RU2773998C1

RU2773998C1 - Solid fuel combustion plant

Info

Publication number: RU2773998C1
Application number: RU2021135394A
Authority: RU
Inventors: Василий Васильевич Семенов
Original assignee: Василий Васильевич Семенов
Filing date: 2021-12-02
Publication date: 2022-06-14

Abstract

FIELD: energy.

SUBSTANCE: invention relates to the field of energy. The solid fuel combustion plant includes a casing made of steel sheet in the form of a horizontally positioned rectangular box with blind ends and mounted on a foundation. A technological hatch with a cover is located on one of the ends of the housing in its lower part, and the grate is installed horizontally inside the housing under the technological hatch. The ash removal pipe is installed in the lower part of the body under the grate at the end of the body, where the technological hatch is located, and on the other end of the body there is an ash removal pipe. Ribs in the form of steel plates are laid across the body and mounted vertically on the grate at a distance from each other inside the body. The combustion chamber is made of steel sheets with holes rigidly laid on the ribs across them and along the perimeter of the body surface up to the grate. A hatch with a cover for loading solid fuel into the combustion chamber is made in the form of a quadrangle and is located at the top in the side of the body and in its center, and a sheet with holes in the combustion chamber, located under the loading hatch, has an opening in the form of a quadrangle, where a removable cover with holes is installed. The smoke afterburning chamber consists of two blank rectangular ducts inserted into each other with a gap, where air is supplied through a pipe installed at one of the ends of the outer duct. At the same time, the smoke afterburning chamber is installed outside the furnace body on its upper part, and the lower part of the outer box is part of the installation body. At the other end of the chamber there is an opening for the passage of smoke connecting the inner box with the combustion chamber, while at the inner box of the chamber near the opening for the passage of smoke around the entire perimeter holes are formed for the passage of air into it, and at the other end of the inner box a vertical chimney is installed. In the gap between the boxes along them, ribs in the form of plates are installed vertically at a distance from each other, and collectors are installed outside the furnace body along its sides at a distance from each other for uniform air supply to the cavities formed by the body, ribs and the combustion chamber.

EFFECT: invention makes it possible to simplify the design of a solid fuel combustion plant.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики и предназначено для сжигания твердого топлива и может быть использовано для обогрева зданий, сооружений, помещений и т.п.The invention relates to the field of energy and is intended for burning solid fuels and can be used to heat buildings, structures, premises, etc.

Известна 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, стальные ободы, выполненные в виде дуг, установленные на колосниковую решетку и проложенные поперек корпуса на некотором расстоянии друг от друга, на ободы поперек них и по периметру поверхности корпуса до колосниковой решетки жестко уложены стальные листы с отверстиями, а 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 (Патент РФ полезную модель № 205652 МПК F23B 10/00, F23C 3/00, 2021).Known installation 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 body under the technological hatch, an ash removal pipe installed in the lower part of the body under the grate, steel rims made in the form of arcs installed on the grate and laid across the body at some distance from each other, on the rims across them and along the perimeter steel sheets with holes are rigidly laid on the surface of the body up to the grate, and outside the furnace body, on its upper part, a smoke afterburner 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 on one end of the outer about the cylinder, and at its other end there is a second 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 on the other a chimney is installed vertically at the end of the inner cylinder (RF patent utility model No. 205652 IPC F23B 10/00, F23C 3/00, 2021).

Однако данная установка для сжигания твердого топлива трудна в изготовлении из-за сложной ее конструкции, так как, например, для изготовления цилиндрического корпуса печи требуется специальная оснастка.However, this solid fuel combustion plant is difficult to manufacture due to its complex design, since, for example, special tooling is required to manufacture a cylindrical furnace body.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение ее конструкции путем выполнения корпуса в виде прямоугольного короба.The objective of the invention is to simplify its design by making the housing in the form of a rectangular box.

Техническим результатом, достигаемым предлагаемым изобретением, является замена корпуса выполненного в виде цилиндра прямоугольным коробом, а также замена двух вставленных друг в друга цилиндров, из которых состоит камера досжигания дыма, прямоугольными коробами.The technical result achieved by the invention is the replacement of the body made in the form of a cylinder with a rectangular box, as well as the replacement of two cylinders inserted into each other, which make up the smoke afterburning chamber, with rectangular boxes.

Поставленная задача решается тем, что в установке для сжигания твердого топлива, характеризующейся тем, что она включает корпус, выполненный из стального листа в виде горизонтально расположенного прямоугольного короба 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 под решеткой на торце корпуса, где расположен технологический люк, а на другом торце корпуса - трубу для удаления золы, ребра в виде стальных пластин, проложенные поперек корпуса и установленные вертикально на колосниковую решетку на расстоянии друг от друга внутри корпуса, топочную камеру, выполненную из стальных листов с отверстиями, жестко уложенных на ребра поперек них и по периметру поверхности корпуса до колосниковой решетки, люк с крышкой для загрузки твердого топлива в топочную камеру, выполненный в виде четырехугольника и расположенный наверху в боковой части корпуса и в его центре, а лист топочной камеры с отверстиями, расположенный под загрузочным люком, имеет проем в виде четырехугольника, куда установлена съемная крышка с отверстиями, камеру дожигания дыма, состоящую из двух глухих прямоугольных коробов, вставленных друг в друга с зазором, куда подается воздух через патрубок, установленный на одном из торцов наружного короба, при этом камера дожигания дыма установлена снаружи корпуса печи на верхней его части, а нижняя часть наружного короба является частью корпуса печи, на другом конце камеры выполнен проем для прохода дыма, соединяющий внутренний короб с топочной камерой, при этом у внутреннего короба камеры вблизи проема для прохода дыма по всему периметру образованы отверстия для прохода воздуха во внутрь него, а на другом конце внутреннего короба установлена вертикально дымовая труба, при этом в зазоре между коробами вдоль них на расстоянии друг от друга установлены вертикально ребра в виде пластин, а снаружи корпуса печи вдоль него по его бокам установлены на расстоянии друг от друга коллекторы для равномерной подачи воздуха в полости, образованные корпусом, ребрами и топочной камерой.The problem is solved by the fact that in the installation for burning solid fuel, characterized in that it includes a body made of steel sheet in the form of a horizontally located rectangular box with blind ends and installed on the foundation, a technological hatch with a cover located on one of the ends of the body in its lower part, a grate installed horizontally inside the body under the technological hatch, an ash removal pipe installed under the grate at the end of the body, where the technological hatch is located, and on the other end of the body - an ash removal pipe, ribs in the form of steel plates, laid across the body and installed vertically on the grate at a distance from each other inside the body, a combustion chamber made of steel sheets with holes rigidly laid on the ribs across them and along the perimeter of the surface of the body to the grate, a hatch with a lid for loading solid fuel into combustion chamber, made in the form of a quadrangle and located at the top in the side part of the body and in its center, and the sheet of the combustion chamber with holes, located under the loading hatch, has an opening in the form of a quadrangle, where a removable cover with holes is installed, a smoke afterburning chamber, consisting of two blind rectangular boxes inserted into each other with a gap, where air is supplied through a pipe installed at one of the ends of the outer box, while the smoke afterburning chamber is installed outside the furnace body on its upper part, and the lower part of the outer box is part of the furnace body, at the other end of the chamber an opening for the passage of smoke is made connecting the inner duct with the combustion chamber, while at the inner duct of the chamber near the opening for the passage of smoke along the entire perimeter holes are formed for the passage of air into it, and a chimney is installed vertically at the other end of the inner duct, while in the gap between the boxes along them at a distance from each other are installed in vertically the ribs are in the form of plates, and on the outside of the furnace body along its sides manifolds are installed at a distance from each other for uniform air supply to the cavities formed by the body, ribs and the combustion chamber.

На фиг. 1 представлен продольный разрез печи.In FIG. 1 shows a longitudinal section of the furnace.

На фиг. 2 приведен поперечный разрез печиIn FIG. 2 shows a cross section of the furnace

На фиг. 3 представлен общий вид печиIn FIG. 3 shows a general view of the furnace

Предлагаемая установка для сжигания твердого топлива содержит корпус 1, выполненный из стального листа в виде горизонтально расположенного прямоугольного короба с глухими торцами и установленный на фундаменте 2, технологический люк 3 с крышкой, расположенный на одном из торцов корпуса 1 в нижней его части, колосниковую решетку 4, установленную горизонтально внутри корпуса 1 под технологическим люком 3, трубу 5 для подачи воздуха, установленную в нижней части корпуса 1 под решеткой 4 на торце корпуса 1, где расположен технологический люк, а на другом торце корпуса 1 - трубу 6 для удаления золы, топочную камеру 8, выполненную из стальных листов с отверстиями, установленных к ребрам 9 из стальных пластин, расположенным вертикально на расстоянии друг от друга внутри корпуса 1 до колосниковой решетки 4, люк 10 с крышкой для загрузки твердого топлива в топочную камеру 8, расположенный наверху в боковой части корпуса 1 и в его центре, а лист топочной камеры с отверстиями, расположенный под загрузочным люком 10, имеет проем 11, при этом на проеме 11 установлена съемная крышка 12 с отверстиями. Для удобства обслуживания печи крышка загрузочного люка 10 и съемная крышка 12, устанавливаемая на проеме 11, выполнены из 2-х половинок, в результате чего масса их становится легче также в 2 раза.The proposed installation for burning solid fuels contains a body 1 made of steel sheet in the form of a horizontally located rectangular box with blind ends and installed on a foundation 2, a technological hatch 3 with a lid located on one of the ends of the body 1 in its lower part, a grate 4 , installed horizontally inside the housing 1 under the technological hatch 3, a pipe 5 for supplying air installed in the lower part of the housing 1 under the grate 4 at the end of the housing 1, where the technological hatch is located, and on the other end of the housing 1 - a pipe 6 for removing ash, a furnace a chamber 8 made of steel sheets with holes installed to the ribs 9 of steel plates located vertically at a distance from each other inside the body 1 to the grate 4, a hatch 10 with a cover for loading solid fuel into the combustion chamber 8, located at the top in the side parts of the body 1 and in its center, and the sheet of the combustion chamber with holes located under the loading hatch 10, has an opening 11, while a removable cover 12 with holes is installed on the opening 11. For ease of maintenance of the furnace, the cover of the loading hatch 10 and the removable cover 12, installed on the opening 11, are made of 2 halves, as a result of which their weight also becomes 2 times lighter.

Снаружи корпуса 1 печи на верхней его части установлена камера 13 досжигания дыма, состоящая из двух глухих прямоугольных коробов 14 и 15, вставленных друг в друга с зазором, куда подается воздух через патрубок 16, установленный на одном из торцов наружного короба 14, а на другом его конце выполнен проем 17 для прохода дыма, соединяющий внутренний короб 15 с топочной камерой 8, при этом у внутреннего короба 15 вблизи проема 17 для прохода дыма по всему его периметру образованы отверстия 18 для прохода воздуха во внутрь внутреннего короба 15, а на другом его конце 15 установлена вертикально дымовая труба 19.Outside the body 1 of the furnace, on its upper part, a chamber 13 for afterburning smoke is installed, consisting of two blind rectangular boxes 14 and 15 inserted into each other with a gap, where air is supplied through the pipe 16 installed at one end of the outer box 14, and on the other at its end, an opening 17 is made for the passage of smoke, connecting the inner box 15 with the combustion chamber 8, while at the inner box 15 near the opening 17 for the passage of smoke along its entire perimeter, holes 18 are formed for the passage of air into the inside of the inner box 15, and on the other side of it end 15 is vertically installed chimney 19.

Кроме того, нижняя часть наружного короба 14 является частью корпуса 1 печи, при этом в зазоре между коробами 14 и 15 вдоль них на расстоянии друг от друга установлены вертикально ребра 20 в виде пластин, а снаружи корпуса 1 печи вдоль него по его бокам установлены коллекторы 21 для равномерной подачи воздуха в полости, образованные корпусом 1, ребрами 9 и топочной камерой 8. Основным назначением ребер 20 является предотвращение потери устойчивости внутреннего короба 15 камеры досжигания 13 при повышении температуры до 1200°С в процессе досжигания остатков твердого топлива.In addition, the lower part of the outer box 14 is part of the furnace body 1, while in the gap between the boxes 14 and 15 along them at a distance from each other, ribs 20 in the form of plates are installed vertically, and collectors are installed outside the furnace body 1 along it along its sides. 21 for uniform air supply to the cavities formed by the body 1, ribs 9 and combustion chamber 8. The main purpose of the ribs 20 is to prevent the loss of stability of the inner duct 15 of the afterburner 13 when the temperature rises to 1200°C in the process of afterburning solid fuel residues.

Зазор между корпусом 1 и топочной камерой 8 составляет h/S=0,03÷0,16, где h - ширина зазора, S - ширина топочной камеры 8.The gap between the housing 1 and the combustion chamber 8 is h/S=0.03÷0.16, where h is the width of the gap, S is the width of the combustion chamber 8.

При ширине зазора h/S<0,03 недостаточно будет поступать в топочную камеру воздух, вследствие чего стенки топочной камеры 8 будут сильно нагреваться и быстро выйдут из строя из-за перегрева.When the gap width h/S<0.03 will not be enough air to enter the combustion chamber, as a result of which the walls of the combustion chamber 8 will be very hot and quickly fail due to overheating.

При ширине зазора h/S>0,16 давление воздуха в топочной камере 8 снизится, вследствие чего во внутрь топочной камеры 8 воздух будет поступать со слабой струей и струя не достигнет зоны горения твердого топлива.With a gap width h/S>0.16, the air pressure in the combustion chamber 8 will decrease, as a result of which air will enter the interior of the combustion chamber 8 with a weak jet and the jet will not reach the solid fuel combustion zone.

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

Через загрузочный люк 10 и проем 11, образованный в стене камеры 8, а топочную камеру 8 загружается твердое топливо, после чего крышки 12 проема 11 и загрузочного люка 10 закрываются. При этом крышка загрузочного люка 10 закрывается герметично. Через коллекторы 21 в полости, образованные корпусом 1, ребрами 9 и топочной камерой 8, поступает холодный воздух, что снижает теплонапряженность корпуса 1 и топочной камеры 8. Далее воздух через отверстия, организованные в стенке топочной камеры 8, поступает во внутрь камеры 8 для поддержания горения твердого топлива. Твердое топливо поджигается с помощью дежурного факела, подведенного через технологичный люк 3, после чего крышка технологического люка герметично закрывается. В объеме топочной камеры 8, где размещено твердое топливо, образуется низкотемпературная зона горения (1-я зона) с температурой t≈600÷700°C. Образовавшиеся дымовые горячие газы - продукт недосгоревшего топлива через проем 17 поступает в камеру 13 дожигания дыма, образованную двумя коробами 14 и 15, где происходит полное сгорание остатков топлива за счет подвода дополнительного воздуха через патрубок 16. Движение дополнительного воздуха в полости между коробами 14 и 15 направлено против течения дымовых горячих газов, благодаря чему происходит его постепенный разогрев. В процессе движения дымовые горячие газы смешиваются с подогретым дополнительным воздухом, истекающим из отверстий 18, вследствие чего происходит их досгорание. В результате в объеме внутреннего короба 15 температура горячих газов постоянно повышается, образуется высокотемпературная зона горения (2-я зона горения) остатков твердых топлив с температурой до 1200°С. Благодаря наличию дополнительной камеры дожигания дыма происходит 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-й 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 19. 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).Solid fuel is loaded through the loading hatch 10 and the opening 11 formed in the wall of the chamber 8, and the combustion chamber 8, after which the covers 12 of the opening 11 and the loading hatch 10 are closed. In this case, the cover of the loading hatch 10 is closed hermetically. Cold air enters through the collectors 21 into the cavities formed by the body 1, the ribs 9 and the combustion chamber 8, which reduces the thermal stress of the body 1 and the combustion chamber 8. Further, the air through the holes organized in the wall of the combustion chamber 8 enters the inside of the chamber 8 to maintain combustion of solid fuel. Solid fuel is ignited with the help of a standby torch supplied through the technological hatch 3, after which the cover of the technological hatch is hermetically closed. In the volume of the combustion chamber 8, 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 through the opening 17 enters the smoke afterburning chamber 13, formed by two boxes 14 and 15, where complete combustion of fuel residues occurs due to the supply of additional air through the pipe 16. The movement of additional air in the cavity between the boxes 14 and 15 directed against the flow of hot flue gases, due to which it gradually heats up. In the process of movement, hot flue gases are mixed with heated additional air flowing out of holes 18, as a result of which they are burned out. As a result, in the volume of the inner box 15, the temperature of the hot gases constantly rises, a high-temperature combustion zone (2nd combustion zone) of solid fuel residues with a temperature of up to 1200°C is formed. Due to the presence of an additional smoke afterburning chamber, a two-zone and two-stage combustion of solid fuel occurs, with the formation of a combustible gas with a combustion temperature of solid fuel in the 1st zone within t≈600÷700°C and an increase in the process temperature in the 2nd zone to the 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 19. This can dramatically reduce the formation of dioxins, since the appearance of aromatic compounds (dioxin precursors) in the flue gases is suppressed and a low content of dust particles is ensured (catalysts for the formation of dioxins in flue gases).

Образовавшаяся зола осыпается через колосниковую решетку 4 на дно корпуса 1, откуда выдувается воздухом, поступающим через трубу 5, и удаляется через трубу 6.The resulting ash falls through the grate 4 to the bottom of the housing 1, from where it is blown out by air entering through the pipe 5 and removed through the pipe 6.

Изоляция объема загрузочного люка 10 от горячего дымового газа путем закрытия проема 11 крышкой 12 с отверстиями и подача холодного воздуха в пространство загрузочного люка 10 позволят повысить надежность работы установки для сжигания твердого топлива, а выполнение крышки загрузочного люка 10 из двух половинок облегчит ее обслуживание за счет снижения массы крышки загрузочного люка 10, вследствие чего увеличится срок службы установки и улучшатся условия работы обслуживающего персонала.The isolation of the volume of the loading hatch 10 from hot flue gas by closing the opening 11 with a cover 12 with holes and supplying cold air to the space of the loading hatch 10 will improve the reliability of the installation for burning solid fuels, and the execution of the loading hatch cover 10 from two halves will facilitate its maintenance due to reducing the weight of the cover of the loading hatch 10, as a result of which the service life of the installation will increase and the working conditions of the operating personnel will improve.

Использование предлагаемого изобретения позволит упростить изготовление и монтаж установки для сжигания твердого топлива за счет замены цилиндрического корпуса и топочной камеры на прямоугольные короба, что даст несомненно экономический эффект.The use of the proposed invention will simplify the manufacture and installation of a solid fuel combustion plant by replacing the cylindrical body and the combustion chamber with rectangular boxes, which will undoubtedly give an economic effect.

Claims

A plant for burning solid fuel, characterized in that it includes a body made of steel sheet in the form of a horizontally located rectangular box with blind ends and installed on a foundation, a technological hatch with a lid located on one of the ends of the body in its lower part, a grate , installed horizontally inside the body under the technological hatch, an ash removal pipe installed under the grate at the end of the body, where the technological hatch is located, and on the other end of the body - an ash removal pipe, ribs in the form of steel plates laid across the body and installed vertically on a grate at a distance from each other inside the body, a combustion chamber made of steel sheets with holes rigidly laid on the ribs across them and along the perimeter of the surface of the body to the grate, a manhole with a cover for loading solid fuel into the combustion chamber, made in the form of a quadrangle and located at the top in the side part of the body and in its center, and the sheet of the combustion chamber with holes, located under the loading hatch, has an opening in the form of a quadrangle, where a removable cover with holes is installed, a smoke afterburning chamber, consisting of two blind rectangular boxes inserted into each other with a gap where air is supplied through a pipe installed at one of the ends of the outer box, while the smoke afterburning chamber is installed outside the furnace body on its upper part, and the lower part of the outer box is part of the unit body, at the other end of the chamber there is an opening for the passage of smoke , connecting the inner box with the combustion chamber, at the inner box of the chamber near the opening for the passage of smoke along the entire perimeter, holes are formed for the passage of air into it, and at the other end of the inner box a vertical chimney is installed, while in the gap between the boxes along them at a distance ribs in the form of plates are installed vertically from each other, and outside the furnace body along it on its sides are installed at a distance from each other collectors for uniform air supply into the cavities formed by the body, ribs and combustion chamber.