RU2657580C2

RU2657580C2 - Method of providing long burning of fuel and a solid-fuel three-chamber boiler for long burning

Info

Publication number: RU2657580C2
Application number: RU2016115687A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Данилович Максимов
Original assignee: Вячеслав Данилович Максимов
Priority date: 2016-04-22
Filing date: 2016-04-22
Publication date: 2018-06-14
Also published as: RU2016115687A3; RU2016115687A

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention relates to heating devices, in particular to long-burning furnaces for premise heating, including those in areas with a harsh climate and using low-quality fuels. Method of providing long burning of fuel in a three-chamber boiler is that the solid fuel is laid through the furnace common door in two combustion chambers separated from each other by a separation screen, is burnt until getting burning coals, further a solid fuel is laid in two combustion chambers and the pyrolysis is started in the first combustion chamber and burning with an open flame in the second combustion chamber, in the mixing chamber, pyrolysis gases and heated secondary air are mixed with the onset of pyrolysis combustion, the formed gas is passed through the heat exchange unit and sent to the chimney, further solid fuel is burned to produce burning coals. Then, solid fuel is laid into two combustion chambers and the described processes are repeated for the second and first combustion chambers respectively, starting from providing pyrolysis and burning with an open flame.

EFFECT: increase the efficiency of fuel combustion by ensuring the stability of burning pyrolysis gases.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к отопительным устройствам, в частности, к печам длительного горения для отопления помещений, в том числе, в районах с суровым климатом и при использовании топлива низкого качества.The invention relates to heating devices, in particular, to long burning furnaces for heating rooms, including in areas with harsh climate and when using low quality fuel.

Известна конструкция котла длительного горения (например, http://wirbel-ru.ru/wirbel-eko-ck-plus/). содержащая корпус, колосники, зольник, регулятор и клапаны воздуха, один дымоход, две топочные камеры с дверцами для топки, предназначенные для твердого топлива и вентиляторной горелки, работающей на дизельном топливе или газе. При этом топочная камера для сжигания жидкого топлива снабжена 5-проходной системой отвода топочного газа.A known design of a long-burning boiler (for example, http://wirbel-ru.ru/wirbel-eko-ck-plus/). containing a casing, grate, an ash pan, a regulator and air valves, one chimney, two combustion chambers with fire doors designed for solid fuel and a fan burner that runs on diesel fuel or gas. In this case, the combustion chamber for burning liquid fuel is equipped with a 5-pass system for the removal of flue gas.

Способ, обеспечивающий сжигание топлива заключается в том, что через топочные дверцы в топочные камеры помещают топливо, причем в одну камеру - твердое топливо, в другую - жидкое, далее сжигают твердое топливо, при недостатке кислорода и воздействии низких температур (250-350°С) осуществляют процесс пиролиза, направляя продукты сгорания в дымоход, при этом, когда топка на твердом топливе перестает удовлетворять потребностям в тепле, включают жидкотопливную горелку, продукты сгорания от которой также направляют в дымоход.The method for burning fuel consists in the fact that fuel is placed through the furnace doors into the combustion chambers, with solid fuel in one chamber and liquid fuel in the other, then solid fuel is burned, with a lack of oxygen and exposure to low temperatures (250-350 ° C ) carry out the pyrolysis process, directing the combustion products into the chimney, while when the solid fuel firebox ceases to satisfy the heat needs, they include a liquid fuel burner, the combustion products from which are also sent to the chimney.

Длительность горения обеспечивается последовательным сжиганием твердого и жидкого видов топлива в разных топочных камерах. Данные процессы являются независимыми друг от друга, что с одной стороны, позволяет получить необходимую тепловую энергию, а с другой - эффективность сжигания топлива может быть достигнута только при использовании топлива высокого качества, то есть используемые конструкции и способ являются энергозависимыми. К тому же, сложность конструкции котла приводит к снижению надежности работы устройства и повышению трудоемкости его обслуживания.The duration of combustion is ensured by the sequential combustion of solid and liquid fuels in different combustion chambers. These processes are independent of each other, which, on the one hand, allows you to obtain the necessary thermal energy, and on the other hand, fuel combustion efficiency can only be achieved using high-quality fuel, that is, the structures used and the method are volatile. In addition, the complexity of the design of the boiler reduces the reliability of the device and increase the complexity of its maintenance.

Известна конструкция котла длительного горения (например, RU 128294, 20.05.2013 г., RU 112349, 10.01.2012 г.), принятая за наиболее близкий аналог к заявляемой конструкции котла, содержащая корпус, одну топочную камеру с дверцей топки, смесительную камеру, расположенную над топочной камерой и отделенную от нее перегородкой, колосники, зольник, теплообменный блок, трубы подвода вторичного воздуха с пламегасителями, дымоход.A known design of a long-burning boiler (for example, RU 128294, 05/20/2013, RU 112349, 01/10/2012), adopted as the closest analogue to the claimed boiler design, comprising a housing, one combustion chamber with a fire door, a mixing chamber, located above the combustion chamber and separated from it by a partition, grate, ash pan, heat exchange unit, secondary air supply pipes with flame arresters, chimney.

Способ сжигания топлива, принятый за наиболее близкий аналог к заявляемому способу, заключается в том, что через дверцу топки помещают твердое топливо и разжигают его, в топочной камере при недостатке кислорода и воздействии низких температур (250-350°С) проводят процесс газификации твердого топлива - пиролиз, образующийся пиролизный газ подают в смесительную камеру, где он соединяется с кислородом нагретого вторичного воздуха, воспламеняется и сгорает, после чего его направляют в дымоход.The method of burning fuel, adopted as the closest analogue to the claimed method, consists in the fact that solid fuel is placed through the firebox door and ignited, in the combustion chamber, when there is a lack of oxygen and low temperatures (250-350 ° C), the process of gasification of solid fuel - pyrolysis, the resulting pyrolysis gas is fed into the mixing chamber, where it combines with the oxygen of the heated secondary air, ignites and burns, after which it is sent to the chimney.

Горение пиролизных газов при использовании указанных конструкции и способа зависит от соотношения газо-воздушной смеси при работе труб подвода вторичного воздуха с пламегасителями, что обеспечивает его нестабильность и в итоге приводит к низкой эффективности сжигания топлива и необходимости использования твердого топлива только высокого качества.The combustion of pyrolysis gases using the indicated design and method depends on the ratio of the gas-air mixture during operation of the secondary air supply pipes with flame arresters, which ensures its instability and, as a result, leads to low efficiency of fuel combustion and the need to use solid fuel of only high quality.

Задачей изобретения является обеспечение возможности использования топлива низкого качества.The objective of the invention is to enable the use of low quality fuel.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности сжигания топлива за счет обеспечения стабильности горения пиролизных газов.The technical result of the invention is to increase the efficiency of fuel combustion by ensuring the stability of the combustion of pyrolysis gases.

Технический результат достигается при использовании твердотопливного трехкамерного котла для длительного горения, содержащего корпус, две топочные камеры, отделенные друг от друга разделительным экраном, имеющие колосники с подогревателями вторичного контура воздуха и общую дверцу топки, смесительную камеру, расположенную над двумя топочными камерами и выходящую в дымоход, зольный ящик, теплообменный блок, при этом корпус котла на уровне смесительной камеры имеет канал для окисления пиролизных газов.The technical result is achieved by using a solid fuel three-chamber boiler for long burning, comprising a housing, two combustion chambers separated by a dividing screen, having grate with secondary air circuit heaters and a common furnace door, a mixing chamber located above the two combustion chambers and exiting into the chimney , ash box, heat exchange unit, while the boiler body at the level of the mixing chamber has a channel for the oxidation of pyrolysis gases.

Также технический результат достигается при использовании способа обеспечения длительного горения топлива, заключающегося в том, что закладывают твердое топливо через общую дверцу топки в две топочные камеры, отделенные друг то друга разделительным экраном, сжигают его до получения горящих углей, закладывают твердое топливо в две топочные камеры и запускают пиролиз в первой топочной камере и горение с открытым пламенем во второй топочной камере, в смесительной камере производят смешение пиролизных газов и подогретого вторичного воздуха с наступлением пиролизного горения, образовавшийся газ пропускают через теплообменный блок и направляют в дымоход, далее сжигают твердое топливо до получения горящих углей, затем закладывают твердое топливо в две топочные камеры и повторяют описанные процессы для второй и первой топочной камер соответственно, начиная с обеспечения пиролиза и горения с открытым пламенем.Also, the technical result is achieved by using the method of ensuring long-term combustion of the fuel, which consists in laying solid fuel through a common furnace door in two combustion chambers separated by a dividing screen, burning it to produce burning coal, laying solid fuel in two combustion chambers and start the pyrolysis in the first combustion chamber and burning with an open flame in the second combustion chamber, in the mixing chamber, the pyrolysis gases and the heated secondary air are mixed with the onset of pyrolysis combustion, the resulting gas is passed through a heat exchange unit and sent to the chimney, then solid fuel is burned to produce burning coal, then solid fuel is put into two combustion chambers and the described processes are repeated for the second and first combustion chambers, respectively, starting from pyrolysis and burning with an open flame.

Наличие разделительного экрана, отделяющего две топочные камеры друг от друга, расположение смесительной камеры, выходящей в дымоход, над обеими топочными камерами, также наличие канала на уровне смесительной камеры для окисления пиролизных газов позволяет запустить в одной из топочных камер процесс пиролиза, а в другой - горение с открытым пламенем, который осуществляет принудительное воспламенение воздушно-пиролизной смеси в смесительной камере с обеспечением полного сгорания пиролизных газов, что повышает эффективность сгорания топлива в целом. Наличие общей дверцы топки для двух топочных камер позволяет своевременно контролировать процесс горения топлива одновременно в каждой из них и при необходимости проводить дозагрузку твердого топлива, что также способствует повышению эффективности сгорания топлива. При этом в топочной камере во время газогенерации происходит сушка топлива, что позволяет использовать заявляемые способ и конструкцию котла для сжигания топлива низкого качества или имеющего повышенное содержание влаги.The presence of a dividing screen separating the two combustion chambers from each other, the location of the mixing chamber leaving the chimney above both combustion chambers, and the presence of a channel at the level of the mixing chamber for the oxidation of pyrolysis gases allows the pyrolysis process to be started in one of the combustion chambers and the other open flame combustion, which provides for the ignition of the air-pyrolysis mixture in the mixing chamber with the complete combustion of pyrolysis gases, which increases the efficiency of combustion Pliva as a whole. The presence of a common furnace door for two combustion chambers allows timely monitoring of the fuel combustion process simultaneously in each of them and, if necessary, reloading solid fuel, which also contributes to an increase in the efficiency of fuel combustion. Moreover, the fuel is dried in the combustion chamber during gas generation, which makes it possible to use the inventive method and design of the boiler for burning low quality fuel or having a high moisture content.

На фиг. 1а изображен вид спереди заявляемой конструкции котла, на фиг. 1б - вид сбоку.In FIG. 1a is a front view of the claimed boiler design; FIG. 1b is a side view.

Твердотопливный трехкамерный котел для длительного горения содержит корпус 1, две топочные камеры 2 и 3, отделенные друг от друга разделительным экраном 4, имеющие колосники 5 с подогревателями вторичного контура воздуха и общую дверцу топки 6, смесительную камеру 7, расположенную над двумя топочными камерами 2 и 3 и выходящую в дымоход 8, зольный ящик 10, теплообменный блок 10, при этом корпус 1 котла на уровне смесительной камеры 7 имеет канал 11 для окисления пиролизных газов.A solid fuel three-chamber boiler for long burning contains a housing 1, two combustion chambers 2 and 3, separated by a dividing screen 4, with grates 5 with heaters of the secondary air circuit and a common firebox door 6, a mixing chamber 7 located above the two combustion chambers 2 and 3 and leaving the chimney 8, ash box 10, heat exchange unit 10, while the boiler body 1 at the level of the mixing chamber 7 has a channel 11 for oxidizing pyrolysis gases.

Через общую дверцу топки 6 закладывают дрова в две топочные камеры 2 и 3, отделенные друг от друга разделительным экраном 4. Далее сжигают дрова в одной топочной камере снизу вверх, а в другой - сверху вниз или в обеих топочных камерах 2 и 3 - снизу вверх. Достигают уровня горения, когда остаются горящие угли. После чего в первую топочную камеру 2 закладывают твердое топливо и запускают в ней процесс пиролиза. Во вторую топочную камеру 3 закладывают твердое топливо таким образом, чтобы можно было обеспечить горение с открытым пламенем (например, до половины разделительного экрана 4). Далее в смесительной камере 7 производят смешение пиролизных газов 12 и вторичного воздуха 13, подогретого от колосника 5. Последующий режим пиролизного горения с окислением полученной газовой смеси 14 происходит при поступлении воздуха через канал 11, расположенный на уровне смесительной камеры 7. Образовавшийся газ пропускают через теплообменный блок 10 и направляют в дымоход 8. После завершения пиролизного горения запускают обычное горение, при котором твердое топливо сжигают до получения горящих углей. Вторую топочную камеру 3 чистят от шлаков, заполняют твердым топливом и запускают процесс пиролиза, при этом в первую топочную камеру 2 закладывают столько твердого топлива, чтобы было обеспечено горение с открытым пламенем. Далее по мере необходимости для второй 3 и первой 2 топочных камер повторяют процессы, аналогичные описанным выше. Зольный ящик 9 служит для сбора продуктов горения твердого топлива.Through the common door of the furnace 6, firewood is laid in two furnace chambers 2 and 3, separated from each other by a separation screen 4. Next, firewood is burned in one furnace chamber from the bottom up, and in the other from top to bottom, or in both furnace chambers 2 and 3 from the bottom up . Reach the burning level when burning coals remain. Then in the first combustion chamber 2 lay solid fuel and start the pyrolysis process in it. Solid fuel is laid in the second combustion chamber 3 in such a way that it is possible to provide combustion with an open flame (for example, up to half of the separation screen 4). Then, in the mixing chamber 7, pyrolysis gases 12 and secondary air 13 heated from the grate are mixed 5. The subsequent pyrolysis combustion mode with oxidation of the resulting gas mixture 14 occurs when air enters through the channel 11 located at the level of the mixing chamber 7. The resulting gas is passed through a heat exchange block 10 and sent to the chimney 8. After pyrolysis combustion is completed, normal combustion is started, in which solid fuel is burned to produce burning coal. The second furnace chamber 3 is cleaned of slag, filled with solid fuel and the pyrolysis process is started, while in the first furnace chamber 2, so much solid fuel is laid so that burning with an open flame is ensured. Then, as necessary, for the second 3 and first 2 combustion chambers, processes similar to those described above are repeated. The ash box 9 is used to collect solid fuel combustion products.

Разделение общей камеры на две части посредством экрана позволяет организовать поочередный процесс газообразования в одной топочной камере и открытое горение в другой топочной камере. Данная конструктивная особенность обеспечивает возможность догрузки топлива при работе котла даже на полной мощности.Dividing the common chamber into two parts by means of a screen allows you to organize a sequential process of gas generation in one furnace chamber and open burning in another furnace chamber. This design feature provides the possibility of additional loading of fuel during boiler operation, even at full power.

Расположение смесительной камеры над обеими топочными камерами обеспечивает смешение подогретого вторичного воздуха и пиролизных газов с полным их сгоранием, при этом в качестве топлива могут быть использованы дрова и уголь без предварительной подготовки, также дрова низкого качества и повышенной влажности.The location of the mixing chamber above both combustion chambers ensures the mixing of heated secondary air and pyrolysis gases with their complete combustion, while firewood and coal can be used as fuel without preliminary preparation, as well as low quality firewood and high humidity.

Способ обеспечения длительного горения позволяет управлять мощностью, получаемой при сгорании топлива которую можно регулировать в диапазоне от 5% до 100%.The method of ensuring long-term combustion allows you to control the power obtained by the combustion of fuel which can be adjusted in the range from 5% to 100%.

Заявляемые конструкция котла и стадии способа является простыми и надежными в реализации и эксплуатации, снижают трудоемкость при обслуживании, при этом обеспечивают качественное сжигание пиролизных газов и повышают эффективность сжигания топлива. Также следует отметить, что заявляемые способ и устройство могут быть использованы в районах резко континентальным и континентальным климатом.The inventive boiler design and process steps are simple and reliable in implementation and operation, reduce the complexity of maintenance, while ensuring high-quality combustion of pyrolysis gases and increase the efficiency of fuel combustion. It should also be noted that the claimed method and device can be used in areas of sharply continental and continental climates.

Claims

1. A solid fuel three-chamber boiler for long burning, characterized in that it contains a housing, two combustion chambers, separated by a dividing screen, having grates with heaters of the secondary air circuit and a common furnace door, a mixing chamber located above the two combustion chambers and exiting into a chimney, ash box, heat exchange unit, while the boiler body at the level of the mixing chamber has a channel for the oxidation of pyrolysis gases.

2. A method of ensuring long-term combustion of fuel, which consists in laying solid fuel through a common furnace door in two combustion chambers separated by a separation screen, burning it to produce burning coals, laying solid fuel in two combustion chambers and starting pyrolysis in the first combustion chamber and burning with an open flame in the second furnace chamber, in the mixing chamber, the pyrolysis gases and heated secondary air are mixed with the onset of pyrolysis combustion, the gas formed they are blown through a heat exchange unit and sent to a chimney, then solid fuel is burned to produce burning coal, then solid fuel is laid in two combustion chambers and the described processes for the second and first combustion chambers are repeated, respectively, starting with pyrolysis and open flame burning.