RU2334166C2 - Method of double-stage fuel burning and device for its implementation - Google Patents
Method of double-stage fuel burning and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2334166C2 RU2334166C2 RU2006119094/06A RU2006119094A RU2334166C2 RU 2334166 C2 RU2334166 C2 RU 2334166C2 RU 2006119094/06 A RU2006119094/06 A RU 2006119094/06A RU 2006119094 A RU2006119094 A RU 2006119094A RU 2334166 C2 RU2334166 C2 RU 2334166C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- combustion
- burning
- stage
- loading
- Prior art date
Links
Landscapes
- Solid-Fuel Combustion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в котельных установках.The invention relates to the field of heat engineering and can be used in boiler plants.
В настоящее время и на обозримую перспективу основным источником первичной энергии для котельных установок промышленных предприятий и объектов социально-бытового назначения является твердое органическое топливо. Одной из актуальных современных задач является обеспечение чистоты воздушного бассейна, а следовательно, создание таких способов и устройств для сжигания топлива, которые бы обеспечили при высоком КПД очистку продуктов сгорания топлива, выделяемых в атмосферу от твердых частиц золы, несгоревшего топлива и вредных газообразных продуктов горения.Currently, for the foreseeable future, the main source of primary energy for boiler plants of industrial enterprises and social facilities is solid fossil fuels. One of the urgent modern tasks is to ensure the cleanliness of the air basin, and therefore, the creation of such methods and devices for burning fuel that would ensure, at high efficiency, the purification of the combustion products of the fuel released into the atmosphere from solid particles of ash, unburned fuel and harmful gaseous products of combustion.
Известен способ и устройство для сжигания твердого топлива в плотном слое (Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. «Котельные установки промышленных предприятий» стр.11). При данном способе в верхней части слоя после загрузки находится свежее топливо, под ним располагается горящий кокс, а непосредственно над решеткой - шлак, по мере выгорания топливо проходит все зоны. Воздух подается снизу, через решетку. Образующийся при горении топлива шлак стекает через решетку в зону золоудаления. Топки для сжигания в плотном слое могут быть немеханическими, полумеханическими и механизированными. При всем многообразии конструкций все они содержат: забрасыватель, камеру сгорания топлива с колосниковой решеткой, устройство для принудительной подачи воздуха в зону горения и камеры с теплоносителем.A known method and device for burning solid fuel in a dense layer (Sidelkovsky LN, Yurenev VN "Boiler plants of industrial enterprises" p.11). With this method, fresh fuel is located in the upper part of the layer after loading, burning coke is located under it, and slag is directly above the grate; as it burns out, the fuel passes through all zones. Air is supplied from below through the grill. The slag formed during fuel combustion flows through the grate into the ash removal zone. Dense-bed combustion furnaces can be non-mechanical, semi-mechanical and mechanized. With all the variety of designs, they all contain: a spreader, a fuel combustion chamber with a grate, a device for forced air supply to the combustion zone and a chamber with a coolant.
Недостатком указанного способа является недостаточно высокий КПД, неполное сгорание топлива и выделение в атмосферу вредных газообразных и твердых остатков.The disadvantage of this method is the insufficiently high efficiency, incomplete combustion of the fuel and the emission of harmful gaseous and solid residues into the atmosphere.
Известен также способ и устройство для сжигания твердого топлива в кипящем слое (Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. «Котельные установки промышленных предприятий», стр. 111).There is also a known method and device for burning solid fuel in a fluidized bed (Sidelkovsky LN, Yurenev VN "Boiler plants of industrial enterprises", p. 111).
Характерной отличительной особенностью топок с кипящим слоем является двухступенчатая схема организации процесса горения. В качестве первой ступени топки используется кипящий слой, где проводится интенсивная и глубокая тепловая подготовка топлива: прогрев, подсушка и выделение высокотемпературных горючих газов. Второй ступенью топки является камера дожигания горючего газа, выдаваемого кипящим слоем, и содержащихся в нем частиц термически подготовленного уноса. Температуру кипящего слоя поддерживают на уровне, исключающем плавление золы, во избежание шлакования слоя.A characteristic distinguishing feature of fluidized bed furnaces is a two-stage scheme for organizing the combustion process. The fluidized bed is used as the first stage of the furnace, where intensive and deep thermal preparation of the fuel is carried out: heating, drying, and the release of high-temperature combustible gases. The second stage of the furnace is the afterburning chamber of the combustible gas emitted by the fluidized bed and the particles of thermally prepared entrainment contained therein. The temperature of the fluidized bed is maintained at a level that excludes melting of the ash, in order to avoid slagging of the layer.
Одним из вариантов топок с кипящим слоем является однокамерная топка с кипящим слоем с водогрейным котлом. Вторая ступень топки располагается непосредственно над кипящим слоем. Такая топка в производственных условиях может работать на коксовой мелочи и бурых углях. Крупность топлива 0-20 мм. При работе на коксовой мелочи под решетку подают около трети воздуха, необходимого для полного сгорания топлива. Остальной воздух подается в топочную камеру над кипящим слоем через два ряда фурм. Необходимое охлаждение кипящего слоя топлива для осуществления бесшлаковочного режима (t=1000°С) достигается расположенными в кипящем слое водоохлаждаемыми поверхностями, включенными в систему циркуляции котла. Предусмотрен также впрыск воды непосредственно в кипящий слой для возможности регулирования его температуры в случае необходимости. Поддержание желательной зольности слоя, исключающей его погасание и обеспечивающей небольшие потери от механического недожога с выгребом, осуществляется непрерывной или периодической «продувкой» слоя через выгребное устройство. Высота слоя в состоянии кипения поддерживается на уровне 600-800 мм. Необходимое давление воздуха под решеткой составляет 3400-3900 Па.One of the options for a fluidized bed firebox is a single-chamber fluidized bed firebox with a hot water boiler. The second stage of the furnace is located directly above the fluidized bed. Such a furnace in production conditions can work on coke breeze and brown coals. The size of the fuel is 0-20 mm. When working on coke breeze, about a third of the air necessary for complete combustion of fuel is supplied under the grate. The remaining air is supplied to the combustion chamber above the fluidized bed through two rows of tuyeres. The necessary cooling of the fluidized bed of fuel for the implementation of a non-slag mode (t = 1000 ° C) is achieved by water-cooled surfaces located in the fluidized bed included in the boiler circulation system. Water is also injected directly into the fluidized bed so that its temperature can be controlled if necessary. Maintaining the desired ash content of the layer, excluding its extinction and providing small losses from mechanical underburning with a cesspool, is carried out by continuous or periodic “blowing” of the layer through the cesspool device. The height of the layer in the state of boiling is maintained at a level of 600-800 mm. The required air pressure under the grille is 3400-3900 Pa.
Недостатками данного способа и устройства являются сложность конструкции, необходимость постоянного наблюдения и регулировки процесса горения, сложность контролирования процесса, необходимость постоянной подачи воздуха с давлением 3400-3900 Па, ограничение топлива по крупности (не более 20 мм).The disadvantages of this method and device are the design complexity, the need for constant monitoring and adjustment of the combustion process, the complexity of process control, the need for a constant air supply with a pressure of 3400-3900 Pa, fuel size limitation (no more than 20 mm).
Объектом настоящего изобретения является создание экологически чистого бездымного способа сжигания твердого топлива (например, угля) любой крупности и влажности с высоким коэффициентом теплообразования и теплоотдачи с помощью котельной установки двухступенчатого типа. Котельная установка предложенного типа проста конструктивно и в изготовлении. Технологический процесс сжигания топлива по предложенному способу не требует постоянного сложного контроля, изменение выходных параметров котельной установки достигается простым набором несложных операций.The object of the present invention is to provide an environmentally friendly smokeless method of burning solid fuel (eg coal) of any size and humidity with a high coefficient of heat generation and heat transfer using a two-stage boiler plant. The boiler plant of the proposed type is simple structurally and in manufacture. The technological process of burning fuel according to the proposed method does not require constant complex control, changing the output parameters of the boiler installation is achieved by a simple set of simple operations.
Способ двухступенчатого сжигания твердого топлива, включающий первую ступень сжигания, обеспечивающую газогенерацию, и вторую ступень дожига образовавшегося газа, отличается тем, что сжигание топлива на первой и второй ступени производят в цилиндрической камере высотой не менее 3 метров, с загрузочным люком, расположенным на высоте 2 метра и снабженным устройством, обеспечивающим секторную загрузку топлива, при этом центр конуса, образуемого засыпанным топливом, смещен относительно центра основания топочной камеры, что обеспечивает разделение топочной камеры на две зоны горения и совмещение плотного высокотемпературного пламени, образованного в процессе горения слоя топлива у основания конуса, с газами, образующимися в процессе горения топлива по всей высоте конуса, при этом интенсификацию процесса горения производят путем принудительной скважинной прошивки всей зоны горения твердого топлива с помощью вертикальных штырей, опускаемых из верхней части котельной установки и принудительной подачи воздуха в зольную часть топки.The method of two-stage burning of solid fuel, including the first stage of combustion, which provides gas generation, and the second stage of afterburning of the formed gas, is characterized in that the fuel is burned in the first and second stage in a cylindrical chamber with a height of at least 3 meters, with a loading hatch located at a height of 2 meter and equipped with a device providing sector loading of fuel, while the center of the cone formed by the filled fuel is offset from the center of the base of the combustion chamber, which ensures dividing the combustion chamber into two combustion zones and combining the dense high-temperature flame formed during the combustion of the fuel layer at the base of the cone with the gases generated during the combustion of the fuel along the entire height of the cone, while the combustion process is intensified by forced borehole flashing of the entire combustion zone of the solid fuel using vertical pins lowered from the upper part of the boiler plant and forced air supply to the ash part of the furnace.
Применение данного способа и устройства позволяет: обеспечить работу котельной установки в течение длительного периода (до 2-х суток) без дополнительной загрузки, при этом система не требует сложного контроля, кроме того, в зависимости от требуемой нагрузки легко регулируется удельный объем сжигания топлива с помощью системы регулировки процесса газификации и объема подачи воздуха в зону горения. Преимуществом данного способа и устройства является также то, что их применение позволяет обеспечить очистку продуктов сгорания топлива выделяемых в атмосферу от твердых частиц золы, несгоревшего топлива и вредных газообразных продуктов горения при высоком КПД котельной установки.The application of this method and device allows: to ensure the operation of the boiler plant for a long period (up to 2 days) without additional load, while the system does not require complex control, in addition, depending on the required load, the specific volume of fuel combustion is easily regulated with systems for adjusting the gasification process and the volume of air supply to the combustion zone. The advantage of this method and device is also that their application allows the purification of the combustion products of the fuel emitted into the atmosphere from solid particles of ash, unburned fuel and harmful gaseous combustion products at a high efficiency of the boiler plant.
Предлагаемый способ осуществляют с помощью котельной установки, представленной на чертеже и состоящей из следующих конструктивных элементов:The proposed method is carried out using a boiler installation, shown in the drawing and consisting of the following structural elements:
- топочной камеры 1 с двумя зонами горения, обеспечивающей двухступенчатое сжигание топлива;- a combustion chamber 1 with two combustion zones, providing two-stage combustion of fuel;
- вентилятора 2 для принудительной подачи воздуха в зону горения топочной камеры 1;- fan 2 for forced air supply to the combustion zone of the combustion chamber 1;
- системы регулировки процесса горения 3, включающей вертикальные штыри для скважинной прошивки зоны горения;- systems for adjusting the combustion process 3, including vertical pins for downhole firmware of the combustion zone;
- камеры теплоносителя 4 с конвективной поверхностью, контактирующей с топочной камерой 1;- fluid carrier 4 with a convective surface in contact with the combustion chamber 1;
- камеры теплоносителя 5;- coolant chambers 5;
- теплового аккумулятора 6;- heat accumulator 6;
- шиберно-конвейерной системы удаления золы 7;- gate-conveyor system for removing ash 7;
- системы насосов 8;- pump systems 8;
- загрузочного люка 9;- loading hatch 9;
- устройства 10, обеспечивающего секторную загрузку топлива.- device 10, providing sector loading of fuel.
Способ с помощью предложенного устройства осуществляют следующим образом:The method using the proposed device is as follows:
Отопительная система заполняется теплоносителем. Разжигается топка котла через шиберно-конвейерную систему удаления золы 7. Розжиг котла производится один раз и в процессе работы гасится. Топочная камера 1 загружается через загрузочный люк 9, снабженный устройством 10, обеспечивающим секторную загрузку топлива. При этом загружаемое топливо образует конус, центр которого смещен относительно центра основания топочной камеры 1, в результате чего в топочной камере 1 создаются две зоны горения - зона горения топлива у основания конуса, образующая высотный огненный столб, и зона горения конуса топлива, образующая дымопылегазовую смесь. Совмещение смеси с огненным столбом обеспечивает полное сгорание продуктов горения твердого топлива. Сжигание топлива в топочной камере 1 обеспечивается и регулируется принудительной подачей воздуха вентилятором 2. В процессе сжигания образуется высокий слой пористой зольной фракции, который обеспечивает эффект фильтрации образованных газов и продуктов сжигания. Зола пропускает воздух, что обеспечивает возможность топлива работать в течение длительного времени (до 2 дней) без удаления золы из котла. Дополнительно осуществляют периодическую прошивку зольного слоя штырями 3. Удаление золы происходит в охлажденном режиме без остановки отопительной системы посредством шиберно-конвейерной системы удаления золы 7. Теплоотдача вертикального отопительного котла обеспечивается за счет камеры теплоносителя 4 с конвективной поверхностью, контактирующей с топочной камерой 1, и камеры теплоносителя 5. При нагреве теплоносителя до заданной температуры включается система насосов 8. Теплоноситель из теплового аккумулятора 6 подается в камеры 4 и 5 и возвращается в аккумулятор. Из теплового аккумулятора 6 обеспечивается подача теплоносителя к потребителю по локально независимым системам. Отопительная система может работать в трех режимах:The heating system is filled with coolant. The furnace of the boiler is ignited through the slide-conveyor ash removal system 7. The boiler is ignited once and extinguished during operation. The combustion chamber 1 is loaded through the loading hatch 9, equipped with a device 10, providing sector loading of fuel. In this case, the loaded fuel forms a cone, the center of which is offset from the center of the base of the combustion chamber 1, as a result of which two combustion zones are created in the furnace chamber 1 - the fuel combustion zone at the base of the cone, which forms a high-altitude fire column, and the combustion zone of the fuel cone, forming a smoke and gas mixture . The combination of the mixture with the column of fire provides complete combustion of the combustion products of solid fuels. The combustion of fuel in the combustion chamber 1 is ensured and regulated by forced air supply by the fan 2. During the combustion process, a high layer of porous ash fraction is formed, which provides the filtering effect of the generated gases and combustion products. Ash passes air, which makes it possible for the fuel to work for a long time (up to 2 days) without removing ash from the boiler. Additionally, periodic ash flashing of the ash layer is carried out with pins 3. The ash is removed in a cooled mode without stopping the heating system by means of a slide-conveyor ash removal system 7. The heat transfer of the vertical heating boiler is ensured by the heat carrier chamber 4 with a convective surface in contact with the furnace chamber 1, and the chamber coolant 5. When the coolant is heated to a predetermined temperature, the pump system 8 is turned on. The coolant from the heat accumulator 6 is supplied to the chambers 4 and 5 and returns to the battery. From the heat accumulator 6, the coolant is supplied to the consumer via locally independent systems. The heating system can operate in three modes:
1. Режим интенсивный с максимально возможным подъемом теплообразования.1. Intensive mode with the highest possible rise in heat generation.
2. Режим пониженных нагрузок.2. The mode of reduced loads.
3. Ждущий режим.3. Standby mode.
Предлагаемые способ и устройство для сжигания топлива в котельной установке можно использовать в теплосистемах, энергетических системах и локально для отопления зданий, различных по объему и назначению. Изобретение обеспечивает экологически чистое двухступенчатое сжигание угольного топлива любой марки, крупности и влажности, включая шламы.The proposed method and device for burning fuel in a boiler plant can be used in heating systems, energy systems and locally for heating buildings of various sizes and purposes. The invention provides an environmentally friendly two-stage combustion of coal fuel of any brand, size and moisture, including sludge.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006119094/06A RU2334166C2 (en) | 2006-05-31 | 2006-05-31 | Method of double-stage fuel burning and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006119094/06A RU2334166C2 (en) | 2006-05-31 | 2006-05-31 | Method of double-stage fuel burning and device for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006119094A RU2006119094A (en) | 2007-12-27 |
| RU2334166C2 true RU2334166C2 (en) | 2008-09-20 |
Family
ID=39018241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006119094/06A RU2334166C2 (en) | 2006-05-31 | 2006-05-31 | Method of double-stage fuel burning and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2334166C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2471128C1 (en) * | 2011-07-07 | 2012-12-27 | Благодаров Юрий Петрович | Hot-water solid-fuel boiler |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB485763A (en) * | 1936-11-24 | 1938-05-24 | James William Lewer | Improvements in or relating to methods of and means for firing heating appliances with solid fuel |
| SU1483229A1 (en) * | 1987-10-19 | 1989-05-30 | Литовский Научно-Исследовательский Институт Механизации И Электрификации Сельского Хозяйства | Furnace for heating boiler |
| RU2110014C1 (en) * | 1996-04-03 | 1998-04-27 | Братский Индустриальный Институт | Furnace-boiler for burning waste wood |
| RU14266U1 (en) * | 2000-01-17 | 2000-07-10 | Закрытое акционерное общество "НПО Спецмонтаж" | PRECISION DEVICE |
-
2006
- 2006-05-31 RU RU2006119094/06A patent/RU2334166C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB485763A (en) * | 1936-11-24 | 1938-05-24 | James William Lewer | Improvements in or relating to methods of and means for firing heating appliances with solid fuel |
| SU1483229A1 (en) * | 1987-10-19 | 1989-05-30 | Литовский Научно-Исследовательский Институт Механизации И Электрификации Сельского Хозяйства | Furnace for heating boiler |
| RU2110014C1 (en) * | 1996-04-03 | 1998-04-27 | Братский Индустриальный Институт | Furnace-boiler for burning waste wood |
| RU14266U1 (en) * | 2000-01-17 | 2000-07-10 | Закрытое акционерное общество "НПО Спецмонтаж" | PRECISION DEVICE |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2471128C1 (en) * | 2011-07-07 | 2012-12-27 | Благодаров Юрий Петрович | Hot-water solid-fuel boiler |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006119094A (en) | 2007-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5631313B2 (en) | Thermal reactor | |
| RU2570505C2 (en) | Solid-fuel device for combustion of solid fuels together with their volatile matter | |
| CN105114941B (en) | biomass high-temperature gasification combustion furnace | |
| RU2619434C1 (en) | Installation for solid fuel combustion | |
| CN103939910A (en) | Garbage incinerator | |
| RU172520U1 (en) | Fluidized bed solid fuel boiler with liquid fuel burner | |
| RU2334166C2 (en) | Method of double-stage fuel burning and device for its implementation | |
| CN108700286A (en) | Many kinds of solids fuel burner | |
| CN206831473U (en) | High-efficiency boiler fire grate system | |
| JP4589832B2 (en) | Incinerator | |
| RU2657028C1 (en) | Method of flameless combustion of a carbon-containing fuel | |
| JP5981696B2 (en) | Gasification melting equipment melting furnace | |
| RU2452895C2 (en) | Device to burn lump solid fuel in pulsating flow | |
| RU2399845C1 (en) | Fuel combustion method and yush-01 boiler unit for its implementation | |
| CN207990639U (en) | A kind of waste gas combustion furnace combustion system | |
| KR101521855B1 (en) | Combustion system using multi chain stoker | |
| RU2561818C2 (en) | Gas-generating boiler | |
| RU2705535C1 (en) | Device for burning coal-water fuel with a ceramic flame stabilizer and backlight | |
| JP2015209992A (en) | Waste incineration treatment equipment and waste incineration treatment method | |
| RU94311U1 (en) | STEAM OR WATER BOILER | |
| RU2010102480A (en) | METHOD FOR BURNING HIGH-ASN, INCLUDING TOXIC BIOMASS, AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| Lenhard et al. | Specifics of phytomass combustion in small experimental device | |
| CN201377785Y (en) | Blast furnace gas burning boiler | |
| RU2705534C1 (en) | Method for two-stage combustion of coal-water fuel with ceramic flame stabilizer and illumination | |
| EA031280B1 (en) | Method for firing a low-temperature fluidized-bed furnace |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090601 |