RU7470U1 - SOLID FUEL COMBUSTION DEVICE - Google Patents

Abstract

1. Устройство для сжигания твердого топлива, содержащее цилиндрическую камеру сгорания, снабженную тангенциально расположенным соплом, газовыпускным окном и колосниковой решеткой, топливный бункер, устройство подачи топлива, дутьевой вентилятор, отличающееся тем, что камера сгорания снабжена соосно расположенными с ней наружной воздушной рубашкой и внутренним цилиндрическим экраном, установленным на газовыпускном окне, а устройство подачи топлива выполнено в виде эжектора, установленного между соплом и топливным бункером, и соединено через воздушную рубашку с дутьевым вентилятором.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что колосниковая решетка установлена в нижней части камеры сгорания симметрично относительно вертикальной оси камеры сгорания.3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что устройство подачи топлива содержит открывающийся люк, выполненный в стенке камеры сгорания на уровне колосниковой решетки.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что воздушная рубашка соединена регулируемым отверстием с частью камеры сгорания, расположенной ниже колосниковой решетки.1. A device for burning solid fuel, containing a cylindrical combustion chamber, equipped with a tangentially located nozzle, a gas outlet window and an grate, a fuel hopper, a fuel supply device, a blower fan, characterized in that the combustion chamber is equipped with an outer air jacket and an inner one aligned with it a cylindrical screen mounted on the gas outlet, and the fuel supply device is made in the form of an ejector installed between the nozzle and the fuel hopper, and is connected o through an air jacket with a blower. 2. The device according to claim 1, characterized in that the grate is installed in the lower part of the combustion chamber symmetrically with respect to the vertical axis of the combustion chamber. The device according to claims 1 and 2, characterized in that the fuel supply device comprises an opening hatch made in the wall of the combustion chamber at the level of the grate. 4. The device according to claim 1, characterized in that the air jacket is connected by an adjustable hole to a part of the combustion chamber located below the grate.

Description

C F23B1/38C F23B1 / 38

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВАSOLID FUEL COMBUSTION DEVICE

Устройство предназначено для выработки тепловой энергии путем сжигания твердого топлива, например, древесных отходов, которая может использоваться для воды в котлах, воздуха в теплогенераторах сушильнж.$ оЗС ШФ®РзхThe device is designed to generate thermal energy by burning solid fuel, for example, wood waste, which can be used for water in boilers, air in drying heat generators. $ ОЗС ШФ®Рзх

отопления жилых и производственных здании и .д. heating of residential and industrial buildings, etc.

Известно устройство для сжигания твердого топлива (naT.N 2037097 RU, ШК® F23B1/36, 1992), содержащее камеру сгорания, колосниковую решетку, установленную в нижней части камеры сгорания, топливный бункер, устройство подачи топлива, выполненное в виде поворотного плунжера, дутьевой вентилятор, соединенный с камерой сгорания через нижнюю часть бункера и колосниковую решетку.A device for burning solid fuel (naT.N 2037097 RU, ШК® F23B1 / 36, 1992) is known, comprising a combustion chamber, a grate installed in the lower part of the combustion chamber, a fuel hopper, a fuel supply device made in the form of a rotary plunger, blasting a fan connected to the combustion chamber through the lower part of the hopper and the grate.

Данное устройство обеспечивает эффективное сжигание твердого топлива. Однако, механизм подачи твердого топлива , включающий мотор-редуктор, поворотный плунжер с опорами, в условиях высоких температур, попадания в него пыли, золы, газообразных продуктов термического разложения топлива не может быть достаточно надежным в эксплуатации. Кроме того, сжигание топлива на колосниковой решетке не достаточно интенсивное вследствие доступа кислорода к небольшой плошади частиц топлива.This device provides efficient combustion of solid fuels. However, a solid fuel supply mechanism, including a gear motor, a rotary plunger with bearings, at high temperatures, dust, ash, and gaseous products of thermal decomposition of fuel getting into it cannot be reliable enough in operation. In addition, the combustion of fuel on the grate is not quite intense due to the access of oxygen to a small area of fuel particles.

Известно устройство для сжигания твердого топлива (пат.Ы 2015450 RU, Ж1К Р23В1/38, 1991 Г.), содержащее цилиндрическую камеру сгорания, снабженную тангенциально рас j A device for burning solid fuel (Pat. Y 2015450 RU, Zh1K R23V1 / 38, 1991), containing a cylindrical combustion chamber equipped with a tangential races j

-..- ..

положенным соплом, газовыпускным окном и колосниковой решеткой, расположенной с изменяющимся от 45 до 12° углом наклона к горизонту, топливный бункер, устройство подачи топлива, выполненное в виде опускной шахты, соединяющей бункер с камерой сгорания через колосниковую решетку, дутьевой вентилятор, соединенный с камерой сгорания через сопло и колосникевую решетку.the put nozzle, the gas outlet window and the grate, located with an angle of inclination varying from 45 to 12 ° to the horizon, the fuel hopper, the fuel supply device, made in the form of a lowering shaft connecting the hopper to the combustion chamber through the grate, a blower connected to the camera combustion through the nozzle and grate.

Данное устройство обеспечивает полное сгорание сыпучего твердого топлива. К недостаткам данного устройства, выбранного авторами в качестве прототипа, можно отнести следующее. В камеру сгорания через сопло подается холодный воздух, что снижает удельную тепловую мощность устройства. Для подачи подогретого воздуха требуется специальный теплообменник, что усложняет конструкцию. Кроме того, подача топлива из бункера в камеру сгорания под действием гравитационных сил не обеспечивает равномерности его поступления, что приводит при избытке топлива к его неполному сгоранию и обусловливает необходимость камеры дожигания. Кроме того, горение топлива на колосниковой решетке вызывает образование шлака на ней, требует использования термостойких материалов, что в сочетании со специальной формой колосниковой решетки усложняет конструкцию устройства.This device provides complete combustion of bulk solid fuel. The disadvantages of this device, selected by the authors as a prototype, include the following. Cold air is fed into the combustion chamber through the nozzle, which reduces the specific heat output of the device. To supply heated air, a special heat exchanger is required, which complicates the design. In addition, the supply of fuel from the hopper to the combustion chamber under the action of gravitational forces does not ensure uniformity of its receipt, which leads to an incomplete combustion with excess fuel and necessitates the afterburner. In addition, the combustion of fuel on the grate causes slag formation on it, requires the use of heat-resistant materials, which, in combination with the special shape of the grate, complicates the design of the device.

Задача, которая решалась при создании полезной модели, была связана с упрощением конструкции устройства для снижения себестоимости его изготовления и эксплуатационных издержек при сохранении или повышении тепловой мощности устройства.The problem that was solved when creating a utility model was associated with simplifying the design of the device to reduce the cost of its manufacture and operating costs while maintaining or increasing the thermal power of the device.

снабжена соосно расположенными с ней наружной воздушной рубашкой и внутренним цилиндрическим экраном, установленным на газовыпускном окне, а устройство пода,ш топлива выполнено в виде эжектора, установленного между соплом и топливным бункером и соединено через воздушную рубашку с дутьевым вентилятором.equipped with an external air jacket coaxially located with it and an internal cylindrical screen mounted on the gas outlet window, and the fuel supply and fuel device is made in the form of an ejector installed between the nozzle and the fuel hopper and is connected through the air jacket to the blower fan.

Кроме того, колосниковая решетка установлена в нижней части камеры сгорания симметрично относительно вертикальной оси камеры сгорания.In addition, the grate is installed in the lower part of the combustion chamber symmetrically with respect to the vertical axis of the combustion chamber.

Кроме того, устройство подачи топлива включает открывающийся люк, выполненный в стенке камеры сгорания на уровне колосниковой решетки.In addition, the fuel supply device includes an opening hatch made in the wall of the combustion chamber at the level of the grate.

Кроме того, воздушная рубашка соединена регулируемым отверстием с частью камеры сгорания, расположенной ниже колосниковой решетки.In addition, the air jacket is connected by an adjustable opening to a part of the combustion chamber located below the grate.

Сущность решения задачи поясняется следующим.The essence of the solution of the problem is explained as follows.

Выполнение устройства подачи в виде эжектора и расположение его между топливным бункером и соплом позволяет равномерно подавать в камеру сгорания небольшие порции топлива вместе с воздухом, которые успевают сгорать во взвешенном состоянии в закрученном по спирали потоке воздуха. Движению частиц топлива по спиралеобразной траектории способствует установка на газовыпускном окне цилиндрического экрана, увеличивающего путь движения топлива в камере сгорания. Такое конструктивное решение позволяет отказаться от сложных конструкций колосниковых решеток и сопряжений их с камерой сгорания. Для того, чтобы не снижалась тепловая мощность камера сгорания снабжена воздушной рубашкой. Она служит одновременНО теплоизоляцией камеры сгорания, исключающей большие тепловые потери, и теплообменником для поступающего в камеру сгорания наружного воздуха. Упрощению конструкции при сохранении тепловой мощности .устройства служит размещение в зоне опускания крупных частиц топлива, поступающих через сопло, колосниковой решетки простой формы. Несгоревшие частицы топлива попадают на данную решетку и догорают на ней в потоке воздуха, поступающего через дозированное отверстие из воздушной рубашки под колосниковую решетку. Указанные конструктивные решения позволяют не использовать специальную камеру дожигания, как в известных устройствах.The implementation of the feed device in the form of an ejector and its location between the fuel hopper and the nozzle allows you to evenly feed small amounts of fuel together with air into the combustion chamber, which have time to burn in suspension in a spiral-wound air flow. The movement of fuel particles along a spiral trajectory is facilitated by the installation of a cylindrical screen on the gas outlet window, which increases the path of fuel in the combustion chamber. This constructive solution allows you to abandon the complex designs of grate grates and their interface with the combustion chamber. In order that the thermal power does not decrease, the combustion chamber is equipped with an air jacket. It simultaneously serves as a thermal insulation of the combustion chamber, eliminating large heat losses, and as a heat exchanger for the outside air entering the combustion chamber. Simplification of the design while maintaining the thermal power of the device is the placement in the lowering zone of large particles of fuel entering through the nozzle, a grate of a simple shape. Unburned fuel particles fall on this grate and burn out on it in a stream of air entering through a metered hole from the air jacket under the grate. These design solutions allow not to use a special afterburner, as in known devices.

Упрощение формы камеры сгорания и указанное расположение колосниковой решетки позволяет получить дополнительный технический результат. Он обеспечивается выполнением в стенке камеры сгорания открывающегося люка, расположенного на уровне колосниковой решетки. Этот люк позволяет сжигать в совокупности с основным топливом крупноразмерное топливо, например, отходы лесопереработки (горбыль, отходы и т.п.), загружаемое через люк на колосниковую решетку. Через люк также возмозкна чистка колосниковой решетки и пространства под ней от золы и шлаков, не унесенных потоком воздуха, или от песка, попавшего в камеру сгорания с топливом.Simplification of the shape of the combustion chamber and the indicated location of the grate allows to obtain an additional technical result. It is provided by the execution in the wall of the combustion chamber of an opening hatch located at the level of the grate. This hatch allows you to burn in combination with the main fuel a large-sized fuel, for example, forest waste (croaker, waste, etc.), loaded through the hatch to the grate. Through the hatch, it is also possible to clean the grate and the space under it from ash and slag not carried away by the air stream, or from sand that has fallen into the combustion chamber with fuel.

При исследовании новизны не были обнаружены известные технические решения, сбладаюшяе аналогичной совокупностью отличительных признаков, направленных совместно с известными признаками на решение поставленной задачи, что позволяет сделать вывод о соответствии предложенного технического решения критерию новизна.In the study of novelty, no well-known technical solutions were found that were discouraged by a similar set of distinctive features aimed, together with well-known features, to solve the task, which allows us to conclude that the proposed technical solution meets the criterion of novelty.

Сущность конкретного исполнения устройства поясняется рисунками. На фиг.1 показан вид сбоку, на фиг.2 - вид сверху,iThe essence of a specific implementation of the device is illustrated by drawings. Figure 1 shows a side view, figure 2 is a top view, i

Устройство содержит цилиндрическую камеру сгорания 1, имеющую днище 2, крышку 3 с газовыпускным окном 4 и цилиндрическим экраном 5. С наружной стороны камеры соосно с ней на днище 2 и крып1ке 3 закреплена обечайка б воздушной рубашки 7. В нижней части камеры сгорания расположена колосниковая решетка 9. Воздушная рубашка имеет фланец 10 для подсоединения дутьевого вентилятора В стенке камеры сгорания ниже колосниковой решетки выполнено отверстие 11 регулируемого размера. Сбоку от камеры сгорания установлен топливный бункер 12, соединенный с соплом 8 через эжектор 13, который связан воздуховодами 14 и 15 с воздушной рубашкой. Воздуховод 15 имеет на конце сопло 16. Топливный бункер имеет горловину 17 для поступления топлива со склада или накопительной емкости. В боковой стенке камеры сгорания и обечайке воздушной рубашки выполнены дверки 18 люка 19.The device comprises a cylindrical combustion chamber 1 having a bottom 2, a cover 3 with a gas outlet 4 and a cylindrical screen 5. On the outside of the chamber, a shell b of an air jacket 7 is fixed coaxially with it on the bottom 2 and the wing 3; a grate is located in the lower part of the combustion chamber 9. The air jacket has a flange 10 for connecting a blower fan. An opening 11 of an adjustable size is made in the wall of the combustion chamber below the grate. On the side of the combustion chamber is a fuel hopper 12 connected to the nozzle 8 through an ejector 13, which is connected by air ducts 14 and 15 to the air jacket. The duct 15 has a nozzle 16 at the end. The fuel hopper has a neck 17 for receiving fuel from a storage or storage tank. In the side wall of the combustion chamber and the side of the air jacket are made doors 18 of the hatch 19.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Топливо из бункера 12 вдувается струей горячего воздуха, подаваемого дутьевым вентилятором через воздушную рубашку 7, воздуховод 15 и сопло 16 в эжектор 13. Тяга в эжекторе создается за счет скоростного напора струи воздуха, поступающего из воздуховода 15 и разряжений, создаваемых на выходе эжектора воздухом, подаваемым в эжектор по воздуховоду 14, и в камере сгорания за счет удаления из нее горячих газов. Смесь топлива и воздуха подается из эжектора в сопло 8 и вдувается в камеру сгорания. Размещение сопла по касательной К камере сгорания обеспечивает образование вихря в зоне горения. Этому способствует наличие у газовыпускного окна цилиндрического экрана 5, препятствующего созданию тяги струи воздуха в газовыпускном окне до тех пор, пока частищл топлива не опустятся ниже экрана. Недогоревшие крупные частицы топлива опускаются на колосниковую решетку 9, где догорают в струе воздуха, поступающего снизу из воздушной рубашки через отверстие 11. Газы, представляюш$1е собой смесь продуктов горения и пламени, через газовыпускное окно поступают в теплообменный аппарат, подсоединенный к данному устройству. В зависимости от компоновки данного устройства и теплообменного аппарата оно может иметь вертикальную или горизонтальную или промежуточную схему исполнения. Авторами проведены испытания натурного образца устройства в сочетании с воздушным теплообменником, установленным вертикально над газовыпускным окном. В качестве топлива использовались древесный опил и стружка естественной влажности (40-60%). Максимальная тепловая мощность при диаметре камеры сгорания 800 мм составила около 1 МВт. Расход топлива - 1,2 . Температура воздуха в теплообменнике составила: на входе - 15°С, на выходе - 90°С. Устройство подсоединялось к сушильной камере для сушки пиломатериалов. Время сушки 12 м досок от влажности 60% до влажности 12% составило 48 ч. Средний расход опила - 0,8 м на 1 м пиломатериала. Данное устройство экономически целесообразно использовать там, где имеются большие объемы отходов деревопереработки или мелкоразмерного твердого топлива (уголь, торф).The fuel from the hopper 12 is blown by a stream of hot air supplied by the blower fan through the air jacket 7, the air duct 15 and the nozzle 16 into the ejector 13. The draft in the ejector is created due to the high-pressure head of the air stream coming from the air duct 15 and discharges created at the outlet of the ejector with air, supplied to the ejector through the duct 14, and in the combustion chamber by removing hot gases from it. The mixture of fuel and air is supplied from the ejector to the nozzle 8 and is blown into the combustion chamber. Placing the nozzle tangentially to the combustion chamber ensures the formation of a vortex in the combustion zone. This is facilitated by the presence of a cylindrical screen 5 at the gas outlet window, which prevents the creation of a thrust of an air stream in the gas outlet window until the fuel particles fall below the screen. Unburnt large particles of fuel are lowered onto the grate 9, where they burn out in a stream of air coming from the bottom of the air jacket through the hole 11. Gases, which are a mixture of combustion products and flame, enter the heat exchanger connected to this device through the gas outlet window. Depending on the layout of this device and the heat exchanger, it may have a vertical or horizontal or intermediate design. The authors tested the full-scale sample of the device in combination with an air heat exchanger mounted vertically above the gas outlet window. Wood fuel and natural moisture shavings (40-60%) were used as fuel. The maximum thermal power with a combustion chamber diameter of 800 mm was about 1 MW. Fuel consumption - 1.2. The air temperature in the heat exchanger was: at the inlet - 15 ° C, at the outlet - 90 ° C. The device was connected to a drying chamber for drying lumber. Drying time of 12 m of boards from 60% humidity to 12% humidity was 48 hours. The average sawdust consumption was 0.8 m per 1 m of sawn timber. This device is economically feasible to use where there are large amounts of waste wood processing or small solid fuel (coal, peat).

Claims (4)

1. Устройство для сжигания твердого топлива, содержащее цилиндрическую камеру сгорания, снабженную тангенциально расположенным соплом, газовыпускным окном и колосниковой решеткой, топливный бункер, устройство подачи топлива, дутьевой вентилятор, отличающееся тем, что камера сгорания снабжена соосно расположенными с ней наружной воздушной рубашкой и внутренним цилиндрическим экраном, установленным на газовыпускном окне, а устройство подачи топлива выполнено в виде эжектора, установленного между соплом и топливным бункером, и соединено через воздушную рубашку с дутьевым вентилятором.1. A device for burning solid fuel, containing a cylindrical combustion chamber, equipped with a tangentially located nozzle, a gas outlet window and an grate, a fuel hopper, a fuel supply device, a blower fan, characterized in that the combustion chamber is equipped with an outer air jacket and an inner one aligned with it a cylindrical screen mounted on the gas outlet, and the fuel supply device is made in the form of an ejector installed between the nozzle and the fuel hopper, and is connected o through an air jacket with a blower fan. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что колосниковая решетка установлена в нижней части камеры сгорания симметрично относительно вертикальной оси камеры сгорания. 2. The device according to claim 1, characterized in that the grate is installed in the lower part of the combustion chamber symmetrically with respect to the vertical axis of the combustion chamber. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что устройство подачи топлива содержит открывающийся люк, выполненный в стенке камеры сгорания на уровне колосниковой решетки. 3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that the fuel supply device comprises an opening hatch made in the wall of the combustion chamber at the level of the grate. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что воздушная рубашка соединена регулируемым отверстием с частью камеры сгорания, расположенной ниже колосниковой решетки.

4. The device according to claim 1, characterized in that the air jacket is connected by an adjustable hole to a part of the combustion chamber located below the grate.