RU2773165C1

RU2773165C1 - Solid fuel combustion installation

Info

Publication number: RU2773165C1
Application number: RU2021134685A
Authority: RU
Inventors: Андрей Юрьевич Хиль
Original assignee: Андрей Юрьевич Хиль
Filing date: 2021-11-26
Publication date: 2022-05-31

Abstract

FIELD: energy.

SUBSTANCE: invention relates to the field of energy, namely to installations for the combustion of solid fuels, and can be used for heating buildings, structures, premises, etc. The installation for burning solid fuels is characterized in that it includes a body, which consists of two pyramids inserted into each other with a gap and made of steel sheet. The installation contains: a grate installed horizontally in the lower part of the inner pyramid and at a distance from its bottom; a hatch for the passage of air, installed under the grate in the lower part of the inner pyramid, and its other open end is taken out of the outer pyramid. On the upper part of the inner pyramid along its entire perimeter, a number of holes are made for supplying air into the inside of the pyramid, which enters the gap between the pyramids through holes formed along the entire perimeter of the outer pyramid in its lower part. A loading hatch with a lid is made in the middle in the wall of the outer pyramid, and under it the second hatch with a lid is made in the wall of the inner pyramid, and a chimney is installed vertically at the top of the pyramids. In addition, in the gap organized between the pyramids, at a distance from each other, stiffening ribs made of steel plates are installed vertically around the entire perimeter of the inner pyramid.

EFFECT: invention makes it possible to simplify the design of a solid fuel combustion installation without compromising the quality of the solid fuel combustion process.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики, а именно к установкам для сжигания твердого топлива, и может быть использовано для обогрева зданий, сооружений, помещений и т.п.The invention relates to the field of energy, namely to installations for the combustion of solid fuels, and can be used for heating buildings, structures, premises, etc.

Известна установка для сжигания твердого топлива в плотном слое. В верхней части слоя известной установки после загрузки находится свежее топливо, под ним располагается горящий кокс, а непосредственно над решеткой - шлак, по мере выгорания топливо проходит все зоны. Воздух подается снизу, через решетку. Образующийся при горении топлива шлак стекает через решетку в зону золоудаления. Топки для сжигания в плотном слое могут быть немеханическими, полумеханическими и механизированными. При всем многообразии конструкций все они содержат: забрасыватель, камеру сгорания топлива с колосниковой решеткой, устройство для принудительной подачи воздуха в зону горения и камеры с теплоносителем (Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. «Котельные установки промышленных предприятий», М., Энергоатомиздат, 1988, с. 11).Known installation for burning solid fuels in a dense layer. In the upper part of the layer of the known installation after loading, there is fresh fuel, burning coke is located under it, and slag is located directly above the grate, as the fuel burns out, it passes through all zones. Air is supplied from below, through the grate. The slag formed during the combustion of fuel flows down through the grate into the ash removal zone. Dense bed combustion chambers can be non-mechanical, semi-mechanical or mechanized. With all the variety of designs, they all contain: a caster, a fuel combustion chamber with a grate, a device for forced air supply to the combustion zone and chambers with a coolant (Sidelkovsky L.N., Yurenev V.N. “Boiler installations of industrial enterprises”, M. , Energoatomizdat, 1988, p. 11).

Однако известная установка характеризуется недостаточно высоким КПД, неполным сгоранием топлива и выделением в атмосферу вредных газообразных и твердых остатков.However, the known installation is characterized by insufficiently high efficiency, incomplete combustion of fuel and the release of harmful gaseous and solid residues into the atmosphere.

Известна также установка для сжигания твердого топлива, содержащая корпус с топочной камерой, выполненный из стального листа в виде горизонтально расположенного цилиндра с глухими торцами и установленный на фундаменте, технологический люк с крышкой, расположенный на одном из торцов корпуса в нижней его части, колосниковую решетку, установленную горизонтально внутри корпуса под технологическим люком, трубу для удаления золы, установленную в нижней части корпуса под решеткой, поперек корпуса на некотором расстоянии друг от друга проложены до колосниковой решетки стальные ободы, выполненные в виде дуг, на ободы поперек них и по периметру поверхности корпуса до колосниковой решетки жестко уложены стальные листы с отверстиями, выполненными в ряд, люк с крышкой для загрузки твердого топлива в топочную камеру расположен в боковой части корпуса и в его центре, а лист с отверстиями, уложенный на ободы, имеет проем, расположенный под загрузочным люком, при этом на проеме установлена съемная крышка с отверстиями.Also known is a plant for burning solid fuels, containing a housing with a combustion chamber made of steel sheet in the form of a horizontally located cylinder with blind ends and mounted on a foundation, a technological hatch with a lid located on one of the ends of the housing in its lower part, a grate, installed horizontally inside the housing under the technological hatch, an ash removal pipe installed in the lower part of the housing under the grate, across the housing at some distance from each other, steel rims made in the form of arcs are laid to the grate, on the rims across them and along the perimeter of the surface of the housing up to the grate, steel sheets with holes made in a row are rigidly laid, a hatch with a lid for loading solid fuel into the combustion chamber is located in the side of the body and in its center, and a sheet with holes laid on the rims has an opening located under the loading hatch , while a removable roof is installed on the opening with holes.

Снаружи корпуса печи на верхней его части установлена камера дожигания дыма, состоящая из двух глухих цилиндров, вставленных в друг друга с некоторым зазором, куда подается воздух из корпуса печи через патрубок, установленный на одном из концов наружного цилиндра, а на другом его конце установлен второй патрубок для прохода дыма, соединяющий топочную камеру с внутренним цилиндром, при этом у внутреннего цилиндра вблизи патрубка для прохода дыма по всему периметру образован несколько рядов отверстий для прохода воздуха во внутрь внутреннего цилиндра, а на другом конце внутреннего цилиндра установлена вертикально дымовая труба.Outside the furnace body, on its upper part, a smoke afterburning chamber is installed, consisting of two blind cylinders inserted into each other with a certain gap, where air is supplied from the furnace body through a pipe installed at one end of the outer cylinder, and a second one is installed at its other end. a pipe for the passage of smoke connecting the combustion chamber with the inner cylinder, while at the inner cylinder near the pipe for the passage of smoke along the entire perimeter several rows of holes are formed for the passage of air into the interior of the inner cylinder, and at the other end of the inner cylinder a vertical chimney is installed.

При этом в камере дожигания дыма в зазоре, образованном между цилиндрами, к внутреннему цилиндру вдоль него на расстоянии друг от друга установлены ребра в виде пластины, концы которых заканчиваются в сечении, где расположен край патрубка подачи воздуха, а другие их концы - заподлицо с торцом внутреннего цилиндра.At the same time, in the smoke afterburning chamber in the gap formed between the cylinders, ribs in the form of a plate are installed to the inner cylinder along it at a distance from each other, the ends of which end in the section where the edge of the air supply pipe is located, and their other ends are flush with the end inner cylinder.

Снаружи корпуса печи вдоль него на верхней его части и по его бокам установлены коллекторы для равномерной подачи воздуха в полости, образованные корпусом, ободами и топочной камерой (патент РФ на полезную модель №205652, МПК F23C 3/00, 2021).Outside the furnace body along it, on its upper part and along its sides, manifolds are installed for uniform air supply to the cavities formed by the body, rims and combustion chamber (RF patent for utility model No. 205652, IPC F23C 3/00, 2021).

Однако данная установка для сжигания твердого топлива имеет сложную конструкцию, состоящую из двух отдельных цилиндрических камер, вследствие чего изготовление ее обходится дорого. Кроме того, для принудительной подачи атмосферного воздуха используется мощный вентилятор, потребляющий достаточно большое количество электроэнергии.However, this solid fuel combustion plant has a complex design, consisting of two separate cylindrical chambers, as a result of which it is expensive to manufacture. In addition, a powerful fan is used to force the supply of atmospheric air, which consumes a fairly large amount of electricity.

Задачей предлагаемого изобретения, на решение которого направлено заявленное техническое решение, заключается в упрощении конструкции установки для сжигания твердого топлива без снижения качества процесса горения твердого топлива. Так, установка состоит из двух пирамид, вставленных друг в друга с зазором и снабженных отверстиями и поддувалом для подсоса атмосферного воздуха за счет перепада давления, возникающего между входом в поддувало и выходом дымовой трубы, что обеспечивает двухзонное и двухстадийное горение твердого топлива.The objective of the invention, to which the claimed technical solution is directed, is to simplify the design of a solid fuel combustion plant without compromising the quality of the solid fuel combustion process. Thus, the installation consists of two pyramids inserted into each other with a gap and provided with holes and a blower for sucking in atmospheric air due to the pressure drop that occurs between the blower inlet and the chimney outlet, which ensures two-zone and two-stage combustion of solid fuel.

Техническим результатом, достигаемым предлагаемым изобретением, является новая конструкция печи для сжигания твердого топлива, корпус которого выполнен в виде пирамиды из листовой стали. При этом две пирамиды вставлены друг в друга с зазором для прохождения через отверстия, выполненные в верхней части внутренней пирамиды, дополнительного воздуха, предназначенного для досжигания горячего дыма, скапливаемого в верхней части внутренней пирамиды.The technical result achieved by the invention is a new design of a furnace for burning solid fuels, the body of which is made in the form of a pyramid of sheet steel. At the same time, two pyramids are inserted into each other with a gap for passing through the holes made in the upper part of the inner pyramid, additional air intended for afterburning hot smoke accumulated in the upper part of the inner pyramid.

Поставленная задача решается тем, что в установке для сжигания твердого топлива, характеризующейся тем, что она включает корпус, состоящий из двух пирамид, вставленных друг в друга с зазором и выполненных из стального листа, колосниковую решетку, установленную горизонтально в нижней части внутренней пирамиды и на расстоянии от ее днища, люк для прохода воздуха, установленный под решеткой в нижней части внутренней пирамиды, причем другой открытый его торец вынесен наружу внешней пирамиды, а на верхней части внутренней пирамиды по всему ее периметру выполнен ряд отверстий для подвода во внутрь пирамиды воздуха, поступающего в зазор между пирамидами через отверстия, образованные по всему периметру наружной пирамиды в нижней ее части, загрузочный люк с крышкой, выполненный посередине в стене наружной пирамиды, а под ним второй люк с крышкой, выполненный в стене внутренней пирамиды, а на вершине пирамид установлена вертикально дымовая труба.The problem is solved by the fact that in an installation for burning solid fuel, characterized in that it includes a body consisting of two pyramids inserted into each other with a gap and made of steel sheet, a grate installed horizontally in the lower part of the inner pyramid and on distance from its bottom, a hatch for the passage of air installed under the grate in the lower part of the inner pyramid, and its other open end is brought out of the outer pyramid, and on the upper part of the inner pyramid along its entire perimeter a number of holes are made for supplying air entering the inside of the pyramid into the gap between the pyramids through the holes formed around the entire perimeter of the outer pyramid in its lower part, a loading hatch with a lid, made in the middle in the wall of the outer pyramid, and under it a second hatch with a lid, made in the wall of the inner pyramid, and on top of the pyramids is installed vertically chimney.

Поставленная задача решается также тем, что в зазоре, организованном между пирамидами, на расстоянии друг от друга установлены вертикально по всему периметру внутренней пирамиды ребра жесткости, выполненные из стальных пластин.The problem is also solved by the fact that in the gap organized between the pyramids, at a distance from each other, stiffening ribs made of steel plates are installed vertically around the entire perimeter of the inner pyramid.

На фиг. 1 приведен разрез печи.In FIG. 1 shows a section of the furnace.

На фиг. 2 представлен общий вид печи.In FIG. 2 shows a general view of the furnace.

Предлагаемая установка для сжигания твердого топлива содержит корпус, выполненный из двух пирамид: наружной пирамиды 1 и внутренней пирамиды 2, вставленной с зазором во внутрь наружной пирамиды 1, колосниковую решетку 3, установленную горизонтально в нижней части внутренней пирамиды и на расстоянии от ее днища, люк 4 для прохода воздуха, установленный под решеткой 3 в нижней части внутренней пирамиды 2, причем другой его открытый торец вынесен наружу внешней пирамиды 1, а на верхней части внутренней пирамиды 2 по всему ее периметру выполнен ряд отверстий 5 для подвода во внутрь пирамиды воздуха, поступающего в зазор между пирамидами через отверстия 6, образованные по всему периметру наружной пирамиды 1 в нижней ее части, загрузочный люк 7 с крышкой, выполненный посередине в стене наружной пирамиды 1, а под ним второй люк 7 с крышкой, выполненный в стене внутренней пирамиды 2, а на вершине пирамид установлена вертикально дымовая труба 8. Кроме того, в зазоре, образованном между наружной пирамидой 1 и внутренней пирамидой 2 по всему периметру внутренней пирамиды 2 на расстоянии друг от друга установлены вертикально ребра жесткости 9 в виде пластины. Основным назначением ребер жесткости 9 является предотвращение потери устойчивости как внутренней пирамиды 2, так и наружной пирамиды 1 при повышении температуры до 1200°С в процессе сжигания твердого топлива, а затем досжигания дымового газа.The proposed installation for burning solid fuels contains a body made of two pyramids: an outer pyramid 1 and an inner pyramid 2 inserted with a gap into the outer pyramid 1, a grate 3 installed horizontally in the lower part of the inner pyramid and at a distance from its bottom, a hatch 4 for the passage of air, installed under the grate 3 in the lower part of the inner pyramid 2, and its other open end is brought out of the outer pyramid 1, and on the upper part of the inner pyramid 2 along its entire perimeter a number of holes 5 are made to supply air entering the pyramid inside into the gap between the pyramids through the holes 6 formed around the entire perimeter of the outer pyramid 1 in its lower part, the loading hatch 7 with a lid, made in the middle in the wall of the outer pyramid 1, and under it the second hatch 7 with a lid, made in the wall of the inner pyramid 2, and a chimney 8 is installed vertically at the top of the pyramids. In addition, in the gap formed between the outer pyramid 1 and inner pyramid 2 along the entire perimeter of the inner pyramid 2 at a distance from each other, stiffening ribs 9 in the form of a plate are installed vertically. The main purpose of the stiffeners 9 is to prevent the loss of stability of both the inner pyramid 2 and the outer pyramid 1 when the temperature rises to 1200°C during the combustion of solid fuel, and then afterburning the flue gas.

Предлагаемая установка для сжигания твердого топлива работает следующим образом.The proposed plant for burning solid fuels works as follows.

Через загрузочный люк 7, образованный в стене пирамиды 1 и 2, во внутреннюю пирамиду 2 загружается твердое топливо. Через открытый люк 7 с помощью факела пламени поджигается твердое топлива, после чего крышка загрузочного люка 7 закрывается. Через поддувало 4 во внутрь внутренней пирамиды 2 поступает атмосферный воздух за счет перепада давления (разрежения), возникающего между входом поддувала 4 и выходным сечением дымовой трубы 8, в результате чего происходит устойчивое горение твердого топлива внутри внутренней пирамиды 2.Through the loading hatch 7, formed in the wall of the pyramids 1 and 2, solid fuel is loaded into the inner pyramid 2. Solid fuel is ignited through the open hatch 7 with the help of a flame, after which the cover of the loading hatch 7 is closed. Through blower 4, atmospheric air enters the inside of the inner pyramid 2 due to the pressure drop (vacuum) that occurs between the inlet of the blower 4 and the outlet section of the chimney 8, resulting in stable combustion of solid fuel inside the inner pyramid 2.

В объеме внутренней пирамиды 2, где размещено твердое топливо, образуется низкотемпературная зона горения (1-ая зона) с температурой t≈600+700°C. Образовавшиеся дымовые горячие газы - продукт недосгоревшего топлива скапливаются в верхней части внутренней пирамиды 2. Через отверстия 6, организованные в нижней части стенки наружной пирамиды 1 и по всему ее периметру, подсасывается в зазор между 2-мя пирамидами 1 и 2 дополнительный воздух за счет разреженна, возникающего между отверстиями 6 и выходным сечением дымовой трубы 8. При движении дополнительного воздуха в полости между пирамидами 1 и 2 дополнительный воздух постепенно разогревается за счет тепловыделения от горячей стенки внутренней пирамиды 2. При этом за счет холодного воздуха снижается теплонапряженность стенки пирамиды 2, в результате чего ее стенка защищается от перегрева.In the volume of the inner pyramid 2, where solid fuel is placed, a low-temperature combustion zone (1st zone) is formed with a temperature of t≈600+700°C. The resulting hot flue gases - the product of unburned fuel - accumulate in the upper part of the inner pyramid 2. Through the holes 6, organized in the lower part of the wall of the outer pyramid 1 and along its entire perimeter, additional air is sucked into the gap between the 2 pyramids 1 and 2 due to rarefied arising between the holes 6 and the outlet section of the chimney 8. When additional air moves in the cavity between the pyramids 1 and 2, the additional air is gradually heated due to heat release from the hot wall of the inner pyramid 2. as a result, its wall is protected from overheating.

Затем дополнительный воздух поступает через ряд отверстий 5 в верхнюю часть внутренней пирамиды 2, в результате чего воздух смешивается с дымовым газом. Происходит полное досгорание остатков топлива за счет дополнительного подвода горячего воздуха. В результате в объеме верхней части внутренней пирамиды 2 температура горячих газов постоянно повышается, образуется высокотемпературная зона горения (2-ая зона горения) твердых топлив с температурой до 1200°С.The additional air then enters through a series of holes 5 into the upper part of the inner pyramid 2, whereby the air is mixed with the flue gas. There is a complete afterburning of fuel residues due to the additional supply of hot air. As a result, in the volume of the upper part of the inner pyramid 2, the temperature of hot gases constantly rises, a high-temperature combustion zone (2nd combustion zone) of solid fuels with a temperature of up to 1200°C is formed.

Благодаря подаче дополнительного воздуха в верхнюю часть внутренней пирамиды 2 и за счет этого дожиганию дымового газа происходят двухзонное и двухстадийное горение твердого топлива с образованием горючего газа с температурой горения твердого топлива в 1-ой зоне в пределах t≈600÷700°C и повышением температуры процесса во 2-ой зоне до уровня 1200°С, в результате чего происходит полное сгорание топлива и снижение токсичности вредных веществ в дымовых газах, которые удаляются через выхлопную трубу 8. Это позволяет резко уменьшить образование диоксинов, поскольку подавляется появление в дымовых газах ароматических соединений (предшественников диоксинов) и обеспечивается низкое содержание частиц пыли (катализаторов образования диоксинов в дымовых газах).Due to the supply of additional air to the upper part of the inner pyramid 2 and due to this afterburning of the flue gas, two-zone and two-stage combustion of solid fuel occurs with the formation of combustible gas with a combustion temperature of solid fuel in the 1st zone within t≈600÷700°C and an increase in temperature process in the 2nd zone to a level of 1200°C, resulting in complete combustion of the fuel and a decrease in the toxicity of harmful substances in the flue gases that are removed through the exhaust pipe 8. This can dramatically reduce the formation of dioxins, since the appearance of aromatic compounds in the flue gases is suppressed (precursors of dioxins) and provides a low content of dust particles (catalysts for the formation of dioxins in flue gases).

Образовавшаяся зола осыпается через колосниковую решетку 3 на дно пирамиды 1, откуда удаляется с помощью скребка через поддувало 4.The resulting ash falls through the grate 3 to the bottom of the pyramid 1, from where it is removed with a scraper through the blower 4.

Использование предлагаемого изобретения позволит существенно удешевить изготовление установки для сжигания твердого топлива за счет упрощения ее конструкции, а также эксплуатация такой установки станет дешевле из-за отсутствия потребления электрической энергии, так как отсутствует принудительная подача атмосферного воздуха с помощью вентилятора. Все эти мероприятия несомненно дадут экономический эффект.The use of the proposed invention will significantly reduce the cost of manufacturing an installation for burning solid fuels by simplifying its design, and the operation of such an installation will become cheaper due to the absence of electrical energy consumption, since there is no forced supply of atmospheric air using a fan. All these activities will undoubtedly have an economic effect.

Claims

1. An installation for burning solid fuel, characterized in that it includes a body consisting of two pyramids inserted into each other with a gap and made of steel sheet, a grate installed horizontally at the bottom of the inner pyramid and at a distance from its bottom, a hatch for the passage of air installed under the grate in the lower part of the inner pyramid, and its other open end is brought out of the outer pyramid, and on the upper part of the inner pyramid along its entire perimeter a number of holes are made to supply air into the inside of the pyramid, entering the gap between the pyramids through holes formed around the entire perimeter of the outer pyramid in its lower part, a loading hatch with a lid made in the middle in the wall of the outer pyramid, and under it a second hatch with a lid made in the wall of the inner pyramid, and a chimney is installed vertically on the top of the pyramids.

2. An installation for burning solid fuel according to claim 1, characterized in that in the gap organized between the pyramids, at a distance from each other, stiffening ribs made of steel plates are installed vertically around the entire perimeter of the inner pyramid.