RU2716961C2

RU2716961C2 - Air heating unit

Info

Publication number: RU2716961C2
Application number: RU2019122392A
Authority: RU
Inventors: Михаил Евгеньевич Пузырев; Евгений Михайлович Пузырёв; Константин Сергеевич Афанасьев; Вадим Алексеевич Голубев
Original assignee: Михаил Евгеньевич Пузырев
Priority date: 2019-07-17
Filing date: 2019-07-17
Publication date: 2020-03-17
Also published as: RU2019122392A3; RU2019122392A

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: air heating unit (AHU) relates to heating systems of various objects and is intended mainly for use in heating of ventilation air supplied to the shaft. AHU comprises air heater consisting of three stages arranged in series in flue gas duct. In a furnace under a combustion chamber of vortex type with gas outlet openings and secondary blowing nozzles, which are oriented tangentially to the conditional body of rotation of the formed vortex with the horizontal axis passing through the gas outlet openings, a layer furnace device is installed. Intake blowers of the furnace are connected to air intakes and to the channel of cooled flue gases, and thus low-temperature combustion mode is provided.

EFFECT: technical result consists in providing reliability, environmental friendliness and efficiency of AHU with possibility of burning various coals and carbon-containing wastes.

10 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к системам обогрева различных объектов и предназначено преимущественно для использования при подогреве вентиляционного воздуха, подаваемого в шахту.The invention relates to heating systems for various objects and is intended primarily for use in heating ventilation air supplied to the mine.

Рассматривая шахты, и прежде всего угольные, нужно отметить следующие факторы. Во-первых, шахтным способом добывается преимущественно высококачественные угли. Во-вторых, это дорогостоящие угли, и соответственно отгружаемый уголь подвергается тщательной сортировке с выделением некондиционных составляющих. Поэтому именно проблемно перегружаемая и трудно транспортируемая мелочь, типично с высокой зольностью, и углесодержащие отходы углеобогащения, включающие сопровождающие породы, должны быть сырьевой базой для энергетических объектов шахт. Однако сжигание угольной мелочи и высокозольных углесодержащих отходов требует специальных типов топочных устройств.When considering mines, and especially coal mines, the following factors should be noted. Firstly, the mine method produces mainly high-quality coal. Secondly, these are expensive coals, and accordingly the coal shipped is carefully sorted with the release of substandard components. Therefore, it is precisely the problemally overloaded and difficult to transport fines, typically with high ash content, and coal-containing coal concentration waste, including accompanying rocks, that should be the raw material base for the energy facilities of mines. However, the burning of coal fines and high-ash coal-containing waste requires special types of furnace devices.

Известно (Патент РФ №2591070) универсальное по типам сжигаемых топлив и отходов топочное устройство с вихревой топкой, где за счет тангенциальной направленности вторичного дутья над горящим слоевым топочным устройством (СТУ) создается вихрь с горизонтальной осью, проходящей через газоотводящие окна (ГО), одно или два, симметрично расположенные на боковых стенах. В слое горят крупные частицы угля, а из слоя выделяются летучие и унос, горящие в вихре. Вихрь в свою очередь поддерживает горение слоя сверху, удерживает, сжигает и отбрасывает за счет центробежных сил витающие частицы в слой, и этим обеспечивает искровое зажигание и глубокое выгорание измельченного топлива и отходов в слое. При этом выбирается СТУ, оптимальные для применяемого топлива: с цепной механической решеткой прямого или обратного хода, с высокотемпературным кипящим слоем или с кипящим слоем (КС). В итоге обеспечивается высокая экономичность за счет выжигания горючих из слоя, уноса и летучих и высоко экологически эффективная схема сжигания со ступенчатой подачей дутья.It is known (RF Patent No. 2591070) a furnace device universal in types of combustible fuels and waste, with a vortex furnace, where due to the tangential directivity of the secondary blast above a burning layer furnace device (STU), a vortex with a horizontal axis passing through the exhaust windows (GO) is created, one or two symmetrically located on the side walls. Large particles of coal burn in the layer, and volatiles and ablation, burning in a whirlwind, are released from the layer. The vortex, in turn, supports the burning of the layer from above, holds, burns and discards the particles in the layer due to centrifugal forces, and this provides spark ignition and deep burnup of the crushed fuel and waste in the layer. In this case, STUs are selected that are optimal for the fuel used: with a forward or reverse chain mechanical grill, with a high-temperature fluidized bed or with a fluidized bed (KS). As a result, high efficiency is ensured by burning combustibles from the bed, ablation and volatiles, and a highly environmentally efficient burning scheme with a stepwise supply of blast.

Недостатком этого устройства является то, что оно работает в составе котла и вихревая топка охлаждается водой через топочные экраны с поддержанием низкотемпературного топочного процесса. В этом устройстве не предусмотрено охлаждение топочных экранов воздухом, а также нагрев и подача нагреваемого воздуха в присадку к основному потоку шахтного вентиляционного воздуха, как в воздухонагревательных установках (ВНУ).The disadvantage of this device is that it works as part of the boiler and the vortex furnace is cooled by water through the furnace screens while maintaining a low-temperature furnace process. This device does not provide cooling of the furnace screens with air, as well as heating and the supply of heated air to the additive to the main flow of mine ventilation air, as in air heating units (VNU).

Известна наиболее близкая по технической сущности к заявляемому устройству ВНУ (Патент РФ №2386034, кл. E21F 3/00, F24H 3/02), выбранная в качестве прототипа, которая предусматривает подачу нагреваемого воздуха в присадку к основному потоку шахтного вентиляционного воздуха. ВНУ содержит воздухоподогреватель (ВП), СТУ с цепной колосниковой решеткой с дутьевыми вентиляторами, по меньшей мере одним, и вспомогательным оборудованием, а также образованные стенками и потолочной частью, которые выполнены обмуровкой, камеру сгорания с соплами вторичного дутья и камеру дожигания с каналом охлаждающего дутья.Known closest in technical essence to the claimed device VNU (RF Patent No. 2386034, class E21F 3/00, F24H 3/02), selected as a prototype, which provides for the supply of heated air to the additive to the main stream of mine ventilation air. VNU contains an air heater (VP), STU with a chain grate with blowing fans, at least one, and auxiliary equipment, as well as formed by the walls and the ceiling part, which are walled, a combustion chamber with secondary blast nozzles and an afterburner with a cooling blast channel .

Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:

- низкая экономичность из-за необходимости применения высококачественного топлива, из-за большого недожога топлива, а также больших потерь с уходящими газами из-за их разбавления охлаждающим воздухом и высокой температуры уходящих дымовых газов (ДГ);- low efficiency due to the need to use high-quality fuel, due to the large underburning of the fuel, as well as large losses with flue gases due to their dilution with cooling air and the high temperature of the flue gases (FG);

- низкие экологические характеристики из-за высокотемпературного топочного процесса;- low environmental performance due to the high temperature combustion process;

- низкая надежность конструкции ВНУ из-за высокотемпературного воздействия, шлакования стен и особенно потолочной части камер сгорания и дожигания, выполняемых в виде сводов из клинового кирпича, возможности износа, низкотемпературной коррозии и забивания золой трубок ВП на входе холодного воздуха.- low reliability of the design of the VNU due to the high-temperature impact, slagging of the walls and especially the ceiling of the combustion and afterburning chambers, made in the form of wedges made of wedge bricks, the possibility of wear, low-temperature corrosion and clogging of ash VP pipes at the inlet of cold air.

Задачами, на решение которых направлено заявляемое изобретение, являются: повышение экономичности, экологических характеристик и надежности конструкции ВНУ.The tasks to be solved by the claimed invention is directed are: improving the economy, environmental performance and reliability of the design of VNU.

Данные задачи решаются тем, что заявляемая ВНУ, содержащая ВП, включенный в тракт ДГ, СТУ с дутьевыми вентиляторами, по меньшей мере одним, и вспомогательным оборудованием, а также образованные стенками, которые выполнены обмуровкой, камеру сгорания с соплами вторичного дутья и камеру дожигания, отличается тем, что над СТУ установлена камера сгорания вихревого типа с ГО, по меньшей мере одним, расположенными на стенах, и соплами вторичного дутья, которые ориентированы тангенциально к условному телу вращения формируемого вихря с горизонтальной осью, проходящей через ГО, выполненные в виде кольцевого сопла вторичного дутья, в котором установлены закручивающие лопатки, причем дутьевые вентиляторы всасом подключены также и к тракту охлажденных ДГ за ВП.These tasks are solved by the fact that the declared VNU containing VP included in the DG path, STU with blowing fans, at least one, and auxiliary equipment, as well as formed by walls, which are walled, a combustion chamber with secondary blast nozzles and an afterburner, characterized in that a vortex-type combustion chamber with at least one located on the walls and secondary blast nozzles, which are oriented tangentially to the conditional body of rotation of the formed vortex from the horizontal, is installed above the STU the primary axis passing through the GO, made in the form of an annular nozzle of the secondary blast, in which twisting blades are installed, and the blow fans are connected by suction to the path of the cooled DW behind the VP.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является, во-первых, повышение экономичности за счет возможности применения вместо высококачественного топлива более дешевых угольной мелочи и высокозольных углесодержащих отходов, а также более полное сжигание топлива. Это достигается установкой над СТУ камеры сгорания вихревого типа с ГО, расположенными на стенах и соплами вторичного дутья, которые ориентированы тангенциально к условному телу вращения формируемого вихря с горизонтальной осью, проходящей через ГО, которые выполнены в виде кольцевого сопла вторичного дутья с закручивающими лопатками. Действительно, в соответствии с патентом РФ №2591070 этим создается универсальное по сжигаемым топливам и отходам топочное устройство. В слое горят крупные частицы угля, а из слоя выделяются летучие и унос, интенсивно сгорающие в вихре, поддерживая и активизируя горение слоя сверху. Вихрь удерживает, сжигает и отбрасывает за счет центробежных сил витающие частицы в слой и этим обеспечивает искровое зажигание слоя, минимизацию уноса частиц ДГ с уменьшением износа ВП и других элементов ВНУ и экономичное, глубокое выгорание топлива и отходов в слое.The technical result provided by the given set of features is, firstly, an increase in efficiency due to the possibility of using cheaper coal fines and high ash coal-containing waste instead of high-quality fuel, as well as more complete combustion of fuel. This is achieved by installing a vortex-type combustion chamber above the STU, located on the walls 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 GO, which are made in the form of an annular nozzle of the second blast with twisting blades. Indeed, in accordance with RF patent No. 2591070, this creates a universal combustion device for combustible fuels and waste. Large coal particles burn in the layer, and volatiles and ablation are released from the layer, which are intensively burned in a vortex, supporting and activating the burning of the layer from above. A whirlwind holds, burns and throws away, due to centrifugal forces, the soaking particles into the layer and this ensures spark ignition of the layer, minimizing the entrainment of DW particles with reduced wear of the VP and other VNU elements, and economical, deep burnout of fuel and waste in the layer.

Кроме того экономичность повышается за счет подключения дутьевых вентиляторов всасом также и к тракту охлажденных ДГ. При этом горячие ДГ охлаждаются рециркуляцией через топку охлажденных ДГ без тепловых потерь, а не за счет их разбавления холодным воздухом со сбросом подогретого воздуха с ДГ при сопутствующих потерях тепла, как в прототипе.In addition, efficiency is improved by connecting the blower fans with an inlet to the chilled DG path as well. In this case, hot DWs are cooled by recirculation through the furnace of cooled DWs without heat loss, and not due to their dilution with cold air with the release of heated air from the DW with associated heat losses, as in the prototype.

Во-вторых, в топке при подаче ДГ обеспечивается низкотемпературный режим сжигания, что повышает экологические характеристики наряду с экологически более высокими характеристиками собственно вихревого сжигания с активным перемешиванием воздуха и продуктов горения, особенно в зоне газоотводящих окон. Низкотемпературный режим также обеспечивает отсутствие высокотемпературного воздействия и шлакования стен, то есть более надежную их работу.Secondly, in the furnace, when supplying DG, a low-temperature combustion mode is ensured, which increases environmental characteristics along with environmentally higher characteristics of vortex combustion itself with active mixing of air and combustion products, especially in the area of gas vents. The low temperature regime also ensures the absence of high temperature impact and slagging of the walls, that is, their more reliable operation.

Дополнительно ВП может иметь три последовательно установленных ступени охлаждения ДГ, причем первая ступень выполнена из жаростойкой стали, расположена на выходе из камеры дожигания и на входе имеет сопла, подключенные к тракту охлажденных ДГ, а вторая и третья ступени выполнены по воздуху с прямоточным перекрестным движением и противоточным перекрестным движением соответственно.In addition, the VP can have three sequentially installed DG cooling stages, the first stage made of heat-resistant steel, located at the outlet of the afterburner and at the inlet has nozzles connected to the cooled DG path, and the second and third stages are made through air with direct-flow cross movement and countercurrent cross movement respectively.

Оценочно температура горения коксующихся углей может достигать 2500°С, и один кубометр таких ДГ даже с учетом потерь тепла может нагреть от -20°С до 250-350°С большое количество воздуха, около 6-7 кубометров. Поэтому в ВП требуется большое сечение для прохода воздуха и параллельное включение потоков воздуха. Технически для сжигания углесодержащих отходов требуется достаточно высокая температура, 800-900°С, которая заметно выше, чем критическая для надежной работы трубной доски ВП - 530°С (Патент №2386034). Применение первой ступени ВП из жаростойкой стали для охлаждения ДГ от 800-900°С до 530°С совместно с установкой на входе в ВП сопел, подключенных к тракту охлажденных ДГ, позволяет четко поддерживать безопасный уровень температур на входе в ВП, отказаться от большого разбавления ДГ, и обеспечить этим повышенную экономичность ВНУ. Выполнение второй ступени по воздуху с прямоточным перекрестным движением улучшает надежность работы трубной доски этой ступени ВП. Использование противоточно перекрестного движения в третьей ступени ВП дает повышенный температурный напор, близкий к противоточному, обеспечивает глубокое охлаждение ДГ и экономичность ВНУ. В итоге эти технические решения повышают экономичность и надежность ВНУ.Estimated combustion temperature of coking coal can reach 2500 ° C, and even one cubic meter of such DG can heat a large amount of air, about 6-7 cubic meters, from -20 ° C to 250-350 ° C. Therefore, in the VP, a large cross section for the passage of air and parallel inclusion of air flows is required. Technically, the burning of coal-containing waste requires a rather high temperature, 800–900 ° C, which is noticeably higher than critical for the reliable operation of the VP-530 ° C tube plate (Patent No. 2386034). The use of the first stage of heat-resistant steel VP for cooling DG from 800-900 ° С to 530 ° С together with the installation of nozzles connected to the cooled DG path at the inlet of the VP allows you to clearly maintain a safe temperature level at the inlet of the VP, and refuse from large dilution DG, and to provide this increased efficiency VNU. The execution of the second stage through the air with straight-through cross movement improves the reliability of the tube plate of this stage VP. The use of countercurrent cross movement in the third stage of the VP gives an increased temperature head close to counterflow, provides deep cooling of the DW and the economy of the VNU. As a result, these technical solutions increase the efficiency and reliability of VNU.

В пп. 3-6 предложены четыре СТУ, оптимальные для сжигания высокозольной мелочи и отходов углеобогащения, пригодные для применения в ВНУ. При этом топки с цепной механической колосниковой решеткой прямого хода наиболее просты и надежны, так как они не имеют забрасывателей угля. Топки с цепной механической колосниковой решеткой обратного хода и забрасывателями топлива обеспечивают более интенсивное зажигание забрасываемых частиц угля, крупный уголь забрасывается на слой дальше и дольше пребывает в топке, топочный процесс более устойчив при работе с углем переменного состава. Топки с высокотемпературным КС, который находится на узкой наклонной движущейся механической колосниковой решетке, обеспечивая быстрое воспламенение, интенсивное перемешивание слоя и горение угля, склонны к шлакованию слоя и имеют большой унос мелочи, но при предлагаемом их объединении с вихрем будут более экономичны. Топки КС содержат большую массу КС из горячей золы с малым содержанием угля, поэтому они имеют стабильный топочный процесс, практически без потерь с недожогом в выгружаемой из слоя золе и при их объединении с вихрем будут наиболее экономичны.In paragraphs 3-6, four STUs are proposed that are optimal for burning high-ash fines and coal wastes, suitable for use in VNU. At the same time, furnaces with a chain mechanical grate straight-run grate are the most simple and reliable, since they do not have coal spreaders. Fire chambers with a chain mechanical grate with a backstroke and fuel spreaders provide more intensive ignition of the thrown particles of coal, coarse coal is thrown a layer further and stays in the furnace longer, the furnace process is more stable when working with coal of variable composition. Fire chambers with a high-temperature CS, which is located on a narrow inclined moving mechanical grate, providing fast ignition, intensive mixing of the layer and burning of coal, are prone to slagging of the layer and have a large entrainment of fines, but with their proposed combination with a vortex they will be more economical. KS furnaces contain a large mass of KS from hot ash with a low coal content, so they have a stable furnace process, with almost no loss of burn in the ash discharged from the layer and when combined with a vortex, they will be most economical.

Продольная ось СТУ может располагаться перпендикулярно оси вихря с выходом его через одно или два ГО, установленных на противоположных стенах камеры сгорания, причем с вращением вихря над слоем встречно движению топлива. При этом вихрь налетает на слой, раздувает и усиливает горение слоя и переносит искры в сторону подачи свежего топлива, что повышает интенсивность воспламенения и выгорания топлива. Двухсторонний выход обеспечивает устойчивость вихря, уменьшает диаметры ГО, что увеличивает эффективность удержания частиц в камере сгорания.The longitudinal axis of the STU can be located perpendicular to the axis of the vortex with its exit through one or two GOs mounted on opposite walls of the combustion chamber, and with the rotation of the vortex above the layer counter to the movement of fuel. In this case, the vortex flies onto the layer, inflates and enhances the burning of the layer and transfers sparks to the side of supplying fresh fuel, which increases the intensity of ignition and burning of the fuel. The two-sided exit ensures the stability of the vortex, reduces the diameters of GO, which increases the efficiency of particle retention in the combustion chamber.

Кроме того, ГО может устанавливаться в ВНУ на задней стенке камеры сгорания с расположением продольной оси СТУ параллельно оси вихря, причем с установкой сопел вторичного дутья большей частью со стороны опускного движения вихря с их направлением на слой и встречно движению слоя топлива. В этом варианте вихрь также раздувает и усиливает горение слоя и переносит искры и витающие частицы в сторону подачи свежего топлива, что повышает интенсивность воспламенения и выгорания топлива.In addition, GO can be installed in the VNU on the rear wall of the combustion chamber with the longitudinal axis of the STU parallel to the axis of the vortex, and with the installation of secondary blast nozzles for the most part from the side of the vortex downward movement with their direction to the layer and counter to the movement of the fuel layer. In this embodiment, the vortex also inflates and enhances the burning of the layer and transfers sparks and soaking particles to the side of fresh fuel supply, which increases the rate of ignition and burning of the fuel.

В описанном варианте с параллельным расположением продольных осей СТУ и вихря, продольная ось СТУ может быть смещена к продольной стенке камеры сгорания в зону подъемного движения вихря, что позволяет дополнительно полезно использовать импульс восходящего из слоя потока для создания более интенсивного вихря и повышения выгорания топлива.In the described embodiment with a parallel arrangement of the longitudinal axes of the STU and the vortex, the longitudinal axis of the STU can be shifted to the longitudinal wall of the combustion chamber in the zone of lifting movement of the vortex, which makes it additionally useful to use the impulse of the stream rising from the layer to create a more intense vortex and increase fuel burnup.

Обмуровка потолка топки может укладываться на охлаждаемых трубах, подвешенных с помощью тяг на каркасе и включенных в контур циркуляции антифриза через калориферы, которые установлены в тракте подачи нагреваемого воздуха перед воздухоподогревателем. Это повышает надежность конструкции ВНУ, так как позволяет обходиться без сложного при изготовлении и ненадежного в работе свода из кирпичной кладки и обеспечивает нагрев воздуха калориферами перед ВП, что устраняет низкотемпературную коррозию труб ВП и его разрушение.The lining of the furnace ceiling can be laid on cooled pipes suspended by rods on the frame and included in the antifreeze circulation circuit through heaters that are installed in the path of the heated air supply in front of the air heater. This increases the reliability of the design of the VNU, since it allows you to do without a complex of brickwork, which is difficult to manufacture and unreliable in operation, and provides air heating with air heaters in front of the VP, which eliminates the low-temperature corrosion of the VP pipes and its destruction.

Изобретение поясняется на фиг. 1 общей схемой ВНУ с продольным разрезом в варианте топки прямого хода с продольной осью, расположенной перпендикулярно оси вихря, а на фиг. 2 дан поперечный разрез камеры сгорания с топкой КС, смещенной в зону подъемного движения вихря.The invention is illustrated in FIG. 1 is a general diagram of a VNU with a longitudinal section in the embodiment of a forward-flow furnace with a longitudinal axis located perpendicular to the axis of the vortex, and in FIG. 2 is a cross-sectional view of a combustion chamber with a combustion chamber KS displaced into the zone of lifting movement of the vortex.

ВНУ, фиг. 1, имеет камеру 1 сгорания и камеру 2 дожигания, которые сообщаются между собой через ГО 3, одно или два, и соединительные газоходы 4, условно показанные пунктиром. Элементы 1, 2 и 4, как показано на примере камеры 1 сгорания, образованы стенами 5, которые выполнены из обмуровки, и потолком 6, который с целью упрощения конструкции и повышения надежности может быть выполнен из обмуровки и теплоизоляции, уложенной на трубах 7, подвешенных с помощью тяг 8 на каркасе 9.VNU, fig. 1, has a combustion chamber 1 and an afterburner 2, which communicate with each other through GO 3, one or two, and connecting flues 4, conventionally shown by a dotted line. Elements 1, 2 and 4, as shown in the example of the combustion chamber 1, are formed by walls 5, which are made of lining, and a ceiling 6, which, in order to simplify the design and increase reliability, can be made of lining and thermal insulation laid on pipes 7 suspended using rods 8 on the frame 9.

В нижней части камеры 1 сгорания расположено СТУ, в данном случае, фиг. 1, топка 10 прямого хода с дутьевыми зонами 11, бункером 12 угля и регулятором 13 высоты слоя 14. Продольная ось топки 10 расположена перпендикулярно оси вихря 15, который условно показан пунктирными стрелками 16. На задней стене камеры 1 сгорания расположены сопла 17 вторичного дутья, которые ориентированы тангенциально к условному телу вращения формируемого вихря 16 с горизонтальной осью, проходящей через ГО 3. ГО 3, выполнено в виде кольцевого сопла 18, в котором установлены закручивающие лопатки (не показаны), направленные по ходу вращения вихря 16.In the lower part of the combustion chamber 1 there is a STU, in this case, FIG. 1, a direct-flow furnace 10 with blasting zones 11, a coal hopper 12 and a layer height regulator 13. The longitudinal axis of the furnace 10 is perpendicular to the axis of the vortex 15, which is conventionally shown by dashed arrows 16. Secondary blast nozzles 17 are located on the rear wall of the combustion chamber 1, which are oriented tangentially to the conditional body of rotation of the vortex 16 being formed with a horizontal axis passing through GO 3. GO 3 is made in the form of an annular nozzle 18 in which twisting blades (not shown) are installed, directed along the rotation of the vortex 16.

К топке 10, соплам 17 вторичного дутья и кольцевому соплу 18 подключены дутьевые вентиляторы 19. Их всас соединен с воздухозаборниками 20 и с трактом 21 охлажденных ДГ, и подача ДГ обеспечит низкотемпературный режим сжигания. На выходе топка 10 подключена к тракту выгрузки золы 22. Поддерживающие потолок 6 трубы 7 включены в контур 23 циркуляции антифриза с насосом 24 и калорифером 25, который обеспечивает охлаждение труб 7 и надежную работу конструкцию потолка 6.Blower fans 19 are connected to the furnace 10, secondary blast nozzles 17 and the annular nozzle 18. Their inlet is connected to the air intakes 20 and to the path 21 of the cooled DG, and the supply of the DG will provide a low-temperature combustion mode. At the outlet, the furnace 10 is connected to the ash discharge path 22. The pipes 7 supporting the ceiling 6 are included in the antifreeze circulation circuit 23 with a pump 24 and an air heater 25, which provides cooling of the pipes 7 and reliable operation of the ceiling structure 6.

СТУ может иметь различные варианты исполнения, и на фиг. 2 дан поперечный разрез камеры сгорания 1 с топкой КС, смещенной в зону подъемного движения вихря, КС 26 поддерживается воздухораспределительной решеткой 27, расположенной над дутьевой зоной 11. Надежная работа КС без его перегрева и щлакования обеспечивается подачей дутьевым вентилятором 19 вместе с воздухом заметной доли ДГ из тракта 21 охлажденных ДГ. Топки с КС отличаются тем, что выходящий из КС поток содержит во много раз большую концентрацию частиц, чем над обычным слоем и поэтому имеет большой импульс. Смещение топки КС в зону подъемного движения вихря, позволяет полезно использовать энергию этого импульса для создания вихря. КС состоит из золы с малым содержанием угля, поэтому топочный процесс стабильный, и практически нет недожога в выгружаемой из слоя золе. При объединении с вихрем, дожигающим унос, топки КС наиболее экономичны.STU can have various versions, and in FIG. 2 is a cross-sectional view of the combustion chamber 1 with a furnace KS displaced in the zone of lifting movement of the vortex, KS 26 is supported by an air distribution grill 27 located above the blast zone 11. Reliable operation of the KS without its overheating and slagging is ensured by supplying a noticeable fraction of DG by the blower fan 19 together with air from the path 21 cooled DG. Fire chambers with KS are distinguished by the fact that the stream exiting from the KS contains a many times higher concentration of particles than above a conventional layer and therefore has a large momentum. The displacement of the KS furnace into the zone of the vortex lifting motion makes it possible to use the energy of this pulse to create a vortex. KS consists of ash with a low coal content, so the furnace process is stable, and there is practically no burning in the ash discharged from the layer. When combined with a vortex, afterburning ablation, fireboxes KS are most economical.

Согласно проведенным выше оценкам расход нагреваемого воздуха значительно выше расхода ДГ, и поэтому ВП имеет три последовательно установленных по ходу ДГ ступени охлаждения ДГ, включенные по воздуху по параллельной схеме. Первая ступень 28 ВП расположена на выходе из камеры 2 дожигания, имеет сопла 29, подключенные к тракту охлажденных ДГ, и в ней воздух подается внутри труб, выполненных из жаростойкой стали, и эффективно их охлаждает, обеспечивая надежную работу ВНУ и высокую температуру подогрева воздуха. Так как она работает при максимальном температурном напоре, ее габариты минимальны. Вторая ступень 30 ВП выполнена по воздуху с прямоточным перекрестным движением, что обеспечивает надежное охлаждение трубной доски входящим воздухом при высокой температуре подогрева воздуха. Третья ступень 31 ВП имеет противоточно перекрестное движение, что создает максимальный температурный напор, близкий к противоточному и глубокое охлаждение уходящих ДГ. В итоге такой конструкцией ВП обеспечивается высокая температура подогрева воздуха, надежность, экономичность ВП.According to the estimates made above, the consumption of heated air is much higher than the DG consumption, and therefore the VP has three DG cooling stages sequentially installed along the DG, which are connected through the air in a parallel circuit. The first VP stage 28 is located at the outlet of the afterburning chamber 2, has nozzles 29 connected to the cooled DG path, and air is supplied inside the pipes made of heat-resistant steel, and it is effectively cooled, ensuring reliable operation of the VNU and a high temperature of air heating. Since it works at maximum temperature head, its dimensions are minimal. The second stage 30 VP is made through the air with straight-through cross movement, which ensures reliable cooling of the tube plate with incoming air at a high temperature of air heating. The third stage 31 of the VP has countercurrent cross-movement, which creates a maximum temperature head close to countercurrent and deep cooling of the outgoing DW. As a result, such a design of the VP provides a high temperature for heating the air, reliability, efficiency of the VP.

Для подачи нагреваемого воздуха установлен вентилятор нагреваемого воздуха 32. Для очистки от золы и сброса ДГ имеются золоуловитель 33, дымосос 34 и дымовая туба 35. Между собой ступени ВП и другие элементы ВНУ соединены воздуховодами 36 и дымоходами 37, и на них стрелками указаны направления движения сред и траекторий: сплошными показано течение воздух, а пунктирными линиями - течение ДГ.For supplying heated air, a heated air fan 32 is installed. For ash removal and exhaust gas discharge there is an ash collector 33, a smoke exhaust fan 34 and a smoke pipe 35. The VP stages and other VNU elements are interconnected by air ducts 36 and chimneys 37, and the direction of movement is indicated by arrows on them media and trajectories: solid shows the air flow, and dashed lines - the flow of DW.

При работе ВНУ топка 10 прямого хода выводит из бункера 12 угля слой 14 угля, высота которого устанавливается регулятором 13 высоты слоя и транспортирует его через камеру 1 сгорания над дутьевыми зонами 11 к тракту выгрузки золы 22 с выгрузкой в него очаговых остатков. В камере 1 сгорания осуществляется топочный процесс, завершающийся в соединительных газоходах 4 и камере 2 дожигания. В ходе топочного процесса при движении слой 14 угля воспламеняется, горит и постепенно сгорает в потоке дутья, которое поступает от вентилятора 19 и распределяется шиберами между дутьевыми зонами 11.During the operation of the VNU, the direct-flow furnace 10 removes a coal layer 14 from the coal hopper 12, the height of which is set by the layer height regulator 13 and transports it through the combustion chamber 1 above the blast zones 11 to the ash discharge path 22 with the focal residues being unloaded into it. In the combustion chamber 1, a firing process is carried out, ending in the connecting flues 4 and the afterburner 2. During the combustion process during movement, the coal layer 14 ignites, burns and gradually burns in the blast stream, which comes from the fan 19 and is distributed by the gates between the blast zones 11.

Сверху на слой 14, причем встречно его движению, со стороны задней стены 5 камеры 1 сгорания через сопла 17 вторичного дутья, ориентированные тангенциально к оси 15 вихря, подаются струи вторичного дутья, которые за счет импульса формируют над слоем 14 вихрь 16 с горизонтальной осью 15, проходящей через ГО 3. Выход вихря в ГО 3 сопровождается сжатием вихря, ускорением вращения, очисткой уходящего потока от частиц с их отбрасыванием и удержанием в камере 1 сгорания, причем горящие частицы попадают в зону встречного дутья, подаваемого с закруткой через кольцевое сопло 18, и быстро догорают. Удержание частиц в камере 1 сгорания и очистка в ГО 3 от них уходящего потока ДГ защищает ВП и другие элементы от износа и соответственно повышает надежность работы ВНУ.On top of the layer 14, and in opposition to its movement, from the side of the rear wall 5 of the combustion chamber 1 through the secondary blast nozzles 17, oriented tangentially to the vortex axis 15, secondary blast jets are fed, which due to the impulse form a vortex 16 above the layer 14 with a horizontal axis 15 passing through GO 3. The exit of the vortex into GO 3 is accompanied by compression of the vortex, acceleration of rotation, purification of the outgoing stream from the particles with their rejection and retention in the combustion chamber 1, and burning particles fall into the oncoming blast, supplied with swirl through the annular nozzle 18, and quickly burn out. The retention of particles in the combustion chamber 1 and cleaning of the exhaust gas stream in the GO 3 from them protects the VP and other elements from wear and, accordingly, increases the reliability of the VNU.

Крупные, не выносимые частицы горят в слое 14 в потоке первичного дутья и поддерживают горение в вихре 16 выносимыми частицами и летучими. В свою очередь вихрь 16, поддерживаемый потоком вторичного дутья, поступающим из сопел 17 вторичного дутья, поддерживает и активизирует, раздувает горение слоя 14 сверху, выжигает горючие из летучих и частиц уноса в камере сгорания 1, отбрасывает искры на слой 14 и обеспечивает искровое зажигание свежего топлива. В итоге достигается более полное сжигание топлива, а также повышение экономичности за счет возможности применения вместо высококачественного топлива более дешевых угольной мелочи и высокозольных углесодержащих отходов.Large, unbearable particles burn in layer 14 in the primary blast stream and support combustion in a vortex of 16 carried away particles and volatiles. In turn, the vortex 16, supported by the secondary blast flow coming from the secondary blast nozzles 17, maintains and activates, inflates the burning of layer 14 from above, burns away combustibles from volatile and entrainment particles in combustion chamber 1, rejects sparks on layer 14 and provides spark ignition of fresh fuel. The result is a more complete combustion of fuel, as well as increased efficiency due to the possibility of using instead of high-quality fuel cheaper coal fines and high-ash coal-containing waste.

Топка, включая камеры 1 сгорания и 2 дожигания, а также соединительные газоходы 4, не охлаждаемая. Низкотемпературный топочный процесс и за счет этого высокие экологические характеристики, а также работа без расплавления золы и выделения шлака в слое и на стенах достигаются подачей на всас вентиляторов 19 не только воздуха через воздухозаборники 20, но и присадки ДГ из тракта 21 охлажденных ДГ. Более низкая температура в топочном объеме обеспечивает надежную работу стен 5 топки и потолка 6, выполненных из обмуровки. Выполнение над трубами 7, подвешенными с помощью тяг 8 на каркасе 9 сверху камер 1 сгорания и дожигания 2, облегченной конструкции потолка 6 из обмуровки и теплоизоляции дополнительно повышает надежность и упрощает конструкцию ВНУ, не требует сложного потолка арочного типа из клинового кирпича.The furnace, including combustion chambers 1 and 2 afterburning, as well as connecting ducts 4, not cooled. The low-temperature combustion process and, due to this, high environmental characteristics, as well as work without ash melting and slag emission in the layer and on the walls, are achieved by supplying not only air through the air intakes 20 to the inlet of the fans 19, but also the DG additives from the cooled DG path 21. The lower temperature in the furnace volume ensures reliable operation of the walls 5 of the furnace and the ceiling 6, made of walled. The implementation of the pipes 7, suspended by rods 8 on the frame 9 on top of the combustion and afterburning chambers 1, of a lightweight construction of the ceiling 6 made of brickwork and thermal insulation additionally increases reliability and simplifies the design of the VNU, does not require a complicated arch-type ceiling made of wedge brick.

Работа топки КС, фиг. 2, несколько отличается от других схем слоевого сжигания. КС 26 поддерживается на воздухораспределительной решетке 27, и псевдоожижается, кипит за счет прохождения дутья, подаваемого из дутьевой зоны 11 и ДГ, образующихся при горении угля в КС 26. Топка также не охлаждаемая, ее надежная работа без перегрева и щлакования обеспечивается подачей дутьевыми вентиляторами 19 под слой и над слоем вместе с воздухом заметной доли присадки ДГ из тракта 21 охлажденных ДГ. Для закрутки выходящего из КС насыщенного потока частиц, который содержит во много раз большую концентрацию, чем над обычным слоем вихря, топка КС смещена в зону подъемного движения вихря. Так как содержание угля в массе золы в топке КС и недожог с выгрузкой золы из КС малы, а унос дожигается в вихре, то этот вариант, фиг. 2, наиболее экономичен. Он также пригоден для замены высококачественного топлива более дешевыми угольной мелочью и высокозольными углесодержащими отходами.The operation of the firebox KS, FIG. 2 is slightly different from other layered combustion schemes. KS 26 is supported on the air distribution grill 27, and is fluidized, boils due to the passage of blast supplied from the blast zone 11 and DG generated during the combustion of coal in KS 26. The furnace is also not cooled, its reliable operation without overheating and slagging is provided by blowing fans 19 under the layer and above the layer, together with air, a noticeable fraction of the DG additive from the path 21 of the cooled DG. To swirl the saturated particle stream emerging from the CS, which contains many times higher concentration than above the usual vortex layer, the KS furnace is shifted to the zone of the vortex lifting motion. Since the coal content in the ash mass in the KS furnace and the incomplete burning of the ash from the KS are small, and the ablation is burned in a whirlwind, this option, FIG. 2, the most economical. It is also suitable for replacing high-quality fuels with cheaper fines and high-ash coal-containing waste.

ВНУ используется для нагрева воздуха, подаваемого вентилятором 32 нагреваемого воздуха и его присадки в поток шахтного вентиляционного воздуха. Тепло, воспринятое трубами 7 по контуру 23 циркуляции антифриза, подается с антифризом насосом 24 и в калорифер 25, нагревает воздух перед ВП. Это устраняет намокание труб ВП, их низкотемпературную коррозию и забивание золой. Выполнение из обмуровки стен 5 и потолка 6, который только частично охлаждается трубами 7, подвешенными с помощью тяг 8 на каркасе 9 камер 1 сгорания и дожигания 2, обеспечивает максимальную передачу тепла сгорания топлива к ДГ. Далее ДГ охлаждаются и отдают тепло к потоку нагреваемого воздуха в трех последовательно установленных по ходу ДГ ступенях ВП, включенных по нагреваемому воздуху по параллельной схеме. Нагреваемый воздух и ДГ между ступенями ВП и другими элементами ВНУ протекают по воздуховодам 36 и дымоходам 37 в направлениях, указанных стрелками, и по траекториям: сплошными показано течение воздух, а пунктирными линиями течение ДГ.VNU is used to heat the air supplied by the fan 32 of the heated air and its additives in the flow of mine ventilation air. The heat received by the pipes 7 along the antifreeze circulation circuit 23 is supplied with the antifreeze pump 24 and into the air heater 25, heats the air in front of the VP. This eliminates the wetting of the VP pipes, their low-temperature corrosion and clogging with ash. The execution of the wiring of the walls 5 and the ceiling 6, which is only partially cooled by pipes 7, suspended by rods 8 on the frame 9 of the combustion and afterburning chambers 1, 2 ensures the maximum transfer of heat of combustion of fuel to the diesel engine. Next, the DWs are cooled and give off heat to the stream of heated air in three VP stages sequentially installed along the DW along the heated air in a parallel circuit. Heated air and the DW between the stages of the VP and other elements of the VNU flow through the ducts 36 and flues 37 in the directions indicated by the arrows and along the trajectories: solid shows the air flow, and dashed lines show the flow of the DW.

Перед первой ступенью 28 ВП с помощью сопел 29, подключенных к тракту 21 охлажденных ДГ, обеспечивается поддержание температуры ДГ, при которой температура стенки ее труб, выполненных из жаростойкой стали и охлаждаемых нагреваемым воздухом изнутри, не превышает предельно допустимую, обеспечивая надежную работу ВНУ. При этом первая ступень 28 ВП дает наиболее высокую температуру подогрева воздуха, и так как она работает при максимальном температурном напоре, то ее габариты минимальны. Вторая ступень 30 ВП имеет по воздуху прямоточно-перекрестное движение. Это обеспечивает надежное охлаждение трубной доски входящим воздухом при высокой температуре подогрева нагреваемого воздуха. Третья ступень 31 ВП имеет противоточно перекрестное движение. Это создает максимальный температурный напор, близкий к противоточному и глубокое охлаждение уходящих ДГ. В итоге трехступенчатая конструкция ВП надежна, обеспечивает высокую температуру подогрева воздуха за счет первой 28 и второй 30 ступеней ВП и имеет высокую экономичность за счет глубокого охлаждения уходящих ДГ в третей ступени 31 ВП. После охлаждения в ВП ДГ очищаются от золы в золоуловителе 33, дымососом 34 сбрасываются по дымовой тубе 35 и рассеиваются в атмосфере.Before the first stage 28 of the VP using nozzles 29 connected to the path 21 of the cooled DG, the temperature of the DG is maintained at which the temperature of the wall of its pipes made of heat-resistant steel and cooled by heated air from the inside does not exceed the maximum allowable, ensuring reliable operation of the VNU. In this case, the first stage 28 VP gives the highest temperature for heating the air, and since it works at the maximum temperature head, its dimensions are minimal. The second stage 30 VP has a direct-flow cross movement through the air. This ensures reliable cooling of the tube plate by the incoming air at a high temperature of the heated air. The third stage 31 of the VP has a countercurrent cross movement. This creates a maximum temperature head close to countercurrent and deep cooling of the outgoing DW. As a result, the three-stage design of the VP is reliable, provides a high temperature for heating the air due to the first 28 and second 30 stages of the VP and has high efficiency due to the deep cooling of the outgoing DG in the third stage of 31 VP. After cooling in the VP, the DG are cleaned of ash in the ash collector 33, the exhaust fan 34 is discharged through the chimney 35 and scattered in the atmosphere.

Claims

1. An air heater containing an air heater included in the flue gas path, a layered combustion device with blower fans, at least one, and auxiliary equipment, as well as formed by walls, which are walled, a combustion chamber with secondary blast nozzles and an afterburner, characterized the fact that a vortex-type combustion chamber with venting windows, at least one located on the walls, and secondary blast nozzles, which orye oriented tangentially to the conventional vortex formed by the rotation body with a horizontal axis passing through the window The exhaust gas formed as an annular secondary blast nozzle, wherein the swirl vanes are installed, and the blow suction fans are connected also to the path of cooled flue gases.

2. The air heater according to claim 1, characterized in that the air heater has three flue gas cooling stages, the first stage being made of heat-resistant steel, located at the outlet of the afterburner and at the inlet has nozzles connected to the cooled flue gas path, and the second and the third stage is made in the air with direct-flow cross-movement and countercurrent cross-movement, respectively.

3. The air heating installation according to claim 1 or 2, characterized in that as a layer-fired combustion device, a firebox with a mechanical direct grate grate is used.

4. The air heating installation according to claim 1 or 2, characterized in that as a layer-fired combustion device, a furnace with a mechanical mechanical grate back-up grill with fuel spreaders is used.

5. The air heating installation according to claim 1 or 2, characterized in that a fire chamber with a high-temperature fluidized bed is used as a layered combustion device.

6. The air heating installation according to claim 1 or 2, characterized in that a fluidized bed furnace is used as a layered furnace device, and in terms of a fluidized bed furnace, it is elongated in the direction of casting fuel.

7. An air heating installation according to any one of claims 3 to 6, characterized in that the longitudinal axis of the bed furnace device is perpendicular to the axis of the vortex, and the vortex flow moves above the layer in opposition to the movement of the fuel layer.

8. An air heating installation according to any one of claims 3 to 6, characterized in that the gas outlet window is located on the rear wall of the combustion chamber, and the longitudinal axis of the layer combustion device is parallel to the axis of the vortex, and the secondary blast nozzles are mostly located on the side of the downward movement of the vortex, directed towards the layer and oriented in the opposite direction to the movement of the fuel layer.

9. The air heater according to claim 8, characterized in that the longitudinal axis of the layer furnace device is shifted to the wall in the zone of lifting movement of the vortex.

10. The air heater according to claim 1, characterized in that the lining of the furnace ceiling is laid on pipes suspended by rods on the frame and included in the antifreeze circulation circuit through heaters that are installed in the path of the heated air supply in front of the air heater.