RU2748363C1

RU2748363C1 - Vortex afterburning boiler

Info

Publication number: RU2748363C1
Application number: RU2020135908A
Authority: RU
Inventors: Михаил Евгеньевич Пузырев; Евгений Михайлович Пузырёв; Иван Владимирович Платов
Original assignee: Михаил Евгеньевич Пузырев
Priority date: 2020-11-02
Filing date: 2020-11-02
Publication date: 2021-05-24

Abstract

FIELD: energy industry.SUBSTANCE: vortex afterburning boiler contains vortex afterburning chambers formed by furnace screens and walls with a horizontal axis of rotation, tangential and exhaust nozzles of the afterburning blast, connected through exhaust windows in which the exhaust nozzles of the afterburning blast are installed, with convective flues, and the furnace chamber, which has a layered furnace with fuel supply, furnace blast and ash discharge systems. Vortex afterburning chambers of the radial type are used, the furnace chamber is located below them, communicating with them through a lifting flue, inlet nozzles installed in their upper part, tangentially to their horizontal axis, and bunkers located in their lower part with entrainment return channels and control valves. The bunker in the lower part of the vortex afterburning chamber is isolated by a non-gas-tight screen covering it.EFFECT: creation of economical boilers, having increased environmental and operational indicators, which are universal in terms of the types of solid fuels and waste burned.10 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике, касается разработки имеющих повышенные эксплуатационные показатели котлов с вихревым дожиганием, универсальных по типам сжигаемых топлив и отходов при условии их минимальной подготовки, с организацией экономичного, экологически эффективного сжигания, включая внутрицикловую переработку и подготовку топлива.The invention relates to power engineering, concerns the development of boilers with enhanced performance with vortex afterburning, universal in the types of combustible fuels and waste, subject to their minimum preparation, with the organization of economical, environmentally efficient combustion, including intracycle processing and fuel preparation.

Известен [Патент РФ №2272218] котел с вихревым дожиганием, содержащий образованные топочными экранами и стенами вихревую камеру дожигания (ВКД) со встречно направленными соплами дожигающего дутья, расположенным сверху газоотводящим окном (ГОО) и конвективным газоходом, а также установленную под ней топочную камеру со слоевой топкой, имеющей системы подачи топлива, топочного дутья и выгрузки золы. Встречно направленные сопла дожигающего дутья создают в объёме ВКД над топочной камерой вихревую аэродинамическую обстановку, которая повышает экономичность сжигания и экологические показатели.Known [RF Patent No. 2272218] a boiler with vortex afterburning, containing a vortex afterburning chamber (EVC) formed by furnace screens and walls with counter-directed afterburning nozzles, a gas outlet window (GOO) located on top and a convective flue, as well as a combustion chamber installed under it with a layered furnace with a fuel supply system, furnace blast and ash discharge. The counter-directed afterburning blast nozzles create a vortex aerodynamic environment in the volume of the EVA above the combustion chamber, which increases the efficiency of combustion and environmental performance.

Недостатками этого котла являются низкие экономические, экологические и эксплуатационные показатели, так как частицы уноса плохо удерживаются в ВКД проточного типа и выносятся из котла с соответствующими потерями тепла и загрязнениями, а процессы горения в слоевой топке и дожигание в ВКД объединены, не оптимальны и не обеспечивают внутрицикловую переработку и подготовку топлива.The disadvantages of this boiler are low economic, environmental and operational indicators, since entrainment particles are poorly retained in a flow-through type EVA and are carried out of the boiler with corresponding heat losses and pollution, and the combustion processes in a layered furnace and afterburning in an EVA are combined, not optimal and do not provide in-cycle fuel processing and preparation.

Известен выбранный прототипом [Патент РФ №2591070] котел с вихревым дожиганием, содержащий образованную топочными экранами и стенами объединенную с топочной камерой ВКД с тангенциальными и выхлопными соплами дожигающего дутья, соединенную с конвективным газоходом через по меньшей мере одно ГОО с установленным в нем выхлопным соплом дожигающего дутья. В топочной камере установлена слоевая топка с системами подачи топлива, топочного дутья и выгрузки золы, и благодаря возможности использования различных слоевых топочных устройств, оптимальных для каждого рассматриваемого вида топлива, прототип является универсальным по типам сжигаемых твердых топлив. При работе этого котла продукты неполного сгорания и унос из слоевой топки поступают в ВКД. От импульса струй, истекающих из тангенциальных и выхлопных сопл дожигающего дутья, потоки закручиваются в низкотемпературный, так как охлаждается топочными экранами, горящий вихрь. За счет циклонного эффекта частицы уноса удерживаются в ВКД, частично выпадают обратно в слоевую топку и благодаря длительному удержанию в вихре полностью сгорают даже при низкотемпературном топочном процессе. Далее дымовые газы через ГОО поступают в конвективные газоходы и там охлаждаются конвективными поверхностями нагрева котла.Known selected by the prototype [RF Patent No. 2591070] a boiler with vortex afterburning, containing formed by furnace screens and walls combined with a combustion chamber of the EVA with tangential and exhaust nozzles of an afterburner blowing. In the combustion chamber, a layered furnace with fuel supply, combustion blast and ash discharge systems is installed, and due to the possibility of using various layered combustion devices that are optimal for each type of fuel under consideration, the prototype is universal in terms of the types of solid fuels burned. During the operation of this boiler, the products of incomplete combustion and entrainment from the layered furnace enter the EVA. From the impulse of the jets emanating from the tangential and exhaust nozzles of the afterburning blast, the flows are twisted into a low-temperature one, since the burning vortex is cooled by the furnace screens. Due to the cyclonic effect, the entrainment particles are retained in the EVA, partially fall back into the layered furnace and, due to long-term retention in the vortex, completely burn out even during a low-temperature furnace process. Further, the flue gases through the HEO enter the convective gas ducts and there they are cooled by the convective heating surfaces of the boiler.

Недостатками прототипа являются низкие экономические, экологические и эксплуатационные показатели, так как процессы горения в слоевой топке и дожигание в ВКД объединены, не оптимальны, не обеспечивается внутрицикловая переработка и подготовка топлива.The disadvantages of the prototype are low economic, environmental and operational indicators, since the combustion processes in the layered furnace and afterburning in the EVA are combined, not optimal, and intracycle processing and fuel preparation are not provided.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание котлов экономичных, обладающих повышенными экологическими и эксплуатационными показателями, универсальных по типам сжигаемых твердых топлив и отходов.The problem to be solved by the present invention is to create economical boilers with improved environmental and operational performance, universal in the types of solid fuels and wastes burned.

При решении этой задачи предлагается не только применять используемые в прототипе оптимальные топочные устройства, способные эффективно сжигать различные типы топлив и отходов при условии их минимальной подготовки, но также использовать внутрицикловую подготовку и переработку топлив: углей, торфа, щепы, лузги, опилок, биотоплив, коро-древесных и других отходов, включая углесодержащие, с получением из них сухой или коксозольной массы с мало зависящими от сырья свойствами.When solving this problem, it is proposed not only to use the optimal combustion devices used in the prototype, capable of efficiently burning various types of fuels and wastes, subject to their minimal preparation, but also to use in-cycle preparation and processing of fuels: coal, peat, chips, husks, sawdust, biofuel, bark-wood and other wastes, including carbonaceous, to obtain dry or coke-ash mass from them with properties little dependent on raw materials.

Конкретно поставленная задача решается путем применения котла с вихревым дожиганием, который содержит, образованные топочными экранами и стенами, вихревые камеры дожигания (ВКД) с горизонтальной осью вращения, тангенциальными и выхлопными соплами дожигающего дутья, по меньшей мере одну, соединенные через газоотводящие окна (ГОО), в которых установлены выхлопные сопла дожигающего дутья, с конвективными газоходами, по меньшей мере одним, и топочную камеру, которая имеет слоевую топку (оптимальную по применяемому топливу) с системами подачи топлива, топочного дутья и выгрузки золы, при этом в котле с вихревым дожиганием предлагается использовать ВКД радиального типа, а топочную камеру расположить под ВКД и соединить с ВКД через подъёмный газоход и установленные в верхней части ВКД, причем тангенциально к горизонтальной оси ВКД, входные сопла и расположенные в нижней части ВКД бункеры с каналами возврата уноса и регулирующими клапанами.Specifically, the task is solved by using a boiler with vortex afterburning, which contains, formed by furnace screens and walls, vortex afterburning chambers (EVC) with a horizontal axis of rotation, tangential and exhaust nozzles of the afterburning blast, at least one, connected through gas outlet windows (GOO) , in which exhaust nozzles of the afterburning blast are installed, with convective gas ducts, at least one, and a combustion chamber that has a layered furnace (optimal for the fuel used) with fuel supply, furnace blast and ash discharge systems, while in a boiler with vortex afterburning It is proposed to use a radial EVA, and place the combustion chamber under the EVA and connect it to the EVA through a lifting gas duct and installed in the upper part of the EVA, and tangentially to the horizontal axis of the EVA, inlet nozzles and bunkers located in the lower part of the EVA with entrainment return channels and control valves.

Таким образом, над топочной камерой может быть установлена одна или несколько ВКД радиального типа с горизонтальной осью вращения, которые, в свою очередь, могут иметь одно или два ГОО, расположенных по оси вращения вихрей на боковых стенах вихревых камер дожигания. Продукты неполного сгорания с уносом по подъёмному газоходу и дожигающее дутье через установленные тангенциально (не радиально) по отношению к оси ВКД входные сопла и сопла дожигающего дутья втекают и формируют в ВКД охлаждаемые топочными экранами низкотемпературные и экологически эффективно горящие вихри. При этом, например, как и в батарейных циклонах, чем больше количество ВКД и ГОО, тем меньше габариты и суммарный объём ВКД, что повышает эксплуатационные показатели котла. К тому же, чем выше степень радиальности, отношении радиуса вихревых камер дожигания к их ширине, тем длиннее путь частиц до ГОО, и в итоге увеличиваются улавливание, удержание и дожигание уноса с соответствующим повышением экономической и экологической эффективности котла.Thus, above the combustion chamber, one or several EVs of a radial type with a horizontal axis of rotation can be installed, which, in turn, can have one or two HEOs located along the axis of rotation of the vortices on the side walls of the vortex afterburner chambers. Products of incomplete combustion with entrainment along the lifting gas duct and afterburning blast through inlet nozzles and afterburning blast nozzles installed tangentially (not radially) with respect to the EVA axis flow and form into the EVA low-temperature and environmentally efficient burning vortices cooled by furnace screens. At the same time, for example, as in battery cyclones, the greater the number of EVA and HEO, the smaller the dimensions and total volume of EVA, which increases the operational performance of the boiler. In addition, the higher the degree of radiality, the ratio of the radius of the vortex afterburner chambers to their width, the longer the path of particles to the RCC, and, as a result, the capture, retention and afterburning of entrainment increase with a corresponding increase in the economic and environmental efficiency of the boiler.

Расположение в нижней части ВКД соединяющих каждую ВКД с топочной камерой бункеров с каналами возврата уноса и регулирующими клапанами принципиально меняет топочный процесс. Частицы, уловленные в ВКД, собираются в бункере и по каналам возврата уноса через регулирующие клапаны с управляемым расходом подаются в топочную камеру. Эти циркулирующие частицы (ЦЧ) – раскалённые частицы золы и горящие частицы топлива – управляемо циркулируют через топочную камеру, подъёмный газоход, ВКД, их бункеры и каналы возврата уноса, подобно применяемой в котлах с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС) технологии. При этом, как и в котлах ЦКС это обеспечивает независимое управление процессами отвода тепла в ВКД с поддержанием изотермического, низкотемпературного, экономически и экологически эффективного режима горения в топочной камере и ВКД с повышенными эксплуатационными показателями котла.The location in the lower part of the EVA of bunkers connecting each EVA with the combustion chamber with entrainment return channels and control valves fundamentally changes the combustion process. The particles captured in the EVA are collected in the hopper and through the entrainment return channels through the control valves with a controlled flow rate are fed into the combustion chamber. These circulating particles (CC) - hot ash particles and burning fuel particles - circulate in a controlled manner through the combustion chamber, lifting flue, EVA, their bunkers and entrainment return channels, similar to the technology used in circulating fluidized bed boilers (CFB). At the same time, as in CFB boilers, this provides independent control of the heat removal processes in the EVA with the maintenance of an isothermal, low-temperature, economically and environmentally efficient combustion mode in the combustion chamber and EVA with increased operational parameters of the boiler.

Кроме этих, основных, в предлагаемом изобретении даны уточняющие и дополнительные технические решения, повышающие его эффективность.In addition to these, the main ones, the proposed invention provides clarifying and additional technical solutions that increase its efficiency.

В дополнительном п.2 предлагается бункер в нижней части ВКД выделить закрывающим его негазоплотным экраном. При этом вращающиеся в вихре в ВКД ЦЧ отбрасываются центробежными силами в бункер через щели между трубами негазоплотного экрана, а поток вихря не проникает вглубь бункера, не выносит из него ЦЧ, повышая эффективность работы котла. In an additional item 2, it is proposed to select the bunker in the lower part of the EVA with a non-gas-tight screen covering it. At the same time, the centrifugal forces rotating in the vortex in the EVA are thrown by centrifugal forces into the bunker through the slots between the pipes of the non-gas-tight screen, and the vortex flow does not penetrate into the depths of the bunker, does not carry out the CC from it, increasing the efficiency of the boiler.

В дополнительных пп.3-6 предлагается подъёмный газоход подключить к топочной камере через наклонный участок, что обеспечивает сепарацию на наклонном участке и возврат значительной части ЦЧ. При этом в варианте п.3 простой возврат горящих ЦЧ в топочную камеру с перемешиванием ЦЧ со свежим топливом обеспечивает его быстрое воспламенение и стабильное горение, что позволяет более эффективно сжигать угли, различные типы топлив и в том числе различные горючие отходы.In additional clauses 3-6, it is proposed to connect the lifting gas duct to the combustion chamber through the inclined section, which ensures separation on the inclined section and the return of a significant part of the central section. At the same time, in the variant of claim 3, a simple return of burning central chambers to the combustion chamber with mixing the central chambers with fresh fuel ensures its rapid ignition and stable combustion, which makes it possible to more efficiently burn coals, various types of fuels, including various combustible waste.

В варианте п.4 установка под наклонным участком канала слива с дозатором ЦЧ соединенного с расположенным ниже вынесенным теплообменником, который подключен снизу через дозатор ЦЧ к топочной камере, позволяет управлять отводом тепла к установленным в кипящем слое поверхностям нагрева котла, соответственно охлаждением и температурой в топочной камере, что существенно повышает эксплуатационные показатели котла.In the variant of item 4, the installation under an inclined section of the drain channel with a metering unit TsCh connected to a remote heat exchanger located below, which is connected from the bottom through a metering unit TsCh to the combustion chamber, makes it possible to control heat removal to the boiler heating surfaces installed in the fluidized bed, respectively, cooling and temperature in the furnace chamber, which significantly increases the operational performance of the boiler.

Соответственно в варианте п.5 при подобной п.4 установке под наклонным участком камеры термоконтактной обработки топлива, которая подключена сверху к системам подачи топлива и переработки влаги и летучих продуктов обработки топлива, а снизу через дозатор топлива и ЦЧ к топочной камере, позволяет получить ряд важных дополнительных эффектов.Accordingly, in the variant of item 5, with a similar installation of item 4 under an inclined section of the thermal contact fuel treatment chamber, which is connected from the top to the fuel supply systems and the processing of moisture and volatile fuel processing products, and from the bottom through the fuel metering unit and the central chamber to the furnace important additional effects.

- При термоконтактной сушке влажных топлив физическим теплом ЦЧ выделить концентрированно пары влаги топлива без их разбавления сушильным агентом в обычных схемах. Далее эти пары могут конденсироваться в теплофикационном подогревателе системы переработки влаги топлива при высокой температуре с полезным использованием теплоты конденсации. Отведенные пары не балластируют конвективный газоход котла и дымосос, дополнительно повышая экономичность и эксплуатационные показатели котла;- During the thermal contact drying of wet fuels with the physical heat of the central part, concentrately isolate the moisture vapor of the fuel without diluting them with a drying agent in conventional schemes. Further, these vapors can condense in the district heating preheater of the fuel moisture processing system at a high temperature with the beneficial use of the condensation heat. The discharged vapors do not ballast the boiler convection flue and the smoke exhauster, further increasing the efficiency and performance of the boiler;

- При термоконтактном пиролизе топлива физическим теплом ЦЧ выделяются неразбавленные продукты пиролиза. Далее продукты пиролиза конденсируются и перерабатываются в системе переработки летучих продуктов обработки топлива с полезным использованием тепла и передаются в виде жидкого топлива и горючих газов для использования внешним потребителям. При этом расход дымовых газов также уменьшается, дополнительно повышая экономичность и эксплуатационные показатели котла.- In the course of thermal contact pyrolysis of fuel, undiluted pyrolysis products are released by the physical heat of CN. Further, the pyrolysis products are condensed and processed in the system for processing volatile fuel processing products with the useful use of heat and transferred in the form of liquid fuel and combustible gases for use by external consumers. At the same time, the consumption of flue gases is also reduced, further increasing the efficiency and performance of the boiler.

- Твердые продукты после внутрицикловой подготовки (сушки) и переработки различных топлив: углей, торфа, щепы, лузги, опилок, биотоплив, коро-древесных и других отходов, включая углесодержащие отходы, дают сухую или коксозольную горючую массу с похожими свойствами, мало зависящими от исходного сырья. Соответственно, это дополнительно облегчает разработку котлов с вихревым дожиганием, универсальных по типам сжигаемых топлив и отходов.- Solid products after intracycle preparation (drying) and processing of various fuels: coal, peat, wood chips, husks, sawdust, biofuels, bark-wood and other waste, including coal-containing waste, give dry or coke ash combustible mass with similar properties, little dependent on raw materials. Accordingly, this further facilitates the development of vortex afterburner boilers that are versatile in terms of the types of fuels and waste fired.

Техническое предложение п.6 выполнения по меньшей мере нижней части нижней стороны наклонного участка подъёмного газохода в виде наклонного колосника, подключенного сверху к системе подачи топлива позволяет перемешивать потоки раскалённых ЦЧ и влажного топлива на наклонном колоснике, обеспечивая его быструю сушку, воспламенение и сгорание с минимальными эксплуатационными затратами.The technical proposal of clause 6 of the implementation of at least the lower part of the lower side of the inclined section of the lifting gas duct in the form of an inclined grate connected from the top to the fuel supply system allows mixing the streams of red-hot central parts and wet fuel on an inclined grate, ensuring its fast drying, ignition and combustion with minimal operating costs.

Технические предложения по пп.7-9 касаются применения конкретных конструкций и выбора топочных устройств по характеристикам топлив.Technical proposals for paragraphs 7-9 relate to the use of specific designs and the choice of combustion devices according to the characteristics of fuels.

Выполнение системы подачи топлива в виде твердотопливных горелок с дозаторами топлива, п.7, применимо для сухих малозольных топлив, состоящих из мелких частиц: лузга подсолнечника, опилки, пыль шлифования древесины и других. Эти высокореакционные измельченные топлива и отходы при подаче через вихревые или прямоточные твердотопливные горелки быстро воспламеняются и быстро сгорают с дожиганием в ВКД при минимальных эксплуатационных затратах, в то время как сжигание легких парусных частиц в типовых топках составляет существенную проблему.The implementation of the fuel supply system in the form of solid fuel burners with fuel dispensers, clause 7, is applicable for dry low-ash fuels consisting of small particles: sunflower husk, sawdust, wood sanding dust and others. These highly reactive crushed fuels and waste, when fed through vortex or direct-flow solid fuel burners, quickly ignite and quickly burn with afterburning in an EVA with minimal operating costs, while the combustion of light sail particles in typical furnaces is a significant problem.

Применение топок, п.8, с цепной механической колосниковой решеткой прямого или обратного хода хорошо освоено, в том числе на узких наклонных решетках с высокотемпературным кипящим слоем. Эти топки эффективны на подготовленных с минимальными затратим дробленых углях и кусковых видах топлива. В совокупности с механизацией труда кочегаров их применение заметно снижает эксплуатационные затраты.The use of furnaces, item 8, with a chain mechanical grate of direct or reverse stroke is well mastered, including on narrow inclined grates with a high-temperature fluidized bed. These furnaces are efficient on crushed coals and lump fuels prepared with minimal cost. Together with the mechanization of the labor of stokers, their use significantly reduces operating costs.

Применение топок кипящего слоя, п.9, характеризуется низкой температурой горения, возможностью поглощения оксидов серы и минимальным содержанием топлива в массе кипящего слоя, от долей до нескольких процентов, поэтому они экологически эффективны и пригодны для экономичного сжигания дроблёных углей и высокозольных горючих отходов.The use of fluidized bed furnaces, clause 9, is characterized by a low combustion temperature, the possibility of absorbing sulfur oxides and a minimum fuel content in the fluidized bed mass, from fractions to several percent, therefore they are environmentally efficient and suitable for economical combustion of crushed coals and high-ash combustible waste.

Технические предложения по п.10 касаются подачи охлажденных в котле дымовых газов совместно с топочным дутьём и через тангенциальные и выхлопные сопла дожигающего дутья путём их подключения к тракту циркуляции дымовых газов, что обеспечивает снижение уровня температур топочного процесса в ВКД и топочной камере с соответствующим улучшением экологических характеристик котла. Technical proposals according to clause 10 relate to the supply of flue gases cooled in the boiler together with the combustion blast and through the tangential and exhaust nozzles of the afterburning blast by connecting them to the flue gas circulation path, which ensures a decrease in the temperature level of the combustion process in the EVA and the combustion chamber with a corresponding improvement in environmental boiler characteristics.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется на фигуре схемой вертикального продольного разреза котла с вихревым дожиганием.The invention is illustrated in the figure by a diagram of a vertical longitudinal section of a vortex afterburner boiler.

Котёл 1 с вихревым дожиганием содержит, образованные топочными экранами 2 и стенами 3, вихревые камеры дожигания (ВКД) 4 (по меньшей мере одну) с тангенциальными соплами 5 дожигающего дутья, соединенные через газоотводящие окна (ГОО) 6, в которых установлены выхлопные сопла 7 дожигающего дутья, с конвективными газоходами 8 и расположенную под ВКД 4 топочную камеру 9 со слоевой топкой 10. В данном случае ГОО 6 образовано щелевым выхлопным соплом 7 дожигающего дутья кольцевой формы, и используется слоевая топка 10 с цепной механической колосниковой решеткой прямого хода.Boiler 1 with vortex afterburning contains, formed by furnace screens 2 and walls 3, vortex afterburning chambers (EVC) 4 (at least one) with tangential afterburning nozzles 5, connected through gas outlet windows (GOO) 6, in which exhaust nozzles 7 are installed afterburning blast, with convective gas ducts 8 and a combustion chamber 9 located under the EVA 4 with a layered furnace 10. In this case, the HEO 6 is formed by a slotted exhaust nozzle 7 of the afterburning blast of an annular shape, and a layered furnace 10 with a chain mechanical grate of the forward run is used.

Слоевая топка 10 имеет систему 11 подачи топлива с бункером топлива 12, систему подачи топочного дутья с дутьевыми зонами 13 под слой 14 горящего топлива, соплами 15 вторичного дутья и каналами 16 подачи дутья с дутьевым вентилятором 17 и шиберами 18, а также систему 19 выгрузки золы. При этом тангенциальные сопла 5 дожигающего дутья и выхлопные сопла 7 дожигающего дутья каналами 16 подачи дутья с дутьевым вентилятором 17 и шиберами 18, как и система подачи топочного дутья, подключены к тракту 20 циркуляции дымовых газов.The layered furnace 10 has a fuel supply system 11 with a fuel bunker 12, a furnace blast supply system with blast zones 13 under a layer of burning fuel 14, secondary blast nozzles 15 and blast feed ducts 16 with a blast fan 17 and gates 18, as well as an ash discharge system 19 ... In this case, the tangential nozzles 5 of the afterburning blast and the exhaust nozzles 7 of the afterburning blast are connected to the flue gas circulation path 20 by the blast supply channels 16 with the blast fan 17 and the gates 18, as well as the combustion blast supply system.

Топочная камера 9 соединена с ВКД 4 через наклонный участок 21 и примыкающий к ВКД 4 подъёмный газоход 22 и установленное в верхней части ВКД 4, причем тангенциально по отношению к горизонтальной оси 23 ВКД 4, входное сопло 24, в данном случае выполненное фестонированием труб. Потоки из входного сопла 24 и из тангенциальных сопл 5 дожигающего дутья формируют в ВКД 4 вихрь 25, условно показанный стрелками, под которым в ВКД 4 расположены негазоплотный экран 26, бункер 27 с каналами 28 возврата уноса и регулирующими клапанами 29 потока ЦЧ. При этом используется конструкция ВКД 4 радиального типа.The combustion chamber 9 is connected to the EVA 4 through an inclined section 21 and a lifting gas duct 22 adjacent to the EVA 4 and installed in the upper part of the EVA 4, and tangentially with respect to the horizontal axis 23 of the EVA 4, the inlet nozzle 24, in this case made by festooning the pipes. The flows from the inlet nozzle 24 and from the tangential nozzles 5 of the afterburning blast form in the EVA 4 a vortex 25, conventionally shown by arrows, under which in the EVA 4 there are a non-gas-tight screen 26, a hopper 27 with channels 28 for the return of the entrainment and control valves 29 of the central flow. In this case, the design of the EVA 4 of the radial type is used.

Наклонный участок 21 создает гравитационную сепарацию и возврат по нему значительной части ЦЧ в топочную камеру 9. Для использования этого эффекта под наклонным участком 21 установлен типично применяемый в котлах ЦКС вынесенный теплообменник 30 с поверхностью нагрева 31 котла, расположенной в объёме кипящего слоя. Вынесенный теплообменник 30 подключен сверху каналом слива с дозатором 32 ЦЧ и патрубком 33 сброса псевдоожижающего агента к наклонному участку 21, а снизу соединен через дозатор ЦЧ 34 с топочной камерой 9.The inclined section 21 creates gravitational separation and returns through it a significant part of the CF into the combustion chamber 9. To use this effect, an external heat exchanger 30, typically used in CFB boilers, is installed under the inclined section 21 with a boiler heating surface 31 located in the fluidized bed volume. The removed heat exchanger 30 is connected from above by a drain channel with a metering unit 32 TsCh and a branch pipe 33 for discharging a fluidizing agent to an inclined section 21, and from the bottom it is connected through a metering unit TsCh 34 to a combustion chamber 9.

Котёл 1 с вихревым дожиганием имеет также различные вспомогательные элементы и оборудование, включая конвективные поверхности нагрева 35, расположенные в конвективном газоходе 8, золоуловитель 36, дымосос 37 и дымовую трубу 38.Boiler 1 with vortex afterburning also has various auxiliary elements and equipment, including convective heating surfaces 35 located in convective flue 8, ash collector 36, smoke exhauster 37 and chimney 38.

Котел 1 с вихревым дожиганием работает следующим образом. Топливо с требуемым расходом из бункера топлива 12 подается системой 11 подачи топлива в слоевую топку 10 и на её подвижном колоснике формируется слой 14 горящего топлива. Горение поддерживается подачей части топочного дутья через дутьевые зоны 13 под слой 14 горящего топлива и через сопла 15 вторичного дутья с его подводом по каналам 16 подачи дутья дутьевым вентилятором 17 при регулировке шиберами 18. При повышении температуры в слое 14 горящего топлива или в топочной камере 9 по тракту 20 циркуляции подводятся охлажденные дымовые газы, поддерживается низкотемпературный, экологически эффективный топочный процесс. После выгорания топлива шлак и зола выводятся из топочной камеры 9 системой 19 выгрузки золы.Boiler 1 with vortex afterburning operates as follows. Fuel with the required consumption from the fuel bunker 12 is supplied by the fuel supply system 11 to the layered furnace 10 and a layer 14 of burning fuel is formed on its movable grate. Combustion is supported by supplying a part of the combustion blast through the blast zones 13 under the layer 14 of burning fuel and through the secondary blast nozzles 15 with its supply through the blast supply channels 16 by the blast fan 17 when adjusted by the gates 18. When the temperature rises in the layer 14 of the burning fuel or in the combustion chamber 9 cooled flue gases are supplied through the circulation path 20, a low-temperature, environmentally efficient combustion process is maintained. After burning out the fuel, slag and ash are removed from the combustion chamber 9 by the ash discharge system 19.

Образующиеся дымовые газы увлекают частицы и через наклонный участок 21, подъёмный газоход 22, которые образованы стенами 3 и экранами 2, и входное сопло 24 из топочной камеры 9 поднимаются в ВКД 4. При этом дымовые газы с продуктами неполного сгорания и дутьё из тангенциальных сопл 5 дожигающего дутья поступают тангенциально по отношению к горизонтальной оси 23 ВКД 4, и импульсы этих струй, действуя в паре, формируют в ВКД 4 вихрь 25, показанный стрелками. Вихрь 25 интенсивно горит, причем его температура также контролируется подмешиванием через тракт 20 циркуляции охлажденных дымовых газов.The resulting flue gases entrain particles and through the inclined section 21, the lifting gas duct 22, which are formed by the walls 3 and screens 2, and the inlet nozzle 24 from the combustion chamber 9 rise to the EVA 4. In this case, the flue gases with incomplete combustion products and blowing from the tangential nozzles 5 The afterburning blast is fed tangentially with respect to the horizontal axis 23 of the EVA 4, and the pulses of these jets, acting in steam, form a vortex 25 in the EVA 4, shown by arrows. Vortex 25 burns intensively, and its temperature is also controlled by mixing through the path 20 of the circulation of cooled flue gases.

Встречный поток дожигающего дутья из выхлопного сопла 7 и центробежные силы удерживают частицы в ВКД 4, и они через негазоплотный экран 26 ссыпаются в бункер 27 и далее по каналам 28 возврата уноса с регулирующими клапанами 29 в виде потока ЦЧ дозируются обратно в топочную камеру 9. При этом конструкция ВКД 4 радиального типа существенно увеличивает эффективность улавливания ЦЧ и площадь интенсивно омываемых вихрем 25 охлаждающих экранов 2. В итоге организуется экологически эффективный низкотемпературный топочный процесс со ступенчатым подводом дутья и рециркуляцией дымовых газов. Циркулирующие через топочную камеру 9 и ВКД 4 ЦЧ, как и в технологии котлов ЦКС, обеспечивают управление процессами отвода тепла и поддержание изотермического, низкотемпературного, экономически и экологически эффективного режима горения с повышенными эксплуатационными показателями.The counter flow of the afterburning blast from the exhaust nozzle 7 and centrifugal forces keep the particles in the EVA 4, and they are poured through the non-gas-tight screen 26 into the bunker 27 and then through the entrainment return channels 28 with the control valves 29 in the form of a flow of CH are metered back into the combustion chamber 9. When Thus, the design of the EVA 4 of the radial type significantly increases the efficiency of collecting the central chill and the area of 25 cooling screens 2 intensively washed by the vortex. As a result, an environmentally efficient low-temperature combustion process with a staged supply of blast and recirculation of flue gases is organized. Circulating through the combustion chamber 9 and VKD 4 Tsch, as in the technology of CFB boilers, provide control of heat removal processes and maintenance of an isothermal, low-temperature, economically and environmentally efficient combustion mode with increased operational performance.

Наклонный участок 21 выполнен обмуровкой, он обеспечивает возврат значительной части горящих и горячих ЦЧ в топочную камеру 9 и поддерживает быстрое воспламенение и стабильное горение свежего топлива, что позволяет более эффективно сжигать угли, различные топлива, включая горючие отходы. Для более глубокого управления горением в топочной камере 9 часть потока ЦЧ с наклонного участка 21 по каналу слива, причем регулируемо дозатором 32 ЦЧ, подается через вынесенный теплообменник 30 с поверхностью нагрева 31 котла и в охлажденном виде через дозатор ЦЧ 34 сбрасывается в топочную камеру 9, охлаждая её. Это важно для поддержания низкотемпературного режима горения при переходе на высококалорийное либо более сухое топливо, а также для снижения подачи через тракт 20 циркуляции охлажденных дымовых газов в топочную камеру 9. Псевдоожижающий в вынесенном теплообменнике 30 кипящий слой псевдоожижающий агент, дутье высокого давления, сбрасывается по патрубку 33 в наклонный участок 21.The inclined section 21 is made by lining, it provides a return of a significant part of the burning and hot central chambers into the combustion chamber 9 and maintains fast ignition and stable combustion of fresh fuel, which allows more efficient combustion of coals, various fuels, including combustible waste. For a deeper control of combustion in the combustion chamber 9, a part of the CCh flow from the inclined section 21 through the drain channel, being regulated by the CCh metering unit 32, is fed through a remote heat exchanger 30 with a heating surface 31 of the boiler and cooled down through the CCh 34 metering unit is discharged into the combustion chamber 9, cooling her down. This is important to maintain a low-temperature combustion mode when switching to a high-calorific or drier fuel, as well as to reduce the supply through the channel 20 of the circulation of cooled flue gases into the combustion chamber 9. The fluidizing fluidizing agent in the external heat exchanger 30, a fluidizing agent, high-pressure blowing, is discharged through the branch pipe 33 into slope 21.

Дымовые газы выводятся из ВКД 4 через ГОО 6, охлаждаются конвективными поверхностями нагрева 35, которые расположены в конвективном газоходе 8, очищаются в золоуловителе 36 и дымососом 37 через дымовую трубу 38 рассеиваются в атмосфере.Flue gases are removed from EVA 4 through GOO 6, cooled by convective heating surfaces 35, which are located in a convective gas duct 8, cleaned in an ash collector 36 and a smoke exhauster 37 through a chimney 38 are dispersed in the atmosphere.

Claims

1. Boiler with vortex afterburning, containing vortex afterburning chambers formed by furnace screens and walls with a horizontal axis of rotation, tangential and exhaust nozzles of the afterburning blast, at least one, connected through gas outlet windows in which exhaust nozzles of the afterburning blast are installed, with convective gas ducts, at least one, and a combustion chamber, which has a layered furnace with fuel supply systems, combustion blast and ash discharge, characterized in that vortex chambers of afterburning of the radial type are used, and the combustion chamber is located under them and communicates with them through a lifting gas duct and installed in their upper part, and tangentially to their horizontal axis, inlet nozzles and bunkers located in their lower part with entrainment return channels and control valves.

2. Boiler with vortex afterburning according to claim 1, characterized in that the bunker in the lower part of the vortex afterburning chamber is highlighted by a non-gas-tight screen covering it.

3. Boiler with vortex afterburning according to claim 1, characterized in that the lifting gas flue is connected to the combustion chamber through an inclined section.

4. Boiler with vortex afterburning according to claim 3, characterized in that under the inclined section there is a drain channel with a circulating particles dispenser connected to a downstream heat exchanger connected from below through a circulating particles dispenser to the combustion chamber.

5. Boiler with vortex afterburning according to claim 3, characterized in that a discharge channel with a circulating particles dispenser is installed under the inclined section, connected to a thermal contact fuel treatment chamber located below, which is connected from above to the fuel supply systems and the processing of volatile fuel processing products, and from below through the metering device of fuel and circulating particles to the combustion chamber.

6. Boiler with vortex afterburning according to claim 3, characterized in that the lower side of the inclined section of the lifting gas duct, at least in its lower part, is made in the form of an inclined grate, which is connected at the top to the fuel supply system.

7. Boiler with vortex afterburning according to claim 1, characterized in that the fuel supply system is made in the form of solid fuel burners with fuel metering devices.

8. Boiler with vortex afterburning according to any one of claims 1-6, characterized in that a furnace with a chain mechanical grate is used as a layered furnace.

9. Boiler with vortex afterburning according to any one of claims 1-6, characterized in that a fluidized bed furnace is used as a layered furnace.

10. Boiler with vortex afterburning according to any one of claims 1 to 9, characterized in that tangential and exhaust nozzles of the afterburning blast and the combustion blast supply system are connected to the flue gas circulation path.