low power. - M .: Energy, 1972. Fig. 1-9], optimal for burning highly reactive fuels with high humidity (peat, raw sawdust and other plant and wood waste), according to the invention allows to increase the efficiency and environmental characteristics of the boiler due to the fact that the vortex 14 uniformly fills the COP 2 with a burning stream of radiating particles, creates intense heat and mass transfer, provides deep burnout of combustible components of the fuel in the layer and from the soaking particles, and thanks to the step-by-step scheme of blast supply with a minimum emission of harmful emissions at.

Аналогично можно выявить эти преимущества предлагаемого изобретения при анализе его применения для других конкретных схем топочных устройств, и в том числе для устройств с кипящим слоем.Similarly, you can identify these advantages of the present invention in the analysis of its application for other specific schemes of furnace devices, including devices with a fluidized bed.

Claims

1. A solid fuel boiler with a vortex furnace having a layered furnace device, including a fuel feeder, grate or air distribution grilles and an ash discharge path, mounted under a vortex combustion chamber formed by walls from the brickwork and furnace screens, with at least one gas exhaust window located on the side wall, and nozzles of the secondary blast, which are oriented tangentially to the conditional body of rotation of the formed vortex with a horizontal axis passing through the exhaust window, and is directed in the course of the vortex, it is mainly downward, and the gas outlet window is made in the form of a hollow cone section protruding into the vortex combustion chamber, protected by a brickwork and pipes, in the form of a hollow cone with a half-angle of opening from +35 to -35 degrees, on the end and side surfaces of which are oriented tangentially and directionally single and annular nozzles of the afterburning blast into the furnace.

2. A solid fuel boiler with a swirl furnace according to claim 1, characterized in that there are two gas outlet windows, and they are installed on opposite side walls mainly symmetrically.

3. A solid fuel boiler with a swirl furnace according to claim 1 or 2, characterized in that the annular nozzles of the afterburning blast have twisting blades in the annular gap.

4. A solid fuel boiler with a swirl furnace according to claim 1 or 2, characterized in that the fuel feeder is made in the form of a fuel dispenser connected to a pneumatic ejector, which is directed tangentially to the conditional body of rotation of the formed vortex and in the direction of its rotation.

5. A solid fuel boiler with a swirl furnace according to claim 1 or 2, characterized in that a furnace with rotary grates and pneumomechanical fuel spreaders is used as a layered furnace device.

6. A solid fuel boiler with a vortex furnace according to claim 1 or 2, characterized in that a furnace with a forward mechanical chain lattice is used as a layered furnace device, and its travel direction is directed counter to the vortex.

7. A solid fuel boiler with a vortex furnace according to claim 1 or 2, characterized in that a furnace with a chain mechanical back-up grill and pneumomechanical fuel spreaders is used as a layered combustion device, and the course of its movement is directed counter to the vortex.

8. A solid fuel boiler with a swirl furnace according to claim 1 or 2, characterized in that a high-temperature fluidized bed furnace with a narrow, obliquely mounted mechanical lattice is used as a layer furnace device, and its travel direction is opposite to the vortex.

9. A solid fuel boiler with a swirl furnace according to claim 1 or 2, characterized in that a repulsive grating is used as a layer furnace device, while its working stroke is directed counter to the vortex.

10. A solid fuel boiler with a swirl furnace according to claim 1 or 2, characterized in that a furnace with a screwing bar is used as a layered furnace device, while the working stroke of the screwing bar is directed counter to the vortex.

11. A solid fuel boiler with a swirl furnace according to claim 1 or 2, characterized in that a retort furnace is used as a layered furnace device.

12. A solid fuel boiler with a swirl furnace according to claim 1 or 2, characterized in that an inclined grate is used as a layered furnace device, and its inclination and fuel flow are directed opposite to the vortex.

13. A solid fuel boiler with a swirl furnace according to claim 1 or 2, characterized in that a furnace with a forward mechanical chain grate and an upstream inclined grate are used as a layered fire device, and the mechanical grate travels opposite the vortex.

14. A solid fuel boiler with a swirl furnace according to claim 1 or 2, characterized in that a firebox with a screwing bar and an upstream inclined grate are used as a layered fire device, and the working stroke of the screwing bar is directed counter to the vortex.

15. A solid fuel boiler with a vortex furnace according to claim 1 or 2, characterized in that the furnace with a forward mechanical chain grate and at least one upstream retort furnace is used as a layered combustion device, and the mechanical grate travels opposite the vortex.

16. A solid fuel boiler with a vortex furnace according to claim 1 or 2, characterized in that a furnace with a screwing bar and at least one upstream retort furnace are used as a layered burning device, and the working stroke of the screwing bar is directed opposite to the vortex.

17. A solid fuel boiler with a vortex furnace according to claim 1 or 2, characterized in that a furnace with repulsive grates and at least one upstream retort furnace are used as a layered heating device, and the working path of the grates is directed opposite to the vortex.

18. A solid fuel boiler with a swirl furnace according to claim 1 or 2, characterized in that a fluidized bed furnace having an air distribution grill is used as a layer furnace device.

19. A solid fuel boiler with a vortex furnace according to claim 1 or 2, characterized in that a fluidized bed furnace with an area smaller than the base area of the vortex combustion chamber installed with a recess and offset from the axis of the vortex is used as a layer furnace device.

20. A solid fuel boiler with a swirl furnace according to claim 19, characterized in that, opposite to the furnace of the fluidized bed, on the other side of the axis of the vortex, a prefabricated particle hopper is installed and under it is a remote fluidized bed heat exchanger connected by risers with control valves for particle flow to the furnace fluidized bed.