SE461295B - DEVICE FOR COMBUSTION OF FIXED FUEL, PROVIDED WITH INSTALLATION ORGANIZED IN THE BRAENN CHAMBER FOR CONTROL OF SUPPLY OF COMBUSTION AIR - Google Patents

DEVICE FOR COMBUSTION OF FIXED FUEL, PROVIDED WITH INSTALLATION ORGANIZED IN THE BRAENN CHAMBER FOR CONTROL OF SUPPLY OF COMBUSTION AIR

Info

Publication number
SE461295B
SE461295B SE8802223A SE8802223A SE461295B SE 461295 B SE461295 B SE 461295B SE 8802223 A SE8802223 A SE 8802223A SE 8802223 A SE8802223 A SE 8802223A SE 461295 B SE461295 B SE 461295B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
insert
combustion chamber
combustion
inserts
air
Prior art date
Application number
SE8802223A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE8802223D0 (en
SE8802223L (en
Inventor
Karl Sigurd Herman Hultgren
Original Assignee
Hultgren Karl S H
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hultgren Karl S H filed Critical Hultgren Karl S H
Priority to SE8802223A priority Critical patent/SE461295B/en
Publication of SE8802223D0 publication Critical patent/SE8802223D0/en
Priority to PCT/SE1989/000335 priority patent/WO1989012786A1/en
Priority to EP89907347A priority patent/EP0393161A1/en
Priority to AU38392/89A priority patent/AU3839289A/en
Publication of SE8802223L publication Critical patent/SE8802223L/en
Publication of SE461295B publication Critical patent/SE461295B/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23BMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B7/00Combustion techniques; Other solid-fuel combustion apparatus
    • F23B7/002Combustion techniques; Other solid-fuel combustion apparatus characterised by gas flow arrangements
    • F23B7/007Combustion techniques; Other solid-fuel combustion apparatus characterised by gas flow arrangements with fluegas recirculation to combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23MCASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M9/00Baffles or deflectors for air or combustion products; Flame shields
    • F23M9/02Baffles or deflectors for air or combustion products; Flame shields in air inlets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L1/00Passages or apertures for delivering primary air for combustion 
    • F23L1/02Passages or apertures for delivering primary air for combustion  by discharging the air below the fire
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L15/00Heating of air supplied for combustion
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Solid-Fuel Combustion (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Description

(11 10 15 20 25 30 35 461 295 ' Den eftersträvade processen vid förbränningen av det fasta bränslet kan uppdelas i tre steg. nämligen ett första steg, i vilket det fasta bränslet förgasas, ett andra steg. i vilket det förgasade bränslet förbränns med bildande av förbränninge- produkter, som inte innehåller fritt upphettat kol utan kolet är hela tiden bundet till andra ämnen bl.a. genom at kolmon- oxid bildas. och ett tredje steg. i vilket en slutoxídation av förbränningsprodukterna sker. varvid bl.a. koldioxid bildas. The desired process in the combustion of the solid fuel can be divided into three stages, namely a first stage in which the solid fuel is gasified, a second stage in which the gasified fuel is combusted with formation of combustion products, which do not contain freely heated carbon but the carbon is constantly bound to other substances, among other things by the formation of carbon monoxide, and a third step, in which a final oxidation of the combustion products takes place. formed.

En sådan förbränning kan vidmakthållas med en lufttillförsel, som nära motsvarar en förbränningsreaktion med stökiometriska proportioner mellan bränsle och oxidator, vilket är fördelak- tigt såväl med avseende på tryckfall som värmetransmission.Such combustion can be maintained with an air supply which closely corresponds to a combustion reaction with stoichiometric proportions between fuel and oxidizer, which is advantageous both in terms of pressure drop and heat transmission.

Dessutom ger en sådan förbränning renare avgaser och är såle- des fördelaktig ur miljösynpunkt. vilket bl a innebär att inga kväveoxider bildas.In addition, such combustion produces cleaner exhaust gases and is thus beneficial from an environmental point of view. which means, among other things, that no nitrogen oxides are formed.

Föreliggande uppfinning syftar till att åstadkomma en anord- ning för att förbränna fasta bränslen. i vilken förbränningen är ytterligare förbättrad jämfört med det i ovannämnda publi- kation erhållna resultatet.The present invention aims to provide a device for burning solid fuels. in which the combustion is further improved compared with the result obtained in the above-mentioned publication.

Enligt uppfinningen uppnås detta genom en anordning av inled- ningsvis nämnt slag, vilken är kännetecknad av att åtminstone en ytterligare rörformig insats är anordnad i brännkammaren ovanför de tvâ andra insatserna. vilken ytterligare insats eller vilka ytterligare insatser har en sådan konfiguration att en luftinloppsspalt bildas mellan underkanten hos varje ytterligare insats och överkanten av en underliggande insats. och att underkanten av den översta insatsen sträcker sig fram till insidan av brännkammarväggen. Genom den eller de ytter- ligare insatserna âstadkommes således en tertial zon, i vilken slutoxidationen huvudsakligen sker. Därigenom åtskiljes de tvâ oxídationsstegen i det eftersträvade förbränningsförloppet från varandra, vilket gör att man kan komma ännu närmare stökiometriska proportioner vid förbränningsförloppet än vid den genom ovannämnda publikation kända anordningen utan att äventyra slutoxidatíonen. vilket ytterligare förbättrar för- bränningen. Vid prov med en anordning enligt uppfinningen har 10 15 20 25 30 35 "B 461 295 koldioxidvärden hos slutprodukterna på 17-20 2 uppmätts. vilka värden ligger nära det teoretiskt optimalt uppnåeliga värdet.According to the invention, this is achieved by a device of the kind mentioned in the introduction, which is characterized in that at least one further tubular insert is arranged in the combustion chamber above the two other inserts. which additional insert or inserts have such a configuration that an air inlet gap is formed between the lower edge of each additional insert and the upper edge of an underlying insert. and that the lower edge of the top insert extends to the inside of the combustion chamber wall. The additional insert or inserts thus create a tertiary zone in which the final oxidation mainly takes place. Thereby, the two oxidation steps in the desired combustion process are separated from each other, which makes it possible to get even closer to stoichiometric proportions in the combustion process than in the device known from the above-mentioned publication without compromising the final oxidation. which further improves combustion. In tests with a device according to the invention, the carbon dioxide values of the final products of 17-20 2 have been measured, which values are close to the theoretically optimally achievable value.

Ytterligare särdrag och fördelar hos uppfinningen kommer att framgå av följande detaljerade beskrivning av ett föredraget utföringsexempel av en anordning enligt uppfinningen med hän- visning till bifogade ritningar, av vilka: fig- l visar, delvis i genomskärning. en anordning enligt upp- finningen och fig. 2 visar, delvis i genomskärníng. den nedre delen hos anordningen i fig. 1.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following detailed description of a preferred embodiment of a device according to the invention with reference to the accompanying drawings, of which: Fig. 1 shows, partly in section. a device according to the invention and Fig. 2 shows, partly in section. the lower part of the device in Fig. 1.

Den i fig. 1 visade anordningen innefattar en asklâda 1, en fläktanordning 2. en brännkammare 3, till vars botten ett ros- ter 10 är anslutet för att medge lufttillträde till brännkam- maren, och en konvektionsdel 8. i vilken vatten uppvärmes av värmen från de heta rökgaserna och vilken har ett rökgasutlopp 9.The device shown in Fig. 1 comprises an ash tray 1, a fan device 2. a combustion chamber 3, to the bottom of which a grate 10 is connected to allow air access to the combustion chamber, and a convection part 8 in which water is heated by the heat from the hot flue gases and which has a flue gas outlet 9.

En mantel 22 av isolerande material omger brännkammaren 3 på något avstånd från denna så att en periferispalt bildas mellan mantelns insida och brännkammarväggens utsida. Denna spalt är uppåt öppen mot atmosfären och i sin nedre del förbunden med en eller flera ledningar 27. som är anslutna till fläktanord- ningens 2 sugsida. En ledning 19 från rökgasutloppet 9 är också ansluten till fläktanordningens sugsida. Vidare förbin- der en shuntledning 25 fläktens trycksida med dess sugsida och ventiler eller spjäll 24. 26, 28 är anordnade i ledningarna för att styra gasflödena genom dessa.A jacket 22 of insulating material surrounds the combustion chamber 3 at some distance therefrom so that a peripheral gap is formed between the inside of the jacket and the outside of the combustion chamber wall. This gap is open upwards towards the atmosphere and in its lower part connected to one or more lines 27. which are connected to the suction side of the fan device 2. A line 19 from the flue gas outlet 9 is also connected to the suction side of the fan device. Furthermore, a shunt line 25 connects the pressure side of the fan to its suction side and valves or dampers 24. 26, 28 are arranged in the lines to control the gas flows through them.

Genom ett bränslematningssystem 4 kan bränsle inmatas i bränn- kammaren 3. I det visade exemplet utgöres detta av ett transportband 7, på vilket det fasta bränslet inkommer till en lagríngstank 6, från vilken bränslet genom tyngdkraft faller ned genom ett matningsrör. som mynnar i brännkammaren. Mängden nedfallande bränsle kan regleras genom ett reglerdon S. Vidare är tre insatser ll. 13. 15 anordnade i brännkammaren 3, vilka kommer att närmare beskrivas nedan med hänvisning till fig. 2. 10 15 20 25 30 35 461 295 ' I fiq. 2 visas undre delen av anordningen i fig. l i större skala. Rostret 10 skall, såsom tidigare angivits. medge att 'förbränníngsluft tíllföres brännkammaren. och innefattar för detta ändamål ett antal parallella luftfördelningsrör 41, vil- ka i sina ändar är förbundna med samlingskammare 42. vilka också kan utgöras av rör. anslutna till fläktanordningens 2 trycksida genom en eller flera rörstutsar 33. Rören 41 är uppåt öppna mot brännkammaren 3 och har i sin översta del dys- format tvärsnitt. För att åstadkomma en jämn utströmnings- hastighet i dysorna är rören 41 företrädesvis avsmalnande i luftströmningsriktningen. såsom framgår av fig. 1. Vidare sträcker sig smala distansbalkar 4Q. exempelvis i form av på högkant stående plattjärn, mittöver dysöppningarna hos rören 41 och mittemellan dessa rör för att uppbära bränslet och hål- la detta på avstånd från dysöppningarna. För att medge längd- utvidgning av dessa balkar är dessa inte fast inspända utan vilar exempelvis i spår utformade i brännkammarväggen eller på samlingskamrarnas översida. Om småstyckigt bränsle användes kan dessutom ett stålnät anordnas ovanpå balkarna för att för- hindra att bränsle faller igenom rostret 10 och ned i asklådan 1.Through a fuel supply system 4, fuel can be fed into the combustion chamber 3. In the example shown, this consists of a conveyor belt 7, on which the solid fuel enters a storage tank 6, from which the fuel falls down by gravity through a feed pipe. which opens into the combustion chamber. The amount of falling fuel can be regulated by a regulator S. Furthermore, three inputs ll. 13. arranged in the combustion chamber 3, which will be described in more detail below with reference to Fig. 2. 15 15 25 25 35 461 295 'In fig. Fig. 2 shows the lower part of the device in Fig. 1 on a larger scale. The grate 10 should, as previously stated. allow 'combustion air to be supplied to the combustion chamber. and for this purpose comprises a number of parallel air distribution pipes 41, which at their ends are connected to collecting chambers 42, which can also be constituted by pipes. connected to the pressure side of the fan device 2 by one or more pipe sockets 33. The pipes 41 are open upwards towards the combustion chamber 3 and have a nozzle-shaped cross section in their upper part. In order to achieve an even outflow velocity in the nozzles, the tubes 41 are preferably tapered in the air flow direction. as shown in Fig. 1. Further, narrow spacer beams 40 extend. for example in the form of upright flat iron, opposite the nozzle openings of the pipes 41 and between these pipes to support the fuel and keep it at a distance from the nozzle openings. To allow length extension of these beams, these are not fixedly clamped but rest, for example, in grooves formed in the combustion chamber wall or on the upper side of the collecting chambers. In addition, if small pieces of fuel are used, a steel mesh can be arranged on top of the beams to prevent fuel from falling through the grate 10 and into the ash box 1.

Ovanför i och direkt anslutning till rostret 10 är en första rörformig insats ll anordnad. Denna har företrädesvis formen av en stympad kon med basen vänd uppåt och inåtböjd överkant.Above and directly adjacent to the grate 10, a first tubular insert 11 is provided. This is preferably in the form of a truncated cone with the base facing upwards and inwardly bent upper edge.

Vidare uppbäres insatsen via ett i dess botten anbragt balk- kors 39 av en roterbar axel 32. som på lämpligt sätt, exempel- vis genom en kuggkedja 30 förbunden med ett på axeln 32 anord- nat kugghjul. rotatíonsdríves av en motor 29. Företrädesvis stöder insatsen även mot från brännkammarvägegn 35 utskjutande rullar 37, vilka samverkar med runtgående klackar 36 eller liknande utformade på utsidan av insatsen ll. Genom att insat- sen ll är roterbar och har lutande väggar kan således en lik- formig fördelning av från den ovanför insatsen ll mynnande matníngsanordningen 4 infört bränsle åstadkommas.Furthermore, the insert is supported via a beam cross 39 arranged in its bottom by a rotatable shaft 32, which is suitably connected, for example by a gear chain 30, to a gear arranged on the shaft 32. Rotationally driven by a motor 29. Preferably, the insert also supports against rollers 37 projecting from combustion chamber road 35, which cooperate with circumferential lugs 36 or the like formed on the outside of the insert 11. Because the insert 11 is rotatable and has sloping walls, a uniform distribution of fuel introduced from the feeding device 4 opening above the insert 11 can thus be achieved.

I det fall insatsen vilar på rullar 37 kan i en variant dessa 10 20 25 30 35 " 461 295 användas för ínsatsens rotationsdrívníng genom att en eller flera av dessa utformas som drívrullar och på lämpligt sätt samverkar med klackarna 36. t ex så att insatsens roteras p g a fríktionskrafterna mellan rulle och klack.In the case where the insert rests on rollers 37, in a variant these can be used for the rotational drive of the insert by one or more of these being designed as drive rollers and suitably cooperating with the lugs 36, e.g. so that the insert is rotated due to the frictional forces between the roller and the heel.

En andra rörformig insats 13 är anordnad ovanför den första. I det visade exemplet har denna formen av en rät cylinder med inätböjda över- och underkanter och har större diameter än ba- sen hos den första insatsen. I höjdled ligger början av den inåtböjda innerkanten hos den andra insatsen 13 i nivå med början av den inätböjda överkanten hos den första insatsen ll så att en ringformig relativt smal inloppsspalt för sekundär- luft bildas. vars strömningstvärsnitt definieras av krökníngen hos resp. inätböjda kant samt av höjdläget för den andra in- satsen. Eventuellt kan den andra insatsen vara fäst till brännkammarväggen på sådant sätt att dess höjdläge och därmed spaltbredden kan varieras.A second tubular insert 13 is arranged above the first. In the example shown, this has the shape of a straight cylinder with net-curved upper and lower edges and has a larger diameter than the base of the first insert. In height, the beginning of the inwardly curved inner edge of the second insert 13 is flush with the beginning of the inwardly curved upper edge of the first insert 11 so that an annular relatively narrow inlet gap for secondary air is formed. whose flow cross-section is defined by the curvature of resp. net-curved edge and the height position of the second insert. Optionally, the second insert can be attached to the combustion chamber wall in such a way that its height position and thus the gap width can be varied.

Díametern hos den andra insatsen är vidare mindre än brännkam- marens 3 diameter så att ett ringformigt utrymme bildas mellan brännkammarväggen 35 och utsidorna hos de första och andra in- Sätäêfflâ .Furthermore, the diameter of the second insert is smaller than the diameter of the combustion chamber 3 so that an annular space is formed between the combustion chamber wall 35 and the outsides of the first and second inserts.

I det beskrivna utföringsexemplet har brännkammaren och insat- serna cirkulära tvärsnitt. vilket är föredraget. Andra tvär- snittsformer är dock naturligtvis möjliga men är ur luftström- níngssynpunkt mindre fördelaktiga. eftersom rotatíonen av den första insatsen då kan störa anordningens strömningshomogeni- tet.In the described embodiment, the combustion chamber and the inserts have circular cross-sections. which is preferred. Other cross-sectional shapes are, of course, possible, but are less advantageous from an air flow point of view. since the rotation of the first insert can then interfere with the flow homogeneity of the device.

Slutligen är en tredje rörformig insats 15 anordnad i bränn- kammaren ovanför den andra insatsen 13. Den tredje insatsen har liksom den första formen av en stympad kon men har i mot- sats till den första insatsen basen vänd nedåt. Vidare sträcker sig underkanten av den tredje insatsen ända ut till brännkammarväggen 35 och den tredje insatsen utgör således en övre begränsning av det ringformiga utrymmet mellan brännkam- marväggen 35 och utsidorna hos de första och andra insatserna. 461 295 " ' 10 15 20 25 30 35 Väggen hos den tredje insatsen samverkar med den inåtböjda överkanten hos den andra insatsen till att bilda en inlopps- spalt för tertialluft.Finally, a third tubular insert 15 is arranged in the combustion chamber above the second insert 13. The third insert has, like the first shape of a truncated cone but has, in contrast to the first insert, the base facing downwards. Furthermore, the lower edge of the third insert extends all the way to the combustion chamber wall 35 and the third insert thus constitutes an upper limitation of the annular space between the combustion chamber wall 35 and the outsides of the first and second inserts. The wall of the third insert cooperates with the inwardly curved upper edge of the second insert to form an inlet gap for tertiary air.

I konvektionsdelen 10 är väggarna hos gaskanalerna 20 utfor- made i enlighet med det svenska patentet 80900799.0, varigenom en mycket effektiv värmeövergång till radiatorvattnet erhålles genom den därvid i dessa kanaler uppkomna virvellaminära gas- rörelsen.In the convection part 10, the walls of the gas ducts 20 are designed in accordance with the Swedish patent 80900799.0, whereby a very efficient heat transfer to the radiator water is obtained by the vortex laminar gas movement arising in these ducts.

Funktionen hos den beskrivna anordníngen kommer nu att beskri- vas. De förekommande gasflödena indikeras med pilar i figurer- na.The function of the described device will now be described. The gas flows that occur are indicated by arrows in the figures.

Fläktanordningen 2 suger via ledningen 27 in friskluft från periferispalten mellan mantelns 22 insida och utsidan av brännkammarväggen 35- Före inträdet i fläkten blandas frisk- luften med genom ledningen 19 insugna varma rökgaser från rök- gasutloppet 9 och med genom shuntledningen 25 eventuellt från fläktens trycksida uttagen luft-gasblandning. Den i periferi- spalten strömmande friskluften avkyler brännkammarväggen 35. vilket samtidigt naturligtvis innebär att friskluften förvär- mes före inträdet i fläkten.The fan device 2 sucks in fresh air via the line 27 from the peripheral gap between the inside of the jacket 22 and the outside of the combustion chamber wall 35- Before entering the fan, the fresh air is mixed with hot flue gases sucked in through the line 19 from the flue gas outlet 9 and air-gas mixture. The fresh air flowing in the peripheral gap cools the combustion chamber wall 35, which at the same time naturally means that the fresh air is preheated before entering the fan.

Från fläkten strömmar således förhränningsluft i form av en luft-rökgasblandning till samlingskamrarna 42 in i luftfördel- ningsrören 41. varigenom rostret avkyles och förbrännings- luften ytterligare förvärmes.From the fan, therefore, combustion air in the form of an air-flue gas mixture flows to the collecting chambers 42 into the air distribution pipes 41., whereby the grate is cooled and the combustion air is further preheated.

Förbränníngsluften strömmar sedan ut ur dysöppningarna hos rören 41. avlänkas lokalt av balkarna 40 och inkommer i bränn- kammaren 3 i två av väggen hos insatsen ll åtskilda flöden, nämligen ett prímärflöde inuti insatsen 11 och ett sekundär- flöde i det utanför insatsen ll liggande ríngformiga utrymmet.The combustion air then flows out of the nozzle openings of the pipes 41. is deflected locally by the beams 40 and enters the combustion chamber 3 in two flows separated from the wall of the insert 11, namely a primary flow inside the insert 11 and a secondary flow in the annular outside the insert 11 the space.

Därvid skall primärflödet utgöra ca 60 % av det totala flödet för att säkerställa en tillräcklig mängd av syre för den eftersträvade förgasníngen. 10 15 20 25 30 35 -7 461 295 Eftersom luftöverskottet under anordningens drift totalt sett hålles lågt ínses att primärflödets syreinnehåll inte räcker till för att stökiometríska förbränningsbetíngelser skall upp- komma i själva bränslehärden. Vid denna sker därför huvudsak- ligen en förgasning av fastbränslet. Således strömmar förgasat fastbränsle blandat med prímärflödet uppåt från insatsens ll undre del.In this case, the primary flow must be about 60% of the total flow to ensure a sufficient amount of oxygen for the desired gasification. 10 15 20 25 30 35 -7 461 295 Since the excess air during the operation of the device is kept low overall, it is realized that the oxygen content of the primary flow is not sufficient for stoichiometric combustion conditions to occur in the fuel core itself. In this case, therefore, gasification of the solid fuel mainly takes place. Thus, gasified solid fuel mixed with the primary flow flows upwards from the lower part of the insert 11.

En del av sekundärflödet kommer att strömma in till insatser- nas inre genom spalten mellan de första och andra insatserna ll, 13. Andelen i denna spalt ínströmmande förbränningsluft bestämmes väsentligen av förhållandet mellan strömningsmot- stånden i inloppsspalterna mellan insatserna ll. 13 och 13, 15 och kan således - om insatsernas 13 och 15 höjdlägen är in- ställbara - anpassas till lämpliga värden för olika fast- bränslen.A part of the secondary flow will flow into the interior of the inserts through the gap between the first and second inserts 11, 13. The proportion of combustion air flowing into this gap is essentially determined by the ratio of the flow resistances in the inlet gaps between the inserts 11. 13 and 13, 15 and can thus - if the height positions of the inserts 13 and 15 are adjustable - be adapted to suitable values for different solid fuels.

En förvärmd blandning av friskluft och âtercírkulerade rökav- gaser strömmar således med hög hastighet in i den av insatser- na begränsade centrala delen av brännkammaren i höjd med över- kanten hos den första insatsen ll. Denna sekundära förbrän- ningsluft är styrd av de ínloppsspalten mellan den första och andra insatsen ll. 13 bildande inåtböjda kanterna hos dessa insatser och blandningen strömmar radiellt inåt från insatsens ll överkant. Därigenom uppstår. såsom indikeras i figurerna. en lokal virvelströmníng, som åstadkommer en mycket effektiv blandning av det förgasat bränsle innehållande primärflödet och den inströmmande sekundära förbränningsluften. Denna in- strömming innebär att tillräckligt mycket syre tillföres det förgasade bränslet för att den eftersträvade oxidationen av kol till kolmonoxid skall ske utan att fritt kol bildas. Det av virvelrörelsen åstadkomma effektiva blandnings- och recirkulationsförloppet bidrar i hög grad till att alstra gynnsamma betingelser för denna prímärförbränningsprocess_ Den återstående, förbi spalten mellan den första och den andra insatsen strömmande delen av det ur rostret 10 utströmmande sekundärflödet går uppåt längs det ringformíga utrymmet mellan 10 15 20 25 30 35 461 295 _ brânnkammarväggen 35 och den andra insatsen 13. avlänkas in i spalten mellan den tredje insatsen 15 och den inâtböjda över- kanten hos insatsen 13 och strömmar från denna kant väsent- ligen radiellt in i brännkammarens centrala del. På samma sätt som vid inloppsspålten för den sekundära förbränningsluften åstadkommes genom denna inströmning av tertial förbrännings- luft en lokal virvelströmning med åtföljande blandning- och recirkulationsförlopp. Det genom tertialinströmningen till- förda syret medger därvid en slutförbränning, vilken huvudsak- ligen består i att kolmonoxid oxíderas till koldioxid.A preheated mixture of fresh air and recirculated flue exhaust gases thus flows at high speed into the central part of the combustion chamber limited by the inserts at the height of the upper edge of the first insert 11. This secondary combustion air is controlled by the inlet gaps between the first and second inserts 11. 13 forming inwardly curved edges of these inserts and the mixture flows radially inwardly from the upper edge of the insert 11. Thereby arises. as indicated in the figures. a local eddy current, which provides a very efficient mixture of the gasified fuel containing the primary flow and the inflowing secondary combustion air. This inflow means that sufficient oxygen is added to the gasified fuel for the desired oxidation of carbon to carbon monoxide to take place without the formation of free carbon. The efficient mixing and recirculation process effected by the vortex motion greatly contributes to creating favorable conditions for this primary combustion process. The remaining part of the secondary flow flowing past the gap between the first and the second insert flows upwards along the annular space between the annulus. The fire chamber wall 35 and the second insert 13. are deflected into the gap between the third insert 15 and the bent-in upper edge of the insert 13 and flow from this edge substantially radially into the central part of the combustion chamber. In the same way as with the inlet gap for the secondary combustion air, a local eddy flow with accompanying mixing and recirculation processes is produced by this inflow of tertial combustion air. The oxygen supplied by the tertialine flow then allows a final combustion, which mainly consists of carbon monoxide being oxidized to carbon dioxide.

Det framgår således att förhållandet mellan sekundärförhrän- ningsluftflödet och tertialförbränningsluftflödet beror på syrebehovet för de olika förbränningsstegen. Vid prov med en anordning enligt uppfinningen har det visat sig att anord- ningen fungerar väl med tertialförbränningsluftflöden på mel- lan 30 till SO 2 av det totala från rostret 10 inkommande sekundärflödet. Förhållandet mellan dessa flöden beror natur- ligtvis på sammansättningen av bränslet och eftersträvade oxi- dationsförlopp vid primär- och slutförbränningen och eftersom proven utfördes med förbränning av skogspellets kan andra vär- den uppnâs vid förbränning av andra fastbränslen än normala biobränslen.It thus appears that the relationship between the secondary combustion air flow and the four-month combustion air flow depends on the oxygen demand for the different combustion stages. In tests with a device according to the invention, it has been found that the device works well with tertial combustion air flows between 30 to SO 2 of the total secondary flow coming from the grate 10. The relationship between these flows naturally depends on the composition of the fuel and the desired oxidation processes in the primary and final combustion, and since the tests were carried out with the combustion of forest pellets, other values can be obtained when burning solid fuels other than normal biofuels.

Eftersom det utmed insatsväggarnas utsidor strömmande sekun- därflödet kyler dessa väggar genom s.k. filmkylning undvikes inmurningar, vilket är gynnsamt ur driftsynpunkt. och vidare ställes därigenom mindre krav på materialet för insatserna.Since the secondary flow flowing along the outside of the insert walls cools these walls through so-called film cooling avoids inlays, which is favorable from an operational point of view. and furthermore, less demands are placed on the material for the inserts.

Rotationen av den första insatsen sker med en hastighet, som är anpassad till bränslets förbränningscykel. så att en fast- bränslemängd som från inmatningsanordningen faller ned längs en generatris hos den första insatsens vägg är helt förbränd (förgasad) efter ett rotationsvarv då denna generatris åter hamnar mittför utmatningsanordningens utlopp i brännkammaren.The rotation of the first insert takes place at a speed which is adapted to the combustion cycle of the fuel. so that a quantity of solid fuel which falls down from the feed device along a generator of the wall of the first insert is completely burned (gasified) after a revolution when this generator again ends up in the middle of the outlet of the feed device in the combustion chamber.

Vid förbränning av pellets i en i enlighet med uppfinningen utformad brännkammare om nominellt 500 kw uppnåddes följande 10 15 20 25 30 35 'Q 461 295 förbränníngsvärden vid i stort sett kontinuerlig matning: C02 17-20 % sottal 0-1 rökgastemperatur 1500-l700°C. vid successiv stängning av spjället 24 minskade koldioxid- halten någon eller nâgra enheter medan sottalet var oföränd- rat. Belastníngen kunde ändras ned till ca 20 1.When burning pellets in a combustion chamber designed in accordance with the invention with a nominal value of 500 kw, the following combustion values were achieved with a substantially continuous feed: CO 2 17-20% soot 0-1 flue gas temperature 1500-1700 ° C. with successive closing of the damper 24, the carbon dioxide content decreased by one or a few units while the soot number was unchanged. The load could be changed down to about 20 1.

Proven kördes med skogspellets med en diameter om ca 12 mm. men även pellets av halm med diametern 17 mm har provets. var- vid de senare uppvisade en viss tendens till sintríng, dvs. en viss bakningstendens hos restprodukterna direkt på det nätför- sedda rostrets noterades. Någon som helst sådan tendens före- fanns ej vid skogspellets. vid proven uppkom s.k. skalning i vissa delar av brännkammaren. Det använda brännkammarmatería~ let var ett allmänt konstruktionsstål (SIS 1312) och detta bör därför i vissa delar av brännkammaren bytas ut mot ett mate- rial med högre skalningstemperatur.The samples were run with forest pellets with a diameter of about 12 mm. but also straw pellets with a diameter of 17 mm have the sample. whereby the latter showed a certain tendency to sintering, ie. a certain baking tendency of the residual products directly on the grid provided with grids was noted. There was no such tendency in forest pellets. during the tests, so-called scaling in certain parts of the combustion chamber. The combustion chamber material used was a general structural steel (SIS 1312) and this should therefore be replaced in some parts of the combustion chamber with a material with a higher scaling temperature.

De uppnådda mätvärdena tyder på att de eftersträvade stegen i förbränningsprocessen i hög grad uppnås med en anordning i en- lighet med uppfinningen.The measured values obtained indicate that the desired steps in the combustion process are to a large extent achieved with a device in accordance with the invention.

De uppnådda värdena på sottalet. vilket graderas i en skala från 0-10 och är ett mått på i vad mån fritt kol bildas vid förbränningsprocessen. visar att större delen av bränslet för- brännes i förgasad form.The achieved values of the soot. which is graded on a scale from 0-10 and is a measure of the extent to which free carbon is formed during the combustion process. shows that most of the fuel is burned in gasified form.

Koldioxidinnehâllet är direkt proportionellt mot luftöver- skottet vid förbränningen och ligger teoretiskt mellan 20-21 1 vid förbränning under stökiometriska förhållanden. De uppnådda värdena på koldioxídinnehållet visar således att förbränningen i en uppfinníngsenlig anordning sker med ett mycket litet luftöverskott och därmed under nära nog stökiometriska förhål- landen.The carbon dioxide content is directly proportional to the excess air during combustion and is theoretically between 20-21 l during combustion under stoichiometric conditions. The values obtained on the carbon dioxide content thus show that the combustion in a device according to the invention takes place with a very small excess of air and thus under almost stoichiometric conditions.

Den genom uppfinningen åstadkomma rumsliga separeringen av de i förbränningsförloppet ingående tre stegen - förgasning av 10 15 20 25 461 295 ' 10 fastbränsle. primärförbränning och slutförbränning - medför således att primär- och slutförbränníngen kan ske under nära nog stökiometriska betingelser och därmed kan förbränningen i sin helhet drivas med ett mindre luftöverskott än vid den ge- nom WO~83/O0373 kända anordningen.The spatial separation achieved by the invention of the three steps included in the combustion process - gasification of solid fuel. primary combustion and final combustion - thus means that the primary and final combustion can take place under almost stoichiometric conditions and thus the combustion as a whole can be operated with a smaller excess of air than with the device known from WO ~ 83 / O0373.

Den beskrivna anordningen kan naturligtvis modifieras på ett flertal sätt inom ramen för uppfinningen. Exempelvis kan den första insatsen vara statisk i stället för roterande. varvid matningsanordningen i så fall måste anordnas att fördela bränslet jämnt över rostret, vilket exempelvis kan åstadkommas genom att bränslet faller ned på en i brännkammarens centrala del anordnad fördelningskon. Emellertid föredrages en rote- rande första insats. eftersom fördelningsanordningar av kon- ventionell typ har en benägenhet att störa strömningen i brännkammaren i alltför hög grad. Slutförbränningen kan natur- ligtvis åstadkommas i flera slutsteg genom att införa ytter- ligare spaltbildande insatser mellan de visade andra och tredje insatserna. Krökningen hos insatsernas inâtböjda kanter kan varieras för att åstadkomma önskade spalttvärsnitt så att den i brännkammarens inre del inströmmande förbränníngsluften ges önskad riktning och hastighet.The described device can of course be modified in a number of ways within the scope of the invention. For example, the first insert may be static instead of rotating. wherein the feeding device must in that case be arranged to distribute the fuel evenly over the grate, which can be achieved, for example, by the fuel falling down on a distribution cone arranged in the central part of the combustion chamber. However, a rotating first effort is preferred. since conventional type distribution devices tend to disturb the flow in the combustion chamber too much. The final combustion can of course be achieved in several final stages by introducing additional gap-forming inserts between the second and third inserts shown. The curvature of the bent-in edges of the inserts can be varied to achieve the desired gap cross-sections so that the combustion air flowing into the inner part of the combustion chamber is given the desired direction and speed.

Uppfinningen skall därför endast begränsas av innehållet i bi- fogade patentkrav.The invention is therefore to be limited only by the content of the appended claims.

Claims (7)

10 15 20 25 461 295 11 Patentkrav10 15 20 25 461 295 11 Patent claims 1. Anordning för att förbränna fasta bränslen, såsom flis. pellets. kol eller finkapad ved, vilken anordning innefattar 'en brännkammare (3). ett roster (10) i anslutning till bränn- kammarens botten. en anordning för att tillföra förbränninge- luft till brännkammaren genom rostret. ett rökgasutlopp (9) i brännkammarens övre ände och en anordning (4) för att mata bränsle till brännkammaren. vilken brânnkammare medelst en första och en andra insats (ll. 13). vilka insatser är rörfor- míga och anordnade över varandra. är indelad i en inre och en yttre del genom att insatserna har mindre diameter än mot- svarande delar av brännkammaren så att ett ringformigt utrymme bildas mellan brännkammarväggen (35) och utsidan av resp. in- sats. varvid insatserna i de mot varandra vettande ändarna har en sådan konfiguration att en spalt för att tillföra sekundär- förbränningsluft till den inre delen av brännkammaren bildas mellan dessa. k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone en ytterligare rörformig insats (15) är anordnad i brännkammaren ovanför de två andra insatserna, vilken ytterligare insats el- ler vilka ytterligare insatser har en sådan konfiguration att en luftinloppsspalt bildas mellan underkanten hos varje ytter- ligare insats och överkanten av en underliggande insats, och att underkanten av den översta insatsen sträcker sig fram till insidan av brännkammarväggen (35)-Device for burning solid fuels, such as wood chips. pellets. charcoal or finely chopped wood, which device comprises a combustion chamber (3). a grid (10) adjacent to the bottom of the combustion chamber. a device for supplying combustion air to the combustion chamber through the grate. a flue gas outlet (9) at the upper end of the combustion chamber and a device (4) for supplying fuel to the combustion chamber. which fire chamber by means of a first and a second insert (ll. 13). which inserts are tubular and arranged one above the other. is divided into an inner and an outer part in that the inserts have a smaller diameter than corresponding parts of the combustion chamber so that an annular space is formed between the combustion chamber wall (35) and the outside of resp. in- sats. wherein the inserts in the facing ends have such a configuration that a gap for supplying secondary combustion air to the inner part of the combustion chamber is formed between them. characterized in that at least one further tubular insert (15) is arranged in the combustion chamber above the other two inserts, which additional insert or which additional inserts have such a configuration that an air inlet gap is formed between the lower edge of each additional insert and the upper edge of an underlying insert, and that the lower edge of the top insert extends to the inside of the combustion chamber wall (35) - 2. Anordning enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a d av att summan av de av de ytterligare insatserna konstituerade luft- inloppsspalternas minsta tvärsnittsareor är lika med eller understiger minsta tvärsnittsarean för sekundärförbrännings- arean för sekundärförbränningsluftsinloppsspalten.Device according to claim 1, characterized in that the sum of the smallest cross-sectional areas of the air inlet slots constituted by the additional inserts is equal to or less than the minimum cross-sectional area of the secondary combustion area of the secondary combustion air inlet gap. 3. Anordning enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a d av att tre insatser är anordnade i brännkammaren och att den översta insatsen (15) har formen av en uppåtvänd, stympad kon med en konvinkel, som ligger mellan 150-90°. BV 81212Device according to claim 1, characterized in that three inserts are arranged in the combustion chamber and that the uppermost insert (15) has the shape of an upwardly facing, truncated cone with a cone angle which is between 150-90 °. BV 81212 4. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d väggen hos den översta insatsen (15) samverkar med en ínâtböjd UI 10 15 461 295 12 innerkant hos en underliggande insats till att bilda en luft- ínloppsspalt och att underkanten hos varje mellan den översta och den understa insatsen belägen insats är inåtböjd och på motsvarande sätt samverkar med en inåtböjd överkant hos en underliggande insats.Device according to claim 1, characterized in that the wall of the upper insert (15) cooperates with an inwardly curved UI 10 15 461 295 12 inner edge of an underlying insert to form an air inlet gap and that the lower edge of each between the upper and the the bottom insert located insert is inwardly curved and correspondingly cooperates with an inwardly curved upper edge of an underlying insert. 5. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den första insatsen (ll) är rotationsdriven.Device according to claim 1, characterized in that the first insert (II) is rotationally driven. 6. Anordning enligt krav 5. K ä n n e t e c k n a d av att den första insatsen (ll) har cirkulär tvärsníttsform.Device according to claim 5. Characterized by the fact that the first insert (II) has a circular cross-sectional shape. 7. Anordning enligt krav l. k ä n n e t e c k n a d av att insatserna (13. 15) frånsett den första insatsen (ll) är anordnade inställbara í höjdled.7. Device according to claim 1, characterized in that the inserts (13. 15) apart from the first insert (ll) are arranged height-adjustable.
SE8802223A 1988-06-14 1988-06-14 DEVICE FOR COMBUSTION OF FIXED FUEL, PROVIDED WITH INSTALLATION ORGANIZED IN THE BRAENN CHAMBER FOR CONTROL OF SUPPLY OF COMBUSTION AIR SE461295B (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8802223A SE461295B (en) 1988-06-14 1988-06-14 DEVICE FOR COMBUSTION OF FIXED FUEL, PROVIDED WITH INSTALLATION ORGANIZED IN THE BRAENN CHAMBER FOR CONTROL OF SUPPLY OF COMBUSTION AIR
PCT/SE1989/000335 WO1989012786A1 (en) 1988-06-14 1989-06-13 An arrangement for the combustion of solid fuels, comprising a combustion chamber having mounted therein inserts for controlling the supply of the combustion air
EP89907347A EP0393161A1 (en) 1988-06-14 1989-06-13 An arrangement for the combustion of solid fuels, comprising a combustion chamber having mounted therein inserts for controlling the supply of the combustion air
AU38392/89A AU3839289A (en) 1988-06-14 1989-06-13 An arrangement for the combustion of solid fuels, comprising a combustion chamber having mounted therein inserts for controlling the supply of the combustion air

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8802223A SE461295B (en) 1988-06-14 1988-06-14 DEVICE FOR COMBUSTION OF FIXED FUEL, PROVIDED WITH INSTALLATION ORGANIZED IN THE BRAENN CHAMBER FOR CONTROL OF SUPPLY OF COMBUSTION AIR

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE8802223D0 SE8802223D0 (en) 1988-06-14
SE8802223L SE8802223L (en) 1989-12-15
SE461295B true SE461295B (en) 1990-01-29

Family

ID=20372614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE8802223A SE461295B (en) 1988-06-14 1988-06-14 DEVICE FOR COMBUSTION OF FIXED FUEL, PROVIDED WITH INSTALLATION ORGANIZED IN THE BRAENN CHAMBER FOR CONTROL OF SUPPLY OF COMBUSTION AIR

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0393161A1 (en)
AU (1) AU3839289A (en)
SE (1) SE461295B (en)
WO (1) WO1989012786A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE521216C2 (en) * 1999-09-24 2003-10-14 Kubi Ab Incinerator with rotating bottom
DE102009014010B4 (en) * 2009-03-19 2012-02-23 Georg Fischer Gmbh & Co. Kg Burner for solid, lumpy fuel

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE377422C (en) * 1922-09-14 1923-06-19 Otto Schulz Air heater
SE449916B (en) * 1981-07-23 1987-05-25 Hultgren Karl S H Solid fuel combustion device
CH665468A5 (en) * 1983-05-20 1988-05-13 Theodor Koch METHOD FOR SECONDARY AIR SUPPLY, SECONDARY AIR INLET FOR PERFORMING THE METHOD AND APPLICATION OF THE METHOD.

Also Published As

Publication number Publication date
SE8802223D0 (en) 1988-06-14
WO1989012786A1 (en) 1989-12-28
SE8802223L (en) 1989-12-15
EP0393161A1 (en) 1990-10-24
AU3839289A (en) 1990-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4389979A (en) Method and apparatus for the operation of a boiler installation with stoker firing
CN1049963C (en) Split stream burner assembly
US3885919A (en) Residual gas burner with superimposed, increasing size burning chambers
CA1172913A (en) Mixer for dual register burner
US4254715A (en) Solid fuel combustor and method of burning
GB1577717A (en) Thermal reactors incorporating fluidised beds
PT88048B (en) FLUIDIFIED BREASTFEEDING PROCESS AND APPARATUS FOR CARRYING OUT THE PROCESS
CZ293521B6 (en) Process for combusting volatile organic substances in a process gas and apparatus for making the same
JPS61143616A (en) Fibrous fuel combustion apparatus
CA1104879A (en) Method and apparatus for generating heat from waste fuel
US20120125759A1 (en) Vertical Calcined Petroleum Coke Incinerator
CN1044449A (en) Make the method and the equipment of cement clinker
SE461295B (en) DEVICE FOR COMBUSTION OF FIXED FUEL, PROVIDED WITH INSTALLATION ORGANIZED IN THE BRAENN CHAMBER FOR CONTROL OF SUPPLY OF COMBUSTION AIR
US3254881A (en) Helical ramp heat exchanger
FI71613C (en) Device at combustion chamber for combustion of solid fuel.
US4462341A (en) Circulating fluidized bed combustion system for a steam generator with provision for staged firing
CN105698183B (en) Incinerator for handling rubbish
SE439977B (en) BURNER HEAD FOR BURNING THE SOLID FUEL
US3785305A (en) Incinerator
FI127234B (en) A method and apparatus for enhancing combustion of solid fuels in a fireplace
EP2860468B1 (en) Heating boiler
JP2002522734A (en) Method and apparatus for reducing exhaust emissions utilizing partial oxidation of combustible materials
HU201990B (en) Rotary furnace
NO884702L (en) PROCEDURE AND DEVICE FOR INHOMOGENT FUEL COMBUSTION.
Junge Boilers fired with wood and bark residues

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed

Ref document number: 8802223-1

Effective date: 19950110

Format of ref document f/p: F

NUG Patent has lapsed

Ref document number: 8802223-1

Format of ref document f/p: F