RU2781076C1 - Biomass heating plant with optimized flue gas treatment - Google Patents
Biomass heating plant with optimized flue gas treatment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2781076C1 RU2781076C1 RU2022105851A RU2022105851A RU2781076C1 RU 2781076 C1 RU2781076 C1 RU 2781076C1 RU 2022105851 A RU2022105851 A RU 2022105851A RU 2022105851 A RU2022105851 A RU 2022105851A RU 2781076 C1 RU2781076 C1 RU 2781076C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- primary
- combustion
- flue gas
- air
- mixing chamber
- Prior art date
Links
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 279
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 title claims abstract description 263
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims abstract description 98
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 96
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 417
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 244
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 102
- 239000011449 brick Substances 0.000 claims abstract description 52
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims abstract description 30
- 230000003134 recirculating Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 239000003570 air Substances 0.000 description 307
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 75
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 66
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 46
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 27
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 23
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 23
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 15
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 14
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 13
- 230000036961 partial Effects 0.000 description 12
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 12
- 238000011068 load Methods 0.000 description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 11
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 230000002829 reduced Effects 0.000 description 9
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 8
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 6
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 5
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 5
- 229910002089 NOx Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 4
- 229920002456 HOTAIR Polymers 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 3
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 230000037250 Clearance Effects 0.000 description 2
- CWRVKFFCRWGWCS-UHFFFAOYSA-N Pentrazole Chemical compound C1CCCCC2=NN=NN21 CWRVKFFCRWGWCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000035512 clearance Effects 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 230000000295 complement Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000003628 erosive Effects 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- -1 for example Substances 0.000 description 2
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 230000002452 interceptive Effects 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000036633 rest Effects 0.000 description 2
- 230000000717 retained Effects 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 description 2
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000669 Chrome steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000218657 Picea Species 0.000 description 1
- 210000000614 Ribs Anatomy 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N Silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000639 Spring steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000003213 activating Effects 0.000 description 1
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000035 biogenic Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable Effects 0.000 description 1
- 238000009432 framing Methods 0.000 description 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 1
- 239000010763 heavy fuel oil Substances 0.000 description 1
- 125000001145 hydrido group Chemical group *[H] 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atoms Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005058 metal casting Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 1
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009527 percussion Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000000630 rising Effects 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к отопительной установке на биомассе с оптимизированной обработкой дымовых газов.The invention relates to a biomass heating plant with optimized flue gas treatment.
Прежде всего, изобретение относится к рециркулирующему устройству для отопительной установки на биомассе по меньшей мере с одной смесительной камерой, а также конденсатору дымовых газов и переходному шнеку.First of all, the invention relates to a recirculation device for a biomass heating plant with at least one mixing chamber, as well as a flue gas condenser and a transfer screw.
Уровень техникиState of the art
Отопительные установки на биомассе, прежде всего котлы на биомассе, известны в диапазоне мощности от 20 до 500 кВт. Биомасса может рассматриваться в качестве недорогого, местного, не подверженного кризисам и безвредного для окружающей среды топлива. В качестве сжигаемой биомассы или в качестве твердого топлива имеются, например, щепа или пеллеты.Biomass heating systems, especially biomass boilers, are known in the power range from 20 to 500 kW. Biomass can be considered as an inexpensive, local, crisis-free and environmentally friendly fuel. As combustible biomass or as solid fuels, for example, wood chips or pellets are available.
Чаще всего, пеллеты состоят из древесной стружки, опилок, биомассы или других материалов, которые спрессованы в небольшие диски или цилиндры с диаметром примерно от 3 до 15 мм и длиной от 5 до 30 мм. Щепа (также называемая древесной щепой, древесной стружкой или стружкой) является измельченной с помощью режущих инструментов древесиной.Most often, pellets consist of wood shavings, sawdust, biomass or other materials that are compressed into small discs or cylinders with a diameter of about 3 to 15 mm and a length of 5 to 30 mm. Chips (also called wood chips, wood shavings or shavings) are wood shredded with cutting tools.
Отопительные установки на биомассе для топлива в форме пеллет или щепы имеют по существу котел с топочной камерой (камерой сжигания) и примыкающее к нему теплообменное устройство. По причине ужесточенных установленных законом правовых норм во многих странах отопительные установки на биомассе также имеют фильтр для мелкой пыли. Как правило, имеется также другое различное оборудование, такое как устройства подачи топлива, регулировочные устройства, датчики, предохранительные термостаты, кнопочные выключатели, система возврата дымовых газов или отработавших газов, устройство очистки котла и отдельный резервуар для топлива.Biomass heating installations for fuel in the form of pellets or chips essentially have a boiler with a combustion chamber (combustion chamber) and a heat exchanger adjacent to it. Due to stricter statutory regulations in many countries, biomass heating systems also have a fine dust filter. As a rule, there are also various other equipment, such as fuel feeders, adjustment devices, sensors, safety thermostats, pushbutton switches, flue gas or exhaust gas return system, boiler cleaning device and a separate fuel tank.
У топочной камеры обычно предусматриваются устройство для подвода топлива, устройство для подвода воздуха и устройство для зажигания топлива. Устройство для подвода воздуха, в свою очередь, обычно имеет воздуходувку низкого давления, чтобы, предпочтительным образом, оказывать влияние на термодинамические факторы при сжигании в топочной камере. Устройство для подвода топлива может быть, например, оснащено боковой задвижкой (так называемое сжигание с поперечной подачей). При этом топливо подается в камеру сбоку посредством шнека или поршня.The combustion chamber is usually provided with a device for supplying fuel, a device for supplying air and a device for igniting fuel. The air supply device, in turn, usually has a low-pressure blower in order to preferably influence the thermodynamic factors during combustion in the combustion chamber. The fuel supply device can, for example, be equipped with a side valve (so-called cross-feed combustion). In this case, fuel is supplied to the chamber from the side by means of a screw or piston.
В топочной камере сжигания с неподвижным слоем также обычно предусмотрена колосниковая решетка, на которую по существу непрерывно подается и сжигается топливо. Эта колосниковая решетка поддерживает топливо для сжигания и имеет отверстия, например щели, которые делают возможным проход к топливу части воздуха для сжигания в качестве первичного воздуха. Помимо этого, колосниковая решетка может быть выполнена неподвижной или подвижной. Помимо этого, существуют топки с колосниковой решеткой, у которых воздух для сжигания подводится не через колосниковую решетку, а только сбоку.The fixed bed combustor also typically includes a grate into which fuel is substantially continuously supplied and burned. This grate supports the combustion fuel and has openings, such as slots, which allow a portion of the combustion air to pass to the fuel as primary air. In addition, the grate can be made fixed or movable. In addition, there are fireboxes with a grate, in which the combustion air is supplied not through the grate, but only from the side.
При прохождении первичного воздуха через колосниковую решетку колосниковая решетка, в частности, также охлаждается, за счет чего оберегается материал. Помимо этого, при недостаточном подводе воздуха на колосниковой решетке может происходить шлакообразование. Прежде всего, топки, которые должны питаться разными топливами, чем, прежде всего, занимается настоящее раскрытие, имеют присущую им проблему, что разные топлива имеют разные температуры плавления золы, содержания воды и разное поведение топлива. За счет этого является проблематичным выполнение отопительной установки, которая является в одинаковой степени хорошо пригодной для разных топлив. Кроме того, топочная камера обычно может разделяться на первичную зону сжигания (непосредственное сжигание топлива на колосниковой решетке, а также в газовом пространстве над ней для подвода дополнительного воздуха для сжигания) и вторичную зону сжигания (зону дожита дымового газа после дополнительного подвода воздуха). В топочной камере происходят сушка, пиролитическое разложение, а также газификация топлива и выгорание древесного угля. Кроме того, для полного сжигания образующихся горючих газов в одной или нескольких стадиях (вторичный воздух или третичный воздух) в начало вторичной зоны сжигания подается дополнительный воздух для сжигания.When the primary air passes through the grate, the grate is in particular also cooled, whereby the material is protected. In addition, with insufficient air supply, slag formation can occur on the grate. First of all, furnaces that are to be fed with different fuels, as the present disclosure is primarily concerned with, have the inherent problem that different fuels have different ash melting points, water content and different fuel behavior. As a result, it is problematic to design a heating system that is equally well suited to different fuels. In addition, the combustion chamber can usually be divided into a primary combustion zone (direct combustion of fuel on the grate, as well as in the gas space above it to supply additional air for combustion) and a secondary combustion zone (the zone of flue gas after additional air supply). Drying, pyrolytic decomposition, as well as gasification of fuel and burning out of charcoal take place in the combustion chamber. In addition, for complete combustion of the resulting combustible gases in one or more stages (secondary air or tertiary air), additional combustion air is supplied to the beginning of the secondary combustion zone.
Сжигание пеллет или щепы после сушки имеет по существу две фазы. В первой фазе топливо за счет высоких температур и воздуха, который может вдуваться в топочную камеру, по меньшей мере, частично пиролитически разлагается и превращается в газ. Во второй фазе происходит сжигание превращенных в газ долей, а также сжигание возможно присутствующего остаточного топлива (например, древесного угля). В этом отношении топливо газифицируется и образовавшийся газ, а также содержащийся в нем древесный уголь, совместно сжигаются.The combustion of pellets or wood chips after drying has essentially two phases. In the first phase, the fuel is at least partially pyrolytically decomposed and converted into gas due to high temperatures and air that can be blown into the combustion chamber. In the second phase, the combustion of the gasified fractions takes place, as well as the combustion of any residual fuel (eg charcoal) that may be present. In this respect, the fuel is gasified and the resulting gas, as well as the charcoal it contains, are co-burned.
Под пиролизом понимают термическое разложение твердых веществ без доступа кислорода. Пиролиз может быть разделен на первичный и вторичный пиролиз. Продуктами первичного пиролиза являются пиролизный кокс и пиролизные газы, причем пиролизные газы могут подразделяться на конденсируемые при комнатной температуре и не конденсируемые газы. Первичный пиролиз происходит приблизительно при 250-450°С, а вторичный пиролиз приблизительно при 450-600°С. Происходящий в дальнейшем вторичный пиролиз основывается на дальнейшей реакции первично образовавшихся продуктов пиролиза. Сушка и пиролиз происходят, по меньшей мере, в значительной степени без участия воздуха, так как из частиц выделяются летучие СН-соединения, и поэтому воздух не может достигать поверхности частиц. Газификация может рассматриваться как часть окисления, образовавшиеся при пиролитическом разложении твердые, жидкие и газообразные продукты посредством дальнейшего теплового воздействия приводятся в реакцию. Это происходит при добавлении газифицирующего агента, такого как воздух, кислород, водяной пар или диоксид углерода. Значение лямбда при газификации больше нуля и меньше единицы. Газификация происходит примерно при приблизительно от 300 до 850°С или даже до 1200°С. Полное окисление с избытком воздуха (лямбда больше 1) происходит затем за счет дополнительной подачи воздуха в этот процесс. Продуктами реакции являются по существу диоксид углерода, водяной пар и зола. У всех фаз границы являются не жестко установленными, а расплывающимися. Посредством предусмотренного на выходе отработанного газа котла лямбда датчика процесс сжигания может, предпочтительно, регулироваться.Pyrolysis is the thermal decomposition of solids in the absence of oxygen. Pyrolysis can be divided into primary and secondary pyrolysis. The products of primary pyrolysis are pyrolysis coke and pyrolysis gases, and pyrolysis gases can be divided into condensable at room temperature and non-condensable gases. Primary pyrolysis occurs at about 250-450°C and secondary pyrolysis at about 450-600°C. The subsequent secondary pyrolysis is based on the further reaction of the initially formed pyrolysis products. Drying and pyrolysis take place, at least to a large extent, without the participation of air, since volatile CH compounds are released from the particles, and therefore air cannot reach the surface of the particles. Gasification can be considered as part of the oxidation, the solid, liquid and gaseous products formed during the pyrolytic decomposition are reacted by further thermal action. This occurs when a gasifying agent such as air, oxygen, water vapor or carbon dioxide is added. The lambda value during gasification is greater than zero and less than one. Gasification occurs at about 300 to 850°C or even up to 1200°C. Complete oxidation with excess air (lambda greater than 1) then occurs due to additional air supply to this process. The reaction products are essentially carbon dioxide, water vapor and ash. For all phases, the boundaries are not rigidly established, but blurred. By means of a lambda sensor provided at the exhaust gas outlet of the boiler, the combustion process can advantageously be controlled.
Выражаясь в общем, коэффициент полезного действия сжигания за счет преобразования пеллет в газ повышается, поскольку газообразное топливо лучше смешивается с воздухом для сжигания и, тем самым, подвергается более полному превращению и получается меньший выброс вредных веществ, меньше не сожженных частиц и золы (летучей золы или частиц пыли).In general terms, the efficiency of combustion due to the conversion of pellets to gas is increased, since the gaseous fuel mixes better with the combustion air and thus undergoes a more complete transformation and less emissions of harmful substances, less unburned particles and ash (fly ash or dust particles).
При сжигании биомассы образуются газообразные или переносимые воздухом продукты сжигания, главными составными частями которых являются углерод, водород и кислород. Они могут подразделяться на выбросы при полном окислении, при неполном окислении и веществ из следовых элементов или загрязнений. В отношении выбросов при полном окислении речь идет по существу о диоксиде углерода (СО2) и водяном паре (Н2О). Целью сжигания является образование диоксида углерода из углерода биомассы, поскольку высвободившаяся энергия может быть так более полно использована. Выделение диоксида углерода (СО2) происходит в значительной степени пропорционально содержанию углерода в сожженном количестве топлива, поэтому диоксид углерода является также зависимым от вырабатываемой полезной энергии. Уменьшение может быть по существу достигнуто только посредством улучшения коэффициента полезного действия. Также образуются остатки сжигания, как, например, зола или также шлак.When biomass is burned, gaseous or airborne combustion products are formed, the main constituents of which are carbon, hydrogen and oxygen. These can be subdivided into emissions from full oxidation, from partial oxidation, and substances from trace elements or contaminants. With respect to full oxidation emissions, these are essentially carbon dioxide (CO 2 ) and water vapor (H 2 O). The purpose of combustion is to generate carbon dioxide from the carbon of the biomass, since the released energy can be more fully utilized in this way. The release of carbon dioxide (CO 2 ) is largely proportional to the carbon content of the amount of fuel burned, so carbon dioxide is also dependent on the useful energy produced. The reduction can essentially only be achieved by improving the efficiency. Incineration residues are also formed, such as ash or also slag.
Впрочем, описанными выше сложными процессами сжигания управлять не так просто. Так, например, в более общем смысле существует потребность улучшения в отношении процессов сжигания в отопительных установках на биомассе.However, the complex combustion processes described above are not so easy to manage. For example, more generally, there is a need for improvement with respect to combustion processes in biomass heating plants.
Кроме того, наряду с подводом воздуха в топочную камеру, известны устройства возврата дымовых газов или отработавших газов, которые возвращают отработавший газ из котла для охлаждения и повторного сжигания в топочной камере. При этом согласно уровню техники обычно существуют отверстия в топочной камере для подвода первичного воздуха через питающий топочную камеру воздуховод и, кроме того, в топочной камере существуют расположенные по периметру отверстия для подвода вторичного воздуха из вторичного воздуховода. Рециркуляция дымовых газов может происходить под или над колосниковой решеткой. Помимо этого, рециркуляция дымовых газов может происходить в смеси с воздухом для сжигания или отдельно.Furthermore, in addition to supplying air to the combustion chamber, flue gas or exhaust gas return devices are known which return exhaust gas from the boiler for cooling and re-combustion in the combustion chamber. In this case, according to the prior art, there are usually openings in the combustion chamber for supplying primary air through an air duct supplying the combustion chamber, and, in addition, there are openings located around the perimeter of the combustion chamber for supplying secondary air from the secondary air duct. Flue gas recirculation can take place under or above the grate. In addition, flue gas recirculation can take place either mixed with the combustion air or separately.
Дымовой газ или отработавший газ сжигания в топочной камере подводится к теплообменнику, так что горячие газообразные продукты сгорания протекают через теплообменник, чтобы переносить тепло на теплообменную среду, в отношении которой речь обычно идет о воде при примерно 80°С (обычно между 70°С и 110°С). Помимо этого, котел обычно имеет радиационную часть, которая встроена в топочную камеру, и конвективную часть (примыкающего к ней теплообменника).The flue gas or combustion exhaust gas in the combustion chamber is led to a heat exchanger so that hot combustion gases flow through the heat exchanger to transfer heat to the heat exchange medium, which is usually water at about 80°C (typically between 70°C and 110°C). In addition, the boiler usually has a radiation part, which is built into the combustion chamber, and a convective part (the heat exchanger adjacent to it).
В отношении устройства зажигания речь идет большей частью об устройстве горячего воздуха или устройстве накаливания. В первом случае сжигание запускается за счет того, что к топочной камере подводится горячий воздух, причем горячий воздух нагревается посредством электрического сопротивления. Во втором случае устройство накаливания имеет свечу накаливания / зажигательный стержень или несколько свечей накаливания для нагревания пеллет или щепы посредством прямого контакта, пока не начнется процесс сжигания. Свечи накаливания могут быть также снабжены двигателем, чтобы во время фазы зажигания оставаться в соприкосновении с пеллетами или щепой и затем возвращаться назад, чтобы не оставаться подвергаемыми действию пламени. Это решение является склонным к износу и дорогостоящим.With regard to the ignition device, it is mostly a hot air device or an incandescent device. In the first case, combustion is started by supplying hot air to the combustion chamber, the hot air being heated by electrical resistance. In the second case, the glow device has a glow plug / ignition rod or several glow plugs to heat the pellets or wood chips through direct contact until the combustion process starts. Glow plugs can also be motorized so that during the ignition phase they remain in contact with pellets or wood chips and then move back so as not to remain exposed to the flame. This solution is wear-prone and costly.
В принципе, у обычных отопительных установок га биомассе имеется проблема, что газообразные или твердые выбросы являются слишком высокими, что коэффициент полезного действия является слишком низким и что выбросы пыли являются слишком высокими. Помимо этого, является проблематичным изменяющееся качество по причине изменяющегося содержания воды и кусковатости топлива, чем затрудняется более равномерное выгорание топлива с меньшими выбросами. Прежде всего, у отопительных установок на биомассе, которые должны быть пригодными для разных видов биологического или биогенного топлива, изменяющееся качество и консистенция топлива усложняет поддерживание постоянно высокой эффективности отопительной установки на биомассе. В этом отношении существует значительная потребность в оптимизации.In principle, conventional biomass heating systems have the problem that the gaseous or solid emissions are too high, that the efficiency is too low and that the dust emissions are too high. In addition, variable quality due to varying water content and lumpiness of the fuel is problematic, making it difficult to burn the fuel more evenly with lower emissions. First of all, with biomass heating systems, which must be suitable for different types of biological or biogenic fuels, the changing quality and consistency of the fuel makes it difficult to maintain a consistently high efficiency of the biomass heating system. There is a significant need for optimization in this regard.
Недостаток обычных отопительных установок на биомассе для пеллет может заключаться в том, что пеллеты, которые падают в топочную камеру, могут выкатиться или соскользнуть решетки или колосниковой решетки или упасть рядом с колосниковой решеткой и попасть в область топочной камеры, в которой температура ниже или в которой плохой подвод воздуха, или они даже могут упасть в самую нижнюю камеру котла или зольную шахту. Пеллеты, которые не остаются на решетке или колосниковой решетке, сгорают не полностью и за счет этого становятся причиной плохого коэффициента полезного действия, чрезмерного количества золы и определенного количества не сгоревших частиц вредных веществ. Это является справедливым для пеллет, а также для щепы.A disadvantage of conventional biomass pellet heating systems may be that pellets that fall into the combustion chamber may roll out or slip off the grate or grate, or fall near the grate and enter an area of the combustion chamber where the temperature is lower or where poor air supply, or they may even fall into the lowest chamber of the boiler or the ash shaft. Pellets that do not remain on the grate or grate do not burn completely and thus cause poor efficiency, excessive ash and a certain amount of unburned harmful particles. This is true for pellets as well as wood chips.
По этой причине известные отопительные установки на биомассе для пеллет имеют вблизи решетки или колосниковой решетки и/или на выходе газообразных продуктов сгорания, например, отражательный лист, чтобы удерживать топливные элементы на определенном месте. У некоторых котлов на внутренней стороне топочной камеры предусмотрены выступы, чтобы предотвращать падение пеллет в систему золоудаления и/или в самую нижнюю камеру котла. Однако на этих отражательных листах или выступах могут, в свою очередь, накапливаться остаточные продукты сжигания, что затрудняет очистку и может препятствовать воздушным потокам в топочной камере, что, в свою очередь, снижает эффективность. Помимо этого, этот отражательный лист требует своих затрат на изготовления и монтаж. Это является справедливым для пеллет, а также для щепы.For this reason, known biomass pellet heating systems have near the grate or grate and/or at the outlet of the combustion gases, for example, a baffle sheet to keep the fuel cells in place. Some boilers have ledges on the inside of the combustion chamber to prevent pellets from falling into the ash handling system and/or into the lowest chamber of the boiler. However, these baffle sheets or protrusions can in turn accumulate combustion residues, making cleaning difficult and can obstruct airflow in the combustion chamber, which in turn reduces efficiency. In addition, this reflective sheet requires its own manufacturing and installation costs. This is true for pellets as well as wood chips.
Отопительные установки на биомассе для таблеток или щепы имеют следующие дополнительные недостатки или проблемы.Biomass heating plants for pellets or wood chips have the following additional disadvantages or problems.
Одна проблема заключается в том, что неполное сгорание вследствие неравномерного распределения топлива на колосниковой решетке и вследствие неоптимального смешения воздуха и топлива способствует накоплению и осыпанию несгоревшей золы через отверстия ввода воздуха, которые ведут непосредственно к колосниковой решетке, или от конца колосниковой решетки в воздушные каналы или область подвода воздуха.One problem is that incomplete combustion due to uneven distribution of fuel on the grate and due to suboptimal mixing of air and fuel contributes to the accumulation and shedding of unburned ash through the air inlets that lead directly to the grate, or from the end of the grate into the air channels or air supply area.
Это является особо мешающим и вызывает частые прерывания, чтобы проводить техническое обслуживание, такое как очистка. По этим причинам в топочной камере обычно поддерживается большой избыток воздуха, однако вследствие этого снижаются температура пламени и эффективность сжигания и это приводит к высоким выбросам несгоревших газов (например, СО, СуНу), NOx и пыли (например, за счет усиленного вихреобразования).This is particularly annoying and causes frequent interruptions to perform maintenance such as cleaning. For these reasons, a large excess of air is usually maintained in the combustion chamber, however, as a result, the flame temperature and combustion efficiency are reduced, and this leads to high emissions of unburned gases (for example, CO, CyHy), NOx and dust (for example, due to increased vortex formation).
Использование воздуходувки с низким напором не обеспечивает подходящего вихревого течения воздуха в топочной камере и не делает возможным оптимальное смешение воздуха и топлива. Обычно является затруднительным образование в обычных топочных камерах оптимального вихревого течения.The use of a low head blower does not provide a suitable swirl of air in the combustion chamber and does not allow optimum mixing of air and fuel. It is usually difficult to form an optimal vortex flow in conventional combustion chambers.
Другая проблема известных горелок без разбивки воздуха на ступени заключается еще и в том, что обе фазы, превращение пеллет в газ и сжигание, происходят посредством одного количества воздуха одновременно во всей топочной камере, вследствие чего эффективность снижается.Another problem with known burners without air staging is that both phases, the conversion of pellets into gas and combustion, occur with the same amount of air simultaneously in the entire combustion chamber, as a result of which the efficiency is reduced.
Помимо этого, существует потребность в оптимизации, прежде всего также у теплообменников отопительных устройств на биомассе согласно уровню техники, то есть их эффективность могла бы быть повышена. Также существует потребность в улучшении в отношении часто затруднительной и неэффективной очистки обычных теплообменников.In addition, there is a need for optimization, especially also for the heat exchangers of biomass heating devices according to the prior art, that is, their efficiency could be increased. There is also a need for improvement with respect to the often difficult and inefficient cleaning of conventional heat exchangers.
То же самое справедливо для обычных электрофильтров отопительных установок на биомассе. Их коронирующие и осадительные электроды систематически засоряются остатками сжигания, что ухудшает образование электрического поля для фильтрования и эффективность фильтрования.The same is true for conventional electrostatic precipitators in biomass heating systems. Their discharge and collection electrodes are systematically clogged with combustion residues, which impairs the formation of an electric field for filtering and filtering efficiency.
Задачей изобретения может быть разработка отопительной установки на биомассе по гибридной технологии, которая имеет малые выбросы (прежде всего, в отношении тонкой пыли, СО, углеводородов, NOx), которая может приспособляемо в отношении топлива эксплуатироваться со щепой и пеллетами и которая имеет высокий коэффициент полезного действия и которая при известных условиях имеет оптимизированную обработку дымового газа.It may be an object of the invention to develop a biomass heating system with hybrid technology which has low emissions (primarily with respect to fine dust, CO, hydrocarbons, NOx), which can be operated with wood chips and pellets in an adaptable manner in terms of fuel and which has a high efficiency factor. action and which, under certain conditions, has an optimized flue gas treatment.
При этом согласно изобретению и дополнительно играют роль следующие соображения:In this case, according to the invention and additionally, the following considerations play a role:
Гибридная технология должна делать возможным как использование пеллет, так и щепы с содержаниями воды между 8 и 55 процентами по массе.The hybrid technology should make it possible to use both pellets and wood chips with water contents between 8 and 55 percent by weight.
Должны быть достигнуты низкие газообразные выбросы (меньше чем 50 или 100 мг/нм3) в расчете на сухой дымовой газ и 13 процентов по объему О2).Low gaseous emissions (less than 50 or 100 mg/Nm 3 ) on a dry flue gas basis and 13 percent O 2 vol.) must be achieved.
Следует стремиться к низким выбросам пыли меньше 15 мг/нм3 при эксплуатации без электрофильтров и меньше 5 мг/нм3 с электрофильтрами.Low dust emissions of less than 15 mg/Nm 3 should be aimed at when operating without ESPs and below 5 mg/Nm 3 with ESPs.
Должен быть достигнут высокий коэффициент полезного действия до 98% в расчете на подводимую энергию топлива (теплоту сгорания).A high efficiency of up to 98% based on the energy input of the fuel (calorific value) must be achieved.
Помимо этого, можно предусмотреть, что должна быть оптимизирована эксплуатация установки. Например, должны стать возможными простое удаление золы, простая очистка или простое техническое обслуживание.In addition, it can be envisaged that the operation of the plant is to be optimized. For example, simple ash removal, simple cleaning or simple maintenance should be possible.
Помимо этого, должна иметься высокая эксплуатационная готовность установок.In addition, there must be a high availability of the plants.
При этом поставленная выше задача или потенциальные постановки отдельных проблем могут относиться к отдельным частичным аспектам всей установки, например к топочной камере, теплообменнику или электрической фильтровальной установке или конденсатору дымового газа.In this case, the task set above or the potential statements of individual problems can relate to individual partial aspects of the entire installation, for example to the combustion chamber, heat exchanger or electric filter installation or flue gas condenser.
Под оптимизированной обработкой дымового газа следует понимать все те меры, с помощью которых дымовой газ или сжигание могут быть улучшены. Это может, например, включать в себя меры, которые выполняют отопительную установку на биомассе с меньшими выбросами, более энергетически эффективной или более экономичной и которые сохраняют гидродинамическую и/или физическую обработку дымового газа. Под общее понятие обработки дымового газа попадают, например, также разъясненные ниже конденсация дымового газа или также разъясненная ниже рециркуляция дымового газа.Optimized flue gas treatment is to be understood as meaning all those measures by which flue gas or combustion can be improved. This may, for example, include measures that make the biomass heating plant less emitting, more energy efficient or more economical and that maintain hydrodynamic and/or physical treatment of the flue gas. The general concept of flue gas treatment includes, for example, flue gas condensation, which is also explained below, or flue gas recirculation, which is also explained below.
Эти названные выше задача(-и) решена(-ны) посредством предметов независимых пунктов формулы изобретения. Другие аспекты и предпочтительные усовершенствования являются предметов зависимых пунктов формулы изобретения.These aforementioned problem(s) are solved by means of the subject matter of the independent claims. Other aspects and preferred improvements are the subject of dependent claims.
Согласно одному аспекту настоящего раскрытия предусмотрена отопительная установка на биомассе для сжигания топлива в виде пеллет и/или щепы, причем установка имеет следующее: котел с топочным устройством, теплообменником с входом и выходом, причем топочное устройство имеет топочную камеру с первичной зоной сжигания и предусмотренной ниже по потоку от нее вторичную зону сжигания, причем топочное устройство имеет поворотную колосниковую решетку, на которой может сжигаться топливо, причем вторичная зона сжигания топочной камеры гидродинамически соединена с входом теплообменника, причем первичная зона сжигания ограничена сбоку несколькими кирпичами топочной камеры.According to one aspect of the present disclosure, a biomass heating plant for burning fuel in the form of pellets and/or wood chips is provided, the plant having the following: downstream of it, a secondary combustion zone, wherein the combustion device has a rotary grate on which fuel can be burned, and the secondary combustion zone of the combustion chamber is hydrodynamically connected to the inlet of the heat exchanger, and the primary combustion zone is limited on the side by several bricks of the combustion chamber.
Преимущества этой конфигурации и также следующие аспекты получаются из нижеследующего описания соответствующих примеров осуществления.The advantages of this configuration and also the following aspects are obtained from the following description of the respective embodiments.
Согласно одному усовершенствованию вышеупомянутого аспекта предусмотрена отопительная установка на биомассе, которая, помимо этого, имеет: рециркулирующее устройство для рециркуляции образовавшегося при сжигании топлива в топочном устройстве дымового газа, причем рециркулирующее устройство имеет следующее: вход рециркуляции, который предусмотрен ниже по потоку относительно выхода теплообменника и гидродинамически соединен с ним, и канал первичного воздуха для подвода первичного воздуха, первичный смесительный блок с первичной смесительной камерой и первичным смесительным каналом, причем первичная смесительная камера предусмотрена ниже по потоку относительно входа рециркуляции и канала первичного воздуха и гидродинамически соединена с ними, и по меньшей мере два воздушных клапана, которые предусмотрены на первичной смесительной камере со стороны входа, и первичный проход в первичную зону сжигания, который предусмотрен ниже по потоку относительно первичного смесительного канала и гидродинамически связан с ним, причем первичный проход предусмотрен выше по потоку относительно поворотной колосниковой решетки, причем первичный смесительный блок выполнен так, что он может смешивать дымовой газ из входа рециркуляции с первичным воздухом из канала первичного воздуха посредством по меньшей мере двух воздушных клапанов первичной смесительной камеры.According to one development of the above aspect, a biomass heating plant is provided, which furthermore has: a recirculation device for recirculating the flue gas formed during combustion in the combustion device, the recirculation device having the following: a recirculation inlet which is provided downstream of the heat exchanger outlet and hydrodynamically connected to it, and a primary air channel for supplying primary air, a primary mixing unit with a primary mixing chamber and a primary mixing channel, wherein the primary mixing chamber is provided downstream relative to the recirculation inlet and the primary air channel and is hydrodynamically connected to them, and at least at least two air valves, which are provided on the primary mixing chamber on the inlet side, and a primary passage to the primary combustion zone, which is provided downstream of the primary mixing channel and hydro is physically connected to it, wherein the primary passage is provided upstream of the rotary grate, the primary mixing unit being configured to mix flue gas from the recirculation inlet with primary air from the primary air duct by means of at least two primary mixing chamber air valves .
Согласно одному усовершенствованию вышеупомянутого аспекта предусмотрена отопительная установка на биомассе, причем первичный смесительный канал непосредственно соединен с выходом первичной смесительной камеры первичной смесительной камеры, и первичный смесительный канал предусмотрен ниже по потоку относительно первичной смесительной камеры.According to one improvement of the above aspect, a biomass heating plant is provided, wherein the primary mixing passage is directly connected to the outlet of the primary mixing chamber of the primary mixing chamber, and the primary mixing passage is provided downstream of the primary mixing chamber.
Согласно одному усовершенствованию вышеупомянутого аспекта предусмотрена отопительная установка на биомассе, причем первичный смесительный канал простирается прямолинейно и от начала до конца имеет минимальную длину 700 мм.According to one development of the above aspect, a biomass heating plant is provided, wherein the primary mixing channel extends in a straight line and has a minimum length of 700 mm from beginning to end.
Согласно одному усовершенствованию вышеупомянутого аспекта предусмотрена отопительная установка на биомассе, причем воздушные клапаны первичной смесительной камеры являются золотниковыми клапанами.According to one improvement of the above aspect, a biomass heating plant is provided, wherein the air valves of the primary mixing chamber are spool valves.
Согласно одному усовершенствованию вышеупомянутого аспекта предусмотрена отопительная установка на биомассе, которая, помимо этого, имеет следующее: первичная смесительная камера на стороне выхода имеет выход первичной смесительной камеры, и первичная смесительная камера на стороне входа имеет по меньшей мере два клапанных проходных отверстия, и первичная смесительная камера выполнена так, что по меньшей мере два клапанных проходных отверстия и выход первичной смесительной камеры не расположены друг против друга через первичную смесительную камеру, так что входящие через по меньшей мере два клапанных проходных отверстия в первичную смесительную камеру потоки в первичной смесительной камере изменяют направление или отклоняются.According to one improvement of the above aspect, a biomass heating plant is provided, which, in addition, has the following: the primary mixing chamber on the outlet side has a primary mixing chamber outlet, and the primary mixing chamber on the inlet side has at least two valve openings, and the primary mixing chamber the chamber is configured so that at least two valve passages and the outlet of the primary mixing chamber are not located opposite each other through the primary mixing chamber, so that the flows entering the primary mixing chamber through at least two valve passages into the primary mixing chamber change direction or are rejected.
Согласно одному усовершенствованию вышеупомянутого аспекта предусмотрена отопительная установка на биомассе, причем рециркулирующее устройство к тому же имеет: канал вторичного воздуха для подвода вторичного воздуха, вторичный смесительный блок с вторичной смесительной камерой и вторичным смесительным каналом, причем вторичная смесительная камера предусмотрена ниже по потоку относительно входа рециркуляции и канала вторичного воздуха и гидродинамически соединена с ними, и по меньшей мере два воздушных клапана, которые предусмотрены на стороне входа вторичной смесительной камеры, и сопла вторичного воздуха, которые предусмотрены в кирпичах поточной камеры и которые ориентированы в сторону в первичную зону сжигания и которые предусмотрены ниже по потоку относительно вторичной смесительной камеры и гидродинамически соединены с ней, причем второй смесительный блок выполнен так, что он смешивать дымовой газ из входа рециркуляции с вторичным воздухом из канала вторичного воздуха посредством по меньшей мере двух воздушных клапанов вторичной смесительной камеры.According to one improvement of the above aspect, a biomass heating plant is provided, the recirculating device furthermore having: a secondary air duct for supplying secondary air, a secondary mixing unit with a secondary mixing chamber and a secondary mixing duct, the secondary mixing chamber being provided downstream of the recirculation inlet and a secondary air duct and hydrodynamically connected thereto, and at least two air valves, which are provided on the inlet side of the secondary mixing chamber, and secondary air nozzles, which are provided in the bricks of the flow chamber and which are oriented sideways into the primary combustion zone and which are provided downstream of the secondary mixing chamber and are hydrodynamically connected to it, the second mixing unit being configured to mix flue gas from the recirculation inlet with secondary air from the secondary air duct by means of at least two air valves of the secondary mixing chamber.
Согласно одному усовершенствованию вышеупомянутого аспекта предусмотрена отопительная установка на биомассе, причем рециркулирующее устройство, помимо этого, имеет следующее: канал вторичного воздуха для подвода вторичного воздуха, канал вторичного термостатирования, причем канал вторичного термостатирования предусмотрен ниже по потоку относительно канала вторичного воздуха и гидродинамически соединен с ним, и по меньшей мере один воздушный клапан, который предусмотрен на стороне входа на канале вторичного термостатирования между каналом вторичного термостатирования и каналом вторичного воздуха, и сопла вторичного воздуха, которые предусмотрены в кирпичах топочной камеры и которые направлены сбоку в топочную камеру и которые предусмотрены ниже по потоку относительно канала вторичного термостатирования и гидродинамически соединены с ним, причем канал вторичного термостатирования выполнен так, что он может подогревать дымовой газ перед его входом в топочную камеру.According to one improvement of the above aspect, a biomass heating plant is provided, the recirculating device furthermore having the following: a secondary air duct for supplying secondary air, a secondary thermostating duct, the secondary thermostating duct being provided downstream of the secondary air duct and being hydrodynamically connected to it , and at least one air valve, which is provided on the inlet side on the secondary temperature control channel between the secondary temperature control channel and the secondary air channel, and secondary air nozzles, which are provided in the bricks of the combustion chamber and which are directed laterally into the combustion chamber and which are provided below flow relative to the secondary temperature control channel and are hydrodynamically connected to it, and the secondary temperature control channel is designed so that it can heat the flue gas before it enters the combustion chamber.
Согласно одному усовершенствованию вышеупомянутого аспекта предусмотрена отопительная установка на биомассе, которая, помимо этого, имеет следующее: электростатическое фильтровальное устройство для фильтрования дымового газа, конденсатор дымового газа, который предусмотрен ниже по потоку относительно электростатического фильтровального устройства и гидродинамически соединен с ним, причем: конденсатор дымового газа имеет первое гидродинамическое подключение и второе гидродинамическое подключение для протекания теплообменной среды через конденсатор дымового газа, и конденсатор дымового газа имеет несколько U-образных труб теплообменника, причем несколько U-образных труб теплообменника расположены группами в первом направлении параллельно друг другу, причем группы труб теплообменника расположены параллельно друг другу во втором направлении, причем группы труб теплообменника гидродинамически соединены последовательно между первым гидродинамическим подключением и вторым гидродинамическим подключением, несколько U-образных труб теплообменника расположены так, что они в отношении протекания дымового газа через несколько труб теплообменника образуют крестообразную противоточную конфигурацию.According to one improvement of the above aspect, a biomass heating plant is provided, which, in addition, has the following: an electrostatic filter device for filtering flue gas, a flue gas condenser, which is provided downstream of the electrostatic filter device and is hydrodynamically connected to it, wherein: a flue gas condenser gas has a first hydrodynamic connection and a second hydrodynamic connection for the flow of the heat exchange medium through the flue gas condenser, and the flue gas condenser has several U-shaped heat exchanger tubes, and several U-shaped heat exchanger tubes are arranged in groups in the first direction parallel to each other, and the groups of heat exchanger tubes arranged parallel to each other in the second direction, wherein the groups of heat exchanger tubes are hydrodynamically connected in series between the first hydrodynamic connection and the second hydrodynamic connection In addition, the plurality of U-shaped heat exchanger tubes are arranged so that they form a cross-shaped countercurrent configuration with respect to the flow of flue gas through the plurality of heat exchanger tubes.
Согласно одному усовершенствованию вышеупомянутого аспекта предусмотрена отопительная установка на биомассе, причем несколько U-образных труб теплообменника расположены так, что они образуют во втором направлении гидродинамически проходные проходы для протекания дымового газа, причем проходы имеют минимальную ширину SP2 (в первом направлении) 6,0 мм±2 мм.According to one improvement of the above aspect, a biomass heating plant is provided, wherein a plurality of U-shaped heat exchanger tubes are arranged so that they form, in the second direction, hydrodynamically flow passages for the flow of flue gas, the passages having a minimum width SP2 (in the first direction) of 6.0 mm ±2 mm.
Согласно одному усовершенствованию вышеупомянутого аспекта предусмотрена отопительная установка на биомассе, причем концы всех U-образных труб теплообменника расположены с размещением в пластинчатом базовом элементе труб, и несколько, от 7 до 12, предпочтительно от 8 до 10, труб 493 теплообменника расположены в виде группы в первом направлении, несколько, от 8 до 14, предпочтительно от 10 до 12, групп труб 493 теплообменника расположены во втором направлении.According to one improvement of the above aspect, a biomass heating plant is provided, wherein the ends of all U-shaped heat exchanger tubes are disposed in a plate-like tube base member, and a plurality of 7 to 12, preferably 8 to 10,
Согласно одному усовершенствованию вышеупомянутого аспекта предусмотрена отопительная установка на биомассе, причем U-образные трубы теплообменника имеют максимальную длину 421 мм±50 мм, и/или состоят из материала 1.4462 (в действующей на дату подачи заявки редакции определения этого материала).According to one development of the above aspect, a biomass heating plant is provided, wherein the U-tubes of the heat exchanger have a maximum length of 421 mm ± 50 mm, and/or consist of material 1.4462 (as of the date of filing of the application, the revision of the definition of this material).
Согласно одному усовершенствованию вышеупомянутого аспекта предусмотрена отопительная установка на биомассе, которая, помимо этого, имеет следующее: шнек для выгрузки золы для транспортировки остатков сжигания из котла, причем шнек для выгрузки золы имеет переходной шнек, который расположен в корпусе переходного шнека с возможностью вращения и имеет противоход.According to one improvement of the above aspect, a biomass heating plant is provided, which furthermore has the following: an ash discharge screw for transporting combustion residues from the boiler, the ash discharge screw having a transfer screw which is rotatably located in the transfer screw housing and has countermovement
Согласно одному усовершенствованию вышеупомянутого аспекта предусмотрена отопительная установка на биомассе, причем остатки сжигания в корпусе переходного шнека при вращении шнека для выгрузки золы спрессовываются так, что они, по меньшей мере, по существу отделяют или герметично уплотняют в отношении дымового газа остатки сжигания между топочной камерой и выходом теплообменника.According to one improvement of the above aspect, a biomass heating plant is provided, wherein the combustion residues in the transfer screw housing are pressed together by the rotation of the ash discharge screw so that they at least substantially separate or seal the combustion residues in relation to flue gas between the combustion chamber and outlet of the heat exchanger.
Согласно одному усовершенствованию вышеупомянутого аспекта предусмотрена отопительная установка на биомассе, причем корпус промежуточного шнека имеет открытое вверх отверстие, которое окружено воронкообразным элементом, и противоход переходного шнека выполнен так, что остатки сжигания при вращении шнека для выгрузки золы выводятся из отверстия вверх.According to one improvement of the above aspect, a biomass heating plant is provided, wherein the body of the intermediate auger has an upwardly open opening, which is surrounded by a funnel-shaped element, and the counterflow of the auger is designed so that the combustion residues are discharged from the opening upwards when the ash discharge screw rotates.
Согласно одному усовершенствованию вышеупомянутого аспекта предусмотрена отопительная установка на биомассе, причем шнек для выгрузки золы на одной стороне переходного шнека имеет больший диаметр, чем на другой стороне переходного шнека.According to one improvement of the above aspect, a biomass heating plant is provided, wherein the ash discharge auger on one side of the transfer auger has a larger diameter than on the other side of the transfer auger.
"Горизонтально" в настоящем случае может обозначать ориентацию оси или поперечного сечения при предположении, что котел установлен также горизонтально, в связи с чем, например, базовой точкой может быть уровень земли. Факультативно, "горизонтально" в настоящем случае может означать "параллельно" основной плоскости котла 11, как это обычно определяется. Помимо этого, факультативно, прежде всего, при отсутствии базовой плоскости, "горизонтально" может пониматься как "параллельно" плоскости сжигания колосниковой решетки."Horizontal" in the present case may indicate the orientation of the axis or cross-section, assuming that the boiler is also installed horizontally, in connection with which, for example, the reference point may be ground level. Optionally, "horizontally" in the present case may mean "parallel" to the main plane of the
Хотя все вышеуказанные отдельные признаки и подробности аспекта изобретения и усовершенствованных вариантов этого аспекта описаны в связи с отопительной установкой на биомассе, все эти отдельные признаки и подробности раскрыты также как независимые от отопительной установки на биомассе.While all of the above individual features and details of an aspect of the invention and improvements to that aspect have been described in connection with a biomass heating plant, all of these individual features and details are also disclosed as being independent of a biomass heating installation.
Прежде всего, независимо от отопительной установки на биомассе описаны устройство рециркуляции дымового газа, переходной шнек, первичный смесительный блок, вторичный смесительный блок и конденсатор дымового газа и, соответственно, могут быть предметом претензий независимо от нее.First of all, the flue gas recirculation device, the transfer auger, the primary mixing unit, the secondary mixing unit and the flue gas condenser are described independently of the biomass heating plant and can therefore be claimed independently of it.
В этом отношении дополнительно раскрыто рециркулирующее устройство для рециркуляции образовавшегося при сжигании топлива в топочном устройстве дымового газа, причем рециркулирующее устройство имеет следующее: вход рециркуляции, который выполнен так, чтобы быть предусмотренным ниже по потоку относительно выхода теплообменника и быть гидродинамически соединенным с ним, и канал первичного воздуха для подвода первичного воздуха, первичный смесительный блок с первичной смесительной камерой и первичным смесительным каналом, причем первичная смесительная камера предусмотрена ниже по потоку относительно входа рециркуляции и канала первичного воздуха и гидродинамически соединена с ними, и по меньшей мере два воздушных клапана, которые предусмотрены на стороне входа первичной смесительной камеры, и первичный проход в первичную зону сжигания, который предусмотрен ниже по потоку относительно первичного смесительного канала и гидродинамически связан с ним, причем первичный смесительный блок выполнен так, что может смешивать дымовой газ из входа рециркуляции с первичным воздухом из канала первичного воздуха посредством по меньшей мере двух воздушных клапанов первичной смесительной камеры.In this regard, further disclosed is a recirculation device for recirculating flue gas formed during combustion of fuel in a combustion device, the recirculation device having the following: a recirculation inlet, which is designed to be provided downstream of the heat exchanger outlet and be fluidly connected to it, and a channel primary air for supplying primary air, a primary mixing unit with a primary mixing chamber and a primary mixing channel, wherein the primary mixing chamber is provided downstream of the recirculation inlet and the primary air channel and is hydrodynamically connected to them, and at least two air valves, which are provided on the inlet side of the primary mixing chamber, and a primary passage to the primary combustion zone, which is provided downstream of the primary mixing channel and is fluidly connected to it, wherein the primary mixing unit is so that it can mix flue gas from the recirculation inlet with primary air from the primary air duct by means of at least two primary mixing chamber air valves.
Это рециркулирующее устройство может комбинироваться с другими раскрытыми здесь аспектами так, как специалист признает это технически выполнимым.This recirculating device may be combined with other aspects disclosed herein as the skilled person recognizes it is technically feasible.
Опция рециркуляции дымового газа может происходить или только в виде рециркуляции дымового газа под колосниковую решетку с первичным воздухом или также в виде рециркуляции дымового газа под и над колосниковой решеткой (то есть, с первичным и вторичным воздухом). Рециркуляция дымового газа над колосниковой решеткой служит улучшенному перемешиванию и регулированию температуры в топочной камере и кирпичах топочной камеры. Рециркуляция дымового газа под решетку также служит регулированию температуры (однако здесь регулированию температуры слоя топлива) и может оказывать влияние на продолжительность выжигания слоя топлива, чем могут выравниваться или уменьшаться различия между, например, щепой и пеллетами.The flue gas recirculation option can take place either only as flue gas recirculation under the grate with primary air or also as flue gas recirculation under and above the grate (i.e. with primary and secondary air). Flue gas recirculation above the grate serves to improve mixing and temperature control in the combustion chamber and the combustion chamber bricks. Recirculation of the flue gas under the grate also serves to regulate the temperature (however, here to regulate the temperature of the fuel layer) and can influence the duration of the burning of the fuel layer, whereby differences between, for example, wood chips and pellets can be equalized or reduced.
Помимо этого, раскрыт конденсатор дымового газа, который может быть соединен с выходом отработавшего газа котла, причем: конденсатор дымового газа имеет первое подключение текучей среды и второе подключение текучей среды для протекания теплообменной среды через конденсатор дымового газа, и конденсатор дымового газа имеет несколько U-образных труб теплообменника, причем несколько U-образных труб теплообменника расположены группами параллельно друг другу в первом направлении, причем группы труб теплообменника расположены параллельно друг другу во втором направлении, причем группы труб теплообменника гидродинамически соединены последовательно между первым гидродинамическим подключением и вторым гидродинамическим подключением, несколько U-образных труб теплообменника расположены так, что они в отношении протекания дымового газа через несколько труб теплообменника образуют крестообразную противоточную конфигурацию.In addition, a flue gas condenser is disclosed that can be connected to a flue gas outlet of a boiler, wherein: the flue gas condenser has a first fluid connection and a second fluid connection for flowing a heat exchange medium through the flue gas condenser, and the flue gas condenser has several U- shaped tubes of the heat exchanger, moreover, several U-shaped tubes of the heat exchanger are arranged in groups parallel to each other in the first direction, and the groups of heat exchanger tubes are parallel to each other in the second direction, and the groups of heat exchanger tubes are hydrodynamically connected in series between the first hydrodynamic connection and the second hydrodynamic connection, several U -shaped tubes of the heat exchanger are arranged so that they form a cruciform countercurrent configuration with respect to the flow of flue gas through several tubes of the heat exchanger.
Этот конденсатор дымового газа может комбинироваться с другими раскрытыми здесь аспектами так, как специалист признает это технически выполнимым. Прежде всего, раскрыта предпочтительная комбинация из конденсатора дымового газа и электрического фильтровального устройства.This flue gas condenser may be combined with the other aspects disclosed herein as the skilled person will recognize as technically feasible. First of all, a preferred combination of a flue gas condenser and an electrical filter device is disclosed.
Помимо этого, раскрыт шнек для выгрузки золы для транспортировки остатков сжигания из котла отопительной установки на биомассе, причем шнек для выгрузки золы имеет переходной шнек, который расположен в корпусе переходного шнека с возможностью вращения и имеет противоход.In addition, an ash unloading auger for transporting combustion residues from a boiler of a biomass heating plant is disclosed, the ash unloading auger having a transfer auger, which is rotatably located in the transfer auger body and has a counter-thread.
Этот шнек для выгрузки золы может комбинироваться с другими раскрытыми здесь аспектами и отдельными признаками так, как специалист признает это технически выполнимым.This ash auger can be combined with other aspects and individual features disclosed herein, as the person skilled in the art finds it technically feasible.
Отопительная установка на биомассе согласно изобретению будет ниже более подробно разъяснена в приведенных в качестве примеров примерах осуществления и отдельных аспектах со ссылкой на фигуры чертежей.The biomass heating plant according to the invention will be explained in more detail below in the exemplary embodiments and individual aspects with reference to the figures of the drawings.
Фиг. 1 - показывает трехмерный обзорный вид отопительной установки на биомассе согласно одному варианту осуществления изобретения,Fig. 1 shows a three-dimensional overview of a biomass heating plant according to one embodiment of the invention,
Фиг. 2 - показывает вид в поперечном сечении через отопительную установку на биомассе согласно фиг. 1, который выполнен вдоль линии сечения SL1 и который показан при рассмотрении с бокового вида S,Fig. 2 shows a cross-sectional view through the biomass heating plant according to FIG. 1, which is taken along the section line SL1 and which is shown when viewed from the side view S,
Фиг. 3 - также показывает вид в поперечном сечении через отопительную установку на биомассе согласно фиг. 1 с изображением траекторий потоков, причем вид в поперечном сечении выполнен вдоль линии сечения SL1, и который показан при рассмотрении с бокового вида S,Fig. 3 also shows a cross-sectional view through the biomass heating plant according to FIG. 1 showing the flow paths, the cross-sectional view taken along the section line SL1, and which is shown when viewed from the side view S,
Фиг. 4 - показывает частичный вид согласно фиг. 2, который представляет геометрию топочной камеры котла согласно фиг. 2 и фиг. 3,Fig. 4 shows a partial view according to FIG. 2 which represents the geometry of the combustion chamber of the boiler according to FIG. 2 and FIG. 3,
Фиг. 5 - показывает вид в сечении через котел или топочную камеру котла вдоль вертикальной линии сечения А2 согласно фиг. 4,Fig. 5 shows a sectional view through the boiler or boiler combustion chamber along the vertical section line A2 according to FIG. four,
Фиг. 6 - показывает трехмерный вид в сечении первичной зоны сжигания топочной камеры с поворотной колосниковой решеткой согласно фиг. 4,Fig. 6 shows a three-dimensional sectional view of the primary combustion zone of the rotary grate combustion chamber according to FIG. four,
Фиг. 7 - показывает соответственно фиг. 6 вид в разобранном виде кирпичей топочной камеры,Fig. 7 respectively shows FIG. 6 exploded view of the bricks of the combustion chamber,
Фиг. 8 - показывает вид на поворотную колосниковую решетку с элементами поворотной колосниковой решетки сверху из вида линии сечения А1 согласно фиг. 2,Fig. 8 shows a view of the rotary grate with the elements of the rotary grate from above, from the sectional line A1 according to FIG. 2,
Фиг. 9 - показывает поворотную колосниковую решетку согласно фиг. 2 в закрытом положении, причем все три элемента поворотной колосниковой решетки ориентированы горизонтально или закрыты,Fig. 9 shows the rotary grate according to FIG. 2 in the closed position, with all three elements of the rotary grate oriented horizontally or closed,
Фиг. 10 - показывает поворотную колосниковую решетку согласно фиг. 9 в состоянии частичной очистки поворотной колосниковой решетки в режиме поддержания пламени,Fig. 10 shows the rotary grate according to FIG. 9 in the state of partial cleaning of the rotary grate in the flame maintenance mode,
Фиг. 11 - показывает поворотную колосниковую решетку согласно фиг. 9 в состоянии полной очистки, которая выполняется, предпочтительно, во время простоя установки,Fig. 11 shows the rotary grate according to FIG. 9 in a state of complete cleaning, which is carried out preferably during plant downtime,
Фиг. 12 - показывает выделенный вид под углом приведенного в качестве примера рециркулирующего устройства с кирпичами топочной камеры, которые окружают первичную зону сжигания,Fig. 12 shows a highlighted angled view of an exemplary recirculation device with firebox bricks that surround the primary combustion zone,
Фиг. 13 - показывает выделенный полупрозрачный вид под углом рециркулирующего устройства согласно фиг. 12,Fig. 13 shows a highlighted translucent angled view of the recycling device of FIG. 12,
Фиг. 14 - показывает вид сбоку рециркулирующего устройства 5 согласно фиг. 12 и фиг. 13,Fig. 14 shows a side view of the
Фиг. 15 - показывает схематическую блок-схему, которая показывает траектории потоков в соответствующих отдельных компонентах отопительной установки на биомассе и рециркулирующем устройстве согласно фиг. 12-14,Fig. 15 shows a schematic block diagram which shows the flow paths in the respective individual components of the biomass heating plant and the recirculation device according to FIG. 12-14,
Фиг. 16 - показывает соответственно внешним видам согласно фиг. 12 и фиг. 13 вид в сечении под наклонным углом зрения приведенной в качестве примера первичной смесительной камеры, а также двух расположенных на стороне входа клапанов 52 (первичного) воздуха с их (первичными) клапанными форкамерами 525,Fig. 16 shows according to the appearances according to FIG. 12 and FIG. 13 is an oblique sectional view of an exemplary primary mixing chamber as well as two inlet side (primary)
Фиг. 17 - показывает соответственно внешним видам согласно фиг. 12 и фиг. 13 относительно факультативной вторичной рециркуляции вид в сечении под другим наклонным углом зрения приведенной в качестве примера вторичной смесительной камеры, а также двух расположенных на стороне входа клапанов (вторичного) воздуха с их (вторичными) клапанными форкамерами,Fig. 17 shows according to the appearances according to FIG. 12 and FIG. 13 with respect to the optional secondary recirculation, a sectional view, from a different oblique angle, of an exemplary secondary mixing chamber, as well as two inlet side (secondary) air valves with their (secondary) valve prechambers,
Фиг. 18 - показывает трехмерный обзорный вид отопительной установки на биомассе согласно фиг. 1 с дополнительной внешней облицовкой и дополнительным конденсатором дымового газа,Fig. 18 shows a three-dimensional overview of the biomass heating plant according to FIG. 1 with additional outer lining and additional flue gas condenser,
Фиг. 19А - показывает конденсатор 49 дымового газа согласно фиг. 18 на виде сбоку из направления стрелки Н согласно фиг. 18,Fig. 19A shows the
Фиг. 19Б - показывает конденсатор 49 дымового газа согласно фиг. 18 на виде сбоку из направления стрелки Y согласно фиг. 18,Fig. 19B shows the
Фиг. 20 - показывает внутренний вид конденсатора дымового газа согласно фиг. 18 и фиг. 19,Fig. 20 shows an internal view of the flue gas condenser according to FIG. 18 and FIG. 19,
Фиг. 21 - показывает конденсатор дымового газа из вида сверху с видом в отверстие для подвода дымового газа конденсатора дымового газа,Fig. 21 shows the flue gas condenser from a top view looking into the flue gas inlet of the flue gas condenser,
Фиг. 22 - показывает конденсатор дымового газа согласно фиг. 18 из вида горизонтального сечения сверху,Fig. 22 shows the flue gas condenser according to FIG. 18 from a horizontal sectional view from above,
Фиг. 23 - показывает трехмерный вид нескольких труб теплообменника с базовым элементом труб и держателем труб,Fig. 23 shows a three-dimensional view of several tubes of a heat exchanger with a tube base element and a tube holder,
Фиг. 24 - показывает вид сбоку нескольких труб теплообменника согласно фиг. 23,Fig. 24 shows a side view of several tubes of the heat exchanger according to FIG. 23,
Фиг. 25 - показывает вид сверху на несколько труб теплообменника согласно фиг. 23,Fig. 25 shows a top view of several tubes of the heat exchanger of FIG. 23,
Фиг. 26 - показывает вид сверху на несколько труб теплообменника согласно фиг. 23,Fig. 26 shows a top view of several tubes of the heat exchanger of FIG. 23,
Фиг. 27А - показывает выделенный из фиг. 2 и фиг. 3 вид в сечении шнека для выгрузки золы с переходным шнеком,Fig. 27A shows a selected from FIG. 2 and FIG. 3 cross-sectional view of the ash discharge auger with transition auger,
Фиг. 27Б - показывает трехмерный вид под углом шнека для выгрузки золы согласно фиг. 27А,Fig. 27B shows a 3D angled view of the ash discharge screw of FIG. 27A,
Фиг. 28 - показывает трехмерный вид под углом корпуса переходного шнека,Fig. 28 - shows a three-dimensional view at an angle of the body of the adapter auger,
Фиг. 29 - показывает подробный вид вида в сечении шнека для выгрузки золы с переходным шнеком согласно фиг. 27А,Fig. 29 shows a detailed sectional view of an ash discharge screw with a transfer screw according to FIG. 27A,
Фиг. 30 - показывает выделенный полупрозрачный вид под углом рециркуляционного устройства согласно другому варианту осуществления,Fig. 30 shows a highlighted translucent angled view of a recirculation device according to another embodiment,
Фиг. 31 - показывает схематическую блок-схему, которая раскрывает траектории потоков в соответствующих отдельных компонентах отопительной установки на биомассе и рециркулирующем устройстве из фиг. 30 согласно другому варианту осуществления.Fig. 31 shows a schematic block diagram which discloses the flow paths in the respective individual components of the biomass heating plant and the recirculation device of FIG. 30 according to another embodiment.
Описание приводимых в качестве примеров вариантов осуществленияDescription of exemplary embodiments
В дальнейшем, исключительно в качестве примеров раскрыты разные варианты осуществления настоящего раскрытия со ссылкой на прилагаемые чертежи. Однако варианты осуществления и использованные в них понятия не должны служить ограничению настоящего раскрытия определенными вариантами осуществления, и они должны интерпретироваться так, что они содержат разные изменения, эквиваленты и/или альтернативы согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия.Hereinafter, by way of example only, various embodiments of the present disclosure are disclosed with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments and the terms used therein are not to be used as a limitation of the present disclosure to certain embodiments, and they are to be interpreted to include various modifications, equivalents, and/or alternatives according to the embodiments of the present disclosure.
Если в описании должны были использоваться общие понятие для показанных на фигурах признаков или элементов, то предполагается, что для специалиста на фигурах раскрываются не только специальные признаки или элементы, но и общие технические решения.If the description were to use a general concept for the features or elements shown in the figures, then it is assumed that for a person skilled in the figures, not only special features or elements are disclosed, but also general technical solutions.
В отношении описания фигур, на отдельных фигурах могут использоваться одинаковые ссылочные обозначения, чтобы делать ссылки на похожие или технически соответствующие элементы. Помимо этого, для наглядности на отдельных подробных видах или видах в сечении могут быть представлены больше элементов или признаков со ссылочными обозначениями, чем на общих видах. При этом следует исходить из того, что эти элементы или признаки также соответственно раскрыты на общих видах, даже если они там явно не приведены.With regard to the description of the figures, the same reference signs may be used in the individual figures to refer to similar or technically related elements. In addition, for clarity, individual detailed or sectional views may show more elements or features with reference symbols than general views. It should be assumed that these elements or features are also respectively disclosed in the general views, even if they are not explicitly shown there.
Следует понимать, что единственная форма существительного, которая соответствует предмету, может включать в себя один или несколько предметов, если только соответствующий контекст не указывает однозначно на что-то другое.It should be understood that the only form of a noun that corresponds to a subject may include one or more subjects, unless the appropriate context clearly indicates something else.
В настоящем раскрытии выражение, такое как "А или Б", "по меньшей мере одно из А и/или Б" или "одно или более из А и/или Б" может включать в себя все возможные комбинации совместно приведенных признаков. Выражения, такие как "первый", "второй", "первичный" или "вторичный", которые здесь используются, могут представлять разные элементы независимо от их последовательности и/или значения и не ограничивают соответствующие элементы. Если описывается, что элемент (например, первый элемент) "функционально" или "коммуникативно" связан или соединен с другим элементом (например, вторым элементом), то элемент может непосредственно связываться с другим элементом или связываться с другим элементом через другой элемент (например, третий элемент).In the present disclosure, an expression such as "A or B", "at least one of A and/or B", or "one or more of A and/or B" may include all possible combinations of the features listed together. Expressions such as "first", "second", "primary", or "secondary" as used herein may represent different elements regardless of their sequence and/or value, and do not limit the respective elements. If an element (e.g., the first element) is described as being "operably" or "communicatively" connected to or connected to another element (e.g., the second element), then the element may be directly related to the other element, or connected to the other element via the other element (e.g., third element).
Использованное в данном раскрытии выражение "сконфигурирован, чтобы" (или "выполнен") может быть, например, заменено на "пригоден для", "пригоден, чтобы", "приспособлен к", "сделан для", "способен к" в зависимости от технических возможностей. Факультативно, в определенной ситуации выражение "устройство сконфигурировано, чтобы" или "выполнено, чтобы" может означать, что устройство может работать вместе с другим устройством или компонентом или может выполнять соответствующую функцию.As used in this disclosure, the expression "configured to" (or "performed") can be, for example, replaced by "suitable for", "fit for", "adapted for", "made for", "capable of" depending from technical possibilities. Optionally, in a particular situation, the phrase "the device is configured to" or "done to" may mean that the device may work in conjunction with another device or component, or may perform a corresponding function.
Все данные о размерах, которые указаны в "мм" следует понимать как диапазон размеров ±1 мм вокруг указанного значения, если явно не указаны другие допуски или другие диапазоны.All dimensional data given in "mm" should be understood as a dimensional range of ±1 mm around the indicated value, unless other tolerances or other ranges are explicitly stated.
Следует заметить, что настоящие отдельные аспекты, например поворотная колосниковая решетка, топочная камера или фильтровальное устройство отдельно или раздельно от отопительной установки на биомассе раскрыты здесь в качестве отдельных частей или отдельных устройств. Следовательно, специалисту понятно, что здесь также отдельные аспекты или части установок раскрыты сами по себе. В данном случае отдельные аспекты или части установки, прежде всего, раскрыты в обозначенных скобками подразделах. Предусмотрено, что эти отдельные аспекты также могут быть предметом претензий.It should be noted that the present individual aspects, such as a rotary grate, a combustion chamber or a filter device separately or separately from a biomass heating plant, are disclosed here as separate parts or separate devices. Therefore, the specialist will understand that here also individual aspects or parts of the installations are disclosed in themselves. In this case, individual aspects or parts of the installation, first of all, are disclosed in the subsections indicated in brackets. It is envisaged that these individual aspects may also be the subject of claims.
Помимо этого, для наглядности на фигурах не всегда отдельно обозначены все признаки и элементы, прежде всего, если они повторяются. Более того, элементы и признаки, смотря по обстоятельствам, обозначаются для примера. Тогда аналогичные или одинаковые элементы следует понимать как таковые.In addition, for clarity, the figures do not always separately indicate all the features and elements, especially if they are repeated. Moreover, elements and features, depending on the circumstances, are indicated by way of example. Similar or identical elements are then to be understood as such.
(Отопительная установка на биомассе)(Biomass heating plant)
На фиг. 1 показан трехмерный общий вид отопительной установки 1 на биомассе согласно приведенному в качестве примера варианту осуществления изобретения.In FIG. 1 shows a three-dimensional perspective view of a
Стрелка V на фигурах обозначает вид спереди установки 1, а стрелка S на фигурах обозначает вид сбоку установки 1.The arrow V in the figures indicates the front view of the
Отопительная установка 1 на биомассе имеет котел 11, который опирается на основание 12 котла. Котел 11 имеет корпус 13 котла, например, из листовой стали.The
В передней части котла 11 находится устройство 2 для сжигания (не показано), которое может быть доступно через первое отверстие для технического обслуживания с крышкой 21. На держателе 22 механизма поворота для поворотной колосниковой решетки 25 (не показана) закреплен механизм 23 поворота, с помощью которого движущиеся силы могут передаваться на подшипниковую ось 81 поворотной колосниковой решетки 25.At the front of the
В центре котла 11 находится теплообменник 3 (не показан), который может быть доступен сверху через второе отверстие 31 для технического обслуживания с замком.In the center of the
В задней части котла 11 находится факультативное фильтровальное устройство 4 (не показано) с электродом 44 (не показан), который подвешен с помощью изолированного держателя 43 электрода и на который через линию 42 питания электрода подается напряжение. Отработавший газ отопительной установки 1 на биомассе отводится через выходной патрубок 41 отработанных газов, который (по текучей среде) гидродинамически расположен после фильтровального устройства 4. Здесь может быть предусмотрен вентилятор.At the rear of the
За котлом 11 предусмотрено рециркулирующее устройство 5, которое рециркулирует часть дымовых газов или отработавших газов через каналы 51, 53 и 54 и заслонки 52 для охлаждения процесса сжигания и повторного использования при процессе сжигания. Это рециркулирующее устройство 5 будет подробно разъяснено позднее со ссылкой на фиг. 12-17.A
Помимо этого, отопительная установка 1 на биомассе имеет устройство 6 подачи топлива, с помощью которого топливо контролируемо транспортируется в топочное устройство 2 в первичную зону 26 сжигания сбоку на поворотную колосниковую решетку 25. Устройство 6 подачи топлива имеет лопастной дозатор 61 с патрубком 65 подвода топлива, причем лопастной дозатор 61 имеет приводной двигатель 66 с электроникой управления. Приводимая в движение приводным двигателем 66 ось 62 приводит в движение механизм 63 передачи, который может приводить в движение (не показанный) шнековый транспортер 67 топлива, так что топливо подается в подводящем канале 64 топлива к топочному устройству 2.In addition, the
В нижней части отопительной установки 1 на биомассе предусмотрено устройство 7 отвода золы, которое имеет шнековый транспортер 71 отвода золы в канале отвода золы, который приводится в движение двигателем 72.At the bottom of the
На фиг. 2 показан вид в сечении через отопительную установку 1 на биомассе согласно фиг. 1, которое выполнено вдоль линии SL1 и которое показано при рассмотрении с бокового вида S. На соответствующей фиг. 3, которая показывает то же сечение, что и фиг.2, для наглядности схематически показаны потоки дымового газа и гидродинамические сечения. Относительно фиг. 3 следует заметить, что отдельные области по сравнению фиг. 2 показаны затемненными. Это служит только наглядности фиг. 3 и видимости стрелок S5, S6 и S7 потоков.In FIG. 2 shows a sectional view through the
Слева направо на фиг. 2 предусмотрены устройство 2 для сжигания, теплообменник 3 и (факультативное) фильтровальное устройство 4 котла 11. Котел 11 опирается на основание 12 котла и имеет многостенный корпус 13 котла, в котором может циркулировать вода или другая текучая теплообменная среда. Для подвода и отвода теплообменной среды предусмотрены устройство 14 циркуляции воды с насосом, вентилями, трубопроводами и т.п.From left to right in Fig. 2, a
Устройство 2 для сжигания имеет топочную камеру 24, в которой, по сути, происходит процесс сжигания топлива. Топочная камера 24 имеет описанную позднее более подробно многоэлементную поворотную колосниковую решетку 25, на которой находятся топливо 28. Многоэлементная поворотная колосниковая решетка 25 расположена с возможностью поворота посредством нескольких подшипниковых осей 81.The
Помимо этого, ссылаясь на фиг. 2, первичная зона 26 сжигания топочной камеры 24 окружена (несколькими) кирпичами 29 топочной камеры, причем кирпичи 29 топочной камеры определяют геометрию первичной зоны 26 сжигания. Поперечное сечение первичной зоны 26 сжигания (например) вдоль горизонтальной линии сечения А1 является по существу овальным (например, 380 мм±60 мм × 320 мм±60 мм, при этом следует отметить, что некоторые из вышеупомянутых комбинаций величин также могут давать овальное поперечное сечение). Стрелка S1 схематически показывает поток из сопла вторичного воздуха 291, причем этот поток (он показан чисто схематически) имеет индуцированную соплами 291 вторичного воздуха закрутку, чтобы улучшить перемешивание дымовых газов.In addition, referring to FIG. 2, the
При этом сопла вторичного воздуха 291 выполнены таким образом, что они вводят (предварительно нагретый посредством кирпичей 29 топочной камеры) вторичный воздух тангенциально в топочную камеру 24 с ее в этом месте овальным поперечным сечением. За счет этого возникает вихревой или закрученный поток S1, который приблизительно в виде спирали протекает вверх. Другими словами, образуется протекающий вверх и вращающийся вокруг вертикальной оси спиральный поток.In this case, the
Таким образом, сопла 291 вторичного воздуха ориентированы так, что они вводят вторичный воздух - при рассмотрении в горизонтальной плоскости - в топочную камеру 24 тангенциально. Другими словами, сопла 291 вторичного воздуха предусмотрены для не ориентированного на центр топочной камеры входа вторичного воздуха. Помимо этого, такой тангенциальный вход может использоваться также в случае круглой геометрии топочной камеры.The
При этом все сопла 291 вторичного воздуха ориентированы так, что они приводят или к закрученному вправо или закрученному влево потоку. В этом отношении каждое сопло 291 вторичного воздуха может вносить вклад в образование завихренных потоков, причем каждое сопло 291 вторичного воздуха имеет одинаковую ориентацию. В отношении вышеупомянутого следует заметить, в исключительных случаях отдельные сопла 291 вторичного воздуха могут быть расположены нейтрально (с ориентацией в центр) или противоположно (с противоположной ориентацией), хотя это может ухудшить гидродинамическую эффективность устройства.Here, all the
Кирпичи 29 топочной камеры образуют внутреннюю облицовку первичной зоны 26 сжигания, накапливают тепло и непосредственно подвергаются действию огня. За счет этого кирпичи 29 топочной камеры также защищают другие материалы топочной камеры 24, например чугун, от прямого воздействия пламени топочной камеры. Кирпичи 29 топочной камеры, предпочтительно, соотнесены с формой колосниковой решетки 25. Помимо этого, кирпичи 29 топочной камеры имеют сопла 291 вторичного воздуха или сопла рециркуляции, которые рециркулируют дымовой газ в первичную зону 26 сжигания для повторного участия в процессе сжигания и, прежде всего, для охлаждения по мере необходимости. При этом сопла 291 вторичного воздух направлены не на центр первичной зоны сжигания, а ацентрически, чтобы вызывать закручивание потока в первичной зоне 26 сжигания (то есть, закрученный и вихревой поток, которые будет более подробно разъяснен ниже). Кирпичи 29 топочной камеры будут более подробно описаны ниже. На входе котельных труб предусмотрена изоляция 311. Овальная форма первичной зоны 26 сжигания (и сопла), а также длина и положением сопел 291 вторичного воздуха, предпочтительно, способствуют образованию и поддержанию завихренного потока, предпочтительно, до перекрытия топочной камеры 24.The
Вторичная зона 27 сжигания примыкает или на высоте сопел 291 топочной камеры (при рассмотрении функционально или теплотехнически) или на высоте сопла 203 топочной камеры (при рассмотрении чисто структурно или конструктивно) к первичной зоне 26 сжигания топочной камеры 26 и задает радиационную часть топочной камеры 26. В радиационной части образовавшийся при сжигании дымовой газ отдает свою тепловую энергию главным образом посредством теплового излучения, прежде всего, к теплообменной среде, которая находится в обеих левых камерах 38.The
Соответствующие потоки дымового газа показаны на фиг. 3 посредством стрелок S2 и S3 чисто для примера. Эти вихревые течения, смотря по обстоятельствам, включают в себя небольшие обратные потоки или другие турбулентности, которые представлены посредством чисто схематических стрелок S2 и S3. Однако основной принцип проявления потоков в топочной камере 24, исходя из стрелок S2 и S3, является для специалиста понятным или вычисляемым.The corresponding flue gas flows are shown in FIG. 3 by means of arrows S2 and S3 purely by way of example. These eddy currents, as the case may be, include small reverse flows or other turbulences, which are represented by the purely schematic arrows S2 and S3. However, the basic principle of the manifestation of flows in the
Вызванные посредством подачи вторичного воздуха через сопла в изолированной или ограниченной топочной камере 24 образуются ярко выраженные закрученные, вращательные или вихревые потоки. При этом, прежде всего, овальная геометрия топочной камеры 24 способствует тому, что вихревые потоки могут развиваться без помех или оптимально.Pronounced swirling, rotational or eddy currents are formed in the isolated or
После выхода из сопла 203, которое еще раз сводит в пучок эти вихревые потоки, проявляются имеющие форму пламени свечи вращательные потоки S2 (ср. также фиг. 21), которые, предпочтительно, могут достигать перекрытия 204 топочной камеры, за счет чего лучше используется имеющееся в распоряжении пространство топочной камеры 24. При этом вихревые потоки концентрируются в середине А2 точной камеры и идеально используют объем вторичной зоны 27 сжигания. Помимо этого, сужение, которое создает сопло 203 для вихревых потоков, уменьшает вращательный потоки, за счет чего создаются турбулентности для улучшения перемешивания смеси "воздух - дымовой газ". Итак, за счет сужения или сокращения посредством сопла 203 топочной камеры происходит поперечное перемешивание. Впрочем, вращательный импульс потоков, по меньшей мере, частично сохраняется также над соплом 203 топочной камеры, что поддерживает распространение потоков до перекрытия 204 топочной камеры.After exiting the
Следовательно, сопла 291 вторичного воздуха встроены в эллиптическое или овальное поперечное сечение топочной камеры 24 так, что они из-за их длины и их ориентации индуцируют вихревые потоки, которые приводят во вращение смесь "дымовой газ - вторичный воздух" и за счет этого делают возможным (еще раз улучшенное посредством комбинации с расположенной над ними сопла 203 топочной камеры) полное сжигание при минимальном избытке воздуха и, следовательно, максимальный коэффициент полезного действия. Это также показано на фиг. 19-21.Consequently, the
При этом подвод вторичного воздуха выполнен так, что он охлаждает горячие кирпичи 29 топочной камеры посредством их обтекания, и вторичный воздух, в свою очередь, сам подогревается, вследствие чего скорость выгорания дымовых газов возрастает и обеспечивается полнота выгорания даже при экстремальной низкой загрузке (например, 30% номинальной нагрузки).At the same time, the secondary air supply is designed in such a way that it cools the
Первое отверстие 21 для технического обслуживания изолировано изолирующим материалом, например вермикулитом. Данная зона 27 вторичного сжигания выполнена так, что обеспечивается выгорание дымового газа. Специальное геометрическое выполнение зоны 27 вторичного сжигания будет более подробно отписано позднее.The
После зоны 27 вторичного сжигания дымовой газ течет в теплообменное устройство 3, которое имеет пучок предусмотренных параллельно друг другу котельных труб 32. В котельных трубах 32 дымовой газ течет вниз, как на фиг. 3 показано стрелкой S4. Эту часть потока можно также обозначить как конвективная часть, поскольку отдача тепла дымового газа происходит по существу на стенках котельных труб посредством принудительной конвекции. За счет вызванных в котле 11 градиентов температуры в теплообменной среде, например в воде, устанавливается естественная конвекция воды, которая способствует перемешиванию котельной воды.After the
В котельных трубах 32 расположены пружинные завихрители 36 и спиральные или ленточные завихрители 37, чтобы улучшить эффективность теплообменного устройства 4. Это будет более подробно отписано позднее.
Выход котельных труб 32 оканчивается через вход 34 или впуск поворотной камеры в поворотной камере 35. При этом поворотная камера 35 герметизирована относительно топочной камеры 24 так, что дымовой газ из поворотной камеры 35 не может течь назад в топочную камеру 24. Впрочем, несмотря на это, предусмотрен общий путь транспортировки для остатков при сжигании, которые могут оказаться в общей области потока котла 11. В случае если фильтровальное устройство 4 не предусмотрено, дымовой газ снова отводится вверх в котел 11. Другой случай факультативного фильтровального устройства 4 показан на фиг.2 и фиг.3. При этом дымовой газ после поворотной камеры 35 снова вводится вверх в фильтровальное устройство 4 (ср. стрелки S5), которое в данном случае для примера является электростатическим фильтровальным устройством 4. При этом на входе 44 фильтровального устройства 4 могут быть предусмотрены заслонки потока, которые выравнивают втекание дымового газа в фильтр.The outlet of the
Электростатические пылевые фильтры, или называемые также электроочистителями, являются устройствами для осаждения частиц из газов, которые основаны на электростатическом принципе. Эти фильтровальные устройства используются, прежде всего, для электрической очистки отработанных газов. У электрофильтров частицы пыли электрически заряжаются посредством коронного разряда коронирующего электрода и притягиваются к противоположно заряженному электроду (осадительному электроду). Коронный разряд происходит на подходящем для этого заряженном высоковольтном электроде (называемом также коронирующим электродом) внутри электрофильтра. Предпочтительно, (коронирующий) электрод покрыт выступающими остриями и возможно выполнен с острыми ребрами, так как там плотность силовых полей и, тем самым, электрическая напряженность поля наибольшая и, следовательно, содействующая коронному разряду. Противоположный электрод (осадительный электрод) обычно состоит из заземленного участка дымохода, который размещен вокруг электрода. Степень очистки электрофильтра зависит, прежде всего, от времени пребывания отработанного газа в фильтровальной системе и напряжения между коронирующим и осадительным электродами. Необходимое для этого выпрямленное высокое напряжение обеспечивается устройством выработки высокого напряжения (не показано). Установка выработки высокого напряжения и держатель для электрода следует защищать от пыли и приводящего к повреждениям использования, чтобы избежать нежелательных токов утечки и продлить срок службы установки 1.Electrostatic dust filters, also called electrostatic purifiers, are devices for precipitating particles from gases that are based on the electrostatic principle. These filter devices are primarily used for electrical exhaust gas cleaning. In electrostatic precipitators, dust particles are electrically charged by the corona discharge of the corona electrode and are attracted to the oppositely charged electrode (collecting electrode). The corona discharge occurs at a suitably charged high voltage electrode (also called corona electrode) inside the electrostatic precipitator. Preferably, the (corona) electrode is covered with protruding points and possibly made with sharp ribs, since there the density of the force fields and thus the electric field strength is greatest and, therefore, contributing to the corona discharge. The opposite electrode (collecting electrode) usually consists of a grounded section of the chimney that is placed around the electrode. The degree of purification of the electrostatic precipitator depends, first of all, on the residence time of the exhaust gas in the filter system and the voltage between the corona and collecting electrodes. The rectified high voltage required for this is provided by a high voltage generation device (not shown). The high voltage generation plant and the electrode holder should be protected from dust and damaging use in order to avoid unwanted leakage currents and prolong the life of the
Как показано на фиг.2, стержнеобразный электрод 45 (который, предпочтительно, выполнен в виде продолговатой, пластинчатой стальной пружины, ср. фиг.15) удерживается примерно в центре имеющего приблизительно форму дымовой трубы внутреннего пространства фильтровального устройства 4. Электрод 45 состоит, по меньшей мере, по существу из высококачественной пружинной стали или хромовой стали и удерживается держателем 43 электрода через высоковольтный изолятор, то есть изоляцию 46 электрода.As shown in FIG. 2, a rod-shaped electrode 45 (which is preferably made in the form of an elongated, lamellar steel spring, cf. FIG. 15) is held approximately in the center of the approximately chimney-shaped interior of the
(Коронирующий) электрод 45 свисает с возможностью колебания вниз во внутреннее пространство фильтровального устройства 4. При этом электрод 45 может, например, колебаться туда и обратно поперек продольной оси электрода 45.The (corona)
Клетка 48 одновременно служит в качестве противоэлектрода и в качестве механизма очистки для фильтровальной установки 4. Клетка 48 соединена с потенциалом массы или потенциалом земли. За счет имеющейся разности потенциалов протекающий через фильтровальное устройство 4 дымовой газ отработанный газ (ср. стрелки S6) фильтруется, как описано выше. В случае очистки фильтровального устройства 4 электрод 45 обесточивается. Предпочтительно, клетка 48 имеет восьмиугольный постоянный профиль поперечного сечения, что, например, позволяет понять вид фиг. 13. Предпочтительно, клетка 48 при изготовлении может быть вырезана с помощью лазера.
Дымовой газ после выхода из теплообменника 3 (из его выхода) течет через поворотную камеру 35 во вход 44 фильтровального устройства 4.The flue gas after leaving the heat exchanger 3 (from its outlet) flows through the
При этом (факультативное) фильтровальное устройство 4 предусмотрено факультативно полностью интегрировано встроенным в котел 11, за счет чего обращенная к теплообменнику 3 и омываемая теплообменной средой поверхность стенки используется также для теплообмена в направлении от фильтровального устройства 4 к теплообменнику, за счет чего эффективность установки 1 еще раз улучшается. Этим самым, по меньшей мере, часть стенки фильтровального устройства 4 может омываться теплообменной средой, за счет чего, по меньшей мере, часть этой стенки охлаждается котельной водой.In this case, the (optional)
На выходе 47 фильтра отработанный газ вытекает из фильтровальной установки 4, как указано посредством стрелок S7. После выхода из фильтра часть отработанных газов через рециркулирующее устройство 5 снова подводится к первичной зоне 26 сжигания. И это будет более подробно разъяснено ниже. Этот предназначенный для рециркуляции отработанный газ или дымовой газ может сокращенно называться "Rezi" или "ReziGas".At the
Оставшаяся часть отработанного газа через выход 41 отработанного газа выводится из котла 11.The remaining part of the exhaust gas through the
Устройство 7 отвода золы расположено в нижней части котла 11. Через шнековый транспортер 71 отвода золы осажденная и выпавшая, например, из топочной камеры 24, котельных труб 32 и фильтровального устройства зола транспортируется из котла 11 сбоку.The
Топочная камера 24 и котел 11 этого варианта осуществления изобретения рассчитывались посредством CFD-моделирования. Помимо этого, были проведены практические эксперименты, чтобы подтвердить CFD-моделирование. Исходной точкой рассуждений были вычисления для 100-киловаттного котла, причем, однако, был предусмотрен диапазон мощности от 20 до 500 кВт.The
CFD-моделирование (цифровая механика потоков) является пространственно и временно разделенным моделированием течений и процессов теплопроводности. При этом процессы течения могут быть ламинарными и/или турбулентными, возникать сопровождаемыми химическими процессами или речь может идти о многофазных системах. Таким образом, CFD-моделирования являются хорошо пригодными в качестве инструмента проектирования и оптимизации. В отношении настоящего изобретения CFD-моделирования использовались, чтобы оптимизировать гидродинамические параметры так, что решаются приведенные выше задачи изобретения. Прежде всего, в результате решающим образом посредством CFD-моделирования и также посредством соответствующих практических экспериментов были определены механическое выполнение и габариты котла 11, топочной камеры 24, сопел 291 вторичного воздуха и сопел 203 топочной камеры. Результаты моделирования основываются на моделирования течения с учетом теплопередачи.CFD simulation (digital flow mechanics) is a spatially and temporally separated simulation of flows and heat conduction processes. In this case, the flow processes can be laminar and/or turbulent, occur accompanied by chemical processes, or we can talk about multi-phase systems. Therefore, CFD simulations are well suited as a design and optimization tool. In relation to the present invention, CFD simulations have been used to optimize the hydrodynamic parameters so that the above objectives of the invention are solved. First of all, as a result, the mechanical design and dimensions of the
Приведенные выше составные части отопительной установки 1 на биомассе и котла 11, которые являются результатами CFD-моделирований, будут более подробно описаны ниже.The above components of the
(Топочная камера)(Combustion chamber)
Выполнение формы топочной камеры имеет значение, чтобы иметь возможность соблюдать требования согласно задачам. За счет выполнения формы или геометрии топочной камеры должны быть достигнуты наиболее хорошее турбулентное перемешивание и гомогенизация потоков по поперечному сечению канала дымового газа, минимизация объема сжигания, а также уменьшение избытка воздуха и рециркуляционного отношения (экономичность, эксплуатационные затраты), уменьшение выбросов СО и СхНх, выбросов NOx, выбросов пыли, уменьшение локальных температурных максимумов (образование накипи и зашлакование), а также уменьшение локальных максимумов скорости дымового газа (воздействие на материал и эрозия).The execution of the form of the combustion chamber is important in order to be able to comply with the requirements according to the tasks. Due to the shape or geometry of the combustion chamber, the best possible turbulent mixing and homogenization of flows along the cross section of the flue gas channel, minimization of combustion volume, as well as reduction of excess air and recirculation ratio (economical, operating costs), reduction of CO and CxHx emissions, NOx emissions, dust emissions, reduction of local temperature peaks (scale formation and slagging) and reduction of flue gas velocity local peaks (material impact and erosion).
Фиг. 4, которая является частичным видом фиг. 2, и фиг. 5, которая является видом в сечении через котел 11 вдоль вертикальной линии сечения А2, представляют геометрию топочной камеры, которая удовлетворяет названным выше требования к отопительной установке на биомассе в широком диапазоне мощности, например, от 20 до 500 кВт. Линия вертикального сечения А2 может, помимо этого, пониматься как средняя или центральная ось овальной топочной камеры 24.Fig. 4 which is a partial view of FIG. 2 and FIG. 5, which is a sectional view through the
Указанные на фиг. 3 и фиг. 4 и полученные посредством CFD-вычислений и практических экспериментов размеры при приведенном в качестве примера котле мощностью приблизительно 100 кВт в частности следующие: ВК1=172 мм±40 мм, предпочтительно ±17 мм,Indicated in Fig. 3 and FIG. 4 and the dimensions obtained by CFD calculations and practical experiments with an example boiler with a power of approximately 100 kW, in particular the following: BK1 = 172 mm ± 40 mm, preferably ± 17 mm,
ВК2=300 mm±50 mm, предпочтительно ±30 mm,VK2=300 mm±50 mm, preferably ±30 mm,
ВК3=430 mm±80 mm, предпочтительно ±40 mm,VK3=430 mm±80 mm, preferably ±40 mm,
ВК4=538 mm±80 mm, предпочтительно ±50 mm,ВК4=538 mm±80 mm, preferably ±50 mm,
ВК5=(ВК3-ВК2)/2=например, 65 mm±30 mm, предпочтительно ±20 mm,VK5=(VK3-VK2)/2=e.g. 65 mm±30 mm, preferably ±20 mm,
ВК6=307 mm±50 mm, предпочтительно ±20 mm,VK6=307 mm±50 mm, preferably ±20 mm,
ВК7=82 mm±20 mm, предпочтительно ±20 mm,ВК7=82 mm±20 mm, preferably ±20 mm,
ВК8=379 mm±40 mm, предпочтительно ±20 mm,VK8=379 mm±40 mm, preferably ±20 mm,
ВК9=470 mm±50 mm, предпочтительно ±20 mm,ВК9=470 mm±50 mm, preferably ±20 mm,
ВК10=232 mm±40 mm, предпочтительно ±20 mm,VK10=232 mm±40 mm, preferably ±20 mm,
ВК11=380 mm±60 mm, предпочтительно ±30 mm,VK11=380 mm±60 mm, preferably ±30 mm,
ВК12=460 mm±80 mm, предпочтительно ±30 mm.VK12=460 mm±80 mm, preferably ±30 mm.
Впрочем, все данные по размерам и величинам следует понимать приведенными лишь для примера.However, all data on sizes and values should be understood as given by way of example only.
С помощью этих значений в данном случае оптимизируются как геометрии первичной зоны 26 сжигания, так и вторичной зоны 27 сжигания топочной камеры. Указанные диапазоны размеров являются диапазонами, с помощью которых требования выполняются (приблизительно) так же, как с указанными точными значениями.With these values, both the geometries of the
Предпочтительно, при этом геометрия камеры первичной зоны 26 сжигания и топочной камеры 24 (или внутренний объем первичной зоны 26 сжигания топочной камеры 24) определяются с помощью основных параметров: Объем с овальной горизонтальной основной поверхностью с размерами 380 мм±60 мм (предпочтительно ±30 мм) × 320 мм±60 мм (предпочтительно ±30), а также высотой 538 мм±80 мм (предпочтительно ±50 мм).Preferably, the geometry of the chamber of the
Приведенные выше данные о размерах могут быть масштабированы в их отношении относительно друг друга и найти применение к котлам другой мощности (например, 50 кВт или 200 кВт).The above dimensional data can be scaled in relation to each other and can be applied to other power boilers (eg 50kW or 200kW).
В качестве развития этого, определенный выше объем может иметь верхнее отверстие в форме сопла 203 топочной камеры, которое предусмотрено во вторичной зоне 27 сжигания топочной камеры 24, которая имеет выступающий во вторичную зону 27 сжигания скос 202 топочной камеры, который, предпочтительно, содержит теплообменную среду 38. Скос 202 топочной камеры уменьшает поперечное сечение вторичной зоны 27 сжигания. При этом скос 202 топочной камеры предусмотрен под углом k по меньшей мере 5%, предпочтительно, по углом k по меньшей мере 15%, и еще более предпочтительно, под углом k по меньшей мере 19% относительно мнимого предусмотренного горизонтальным или прямым перекрытия Н топочной камеры (ср. штриховую горизонтальную линию Н на фиг. 4).As a development of this, the volume defined above may have an upper opening in the form of a
Помимо этого, перекрытие 204 топочной камеры также предусмотрено наклоненным вверх в направлении входа 33. Таким образом, топочная камера 24 во вторичной зоне 27 сжигания имеет перекрытие 204 топочной камеры, которое предусмотрено наклонным вверх в направлении входа 33 теплообменника 3. Это перекрытие 204 топочной камеры простирается в сечении согласно фиг.2, по меньшей мере, по существу прямо или прямолинейно и наклонно. Угол наклона прямого или ровного перекрытия 204 топочной камеры может составлять относительно (мнимой) горизонтали, предпочтительно, от 4 до 15 градусов.In addition, the
С помощью перекрытия 204 топочной камеры предусмотрен другой скос (перекрытия) в топочной камере 24 перед входом 33, который со скосом 202 топочной камеры образует воронку. Эта воронка поворачивает направленный вверх закрученный или вихревой поток в сторону и отводит этот поток приблизительно в горизонталь. По причине уже турбулентного направленного вверх потока и воронкообразной формы перед входом 33 обеспечивается, что все трубы 32 теплообменника или котельные трубы 32 обтекаются равномерно, чем обеспечивается одинаково распределенное протекание дымового газа во всех котельных трубах 32. Это значительно оптимизирует переход тепла в теплообменнике 3.By means of the
При этом, прежде всего, комбинация вертикальных и горизонтальных скосов 202, 204 во вторичной зоне сжигания в комбинации в качестве геометрии втекания может достичь равномерного распределения дымового газа на конвективных котельных трубах.Here, above all, the combination of vertical and
Скос 202 топочной камеры служит гомогенизации потока S3 в направлении теплообменника 3 и, тем самым, обтеканию котельных труб 32. За счет этого вызывается наиболее равномерное распределение дымового газа по отдельным котельным трубам, чтобы оптимизировать там переход тепла. В деталях комбинация скосов с поперечным сечением входа котла поворачивает поток дымового газа так, что происходит наиболее равномерное распределение потока дымового газа или объемного расхода по соответствующим котельным трубам 32.The
Согласно уровню техники часто бывают топочные камеры с прямоугольной или полигональной топочной камерой и соплом, однако при этом неправильная форма топочной камеры и сопла, а также их совместное действие представляют дополнительное препятствие для равномерного распределения воздуха и хорошего смешения воздуха и топлива и, таким образом, хорошего выгорания, как было понято в данном случае. Прежде всего, при угловатой геометрии топочной камеры возникают линии потока или предпочтительные потоки, которые неблагоприятно приводят к неравномерному обтеканию труб 32 теплообменника.According to the prior art, there are often combustion chambers with a rectangular or polygonal combustion chamber and nozzle, however, the irregular shape of the combustion chamber and nozzle, as well as their combined action, represent an additional obstacle to uniform air distribution and good mixing of air and fuel and, thus, good burnout, as understood in this case. First of all, the angular geometry of the combustion chamber results in flow lines or preferred flows which unfavorably lead to uneven flow around the
Поэтому в данном случае топочная камера 24 предусмотрена без мертвых углов или без мертвых кромок.Таким образом, в данном случае было обнаружено, что геометрия топочной камеры (и всего протекания потока в котле) играет решающую роль при соображениях в отношении оптимизации отопительной установки на биомассе. Поэтому (отказываясь от придания обычных прямоугольных или многоугольных или чисто цилиндрических форм) были выбраны описанные здесь овальная или круглая основная геометрия без мертвых углов. Помимо этого, была оптимизирована также эта основная геометрия топочной камеры и ее конструкция с указанными выше размерами / диапазонами размеров для котла мощностью 100 кВт. При этом эти размеры / диапазоны размеров выбираются так, что, прежде всего, также могут сжигаться разные топлива (пеллеты и щепа) с разным качеством (например, с разным содержанием воды) с очень высоким коэффициентом полезного действия. Это выявили практические испытания и CFD-моделирования.Therefore, in this case, the
Прежде всего, первичная зона 26 сжигания топочной камеры 24 может включать в себя объем, который, предпочтительно, по внешнему периметру имеет овальное или приблизительной круглое горизонтальное поперечное сечение (такое поперечное сечения для примера обозначено посредством А1). Помимо этого, это горизонтальное поперечное может, предпочтительно, представлять базовую поверхность первичной зоны 26 сжигания топочной камеры 24. Над указанной посредством двойной стрелки ВК4 высотой топочная камера 24 может иметь приблизительно остающееся постоянным поперечное сечение. Таким образом, первичная зона 24 сжигания может иметь приблизительно овально-цилиндрический объем. Предпочтительно, боковые стенки и базовая поверхность (колосниковая решетка) первичной зоны 26 сжигания расположены перпендикулярно относительно друг друга. При этом описанные выше скосы 202, 204 могут быть совместно предусмотрены в качестве стенок топочной камеры 24, причем скосы 202, 204 образуют воронку, которая оканчивается во входе 33 теплообменника 3 и имеет там минимальное поперечное сечение.First of all, the
Выше используется понятие "приблизительно", поскольку, разумеется, могут иметься отдельные надрезы, конструктивно обусловленные отклонения или небольшие асимметрии, например при переходах отдельных кирпичей 29 топочной камеры друг в друга. Однако эти незначительные отклонения гидродинамически играют только второстепенную роль.Above, the term "approximately" is used, since, of course, there may be individual cuts, structurally determined deviations or slight asymmetries, for example when
Горизонтальное поперечное сечение топочной камеры 24 и, прежде всего, первичной зоны 26 сжигания топочной камеры 24, предпочтительно, также может быть выполнено правильным. Помимо этого, горизонтальное поперечное сечение топочной камеры 24 и, прежде всего, первичной зоны 26 сжигания топочной камеры 24 может быть, предпочтительно, правильным (и/или симметричным) эллипсом.The horizontal cross-section of the
Помимо этого, горизонтальное поперечное сечение (внешний периметр) первичной зоны 26 сжигания может быть выполнено выше определенной высоты (например, 20 см) постоянным.In addition, the horizontal cross section (outer perimeter) of the
За счет этого в данном случае предусмотрена овально-цилиндрическая первичная зона 26 топочной камеры 24, которая согласно CFD-моделированиям делает возможным заметно более равномерное и лучшее распределение воздуха в топочной камере 24, чем у прямоугольных топочных камер согласно уровню техники. Помимо этого, отсутствующие мертвые пространства предотвращают существование зон в топочной камере с плохим протеканием воздуха, что повышает эффективность и снижает шлакообразование.In this case, an oval-cylindrical
Также сопло 203 в топочной камере 24 выполнено в виде овального или по существу круглого сужения, чтобы дополнительно оптимизировать условия потока. Вышеописанная закрутка потока в первичной зоне 26, которая обусловлена специально разработанными согласно изобретению соплами 291 вторичного воздуха, приводит к направленному вверх приблизительно закрученному или спиральному движению потока, причем этому движению потока благоприятствуют также овальные или приблизительно круглые сопла, а не препятствуют ему как обычные прямоугольные сопла. Это оптимизированное сопло 203 сводит в пучок текущую вверх вращающуюся смесь "дымовой газ-воздух" и обеспечивает лучшее перемешивание, сохранение завихренного потока во вторичной зоне 27 сжигания и, тем самым, полное сжигание. За счет этого также минимизируется необходимый избыток воздуха. Это улучшает процесс сжигания и повышает эффективность.Also, the
Тем самым, прежде всего комбинация описанных выше сопел 291 вторичного воздуха и индуцированных за счет этого завихренных потоков с оптимизированным соплом 203 служит сведению в пучок поднимающейся вверх вращающейся смеси "дымовой газ - воздух". Это обеспечивает, по меньшей мере, приблизительно полное сжигание во вторичной зоне 27 сжигания.In this way, above all, the combination of the
За счет этого завихренный или закрученный поток посредством сопла 203 сводится в пучок и направляется вверх, за счет чего этот поток распространяется вверх дальше, чем обычно для уровню техники. Это, как понятно специалисту из законов физики относительно вращающего импульса, имеет свою причину в принудительном уменьшении расстояния закрученного воздушного потока от оси вращения или центральной оси закрутки (ср. аналогично физике эффекта пируэта).Due to this, the swirling or swirling flow is bundled by the
Помимо этого, в настоящем случае движение потока во вторичной зоне 27 сжигания и из вторичной зоны 27 сжигания к котельным трубам 32 оптимизируется, как будет более подробно разъяснено ниже.In addition, in the present case, the flow movement in the
Скос 202 топочной камеры на фиг.4, который можно также увидеть без ссылочных обозначений на фиг. 2 и фиг. 3 и на котором топочная камера 25 (или ее поперечное сечение) сужается снизу вверх, по меньшей мере, приблизительно линейно, обеспечивает согласно CFD-вычислениям усреднение потока дымового газа в направлении теплообменного устройства 4, чем его эффективность может быть улучшена. При этом горизонтальная площадь поперечного сечения топочной камеры 25 от начала до конца скоса 202 топочной камеры сужается, предпочтительно, по меньшей мере на 5%. При этом скос 202 предусмотрен на стороне топочной камеры 25 к теплообменному устройству 4 и в месте максимального сужения предусмотрен закругленным. Согласно уровню техники параллельные или прямые стенки топочной камеры сужения не имеют (чтобы не препятствовать потоку дымового газа). К этому добавляется, отдельно или в комбинации, простирающееся наклонно к горизонтали вверх в направлении входа 33 перекрытие 204 топочной камеры, которое отводит завихренный поток во вторичной зоне 27 сжигания в сторону и при этом выравнивает ее распределение скоростей потока.The
Втекание или отклонение потока дымового газа перед теплообменником с пучком труб выполнено так, что наилучшим образом предотвращается неравномерное натекание на трубы, чем могут поддерживаться низкими температурные максимумы в отдельных котельных трубах 32 и, тем самым, может улучшиться переход тепла в теплообменнике 4 (наилучшее использование поверхностей теплообменника). В результате эффективность теплообменного устройства 4 улучшается.The inflow or diversion of the flue gas flow upstream of the tube bundle heat exchanger is designed in such a way that uneven inflow into the tubes is best prevented, whereby the temperature peaks in the
В подробном изложении газообразный объемный поток дымового газа через скошенную стенку 202 топочной камеры с постоянной скоростью (также в случае разных состояний сжигания) направляется к теплообменным трубам или котельным трубам 32. За счет скошенного перекрытия 204 топочной камеры этот эффект еще раз усиливается, причем вызывается эффект воронки. В результате возникает равномерное распределение тепла отдельных котельных труб 32 в отношении теплообменных поверхностей и, тем самым, улучшенное использование теплообменных поверхностей. Таким образом, температура отработавшего газа снижается, и коэффициент полезного действия повышается. При этом распределение потока, прежде всего на показанной на фиг. 3 индикаторной линии WT1, является заметно более равномерным, чем согласно уровню техники. Индикаторная линия WT1 представляет поверхность входа для теплообменника 3. Индикаторная линия WT3 указывает приведенную в качестве примера линию поперечного сечения через фильтровальное устройство 4, в котором поток настроен наиболее гомогенным или более или менее равномерно распределен через поперечное сечение котельных труб 32 (в частности, по причине заслонок потока на входе фильтровального устройства 4 и по причине геометрии поворотной камеры 35). Равномерное протекание через фильтровальное устройство 3 или последний дымоход котла минимизирует образование отдельных струй и за счет этого, помимо этого, оптимизирует эффективность осаждения фильтровального устройства 4, а также переход тепла в отопительной установки на биомассе 1.In detail, the gaseous volume flow of flue gas through the
Помимо этого, в нижней части топочной камеры 24 на слое 28 топлива предусмотрено устройство 201 зажигания. Оно может вызывать начальное зажигание или повторное зажигания топлива. Устройство зажигания 201 может быть накальным зажигателем. Предпочтительно, устройство зажигания расположено неподвижно или перемещается в сторону горизонтально к месту ввода топлива.In addition, an
Помимо этого, после выхода дымового газа из фильтровального устройства может быть (факультативно) установлен лямбда датчик (не показан). Посредством лямбда датчика устройство управления (не показано) может узнавать соответствующую теплотворную способность. Таким образом, лямбда датчик может обеспечивать идеальное отношение в смеси между топливом и подводом кислорода. Несмотря на разное качество топлива, в результате являются достижимыми высокая эффективность и более высокий коэффициент полезного действия.In addition, after the exit of the flue gas from the filter device, a lambda sensor (not shown) can be (optionally) installed. By means of a lambda sensor, a control device (not shown) can recognize the corresponding calorific value. Thus, the lambda sensor can provide an ideal mixture ratio between fuel and oxygen supply. Despite varying fuel qualities, high efficiency and higher efficiency are achievable as a result.
Показанный на фиг. 5 слой 28 топлива показывает грубое распределение топлива по причине подвода топлива с правой стороны на фиг.5. Через этот слой 28 топлива снизу протекает смесь "дымовой газ - свежий воздух", которая обеспечивается рециркулирующим устройством 5. Эта смесь "дымовой газ - свежий воздух", предпочтительно, предварительно подогревается/охлаждается и имеет идеальное количество (массовый поток) и идеальное соотношение компонентов смеси, как это регулирует не показанная система управления на основании разных зарегистрированных датчиками данных измерений и соответствующих воздушных клапанов 52.Shown in FIG. 5, the
Помимо этого, на фиг. 4 и фиг. 5 показано сопло 203 топочной камеры, в которой предусмотрена вторичная зона 27 сжигания и которое ускоряет и сводит в пучок поток дымового газа. За счет этого поток дымового газа лучше перемешивается и может более эффективно сгорать в зоне 27 дожигания или вторичной зоне 27 сжигания. Отношение площадей сопла 203 топочной камеры находится в диапазоне от 25% до 45%, однако, предпочтительно, составляет от 30% до 40% и, например для отопительной установки 1 на биомассе мощностью 100 кВт, идеальным образом составляет 36%±1% (отношение измеренной входной площади к измеренной выходной площади сопла 203).In addition, in FIG. 4 and FIG. 5 shows a
Следовательно, приведенные выше данные относительно геометрии топочной камеры первичной зоны 26 сжигания вместе с геометрией сопел 291 вторичного воздуха и сопла 203 представляют предпочтительный усовершенствованный вариант настоящего раскрытия.Therefore, the above data regarding the geometry of the combustion chamber of the
(Кирпичи топочной камеры)(Bricks of the combustion chamber)
На фиг. 6 показан трехмерный вид в сечении (наклонно сверху) на первичную зону 26 сжигания, а также изолированную часть вторичной зоны 27 сжигания топочной камеры 24 с поворотной колосниковой решеткой 25 и, прежде всего, на особое выполнение кирпичей 29 топочной камеры. На фиг.7 показано соответственно фиг. 6 изображение в разобранном виде кирпичей 29 топочной камеры. Виды согласно фиг. 6 и фиг. 7, предпочтительно, могут быть выполнены с приведенными выше размерами согласно фиг. 4 и фиг. 5. Однако это не является обязательным.In FIG. 6 shows a three-dimensional cross-sectional view (obliquely from above) of the
Стенка камеры первичной зоны 26 сжигания топочной камеры 24 предусмотрена с несколькими кирпичами 29 топочной камеры в модульной конструкции, что, помимо прочего, облегчает изготовление и техническое обслуживание. Техническое обслуживание облегчается, прежде всего, посредством возможности извлечения отдельных кирпичей 29 топочной камеры.The chamber wall of the
На опорных поверхностях 260 кирпичей 29 топочной камеры предусмотрены канавки 261 и выступы 262 для геометрического замыкания (на фиг. 6 для предотвращения избыточности на фигурах в качестве примера показаны только несколько из них) для создания механического и по существу герметичного соединения, чтобы, в свою очередь, предотвратить проникновение мешающего постороннего воздуха. Предпочтительно, по два, по меньшей мере, по существу симметричных кирпича топочной камеры (за исключением возможно отверстий для вторичного воздуха или рециркулируемого дымового газа) образуют полное кольцо. Помимо этого, три кольца, предпочтительно, уложены друг на друга штабелем, чтобы образовать овально-цилиндрическую или факультативно также, по меньшей мере, приблизительно круглую (последнее не показано) первичную зону 26 сжигания топочной камеры 24.On the supporting
В качестве верхнего завершения предусмотрены три кирпича 29 топочной камеры, причем кольцеобразное сопло 203 поддерживается посредством двух крепежных кирпичей 264, которые надеты с геометрическим замыканием на верхнее кольцо 263. У всех опорных поверхностей 260 предусмотрены канавки 261 или для подходящих выступов 262 и/или для введения подходящего уплотнительного материала.Three
Крепежные кирпичи 264, которые выполнены, предпочтительно, симметрично, могут, предпочтительно, иметь наклоненный внутрь скос 265, чтобы облегчить сметание летучей золы на поворотную колосниковую решетку 25.The
Нижнее кольцо 263 кирпичей 29 топочной камеры лежит на опорной пластине 251 поворотной колосниковой решетки 25. На нижней кромке между этим нижним кольцом 263 кирпичей 29 топочной камеры в увеличивающемся количестве осаждается зола, что самостоятельно и предпочтительно герметизирует этот переход при эксплуатации отопительной установки 1 на биомассе.The
В среднем кольце кирпичей 29 топочной камеры предусмотрены (факультативные) отверстия для рециркуляционных сопел 291 или сопел 291 вторичного воздуха. При этом сопла 291 вторичного воздуха предусмотрены в кирпичах 29 топочной камеры, по меньшей мере, приблизительно на одинаковой (горизонтальной) высоте топочной камеры 24.In the middle ring of
В настоящем случае предусмотрены три кольца из кирпичей 29 топочной камеры, так как это представляет самый эффективный путь изготовления и также технического обслуживания. Факультативно, могут быть также предусмотрены 2, 4 или 5 таких колец.In the present case, three rings of
Кирпичи 29 топочной камеры состоят, предпочтительно, из высокотемпературного карбида кремния, вследствие чего они являются очень износостойкими.The
Кирпичи 29 топочной камеры предусмотрены в виде фасонного кирпича. Кирпичи 29 топочной камеры отформованы так, что внутренний объем первичной зоны 26 сжигания топочной камеры 24 имеет овальное горизонтальное поперечное сечение, чем посредством эргономичного формообразования предотвращаются мертвые углы или мертвые пространства, через которые смесь "дымовой газ-воздух" обычно протекает не оптимально, вследствие чего имеющееся там топливо сгорает не оптимально. По причине предложенного формообразования кирпичей 29 топочной камеры улучшается протекание через колосниковую решетку 25 первичного воздуха, который проходит через колосниковую решетку 25 также для распределения топлива, и беспрепятственного протекания завихренных потоков и, следовательно, улучшается эффективность сгорания.
Овальное горизонтальное поперечное сечение первичной зоны 26 сжигания предпочтительно, является точечно-симметричным и/или правильным овалом с минимальным внутренним диаметром BK3 и максимальным внутренним диаметром BK11. Эти размеры были результатом оптимизации первичной зоны 26 сжигания топочной камеры 24 посредством CFD-моделирования и практических испытаний.The oval horizontal cross-section of the
(Поворотная колосниковая решетка)(Rotary grate)
На фиг. 8 показан вид сверху на колосниковую решетку 25 из вида линии сечения А1 на фиг. 2.In FIG. 8 shows a top view of the
Предпочтительно, вид согласно фиг. 8 может быть выполнен с приведенными выше размерами. Однако это не является обязательным.Preferably, the view according to FIG. 8 can be made with the above dimensions. However, this is not mandatory.
Поворотная колосниковая решетка 25 имеет опорную пластину 251 в качестве базового элемента. В приблизительно овальном отверстии опорной пластины 251 предусмотрен переходной элемент 255, который перекрывает промежуточное пространство между первым элементом 252 поворотной колосниковой решетки, вторым элементом 253 поворотной колосниковой решетки и третьим элементом 254 поворотной колосниковой решетки, которые установлены в подшипниках с возможностью поворота. За счет этого поворотная колосниковая решетка 25 предусмотрена в виде колосниковой решетки с тремя отдельными элементами, то есть она может называться тройной колосниковой решеткой. В элементах 252, 253 и 254 поворотной колосниковой решетки предусмотрены воздушные отверстия для протекания первичного воздуха.The
Элементы 252, 253 и 254 поворотной колосниковой решетки являются плоскими и жаропрочными металлическими пластинами, например из металлической отливки, которые на их верхней стороне имеют, по меньшей мере, по существу сконфигурированную плоской поверхность и на их нижней стороне соединены с подшипниковыми осями 81, например, через промежуточные несущие элементы. При наблюдении сверху элементы 252, 253 и 254 поворотной колосниковой решетки имеют искривленные и дополнительные относительно друг друга стороны или контуры.The
Прежде всего, элементы 252, 253 и 254 поворотной колосниковой решетки имеют дополнительные относительно друг другу и искривленные стороны, причем, предпочтительно, второй элемент 253 поворотной колосниковой решетки имеет соответственно в направлении первого и третьего соседнего элемента 252, 254 поворотной колосниковой решетки вогнутые стороны и, предпочтительно, первый и третий элементы 252, 254 поворотной колосниковой решетки имеют соответственно в направлении второго элемента 253 поворотной колосниковой решетки выпуклую сторону. За счет этого улучшается разрушающее действие элементов поворотной колосниковой решетки, поскольку длина разрушения увеличена и действующие при разрушении силы (подобно ножницам) действуют целенаправленно.First of all, the
Элементы 252, 253 и 254 поворотной колосниковой решетки (а также их обрамление в виде переходного элемента 255) имеют при совместном рассмотрении на виде сверху приблизительно овальную внешнюю форму, чем здесь снова предотвращаются мертвые углы или мертвые пространства, в которых могло бы происходить неоптимальное сжигание или могла бы нежелательно накапливаться зола. Оптимальные размеры этой внешней формы элементов 252, 253 и 254 поворотной колосниковой решетки обозначены на фиг. 8 двойными стрелками DR1 и DR2. Предпочтительно, но не исключительно, DR1 и DR2 определяются следующим образом:The
DR1=288 мм±40 мм, предпочтительно, ±20 ммDR1=288mm±40mm, preferably ±20mm
DR2=350 мм±60 мм, предпочтительно, ±±20 ммDR2=350mm±60mm, preferably ±20mm
Эти величины оказались оптимальными значениями (диапазонами) при CFD-моделированиях и следующих практических экспериментах. Эти размеры соответствуют размерам согласно фиг.4 и фиг.5. Эти размеры являются предпочтительными, прежде всего, для сжигания разных топлив или видов топлива щепа и пеллеты (гибридное отопление) в диапазоне мощностей от 20 до 200 кВт.These values turned out to be optimal values (ranges) in CFD simulations and the following practical experiments. These dimensions correspond to the dimensions according to Fig.4 and Fig.5. These dimensions are preferred especially for the combustion of different fuels or wood chips and pellets (hybrid heating) in the power range from 20 to 200 kW.
При этом поворотная колосниковая решетка 25 имеет овальную поверхность сжигания, которая для распределения топлива, протекания воздушного потока через топливо и выгорания топлива является более благоприятной, чем обычная прямоугольная поверхность сжигания. Поверхность 258 сжигания образована в центре посредством поверхностей элементов 252, 253 и 254 поворотной колосниковой решетки (а горизонтальном положении). Таким образом, поверхность сжигания является ориентированной вверх поверхностью элементов 252, 253 и 254 поворотной колосниковой решетки. Предпочтительно, эта овальная поверхность сжигания соответствует поверхности загрузки топлива, когда оно вносится или вдвигается сбоку на поворотную колосниковую решетку (ср. стрелку Е на фиг. 9, 10 и 11). Прежде всего, подвод топлива может происходить из направления, которое расположено параллельно более длинной центральной оси (большой оси) овальной поверхности сжигания поворотной колосниковой решетки 25.At the same time, the
Предпочтительно, первый элемент 252 поворотной колосниковой решетки и третий элемент 254 поворотной колосниковой решетки могут быть в отношении их поверхности выполнены идентично. Помимо этого, первый элемент 252 поворотной колосниковой решетки и третий элемент 254 поворотной колосниковой решетки могут быть идентичными или конструктивно идентичными друг другу. Это, например, можно увидеть на фиг.9, причем первый элемент 252 поворотной колосниковой решетки и третий элемент 254 поворотной колосниковой решетки имеют одинаковую форму.Preferably, the first
Помимо этого, второй элемент 253 поворотной колосниковой решетки расположен между первым элементом 252 поворотной колосниковой решетки и третьи элементом 254 поворотной колосниковой решетки.In addition, the second
Предпочтительно, поворотная колосниковая решетка 25 предусмотрена с приблизительно точечно-симметричной овальной поверхностью 258 сжигания.Preferably, the
Также поворотная колосниковая решетка 25 может образовывать приблизительно эллиптическую поверхность 258 сжигания, причем DR2 является размером ее большой оси и DR1 является размером ее малой оси.Also, the
Помимо этого, поворотная колосниковая решетка 25 имеет приблизительно овальную поверхность 258 сжигания, которая является осесимметричной относительно центральной оси поверхности 258 сжигания.In addition, the
Помимо этого, поворотная колосниковая решетка 25 имеет приблизительно круглую поверхность 258 сжигания, причем это влечет за собой незначительные недостатки при подводе топлива и распределении.In addition, the
Помимо этого, предусмотрены два двигателя или привода 231 механизма поворота, с помощью которых могут соответствующим образом поворачиваться элементы 252, 253 и 254 поворотной колосниковой решетки. Подробности в отношении действия и преимуществ настоящей поворотной колосниковой решетки 25 будут позднее описаны со ссылкой на фиг.9, 10 и 11.In addition, two rotation motors or drives 231 are provided, with which the
Прежде всего, у систем отопления пеллетами или щепой (и, прежде всего, у гибридных отопительных установок на биомассе) часто могут происходить простои из-за образования шлака в топочной камере 24, прежде всего, на поворотной колосниковой решетке 25. Шлаки возникают при процессе сжигания всегда тогда, когда в пламени достигаются температуры выше температуры плавления золы. Тогда зола становится мягкой, клейкой и после охлаждения образует твердый и часто темноокрашенный шлак. Этот называемый также спеканием процесс является в отопительной установки 1 на биомассе нежелательным, так как за счет накопления шлака в топочной камере 24 может произойти нарушение функционирования: она отключается. Обычно топочная камера 24 должна открываться и шлак должен удаляться.First of all, for heating systems with pellets or wood chips (and, above all, for hybrid biomass heating systems), downtimes can often occur due to the formation of slag in the
Диапазон плавления золы (он простирается от температуры спекания до точки текучести) весьма существенно зависит от использованного горючего материала. Еловая древесина имеет, например, критическую температуру примерно 1200°С. Однако также диапазон плавления золы топлива может подвергаться сильным колебаниям. В зависимости от количества и состава содержащихся в дереве минералов поведение золы в процессе сжигания изменяется.The melting range of ash (it extends from the sintering temperature to the pour point) is very much dependent on the combustible material used. Spruce wood has, for example, a critical temperature of about 1200°C. However, the melting range of fuel ash can also be subject to strong fluctuations. Depending on the amount and composition of the minerals contained in the wood, the behavior of the ash during the combustion process changes.
Другим фактором, который может оказывать влияние на образование шлака являются транспортировка и хранение древесных пеллет или щепы. А именно, они должны попадать в топочную камеру 24 по возможности неповрежденными. Если древесные пеллеты уже раздроблены, когда они попадают в процесс сжигания, то за счет этого повышается плотность горящего слоя. Результатом является более сильное шлакообразование. Прежде всего, в этом случае имеет значение транспортировка от складского помещения до топочной камеры 24. Особо длинный путь, а также изгибы и углы приводят к повреждению или истиранию древесных пеллет.Another factor that can influence the formation of slag is the transport and storage of wood pellets or chips. Namely, they must enter the
Другой фактор относится к ведению процесса сжигания. До сих пор стремились поддерживать температуру скорее высокой, чтобы достичь наиболее хорошего выгорания и низких выбросов. За счет оптимизированной геометрии топочной камеры и геометрии зоны 258 сжигания поворотной колосниковой решетки 25 температуру сжигания на колосниковой решетке можно поддерживать более низкой, а в области сопел 291 вторичного воздуха высокой и, следовательно, уменьшить шлакообразование на колосниковой решетке.Another factor relates to the management of the incineration process. Until now, the goal has been to keep the temperature as high as possible in order to achieve the best possible burn-in and low emissions. Due to the optimized geometry of the combustion chamber and the geometry of the
Помимо этого, образующийся шлак (и также зола) предпочтительно удаляется за счет особого формообразования и функциональности настоящей колосниковой решетки 25. Это будет более подробно разъяснено со ссылкой на фиг. 9, 10 и 11.In addition, the resulting slag (and also ash) is preferably removed by the specific shape and functionality of the
На фиг. 9, 10 и 11 показан трехмерный вид поворотной колосниковой решетки 25 с опорной пластиной 251, первым элементом 252 поворотной колосниковой решетки, вторым элементом 253 поворотной колосниковой решетки и третьим элементом 254 поворотной колосниковой решетки. Виды на фиг. 9, 10 и 11 могут, предпочтительно, соответствовать с приведенными выше размерами. Однако это не является обязательным.In FIG. 9, 10, and 11 show a three-dimensional view of the
На этом виде показана поворотная колосниковая решетка 25 в виде свободно устанавливаемой вдвижной детали с механизмом 23 поворотной колосниковой решетки и приводом(-ами) 231. Поворотная колосниковая решетка 25 предусмотрена механически так, что она может быть отдельно предварительно изготовлена по типу системы стандартных модулей, и введена и встроена в качестве вдвижной детали в предусмотренное продолговатое отверстие котла 11. Помимо этого, это облегчает техническое обслуживание этой предрасположенной к износу детали. За счет этого поворотная колосниковая решетка может быть выполнена модульной, причем она может быстро и эффективно удаляться и снова вставляться в виде комплектной детали с механизмом 23 поворотной колосниковой решетки и приводом 231. За счет этого модульная поворотная колосниковая решетка 25 может также монтировать и демонтировать посредством быстрого запирания. В противовес этому поворотные колосниковые решетки согласно уровню техники обычно монтируются жестко и, таким образом, могут с трудом обслуживаться или монтироваться.This view shows the
Привод 231 может иметь два отдельно управляемых электродвигателя. Предпочтительно, они предусмотрены сбоку на механизме 23 поворотной колосниковой решетки. Электродвигатели могут иметь понижающие редукторы. Помимо этого, могут быть предусмотрены концевые выключатели, которые предусматривают концевые упоры соответственно для концевых положений элементов 252, 253 и 254 колосниковой решетки.Drive 231 may have two separately controlled motors. Preferably, they are provided on the side of the
Отдельные компоненты механизма 23 колосниковой решетки предусмотрены взаимозаменяемыми. Например, шестерни предусмотрены с возможностью вставления. Это облегчает техническое обслуживание и при необходимости замену сбоку механизма при монтаже.The individual components of the
В элементах 252, 253 и 254 поворотной колосниковой решетки 25 предусмотрены уже упомянутые отверстия 256. Элементы 252, 253 и 254 поворотной колосниковой решетки могут через соответствующие подшипниковые оси 81, которые приводятся в движение через механизм 23 поворотной колосниковой решетки приводом 231, в данном случае обоими двигателями 231, поворачиваться соответственно по меньшей мере на 90 градусов, предпочтительно по меньшей мере на 120 градусов, и еще более предпочтительно на 170 градусов, вокруг соответствующей подшипниковой или поворотной оси 81. При этом максимальный угол поворота может быть 180 градусов или немного меньше 180 градусов, как это позволяют кромки 257 колосниковой решетки. При этом механизм 23 поворота выполнен так, что третий элемент 254 поворотной колосниковой решетки может поворачиваться независимо от первого элемента 252 поворотной колосниковой решетки и от второго элемента 253 поворотной колосниковой решетки, и что первый элемент 252 колосниковой решетки и второй элемент 253 колосниковой решетки могут поворачиваться совместно и независимо от третьего элемента 254 поворотной колосниковой решетки. Механизм поворота 23 может быть соответственно предусмотрен, например, посредством рабочих колес, зубчатых или приводных ремней и/или зубчатых колес.The
Элементы 252, 253 и 254 поворотной колосниковой решетки могут быть изготовлены, предпочтительно, в виде литой колосниковой решетки с лазерной резкой, чтобы обеспечить точное поддержание формы. Это делается, прежде всего, чтобы как можно более точно задать направление воздуха через слой 28 топлива и избежать мешающих воздушных потоков, например, струй воздуха на краях элементов 252, 253 и 254 поворотной колосниковой решетки.The
Отверстия 256 в элементах 252, 253 и 254 поворотной колосниковой решетки выполнены так, что они достаточно малы для обычного материала пеллет и/или обычной щепы, чтобы они не проваливались, или что они достаточно велики, чтобы воздух мог хорошо протекать через топливо. Помимо этого, отверстия 256 выбраны достаточно большими, чтобы они не могли блокироваться частицами золы или примесей (например, никакими камнями в топливе).The
На фиг. 9 показана поворотная колосниковая решетка в закрытом положении, причем все элементы 252, 253 и 254 поворотной колосниковой решетки ориентированы горизонтально или закрыты. Это является положением при нормальной эксплуатации. За счет равномерного расположением нескольких отверстий 256 обеспечивается равномерное протекание через слой 28 топлива (это на фиг.9 не показано) на поворотной колосниковой решетке 25. В этом отношении здесь может быть создано оптимальное состояние сжигания. Топливо наносится на поворотную колосниковую решетку 25 из направления стрелки Е, в этом отношении топливо вдвигается на поворотную колосниковую решетку 25 с правой стороны фиг. 9.In FIG. 9 shows the rotary grate in a closed position with all of the
При эксплуатации на поворотной колосниковой решетке 25 и, прежде всего, на элементах 252, 253 и 254 поворотной колосниковой решетки накапливаются зола или шлак. В случае настоящей поворотной колосниковой решетки может происходить эффективная очистка поворотной колосниковой решетки 25.During operation, ash or slag accumulates on the
На фиг. 10 показана поворотная колосниковая решетка в состоянии частичной очистки поворотной колосниковой решетки 25 в режиме сохранения горящего слоя. Для этого поворачивается только третий элемент 254 поворотной колосниковой решетки. За счет того, что поворачивается только один из трех элементов поворотной колосниковой решетки, горящий слой на первом и втором элементах 252, 253 поворотной колосниковой решетки сохраняется, в то время как одновременно зола и шлак могут выпадать из топочной камеры 24 вниз. В результате не требуется внешнее зажигание для возобновления эксплуатации (это сохраняет до 90% энергии зажигания). Другим результатом являются снижение износа устройства зажигания (например, стержня зажигания) и экономия электроэнергии. Помимо этого, предпочтительно, может происходить очистка от золы при эксплуатации отопительной установки 1 на биомассе.In FIG. 10 shows the rotary grate in a state of partial cleaning of the
На фиг. 10 также показано состояние сохранения горящего слоя во время (часто уже достаточной) частичной очистки, тем самым в противоположность обычной полной очистке обычной колосниковой решетки не должно происходить продолжительное зажигание, которое может потребовать несколько десятков минут.In FIG. 10 also shows the state of maintaining the burning layer during the (often already sufficient) partial cleaning, thus, in contrast to the usual complete cleaning of a conventional grate, there should not be a prolonged ignition, which may require several tens of minutes.
Помимо этого, потенциальное шлакообразование или накопление шлака на обеих внешних кромках третьего элемента 254 поворотной колосниковой решетки при ее повороте прекращается, причем по причине криволинейной внешней кромки третьего элемента 254 поворотной колосниковой решетки срезание происходит не только по большей общей длине, чем у обычных прямоугольных элементов согласно уровню техники, но и с неравномерным распределением перемещения относительно внешней кромки (в середине происходит большее перемещение, чем на нижней или верхней кромках). За счет этого заметно усиливается функция срезание поворотной колосниковой решетки 25.In addition, potential slag formation or accumulation of slag on both outer edges of the third
На фиг. 11 можно увидеть (двусторонние) кромки 257 колосниковой решетки второго элемента 253 поворотной колосниковой решетки. Эти кромки 257 колосниковой решетки выполнены так, что первый элемент 252 поворотной колосниковой решетки и третий элемент 254 поворотной колосниковой решетки в его закрытом состоянии лежат на верхней стороне кромок 257 колосниковой решетки и, следовательно, элементы 252, 253 и 254 поворотной колосниковой решетки предусмотрены без зазора и, тем самым, предусмотрены герметизирующими. За счет этого предотвращаются воздушные струи и нежелательные неравномерные потоки первичного воздуха через горящий слой. Предпочтительно, тем самым улучшается эффективность сжигания.In FIG. 11, the (two-sided) grate edges 257 of the second
На фиг. 11 показана поворотная колосниковая решетка 25 в состоянии полной очистки, которая, предпочтительно, проводится во время простоя установки. При этом все три элемента 252, 253 и 254 поворотной колосниковой решетки поворачиваются, причем первый и второй элементы 252, 253 поворотной колосниковой решетки, предпочтительно, поворачиваются в противоположном направлении, чем третий элемент 254 поворотной колосниковой решетки. За счет этого реализуется, с одной стороны, полное опорожнение поворотной колосниковой решетки 25, а с другой стороны, зола и шлак теперь разрушаются на четырех непрямых внешних кромках. Другими словами, реализуется предпочтительная 4-кратная функция. Разъясненное выше в отношении фиг. 9 касательно геометрии внешних кромок справедливо также в отношении фиг. 10.In FIG. 11 shows the
В общем, настоящая поворотная колосниковая решетка 25, наряду с нормальной эксплуатацией (ср. фиг.9), предпочтительным образом, реализует два разных вида очистки (ср. фиг. 10 и 11), причем частичная очистка делает возможной очистку во время эксплуатации установки 1.In general, the
По сравнению с этим имеющиеся на рынке системы поворотной колосниковой решетки являются не эргономичными и за счет прямоугольной геометрии имеют нежелательные мертвые углы, в которых первичный воздух не может оптимально проходить через топливо, за счет чего может происходить образование струй воздуха. В этих углах часто происходит образование шлака. Эти точки обеспечивают худшее сжигание с худшей эффективностью.In comparison, the rotary grate systems available on the market are not ergonomic and, due to the rectangular geometry, have undesirable dead corners in which the primary air cannot optimally pass through the fuel, whereby the formation of air jets can occur. Slag formation often occurs in these corners. These points provide the worst burning with the worst efficiency.
Настоящая простая механическая конструкция поворотной колосниковой решетки 25 делает ее прочной, надежной и долговечной. (Рециркулирующее устройство)The real simple mechanical design of the 25 rotary grate makes it strong, reliable and durable. (Recirculating device)
Для оптимизации вкратце упомянутого выше рециркулирующего устройства 5 снова были проведены CFD-моделирования, дополнительные размышления и практические испытания. При этом была предусмотрена описанная ниже рециркуляция дымового газа для отопительной установки на биомассе.In order to optimize the
При проведении вычислений был смоделирован котел мощностью 100 кВт в случае номинальной нагрузки с диапазоном нагрузки от 20 до 500 кВт с разными топливами (например, щепа с содержание воды 30%). Помимо этого, в настоящем случае для всех находящихся в контакте с дымовым газом поверхностей учитывалось легкое нарушение при использовании (так называемое загрязнением толщиной 1 мм). Излучательная способность такого слоя загрязнения установлена равной 0,6.During the calculations, a boiler with a power of 100 kW was simulated in the case of a rated load with a load range from 20 to 500 kW with different fuels (for example, wood chips with a water content of 30%). In addition, in the present case, for all surfaces in contact with the flue gas, a slight disturbance during use (so-called 1 mm thick fouling) was taken into account. The emissivity of such a pollution layer is set to 0.6.
Результат этой оптимизации и сопутствующих размышлений представлен на фиг. 12-17. На фиг. 12-17 показаны разные виды рециркулирующего устройства 5, которое видно на фиг. 1-3.The result of this optimization and related considerations is shown in FIG. 12-17. In FIG. 12-17 show different views of the
На фиг. 12 показан выделенный вид под углом рециркулирующего устройства 5 с кирпичами 29 топочной камеры, которые окружают первичную зону 26 сжигания. На фиг. 13 показан выставленный полупрозрачный вид под углом рециркулирующего устройства согласно фиг. 12. На фиг. 14 показан вид сбоку рециркулирующего устройства 5 согласно фиг. 12 и 13. Стрелка S на фиг. 12-14 соответствует стрелке S на фиг. 1, которая показывает направление вида сбоку на отопительную установку 1 на биомассе.In FIG. 12 shows a highlighted angled view of the
Рециркулирующее устройство 5 будет описано ниже со ссылкой на фиг. 12, 13, 14 и 15.The
Рециркулирующее устройство 5 имеет вход 53 рециркуляции с входным рециркуляционным каналом 531 и делителем 532 входного рециркуляционного канала. Вход 53 рециркуляции и входной рециркуляционный канал 531 предусмотрены ниже по потоку относительно воздуходувки 15 (ср. фиг. 3) на выходе дымового газа отопительной установки 1 на биомассе после теплообменника 3 или после (факультативного) фильтровального устройства 4. Делитель 532 входного рециркуляционного канала может разветвлять подлежащий рециркуляции дымовой газ или рециркулируемый газ в первичный рециркуляционный канал 56 и факультативный вторичный рециркуляционный канал 57. Если вторичная рециркуляция отсутствует, то делитель 532 входного рециркуляционного канала также не требуется.The
Первичный канал 56 рециркуляции оканчивается через воздушный клапан 52, в данном случае для примера клапан 52 с поворотной заслонкой, в первичной смесительной камере 542. Помимо этого, в первичной смесительной камере 542 оканчивается через другой воздушный клапан 52, в данном случае для примера клапан 52 с поворотной заслонкой, канал 58 первичного воздуха, который, в свою очередь, имеет вход 581 первичного воздуха для, например, комнатного или свежего воздуха, называемого соответственно первичным воздухом. Канал 58 первичного воздуха может иметь датчик 582 первичного воздуха (например, для регистрации температуры и/или содержания кислорода первичного воздуха).The
Через вход 581 первичного воздуха и канал 58 первичного воздуха, а также воздушный клапан 52 еще не смешанный первичный воздух, то есть свежий воздух или окружающий воздух, попадает в первичную смесительную камеру 542, в которой окружающий воздух соответственно установке клапана воздушного клапана 52 смешивается с рециркулированным дымовым газом из первичного рециркуляционного 56 канала. Ниже по потоку после первичной смесительной камеры 542 предусмотрен первичный смесительный канал 54, в котором смесь из первичного (свежего) воздуха и дымового газа дополнительно смешивается. Первичная смесительная камера 542 с клапанами 52 и первичным смесительным каналом вместе образуют первичный смесительный блок 5а.Via the
Вторичный канал 57 рециркуляции оканчивается через воздушный клапан 52, в данном случае для примера клапан 52 с поворотной заслонкой, во вторичной смесительной камере 552. Помимо этого, во вторичной смесительной камере 552 через другой воздушный клапан 52, в данном случае для примера клапан 52 с поворотной заслонкой, оканчивается канал 59 вторичного воздуха, который, в свою очередь, имеет вход 591 вторичного воздуха для вторичного свежего воздуха. Канал 59 вторичного воздуха может иметь датчик 592 вторичного воздуха (например, для регистрации температуры и/или содержания кислорода вторичного воздуха).The
Через вход 591 вторичного воздуха и канал 59 вторичного воздуха, а также воздушный клапан 52 вторичный свежий воздух, то есть окружающий воздух, попадает во вторую смесительную камеру 552, в которой окружающий воздух соответственно установке воздушного клапана 52 смешивается с рециркулированным дымовым газом из вторичного рециркуляционного канала 57. Ниже по потоку после вторичной смесительной камеры 552 предусмотрен вторичный смесительный канал 55, в котором смесь из вторичного свежего воздуха и дымового газа дополнительно перемешивается. Вторичная смесительная камера 552 с ее клапанами 52 и вторичный смесительный канал 55 образуют вторичный смесительный блок 5b.Through the
Установка четырех воздушных клапанов 52 регулируется соответственно посредством исполнительного механизма 521 установки клапана, который, например, может быть электродвигателем. На фиг.12 по причине наглядности обозначен только один из четырех исполнительных механизмов 521 установки клапана.The setting of the four
Первичный смесительный канал 54 имеет минимальную длину L1. Минимальная длина L1 составляет, например, по меньшей мере 700 мм от начала первичного смесительного канала 54 на выходе из первичной смесительной камеры 542 до конца первичного смесительного канала 54. Было выяснено, что длина L1 первичного смесительного канала 54 для хорошего перемешивания также должна быть длиннее и составлять, предпочтительно, по меньшей мере 800 мм, идеальным образом 1200 мм. Помимо этого, длина L1, предпочтительно, по конструктивным и пневматическим причинам, не должна превышать, например, 2000 мм. Первичный смесительный канал 54 на его расположенном выше по потоку конце может иметь входную воронку, которая сужается в направлении конца первичного смесительного канала 54. За счет этого поток на расположенном выше по потоку начале канала 54 собирается в центре в пучок и еще раз лучше перемешивается, так как по причине температурных различий может происходить образование струй, прежде всего, на верхней стороне канала 54. Этому образованию струй, предпочтительно, противодействует сужение первичного смесительного канала 54 на его начале.The
(Факультативный) вторичный смесительный канал 55 имеет минимальную длину L2. Минимальная длина L2 составляет, например, по меньшей мере 500 мм от начала вторичного смесительного канала 55 на выходе из вторичной смесительной камеры 552 до конца вторичного смесительного канала 55. Было выяснено, что длина L2 вторичного смесительного канала 55 для хорошего перемешивания также должна быть длиннее и составлять, предпочтительно, по меньшей мере 600 мм, идеальным образом 1200 мм. Помимо этого, длина L2, предпочтительно, по конструктивным и пневматическим причинам не должна превышать, например, 2000 мм. Вторичный смесительный канал 55 на его расположенном выше по потоку начале может также иметь входную воронку, которая сужается в направлении конца расположенного ниже по потоку вторичного смесительного канала 55.The (optional)
Первичный смесительный канал 54 и (факультативный) вторичный смесительный канал 55 могут быть выполнены с прямоугольным поперечным сечением с соответствующей внутренней шириной 160 мм±30 мм (вертикально) / 120 мм±30 мм (вертикально) и внутренней толщиной (горизонтально) 50 мм±15 мм. По причине этого выполнения первичного смесительного канала 54 и вторичного смесительного канала 55 соответственно в виде длинного, плоского и прилегающего к теплообменнику 3 и топочному устройству канала достигаются многие предпочтительные эффекты. С одной стороны, смесь из дымового газа и первичного (свежего) воздуха/вторичного (свежего) воздуха, предпочтительным образом, предварительно нагревается, прежде чем она попадает в зону сжигания. Например, смесь, которая после первичной смесительной камеры 542 имеет температуру +25 градусов Цельсия на расположенном ниже по потоку конце первичного смесительного канала 54 в случае номинальной нагрузки имеет более высокую на 15 градусов Цельсия температуру. С другой стороны, поперечное сечение и продольная протяженность выбираются такой величины, что перемешивание продолжается также после смесительных камер 542, 552, чем обуславливается улучшение гомогенизации потока. При этом потоку предоставляется достаточный путь для дальнейшего перемешивания имеющегося уже в начале пути турбулентного потока.
Другими словами, с помощью удлиненного первичного смесительного канала 54 обеспечивается отрезок пути для дальнейшего перемешивания после первичной смесительной камеры 542, причем первичная смесительная камера 542 целенаправленно предусмотрена для создания значительной турбулентности к началу отрезка пути. Этому может также способствовать факультативная входная воронка каналов 54, 55.In other words, an elongated
Предпочтительно, обе длины L1 и L2 могут согласовываться в рамках определенного допуска (±10 мм).Preferably, both lengths L1 and L2 can be matched within a certain tolerance (±10 mm).
Через первичный проход 541 рециркулированный дымовой газ, который предварительно хорошо перемешивается со "свежим" первичным воздухом, подводится снизу к колосниковой решетке 25. Через ее отверстия 256 смесь из рециркулированного дымового газа и первичного свежего воздуха (то есть, первичного воздуха для топочной камеры 24) входит в первичную зону 26 сжигания топочной камеры 24. В этом отношении первичная рециркуляция для рециркуляции смеси "дымовой газ - первичный свежий воздух" предусмотрена так, что она входит снизу в первичную зону 26 сжигания.Through the
Через (факультативный) вторичный проход 551 и прилегающий к нему кольцевой канал 50 (ср. фиг. 13) вокруг кирпичей 29 топочной камеры рециркулированный дымовой газ, который предварительно хорошо смешался со "свежим" вторичным воздухом, то есть вторичным свежим воздухом (или при отсутствии вторичной рециркуляции с первичным (свежим) воздухом), подводится к (также факультативным) соплам 291 рециркуляции или вторичного воздуха. При этом сопла 291 вторичного воздуха, как описано, ориентированы не на центр первичной зоны 26 сжигания, а ориентированы ацентрично, чтобы вызывать закрутку проходящего вверх из первичной зоны 26 сжигания во вторичную зону 27 сжигания потока (то есть, направленный вверх завихренный поток с вертикальной осью закрутки). В этом отношении может быть предусмотрена вторичная рециркуляция для рециркуляции смеси "дымовой газ -вторичный свежий воздух", по меньшей мере, частично во вторичную зону 27 сжигания.Through the (optional)
На фиг. 13 и фиг. 14 показаны соответственно фиг. 12 траектории потоков воздуха, рециркулированного дымового газа и смеси "дымовой газ - воздух" в рециркулирующем устройстве 5 посредством (схематических) стрелок S8-S16 потоков. Стрелки S1-S16 показывают гидродинамическую конфигурацию, то есть траектории потоков отдельных газов или движущихся масс в отопительной установке 1 на биомассе. При этом многие имеющиеся компоненты или признаки гидродинамически связаны, причем это может происходить опосредовано (то есть, через другие компоненты) или непосредственно.In FIG. 13 and FIG. 14 respectively shows FIG. 12 flow paths of air, recirculated flue gas and flue gas-air mixture in the
Как понятно из фиг. 13 и фиг. 14, дымовой газ, который вытекает после теплообмена из теплообменника 3 и из факультативного фильтровального устройства 4, входит через вход рециркуляции 5 во входной канал 531 рециркуляции рециркулирующего устройства 5 (см. стрелку S8). После (факультативного) разделения потока дымового газа посредством (факультативного) делителя 532 входного рециркуляционного канала дымовой газ первичной рециркуляции течет через первичный канал 56 рециркуляции (см. стрелку S10), в зависимости от установки одного из регулируемых воздушных клапанов 52 в первичную смесительную камеру 541, в которой дымовой газ смешивается с первичным свежим воздухом, который втекает через канал 58 первичного воздуха, в зависимости от установки другого из регулируемых воздушных клапанов 52, также в первичную смесительную камеру 541 (см. стрелку S12).As is clear from FIG. 13 and FIG. 14, the flue gas that flows out after heat exchange from the
Вследствие этого в первичном смесительном канале 54 возникает смешанный поток (см. стрелку S14) из дымового газа и первичного свежего воздуха, в котором оба эти компонента по причине турбулентности и длины первичного смесительного канала 54, предпочтительным образом, перемешиваются. На конце первичного смесительного канала 54 возникает гомогенная смесь из дымового газа и первичного свежего воздуха, которая течет через первичный проход 541 к первичной зоне 26 сжигания (см. стрелку S16). Если имеется (предусмотренная гидродинамически подобной первичной рециркуляции) вторичная рециркуляция, то дымовой газ после разделения в разделителе 532 входного рециркуляционного канала течет через вторичный рециркуляционный канал 57 через другой регулируемый воздушный клапан 52 во вторичную воздушную камеру 552 (см. стрелку S9), в которой дымовой газ смешивается с также втекающим через канал 59 вторичного воздуха и другой регулируемый клапан 52 во вторичную смесительную камеру 552 вторичным свежим воздухом (см. стрелку S11). Это смешение дымового газа и вторичного свежего воздуха продолжается во вторичном смесительном канале (см. стрелку S13), чем улучшается перемешивание обоих компонентов. Образовавшаяся, предпочтительно, гомогенная смесь перечет через вторичный проход 551 в кольцевой канал 50 вокруг кирпичей 29 топочной камеры и через сопла 291 рециркуляции в топочную камеру (см. стрелку S15).As a result, a mixed flow (see arrow S14) of flue gas and primary fresh air occurs in the
Схематическая блок-схема согласно фиг. 15 показывает разъясненные ранее со ссылкой на фиг. 12-14 траектории потоков в соответствующих отдельных компонентах рециркулирующего устройства 5, а также потоков отопительной установки 1 на биомассе. В блок-схеме согласно фиг. 15 показаны как первичная рециркуляция, так и факультативная вторичная рециркуляция в виде полного кругооборота. Рециркулирующее устройство 5 может также иметь только первичную рециркуляцию.The schematic block diagram according to FIG. 15 shows previously explained with reference to FIG. 12-14 flow paths in the respective individual components of the
Посредством рециркуляции дымового газа он, в принципе, после сжигания смешивается со свежим воздухом, причем, прежде всего, повышается содержание кислорода, и подводится к новому сжиганию. За счет этого горючие остатки в дымовом газе, которые иначе отводились бы не использованными через дымовую трубу, теперь могут вносить вклад в сжигание.By means of flue gas recirculation, it is, in principle, mixed with fresh air after combustion, in particular the oxygen content is increased, and fed to a new combustion. As a result, combustible residues in the flue gas, which would otherwise be discharged unused via the chimney, can now contribute to combustion.
Соответствующие клапаны 52 с первичной смесительной камерой 541 и (простирающимся, предпочтительно, приблизительно горизонтально) первичным смесительным каналом 54 образуют первичный смесительный блок 5а. Соответствующие клапаны 52 с вторичной смесительной камерой 552 и вторичным смесительным каналом 55 могут образовывать вторичный смесительный блок 5b. В отношении скрытых на фиг. 14 частей направлений потоков рекомендуется обращаться к фиг. 3 и соответствующим разъяснениям.The
Помимо этого, на фиг. 15 дополнительно учтен так называемый фальшлюфт (подсасываемый через неплотности воздух), который в данном случае рассматривается как мешающий фактор. При этом фальшлюфт попадает из окружающей среды через неплотности и, прежде всего, через систему подвода топлива в топочную камеру 24, причем он представляет собой дополнительный источник воздуха для сжигания, который следует учитывать при установлении соотношения компонентов смеси или смесей. Поэтому отопительная установка 1 на биомассе в данном случае выполнена, предпочтительно, так, что поступление фальшлюфта в случае номинальной нагрузки составляет менее 6%, предпочтительно, менее 4% количества воздуха смеси из первичного свежего воздуха и рециркулированного дымового газа (и в случае имеющейся вторичной рециркуляции количества воздуха смеси из вторичного свежего воздуха и рециркулированного дымового газа и смеси из первичного воздуха и рециркулированного дымового газа).In addition, in FIG. 15 additionally takes into account the so-called false clearance (air sucked through leaks), which in this case is considered as an interfering factor. In this case, the false plume enters from the environment through leaks and, above all, through the fuel supply system into the
Помимо этого, фальшлюфт мог бы неблагоприятным образом попадать назад в топочную камеру 24 из других путей потока дымового газа после сжигания, например, через обычную систему золоудаления. Решение этой проблемы предлагает описанный подробно ниже переходной шнек 73, чем может быть улучшена рециркуляция 5 дымового газа и, тем самым, обработка дымового газа.In addition, the flue could unfavorably flow back into the
(Первичная смесительная камера и вторичная смесительная камера с клапанами)(Primary mixing chamber and secondary mixing chamber with valves)
На фиг. 16 показан вид в сечении первичной смесительной камеры 542, а также двух расположенных со стороны входа (первичных) воздушных клапана 52 с их (первичными) клапанными форкамерами 525 под наклонным углом зрения (ср. внешний вид согласно фиг. 12 и фиг. 13).In FIG. 16 shows a cross-sectional view of the
Рециркулированный дымовой газ течет по трубчатому первичному рециркуляционному каналу 56 через вход 544 первичного рециркуляционного клапана в факультативно предусмотренную и в данном случае лишь для примера расположенную сверху (первичную) клапанную форкамеру 525, которая окружена посредством корпуса 524 клапана верхнего (первичного) воздушного клапана 52. Вместо клапанной форкамеры 525 первичный рециркуляционный канал 56 может быть, например, выполнен также так, что его поперечное сечение непрерывно расширяется в направлении воздушного клапана 52, за счет чего могла бы быть исключена собственная форкамера.The recirculated flue gas flows through the tubular
По каналу 58 первичного воздуха первичный свежий воздух течет через вход 545 первичного воздуха в факультативно предусмотренную и в данном случае лишь для примера расположенную снизу (первичную) клапанную форкамеру 525, которая окружена другим корпусом 524 клапана нижнего (первичного) воздушного клапана 52.Through the
Факультативно, рециркулированный дымовой газ может быть также подведен к нижней клапанной форкамере 525, в то время как первичный свежий воздух может быть подведен к верхней клапанной форкамере.Optionally, recirculated flue gas may also be supplied to the
(Первичные) клапанные форкамеры 525 (первичных) воздушных клапанов 52 выполнены приблизительно в форме усеченного конуса или цилиндра и расширяют площадь поперечного сечения в данном случае для примера верхнего клапана 52 для протекания дымового газа по сравнению с поперечным сечением первичного рециркуляционного канала 56. Тем самым, с одной стороны, могут быть сэкономлены материал и место, так как первичный рециркуляционный канала 56 может быть предусмотрен с меньшим поперечным сечением, а с другой стороны, для управления (или регулирования) потоком через воздушный клапан 52 может быть предусмотрена большая эффективная поверхность клапана. Такая увеличенная поверхность клапана имеет, прежде всего, преимущество, что она менее чувствительна к загрязнениям (помимо прочего, к образованию сажи) и по причине большего поперечного сечения имеет в открытом состоянии меньшую потерю давления.The (primary)
Воздушные клапаны 52 в данном случае для примера являются клапанами 52 с поворотной заслонкой.The
Верхний и нижний клапаны 52 (первичного) воздуха могут быть выполнены тождественными.The top and bottom (primary)
Оба воздушным клапана 52 в виде клапанов 52 с поворотной заслонкой включают в себя соответственно исполнительный механизм 521 установки клапана, например, электродвигатель, который может поворачивать установленную в подшипниках с возможностью поворота установочную ось 522 клапана, а также размещенное на установочной оси 522 клапана тело 527 клапана с крепежным элементом установочной оси и по меньшей мере одной заслонкой 523 клапана. По меньшей мере одна заслонка 523 клапана тела 527 клапана соответствующего воздушного клапана 52 предусмотрена ниже по потоку относительно конца клапанной форкамеры 525. Установочная ось 522 клапана проходит через первичную смесительную камеру 542. За счет этого исполнительный механизм 521 клапана соответствующего воздушного клапана 52 предусмотрен на одной стороне первичной смесительной камеры 542, а тело 527 клапана предусмотрено на противолежащей исполнительному механизму 521 установки клапана стороне первичной смесительной камеры 542.Both
По меньшей мере одна заслонка 523 клапана расположена так, что она может быть перемещена или повернута по меньшей мере в два разных положения, чтобы установить пропускную способность воздушного клапана 52.At least one
Например, в одном из первых положений, по меньшей мере, частичная область проходного отверстия 526 клапана посредством запорной плоскости, которая предусмотрена посредством заслонки 523 клапана, гидродинамически закрывается, так что дымовой газ не может протекать через частичную область по меньшей мере одного проходного отверстия 526 клапана в первичную смесительную камеру. Во втором из положений запорная плоскость, по меньшей мере, частично освобождает частичную область, так что через частичную область может протекать дымовой газ.For example, in one of the first positions, at least a partial region of the
В первом положении воздушный клапан 52 может быть, предпочтительно, полностью закрыт, причем запорная плоскость по меньшей одной заслонки 523 клапана полностью перекрывает проходную поверхность соответствующего по меньшей мере одного проходного отверстия 526 клапана. На фиг. 16 это закрытое положение клапана для примера показано посредством нижнего воздушного клапана 52.In the first position, the
Помимо этого, во втором положении воздушный клапан 52, предпочтительно, полностью открыт, причем запорная поверхность по меньшей мере одной заслонки 523 клапана полностью освобождает проходную поверхность соответствующего по меньшей мере одного проходного отверстия 526 клапана. На фиг. 17 это открытое положение клапана для примера показано посредством верхнего воздушного клапана 52. В полностью открытом состоянии проходная поверхность воздушного клапана может, например, составлять 5300 мм2±500 мм2. Предпочтительно, воздушный клапан 52 может быть свободно установлен между полностью открытым состоянием и полностью закрытым состоянием.In addition, in the second position, the
В данном случае у соответственно одного воздушного клапана 52 в первичной смесительной камере 542 для примера предусмотрены две заслонки 523 клапана с соответственно двумя проходными отверстиями 526 клапана (то есть, корпус клапана образует веерную задвижку). Впрочем, могут быть также предусмотрены только одна или также несколько заслонок клапана и соответствующее число проходных отверстий 526 клапана.In this case, respectively, one
Помимо этого, на фиг. 16 можно увидеть поверхность 528 клапана, в которой предусмотрены проходные отверстия 526 клапана и которая образована посредством корпуса 546 первичной смесительной камеры. Предпочтительно, заслонки 523 клапана в любом положении тела 527 клапана могут лежать на поверхности 528 клапана или прилегать к поверхности 528 клапана. Предпочтительно, воздушный клапан 52 выполнен так, что площадь отверстия проходного отверстия 526 клапана больше, чем площадь поперечного сечения входа 544 клапана первичной рециркуляции (и входа 545 (клапана) первичного воздуха), чтобы оптимизировать потерю давления за счет клапана.In addition, in FIG. 16,
Обе заслонки 523 клапана предусмотрены зеркально симметричными (точечно симметричными) относительно центральной оси установочной оси 522. Далее, обе заслонки 523 клапана выполнены серповидными. Согласно этому оба соответствующие проходные отверстия 526 клапана могут быть выполнены также серповидными. При этом серповидная форма может быть, например, предусмотрена так, что она на внешнем конце серпа заостряется.Both
Эта серповидная форма по меньшей мере одной заслонки 523 клапана является причиной того, что поток, который протекает через по меньшей мере одно проходное отверстие 526 клапана все еще имеет неравномерное течение в поперечном сечении, но без сильного повышения потери давления. Это улучшает перемешивание в первичной смесительной камере 542.This crescent shape of the at least one
Помимо этого, вышеизложенное выполнение воздушного клапана 52 в виде клапана с поворотной заслонкой также является значащим при так называемой эксплуатации с низкой загрузкой или также при включении отопительной установки 1 на биомассе, то есть когда она эксплуатируется только с низкими температурами. Из-за низких температур обычные створчатые клапаны будут особо сильно загрязняться сажей в дымовом газе. Вследствие этого загрязнения обычные клапаны приводятся в действие с большим затруднением хода, что невыгодным образом увеличивает их нагрузку и, следовательно, износ. Настоящее выполнение воздушного клапана 52 уменьшает эту проблематичность.In addition, the aforementioned design of the
Посредством (для примера верхнего) воздушного клапана 52, в данном случае для примера клапана 52 с поворотной заслонкой, можно устанавливать количество рециркулированного дымового газа перед его смешением с (свежим) первичным воздухом. Другой воздушный клапан 52 для первичного свежего воздуха соответственно делает возможным регулирование подведенного первичного свежего воздуха. За счет этого, предпочтительным образом, может быть установлено соотношение компонентов смеси из первичного свежего воздуха и рециркулированного дымового газа. Таким образом, соотношение компонентов смеси может быть приспособлено к разным рабочим точкам или оптимальным рабочим точкам сжигания.By means of the (example upper)
Верхний клапан 52 с поворотной заслонкой может также называться клапаном возврата первичного дымового газа.The
Нижний клапан 52 с поворотной заслонкой может также называться клапаном подвода первичного свежего воздуха.The bottom
Вместо клапанов 52 с поворотной заслонкой могут использоваться другие виды клапанов, например, клапаны со скользящей заслонкой, клапаны с линейной заслонкой или шаровые клапаны.Instead of
Расположенная гидродинамически после обоих воздушных клапанов 52 первичная смесительная камера 542 служит сведению рециркулированного дымового газа с первичным свежим воздухом, которые предусмотрены для первичной зоны 26 сжигания топочной камеры 24. Первичная смесительная камера 542 и оба (первичных) клапана 52 являются частью первичного смесительного блока 5а и служат регулируемому смешению дымового газа с первичным свежим воздухом.Positioned hydrodynamically downstream of both
Первичная смесительная камера 542 образована посредством корпуса 546 первичной смесительной камеры. Корпус 546 первичной смесительной камеры предусмотрен примерно прямоугольным или коробчатым и имеет выход 543 первичной смесительной камеры. Выход 543 первичной смесительной камеры предусмотрен ниже по потоку относительно обоих проходных отверстий 526 клапанов. Выход 543 первичной смесительной камеры предусмотрен на противолежащей стороне обоих проходных отверстий 526 клапана стороне корпуса 546 первичной смесительной камеры.The
Корпус 546 первичной смесительной камеры с ее проходными отверстиями 526 клапанов и выходом 543 первичной смесительной камеры может быть выполнен так, что они не лежат непосредственно напротив друг друга через объем камеры. Другими словами, входные отверстия 542 первичной смесительной камеры 542 и выходное отверстие 543 из первичной смесительной камеры 542 предусмотрены так, что объединенные потоки дымового газа и первичного свежего воздуха могут лучше смешиваться, так как потоки объединяются.The primary
Например, у первичной смесительной камеры 542 согласно фиг.16 (общий) поток дымового газа принудительно отклоняется посредством верхнего воздушного клапана 52 вниз непосредственно перед входом первичного свежего воздуха в первичную смесительную камеру 542. За счет этого, предпочтительным образом, оба потока объединяются и могут лучше перемешиваться.For example, at the
Помимо этого, как поток дымового газа через верхний воздушный клапан 52, так и поток первичного свежего воздуха через нижний воздушный клапан 52 (которые, например, на фиг. 16 направлены влево) ударяются о стенку корпуса 546 первичной смесительной камеры, за счет чего они даже при малых скоростях потоков принудительно образуют завихрения воздуха. Это способствует равномерному перемешиванию дымового гази с первичным свежим воздухом.In addition, both the flue gas flow through the
Помимо этого, входные потоки первичного свежего воздуха и дымового газа в первичной смесительной камере 542 выполнены серповидными, чем они представляют дополнительный элемент, который создает завихрения уже при входе в первичную смесительную камеру 542.In addition, the inlet flows of primary fresh air and flue gas in the
Важно хорошее или гомогенное перемешивание рециркулированного дымового газа с первичным свежим воздухом, так как это иначе может приводить к образованию струй (то есть, слишком длительных неоднородностей) в подводимом к сжиганию воздухе, чем будет оказано отрицательное влияние на процесс сжигания. Например, в случае неоднородной смеси из первичного (свежего) воздуха и рециркулированного дымового газа повышается выброс вредных веществ из отопительной установки 1 на биомассе.A good or homogeneous mixing of the recirculated flue gas with the primary fresh air is important, as this could otherwise lead to streaks (i.e. too long irregularities) in the combustion air, which would have a negative effect on the combustion process. For example, in the case of an inhomogeneous mixture of primary (fresh) air and recirculated flue gas, the emission of harmful substances from the
В результате представленная выше конфигурация, предпочтительным образом, улучшает перемешивание дымового газа с первичным свежим воздухом с помощью простой конструкции.As a result, the above configuration advantageously improves the mixing of the flue gas with the primary fresh air with a simple structure.
На фиг. 17 показаны в отношении вторичной рециркуляции вид в сечении вторичной смесительной камеры 552, а также два расположенных на стороне входа (вторичных) воздушных клапана 52 с их (вторичными) клапанными форкамерами 525 под наклонным углом зрения (ср. внешний вид соответственно фиг. 12 и фиг. 13). Одинаковые или подобные признаки согласно фиг. 17 соответствуют структурно и функционально признакам согласно фиг. 16, отчего для предотвращения повторений рекомендуется обращаться к вышеприведенным описаниям относительно в значительной степени аналогичной фиг. 16.In FIG. 17 shows, with respect to secondary recirculation, a cross-sectional view of the
Рециркулированный дымовой газ течет по трубчатому вторичному рециркуляционному каналу 57 через вход 554 вторичного рециркуляционного клапана в факультативно предусмотренную и в данном случае для примера расположенную внизу (вторичную) клапанную форкамеру 525, которая окружена посредством корпуса 524 клапана верхнего (вторичного) воздушного клапана 52. Через вторичный воздушный канал 58 вторичный свежий воздух (свежий воздух) течет через вход 555 клапана вторичного воздуха в факультативно предусмотренную и в данном случае для примера расположенную вверху (вторичную) клапанную форкамеру 525, которая окружена посредством другого корпуса 524 клапана нижнего (вторичного) воздушного клапана 52.The recirculated flue gas flows through the tubular
В данном случае положение входов рециркуляционных каналов 56, 57 в клапанные форкамеры 525 (и, тем самым, положение предусмотренного для дымового газа клапана 52) выполнено так, что рециркуляционные каналы 56, 57 могут быть проведены параллельно через максимально длинные участки. За счет этого может быть предусмотрена совместная изоляция рециркуляционных каналов 56, 57 и, предпочтительным образом, могут быть снижены тепловые потери через участки рециркуляционных каналов 56, 57.In this case, the position of the inlets of the
Факультативно, рециркулированный дымовой газ может быть также подведен к верхней (вторичной) клапанной форкамере 525, в то время как вторичный свежий воздух подводится к нижней (вторичной) клапанной форкамере 525.Optionally, recirculated flue gas may also be supplied to the upper (secondary)
Вторичная смесительная камера 552 имеет корпус 556 вторичной смесительной камеры с объемом смесительной камеры и выходом вторичной смесительной камеры 553 аналогично первичной смесительной камере 542.The
Оба воздушных клапана 52 согласно фиг. 17, как и в случае фиг. 16, выполнены в виде клапанов с поворотной заслонкой. Верхний и нижний клапаны 52 (вторичного) воздуха могут быть выполнены тождественными. Нижний клапан 52 с поворотной заслонкой может также называться вторичным возвратным клапаном дымового газа. Нижний клапан 52 с поворотной заслонкой согласно фиг. 17 показан в полностью открытом состоянии.Both
Верхний клапан 52 с поворотной заслонкой может также называться вторичным клапаном подвода свежего воздуха. Верхний клапан 52 с поворотной заслонкой согласно фиг. 17 показан в только частично открытом состоянии.The
Оба вторичных клапана 52 с поворотной заслонкой предусмотрены приблизительно идентичными относительно обоих первичных клапанов 52 с поворотной заслонкой согласно фиг. 16. Это относится, прежде всего, к серповидной форме заслонки 523 клапана.Both secondary
Расположенная после обоих воздушных клапанов 52 вторичная смесительная камера 552 служит объединению рециркулированного дымового газа с первичным свежим воздухом, который предусмотрен для первичной зоны 26 сжигания топочной камеры 24. Первичная смесительная камера 542 и оба (первичных) клапана 52 являются частью первичного смесительного блока 5а и служат регулируемому перемешиванию дымового газа с первичным свежим воздухом.The
Вторичная смесительная камера 552 образована посредством корпуса 556 вторичной смесительной камеры. Корпус 556 вторичной смесительной камеры предусмотрен примерно прямоугольным или коробчатым и имеет выход 553 вторичной смесительной камеры. Выход 553 вторичной смесительной камеры предусмотрен ниже по потоку относительно обоих проходных отверстий 526 клапанов. Выход 553 первичной смесительной камеры предусмотрен на противолежащей стороне обоих проходных отверстий 526 клапана стороне корпуса 556 первичной смесительной камеры.The
Помимо этого, корпус 556 вторичной смесительной камеры с ее проходными отверстиями 526 клапанов и выходом 553 вторичной смесительной камеры может быть выполнен так, что они не лежат непосредственно напротив друг друга через объем камеры. Другими словами, входные отверстия 526 вторичной смесительной камеры 552 и выходное отверстие 553 из вторичной смесительной камеры 552 предусмотрены так, что объединенные потоки дымового газа и первичного свежего воздуха могут лучше смешиваться, так как потоки объединяются.In addition, the secondary
В отличие от конфигурации первичной смесительной камеры 542 согласно фиг. 16, у вторичной смесительной камеры 552 представлена факультативная конфигурация входных отверстий 526 вторичной смесительной камеры и выходного отверстия 553 из вторичной смесительной камеры 552. При этом выходное отверстие 553 расположено между обоими входными отверстиями 526 (или проходными отверстиями 526 клапана). За счет этого поток вторичного свежего воздуха из верхнего входного отверстия 526 и поток дымового газа и нижнего входного отверстия 526 отклоняются так, что они встречаются приблизительно в центре вторичной смесительной камеры 552, перемешиваются там с образованием завихрения и выходят в виде общего потока из выходного отверстия 553. За счет многократного изменения направления и такого вида объединения обоих потоков может так же, как в случае первичной смесительной камеры 542, преимущественным образом происходить перемешивание вторичного свежего воздуха и первичного свежего воздуха.In contrast to the
Таким образом, эффекты конфигурации вторичной смесительной камеры 552 согласно фиг. 17 аналогичны эффектам первичной смесительной камеры 542 согласно фиг. 16, к которой рекомендуется обращаться.Thus, the configuration effects of the
Хорошее (гомогенное) перемешивание первичного свежего воздуха или вторичного свежего воздуха с рециркулированным дымовым газом вносит важный вклад в оптимизацию процессов сжигания в отопительной установке 1 на биомассе. Например, первичный свежий воздух и вторичный свежий воздух, как правило, имеют долю кислорода примерно 21%, а рециркулированный дымовой газ при эксплуатации с номинальной нагрузкой имеет, например, долю кислорода только приблизительно от 4 до 5%. Если бы при рециркуляции происходило негомогенное смешивание, то слой 28 топлива обеспечивался бы снизу кислородом и также первичная зона 26 сжигания негомогенно. В худшем случае при сильном образовании струй при рециркуляции воздух подводился бы к части топлива для сжигания с очень низкой долей кислорода. Процесс сжигания этой части был бы заметно ухудшен.A good (homogeneous) mixing of the primary fresh air or secondary fresh air with the recirculated flue gas makes an important contribution to optimizing the combustion processes in the
Однако посредством первичного смесительного блока 5а и (факультативного) вторичного смесительного блока 5b обеспечивается гомогенное перемешивание первичного свежего воздуха или вторичного свежего воздуха с рециркулированным дымовым газом. Другими преимуществами гомогенного перемешивания являются снижение температурных максимумов (которые могут вызвать загрязнение и шлакование), а также уменьшение пиков скорости дымового газа (которые повышают нагрузку на материалы и эрозию установки).However, by means of the
Выполнение сопел 291 вторичного воздуха или рециркуляции для вторичной рециркуляции в данном случае представлено с такой же точки зрения, как и выше.The implementation of the secondary air or
Сопла 291 вторичного воздуха или рециркуляции расположены так, что по поперечному сечению топочной камеры 24 происходит турбулентное перемешивание и гомогенизация потока. Прежде всего, сопла 291 вторичного воздуха или рециркуляции расположены и ориентированы так, что они могут приводить в топочной камере 24 к закрученному потоку.
Прежде всего, разъясненное выше выполнение сопел 291 вторичного воздуха приводит к минимизации топочного объема, а также уменьшению выбросов.First of all, the implementation of the
Если предусмотрена только первичная рециркуляция, то посредством обоих (первичных) воздушных клапанов 52 как массовый поток (кг/ч), так и соотношение компонентом смеси из рециркулированного дымового газа и первичного свежего воздуха могут, предпочтительно, регулироваться так, что достигается или по меньшей мере приблизительно достигается оптимальная рабочая точка сжигания в отопительной установке 1 на биомассе.If only primary recirculation is provided, then by means of both (primary)
Если должны быть предусмотрены вторичная рециркуляция и первичная рециркуляция, то они, предпочтительно, могут регулироваться независимо друг от друга. То есть массовый поток (кг/ч) и соотношение компонентом смеси первичной рециркуляции и массовый поток (кг/ч) соотношение компонентом смеси вторичной рециркуляции могут соответственно регулироваться независимо друг от друга.If secondary recirculation and primary recirculation are to be provided, they can advantageously be controlled independently of each other. That is, the mass flow (kg/h) and the ratio of the primary recirculation mixture and the mass flow (kg/h) the ratio of the secondary recirculation mixture can be respectively adjusted independently of each other.
За счет этого сжигание может быть, предпочтительно, гибко и оптимизировано установлено в рабочей точке также с учетом известного поступления фальшлюфта. Другими словами, использование, прежде всего, двух (только первичная рециркуляция) или четырех (первичная и вторичная рециркуляция) независимо регулируемых воздушных клапанов 52 приводит к более широкому диапазону регулирования для рециркулирующего устройства 5, чем обычно предусмотрено.As a result, the combustion can advantageously be set flexibly and optimized at the operating point, also taking into account the known inflow of false clearance. In other words, the use of primarily two (primary recirculation only) or four (primary and secondary recirculation) independently
В случае эксплуатации может полностью автоматически регулироваться посредством устройства управления, прежде всего, диапазон потока первичного воздуха или факультативно также диапазон потока вторичного воздуха. За счет этого достигается оптимизированная оптимизация производительности и оптимизация сжигания, уменьшается шлакообразование за счет не превышения температуры плавления золы в топочной камере и обеспечивается высокий коэффициент полезного действия, очень низкие значения тонкой пыли с низкими выбросами NOx, и это при разных топливах и разных качествах топлива, поскольку, следовательно, рециркулирующее устройство 5 пригодно, прежде всего, для гибридного сжигания с разными топливами.In the case of operation, the primary air flow range, or optionally also the secondary air flow range, can be fully automatically controlled by means of a control device. This achieves optimized performance optimization and combustion optimization, reduces slagging by not exceeding the ash melting temperature in the combustion chamber and ensures high efficiency, very low fine dust values with low NOx emissions, and this with different fuels and different fuel qualities, since, therefore, the
Следовательно, рециркулирующее устройство 4 предусматривает улучшенную обработку дымового газа.Therefore, the
(Конденсатор дымового газа)(flue gas condenser)
Помимо этого, на топочной установке 1 на биомассе может быть предусмотрен конденсатор дымового газа. Конденсатор дымового газа является особым видом теплообменника.In addition, a flue gas condenser can be provided in the
В зависимости от состава топлива и подвода воздуха, их обоих влажности и содержания химически связанных атомов водорода в топливе, при сжигании в дымовом газе образуются разные количества водяного пара, а также прочих конденсируемых веществ. Если он будет охлажден в конденсаторе дымового газа ниже точки росы, то водяной пар и сопровождающие вещества могут конденсироваться и высвободившееся тепло конденсации может быть перенесено в переносящую тепло среду. Поскольку за счет этого используется скрытое теплосодержание дымового газа, то вследствие этого могут уменьшиться использование топлива и выбросы СО2.Depending on the composition of the fuel and the air supply, both their moisture content and the content of chemically bound hydrogen atoms in the fuel, different amounts of water vapor and other condensables are formed in the flue gas during combustion. If it is cooled in the flue gas condenser below the dew point, the water vapor and accompanying substances can condense and the released heat of condensation can be transferred to the heat transfer medium. Since the latent heat content of the flue gas is used as a result, fuel consumption and CO2 emissions can be reduced as a result.
При протекающем, чаще всего, не полностью сжигании биологических материалов (прежде всего, при отоплении щепой и пеллетами) при охлаждении дымового газа осаждаются глянцевая копоть, летучая зола, летучая пыль, древесная смола или деготь и в некоторых случаях не сгоревшие углеводы. Они сильно загрязняют поверхности теплообменника и обычно приводят к препятствующим вытяжке отработанных газов или тяге в дымоходе отложениям. Поэтому, например, камины и кафельные печи без установки конденсации дымового газа эксплуатируются при температуре отработанных газов выше 120°С, что является невыгодным, поскольку является энергетически неэффективным. Не отделенные посредством этого вредные вещества и водяной пар (теплота конденсации и остаточное энергосодержание могут достигать 70% теплотворной способности) отрицательным образом могут выделяться в окружающую среду.During the most often incomplete combustion of biological materials (especially when heating with wood chips and pellets), when the flue gas is cooled, glossy soot, fly ash, fly dust, tree resin or tar and, in some cases, unburned carbohydrates are deposited. They heavily contaminate the surfaces of the heat exchanger and usually lead to deposits that interfere with the extraction of exhaust gases or draft in the chimney. Therefore, for example, fireplaces and tiled stoves without a flue gas condensation unit are operated at flue gas temperatures above 120° C., which is disadvantageous as it is energy inefficient. Pollutants and water vapor not separated by this (heat of condensation and residual energy content can be up to 70% of the calorific value) can be released into the environment in a negative way.
За счет этого в отношении конденсатора дымового газа для отопительных установок 1 на биомассе с гибридной технологией ставится задача выполнения оптимизированного конденсатора дымовых газов с высоким коэффициентом полезного действия, который, несмотря на это, является не чувствительным к загрязнению.As a result, the flue gas condenser for
На фиг. 18 показан трехмерный обзорный вид отопительной установки на биомассе согласно фиг.1 с дополнительной внешней облицовкой 16 (например, изоляцией 16) и дополнительным конденсатором 49 дымового газа. Конденсатор 49 дымового газа установлен рядом с котлом 11 посредством крепежного устройства 499 и через подводящий трубопровод 411 дымового газа или отработанного газа соединен с выходом 41 дымового газа или отработанного газа котла 11. Дымовой газ протекает через конденсатор 49 дымового газа и вытекает из него через выходной патрубок 412 дымового газа. Конденсатор дымового газа имеет боковую поверхность 498 с закрытым в данном случае отверстием для технического обслуживания.In FIG. 18 shows a three-dimensional overview of the biomass heating plant according to FIG. 1 with an additional outer lining 16 (eg insulation 16) and an additional
Помимо этого, предусмотрен фланец 497 с отверстием, чтобы удерживать выступающую внутрь конденсатора 49 дымового газа трубу для разбрызгивания (она не показана). Эта выступающая горизонтально из фланца распылительная труба имеет направленные вниз (распылительные) сопла и подключена к линии подвода воды. При активировании подвода воды внутреннее пространство конденсатора 49 отходящих газов может очищаться.In addition, an
Помимо этого, у конденсатора 49 дымового газа согласно фиг.18 на головном элементе 495 конденсатора 49 дымового газа предусмотрены первый гидродинамический патрубок 491 и второй гидродинамический патрубок 492 для теплообменной среды. При этом один из патрубков является впускным патрубком, а другой выпускным патрубком. Обычно теплообменная среда циркулирует в замкнутом контуре, чем делается полезным воспринятое теплообменной средой тепло.In addition, in the
На нижней стороне конденсатора 49 дымового газа предусмотрено выходное отверстие 496 конденсата, через которое может стекать образовавшийся внутри конденсатора 49 дымового газа конденсат.A
На фиг.19А показан конденсатор 49 дымового газа согласно фиг. 18 на виде сбоку из направления стрелки Н согласно фиг. 18. На фиг. 19Б показан конденсатор 49 дымового газа согласно фиг. 18 на виде сбоку из направления стрелки V согласно фиг.18.FIG. 19A shows the
Стрелка OS1 показывает схематически течение или поток дымового газа внутри конденсатора 49 дымового газа сверху вниз, то есть от подводящего трубопровода 411 дымового газа до выходного патрубка 412 дымового газа. При этом поток дымового газа по существу направлен вниз и после входа в конденсатор 49 дымового газа распределяется в его внутреннем объеме.Arrow OS1 shows schematically the flow or flow of flue gas within the
На фиг.20 показан внутренний вид конденсатора 49 дымового газа согласно фиг. 19А и фиг. 18.FIG. 20 shows an internal view of the
Внутри конденсатора 49 дымового газа поперек главного направления потока расположены несколько труб 493 теплообменника. Через эти U-образные трубы 493 теплообменника протекает теплообменная среда, и они обтекаются дымовым газом. При этом происходит теплообмен. Прежде всего, на трубах теплообменника может происходить конденсация дымового газа, с чем отделяются составные части дымового газа (прежде всего, вода). Несколько труб 493 теплообменника могут также называться пучком труб 493 теплообменника.Inside the
Для конденсата в нижней части конденсатора 49 дымового газа предусмотрена сборная воронка 4961 конденсата, которая улавливает конденсат и выводит к выходному отверстию 496 конденсата. Оттуда конденсат может утилизироваться. Помимо этого, сборная воронка 4961 конденсата выполнена так, что она отклоняет поток дымового газа в нижней части конденсатора 49 дымового газа в сторону или горизонтально в направлении выходного патрубка 412 дымового газа.For condensate, a
За счет направленного потока дымового газа в направлении выходного отверстия 496 конденсата, предпочтительным образом, ускоряется выгрузка конденсата.Due to the directed flow of flue gas in the direction of the
Несколько U-образных труб 493 теплообменника удерживаются на одной стороне посредством держателя 4931 труб. Помимо этого, оба конца нескольких U-образных труб 493 теплообменника закреплены на базовом элементе 4932 труб, например, приварены. Базовый элемент 4932 труб является пластинчатым элементом с несколькими отверстиями для труб 493 теплообменника. Базовый элемент 4932 труб образует обращенную внутрь часть головного элемента 495. Головной элемент 495 включает в себя выполненный в виде камеры направляющий канал для потока между первым гидродинамическим патрубком 491 и вторым гидродинамическим патрубком 492 так, что несколько U-образных труб 493 теплообменника последовательно соединены друг с другом группами. Например, предопределенное число U-образных труб 493 теплообменника соединены гидравлически параллельно, чтобы образовать группу U-образных труб теплообменника, и группы, в свою очередь, могут быть гидравлически последовательно соединены друг с другом. Этот направляющий канал может быть, кроме того, выполнен посредством направляющего элемента 4951 потока головного элемента, имеющего разделительные пластины 4951, которые подразделяют полость в головном элементе 495 на отдельные гидравлические отсеки. Это, прежде всего, видно при совместном рассмотрении фиг. 20 и 23.Several
Трубы 493 теплообменника выполнены сгруппированными в одном дымоходе. Это исполнение в одном дымоходе может легко чиститься, так как требуется лишь один комплект очищающих сопел, и, предпочтительно, предусматривает гомогенное натекание и протекание дымового газа.The
Теплообменная среда течет через один из гидродинамических патрубков 491, 492 в конденсатор 49 отработанных газов и затем по причине разделительных пластин вытекает через головной элемент 495 и U-образные трубы 493 теплообменника и снова через другой гидродинамический патрубок. При этом протекающая через конденсатор 49 дымового газа теплообменная среда поглощает тепло из дымового газа.The heat exchange medium flows through one of the
Конденсатор 49 дымового газа с трубами 493 теплообменника образуют теплообменник с гладкими трубами. При этом теплообменная среда находится в трубах 49 теплообменника 3, а дымовой газ обтекает трубы 493 теплообменника. Трубы 493 теплообменника могут, например, состоять из материала 1.4462 или 1.4571. Являющийся нержавеющей сталью материал 1.4462 (предпочтительно, X2CrNiMoN22-5-3) в данном случае оказался более устойчивым и лучшим, чем материал 1.4462 (V4A). Говоря подробно, 1.4462 обладает особо высокой коррозионной стойкостью (прежде всего, против коррозионного растрескивания и химической коррозии) и очень хорошими механическими свойствами (например, прочностью), пригоден для использования при температурах от 100°С до 250°С, хорошо сваривается и полируется. Уменьшенное в отличие от обычного аустенита содержание никеля делает использование стали 1.4462 предпочтительным также с экономической точки зрения, так как он, несмотря на лучшие свойства материала, не является существенно дорогим.The
Важным фактором при оптимизации эффективности процесса теплообмена является оптимизация поверхностей и обтекания нескольких U-образных труб 493 теплообменника. Это будет более подробно разъяснено со ссылкой на фиг.21-26.An important factor in optimizing the efficiency of the heat exchange process is the optimization of the surfaces and flow around the
На фиг. 21 показан конденсатор 49 дымового газа из вида сверху с видом в отверстие 411 для подвода дымового газа конденсатора дымового газа. Можно понять, что несколько труб 493 теплообменника образует пересекающую поток дымового газа структуру, у которой трубы 493 теплообменника расположены вертикально на одной линии друг с другом. За счет этого настоящий конденсатор 49 дымового газа имеет перекрестный поток в отношении потока теплообменной среды (например, воды) относительно направления потока дымового газа (OS1). Между трубами 493 теплообменника предусмотрены промежуточные пространства (щели) с постоянной шириной.In FIG. 21 shows the
На фиг. 22 показан конденсатор 49 дымового газа согласно фиг. 18 из вида горизонтального сечении сверху. При этом трубы теплообменника расположены по всей площади поперечного сечения конденсатора 49 дымового газа так, что первые (горизонтальные) промежуточные пространства 4934 относительно друг друга между трубами 493 теплообменника и вторые (горизонтальные) промежуточные пространства 4935 между трубами 493 теплообменника и внешними стенками конденсатора 49 дымового газа имеют по существу постоянную ширину. Незначительные исключения из этого могут иметься на образованных петлями труб 493 теплообменника местах 4933 поворота, так как здесь неизбежно присутствуют изменяющиеся и частично большие промежуточные пространства. Таким образом, U-образная труба 493 теплообменника имеет две прямые отдельные трубы с местом поворота 4933 между ними.In FIG. 22 shows the
Первые промежуточные пространства 4934 образуют, при рассмотрении на виде согласно фиг.22, разновидность вертикального и проходящего прямолинейно "узкого прохода" между трубами 493 теплообменника, через которые дымовой газ может протекать вертикально. За счет этого снижается потеря давления, в то время как с вышеописанной конструкцией с гладкими трубами может быть обеспечен эффективный теплообмен.The first
Помимо этого, промежуточные пространства 4934 между трубами 493 теплообменника и вторые промежуточные пространства 493 5 между трубами 493 теплообменника и внешними стенками конденсатора 49 дымового газа могут быть предусмотрены так, что первые промежуточные пространства 4934 имеют большую горизонтальную ширину, чем вторые промежуточные пространства 4935.In addition, the
Вышеописанное размещение промежуточных пространств 4934, 4935 приводит, предпочтительно, к равномерному распределению потока дымового газа и, тем самым, к более гомогенному и более эффективному теплообмену.The arrangement of the
На фиг. 23 показан трехмерный вид нескольких труб 493 теплообменника с базовым элементом 4932 труб и держателем 4931 труб. Держатель 4931 труб может быть выполнен из листового металла с вырубленными отверстиями для U-образных труб 493 теплообменника. Держатель 4931 труб служит креплению труб 493 теплообменника и снижает механическую нагрузку на концах труб 493 теплообменник. Пластинчатый держатель 4932 труб соединен с трубами 493 теплообменника так, что в базовом элементе 4932 труб предусмотрены соответствующие трубам 493 теплообменника пропускные отверстия 4936 и теплообменная среда может соответствующим образом протекать через базовый элемент 4932 труб.In FIG. 23 shows a three-dimensional view of several
Внешние размеры нескольких труб 493 теплообменника (пучка труб) и базового элемента 4932 труб могут составлять, например, 42×⋅187×421 мм, вследствие чего имеется очень компактная конструкция.The outer dimensions of the multiple heat exchanger tubes 493 (tube bundle) and the
Трубы 493 теплообменника с их U-образной формой расположены вертикально, за счет чего предусмотрены вертикально друг над другом две отдельные трубы (или участки труб) на каждую U-образную трубу 493 теплообменника.The
На фиг. 24 показан вид сбоку нескольких труб 493 теплообменника согласно фиг. 23. Предпочтительно, может быть второй гидродинамический патрубок 492 для впуска теплообменной среды, и может быть первый гидродинамический патрубок 491 для выпуска теплообменной среды. Для этого случая на фиг. 24 стрелками показан поток теплообменной среды из труб 493 теплообменника и в трубы теплообменника. Три стрелками с обозначением OS1 показывают схематически поток дымового газа. Поток теплообменной среды перемещается попеременно слева направо и наоборот, и при этом извивается в форме меандра снизу наверх против направления потока. В этом отношении настоящий конденсатор 49 дымового газа имеет перекрестную противоточную конфигурацию. Эта конфигурация оказалась идеальной для рекуперации тепла. Помимо этого, конденсатор 49 дымового газа может, предпочтительным образом, легко очищаться.In FIG. 24 shows a side view of several
На фиг. 25 показан вид сверху на несколько труб 493 теплообменника согласно фиг.213 для наглядного пояснения общей геометрии нескольких труб 493 теплообменника согласно фиг. 23.In FIG. 25 is a plan view of a plurality of
Дымовой газ проникает между труб 493 теплообменника также сверху, то есть из вида согласно фиг. 25 можно увидеть проходы для дымового газа. Эти проходы являются продолговатыми щелями или узкими проходами, через которые дымовой газ распределяется и должен проходить с соприкосновением с большими поверхностями труб 493.The flue gas also enters between the
При этом первые промежуточные пространства 4934 могут иметь (например, горизонтальную) ширину SP2 (ширину щели или узкого прохода для дымового газа в первом направлении), которая может, предпочтительно, составлять 6,0 мм±2 мм. За счет этого эта ширина SP2 заметно меньше, чем обычно, что улучшает эффективность.Here, the first
Ширина SP2 может быть, например, равной или меньшей ширины SP1 (минимальное расстояние).The width SP2 can be, for example, equal to or smaller than the width SP1 (minimum distance).
Внешний диаметр труб 493 теплообменника может, например, составлять 12,0 мм±1 мм. Таким образом, расстояние поперечного деления конденсатора 49 дымового газа может, например, составлять 12,0 мм+6 мм=18 мм±1, 55 мм.The outer diameter of the
Размеры общей конструкции и, прежде всего, ширины SP2 выбраны, предпочтительным образом, так, что в данном случае могут достигаться высокие скорости теплопередачи и, следовательно, высокие коэффициенты полезного действия (>107%) с малым необходимым объемом. Предпочтительным образом, ширина SP2 в виде узкой щели может быть предусмотрена для всего количества труб 493 теплообменника совпадающей.The dimensions of the overall structure and above all the widths SP2 are advantageously chosen so that in this case high heat transfer rates and hence high efficiencies (>107%) can be achieved with a small required volume. Preferably, the width SP2 in the form of a narrow gap can be provided for the entire number of
У нескольких труб 493 теплообменника на фиг.23 предусмотрены одиннадцать (11) вертикальных пучков труб и девять (9) горизонтальных пучков труб, что оказалось хорошим компромиссом между компактностью конструкции, эффективностью теплообменника, потерей давления дымового газа, потерей давления теплообменной среды и сложностью механической конструкции. Таким образом, могут быть, например, предусмотрены в целом 99 U-образных труб 493 теплообменника.Several
За счет этого горизонтальные пучки труб 493 теплообменника расположены группами в первом направлении (в данном случае, например, в горизонтальном направлении) и параллельно друг другу. Такая группа показана на фиг. 25.Due to this, the horizontal tube bundles 493 of the heat exchanger are arranged in groups in the first direction (in this case, for example, in the horizontal direction) and parallel to each other. Such a group is shown in Fig. 25.
Помимо этого, группы горизонтальных пучков труб расположены параллельно друг другу во втором направлении (в данном случае, например, вертикально друг над другом), как это для примера показано на фиг. 24. Предпочтительно, первое и второе направление могут быть ортогональными относительно друг друга.In addition, the groups of horizontal tube bundles are arranged parallel to each other in the second direction (in this case, for example, vertically above each other), as shown by way of example in FIG. 24. Preferably, the first and second directions may be orthogonal to each other.
После вычислений и практических испытаний оказалось предпочтительным, что следующие области количества труб могут вертикально и горизонтально приводить к оптимизированному в вышеописанном смысле теплообменнику:After calculations and practical tests, it has proven to be advantageous that the following ranges of the number of tubes can lead vertically and horizontally to a heat exchanger optimized in the sense described above:
- от 8 до 14, предпочтительно от 10 до 12, вертикальных U-образных труб 493 теплообменника, а также- 8 to 14, preferably 10 to 12,
- от 7 до 12, предпочтительно от 8 до 10, горизонтальных U-образных труб 493 теплообменника.- 7 to 12, preferably 8 to 10,
Относительно отдельных труб могут (например) быть предусмотрены следующие диапазоны количества:For individual pipes, the following quantity ranges can (for example) be provided:
- от 16 до 28, предпочтительно от 20 до 24, вертикальных (отдельных) труб,- from 16 to 28, preferably from 20 to 24, vertical (separate) pipes,
иand
- от 7 до 12, предпочтительно от 8 до 10, горизонтальных (отдельных) труб.7 to 12, preferably 8 to 10, horizontal (individual) pipes.
Одна U-образная труба 493 теплообменника содержит в данном случае из вертикального вида 2 отдельные трубы, а из горизонтального вида 1 отдельную трубу.One
На фиг. 26 показана отдельная (выделенная) приведенная в качестве примера труба 493 теплообменника согласно фиг. 23 и ее размеры. Впрочем, размеры трубы 493 теплообменника могут также от них отличаться. Например, также при других размерах трубы 493 теплообменника ширина SP2 прохода может поддерживаться равной 6 мм±2 мм.In FIG. 26 shows a single (highlighted) exemplary
Показанная на левой стороне фиг.26 средняя линия представляет среднюю ось U-образной трубы 493 теплообменника. Предпочтительно, все средние линии нескольких U-образных труб 493 теплообменника расположены параллельно друг другу.Shown on the left side of Fig.26 the middle line represents the middle axis of the
Другим преимуществом конструкции является то, что несколько одинаковых или идентичных U-образных труб 493 теплообменника могут изготавливаться в массовом производстве. Затем изготовленные отдельно трубы 493 теплообменника свариваются с базовым элементом, прежде чем или после того как они вставляются в держатель 4931 труб.Another advantage of the design is that multiple identical or identical heat exchanger U-tubes 493 can be mass-produced. The separately manufactured
Довольно малая ширина SP2 узкого прохода становится возможной, прежде всего, поскольку описанная выше отопительная установка 1 на биомассе по причине ее эффективности и "чистого" сжигания приводит лишь к очень незначительному загрязнению труб 493 теплообменника. Этому может, прежде всего, способствовать предвключенное электростатическое фильтровальное устройство 4. Помимо этого, в конденсаторе 49 дымового газа может иметься автоматическая очистка, например, посредством распыляющих воду сопел. Эти распыляющие воду сопла могут посредством устройства управления автоматически, например, через равные промежутки времени активироваться, чтобы смыть или опрыскать осадки. Вода для смывания может быть затем отведена через выход 496 конденсата из конденсатора 49 дымового газа, вследствие чего выход 496 конденсата может выполнять двойную функцию. В результате конденсатор 49 дымового газа может активно очищаться от загрязнений, вследствие чего может стать малая ширина узкого прохода.The rather small narrow passage width SP2 is made possible primarily because the above-described
Таким образом, конденсатор 49 дымового газа может комбинироваться с гидродинамически предвключенным электростатическим фильтровальным устройством 4. За счет этого могут быть достигнуты очень низкие содержания пыли в дымовом газе и за счет этого, в свою очередь, энергоэффективная концепция с шириной щели 6±2 мм, предпочтительно 5±1 мм, между пучками теплообменника при перекрестно-противоточной конструкции в качестве теплообменника с пучком труб.In this way, the
С представленной выше конфигурацией также согласно вычислениям можно поддерживать потерю давления в дымовом газе менее 100 Па (скорее примерно 60 Па), в то время как согласно расчетам является достижимой разность в 14 К между температурой дымового газа и выходящей текучей средой. Мощность теплообмена с представленным выше для примера размерами составляет примерно 19,1 кВт. При этом настоящий конденсатор 49 дымового газа, прежде всего и в отличие от уровня техники для отопительных установок на биомассе, рассчитан и поэтому также пригоден в широком диапазоне мощностей от 20 до 500 кВт.With the above configuration, it is also calculated that the pressure loss in the flue gas can be kept below 100 Pa (rather about 60 Pa), while a difference of 14 K between the temperature of the flue gas and the outlet fluid is calculated to be achievable. The heat exchange power with the above exemplary dimensions is approximately 19.1 kW. In this case, the present
Вместе с тем конденсатор 49 дымового газа предусматривает улучшенную обработку дымового газа.However, the
Настоящий конденсатор 49 дымового газа с малой шириной SP2 прохода возвращает обратно из дымового газа всю ощутимую и дополнительно, прежде всего, скрытую теплоту. За счет этого коэффициент полезного действия всей установки может быть значительно повышен - в случае пеллет в качестве топлива (М7) до 105% и случае щепы в качестве топлива (М30) до более чем 110% (соответственно в расчете на подведенную энергию топлива (теплотворную способность). (Переходной шнек)A real
В нижней части отопительной установки 1 на биомассе согласно фиг. 2 и 3 показано устройство 7 отвода золы, которое имеет шнек 71 для выгрузки золы (транспортировочный шнек) с переходным шнеком 73 в канале отвода золы, который приводится в движение, то есть вращается, двигателем 72.In the lower part of the
Шнек 71 для выгрузки золы устройства 7 отвода золы служит эффективному удалению остатков сжигания из нижней части котла 11 в контейнер 74 золы, который для примера показан на фиг. 18. Помимо этого, переходной шнек 73 шнека 71 для выгрузки золы служит разделению отдельных областей потока котла 11 (см. стрелки S1 и S5), итак, он отделяет топочную камеру 24 от поворотной камеры 35. При этом дымовой газ после прохода через теплообменник 3 не должен попадать неконтролируемо к сжиганию.The
Приведенной в качестве примера задачей является выполнение шнека 71 для выгрузки золы, который обеспечивает эффективное разделение для дымового газа в котле и при этом является износостойким и дешевым.An exemplary object is to provide an
На фиг. 27А показан выделенный из фиг. 2 и 3 вид в сечении шнека 71 для выгрузки золы с переходным шнеком 73. На фиг. 27Б показан трехмерный вид под углом шнека 71 для выгрузки золы согласно фиг. 27А. На фиг. 28 показан трехмерный вид под углом корпуса 75 переходного шнека 73. На фиг. 29 показан подробный вид шнека 71 для выгрузки золы с переходным шнеком 73 согласно фиг. 27А.In FIG. 27A shows, extracted from FIG. 2 and 3 are cross-sectional views of the
Шнек 71 для выгрузки золы через свою ось 711 на его правом конце (или заднем конце котла 11) приводится в движение с возможностью вращения посредством (не показанного на фиг. 27А, 27Б, 28 и 29) двигателя 72 и служит тому, чтобы транспортировать влево в контейнер 74 для золы остатки сжигания, например золу. Это общее транспортирующее устройство показано на фиг. 27А, 27Б и 29 стрелкой AS.The
Помимо этого, шнек 71 для выгрузки золы согласно фиг. 27А, 27Б, 28 и 29 имеет участок переходного шнека 73. Переходным шнеком 73 обозначен участок шнека 71 для выгрузки золы, который находится в корпусе 75 переходного шнека.In addition, the
Подробно шнек 71 для выгрузки золы имеет три участка:In detail, the
1) топочный участок 714 или расположенную в топочной области часть 714 шнека 71 для выгрузки золы (на фиг. 27А, 27Б и 29 он показан слева),1) the
2) теплообменный участок 713 или расположенная на теплообменном участке часть 713 шнека 71 для выгрузки золы (на фиг. 27А, 27Б и 29 он показан справа), и2) the
3) участок переходного шнека 73 между этими двумя участками или переходной шнек 73 в корпусе 75 переходного шнека.3) section of the
Направление подъема или ход витков теплообменного участка 713 и топливного участка 714 согласуются между собой, то есть оба участка предусмотрены правовращающими или левовращающими. Следовательно, если (не показанный на фиг. 27А, 27Б, 28 и 29) двигатель 72 вращает шнек 71 для выгрузки золы, то направление транспортировки для остатков сжигания в теплообменном участке 713 и топочном участке 714 соответственно одинаково. Однако переходной шнек 73 на его части предусмотрен отличающимся. Это будет позднее более подробно разъяснено со ссылкой на фиг. 28 и 29.The direction of rise or the course of the turns of the
Шнек 71 для выгрузки золы согласно фиг. 27А, 27Б, 28 и 29 с левой стороны переходного шнека 73 имеет больший диаметр, чем с правой стороны переходного шнека. Для этого на предусмотренной для всех трех участков шнека 71 для выгрузки золы общую или цельную или выполненную из нескольких частей ось 711 шнека может быть, например, предусмотрена или надета часть шнека с большим диаметром. Посредством различий в диаметре оптимизируется выгрузка остатков от сжигании, так как в топочной камере 24 получается больше остатков сжигания.The
Корпус переходного шнека 75 согласно фиг. 27А, 27Б, 28 и 29 на верхней стороне имеет отверстие 751. Далее корпус переходного шнека 75 имеет ограничительную пластину 752, цилиндрический участок 75 главного корпуса, крепежный и разделительный элемент 754 и воронкообразный элемент 755.The body of the
Крепежный и разделительный элемент 754 поддерживает участок 753 главного корпуса и одновременно разделяет обе области потоков котла 11 на внешней области корпуса 75. Обе области на фиг. 29 обозначены понятиями "горелка" и "теплообменник", и штриховая линия между ними должна представлять разделение обеих областей. Факультативно, крепежный элемент и разделительный элемент могут быть предусмотрены соответственно отделенными друг от друга. Также факультативно разделительный элемент может быть не предусмотрен, например, когда главный участок 753 корпуса предусмотрен полностью встроенным в разделительную стенку котла 11. В любом случае главный участок 753 корпуса выполнен в котле 11 так, что он хотя и разделяет две области потоков для дымового газа и/или свежего воздуха, однако создает соединение в отношении выгрузки золы.The fastening and separating
Цилиндрический главный участок 753 корпуса вмещает переходной шнек 73. При этом переходной шнек 73 может свободно вращаться в главном участке 753 корпуса. Соответственно, внутренний диаметр главного участка 753 корпуса выполнен так, что он соответствует (максимальному) внешнему диаметру переходного шнека 73 в отношении размера зазора. Размер расстояния выполнен так, что он делает возможным свободное вращение переходного шнека 73, но одновременно предотвращается слишком большое свободное пространство.Cylindrical
Помимо этого, на оси 711 шнека предусмотрена центрирующая шайба 712, которая центрирует ось 711 в главном участке 753 корпуса и факультативно также исполняет роль подшипника. Помимо этого, центрирующая шайба 712 представляет собой затвор для внутреннего объема главного участка 753 корпуса.In addition, a centering
Воронкообразный элемент 755 предусмотрен так, что он окружает предусмотренное сверху отверстие 751. Воронкообразный элемент 755 сужает свою площадь горизонтального поперечного сечения вниз в направлении отверстия 751. Другими словами, воронкообразный элемент 755 предусмотрен раскрывающимся вверх вокруг отверстия 751.The
Помимо этого, шнек 73 имеет два подучастка, которые имеют соответственно противоположное направление подъема или хода витков. Другими словами, переходной шнек 73 имеет два подучастка 731, 732, один из которых имеет шнек левого вращения, а другой шнек правого вращения.In addition, the
Детально, подъем теплообменного участка 713 шнека 71 для выгрузки золы при переходе на переходной шнек 73 в правом нижнем участке 732 продолжается неизмененным. В данном случае в подучастке 732 предусмотрен шнек правого вращения. В противоположностью этому в левом подучастке 731 предусмотрен шнек левого вращения.In detail, the rise of the
В более общем смысле переходной шнек имеет два подучастка со шнеками 731, 732 с взаимно противоположными ходами. За счет этого переходной шнек 73 имеет встроенный противоход 731.In a more general sense, the transition screw has two subsections with
Вышеописанная конструкция оказывает влияние на следующее: Остатки сжигания транспортируются из пространства под теплообменником 3 или из поворотной камеры 35 и возможно из факультативного фильтровального устройства 4 посредством вращения шнека теплообменного участка 713 в образованный посредством корпуса 73 главный 753 участок корпуса. На фиг. 29 это схематически показано посредством стрелки AS1.The above construction affects the following: The combustion residues are transported from the space below the
Эти остатки AS1 сжигания и также падающие в воронку остатки сжигания из топочной камеры 24, что на фиг. 29 схематически показано стрелкой AS2, попадают таким образом приблизительно в середину переходного шнека 73 и оттуда в левый подучасток 731 переходного шнека (см. стрелку AS3). Однако по причине противоположных ходов шнека подучастка 731 остатки сжигания снова приводятся в движение в противоположном направлении, что схематически показано посредством стрелки AS4.These combustion residues AS1 and also the combustion residues falling into the funnel from the
За счет этого остатки сжигания сводятся вместе между обоими подучастками 731, 732 переходного шнека 73. Так, подучастки со шнеками 731, 732 выполнены так, что остатки сжигания при вращении оси 711 перемещаются вдоль нее друг к другу.Due to this, the combustion residues are brought together between both
Другими словами, противоход 731 переходного шнека 73 обеспечивает сведение вместе (и уплотнение) остатков сжигания внутри корпуса 75 переходного шнека.In other words, the
По причине ограниченного объема остатки сжигания уплотняются под отверстием 751 и образуют подвижную в отношении отдельных составных частей (например, с ее частицами золы), но нем не менее герметизирующую пробку. Со временем и увеличивающимся объемом остатки сжигания принудительно выжимаются или вытесняются вверх и наружу в направлении отверстия 751. В этом отношении в корпусе 75 переходного шнека образуется пробка из подвижных твердых веществ, которая герметизирует в отношении газов. Однако эта пробка делает возможным транспортировку материала.Due to the limited volume, the combustion residues are compacted under the
Ограничительная пластина 752 отклоняет эти остатки сжигания в сторону, как это схематически показано посредством стрелки AS5. Эти выдавливаемые из корпуса 75 остатки после сжигания в результате падают с левой стороны на топочный участок или в топочный участок шнека 71 для выгрузки золы и, тем самым, окончательно выгружаются из котла 11 (см. стрелку AS).The
В результате области потоков «горелка» и «теплообменник» отделены друг от друга в отношении потоков дымового газа и потоков свежего воздуха, в то время как в отношении остатков сжигания предусмотрена связь и может происходит выгрузка остатков сжигания.As a result, the flow areas "burner" and "heat exchanger" are separated from each other with respect to flue gas flows and fresh air flows, while communication is provided with respect to combustion residues and discharge of combustion residues can take place.
Согласно уровню техники обычно предусмотрено, или что с отрицательным образом дополнительными затратами в котле предусматриваются два отдельных шнека для выгрузки золы для отдельных областей потоков, или что зола шнека для выгрузки золы направляется через переходную деталь и посредством подшипника скольжения через герметизирующую промежуточную стенку котла. При этом подшипник скольжения должен быть выполнен так, что он, по меньшей мере, частично по существу герметизирует. Подшипник скольжения отрицательным образом подвергается износу, так как он подвергается воздействию инородных тел в топливе, шлака, пламени, воды и высоких температур. Следовательно, такой подшипник скольжения обуславливает значительные затраты при изготовлении, при встраивании в котел и также при техническом обслуживании.According to the state of the art, it is usually provided either that, at a negative additional cost, two separate ash discharge screws are provided in the boiler for separate flow regions, or that the ash of the ash discharge screw is guided through the transition piece and by means of a plain bearing through the sealing intermediate wall of the boiler. In this case, the plain bearing must be designed in such a way that it at least partially substantially seals. The sleeve bearing is negatively subjected to wear as it is exposed to foreign bodies in the fuel, slag, flames, water and high temperatures. Therefore, such a plain bearing causes significant costs in production, installation in the boiler and also in maintenance.
Описанная выше конструкция полностью избегает использования такого подшипника скольжения и, помимо этого, является простой (следовательно, экономичной) и эффективной.The construction described above completely avoids the use of such a plain bearing and, in addition, is simple (hence economical) and efficient.
Помимо этого, улучшается обработка дымового газа, так как предотвращаются неправильные потоки воздуха при рециркуляции дымового газа, поскольку предусматривается хорошая герметизация в отношении дымового газа против возможного противотока в топочную камеру 24.In addition, flue gas treatment is improved, since incorrect air flows during flue gas recirculation are prevented, since good sealing against flue gas against possible backflow into the
Для обеспечения первоначального заполнения корпуса 75 промежуточного шнека может происходить первоначальный запуск в эксплуатацию отопительной установки 1 на биомассе на заводе. При этом происходит первый процесс сжигания, при котором образуется достаточный объем остатков сжигания для заполнения, причем в данном случае еще является несущественным, что функция герметизации еще не гарантируется.To ensure the initial filling of the
(Рециркуляция дымового газа другого варианта осуществления)(Flue gas recirculation of another embodiment)
На фиг. 30 показан выделенный полупрозрачный вид под углом рециркуляционного устройства другого варианта осуществления.In FIG. 30 shows a highlighted translucent angled view of a recirculation device of another embodiment.
У этого другого варианта осуществления при подводе вторичного воздуха предусмотрена не рециркуляция, как у варианта осуществления согласно фиг. 13, а простой управляемые или регулируемый подвод свежего воздуха. В этом отношении другой вариант осуществления может изготавливаться более просто и экономично и, однако, несмотря на это, предоставлять многие вышеназванные преимущества варианта осуществления согласно фиг. 13. Прежде всего, также и с помощью этого варианта осуществления, как показали практические испытания, могут достигаться поставленные цели в отношении эффективности.In this other embodiment, the secondary air supply is not provided with recirculation, as in the embodiment according to FIG. 13, a simple controlled or adjustable supply of fresh air. In this regard, another embodiment can be manufactured more simply and economically, and yet still provide many of the above advantages of the embodiment of FIG. 13. First of all, also with this embodiment, as shown by practical tests, the set goals in terms of efficiency can be achieved.
Совпадающие ссылочные обозначения на фиг. 30 раскрывают по существу одинаковые идеи согласно фиг. 13, поэтому для предотвращения повторений по существу описываются лишь различия между обоими вариантами осуществления.Matching reference symbols in FIG. 30 disclose essentially the same ideas as shown in FIG. 13, therefore, in order to prevent repetition, only the differences between both embodiments are essentially described.
Клапаны с поворотной заслонкой варианта осуществления согласно фиг. 13 в другом варианте осуществления согласно фиг. 13 заменены на клапаны со скользящей заслонкой. Помимо этого, у другого варианта осуществления согласно фиг. 30 происходит не вторичное смешение рециркулированного отработанного газа и свежего воздуха, а всего лишь управляемый или регулируемый подвод свежего воздуха к соплам 291 рециркуляции. При этом вторичный смесительный канал 55 сохраняется в качестве канала 5 5b вторичного термостатирования, причем выполняется функция термостатирования свежего воздуха. При этом канал 55b вторичного термостатирования предусмотрен вдоль стенки котла 11, за счет чего свежий воздух, который подводится из канала 59 вторичного воздуха, предварительно подогревается (см. стрелку S13a) посредством тепла котла 11 перед введением вторичного воздуха в топочную камеру 24. Соответственно канал 5 5b вторичного термостатирования предусмотрен с прямоугольным поперечным сечением, который имеет большую (вертикальную) высоту, чем (горизонтальную) толщину, за счет чего канал 55b вторичного термостатирования "прилегает" к стенке котла и поддерживается большая поверхность для теплообмена. Предварительно подогретый вторичный воздух повышает эффективность сжигания. За подробностями относительно выполнения канала 55b вторичного термостатирования рекомендуется обращаться в дальнейшем к описанию вторичного смесительного канала 55.Butterfly valves of the embodiment of FIG. 13 in another embodiment according to FIG. 13 have been replaced with sliding flap valves. In addition, in another embodiment according to FIG. 30 there is no secondary mixing of the recirculated exhaust gas and fresh air, but only a controlled or controlled supply of fresh air to the
Стрелка S15 показывает, что поток вторичного воздуха течет через вторичный проход 551 в кольцевой канал 50 вокруг кирпичей 29 топочной камеры и через сопла 291 рециркуляции в топочную камеру 24. За счет этого не только предпочтительно дополнительно нагревается вторичный воздух, но также предпочтительно охлаждаются кирпичи 29 топочной камеры, что, например, снижает шлакообразование на кирпичах топочной камеры (ср. вышеприведенные описания относительно минимальной температуры шлакообразования).The arrow S15 shows that the secondary air flows through the
Стрелка S8 и S10 показывают лишь поток дымового газа ниже по потоку относительно теплообменника 3 (или факультативного фильтровального устройства 4) к первичному смесительном блоку 5а который в этом варианте осуществления сконструирован более простым и экономичным.Arrows S8 and S10 show only the flow of flue gas downstream of the heat exchanger 3 (or optional filter device 4) to the
На фиг. 31 показана схематическая блок-схема, которая раскрывает траектории потоков в соответствующих отдельных компонентах отопительной установки на биомассе и рециркулирующем устройстве из фиг. 30 согласно другому варианту осуществления.In FIG. 31 is a schematic block diagram which discloses the flow paths in the respective individual components of the biomass heating plant and the recirculation device of FIG. 30 according to another embodiment.
Одинаковые ссылочные обозначения раскрывают по существу одинаковые идеи согласно фиг. 15, поэтому для предотвращения повторений по существу описываются лишь различия между обоими вариантами осуществления.Like reference numerals disclose essentially the same ideas of FIG. 15, therefore, in order to prevent repetition, only the differences between both embodiments are essentially described.
Смешение вторичного воздуха из свежего воздуха и рециркулированного отработанного газа отсутствует. В этом отношении не предусмотрены вторичная смесительная камера 552 и клапан 52 для рециркулированного отработанного газа. Также исключается делитель 532 входного рециркуляционного канала. Вторичный смесительный канал 55 хотя и может быть механически идентичен варианту осуществления согласно фиг. 15, но функционально не является участком канала для перемешивания свежего воздуха и рециркулированного отработанного газа, а скорее служит лишь (это далее одинаково с вариантом осуществления согласно фиг. 15) предварительному термостатированию свежего воздуха перед введением в топочную камеру 24.There is no mixing of secondary air from fresh air and recirculated exhaust gas. In this regard, the
Помимо этого, в другом варианте осуществления можно полностью отказаться от подвода вторичного воздуха, причем отопительная установка 1 на биомассе может быть предусмотрена только с первичной рециркуляцией.In addition, in another embodiment, it is possible to completely dispense with the supply of secondary air, and the
(Другие варианты осуществления)(Other embodiments)
Изобретение, наряду с разъясненными вариантами осуществления и аспектами, допускает другие принципы выполнения. Так, например, отдельные признаки разных вариантов осуществления могут произвольно комбинироваться друг с другом, пока это представляется специалисту выполнимым.The invention, along with the elucidated embodiments and aspects, allows for other implementation principles. Thus, for example, individual features of different embodiments can be arbitrarily combined with each other, as long as it seems feasible to a person skilled in the art.
В данном случае описывается рециркулирующее устройство 5 с первичной рециркуляцией и вторичной рециркуляцией. Однако рециркулирующее устройство 5 в своей базовой конфигурации может иметь только первичную рециркуляцию и не иметь вторичную рециркуляцию. У этой базовой конфигурации рециркулирующего устройства могут полностью исключаться соответственно необходимые для вторичной рециркуляции компоненты, например, могут исключаться делитель 532 входного рециркуляционного канала, вторичный рециркуляционный канал 57 и соответствующий вторичный смесительный блок 5b, который будет разъяснен позднее, а также сопла 291 рециркуляции.In this case, the
В свою очередь, факультативно лишь одна первичная рециркуляция может быть предусмотрена так, что исключаются вторичный смесительный блок 5b и соответствующие каналы, и смесь вторичной рециркуляции подводится не только под поворотную решетку 25, но она также подводится (например, через другой канал) к предусмотренным в этом варианте соплам 291 рециркуляции.In turn, optionally, only one primary recirculation can be provided so that the
Этот вариант является механически более простым и поэтому экономичным, однако, несмотря на это, имеет сопла 291 рециркуляции для образования закрутки потока в топочной камере 24.This option is mechanically simpler and therefore economical, however, despite this, it has recirculation
На входе рециркулирующего устройства 5 дымового газа могут быть предусмотрены датчик количества воздуха, мембранный механизм вакуумного регулятора, датчик температуры, датчик отработанного газа и/или лямбда датчик.An air quantity sensor, a vacuum regulator membrane mechanism, a temperature sensor, an exhaust gas sensor and/or a lambda sensor may be provided at the inlet of the flue
Помимо этого, вместо только трех элементов 252, 253 и 254 поворотной колосниковой решетки могут быть также предусмотрены два, четыре или более элементов поворотной колосниковой решетки. В случае, например, пяти элементов поворотной колосниковой решетки они могут быть расположены с такой же симметрией и функциональностью, как у представленных трех элементах поворотной колосниковой решетки. Помимо этого, элементы поворотной колосниковой решетки могут быть также сформованы или выполнены по разному относительно друг друга. Больше элементов поворотной колосниковой решетки имеют преимущество, что усиливается функция разрушения.In addition, instead of only three
В отношении приведенных размеров следует заметить, что отклоняясь от них могут быть предусмотрены другие размеры или комбинации размеров.With regard to the given dimensions, it should be noted that, deviating from them, other dimensions or combinations of dimensions may be envisaged.
Вместо выпуклых сторон элементов 252 и 254 поворотной колосниковой решетки могут быть предусмотрены их вогнутые стороны, причем стороны элемента 253 могут быть выполнены дополнительно выпуклыми. Функционально это почти равнозначно.Instead of the convex sides of the
В качестве топлива отопительной установки на биомассе могут быть использованы иные топлива, чем щепа или пеллеты.Fuels other than wood chips or pellets can be used as fuel for a biomass heating plant.
Раскрытая в данном случае отопительная установка на биомассе может отапливаться исключительно одним видом топлива, например, только пеллетами.The biomass heating plant disclosed here can be heated exclusively with one type of fuel, for example only with pellets.
Кирпичи 29 топочной камеры может быть предусмотрены также без сопел 291 рециркуляции. Это, прежде всего, может быть применимым для случая, когда не предусмотрена вторичная рециркуляция.The
Вращающийся поток или завихренный поток в топочной камере 24 может быть правовращающим или левовращающим.The rotating flow or swirling flow in the
Перекрытие 204 топочной камеры может быть также предусмотрено участками, например, ступенчато, наклонным.The
Вторичная (ре)циркуляция может также выполняться только с потоками вторичного воздуха или свежего воздуха, и в этом отношении может рециркулироваться не дымовой газ, а только подводиться свежий воздух.Secondary (re)circulation can also be carried out only with secondary air or fresh air flows, and in this respect no flue gas can be recirculated, but only fresh air supplied.
Сопла 291 вторичного воздуха не ограничиваются чисто цилиндрическими отверстиями в кирпичах 219 топочной камеры. Они могут быть также выполнены в виде имеющих форму усеченного конуса отверстий или выполнены с сужением в средней части.
Приведенные размеры и данные о размерах следует понимать приведенными лишь для примера, и могут отличаться.Dimensions and dimensions given are to be understood as exemplary only and may vary.
В данном случае рециркулирующее устройство 5 при варианте осуществления согласно фиг. 12 описано с первичной рециркуляцией и вторичной рециркуляцией. Однако рециркулирующее устройство 5 в своей базовой конфигурации может иметь только первичную рециркуляцию и не иметь вторичную рециркуляцию. В этой базовой конфигурации рециркулирующего устройства требуемые для вторичной рециркуляции компоненты могут быть полностью исключены, например, могут быть исключены делитель 532 входа рециркуляции, канал 57 вторичной рециркуляции и соответствующий вторичный блок рециркуляции 5b, который описывается, а также сопла 291 рециркуляции.In this case, the
В свою очередь, только лишь первичная рециркуляция может быть факультативно предусмотрена так, что исключаются вторичный смесительный блок 5b и соответствующие каналы, и смесь первичной рециркуляции подводится не только под поворотную колосниковую решетку 25, но она подводится также (например, через другой канал) к предусмотренным в этом варианте соплам 291 рециркуляции. Этот вариант является механически более простым и поэтому более экономичным и, тем не менее, имеет сопла 291 рециркуляции для образования завихренного потока или закрученного потока в топочной камере 24.In turn, only the primary recirculation can optionally be provided so that the
На входе рециркулирующего устройства 5 дымового газа могут быть предусмотрены датчик количества воздуха, мембранный механизм вакуумного регулятора, датчик температуры, датчик отработанного газа и/или лямбда датчик.An air quantity sensor, a vacuum regulator membrane mechanism, a temperature sensor, an exhaust gas sensor and/or a lambda sensor may be provided at the inlet of the flue
У переходного шнека 73 противоход может быть предусмотрен также и на другой стороне шнека 71 для выгрузки золы (зеркально симметрично).In the case of the
Раскрытые здесь варианты осуществления предоставлены только для описания и для понимания раскрытых технических аспектов и не должны ограничивать объем настоящего раскрытия. Поэтому это следует понимать так, то объем настоящего раскрытия включает в себя каждое изменение или другие разный варианты осуществления, которые основываются на технической идее настоящего раскрытия.The embodiments disclosed herein are provided for the purpose of describing and understanding the disclosed technical aspects only and should not limit the scope of the present disclosure. Therefore, it should be understood that the scope of the present disclosure includes every variation or other miscellaneous embodiments that are based on the technical idea of the present disclosure.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙLIST OF REFERENCES
1 отопительная установка на биомассе1 biomass heating plant
11 котел11 boiler
12 основание котла12 boiler base
13 корпус котла13 boiler body
14 устройство рециркуляции воды14 water recycling device
15 воздуходувка15 blower
16 внешняя облицовка16 outer lining
2 топочное устройство2 combustion device
21 первое отверстие для технического обслуживания для топочного устройства21 first maintenance hole for the burner
22 держатель механизма поворота22 swivel holder
23 механизм поворота23 turning mechanism
24 отопительная камера24 heating chamber
25 поворотная колосниковая решетка25 rotary grate
26 первичная зона сжигания топочной камеры26 primary combustion zone of the combustion chamber
27 вторичная зона сжигания или радиационная часть27 secondary combustion zone or radiation part
28 слой топлива28 fuel layer
29 кирпичи топочной камеры29 bricks of the combustion chamber
А1 первая горизонтальная линия сеченияA1 first horizontal section line
А2 первая вертикальная линия сеченияA2 first vertical section line
201 устройство зажигания201 ignition device
202 скос топочной камеры202 bevel of the combustion chamber
203 сопло топочной камеры203 combustion chamber nozzle
204 перекрытие топочной камеры204 overlap of the combustion chamber
211 изолирующий материал, например, вермикулит211 insulating material, e.g. vermiculite
231 привод или двигатель(и) механизма поворота231 swing drive or motor(s)
251 опорная пластина поворотной колосниковой решетки251 rotary grate base plate
252 первый элемент поворотной колосниковой решетки252 first element of the rotary grate
253 второй элемент поворотной колосниковой решетки253 second element of the rotary grate
254 третий элемент поворотной колосниковой решетки254 third element of the rotary grate
255 переходной элемент255 adapter
256 отверстия256 holes
257 кромки колосниковой решетки257 grate edges
258 поверхность сжигания258 burning surface
260 опорные поверхности кирпичей топочной камеры260 supporting surfaces of bricks of the combustion chamber
261 канавка261 groove
262 выступ262 ledge
263 кольцо263 ring
264 крепежные кирпичи264 fixing bricks
265 скос крепежных кирпичей265 bevel of fixing bricks
291 вторичный воздух или сопла вторичного воздуха291 secondary air or secondary air nozzles
3 теплообменник3 heat exchanger
31 отверстие для технического обслуживания теплообменника31 holes for heat exchanger maintenance
32 котельные трубы32 boiler pipes
33 вход котельных труб33 boiler pipe inlet
34 вход поворотной камеры34 PTZ camera input
35 поворотная камера35 PTZ camera
36 пружинный завихритель36 spring swirler
37 ленточный или спиральный завихритель37 band or spiral swirler
38 теплообменная среда38 heat exchange medium
331 изоляция на входе котельных труб331 insulation at the inlet of boiler pipes
4 фильтровальное устройство4 filter device
41 выход отработанных газов41 exhaust outlets
42 линия питания электрода42 electrode power line
43 держатель электрода43 electrode holder
44 вход фильтра44 filter input
45 электрод45 electrode
46 изоляция электрода46 electrode insulation
47 выход фильтра47 filter output
48 клетка48 cage
49 конденсатор дымового газа49 flue gas condenser
411 подводящий трубопровод дымового газа к конденсатору дымового газа411 flue gas supply line to flue gas condenser
412 выход дымового газа из конденсатора дымового газа 481 держатель клетки412 flue gas outlet from flue gas condenser 481 cage holder
491 первый гидродинамический патрубок491 first hydrodynamic nozzle
492 второй гидродинамический патрубок492 second hydrodynamic nozzle
493 теплообменная труба493 heat exchange tube
4931 элемент держателя труб4931 pipe holder element
4932 базовый элемент труб4932 pipe base element
4933 петли/места поворота4933 hinges/pivots
4934 первое промежуточное пространство между теплообменными трубами4934 first intermediate space between heat exchange tubes
4935 второе промежуточное пространство от теплообменных труб до внешней стенки конденсатора дымового газа4935 second intermediate space from heat exchange tubes to outer wall of flue gas condenser
4936 пропускные отверстия4936 through holes
495 головной элемент495 head element
4951 направляющий элемент потока головного элемента4951 head element flow guide
496 выход конденсата496 condensate outlet
4961 сборная воронка конденсата4961 condensate collection funnel
497 фланец497 flange
498 боковая поверхность с отверстием для технического обслуживания498 side face with maintenance hole
499 крепежное устройство для конденсатора дымового газа499 Fixing device for flue gas condenser
5 рециркулирующее устройство5 recycling device
50 кольцевой канал вокруг кирпичей топочной камеры50 annular channel around the bricks of the combustion chamber
52 воздушный клапан52 air valve
52s шиберный клапан52s slide valve
53 вход рециркуляции53 recirculation input
54 первичный смесительный канал54 primary mixing channel
55 вторичный смесительный канал55 secondary mixing channel
55b вторичный канал термостатирования55b secondary thermostat channel
56 первичный рециркуляционный канал56 primary recirculation channel
57 вторичный рециркуляционный канал57 secondary recirculation channel
58 канал первичного воздуха58 primary air channel
59 канал вторичного воздуха59 secondary air channel
5а первичный смесительный блок5a primary mixing unit
5b вторичный смесительный блок5b secondary mixing block
521 исполнительный механизм установки клапана521 valve setting actuator
522 установочная ось клапана522 valve stem
523 заслонка клапана523 flap valve
524 корпус клапана524 valve body
525 клапанная форкамера525 valve prechamber
526 проходное отверстие клапана526 valve bore
527 корпус клапана527 valve body
528 поверхность клапана528 valve face
531 входной рециркуляционный канал531 inlet recirculation channel
532 делитель входного рециркуляционного канала532 input recirculation channel divider
541 первичный проход541 primary pass
542 первичная смесительная камера542 primary mixing chamber
543 выход первичной смесительной камеры543 primary mixing chamber outlet
544 вход клапана первичной рециркуляции дымового газа544 primary flue gas recirculation valve input
545 вход клапана первичного воздуха545 primary air valve inlet
546 корпус первичной смесительной камеры546 primary mixing chamber housing
551 вторичный проход551 secondary pass
552 вторичная смесительная камера552 secondary mixing chamber
553 выход первичной смесительной камеры553 primary mixing chamber outlet
554 вход клапана вторичной рециркуляции дымового газа554 secondary flue gas recirculation valve input
555 вход клапана вторичного воздуха555 secondary air valve inlet
556 корпус вторичной смесительной камеры556 secondary mixing chamber housing
581 вход первичного воздуха581 primary air inlet
582 датчик первичного воздуха 591 вход вторичного воздуха582
592 датчик вторичного воздуха592 secondary air sensor
6 подвод топлива6 fuel supply
61 лопастной дозатор61 paddles
62 ось подвода топлива62 fuel supply axis
63 механизм передачи63 transmission mechanism
64 канал подвода топлива64 fuel supply channel
65 отверстия подвода топлива65 fuel supply holes
66 приводной двигатель66 drive motor
67 шнековый транспортир топлива67 propeller propeller
7 устройство отвода золы7 ash removal device
71 шнек для выгрузки золы71 ash unloading augers
711 ось шнека711 auger axle
712 центрирующая шайба712 centering washer
713 шнек теплообменного участка713 heat exchanger screw
714 топочный участок714 furnace area
72 двигатель отвода золы с механизмом72 ash removal motor with mechanism
73 переходной шнек73 transition auger
731 правый подучасток - шнек левого вращения731 right subsection - left hand auger
732 левый подучасток - шнек правого вращения732 left sub-section - right-handed screw
74 контейнер для золы74 ash container
75 корпус переходного шнека75 auger body
751 отверстие корпуса751 housing hole
752 ограничительная пластина752 limit plate
753 главный участок корпуса753 main section of the building
754 крепежный и разделительный элемент754 fixing and separating element
755 воронкообразный элемент755 funnel element
81 подшипниковая ось81 bearing axle
82 поворотная ось язычка уровня топлива82 rotary axis of the tongue of the fuel level
83 язычок уровня топлива83 fuel level tab
831 главная поверхность831 main surface
832 центральная ось832 central axle
833 параллель к поверхности833 parallel to surface
834 отверстия834 holes
84 опорная канавка84 support groove
85 фланец датчика85 sensor flange
86 механизм измерения высоты горящего слоя86 mechanism for measuring the height of the burning layer
9 очистное устройство9 cleaning device
91 привод очистки91 cleaning drive
92 валы очистки92 cleaning shafts
93 держатель валов93 shaft holder
94 выступ94 ledge
95 держатели завихрителей95 swirler holders
951 воспринимающих элемента для подшипника951 bearing elements
952 вертикальные выступы952 vertical lugs
953 отверстия для дымового газа953 flue gas openings
954 выемки954 notches
955 стержни подшипника вращения955 rotation bearing rods
96 двуплечий ударный рычаг96 double-arm percussion lever
97 ударная головка97 impact head
Е направление вдвигания топливаE fuel injection direction
S* стрелки потоков.S* flow arrows.
Claims (24)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP19195118.5 | 2019-09-03 | ||
EP19210080.8 | 2019-11-19 | ||
EP19210444.6 | 2019-11-20 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2781076C1 true RU2781076C1 (en) | 2022-10-05 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4254715A (en) * | 1978-11-15 | 1981-03-10 | Hague International | Solid fuel combustor and method of burning |
SU1755005A1 (en) * | 1990-07-03 | 1992-08-15 | Киргизский Научно-Исследовательский Отдел Энергетики Министерства Энергетики И Электрификации Ссср | Method of crushed-coal grate firing |
US5241916A (en) * | 1991-02-07 | 1993-09-07 | Martin Gmbh Fur Umwelt- Und Energietechnik | Procedure for supplying combustion air and a furnace therefor |
DE20210190U1 (en) * | 2002-07-02 | 2003-11-13 | Strunk Hans Ullrich | Biomass heating system has separate units for burner, heat exchange from flue gasses and condensing unit for removing steam |
AT509487B1 (en) * | 2009-12-10 | 2011-09-15 | Froeling Heizkessel Und Behaelterbau Ges M B H | HEATING BOILERS FOR SOLID FUELS |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4254715A (en) * | 1978-11-15 | 1981-03-10 | Hague International | Solid fuel combustor and method of burning |
SU1755005A1 (en) * | 1990-07-03 | 1992-08-15 | Киргизский Научно-Исследовательский Отдел Энергетики Министерства Энергетики И Электрификации Ссср | Method of crushed-coal grate firing |
US5241916A (en) * | 1991-02-07 | 1993-09-07 | Martin Gmbh Fur Umwelt- Und Energietechnik | Procedure for supplying combustion air and a furnace therefor |
DE20210190U1 (en) * | 2002-07-02 | 2003-11-13 | Strunk Hans Ullrich | Biomass heating system has separate units for burner, heat exchange from flue gasses and condensing unit for removing steam |
AT509487B1 (en) * | 2009-12-10 | 2011-09-15 | Froeling Heizkessel Und Behaelterbau Ges M B H | HEATING BOILERS FOR SOLID FUELS |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA3152394C (en) | Biomass heating system with optimized flue gas treatment | |
KR100821124B1 (en) | Combustion apparatus for recovering heat | |
EP3792552B1 (en) | Biomass heating system with flue gas condensation | |
EP3789673B1 (en) | Biomass heating system with optimized flue gas treatment | |
BG109653A (en) | Heating and hot water tank | |
RU2781076C1 (en) | Biomass heating plant with optimized flue gas treatment | |
FI71613C (en) | Device at combustion chamber for combustion of solid fuel. | |
RU2798328C1 (en) | Biomass heating plant and its components | |
EA008320B1 (en) | Gasification boiler for solid fuels, in particular for bales of straw, with optimised exhaust gas values | |
KR200464404Y1 (en) | Combustion apparatus with improved heat recovery rate and durability | |
KR20110012185A (en) | A burner using refused solid material | |
EP4305347A1 (en) | Biomass heating system for fuel-flexible burning of biogenic fuels and method for operating same | |
PL185866B1 (en) | Apparatus for partially gassifying and combusting wooden wastes and method of combusting wooden wastes |