SK1222011U1

SK1222011U1 - Combustion chamber of the furnace for pyrolytic combustion of wood material

Info

Publication number: SK1222011U1
Application number: SK122-2011U
Authority: SK
Inventors: Miroslav Belos
Original assignee: Miroslav Belos
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2011-07-15
Publication date: 2011-11-04
Also published as: SK6084Y1

Abstract

The combustion chamber of the furnace for pyrolitic combustion of wood material consists of insert (1), which creates mirror-shaped side parts (2) with cranked section, a rear shaped piece (3) and roof (4), whereby the side parts (2) closely bear on rear shaped piece (3), at the top have recesses (5) to insert the packing cord to achieve a perfect sealing between the combustion chamber and a nozzle (6) and on the sides from the outside have along the insert flush gutters (7) for streamlined waste gases exhaust through a heat exchanger system into chimney body. The side parts (2) are in front side part equipped with a groove (8) for waste gases exhaust.

Description

Oblasť technikyTechnical field

Technické riešenie sa týka spaľovacej komory kotla na pyrolytické spaľovanie drevnej hmoty, ktorá slúži nielen na spalovanie paliva, napr. dreva, drevených brikiet a pod., ale taktiež i k jeho splynovaniu a tým k ďalšiemu zefektívneniu využitia paliva.The technical solution relates to the combustion chamber of a boiler for pyrolytic combustion of wood mass, which serves not only for combustion of fuel, e.g. wood, wood briquettes, etc., but also to its gasification and thus to further improve fuel efficiency.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Doposiaľ známe teplovodné kotle na spaľovanie dreva a drevného odpadu sa skladajú zo zásobníkového nakladacieho priestoru na palivo v hornej časti, ďalej z priestoru kúreniska v strednej časti, tvoreného prevažne rôznymi druhmi pevných, posuvných či vyklápacích roštov alebo i keramickou splynovacou dýzou a ďalej spaľovacím priestorom umiestneným v spodnej časti telesa kotla. Pri modernejšom spôsobe spaľovania a splynovania dreva sa používajú kotle vyložené vnútri žiaruvzdornými materiálmi a do priestoru kotla je dýzou vháňaný primárny vzduch. U modernejších riešení kotlov býva do priestoru kúreniska vháňaný sekundárny vzduch, napríklad priamo do roštu kúreniska.The hitherto known hot water boilers for wood and wood waste incineration consist of a storage container for fuel in the upper part, a heating chamber in the central part, consisting mainly of various types of solid, sliding or tilting grates or ceramic gas nozzle and combustion space at the bottom of the boiler body. In a more modern way of burning and gasifying wood, boilers lined inside with refractory materials are used and primary air is injected into the boiler space. With more modern boiler solutions, secondary air is blown into the furnace space, for example directly into the furnace grate.

Nevýhodou je, že nie je umožnené predhriatie primárneho a sekundárneho vzduchu na vysokú teplom a ich vzájomné zladenie. Teplovodné kóde nebývajú vybavené ohrievacou komorou a tak dokonalosť spaľovania a účinnosť sú priemerné. Najmodernejší spôsob na spaľovanie a splynovanie dreva resp. drevnej hmoty vo všeobecnosti kombinuje hore uvedené spôsoby. Problémom však vždy zostáva dobré vyriešenie priestoru spaľovacej komory.The disadvantage is that it is not possible to preheat the primary and secondary air to high heat and to coordinate them with each other. The hot water code is not equipped with a heating chamber and so the combustion perfection and efficiency are average. State-of-the-art method for burning and gasification of wood resp. Wood mass generally combines the above methods. However, a good solution of the combustion chamber space remains a problem.

Konkrétne takéto technické riešenie je zverejnené v dokumente CZ 18856 U1 20080908, kde je opísaná spaľovacia komora teplovodného splyňovacieho kotla na spaľovanie najmä uhlia, dreva, drevného odpadu alebo biomasy, ktorá je tvorená dvojitým kovovým plášťom oblého tvaru, do ktorého je vsadená keramická vložka oblúkovitého prierezu a keramická tvarovka, pričom keramická vložka vybavená v prednej časti vybraním je uložená na dne plášťa a dolieha na keramickú tvarovku, priloženú k zadnému priestoru spaľovacej komory.In particular, such a technical solution is disclosed in CZ 18856 U1 20080908, which discloses a combustion chamber of a hot-water gasification boiler for the combustion of coal, wood, wood waste or biomass, which is formed by a double metal casing rounded in which a ceramic liner and a ceramic fitting, wherein the ceramic insert provided in the front part with a recess is mounted on the bottom of the shell and abuts the ceramic fitting adjacent the rear space of the combustion chamber.

Ďalšie riešenie je známe zo zverejneného dokumentu CZ 18857 U1 20080908, kde je opísaná spaľovacia komora splyňovacieho teplovodného kotla na spaľovanie najmä uhlia, dreva, drevného odpadu alebo biomasy, ktorá je tvorená dvojitým kovovým plášťom oblého tvaru, do ktorého je vsadená keramická vložka a keramická tvarovka, pričom vnútorné steny keramickej vložky tvoria čiastočne valcovitý priestor s predno-zadnou osou súmernosti a tento valcovitý priestor je otvorený smerom k roštovaciemu zariadeniu, prípadne ku keramickej splynovače) dýze obojstranným úkosom a keramická vložka vybavená z prednej strany vybraním pre odvod spalín leží na dne plášťa spaľovacej komory a dolieha na keramickú tvarovku.Another solution is known from published document CZ 18857 U1 20080908, which describes a combustion chamber of a gasifying hot-water boiler for combustion of coal, wood, wood waste or biomass, which consists of a double metal casing rounded in which a ceramic insert and ceramic fitting wherein the inner walls of the ceramic insert form a partially cylindrical space with a front-rear axis of symmetry and the cylindrical space is open towards the grating device or the ceramic gasifier) with a double-sided bevel and the ceramic insert equipped with a flue of the combustion chamber and touches the ceramic fitting.

Pri tomto konštrukčnom riešení je účelom vybratia v prednej časti keramickej vložky spaľovacej komory získanie väčšej priamej výmenníkovej plochy pre odovzdávanie tepla vykurovanej vode. To znamená, že vysoká teplota vytváraná v priebehu procesu spaľovania plynných zložiek v spaľovacej komore svojim sálavým teplom pôsobí priamo na vnútornú stenu výmenníka tepelného zariadenia. Pri danom technickom riešení však dochádza ku priamemu styku vysokej teploty (do 1400°C) s kovovou konštrukciou (vnútorný plášť). Týmto priamym procesom odovzdávania tepla dochádza ku chemicko-fyzikálnej reakcii v štruktúre materiálu kovovej časti vnútorného plášťa výmenníka v priestore spaľovacej komory. Je nutné si uvedomiť, že z jednej strany na plech pôsobí teplota vody (cca 60°C) a z druhej strany priame sálavé teplo (do 1400°C). Na kovový povrch od ohniska pôsobí hodnota, ktorá vysoko prevyšuje teplotu premeny austenitickej štruktúry materiálu (diagram železo - uhlík). Následkom tohto pôsobenia dochádza k difúzii častíc uhlíka z povrchu štruktúry kovového materiálu („oduhličovanie). Povrch sa stáva nestabilným, vznikajú okuje a dochádza ku povrchovému úbytku materiálu. Agresívne prostredie (v podobe prudkých zmien teploty) pôsobiace na vnútorný plech výmenníka má za následok tvorbu vnútorného napätia v štruktúre materiálu (oceľový plech), ktoré sa prejavuje možnou deformáciou v miestach vystavených tomuto agresívnemu pôsobeniu. Výsledok tohto stavu sa spravidla prejaví nižšou životnosťou použitých kovových konštrukčných časti a zvýšenou pravdepodobnosťou výskytu defektu v podobe prepúšťania vykurovaného média (voda).In this construction, the purpose of the removal in the front part of the ceramic liner of the combustion chamber is to obtain a larger direct heat exchanger surface for transferring heat to the heated water. That is, the high temperature generated during the combustion process of the gaseous components in the combustion chamber by its radiant heat acts directly on the inner wall of the heat exchanger of the heating device. In the present invention, however, there is a direct contact of the high temperature (up to 1400 ° C) with the metal structure (inner sheath). This direct heat transfer process causes a chemical-physical reaction in the material structure of the metal part of the inner shell of the exchanger in the combustion chamber space. It is necessary to realize that on one side the sheet is affected by the water temperature (about 60 ° C) and on the other side by direct radiant heat (up to 1400 ° C). The metal surface from the focus is influenced by a value that greatly exceeds the transformation temperature of the austenitic structure of the material (iron - carbon diagram). As a result, carbon particles are diffused from the surface of the metallic material structure ("decarburization"). The surface becomes unstable, scale is formed and surface loss occurs. The aggressive environment (in the form of rapid temperature changes) acting on the inner plate of the exchanger results in the formation of internal stress in the structure of the material (steel plate), which is manifested by possible deformation in places exposed to this aggressive action. As a rule, the result of this condition is a lower service life of the metal components used and an increased likelihood of a defect in the form of leakage of the heated medium (water).

Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution

Uvedené problémy a nedostatky do značnej miery rieši spaľovacia komora kotla na pyrolytické spaľovanie drevnej hmoty, pričom jej podstata je nasledovná.These problems and drawbacks are solved to a large extent by the combustion chamber of a pyrolytic wood-burning boiler, the nature of which is as follows.

Spaľovacia komora teplovodného kotla je tvorená dvojitým kovovým plášťom zalomeného tvaru s predno-zadnou osou súmernosti. Pozostáva z vložky, ktorú tvoria zrkadlovo tvarované bočné dielce zalomeného prierezu, zodpovedajúce kovovému plášťu, zadnej tvarovky a „striešky“, pričom bočné dielce tesne doliehajú na zadnú tvarovku, v hornej časti majú vybratia na vloženie tesniacej šnúry na dosiahnutie dokonalého utesnenia medzi spaľovacou komorou a dýzou a po bokoch z vonkajšej strany majú po celej dĺžke vložky zapustené žľaby na usmernený odvod spalín cez výmenníkovú sústavu do komínového telesa. Bočné dielce vložky sú v čelnej bočnej časti opatrené drážkou na odvod spalín a vo svojej spodnej časti sú opatrené zapustením na umiestnenie striešky komory na usmernenie plameňa a tým účinné dohorievanie zvyškov pevných častíc paliva. Vybratia na vloženie tesniacej šnúry na dosiahnutie dokonalého utesnenia medzi vložkou a zadnou tvarovkou má aj zadná tvarovka.The combustion chamber of the hot-water boiler consists of a double metal casing with an angled shape with a front-rear axis of symmetry. It consists of an insert formed of mirror-shaped angled cross-sectional side panels corresponding to the metal casing, rear fitting and 'roof', with the side fitting close to the rear fitting, with recesses at the top for inserting a sealing cord to achieve a perfect seal between combustion chamber through the nozzle and on the sides from the outside, they have recessed channels for the directed exhaust of flue gas through the heat exchanger system to the chimney body along the entire length of the insert. The side panels of the liner are provided with a flue gas groove in the front side part and are provided in their lower part with recesses for positioning the roof of the flame deflection chamber and thereby effectively burning off the residues of solid fuel particles. The recesses for inserting the sealing cord to achieve a perfect seal between the insert and the rear fitting also has a rear fitting.

Dôsledkom takto skonštruovanej spaľovacej komory kotla na pyrolytické spaľovanie drevnej hmoty je eliminácia možnosti priameho styku vysokej spaľovacej teploty paliva s kovovou konštrukciou výmenníka z dôvodov (viď Doterajší stav techniky), akumulácia a absorpcia (pohlcovanie) vysokej teploty v tvarovkách vložky spaľovacej komory z dôvodu optimalizácie procesu horenia a plynulého odovzdávania tepla vykurovanému médiu (voda). Kompozícia použitých materiálov pre odliatie tvaroviek vložky, nie je typickým izolantom, ale výhodne obsahuje vodivé prvky v podobe armovacích kovových špirálok, ktoré okrem zvýšenia pevnosti zabezpečujú prestup tepla stenou tvarovky a týmto spôsobom je časť tepla odovzdávaná výmenníku vykurovacieho telesa. Ďalším dôsledkom tohto technického riešenia je usmernenie prúdenia vyháraných plynov do rotačnej cirkulácie v priestore vložky spaľovacej komory za účelom úplného dohorenia všetkých spáliteľných zložiek plynného paliva s dopadom na vyššiu účinnosť tepelného zariadenia a rovnomerného odovzdávania tepla vložke po celej vnútornej ploche spaľovacieho priestoru.The combustion chamber of the pyrolytic wood-fired boiler thus designed eliminates the possibility of direct contact of the high combustion temperature of the fuel with the metal structure of the exchanger due to (see Prior Art), accumulation and absorption (absorption) of high temperature in the combustion chamber liners. burning and continuous transfer of heat to the heated medium (water). The composition of the materials used to cast the liner fittings is not a typical insulator but preferably comprises conductive elements in the form of reinforcing metal spirals which, in addition to increasing strength, provide heat transfer through the wall of the fitting and in this way a portion of the heat is transferred to the heat exchanger. Another consequence of this technical solution is to direct the flow of heated gases into the rotary circulation in the combustion chamber liner in order to completely burn off all combustible components of the gaseous fuel with an impact on higher efficiency of the heating device and uniform heat transfer to the liner over the internal combustion chamber.

„Strieška“, ktorá je umiestnená v spodnej časti vložky spaľovacej komory, spôsobuje rozdelenie plameňa vyháraného paliva na dva rovnaké diely pre ľavú polovicu komory a pravú polovicu komory, usmernenie toku prúdenia sálavého tepla po vnútornom obvode tvarovky do špirálovej rotácie až po ústie vybratia v prednej časti vložky do boku pre odvod spalín ako aj vylúčenie existencie kolmej prekážky v smere prúdenia horiaceho plameňa. Výhodne je vložka, zadná tvarovka a strieška vytvorená zo žiarobetónu.The "canopy", located at the bottom of the combustion chamber liner, divides the heated fuel flame into two equal parts for the left half of the chamber and the right half of the chamber, directing the radiant heat flow along the inner periphery of the fitting to spiral rotation up to flue gas discharge side liners as well as the elimination of a perpendicular obstruction in the direction of flow of the burning flame. Preferably, the insert, the rear fitting and the roof are made of refractory concrete.

Cieľom tohto technického riešenia je dokonalejšie vyhorenie paliva a rovnomerné odovzdávanie tepla po vnútornej ploche spaľovacej komory (zvýšenie účinnosti).The aim of this technical solution is to improve the combustion of the fuel and even heat transfer on the inner surface of the combustion chamber (increasing efficiency).

Prehľad obrázkov na výkreseOverview of the figures in the drawing

Technické riešenie je objasnené pomocou výkresov, kde na obr. 1 je znázornený zvislý rez kotla na pyrolytické spaľovanie drevnej hmoty so spaľovacou komorou, na obr. 2 je znázornený pozdĺžny rez kotla na pyrolytické spaľovanie drevnej hmoty so spaľovacou komorou, na obr. 3 je znázornený bočný dielec vložky a na obr. 4 je znázornená zadná tvarovka.The technical solution is explained by means of the drawings. 1 shows a vertical section through a pyrolytic wood-burning boiler with a combustion chamber; FIG. 2 shows a longitudinal section through a pyrolytic wood-burning boiler with a combustion chamber; FIG. 3 shows a side panel of the insert and FIG. 4 shows a rear fitting.

Príklad uskutočnenia technického riešeniaExample of technical solution

V príklade uskutočnenia navrhnutého technického riešenia je spaľovacia komora kotia na pyrolytické spaľovanie drevnej hmoty podľa obr. 1 až obr. 4.In the exemplary embodiment of the proposed technical solution, the combustion chamber is a boiler for pyrolytic combustion of wood mass according to FIG. 1 to FIG. 4th

Spaľovacia komora teplovodného koda je tvorená dvojitým kovovým plášťom zalomeného tvaru s predno-zadnou osou súmernosti. Pozostáva z vložky 1, ktorú tvoria zrkadlovo tvarované bočné dielce 2 zalomeného prierezu, zodpovedajúce kovovému plášťu, zadnej tvarovky 3 a „striešky“ 4, pričom bočné dielce 2 tesne doliehajú na zadnú tvarovku 3, v hornej časti majú vybratia 5 na vloženie tesniacej šnúry na dosiahnutie dokonalého utesnenia medzi spaľovacou komorou a dýzou 6 a po bokoch z vonkajšej strany majú po celej dĺžke vložky 1 zapustené žľaby 7 na usmernený odvod spalín cez výmenníkovú sústavu do komínového telesa. Bočné dielce 2 vložky 1 sú v čelnej bočnej časti opatrené drážkou 8 na odvod spalín a vo svojej spodnej časti sú opatrené zapustením 9 na umiestnenie „striešky“ 4 komory na usmernenie plameňa a tým účinné dohorievanie zvyškov pevných častíc paliva. Vybratia 5 na vloženie tesniacej šnúry na dosiahnutie dokonalého utesnenia medzi vložkou 1 a zadnou tvarovkou 3 má aj zadná tvarovka 3. Vložka T, zadná tvarovka 3 a „strieška“ 4 sú vyrobené zo žiarobetónu. Kompozícia použitých materiálov na odliatie tvaroviek vložky i, zadnej tvarovky 3 a „striešky“ 4 obsahuje vodivé prvky v podobe armovacích kovových špirálok. „Strieška“ 4 je umiestnená v spodnej časti vložky spaľovacej komory.The combustion chamber of the hot-water code consists of a twisted metal casing with a front-rear axis of symmetry. It consists of a liner 1 formed by mirror-shaped side sections 2 of angled cross-section corresponding to a metal casing, a rear fitting 3 and a "roof" 4, the side elements 2 abutting the rear fitting 3, at the top having recesses 5 for inserting a sealing cord. to achieve a perfect seal between the combustion chamber and the nozzle 6, and on the sides from the outside, they have recessed trays 7 for channeling the flue gas through the heat exchanger into the chimney body along the entire length of the insert 1. The side panels 2 of the liner 1 are provided with a flue gas groove 8 in the front side part and are provided with a recess 9 in their lower part to accommodate the "hood" 4 of the flame control chamber and thereby effectively burn off solid fuel particles. The recesses 5 for inserting the sealing cord to achieve a perfect seal between the insert 1 and the rear fitting 3 also have a rear fitting 3. The insert T, the rear fitting 3 and the "roof" 4 are made of refractory concrete. The composition of the materials used for casting the fittings of the insert 1, the rear fitting 3 and the "canopy" 4 comprises conductive elements in the form of reinforcing metal spirals. The "canopy" 4 is located at the bottom of the combustion chamber liner.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability

Využiteľnosť spaľovacej komory teplovodného koda na pyrolytické spaľovanie drevnej hmoty je zrejmá z predchádzajúceho popisu, t. j. dá sa využiť ako spaľovací priestor na spaľovanie a splynovanie drevnej hmoty pre kódy na vykurovanie rodinných domov a väčších budov.The usefulness of the combustion chamber of a hot-water code for pyrolytic combustion of wood mass is evident from the foregoing description, i. j. it can be used as a combustion chamber for burning and gasification of wood mass for codes for heating of houses and larger buildings.

\! AZOÍ.-A J\! AZOI-A J

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

Combustion chamber of a pyrolytic wood-burning boiler, characterized in that it consists of an insert (1) comprising mirror-shaped side sections (2) of angled cross section, rear fitting (3) and a roof (4), the side sections (2) ) fit tightly to the rear fitting (3), have recesses (5) at the top for inserting a sealing cord to achieve a perfect seal between the combustion chamber and the nozzle (6) and have recessed troughs (7) along the outside of the insert for directed flue gas discharge through the heat exchanger system to the chimney body.

The combustion chamber of a pyrolytic wood-burning boiler according to claim 1, characterized in that the side panels (2) are provided with a flue gas groove (8) in the front side panel.

The combustion chamber of a pyrolytic wood-burning boiler according to claim 1 or 2, characterized in that the side panels (2) are provided in their lower part with a recess (9) for positioning the roof (4) of the flame rectification chamber. solid fuel particles.

The combustion chamber of koda for pyrolytic combustion of wood mass according to claims 1 to 3, characterized in that the insert (1), the rear fitting (3) and the roof (4) are made of refractory concrete.

The koda combustion chamber for pyrolytic combustion of wood mass according to claims 1 to 4, characterized in that the refractory concrete comprises thermally conductive reinforcing metal coils.