SE450734B

SE450734B - DEVICE FOR COMBUSTION OF GRANULATED MATERIAL

Info

Publication number: SE450734B
Application number: SE8207193A
Authority: SE
Inventors: Jan Magnusson
Original assignee: Jan Magnusson
Priority date: 1981-12-23
Filing date: 1982-12-16
Publication date: 1987-07-20
Also published as: DK156971C; DK156971B; FI74340B; NO155215B; FI824421L; FI74340C; SE8207193L; DE3247242A1; DE3247242C2; SE8207193D0; NO824311L; DK568082A; FI824421A0

Description

l5 20 25 30 35 450 734 noggrann dosering av primärluften blir ytterst svår för att inte säga omöjlig att genomföra. accurate dosing of the primary air becomes extremely difficult, if not impossible, to perform.

Hos kända roterande brännkamrar ordnas i regel lufttillförseln så att _primär- och sekundärluft tillförs gemensamt på så sätt att luften passerar över bränslemassan. Därvid används den förbränningsluft som inte utnyttjas som primärluft såsom sekundärluft.In known rotary combustion chambers, the air supply is usually arranged so that the primary and secondary air are supplied jointly in such a way that the air passes over the fuel mass. In this case, the combustion air that is not used as primary air is used as secondary air.

Av ovanstående framgår att ej heller sekundärlufttillförseln kan regleras med större noggrannhet.From the above it appears that the secondary air supply cannot be regulated with greater accuracy either.

Hos roterande brännkamrar, som är utförda enligt känd teknik, har man således den nackdelen att en bristfällig primärlufttillförsel och en svårreglerad tillförsel av sekundärluft inte medger en från bränsle- ekonomisk synpunkt effektiv utnyttjning av bränslets värmevärde.In rotary combustion chambers, which are made according to the prior art, there is thus the disadvantage that a deficient primary air supply and a difficult-to-regulate supply of secondary air do not allow an efficient utilization of the calorific value of the fuel.

REDoGöRELsE FÖR UPPFINNIGEN Ändamålet med uppfinningen är att erbjuda en anordning, vid vilken ovan angivna nackdelar och begränsningar har eliminerats. En för- bränningsanordning med roterande brännkammare i enlighet med före- liggande uppfinning kännetecknas härvid av att ett med det första röret roterbart anordnat andra rör, vilket utgör en fortsättning på det första röret, sträcker sig axiellt genom brännkammaren och upp- visar nämnda andra utloppsöppning för luft i området för bränn- kammarens axiella utlopp 11.DISCLOSURE OF THE INVENTION The object of the invention is to provide a device in which the above-mentioned disadvantages and limitations have been eliminated. A combustion device with a rotating combustion chamber in accordance with the present invention is characterized in that a second tube rotatably arranged with the first tube, which constitutes a continuation of the first tube, extends axially through the combustion chamber and has said second outlet opening for air in the area of the axial outlet of the combustion chamber 11.

Inom brännkammaren fördelas förbränningsluften på så sätt att en väl definierad luftmängd tillförs bränslet i form av primärluft och resterande luftmängd, som också är kvantitativt väl definierad, leds genom den roterande brännkammaren fram till dess öppning, där den tillförs de brännbara gaser som frigjorts i brännkammaren.Within the combustion chamber, the combustion air is distributed in such a way that a well-defined amount of air is supplied to the fuel in the form of primary air and the remaining quantity of air, which is also quantitatively well defined, is led through the rotating combustion chamber to its opening.

En mycket effektiv förbränning möjliggörs genom att brännkammarens konformiga öppning mot pannan kan keramiskt isoleras, vilket möjliggör en förbränning av gaser vid en temperatur av 1300°C. Genom att modere- ra lufttillförseln kan man reglera temperaturen i primärzonen för att 10 15 20 25 30 35 450 734 undvika slaggbildning. Samtidigt kan en temperaturnivå upprätthållas i sekundärförbränningszonen, varigenom en hög förbränningsverkningsgrad erhålles.A very efficient combustion is made possible by the fact that the conical opening of the combustion chamber towards the boiler can be ceramic insulated, which enables a combustion of gases at a temperature of 1300 ° C. By moderating the air supply, the temperature in the primary zone can be regulated in order to avoid slag formation. At the same time, a temperature level can be maintained in the secondary combustion zone, whereby a high combustion efficiency is obtained.

Ytterligare kännetecken på och fördelar med uppfinningen framgår av den följande beskrivningen samt av efterföljande patentkrav.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description and from the appended claims.

KORT FIGURBESKRIVNING I den följande beskrivningen kommer att hänvisas till bifogade ritningsfigurer, av vilka Fig. 1 visar ett längsgående centralt snitt genom brännkammaren och Fíg. 2 visar detaljer av rörledningarna för tillförsel av primär- l och sekundärluft, Fig. 3 visar ett transversellt snitt genom det bärande röret och en ventilplatta som fördelar primärluften till olika kanaler, Fig. 4 visar funktionen hos kombinerade organ för omröring och tillförsel av primärluft.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In the following description reference will be made to the accompanying drawing figures, of which Fig. 1 shows a longitudinal central section through the combustion chamber and Figs. Fig. 2 shows details of the pipelines for supply of primary and secondary air, Fig. 3 shows a transverse section through the supporting pipe and a valve plate which distributes the primary air to different ducts, Fig. 4 shows the function of combined means for stirring and supply of primary air.

BESKRIVNING AV FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM Den på figurerna visade anordningen för förbränning är inplacerad i ett yttre rum 2, som är horisontellt och cylindriskt samt placerat i 'anslutning till en värmepanna. I det yttre rummet 2 är inplacerad en roterande brännkammare l, ett fallrör 20 för bränsletillförsel, ett axiellt rörligt rör 5 för tillförsel av sekundärluft, ett roterande 'och bärande rör 4, två stycken lager 3, som bär upp röret 4 samt en bakre, ej roterande, rörformig enhet 14. Röret 4 är utrustat med ett inre, í förhållande till röret 4 koncentriskt rör. Röret 7 hålls i koncentriskt läge relativt röret 4 medelst 8 st skiljeväggar 9 som ligger i plan som innefattar rörets 4 symmetri- och rotationsaxel och som är jämnt fördelade utefter rörets 4 innervägg. Mantelutrymmet mellan röret 4 och röret 7 blir därigenom uppdelat i 8 st kanaler 10.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT The combustion device shown in the figures is located in an outer space 2, which is horizontal and cylindrical and placed adjacent to a boiler. In the outer space 2 are placed a rotating combustion chamber 1, a downcomer 20 for fuel supply, an axially movable tube 5 for supply of secondary air, a rotating and supporting tube 4, two layers 3, which support the tube 4 and a rear, non-rotating, tubular unit 14. The tube 4 is equipped with an inner tube, concentric with the tube 4. The tube 7 is held in a concentric position relative to the tube 4 by means of 8 partitions 9 which lie in a plane which comprises the axis of symmetry and rotation of the tube 4 and which are evenly distributed along the inner wall of the tube 4. The jacket space between the pipe 4 and the pipe 7 is thereby divided into 8 channels 10.

-Var och en av kanalerna 10 är genom en öppning 23 förbunden med en av 8 st armar 8. 10 15 20 25 30 35 450 7134 På FigÄ 2 visas en ventilplatta 12 som är vridbar kring en axel som samanfaller med rörets 4 rotationsaxel.Each of the channels 10 is connected through an opening 23 to one of 8 arms 8. Fig. 2 shows a valve plate 12 which is rotatable about an axis which coincides with the axis of rotation of the tube 4.

Den roterande brännkammaren 1 är invändigt utrustad med 8 st rör- formiga armar 8, som är fast förbundna med det roterande röret 4.The rotating combustion chamber 1 is internally equipped with 8 tubular arms 8, which are fixedly connected to the rotating tube 4.

Armarna 8 är även fasta i förhållande till brännkammaren 1, som upp- bärs av armarna 8. Den roterande brännkammaren 1 uppvisar en rund öppning 11 i den änden av brännkammaren 1 som utmynnar i värmepannan.The arms 8 are also fixed in relation to the combustion chamber 1, which is supported by the arms 8. The rotating combustion chamber 1 has a round opening 11 at the end of the combustion chamber 1 which opens into the boiler.

Brännkammarens konformiga öppning mot pannan är utrustad med en kera- misk isolering 27. Även i den motsatta änden uppvisar brännkammaren en cirkulär öppning, som ansluter till den fast icke roterande cylinderformiga enheten 14.The conical opening of the combustion chamber towards the boiler is equipped with a ceramic insulation 27. Also at the opposite end, the combustion chamber has a circular opening which connects to the fixed non-rotating cylindrical unit 14.

Fallröret 20 är fast förbundet med den cylinderformiga enheten 14, som är utrustad med en bakre glidplatta 18, som bär upp en tätningsanord- ning 15, som tätar genomföringen av det roterande röret 4 genom den bakre glidplattan 18. En bakre konisk mantelyta 17, som är fast för- bunden med brännkammaren 1 medelst ett flänsförband 26 tätar mot en cirkulär tätningsyta hos cylindern 14.The downcomer 20 is fixedly connected to the cylindrical unit 14, which is equipped with a rear slide plate 18, which carries a sealing device 15, which seals the passage of the rotating tube 4 through the rear slide plate 18. A rear conical shell surface 17, which is fixedly connected to the combustion chamber 1 by means of a flange connection 26 seals against a circular sealing surface of the cylinder 14.

Armarna 8 är ínfästade vid det roterande röret 4 på det stället där det roterande röret 4 uppvisar ett antal öppningar 23. Dessa öppningar 23 utgör en fortsättning av de rörformiga armarnas 8 inre utrymme. Öppningarna 23 medger således passage av primärluft som tillförs genom kanalerna 10 till de rörformiga armarna 8.The arms 8 are attached to the rotating tube 4 at the place where the rotating tube 4 has a number of openings 23. These openings 23 form a continuation of the inner space of the tubular arms 8. The openings 23 thus allow the passage of primary air supplied through the ducts 10 to the tubular arms 8.

' Genom vridning av ventilplattan 12 kan primärluften fördelas så att endast vissa av kanalerna 10 och därmed endast vissa armar 8 erhåller primärluft. Primärluft skall i huvudsak endast tillföras armarna 8 då dessa rör sig uppåt. Vid en normal inställning av ventilplattan 12 och vid en brännkammare med 8 armar 8 tillförs exempelvis primärluft till den arm 8 som är i sitt nedersta läge samt till ytterligare 3 armar som rör sig uppåt. Övriga 4 armar erhåller ingen lufttillförsel.By rotating the valve plate 12, the primary air can be distributed so that only some of the ducts 10 and thus only certain arms 8 receive primary air. Primary air should mainly only be supplied to the arms 8 as they move upwards. In a normal setting of the valve plate 12 and in a combustion chamber with 8 arms 8, for example, primary air is supplied to the arm 8 which is in its lowest position and to another 3 arms which move upwards. The other 4 arms receive no air supply.

En luftpassage 6 utgör förbindelse mellan det inre röret 7 och det främre röret 5. Luftpassagen 6 kan förstoras eller förminskas där- m f: 10 15 20 25 30 35 450 734 igenom att röret 5 förflyttas i axiell riktning. Om röret 5 förflyttas så att det närmar sig röret 4 minskar således luftpassagen-6 genom vilken förbränningsluft tillförs röret 5 från röret 7.An air passage 6 forms a connection between the inner tube 7 and the front tube 5. The air passage 6 can be enlarged or reduced thereby by moving the tube 5 in the axial direction. Thus, if the pipe 5 is moved so as to approach the pipe 4, the air passage 6 through which combustion air is supplied to the pipe 5 from the pipe 7 decreases.

I den yttre änden av det yttre utrymmet 2 är inplacerade två skivfor- miga gavlar som bär upp två stycken lager 3 vilka i sin tur bär upp det roterande röret 4.At the outer end of the outer space 2 are placed two disc-shaped ends which support two layers 3 which in turn support the rotating tube 4.

I främre änden av det axiellt förskjutbara röret 5 finns en öppning 19 genom vilken sekundärluften från röret 5 tillförs oförbrända bränsle- molekyler som tillförs ugnsutrymmet genom öppningen 11 vid den rote- rande brännkammaren. I främre änden av röret 5 är inplacerad en an- ordning 16 eller snedställda flänsar som är avsedda att ge sekundär- luften turbulens.At the front end of the axially displaceable tube 5 there is an opening 19 through which the secondary air from the tube 5 is supplied unburned fuel molecules which are supplied to the furnace space through the opening 11 at the rotating combustion chamber. At the front end of the pipe 5 is placed a device 16 or inclined flanges which are intended to give the secondary air turbulence.

På Fig. 4 visas hur bränslematerialet omrörs och lyfts av armarna 8 som kan vara försedda med flänsar. Brännkammarens 1 rotationsriktning är den som visas medelst pilen 21. Öppningarna 13 hos armarna 8 är så inriktade att luften blåses ut i en riktning som motsvarar riktningen för brännkammarens 1 rotation. Primärluften blåses således ut i den riktning som anges av pilen 22. Primärluften ges på så sätt tillfälle att tränga igenom bränslemassan. Dock kan det i vissa fall, i synner- het vid större anläggningar, vara lämpligt att blåsa ut primärluften åt båda hållen.Fig. 4 shows how the fuel material is stirred and lifted by the arms 8 which may be provided with flanges. The direction of rotation of the combustion chamber 1 is that shown by the arrow 21. The openings 13 of the arms 8 are aligned so that the air is blown out in a direction corresponding to the direction of rotation of the combustion chamber 1. The primary air is thus blown out in the direction indicated by the arrow 22. The primary air is thus given an opportunity to penetrate the fuel mass. However, in some cases, especially in larger plants, it may be appropriate to blow out the primary air in both directions.

De rörformiga armarna 8 har förutom att tillföra primärluft till bränslet i primärförbränningsfasen även till uppgift att bearbeta bränslet mekaniskt och att lyfta med sig bränslet ca 1/3 varv och därefter tömma ned bränslet genom en snett uppåtriktad luftström härrörande från hålen 13.In addition to supplying primary air to the fuel in the primary combustion phase, the tubular arms 8 also have the task of machining the fuel mechanically and lifting the fuel with it about 1/3 turn and then emptying the fuel through an obliquely upward air flow originating from the holes 13.

Genom den mekaniska bearbetningen frigörs askan från bränslet och genom att primärluften tillsätts underifrån lyftes den lätta askan mot centrum av kammaren när bränslet faller ned. Luftströmen från hålen 13 tar då med sig askan ut ur brännkamaren och primärförbränningen blir effektiv utan hindrande aska på eller kring bränslet. 450 754 10 15 20 25 30 35 Förbränningsluften tar sig således in till brännaren_från fläkten via det roterande röret 4. Genom kanalerna 10 och öppningarna 23 i röret 4 leds primärluft till armarna 8 och till öppningarna 13. Primärluften tillförs således brännkammaren 1 i närheten av brännkammarens invän- % diga mantelyta och därifrån tränger primärluften genom bränslemassan mot brännkammarens 1 centrum. I samband med primärförbränningen i brännkamaren 1 bildas brännbara gaser som leds ut ur brännkamaren 1 genom öppningen 11 där sekundärluft tillförs för förbränning av dessa gaser.Through the mechanical processing, the ash is released from the fuel and by adding the primary air from below, the light ash is lifted towards the center of the chamber when the fuel falls down. The air flow from the holes 13 then takes the ash out of the combustion chamber and the primary combustion becomes efficient without obstructing ash on or around the fuel. 450 754 10 15 20 25 30 35 The combustion air thus enters the burner_from the fan via the rotating tube 4. Through the ducts 10 and the openings 23 in the tube 4 primary air is led to the arms 8 and to the openings 13. The primary air is thus supplied to the combustion chamber 1 in the vicinity of the combustion chamber internal mantle surface and from there the primary air penetrates through the fuel mass towards the center of the combustion chamber 1. In connection with the primary combustion in the combustion chamber 1, combustible gases are formed which are led out of the combustion chamber 1 through the opening 11 where secondary air is supplied for combustion of these gases.

Sekundärluften förs in i röret 5 genom spalten 6. Sekundärlfuttill- förseln kan regleras genom axiell förflyttning av röret 5. Tíllförseln av primärluft regleras genom exempelvis en spjällanordning av i och för sig känt slag. Anordningarna för axiell förflyttning av röret 5 är också av i och för sig känt slag. Nämnda kända anordningar har icke visats på ritningsfigurerna i syfte att öka ritníngarnas tydlighet.The secondary air is introduced into the pipe 5 through the gap 6. The secondary foot supply can be regulated by axial movement of the pipe 5. The supply of primary air is regulated by, for example, a damper device of a per se known type. The devices for axial movement of the tube 5 are also of a kind known per se. Said known devices have not been shown on the drawing figures in order to increase the clarity of the drawings.

Genom konstruktionen av doseringsenheten 19 och fallröret ZO för- hindras att en sammanhängande bränsleström från lager till bränn- kammaren bildas med risk för bakbränning som följd.The design of the dosing unit 19 and the downcomer ZO prevents the formation of a continuous fuel flow from the bearing to the combustion chamber, with the risk of backburn as a result.

Pâ figurerna har visats en anordning med åtta stycken armar 8. För olika typer av bränslen och olika dimensioner av ugn och brännkammare 1 kan det vara lämpligt att endera ha ett större eller ett mindre antal armar. Sålunda kan brännkamaren 1 utföras med exempelvis fem eller nio armar.The figures show a device with eight arms 8. For different types of fuels and different dimensions of furnace and combustion chamber 1, it may be appropriate to have either a larger or a smaller number of arms. Thus, the combustion chamber 1 can be designed with, for example, five or nine arms.

Det har nämnts att armarna 8 kan förses med flänsar för omröring av bränslet. För vissa typer av bränslen och särskilt vissa styckestor- lekar kan det emellertid vara lämpligt att ha separata anordningar för tillförsel av primärluft som exempelvis kan ligga mellan flänsar som är direkt fästa på insidan av brännkammarens 1 invändiga mantelyta.It has been mentioned that the arms 8 can be provided with flanges for stirring the fuel. For certain types of fuels and in particular certain piece sizes, however, it may be suitable to have separate devices for supplying primary air which can, for example, lie between flanges which are directly attached to the inside of the inner surface of the combustion chamber 1.

W I ritningarna har brännkammaren 1 visats i ett rotationssymetriskt utförande. Brännkammaren 1 kan emellertid vara så utförd att dess tvärsektion har formen av en polygon. Vid ett sådant utförande ger 450 754 redan brännkammarens 1 utformning en viss omröring i samband med rotation av brännkammaren 1. Även andra modifikationer av brännkammaren 1 eller brännkammarens komponenter är möjliga utan att man därför avviker från uppfinníngs- tanken sådan den definieras av efterföljande patentkrav.W In the drawings, the combustion chamber 1 has been shown in a rotationally symmetrical design. However, the combustion chamber 1 can be designed so that its cross section has the shape of a polygon. In such an embodiment, 450 754 already gives the design of the combustion chamber 1 a certain agitation in connection with rotation of the combustion chamber 1. Other modifications of the combustion chamber 1 or the components of the combustion chamber are also possible without deviating from the inventive concept as defined by the following claims.

Claims

10 15 20 25 30 35 450 734 PATENT CLAIMS

Apparatus for the combustion of granular material, for example wood flour pellets, chips and the like, comprising a substantially horizontal combustion chamber (1), outlet (13) for primary air and secondary air (19), at least one conduit (20) for feeding fuel and an outlet (11) for combustion gases to a boiler part for heat transfer to, for example, water-cooled surfaces, which combustion chamber (1) is rotatable and provided with first outlet openings (13) for air in the area of or near the combustion chamber (1) and at least a second an outlet opening (16) for air arranged in connection with the combustion chamber (1), which second outlet (11) opens into an end portion (27) of the combustion chamber which is located in the axial direction of the combustion chamber and arranged to be connected to said boiler part, furthermore, the combustion chamber is provided with means (8) for lifting and agitating the fuel, furthermore a common first rotating tube (4) is arranged for said two air supplies to the combustion chamber, characterized in that a second tube (5) rotatably arranged with the first tube (4), which constitutes a continuation of the first tube (4), extends axially through the combustion chamber and has said second outlet opening (16) for air in the area of the combustion chamber. (1) axial outlet- (11).

Device according to claim 1, characterized by combined means for supplying air to said first outlet openings (13) and for lifting and agitating the fuel, consisting essentially of fixed longitudinal pipes (8) fixed in relation to the fuel chamber (1). ), which are provided with said openings (13).

Device according to claim 2, characterized by valve means (12) for distributing blown primary air only to those means (8) which at a certain time lift fuel.

Device according to claim 3, characterized in that primary and secondary air are supplied to the combustion chamber through a common rotating tube (4) with an outer jacket with longitudinal channels (10) and that each! 10 15 20 25 450 734

Device according to claim 4, characterized in that said first outlet openings (13) are located so that the air is blown out in a direction corresponding to the direction of rotation of the means (8).

Device according to claim 5, characterized in that said rotating second tube (5) is axially movably arranged relative to the first tube (4) and equipped with a valve-like member (6), which in connection with an axial movement of said pipe (5) allows control of the supply of air to said second outlet opening.

Device according to any one of the preceding claims, characterized by means (16) which give turbulence to the flow of air exiting from said second pipe (5) in the area of the axial outlet (11) of the combustion chamber.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the means (8) for supplying air through said first outlet openings and for lifting and agitating the fuel are each provided with a radially adjusted flange (12) relative to the axis of rotation of the combustion chamber. which together with said means are intended for lifting and stirring of the fuel.