RU2627757C2 - Layer boiler with vertical swirling-type furnace - Google Patents
Layer boiler with vertical swirling-type furnace Download PDFInfo
- Publication number
- RU2627757C2 RU2627757C2 RU2015149577A RU2015149577A RU2627757C2 RU 2627757 C2 RU2627757 C2 RU 2627757C2 RU 2015149577 A RU2015149577 A RU 2015149577A RU 2015149577 A RU2015149577 A RU 2015149577A RU 2627757 C2 RU2627757 C2 RU 2627757C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- furnace
- layer
- boiler
- vortex
- fuel
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 88
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 73
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 33
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 7
- 241000237858 Gastropoda Species 0.000 claims 1
- 230000001846 repelling effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 238000007664 blowing Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 abstract description 4
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 17
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 17
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 9
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 8
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 7
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 6
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 5
- 239000010903 husk Substances 0.000 description 4
- -1 bark Substances 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000002916 wood waste Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 2
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 2
- 244000020551 Helianthus annuus Species 0.000 description 1
- 235000003222 Helianthus annuus Nutrition 0.000 description 1
- 240000000528 Ricinus communis Species 0.000 description 1
- 235000004443 Ricinus communis Nutrition 0.000 description 1
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 1
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 1
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010908 plant waste Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
- F23C10/02—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
- F23C10/12—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated exclusively within the combustion zone
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C5/00—Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
- F23C5/08—Disposition of burners
- F23C5/32—Disposition of burners to obtain rotating flames, i.e. flames moving helically or spirally
Landscapes
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
- Solid-Fuel Combustion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к промышленной энергетике, касается разработки слоевых котлов, универсальных по типам сжигаемых топлив и отходов при условии их минимальной подготовки, с организацией экономичного вихревого сжигания с повышенными экологическими показателями.The invention relates to industrial energy, for the development of layered boilers, universal in the types of combustible fuels and waste, subject to their minimum preparation, with the organization of economical vortex burning with improved environmental performance.
На сегодня наиболее универсальными являются применяемые в электроэнергетике пылеугольные котлы, оборудованные пылеугольными горелками и системой пылеприготовления, обеспечивающей получение пылевидного топлива, которое интенсивно горит в факеле вне зависимости от качества исходного угля, а также котлы с циркулирующим кипящим слоем.Today, the most versatile are the coal-fired boilers used in the electric power industry, equipped with coal-fired burners and a dust-preparation system that provides pulverized fuel that burns intensely in the flare regardless of the quality of the initial coal, as well as boilers with a circulating fluidized bed.
В промышленной энергетике наиболее распространены слоевые котлы. Среди аналогов известны пылеугольные котлы с вихревой камерой сгорания и пылеугольными горелками, имеющие дополнительное слоевое топочное устройство [1. Патент РФ №86705 на полезную модель], которое повышает эффективность горения.In industrial energy, layered boilers are the most common. Among analogues are known pulverized coal boilers with a vortex combustion chamber and pulverized coal burners having an additional layer furnace device [1. RF patent No. 86705 for utility model], which increases the efficiency of combustion.
Известен слоевой котел [2. А.с. СССР 343114] с вертикальной вихревой камерой сгорания, которая образована стенами из обмуровки и топочных экранов и имеет газоотводящее окно (горловина), расположенное сверху. При этом слоевое топочное устройство выполнено в виде пневматического эжектора с дозатором топлива, включает тракт выгрузки золы и колосник, в простейшем случае роль которого выполняет под топки. Топливовоздушная струя ориентирована тангенциально к условному телу вращения формируемого вихря и создает в камере сгорания вихревые течения, что обеспечивает интенсивное перемешивание топлива с дутьем и возможность сжигания высокореакционных измельченных топ лив: опилок, лузги и других во взвешенном состоянии и частично в слое, на колоснике и поде топки.Known layer boiler [2. A.S. USSR 343114] with a vertical vortex combustion chamber, which is formed by walls of brickwork and furnace screens and has a gas outlet window (neck) located on top. At the same time, a layered furnace device is made in the form of a pneumatic ejector with a fuel metering device, includes an ash discharge path and a grate, in the simplest case the role of which is under the furnace. The air-fuel jet is oriented tangentially to the conditional body of rotation of the formed vortex and creates vortex flows in the combustion chamber, which provides intensive mixing of fuel with blast and the possibility of burning highly reactive ground fuels: sawdust, husks and others in suspension and partially in the layer, on the grate and the hearth fireboxes.
Отметим, что в обеих топках импульс горелок, топливовоздушных и воздушных струй используется для создания вихревой аэродинамики.Note that in both furnaces, the momentum of the burners, air-fuel and air jets is used to create vortex aerodynamics.
Недостатком обоих аналогов, использующих слоевое дожигание крупных частиц совместно с пылеугольным сжиганием, является плохое удержание частиц в камере сгорания и значительный недожог с уносом, особенно при ограниченной высоте камеры сгорания, а также высокие концентрации оксидов азота и других загрязняющих выбросов.The disadvantage of both analogues, which use layer-by-layer burning of large particles together with pulverized coal combustion, is poor particle retention in the combustion chamber and significant underburning, especially with a limited height of the combustion chamber, as well as high concentrations of nitrogen oxides and other polluting emissions.
Наиболее стабильным слоевым топочным процессом обладают слоевые котлы с кипящим слоем [3. Баскаков А.П., Мацнев В.В., Распопов В.И. Котлы и топки с кипящим слоем. М.: Энергоатомиздат, 1996. Рис. 5.12]. Большая масса кипящего слоя из горячей золы располагается на воздухораспределительной (колосниковой) решетке, позволяет сжигать бурые и другие низкосортные угли, торф, древесные отходы типа щепы и углесодержащие отходы при содержании в слое не более 1-5% горючего. Соответственно, при удалении избытка золы из слоя почти нет потерь с недожогом, и котлы сравнительно универсальны по типам топлива. Но, с другой стороны, работа данного типа котлов характеризуется повышенным уносом, недожог топлива составляет до 30%, и, соответственно, котлы имеют низкую экономичность.The most stable layered furnace process is possessed by layered boilers with a fluidized bed [3. Baskakov A.P., Matsnev V.V., Raspopov V.I. Fluidized-bed boilers and furnaces. M .: Energoatomizdat, 1996. Fig. 5.12]. A large mass of the fluidized bed of hot ash is located on the air distribution (grate) grate, which allows burning brown and other low-grade coals, peat, wood waste such as wood chips and coal-containing waste with a content of not more than 1-5% of fuel. Accordingly, when removing the excess ash from the bed, there is almost no loss of fire, and the boilers are relatively universal in fuel types. But, on the other hand, the operation of this type of boilers is characterized by increased ablation, underburning of fuel is up to 30%, and, accordingly, boilers have low efficiency.
Развитие этих устройств привело к разработке слоевых котлов с циркулирующим кипящим слоем, которые имеют вынесенные уловители циркулирующих частиц и вынесенные теплообменники циркулирующих частиц. [4. Баскаков А.П., Мацнев В.В., Распопов В.И. Котлы и топки с кипящим слоем. М.: Энергоатомиздат, 1996. Рис. 5.32]. Эти котлы имеют высокие показатели по экономичности и экологии, не требовательны к подготовке топлива и наиболее универсальны по применяемым топливам и отходам.The development of these devices led to the development of layered boilers with a circulating fluidized bed, which have remote traps of circulating particles and remote heat exchangers of circulating particles. [four. Baskakov A.P., Matsnev V.V., Raspopov V.I. Fluidized-bed boilers and furnaces. M .: Energoatomizdat, 1996. Fig. 5.32]. These boilers have high rates of efficiency and ecology, are not demanding on the preparation of fuel and are most versatile in terms of fuel and waste used.
Недостатками этих котлов является высокая стоимость эксплуатации и заметно большие капитальные затраты на их строительство. Поэтому практически по данной схеме, как и по схеме пылеугольного сжигания, создаются только мощные котлы, применяемые в электроэнергетике. В промышленной энергетике наряду с указанными выше [1-3] типично применяются слоевые котлы малой и средней мощности с механизированными слоевыми топками, которые также рассмотрены в качестве аналогов ниже. Слоевые котлы имеют слоевое топочное устройство, включающее, как правило, питатели топлива, механизированную колосниковую (воздухораспределительную) решетку с каналами подачи первичного дутья, тракт выгрузки золы и установленную над ним образованную стенами из обмуровки и топочных экранов камеру сгорания с соплами вторичного дутья. Конкретно оптимальная конструкция слоевого топочного устройства определяется типом сжигаемых топлив.The disadvantages of these boilers are the high cost of operation and markedly high capital costs for their construction. Therefore, practically according to this scheme, as well as according to the pulverized coal combustion scheme, only powerful boilers are used that are used in the electric power industry. In industrial power engineering, in addition to the above [1-3], layered boilers of low and medium power with mechanized layered furnaces are typically used, which are also considered as analogues below. Layer boilers have a layered combustion device, which includes, as a rule, fuel feeders, a mechanized grate (air distribution) grate with primary blast supply channels, an ash discharge path and a combustion chamber with secondary blast nozzles formed by walls from the walled and furnace screens installed above it. Specifically, the optimal design of the bed furnace is determined by the type of fuel burned.
Для сжигания углей широко распространены слоевые котлы с цепными подвижными решетками и неподвижными механизированными колосниками. Котлы с цепными решетками могу выполняться с питателями топлива в виде пневмомеханических забрасывателей и решетками обратного хода. [5. Роддатис К.Ф. Котельные установки. М.: Энергия, 1977. Рис. 6-10]. В них топливо частично воспламеняется в полете горячими продуктами горения. Но, с другой стороны, мелкие частицы легко увлекаются горячими продуктами горения и уносятся из топки, не успевая сгореть. Не успевают полностью сгореть и крупные куски угля в слое. В итоге работа этих котлов имеет низкую экономичность и повышенные выбросы загрязняющих веществ.For coal burning, layered boilers with chain movable gratings and fixed mechanized grates are widespread. Boilers with chain grilles can be made with fuel feeders in the form of pneumomechanical spreaders and reverse grilles. [5. Roddatis K.F. Boiler installations. M .: Energy, 1977. Fig. 6-10]. In them, the fuel is partially ignited in flight by hot combustion products. But, on the other hand, small particles are easily carried away by hot combustion products and are carried away from the furnace without having time to burn out. Large chunks of coal in the layer do not have time to completely burn out. As a result, the operation of these boilers has low efficiency and increased emissions of pollutants.
Котлы с цепными решетками прямого хода имеют загрузку слоя угля из бункера непосредственно на движущуюся решетку. [6. Роддатис К.Ф. Котельные установки. М.: Энергия, 1977. Рис. 6-22]. Соответственно, вынос мелочи в них меньший. Однако неравномерность горения по длине слоя, не полное догорание крупных кусков угля и слабое перемешивание потоков также не дают хорошего выжигания горючих. Работа этих котлов также характеризуется низкой экономичностью, дымлением и повышенными выбросами.Boilers with forward running chain grates have a layer of coal loaded from the hopper directly onto the moving grate. [6. Roddatis K.F. Boiler installations. M .: Energy, 1977. Fig. 6-22]. Accordingly, the removal of small things in them is less. However, uneven combustion along the length of the layer, incomplete burning out of large pieces of coal and poor mixing of the streams also do not give good burning of fuels. The operation of these boilers is also characterized by low efficiency, smoke and increased emissions.
Известны котлы с узкой цепной решеткой, устанавливаемой наклонно, с образованием в нижней части зоны высокотемпературного кипящего слоя [7. Баскаков А.П., Мацнев В.В., Распопов В.И. Котлы и топки с кипящим слоем. М.: Энергоатомиздат, 1996. Рис. 5.50]. В зону высокотемпературного кипящего слоя при высокой форсировке процесса подается до 50% дутья. Работа котлов сопровождается большой неравномерностью горения по длине слоя, интенсивными выбросами из кипящего слоя и характеризуется низкой экономичностью, дымлением и повышенными выбросами загрязнений.Known boilers with a narrow chain grill mounted obliquely, with the formation in the lower part of the zone of a high-temperature fluidized bed [7. Baskakov A.P., Matsnev V.V., Raspopov V.I. Fluidized-bed boilers and furnaces. M .: Energoatomizdat, 1996. Fig. 5.50]. Up to 50% of blast is fed into the zone of the high-temperature fluidized bed with a high forced process. The operation of the boilers is accompanied by a large non-uniformity of combustion along the length of the bed, intense emissions from the fluidized bed and is characterized by low efficiency, smoke and increased emissions of pollution.
В менее мощных слоевых котлах для сжигания углей также часто применяются топки с шурующей планкой. [8. Роддатис К.Ф. Котельные установки. М.: Энергия, 1977. Рис. 6-3]. Шурующая планка возвратно-поступательными движениями загружает и перемещает топливо, причем также вдоль оси топки перемешивает горящий слой, выгружает шлак, обеспечивая сжигание угля при минимальном участии персонала. Эти котлы также характеризуются низкой экономичностью и повышенными выбросами загрязняющих и вредных веществ, особенно в период ходов планки.In less powerful layered boilers for burning coal, fire chambers with a screwing bar are also often used. [8. Roddatis K.F. Boiler installations. M .: Energy, 1977. Fig. 6-3]. A shuruyushchy bar reciprocating loads and moves the fuel, and also along the axis of the furnace mixes the burning layer, unloads the slag, providing coal combustion with minimal involvement of personnel. These boilers are also characterized by low efficiency and increased emissions of polluting and harmful substances, especially during the course of the plank.
Котлы с топками ретортного типа имеют нижнюю подачу топлива, типично они используются для сжигания древесных отходов и других биотоплив. [9. Нечаев Е.В., Лубнин А.Ф. Механические топки для котлов малой и средней мощности. Энергия, 1968. Рис. 2-1в, рис. 2-9]. При этом топливо выдвигается на колосники в горящем виде. Однако из-за сложности организации распределения дожигающего дутья и дожигания коксового остатка слоевые котлы с ретортными топками также характеризуется низкой экономичностью, дымлением и повышенными выбросами загрязняющих веществ.Boilers with retort type furnaces have a lower fuel supply, typically they are used to burn wood waste and other biofuels. [9. Nechaev E.V., Lubnin A.F. Mechanical furnaces for small and medium capacity boilers. Energy, 1968. Fig. 2-1c, Fig. 2-9]. In this case, the fuel advances to the grate in a burning form. However, due to the complexity of organizing the distribution of the afterburning blast and the afterburning of the coke residue, layered boilers with retort furnaces are also characterized by low efficiency, smoke, and increased emissions of pollutants.
Для сжигания торфа, кородревесных типа щепы и влажных растительных отходов широкое применение нашли котлы с простыми топками шахтного типа и наклонным колосником. Наклонный колосник обеспечивает спонтанное продвижение горящего слоя в тракт выгрузки золы и длительное пребывание сырого топлива в топке, необходимое для его сушки и воспламенения. [10. Роддатис К.Ф. Котельные установки. М.: Энергия, 1977. Рис. 3-4]. Недостатками этих котлов является низкая стабильность и интенсивность горения, соответственно, малая мощность, большой недожог, дымление и повышенные выбросы загрязняющих и вредных веществ.For burning peat, bark-like wood chips and wet plant waste, boilers with simple shaft-type furnaces and an inclined grate have been widely used. The inclined grate provides spontaneous advancement of the burning layer into the ash discharge path and a long stay of crude fuel in the furnace, necessary for its drying and ignition. [10. Roddatis K.F. Boiler installations. M .: Energy, 1977. Fig. 3-4]. The disadvantages of these boilers are low stability and combustion rate, respectively, low power, large underburning, smoke and increased emissions of polluting and harmful substances.
В развитие этой идеи для стабилизации и интенсификации горения, а также механизации на влажных топливах в качестве слоевого топочного устройства нашла применение комбинированная топка, включающая цепную механическую решетку прямого хода, предвключенный наклонный колосник и пылеугольные горелки. При этом топливо, по меньшей мере его часть, подается через вихревые горелки и стабилизирует топочный процесс [11. Александров В.Г. Паровые котлы средней и малой мощности. М.: Энергия, 1972. Рис. 1-9]. Отметим, что по аналогии в качестве аналогов можно предложить и рассмотреть такие комбинации известных топочных устройств:To develop this idea, for stabilization and intensification of combustion, as well as mechanization on wet fuels, a combination firebox including a forward mechanical chain grate, an inclined grate, and coal-dust burners was used as a layered combustion device. In this case, the fuel, at least part of it, is supplied through the vortex burners and stabilizes the furnace process [11. Alexandrov V.G. Steam boilers of medium and low power. M .: Energy, 1972. Fig. 1-9]. Note that by analogy, one can propose and consider such combinations of known furnace devices as analogues:
- Топки, в которых топливо, по меньшей мере его часть, подается через пылеугольные горелки, и это стабилизирует горение в слое;- Fire chambers in which fuel, at least part of it, is fed through coal-dust burners, and this stabilizes combustion in the bed;
- Топка с шурующей планкой и предвключенный наклонный колосник;- A fire chamber with a shuruyuyu level and the upstream inclined grate;
- Топка с шурующей планкой и предвключенная ретортная топка.- A fire chamber with a screwing bar and an up-to-date retort fire chamber.
Шурующая планка позволяет механизировать и автоматизировать работу котла. Возвратно-поступательными движениями она перемещает и перемешивает горящий слой и выгружает шлак в тракт выгрузки золы. Однако и в этих случаях имеются отмеченные выше недостатки. Из-за слабого удержания в топке уноса и особенностей работы шурующей планки котлы имеют низкую экономичность, дымление и повышенные выбросы загрязняющих и вредных веществ, особенно в период ходов планки.A screwing bar allows you to mechanize and automate the operation of the boiler. With reciprocating movements, it moves and mixes the burning layer and unloads the slag into the ash discharge path. However, in these cases, there are disadvantages noted above. Due to the weak retention in the blast furnace and the operating characteristics of the screwing bar, boilers have low efficiency, smoke and increased emissions of polluting and harmful substances, especially during the course of the bar.
Сравнительно универсальными являются слоевые котлы с переталкивающими решетками, обеспечивающими интенсивную сушку, воспламенение, перемешивание и продвижение горящего слоя в тракт выгрузки золы [12. Нечаев Е.В., Лубнин А.Ф. Механические топки для котлов малой и средней мощности. Энергия, 1968. Рис. 2-6]. Эти слоевые котлы пригодны для сжигания торфа, кородревесных, растительных и других отходов. Их недостатками также является большой недожог с уносом топлива, дымление и повышенные выбросы вредных веществ, особенно при ворошении слоя.Comparatively universal are layered boilers with repulsive grids, providing intensive drying, ignition, mixing and promotion of the burning layer in the ash discharge path [12. Nechaev E.V., Lubnin A.F. Mechanical furnaces for small and medium capacity boilers. Energy, 1968. Fig. 2-6]. These layered boilers are suitable for burning peat, bark, wood and other waste. Their shortcomings are also a large burnout with fuel entrainment, smoke and increased emissions of harmful substances, especially when tedding the layer.
На основе анализа описаний аналогов [1-12] установлено, что в котлах промышленной энергетики имеется большой класс слоевых топочных устройств. Они приспособлены к сжиганию разных типов топлив и отходов, углей, торфа, опилок, лузги, щепы и других, как по отдельности, так и совместно, например, с подачей части топлива в горелки [11].Based on the analysis of descriptions of analogues [1-12], it was found that in boilers of industrial energy there is a large class of layer-fired furnace devices. They are adapted for burning various types of fuels and waste, coal, peat, sawdust, husk, wood chips and others, both individually and together, for example, with the supply of part of the fuel to the burners [11].
Как указано выше, все эти слоевые топочные устройства и котлы имеют общие недостатки:As indicated above, all these layered furnace devices and boilers have common disadvantages:
- низкая экономичность из-за большого недожога и уноса мелочи из топки и неполного сгорания в слое крупных кусков топлива;- low efficiency due to the large incomplete burning and entrainment of fines from the furnace and incomplete combustion in the layer of large pieces of fuel;
- низкие экологические характеристики из-за слабого перемешивания потоков над слоем и, соответственно, недожога топлива и повышенная эмиссия продуктов неполного сгорания и вредных веществ.- low environmental performance due to poor mixing of flows over the layer and, accordingly, underburning of fuel and increased emission of products of incomplete combustion and harmful substances.
Известен выбранный в качестве прототипа [13. Патент РФ №RU 2230980] слоевой котел, имеющий слоевое топочное устройство с кипящим слоем, включающее питатели топлива, колосниковую решетку и тракт выгрузки золы, установленное в камере сгорания, образованной стенами из обмуровки и топочных экранов, с газоотводящим окном. Конструктивно газоотводящее окно выполнено в виде конфузора с полууглом раскрытия от 0 (цилиндр) до 35 градусов с установленными тангенциально и направленными встречно выходящему вихрю соплами дожигающего дутья. Сопла дожигающего дутья создают перед газоотводящим окном локальный вихрь, через который проходит поток продуктов сгорания, истекающий из вихревой топки.Known selected as a prototype [13. RF patent No.RU 2230980] a layered boiler having a bed fluidized bed device with a fluidized bed, including fuel feeders, a grate and an ash discharge path installed in a combustion chamber formed by walls from a brickwork and furnace screens, with a gas vent. Structurally, the gas outlet window is made in the form of a confuser with a half-angle of opening from 0 (cylinder) to 35 degrees with tangentially installed nozzles of the afterburning blast tangentially directed and directed against the outgoing vortex. The nozzles of the afterburning blast create a local vortex in front of the exhaust window, through which the flow of combustion products flows out of the vortex furnace.
Недостатками прототипа является отмеченная в аналогах низкая эффективность. Вихрь дожигающего дутья не воздействует на весь топочный объем камеры сгорания, не сопряжен с работой слоевого топочного устройства и не улучшает горения в слое, не разрешается и проблема дожигания уноса. В итоге прототип также характеризуется низкой экономичностью, высокими выбросами загрязняющих веществ. Кроме того, газоотводящее окно в виде конфузора не использует кинетическую энергию струи и создает повышенный перепад давления. Кирпичная кладка газоотводящего окна из-за высокотемпературных воздействий топочной среды быстро разрушается.The disadvantages of the prototype is noted in the analogues of low efficiency. The vortex of the afterburning blast does not affect the entire furnace volume of the combustion chamber, is not interfaced with the operation of the layer furnace, and does not improve combustion in the layer, and the problem of afterburning of entrainment is not resolved. As a result, the prototype is also characterized by low efficiency, high emissions of pollutants. In addition, the vent window in the form of a confuser does not use the kinetic energy of the jet and creates an increased pressure drop. The brickwork of the vent window due to the high temperature effects of the combustion medium is quickly destroyed.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание для промышленной теплоэнергетики экономичных, имеющих повышенные экологические показатели, универсальных по типам сжигаемых топлив и отходов слоевых котлов с вертикальными вихревыми топками.The problem to which the invention is directed is to create economical, with improved environmental performance indicators universal for types of combustible fuels and waste layer boilers with vertical vortex furnaces.
Поставленную задачу предлагается решить путем использования слоевых котлов с вертикальной вихревой топкой, имеющей слоевое топочное устройство (оптимальное по применяемому топливу), включающее питатели топлива, колосниковую решетку и тракт выгрузки золы, установленные под вихревой камерой сгорания, образованной стенами из обмуровки и топочных экранов, с газоотводящим окном, расположенным на потолочном экране и соплами вторичного дутья, причем часть этих сопл установлена на стенах, ориентирована тангенциально к условному телу вращения формируемого вихря с осью, проходящей через газоотводящее окно, направлена по ходу вращения вихря и вниз, в сторону колосниковой решетки, а часть сопл вторичного дутья установлена в углах камеры сгорания, и они направлены вниз, причем газоотводящее окно выполнено в виде защищенного обмуровкой и трубами выступающего в вихревую камеру сгорания отрезка воздуховода в форме полого конуса с полууглом раскрытия от +35 до -35 градусов, на торцевой и боковых поверхностях которого установлены ориентированные тангенциально и направленные в топку сопла дожигающего дутья.It is proposed to solve the problem by using layered boilers with a vertical vortex furnace, which has a layer furnace device (optimal for the fuel used), including fuel feeders, a grate and an ash discharge path, installed under the vortex combustion chamber formed by the walls of the brickwork and furnace screens, with a gas vent located on the ceiling screen and secondary blast nozzles, and some of these nozzles are mounted on the walls, oriented tangentially to the conditional body is rotated I formed a vortex with an axis passing through the exhaust window, is directed along the rotation of the vortex and down towards the grate, and part of the secondary blast nozzles are installed in the corners of the combustion chamber, and they are directed downward, and the exhaust window is made in the form of a protected wiring and pipes a section of a duct in the form of a hollow cone protruding into the vortex combustion chamber with a half-angle of opening from +35 to -35 degrees, on the end and side surfaces of which are oriented tangentially and directed into the furnace with flame of the afterburning blast.
В основе изобретения лежит идея применения вихревой топки со встроенным в нее оптимальным по виду применяемого топлива слоевым топочным устройством. Этим обеспечивается следующий технический результат. Проходящее через слой первичное дутье обеспечивает сгорание крупных частиц топлива в слое, а также вынос из слоя мелочи и летучих в расположенный над слоем вихрь. В свою очередь вертикальный вихрь удерживает и выжигает при интенсивном перемешивании унос и летучие над слоем, зажигает слой искрами и активизирует (раздувает) его горение. В итоге создается экономичный, взаимно поддерживающийся стабильный топочный процесс с интенсивным перемешиванием и горением как над слоем, так и в слое по экологически эффективной схеме со ступенчатым дутьем.The invention is based on the idea of using a vortex furnace with a built-in layered furnace device that is optimal in terms of the type of fuel used. This provides the following technical result. The primary blast passing through the layer ensures the combustion of large particles of fuel in the layer, as well as the removal of fines and volatiles from the layer into the vortex located above the layer. In turn, the vertical vortex holds and burns with vigorous stirring, entrainment and volatiles above the layer, ignites the layer with sparks and activates (inflates) its burning. As a result, an economical, mutually supported stable furnace process is created with intensive mixing and combustion both above the layer and in the layer according to an environmentally efficient scheme with step blasting.
Наличие сужения в виде газоотводящего окна и его конструкция также важны. Газоотводящее окно диафрагмирует выход, что, как известно [14. Алексеенко C.B. и др. Введение в теорию концентрированных вихрей. - Новосибирск: Институт теплофизики, 2003 г, стр. 402], обеспечивает стабильность вихревых образований. Пережим ускоряет вращение вихря и очистку потока от витающих частиц при входе вихря в газоотводящее окно и их удержание в камере сгорания. Конкретное выполнение газоотводящего окна на экране в виде защищенного обмуровкой и трубами выступающего в вихревую камеру сгорания отрезка воздуховода в форме полого конуса с полууглом раскрытия от +35 до -35 градусов, на торцевой и боковых поверхностях которого установлены направленные в топку сопла дожигающего дутья, обеспечивает следующий технический результат:The presence of a narrowing in the form of a vent window and its design are also important. The gas outlet window diaphragms the exit, which, as is known [14. Alekseenko C.B. et al. Introduction to the theory of concentrated vortices. - Novosibirsk: Institute of Thermophysics, 2003, p. 402], ensures the stability of vortex formations. The pinch accelerates the rotation of the vortex and cleans the flow of soaring particles at the entrance of the vortex into the exhaust window and their retention in the combustion chamber. A specific embodiment of the exhaust window on the screen in the form of a section of a duct in the form of a hollow cone protruding into the vortex combustion chamber and secured by pipes and having a half-angle of opening from +35 to -35 degrees, on the end and side surfaces of which the nozzles of the afterburning blast are installed in the furnace, provides the following technical result:
- надежную работу газоотводящих окон в отличие от прототипа, благодаря установке их на экранах и защите конструкции окна от воздействия топочной среды не только обмуровкой, но и трубами;- reliable operation of the exhaust windows, unlike the prototype, due to their installation on the screens and protection of the window structure from the effects of the combustion medium, not only by wiring, but also by pipes;
- повышенную эффективность удержания частиц в камере сгорания, благодаря выдвижению в ее объем и подаче дутья через направленные в топку, ориентированные тангенциально и отбрасывающие частицы обратно в топку одиночные и кольцевые сопла дожигающего дутья, установленные с возможностью создания в топке вихревого течения;- increased efficiency of retaining particles in the combustion chamber, due to the extension into its volume and the supply of blast through single and annular nozzles of the afterburning blast, directed tangentially and dropping particles back into the furnace, installed with the possibility of creating a vortex flow in the furnace;
- регулируемую (на стадии проектирования) эффективность удержания частиц в камере сгорания с учетом реакционной способности топлива за счет возможности исполнения газоотводящего окна в форме конуса с полууглом раскрытия от +35 до -35 градусов.- adjustable (at the design stage) particle retention efficiency in the combustion chamber, taking into account the reactivity of the fuel due to the possibility of a gas outlet window in the form of a cone with a half-angle of opening from +35 to -35 degrees.
Здесь предлагается, в отличие от прототипа [13. Патент РФ №RU 2230980], не ограничивать форму газоотводящего окна цилиндром и конфузором, а выполнять его с полууглом раскрытия от +35 до -35 градусов, то есть с возможностью в конструкции диффузора использовать кинетическую энергию торможения исходящей из камеры сгорания вихревой струи. Полуугол раскрытия свыше 35 градусов не представляет интереса, он не обеспечивает безотрывного течения и использования энергии торможения в диффузоре и эффективного взаимодействия вихрей в конфузоре [13]. Касаясь влияния топлива, укажем, что расширяющееся в виде диффузора окно с малым диаметром входа позволяет использовать энергию крутки и удержать в камере сгорания более мелкие частицы, что рекомендуется для антрацита и других низкореакционных топлив. Применение сужающегося окна, конфузора, позволяет дожечь быстро сгорающие частицы и рекомендуется для высокореакционных топлив: бурые угли, торф, лузга, древесные отходы.It is proposed, in contrast to the prototype [13. RF patent No.RU 2230980], not to limit the shape of the gas outlet window to the cylinder and confuser, but to perform it with a half-angle of opening from +35 to -35 degrees, that is, with the possibility of using the kinetic braking energy of the vortex jet emanating from the combustion chamber in the design of the diffuser. An opening angle of over 35 degrees is not of interest; it does not provide an uninterrupted flow and the use of braking energy in the diffuser and the effective interaction of vortices in the confuser [13]. Regarding the effect of fuel, we indicate that a window expanding in the form of a diffuser with a small inlet diameter allows the use of twist energy and to keep smaller particles in the combustion chamber, which is recommended for anthracite and other low-reaction fuels. The use of a tapering window, a confuser, allows you to burn fast-burning particles and is recommended for highly reactive fuels: brown coal, peat, husk, wood waste.
Безусловно, на геометрию камеры сгорания будет влиять и конструкция собственно котла. Типично используются вертикальные топки с близким к квадратному сечением, и при формировании вихря с вертикальной осью, проходящей через газоотводящее окно, расположенное на потолочном экране, в угловых зонах будут формироваться вторичные вихри, заполняемые частицами. Поэтому установка в углах камеры сгорания сопл вторичного дутья, направленных вниз, позволит вовлечь в активный топочный процесс угловые зоны, дожечь и возвратить витающие частицы в слой.Of course, the design of the boiler itself will also affect the geometry of the combustion chamber. Typically, vertical fire chambers with a square section are used, and when forming a vortex with a vertical axis passing through a gas vent located on the ceiling screen, secondary vortices filled with particles will form in the corner zones. Therefore, the installation of secondary blast nozzles directed downward in the corners of the combustion chamber will make it possible to involve angular zones in the active furnace process, burn out and return the soaking particles to the layer.
Кроме этих, основных, в изобретении приведены конкретизирующие технические решения, отраженные в дополнительных пунктах формулы.In addition to these basic ones, the invention provides specific technical solutions reflected in additional claims.
В дополнительном п.ф.и. 2 предлагается конкретизировать расположение сопл вторичного дутья по высоте топки, установить их ярусами. При этом за счет симметричной подачи вторичного дутья формируется более устойчивый вихрь и упрощается конструкция подводящих воздуховодов.In
В дополнительных п.ф.и. 3-5 конкретизируется схема газоотводящих окон с соплами подачи дожигающего дутья в топочный объем с целью формирования в нем циркуляции, поддерживающей вихрь, а также дожигания и удержания (отбрасывания) уносимых частиц в топку. Предлагаются наиболее простые и эффективные устройства из числа известных. Использовать улиточный подвод дутья и закручивающие лопатки с кольцевыми соплами и ориентировать тангенциально (не радиально) сопла дожигающего дутья.In additional pfd 3-5, the scheme of the vent windows with nozzles for supplying the afterburning blast to the furnace volume is specified with the aim of forming a circulation therein supporting the vortex, as well as afterburning and retention (discarding) of the entrained particles into the furnace. The simplest and most effective devices are known. Use a snubber supply of blast and swirl vanes with annular nozzles and orient tangentially (not radially) the nozzles of the afterburning blast.
Последующие дополнительные признаки касаются выбора оптимального типа слоевых топочных устройств из числа рассмотренных аналогов.The following additional features relate to the selection of the optimal type of layered furnace devices from among the considered analogues.
В простейших случаях, п.ф.и. 6-8, топочное устройство может состоять из пневматических эжекторов с дозаторами топлива или горелок. Слой лежит на колоснике или на поду топки, а на формирование вихря используется почти вся энергия импульса топливовоздушных струй, обеспечивая высокую его интенсивность. Эти схемы применимы для высокореакционных топлив и отходов с высоким выходом летучих, состоящих из мелких частиц типа: лузга подсолнечника, опилки, пыль шлифования древесины. Легкие парусные частицы, сжигание которых в типовых топках составляет существенную проблему, удерживаются и сгорают в объеме вихревой камеры. Применение горелок обеспечивает закрутку топливовоздушной струи и лучшие условия воспламенения частиц топлива, особенно, п.ф.и. 8, при установке горелок в центре газоотводящих окон по реверсивной схеме, пригодной также и для сжигания измельченных углей.In the simplest cases, pff 6-8, the combustion device may consist of pneumatic ejectors with fuel metering devices or burners. The layer lies on the grate or on the hearth of the furnace, and almost all the energy of the pulse of the fuel-air jets is used to form the vortex, providing its high intensity. These schemes are applicable for highly reactive fuels and waste with a high yield of volatiles, consisting of fine particles such as: sunflower husk, sawdust, wood grinding dust. Light sailing particles, the burning of which in typical furnaces is a significant problem, are retained and burned in the volume of the vortex chamber. The use of burners ensures swirling of the fuel air stream and better conditions for the ignition of fuel particles, especially pfd 8, when installing the burners in the center of the exhaust windows according to the reversing scheme, which is also suitable for burning ground coal.
В п.ф.и. 9 и 10 предлагается в качестве слоевого топочного устройства использовать топку кипящего слоя, которая расположена на воздухораспределительной решетке, а также топка кипящего слоя со сборным бункером частиц кипящего слоя, которые объединены между собой через выносной теплообменник кипящего слоя стояками с регулирующими клапанами потока частиц, причем топка кипящего слоя и сборный бункер смещены от оси вихря в противоположные стороны. Совмещение кипящего слоя и вертикальной вихревой камеры сгорания позволит более эффективно удерживать частицы в топке и выжигать горючие из уноса. Установка напротив топки кипящего слоя сборного бункера частиц кипящего слоя, подключенного к нему через вынесенный теплообменник, позволяет перераспределять теплосъем котла регулированием работы теплообменника. В итоге техническим результатом п.ф.и. 10 является возможность создания простых котлов с циркулирующим кипящим слоем без громоздких вынесенных циклонов с удержанием частиц непосредственно в вихревой камере сгорания [15. Баскаков А.П. и др. Котлы и топки с кипящим слоем. М.: Энергоатомиздат, 1996. Рис. 5.32].In P.F. 9 and 10 it is proposed to use a fluidized bed furnace, which is located on the air distribution grill, as well as a fluidized bed furnace with a collecting hopper of particles of a fluidized bed, which are interconnected through a remote fluidized bed heat exchanger with risers with control valves for particle flow, as a layered furnace device the fluidized bed and the collection hopper are offset from the axis of the vortex in opposite directions. The combination of a fluidized bed and a vertical vortex combustion chamber will make it possible to more effectively hold particles in the furnace and burn combustibles from entrainment. Installation of fluidized bed particles opposite to the furnace of the prefabricated hopper of the fluidized bed connected to it through an external heat exchanger allows redistributing the heat removal of the boiler by regulating the operation of the heat exchanger. As a result, the
В п.ф.и. 11-21 предлагаются известные механизированные слоевые топочные устройства, сопряженные с расположенным над слоем вертикальным вихрем, выходящим через установленное на потолочном экране газоотводящее окно. В частности, в качестве слоевого топочного устройства используется топка или с цепной механической колосниковой решеткой прямого хода, или обратного хода и забрасывателями топлива, или топка с высокотемпературным кипящем слоем, или топка с шурующей планкой, или топка с наклонно- переталкивающими колосниками, или топка с горизонтально- переталкивающими колосниками, или топка с наклонным колосником, или топка с цепной механической решеткой прямого хода и предвключенный наклонный колосник, или топка с шурующей планкой и предвключенный наклонный колосник, или в качестве слоевого топочного устройства используется ретортная топка, или топка с шурующей планкой и предвключенная ретортная топка.In P.F. 11-21, there are proposed well-known mechanized layer-fired furnace devices, coupled with a vertical vortex located above the layer, exiting through a gas vent window mounted on the ceiling screen. In particular, as a layered furnace device, a furnace with either a forward mechanical chain grate or reverse grate or reverse castors and fuel spreaders, or a furnace with a high-temperature fluidized bed, or a furnace with a screwing bar, or a furnace with oblique-pushing grates, or a furnace with horizontally repulsive grates, or a firebox with an inclined grate, or a firebox with a chain mechanical grille of forward motion and an upstream inclined grate, or a firebox with a screwing bar and upstream Clones grate or as layers furnace arrangement used retort furnace or a furnace and an upstream bar shuruyuschey retort furnace.
Вихрь раздувает и стабилизирует горение в слое, обеспечивает удержание и глубокое выжигание горючих из витающих частиц при высоких экологических характеристиках за счет ступенчатой схемы подачи дутья. В итоге предлагаемое изобретение позволяет создать широкий типоразмерный ряд слоевых котлов с повышенными экономическими и экологическими показателями, универсальных по топливам, с оптимальными для конкретного топлива слоевыми топочными устройствами.The vortex inflates and stabilizes combustion in the layer, provides retention and deep burning of combustible from floating particles at high environmental characteristics due to the step-by-step scheme of blowing. As a result, the present invention allows to create a wide standard size range of bed boilers with improved economic and environmental indicators, universal in fuel, with layered furnace devices that are optimal for a particular fuel.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется схемами:The invention is illustrated by diagrams:
- продольного разреза котла с топкой кипящего слоя, на фигуре 1;- a longitudinal section of a boiler with a fluidized bed furnace, in figure 1;
- котла с подачей топлива пневматическим эжектором и горелками, закрутка потока топливовоздушными струями, на фигуре 2;- boiler with fuel supply by a pneumatic ejector and burners, swirling the flow of fuel-air jets, in figure 2;
- с применением горелки, установленной в центре газоотводящего окна по реверсивной схеме, на фигуре 3.- using a burner installed in the center of the exhaust window according to the reversing scheme, in figure 3.
Слоевой котел 1 с вертикальной вихревой топкой имеет вихревую камеру сгорания 2, образованную стенами, выполненными внизу из обмуровки 3 и из расположенных выше топочных экранов боковых экранов 4 и потолочного экрана 5 с газоотводящим окном 6. В нижней части вихревой камеры сгорания 2 установлено слоевое топочное устройство, выполненное в виде кипящего слоя 7 золы с горящими в нем частицами угля, поддерживаемое воздухораспределительной решеткой 8. Воздухораспределительная решетка 8 служит для распределения и подачи первичного дутья, которое поступает от вентилятора 9 в воздушный короб 10 по воздуховодам 11 первичного дутья. Слоевое топочное устройство подключено с одной стороны к питателю топлива (системе подачи топлива), который включает дозатор 12 топлива с расходным бункером 13 топлива, а с другой к тракту 14 выгрузки золы.The
Вихревая камера сгорания 2 имеет сопла вторичного дутья: ориентированные вниз угловые сопла 15 и сопла 16, которые направлены также вниз и ориентированы по ходу вихря с вертикальной осью 17, проходящей через газоотводящее окно 6. Причем сопла 16 вторичного дутья установлены тангенциально к условному телу вращения формируемого вихря, условно показанного стрелками 18, 19. Сопла 15, 16 установлены ярусами и воздуховодами 20 подключены к вентилятору 21 вторичного дутья.The
Газоотводящее окно 6 выполнено в виде отрезка воздуховода в форме полого конуса, выступающего в топку и защищенного от воздействия топочной среды трубами 22 разводки потолочного экрана 5. На его торцевой и боковых поверхностях установлены ориентированные тангенциально и направленные в топку сопла 23 дожигающего дутья. Газоотводящее окно 6 по потоку продуктов сгорания подключено к конвективному газоходу 24, который служит для съема тепла и охлаждения дымовых газов.The
Для легких парусных частиц, фигура 2, в слоевом котле 1 устанавливается питатель топлива (система подачи топлива), который включает расходный бункер 13 и дозатор 12 топлива, подключенный к вихревой камере сгорания 2 через пневматический эжектор 25. Через эжектор 25 топливо вдувается в виде топливовоздушного потока, подаваемого вентилятором 9 первичного дутья. При этом важно, чтобы конечный участок эжектора 25 был направлен тангенциально к условному телу вращения формируемого вихря, показанного стрелками 18, по ходу его вращения и наклонен в сторону слоя, так как это обеспечивает передачу импульса топливовоздушной смеси вихрю и подачу топлива в слой.For light sailing particles, figure 2, a fuel feeder (fuel supply system) is installed in the
В варианте необходимости сжигания топлива в измельченном виде, фигуры 2 и 3, питатель топлива (система подачи топлива) включает расходный бункер 13 и дозатор 12 топлива, подключенный к горелкам 26 через мельницу (дробилку) 27. При этом для обеспечения передачи импульса топливовоздушной смеси вихрю и подачи топлива в слой важно, чтобы горелки 26, через которые топливо вдувается в виде топливовоздушных потоков с первичным воздухом, были направлены тангенциально к условному телу вращения формируемого вихря, причем по ходу его вращения и наклонены в сторону слоя. Горелки могут иметь разное исполнение и расположение, в том числе они могут быть расположены в центре газоотводящего окна 6, фиг. 3. При этом устанавливают горелки 28 вихревого типа, причем с направлением крутки, совпадающим с направлением вращения вихря. Это обеспечивает передачу импульса топливовоздушной смеси вихрю и подачу топлива в слой.In the case of the need to burn fuel in powdered form, figures 2 and 3, the fuel feeder (fuel supply system) includes a
Слоевой котел 1 с вертикальной вихревой топкой в варианте, показанном на фигуре 1, работает следующим образом. Топливо дозируется питателем 12 топлива из расходного бункера угля 13 в кипящий слой 7, ограниченный стенами из обмуровки 3, и сгорает в потоке первичного дутья. Дутье подается вентилятором 9 через воздуховоды 11 в воздушный короб 10 и распределяется воздухораспределительной решеткой 8. Образующаяся от горения угля зола выводится по тракту 14 выгрузки золы.
Далее продукты горения проходят вихревую камеру сгорания 2, ограниченную боковыми экранами 4 и потолочным экраном 5 сверху, и покидают ее через газоотводящее окно 6. Здесь, в вертикальной вихревой камере сгорания 2, за счет тангенциальных струй, истекающих из установленных ярусами сопл 16 вторичного дутья, а также из сопл 23 дожигающего дутья, которые направлены по ходу вихря и вниз, формируется вихрь с вертикальной осью вращения 17, условно показанный стрелками 18, 19. Поток продуктов неполного горения, исходящий из кипящего слоя 7, по мере подъема перемешивается со струями свежего дутья, горит, закручивается и очищается от частиц уноса центробежными силами, причем наиболее интенсивно при сужении вихря 19 на входе в газоотводящее окно 6. При этом в газоотводящем окне 6 осуществляется и экологически эффективное дожигание уноса во встречном потоке дожигающего дутья, которое поступает из сопл 23. Далее часть потока и задержанные частицы отклоняются к боковым экранам 4 за счет направленной вниз составляющей импульса струй, истекающих из сопл 16, 23 и особенно из угловых сопл 15. Этот поток опускается обратно вниз, в слой, поддерживает горение и обеспечивает экономичность за счет глубокого выжигания горючих частиц при минимальных избытках воздуха.Further, the combustion products pass through the
Вторичное и дожигающее дутье к соплам 15, 16 и 23 подается вентилятором 21 вторичного дутья по воздуховодам 20, и при этом установка сопл 15, 16 ярусами упрощает их подключение. Разводка труб 22 потолочного экрана 5 вокруг отрезка воздуховода в форме выступающего в топку полого конуса, который образует газоотводящее окно 6, защищает его от высокотемпературного воздействия топочной среды. Выделяющееся от сгорания топлива тепло воспринимается экранами 4, 5 и поверхностями нагрева, размещенными в конвективном газоходе 24, и нагревает теплоноситель.The secondary and afterburning blast to the
В другом варианте слоевого котла 1, работающего на легких парусных частицах и измельченном топливе, топливо в вихревую топку 2 подают пневматически, в виде топливовоздушных потоков через пневматический эжектор 25 и горелки 26, фиг. 2. При этом топливо, в том числе измельчаемое в мельнице 27, вдувается с первичным воздухом, подаваемым вентиляторами 9 первичного дутья. Благодаря тому, что горелки 26 и конечный участок эжектора направлены тангенциально к условному телу вращения формируемого вихря, показанного стрелками 18 и по ходу его вращения, импульс топливовоздушных струй полезно используется на поддержание вращения вихря. Причем, за счет наклона горелок 26 и конечного участка пневматического эжектора 25 в сторону слоя топливо непрерывно подается в горящий слой и поддерживает его стабильное горение в слое и вихревой камере сгорания 2.In another embodiment of the
В варианте установки вихревой горелки 28 в центре газоотводящего окна, фигура 3, причем с направлением крутки, показанным стрелками 18, вихрь в топке поддерживается импульсом вращающейся топливовоздушной струи, истекающей из вихревой горелки 28 и проникающей через газоотводящее окно 6 в вихревую камеру сгорания 2. В итоге легкие парусные частицы, сжигание которых в типовых топках составляет существенную проблему, удерживаются и сгорают в объеме вихревой камеры сгорания 2. Далее раскаленный поток продуктов сгорания выходит из вихревой камеры сгорания 2 по периферии газоотводящего окна 6 встречно (по реверсивной схеме) вращающейся топливовоздушной струе, истекающей из вихревой горелки 28, зажигает ее непосредственно в корне факела и поддерживает его горение.In the embodiment of the installation of the
Применение предлагаемого слоевого котла с вертикальной вихревой топкой для варианта токи с кипящим слоем, фиг. 1, в сравнении с прототипом [13. Патент РФ №RU 2230980] позволяет увеличить экономичность и экологические характеристики котла за счет того, что вихрь обеспечивает удержание витающих частиц и глубокое выгорание из них горючих, причем благодаря ступенчатой схеме подачи дутья при минимуме эмиссии вредных выбросов. Эти преимущества предлагаемого изобретения имеют место при его применении для других схем слоевого котла с вертикальной вихревой топкой, например, проиллюстрированных на фигурах 2 и 3.The use of the proposed layer boiler with a vertical vortex furnace for a variant of fluidized-bed currents, FIG. 1, in comparison with the prototype [13. RF patent №RU 2230980] allows you to increase the efficiency and environmental characteristics of the boiler due to the fact that the vortex ensures the retention of the soaking particles and the deep burning of combustibles from them, and thanks to the step-by-step scheme of the blast supply with a minimum emission of harmful emissions. These advantages of the present invention take place when it is applied to other schemes of a layered boiler with a vertical swirl furnace, for example, illustrated in figures 2 and 3.
Claims (21)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015149577A RU2627757C2 (en) | 2015-11-18 | 2015-11-18 | Layer boiler with vertical swirling-type furnace |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015149577A RU2627757C2 (en) | 2015-11-18 | 2015-11-18 | Layer boiler with vertical swirling-type furnace |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015149577A RU2015149577A (en) | 2017-05-24 |
| RU2627757C2 true RU2627757C2 (en) | 2017-08-11 |
Family
ID=58877803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015149577A RU2627757C2 (en) | 2015-11-18 | 2015-11-18 | Layer boiler with vertical swirling-type furnace |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2627757C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2716961C2 (en) * | 2019-07-17 | 2020-03-17 | Михаил Евгеньевич Пузырев | Air heating unit |
| RU225055U1 (en) * | 2024-02-19 | 2024-04-12 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭнергоХолдинг" | BOILER WITH DUST COAL BURNER |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5178531A (en) * | 1989-02-17 | 1993-01-12 | Ebara Corporation | Fluidized bed combustion furnace |
| RU2230980C2 (en) * | 2002-04-15 | 2004-06-20 | Научно-исследовательский и проектно-конструкторский центр ПО "Бийскэнергомаш" | Secondary air supply process and furnace plant (alternatives) |
| RU86277U1 (en) * | 2009-03-30 | 2009-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "СКБ ПроЭнергоМаш" (ООО "СКБ ПроЭнергоМаш") | Vortex furnace |
| RU128697U1 (en) * | 2011-11-23 | 2013-05-27 | Евгений Михайлович Пузырев | VORTEX FUEL WITH GAS DISCHARGE WINDOW (OPTIONS) |
| RU2514575C1 (en) * | 2012-10-05 | 2014-04-27 | Евгений Михайлович Пузырев | Boiler with circulating layer |
| RU2552009C1 (en) * | 2013-12-30 | 2015-06-10 | Евгений Михайлович Пузырёв | Mechanised grate-fired furnace |
-
2015
- 2015-11-18 RU RU2015149577A patent/RU2627757C2/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5178531A (en) * | 1989-02-17 | 1993-01-12 | Ebara Corporation | Fluidized bed combustion furnace |
| RU2230980C2 (en) * | 2002-04-15 | 2004-06-20 | Научно-исследовательский и проектно-конструкторский центр ПО "Бийскэнергомаш" | Secondary air supply process and furnace plant (alternatives) |
| RU86277U1 (en) * | 2009-03-30 | 2009-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "СКБ ПроЭнергоМаш" (ООО "СКБ ПроЭнергоМаш") | Vortex furnace |
| RU128697U1 (en) * | 2011-11-23 | 2013-05-27 | Евгений Михайлович Пузырев | VORTEX FUEL WITH GAS DISCHARGE WINDOW (OPTIONS) |
| RU2514575C1 (en) * | 2012-10-05 | 2014-04-27 | Евгений Михайлович Пузырев | Boiler with circulating layer |
| RU2552009C1 (en) * | 2013-12-30 | 2015-06-10 | Евгений Михайлович Пузырёв | Mechanised grate-fired furnace |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2716961C2 (en) * | 2019-07-17 | 2020-03-17 | Михаил Евгеньевич Пузырев | Air heating unit |
| RU225055U1 (en) * | 2024-02-19 | 2024-04-12 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭнергоХолдинг" | BOILER WITH DUST COAL BURNER |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015149577A (en) | 2017-05-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100453901C (en) | Solid fuel burner and combustion method using fixed fuel burner | |
| CN100343576C (en) | Oxygen enhanced combustion of lower rank fuels | |
| CN1110880A (en) | Combined Tangential Combustion System for Low NOx | |
| JPWO2002012791A1 (en) | Solid fuel burner and combustion method using solid fuel burner | |
| RU2518772C1 (en) | Furnace with tilt-pushing furnace grate for combustion of wood wastes | |
| CN101586805B (en) | A biomass pellet fuel combustion device | |
| CN107355809A (en) | Reduce W type flame boilers NOxThe method of discharge | |
| RU2591070C2 (en) | Solid-fuel boiler with vortex furnace | |
| RU2348861C1 (en) | Swirling-type furnace for solid fuel ignition | |
| RU2627757C2 (en) | Layer boiler with vertical swirling-type furnace | |
| SU1755005A1 (en) | Method of crushed-coal grate firing | |
| RU2573078C2 (en) | Swirling-type chamber furnace | |
| RU2698173C1 (en) | Forced fluidized bed boiler | |
| RU2377466C1 (en) | Furnace | |
| RU2716961C2 (en) | Air heating unit | |
| RU2350838C1 (en) | High-temperature cyclone reactor | |
| EA016482B1 (en) | Method of combustion of solid fuel in high temperature circulatory boiling layer and an apparatus for its implementation | |
| RU2648314C2 (en) | Boiler with chamber furnace | |
| RU2244211C1 (en) | Low-temperature swirling-type furnace | |
| RU15772U1 (en) | BOILER | |
| RU2228489C2 (en) | Swirling-type furnace | |
| RU2272218C1 (en) | Method of burning fuel | |
| RU2239127C1 (en) | Device for simultaneous and alternating burning of p\lumpy fuel with other kind of fuel | |
| RU2627752C2 (en) | Boiler with double-chamber swirling-type furnace | |
| RU2023212C1 (en) | Boiler unit |