RU2848593C1 - Shaft furnace for burning biofuels and peat - Google Patents
Shaft furnace for burning biofuels and peatInfo
- Publication number
- RU2848593C1 RU2848593C1 RU2025109670A RU2025109670A RU2848593C1 RU 2848593 C1 RU2848593 C1 RU 2848593C1 RU 2025109670 A RU2025109670 A RU 2025109670A RU 2025109670 A RU2025109670 A RU 2025109670A RU 2848593 C1 RU2848593 C1 RU 2848593C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- fuel
- grate
- grates
- slag
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для сжигания кускового и фрезерного торфа, биотоплив в виде опилок, стружки и щепы, размером не более 50 мм, и может найти применение в теплоэнергетике.The invention relates to devices for burning lump and milled peat, biofuels in the form of sawdust, shavings and chips, no more than 50 mm in size, and can find application in thermal power engineering.
Известны топки для сжигания твердых топлив на неподвижной колосниковой решетке с неподвижным слоем. Они применяются в котлах малой мощности, как правило, с ручным обслуживанием и периодической загрузкой топлива. Данные топки имеют решетку из чугунных колосников, опирающихся на балки, заделанные в ее кирпичные стены. Под решетку с помощью специального воздуховода подают воздух, используемый для горения топлива. В колосниках имеются отверстия круглого или щелевидного сечения для прохода воздуха и удаления шлака и золы с колосниковой решетки. Свежие порции топлива забрасывают равномерным слоем на решетку через загрузочное окно, закрывающееся дверцей [Головков С.И., Коперин И.Ф., Найденов В.И. Энергетическое использования использование древесных отходов. - М.: Лесн. пром-ть, 1987, с. 47].Fixed-bed grate furnaces for burning solid fuels are known. They are used in low-power boilers, typically with manual maintenance and periodic fuel loading. These furnaces have a grate made of cast-iron grates supported by beams embedded in the brick walls. Air used for combustion is supplied under the grate via a special air duct. The grates have round or slit-shaped openings for the passage of air and the removal of slag and ash from the grate. Fresh portions of fuel are thrown in an even layer onto the grate through a loading window closed by a door [Golovkov S.I., Koperin I.F., Naidenov V.I. Energy Use of Wood Waste. - Moscow: Lesn. prom-t, 1987, p. 47].
Обслуживание ручных слоевых топок связано со значительными затратами тяжелого физического труда. Частичная механизация ручной топки была достигнута установкой поворотных или качающихся колосников. Этим облегчается одна их наиболее трудоемких топочных операций - очистка решетки от шлака [Стырикович М.А., Катковская К.Я., Серов Е.П. Котельные агрегаты. М.-Л. Госэнергоиздат, 1959, с. 75]. В отличие от топок с поворотными колосниками, где с решетки после выжига удаляется весь шлак и зола, в топках с качающимися колосниками их периодическое покачивание обеспечивает разрыхление очаговых остатков и удаление лишь низлежащего наиболее выгоревшего слоя. Процесс горения слоя топлива, находящегося выше, при этом не нарушается. Для поворотных и качающихся колосников применяют как ручной, так и механизированный приводы.Maintenance of manual grate furnaces requires significant amounts of heavy physical labor. Partial mechanization of manual furnace operation has been achieved by installing rotating or swinging grates. This simplifies one of the most labor-intensive furnace operations—cleaning the grate of slag [Styrikovich M.A., Katkovskaya K.Ya., Serov E.P. Boiler Units. Moscow-Leningrad State Power Publishing House, 1959, p. 75]. Unlike furnaces with rotating grates, where all slag and ash are removed from the grate after burnout, in furnaces with swinging grates, their periodic rocking loosens the focal residues and removes only the underlying, most burnt-out layer. The combustion process of the fuel layer above is not disrupted. Both manual and mechanized drives are used for rotating and swinging grates.
Облегчение труда машиниста, а также улучшение условий работы горящего слоя достигаются механизацией загрузки топлива на решетку с применением различных забрасывателей. В этом случае перед фронтом топки устанавливают бункер, из которого топливо поступает к забрасывателю, который подает его на слой. Используемые на практике забрасыватели топлива подразделяют на механические, пневматические и пневмомеханические [Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. Котельные установки промышленных предприятий: Учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1988, с. 117, рис. 6.4]. Обычно по ширине топки устанавливают несколько забрасывателей топлива. Однако механические и пневматические забрасыватели дают неравномерное по фракционному составу распределение топлива по длине решетки, что нежелательно. Пневмомеханические забрасыватели позволяют объединить в себе достоинства механических и пневматических и обеспечить более равномерное распределение топлива разных фракций по длине решетки [Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. Котельные установки промышленных предприятий: Учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1988, с. 119, рис. 6.5].The operator's work can be made easier and the working conditions of the burning bed can be improved by mechanizing the fuel loading onto the grate using various fuel spreaders. In this case, a hopper is installed in front of the furnace, from which the fuel is fed to the fuel spreader, which then delivers it to the bed. Fuel spreaders used in practice are divided into mechanical, pneumatic, and pneumomechanical [Sidelkovsky L.N., Yurenev V.N. Boiler Installations of Industrial Enterprises: A Textbook for Universities. - 3rd ed., revised. - Moscow: Energoatomizdat, 1988, p. 117, Fig. 6.4]. Usually, several fuel spreaders are installed across the width of the furnace. However, mechanical and pneumatic spreaders provide an uneven distribution of fuel in terms of fractional composition along the length of the grate, which is undesirable. Pneumatic-mechanical throwers allow combining the advantages of mechanical and pneumatic ones and providing a more uniform distribution of fuel of different fractions along the length of the grate [Sidelkovsky L.N., Yurenev V.N. Boiler installations of industrial enterprises: Textbook for universities. - 3rd ed., revised. - M.: Energoatomizdat, 1988, p. 119, Fig. 6.5].
Широко известны для сжигания древесины (дров) шахтные топки с наклонным слоем топлива, которые представляют собой футерованную шахту, в нижней части которой установлены наклонная и горизонтальная колосниковые решетки. Воздух для горения биотоплива подводится позонно через дверки люков, что позволяет регулировать процесс горения в зависимости от влажности топлива. Оптимальное разрежение в шахтной топке регулируется с помощью изменения положения шиберов в газовом тракте и производительности дымососа [Головков С.И., Коперин И.Ф., Найденов В.И. Энергетическое использования использование древесных отходов. - М.: Лесн. пром-ть, 1987, с. 48, рис. 5].Shaft furnaces with an inclined fuel bed are widely used for burning wood (firewood). They consist of a lined shaft with inclined and horizontal grates installed in the lower part. Air for combustion of biofuel is supplied in zones through hatch doors, which allows the combustion process to be regulated depending on the moisture content of the fuel. Optimum vacuum in the shaft furnace is regulated by changing the position of the dampers in the gas tract and the performance of the smoke exhaust fan [Golovkov S.I., Koperin I.F., Naidenov V.I. Energy utilization of wood waste. - Moscow: Lesn. prom-t, 1987, p. 48, fig. 5].
Шахтные топки с наклонным слоем топлива широко используются и для сжигания «мелкого» древесного топлива: опилок, стружки и топливной щепы. В данных топках биотопливо, обычно с помощью топливного рукава, часто каскадно-лоткового типа, подается в загрузочную воронку из которой через вертикальную шахту поступает на беспровальную наклонную ступенчатую колосниковую решетку, которая состоит из боковых чугунных наклонных кронштейнов с прорезями, в которые устанавливаются горизонтальные чугунные планки, образующие ступенчатую колосниковую решетку. Биотопливо под действием силы тяжести сползает по наклонной ступенчатой колосниковой решетке на нижние горизонтальные колосники, где завершается его процесс горения. Стены шахтной топки выполнены из огнеупорного кирпича, который в процессе работы топки вызывает мощные лучистые потоки, обеспечивающие термическую подготовку влажного биотоплива. Очистка ступеней наклонной колосниковой решетки и горизонтальной решетки осуществляется через люки, расположенные на фронтальной стене топки, с помощью специального кочегарного инструмента. Каждый из воздухопроводов для позонной подачи первичного воздуха снабжен индивидуальным шибером для регулировки его расхода [Головков С.И., Коперин И.Ф., Найденов В.И. Энергетическое использования использование древесных отходов. - М.: Лесн. пром-ть, 1987, с. 48, рис. 6].Shaft-type furnaces with inclined fuel beds are also widely used for burning "fine" wood fuels such as sawdust, shavings, and wood chips. In these furnaces, biofuel is typically fed through a fuel hose, often a cascade-type, into a loading hopper, from which it flows through a vertical shaft onto a continuous, inclined, stepped grate. The grate consists of lateral, inclined cast-iron brackets with slots into which horizontal cast-iron bars are installed, forming a stepped grate. Under the force of gravity, the biofuel slides down the inclined, stepped grate onto the lower horizontal grates, where combustion is completed. The shaft-type furnace walls are made of refractory brick, which, during operation, generates powerful radiant flows that ensure the thermal preparation of the wet biofuel. Cleaning of the inclined grate steps and the horizontal grate is carried out through hatches located on the front wall of the furnace, using a special stoker's tool. Each of the air ducts for the zoned supply of primary air is equipped with an individual damper for regulating its flow rate [Golovkov S.I., Koperin I.F., Naidenov V.I. Energy utilization of wood waste. - Moscow: Lesn. prom-t, 1987, p. 48, Fig. 6].
Однако возможности форсировки данных шахтных топок ограничены необходимостью поддерживать скорости первичного воздуха ниже критических для обеспечения устойчивости плотного слоя. Кроме того, они очень чувствительны к изменению качества биотоплива, его сыпучести и продолжительности эксплуатации до останова на чистку наклонной и горизонтальной колосниковых решеток. При снижении влажности мелкодревесное топливо скатывается в нижнюю часть колосниковой решетки, что делает невозможным организацию оптимального распределения первичного воздуха по длине решетки. Чрезмерная толщина топлива в нижней части наклонной колосниковой решетки и на горизонтальной решетке, вызывающая повышенное аэродинамическое сопротивление этих участков, ограничивает возможность подачи воздуха в данные зоны горения. Указанные обстоятельства вызывают рост потерь тепла с химической и механической неполнотой сгорания. Отсутствие нормального схода топлива по длине колосниковой решетки снижает аэродинамическую плотность узлов подачи биотоплива в шахтную топку и может вызвать его возгорание в загрузочной воронке и нижней части топливного рукава. Также необходимо отметить трудности удаления шлака со ступенек решетки и, особенно с горизонтальной части решетки, что ограничивает применение данных топок для сжигания загрязненных биотоплив. Данные явления в работе котлов, оборудованных шахтными топками с наклонным слоем, наблюдаются регулярно, что приводит к снижению эффективности и надежности работы котлов и систем теплоснабжения.However, the boost capabilities of these shaft furnaces are limited by the need to maintain primary air velocities below critical values to ensure dense bed stability. Furthermore, they are very sensitive to changes in biofuel quality, its flowability, and the operating time before shutdown for cleaning of the inclined and horizontal grates. As moisture content decreases, small wood fuel rolls to the bottom of the grate, making it impossible to optimally distribute primary air along the grate. Excessive fuel thickness at the bottom of the inclined grate and on the horizontal grate, causing increased aerodynamic drag in these areas, limits the ability to supply air to these combustion zones. These circumstances lead to increased heat loss due to chemical and mechanical incomplete combustion. Failure to properly flow fuel along the grate reduces the aerodynamic density of the biofuel feed units into the shaft furnace and can cause combustion in the loading hopper and the lower portion of the fuel hose. It's also important to note the difficulty of removing slag from the grate steps, especially from the horizontal portion of the grate, which limits the use of these furnaces for burning contaminated biofuels. These phenomena are regularly observed in boilers equipped with inclined-bed shaft furnaces, leading to reduced efficiency and reliability of the boilers and heating systems.
Данная шахтная топка принята нами за прототип.We have adopted this shaft furnace as a prototype.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание более эффективной шахтной топки с наклонным слоем для сжигания кускового и брикетированного торфа с низкой зольностью (до 10,0 % на сухую массу), а также биотоплив в виде опилок, стружки и щепы, размером не более 50 мм, с пониженными потерями от химической и механической неполноты сгорания и отсутствием шлакования горизонтальной колосниковой решетки и повышенной аэродинамической плотностью узлов подачи топлива.The problem addressed by the invention is the creation of a more efficient shaft furnace with an inclined bed for burning lump and briquetted peat with low ash content (up to 10.0% on a dry weight basis), as well as biofuels in the form of sawdust, shavings and chips, no more than 50 mm in size, with reduced losses from chemical and mechanical incomplete combustion and the absence of slagging of the horizontal grate and increased aerodynamic density of the fuel supply units.
Это достигается тем, что у шахтной топки, ограждения которой выполнены из огнеупорного материала, имеющей топливный рукав и загрузочную воронку с подачей топлива из нее в вертикальную шахту, обеспечивающую его подачу на наклонную ступенчатую колосниковую решетку, заканчивающуюся горизонтальной колосниковой решеткой под которой расположен шлаковый бункер, с позонной подачей первичного воздуха под колосниковые решетки с помощью воздухопроводов, снабженных индивидуальными шиберами для регулировки его расхода, между топливным рукавом и загрузочной воронкой установлен питатель, оснащенный загрузчиком топлива, шлаковый бункер выполнен в виде воздушно-каскадного классификатора с подводом в его нижнюю часть воздуха и закрытый сверху поворотными колосниками, регулирующими расход воздуха на выходе из воздушно-каскадного классификатора, при полном открытии поворотных колосников они контактируют с гребенкой, обеспечивающей удаление шлаковых наростов из отверстий щелевидного сечения.This is achieved by the fact that the shaft furnace, the enclosures of which are made of refractory material, has a fuel hose and a loading funnel with fuel supply from it into a vertical shaft, which ensures its supply to an inclined stepped grate, ending with a horizontal grate under which a slag bunker is located, with a zoned supply of primary air under grate bars With the help of air ducts equipped with individual dampers for regulating its flow rate, a feeder equipped with a fuel loader is installed between the fuel hose and the loading hopper, the slag bin is made in the form of an air-cascade classifier with air supplied to its lower part and closed at the top with rotary grates that regulate the air flow at the outlet of the air-cascade classifier, when the rotary grates are fully opened, they contact the comb, ensuring the removal of slag build-up from the slit-shaped openings.
На фиг. 1 изображена предлагаемая топка, продольный разрез, и местный разрез А-А.Fig. 1 shows the proposed firebox, a longitudinal section, and a local section A-A.
Топка для сжигания кускового и брикетированного торфа с низкой зольностью, а также биотоплив в виде опилок, стружки и щепы, размером не более 50 мм, содержит камеру сгорания 1, боковые стены которой, потолок 2 и фронтальная стена 3 выполнены из огнеупорного материала. Поступление топлива в питатель 4 происходит из топливного рукава 5. В потолке 2 камеры сгорания 1 выполнена вертикальная шахта 6, в которую топливо поступает из загрузочной воронки 7. Постоянное заполнение топливом загрузочной воронки 7 и вертикальной шахты 6 обеспечивается питателем 4, оснащенным загрузчиком 8, осуществляющим возвратно-поступательные движения. Топливо под действием силы тяжести сползает по наклонной ступенчатой колосниковой решетке 9 на поворотные колосники 10 с отверстиями 11 щелевидного сечения. Поворотные колосники 10 находятся над воздушно-каскадным классификатором 12, в нижнюю часть которого подводится воздух с помощью воздуховода 13. Данный воздух обеспечивает, при открытии поворотных колосников 10, отделение и возврат из очаговых остатков на наклонную ступенчатую колосниковую решетку 9 мелких фракций и частиц невыгоревшего топлива. Кроме этого, воздушный поток, направленный над поверхностью горящего слоя топлива к его начальному участку на наклонной ступенчатой колосниковой решетке 9, обеспечивает активное перемешивание газовых потоков, снижая химический и механический недожог топлива и интенсифицируя его воспламенение. Когда поворотные колосники 10 находятся в закрытом (горизонтальном) положении, воздух проходит через их отверстия 11 щелевидного сечения трапецеидальной формы, обеспечивая догорание горючих веществ в очаговых остатках, при этом верхняя направляющая стенка 14 воздушно-каскадного классификатора 12 отклоняет газовый поток в сторону наклонной ступенчатой колосниковой решетки 9, активизируя перемешивание газовых потоков. Для очистки от шлаковых наростов отверстий 11 поворотных колосников 10 проводится их полное открытие, при этом выступы 15 гребенки 16 входят в щелевидные отверстия 11 поворотных колосников 10, обеспечивая их очистку. Куски шлака и инородные примеси, попавшие в топливо, скапливаются в сборном бункере 17 воздушно-каскадного классификатора 12, откуда периодически удаляются. Подача первичного воздуха под наклонную ступенчатую колосниковую решетку 9 осуществляется позонно с помощью воздухопроводов 18, снабженных индивидуальными регулирующими устройствами (шиберами). Зола и шлак, провалившиеся с наклонной ступенчатой колосниковой решетки 9 на разделительные перегородки 19, удаляются через люки 20, расположенные на фронтальной стене 3. Расход воздуха на воздушно-каскадный классификатор 12 регулируется с помощью шибера 21. При сжигании топлива с относительной влажностью на рабочую массу более 45 % для обеспечения эффективного сжигания топлива в шахтную топку подается воздух после воздухоподогревателя.A furnace for burning low-ash lump and briquetted peat, as well as biofuels in the form of sawdust, shavings, and chips no larger than 50 mm, comprises a combustion chamber 1 whose side walls, ceiling 2, and front wall 3 are made of refractory material. Fuel enters a feeder 4 from a fuel hose 5. A vertical shaft 6 is formed in the ceiling 2 of the combustion chamber 1, into which fuel enters from a loading hopper 7. A feeder 4, equipped with a loader 8 that performs reciprocating movements, continuously fills the loading hopper 7 and the vertical shaft 6 with fuel. Under the action of gravity, the fuel slides down an inclined stepped grate 9 onto rotating grates 10 with slit-shaped openings 11. Rotary grates 10 are located above the air-cascade classifier 12, into the lower section of which air is supplied via air duct 13. This air, when the rotary grates 10 are opened, separates and returns fine particles and unburned fuel particles from the combustion residue to the inclined stepped grate 9. Furthermore, the air flow directed above the surface of the burning fuel layer toward its initial section on the inclined stepped grate 9 ensures active mixing of the gas flows, reducing chemical and mechanical underburning of the fuel and intensifying its ignition. When the rotary grates 10 are in the closed (horizontal) position, air passes through their trapezoidal slit-shaped openings 11, ensuring the combustion of combustible substances in the combustion residues. The upper guide wall 14 of the air-cascade classifier 12 deflects the gas flow toward the inclined stepped grate 9, activating the mixing of the gas flows. To clear the openings 11 of the rotary grates 10 of slag buildup, they are fully opened, whereby the projections 15 of the comb 16 enter the slit-shaped openings 11 of the rotary grates 10, ensuring their cleaning. Pieces of slag and foreign impurities that have entered the fuel accumulate in the collection bin 17 of the air-cascade classifier 12, from where they are periodically removed. Primary air is supplied to the inclined stepped grate 9 on a zone-by-zone basis via air ducts 18 equipped with individual control devices (dampers). Ash and slag that have fallen from the inclined stepped grate 9 onto the dividing partitions 19 are removed through hatches 20 located on the front wall 3. Air flow to the air-cascade classifier 12 is regulated by damper 21. When burning fuel with a relative humidity of over 45% per working mass, air is supplied to the shaft furnace after the air preheater to ensure efficient fuel combustion.
Работа топки для сжигания кускового и брикетированного торфа с низкой зольностью, биотоплив в виде опилок, стружки и щепы, размером не более 50 мм, осуществляется следующим образом.The operation of the furnace for burning lump and briquetted peat with low ash content, biofuels in the form of sawdust, shavings and chips, no more than 50 mm in size, is carried out as follows.
Топливо из топливного рукава 5 опускается в питатель 4, где загрузчиком 8 перемещается в загрузочную воронку 7. Из которой под действием силы тяжести топливо опускается в вертикальную шахту 6 и далее сползает по наклонной ступенчатой колосниковой решетке 9 на поворотные колосники 10 с отверстиями 11 щелевидного сечения. В процессе этого движения происходит подсушка топлива, термическое разложение его органической массы с последующим воспламенением летучих веществ и воспламенением и горением коксового остатка. Для обеспечения, протекающих процессов, окислителем с помощью воздухопроводов 18, снабженных индивидуальными регулирующими устройствами, позонно под наклонную ступенчатую колосниковую решетку 9 подается первичный воздух. Под поворотные колосники 10 воздух подается с помощью воздушно-каскадного классификатора 12. Когда поворотные колосники 10 находятся в закрытом (горизонтальном) положении, воздух проходит через их отверстия 11 щелевидного сечения трапецеидальной формы, обеспечивая догорание горючих веществ в очаговых остатках, при этом верхняя направляющая стенка 14 воздушно-каскадного классификатора 12 отклоняет газовый поток в сторону наклонной ступенчатой колосниковой решетки 9, активизируя перемешивание газовых потоков. Для очистки от шлаковых наростов отверстий 11 поворотных колосников 10 проводится их полное открытие, при этом выступы 15 гребенки 16 входят в щелевидные отверстия 11 поворотных колосников 10, обеспечивая их очистку. Куски шлака и инородные примеси, попавшие в топливо, скапливаются в сборном бункере 17 воздушно-каскадного классификатора 12, откуда периодически удаляются. Зола и шлак, провалившиеся с наклонной ступенчатой колосниковой решетки 9 на разделительные перегородки 19, удаляются через люки 20, расположенные на фронтальной стене 3. Расход воздуха на воздушно-каскадный классификатор 12 регулируется с помощью шибера 21.Fuel from fuel hose 5 is lowered into feeder 4, where it is moved by loader 8 into loading hopper 7. From there, under the force of gravity, the fuel descends into vertical shaft 6 and then slides down inclined stepped grate 9 onto rotating grates 10 with slit-shaped openings 11. During this movement, the fuel is dried, its organic matter undergoes thermal decomposition, followed by ignition of volatile substances and ignition and combustion of the coke residue. To supply the oxidizer for these processes, primary air is supplied zone by zone under inclined stepped grate 9 via air ducts 18, equipped with individual control devices. Air is supplied under the rotary grates 10 by means of an air-cascade classifier 12. When the rotary grates 10 are in the closed (horizontal) position, air passes through their openings 11 of a slit-shaped trapezoidal cross-section, ensuring the combustion of combustible substances in the focal residues, while the upper guide wall 14 of the air-cascade classifier 12 deflects the gas flow towards the inclined stepped grate 9, activating the mixing of the gas flows. To clear the openings 11 of the rotary grates 10 of slag build-up, they are fully opened, whereby the projections 15 of the comb 16 enter the slit-shaped openings 11 of the rotary grates 10, ensuring their cleaning. Pieces of slag and foreign impurities that have entered the fuel accumulate in the collection bin 17 of the air-cascade classifier 12, from where they are periodically removed. Ash and slag that have fallen from the inclined stepped grate 9 onto the dividing partitions 19 are removed through hatches 20 located on the front wall 3. Air flow to the air-cascade classifier 12 is regulated by damper 21.
Оптимальное распределение первичного воздуха между зонами определяется в процессе промышленно-эксплуатационных испытаний и зависит от вида сжигаемого топлива, его теплотехнических и гранулометрических характеристик. Завершение процесса выгорания топлива и образование очаговых остатков происходит в основном на поворотных колосниках 10, через отверстия 11 которых проходит первичный воздух. Для удаления очаговых остатков поворотные колосники 10 открываются, и очаговые остатки поступают в воздушно-каскадный классификатор 12, где осуществляется их аэродинамическое разделение: мелкие фракции и частицы невыгоревшего топлива возвращаются для догорания на наклонную ступенчатую колосниковую решетку 9, а куски шлака и инородные примеси, попавшие в топливо, опускаются в сборный бункер 17, откуда периодически удаляются. Верхняя направляющая стенка 14 воздушно-каскадного классификатора 12 отклоняет газовый поток в сторону наклонной ступенчатой колосниковой решетки 9, активизируя перемешивание газовых потоков, снижая химический и механический недожог топлива и интенсифицируя его воспламенение. Таким образом, воздух, поступающий по воздуховоду 13 в воздушно-каскадный классификатор 12, при закрытых (горизонтально расположенных) поворотных колосниках 10 выполняет функцию первичного. Далее, за счет профиля верхней направляющей стенки 14, он движется к наклонной ступенчатой колосниковой решетки 9, обеспечивая догорание горючих компонент, поднимающихся из слоя топлива, что позволяет организовать вторую ступень горения в топочном процессе. Для обеспечения высокой полноты выгорания горючих компонент топлива потолок 2, фронтальная стена 3 и боковые стены камеры сгорания 1 выполнены из огнеупорного материала.The optimal distribution of primary air between zones is determined during industrial and operational testing and depends on the type of fuel being burned, its thermal properties, and particle size distribution. Completion of the fuel burnout process and the formation of residual fuel occurs primarily on the rotating grates 10, through whose openings 11 the primary air passes. To remove the residual fuel, the rotating grates 10 open, and the residual fuel enters the air-cascade classifier 12, where it is aerodynamically separated: fine fractions and particles of unburned fuel are returned to the inclined stepped grate 9 for combustion, while slag pieces and foreign impurities contained in the fuel are lowered into the collection bin 17, from where they are periodically removed. The upper guide wall 14 of the air-cascade classifier 12 deflects the gas flow toward the inclined stepped grate 9, activating the mixing of the gas flows, reducing chemical and mechanical underburning of the fuel, and intensifying its ignition. Thus, air entering the air-cascade classifier 12 through the air duct 13, when the horizontally positioned rotating grates 10 are closed, functions as primary air. Further, due to the profile of the upper guide wall 14, it moves toward the inclined stepped grate 9, ensuring the afterburning of combustible components rising from the fuel layer, which enables the organization of the second combustion stage in the combustion process. To ensure high completeness of combustion of combustible fuel components, the ceiling 2, front wall 3, and side walls of the combustion chamber 1 are made of refractory material.
Данная слоевая схема двухступенчатого сжигания обеспечивает высокую полноту выгорания горючих компонент топлива и пониженные значения эмиссий оксидов азота и угарного газа. Опыт исследовательских работ на котлах с шахтными топками, в которых сжигаются различные биотоплива и имеющих различное конструктивное исполнение, позволяет прогнозировать достаточно эффективное сжигание кускового и брикетированного торфа с низкой зольностью (до 10,0 % на сухую массу), а также биотоплив в виде опилок, стружки и щепы, размером не более 50 мм, в предлагаемом топочном устройстве. Кроме этого, применение данного топочного устройства создает предпосылки для повышения среднеэксплуатационного КПД брутто котла не менее чем на 1,5 % за счет уменьшения потерь тепла с химической и механической неполнотой сгорания топлива, обеспечит возможность работы при избытках воздуха на выходе из топки (αт = 1,20-1,25), снизит эмиссии оксидов азота на 10-20 % и оксида углерода на 15-30 %, а также продлит жизненный цикл элементов камеры сгорания и системы подачи топлива. При сжигании топлив с низкой влажностью стенки воздушно-каскадного классификатора выполняются водоохлаждаемыми, однако необходимость данного мероприятия определяется при проведении промышленно-эксплуатационных мероприятий.This two-stage layered combustion system ensures highly complete combustion of combustible fuel components and reduced nitrogen oxide and carbon monoxide emissions. Research experience with shaft furnace boilers combusting various biofuels and with various designs allows us to predict the efficient combustion of sod and briquetted peat with low ash content (up to 10.0% dry matter), as well as biofuels in the form of sawdust, shavings, and wood chips no larger than 50 mm, in the proposed combustion device. Furthermore, the use of this combustion device creates the preconditions for increasing the average gross operating efficiency of the boiler by at least 1.5% by reducing heat losses due to chemical and mechanical incomplete combustion of the fuel. It also enables operation with excess air at the furnace outlet (α t = 1.20-1.25), reduces nitrogen oxide emissions by 10-20% and carbon monoxide emissions by 15-30%, and extends the life of combustion chamber components and the fuel supply system. When burning low-moisture fuels, the walls of the air-cascade classifier are water-cooled; however, the necessity of this measure is determined during industrial and operational activities.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2848593C1 true RU2848593C1 (en) | 2025-10-21 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU51997A1 (en) * | 1937-04-14 | 1937-11-30 | Т.Ф. Макарьев | Fireplace for burning peat fines or milled peat |
| SU1073532A1 (en) * | 1982-11-10 | 1984-02-15 | Научно-исследовательский институт санитарной техники | Device for removing ash and slag out of fire boxes and furnaces |
| RU2159390C1 (en) * | 2000-04-18 | 2000-11-20 | Солдатов Валерий Александрович | Furnace for burning solid fuel |
| RU2300051C1 (en) * | 2005-10-26 | 2007-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский центр ПО "Бийскэнергомаш" (ООО "НИЦ ПО "Бийскэнергомаш") | Boiling layer furnace for burning crushed fuels and combustible waste |
| RU2332616C2 (en) * | 2005-03-04 | 2008-08-27 | Мартин ГмбХ Фюр Умвельт-Унд Энергитехник | Method for burning flammable substances, in particular, wastes |
| RU2552009C1 (en) * | 2013-12-30 | 2015-06-10 | Евгений Михайлович Пузырёв | Mechanised grate-fired furnace |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU51997A1 (en) * | 1937-04-14 | 1937-11-30 | Т.Ф. Макарьев | Fireplace for burning peat fines or milled peat |
| SU1073532A1 (en) * | 1982-11-10 | 1984-02-15 | Научно-исследовательский институт санитарной техники | Device for removing ash and slag out of fire boxes and furnaces |
| RU2159390C1 (en) * | 2000-04-18 | 2000-11-20 | Солдатов Валерий Александрович | Furnace for burning solid fuel |
| RU2332616C2 (en) * | 2005-03-04 | 2008-08-27 | Мартин ГмбХ Фюр Умвельт-Унд Энергитехник | Method for burning flammable substances, in particular, wastes |
| RU2300051C1 (en) * | 2005-10-26 | 2007-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский центр ПО "Бийскэнергомаш" (ООО "НИЦ ПО "Бийскэнергомаш") | Boiling layer furnace for burning crushed fuels and combustible waste |
| RU2552009C1 (en) * | 2013-12-30 | 2015-06-10 | Евгений Михайлович Пузырёв | Mechanised grate-fired furnace |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4385567A (en) | Solid fuel conversion system | |
| US4030895A (en) | Apparatus for producing combustible gases from carbonaceous materials | |
| US8707876B2 (en) | Stepped floor for solid fuel boilers | |
| EP0060236B1 (en) | Apparatus for firing solid fuels | |
| AU2015307274A1 (en) | Solid and liquid/gas fueled, fully automated, smokeless combustion hot water/steam boiler adjustable according to coal type | |
| US20120247375A1 (en) | Grate clearing and ash removal system for gasification furnace | |
| RU2175421C1 (en) | Furnace device | |
| JPS63204004A (en) | furnace | |
| US4955296A (en) | Incinerator grate assembly | |
| RU2848593C1 (en) | Shaft furnace for burning biofuels and peat | |
| US4056069A (en) | Method of burning refuse | |
| RU2611079C2 (en) | Solid-fuel boiler | |
| JPS625242B2 (en) | ||
| RU2846649C1 (en) | Furnace for combustion of screened coals, peat and biofuels | |
| KR20100066825A (en) | A combustion chamber of a boiler using particle boards | |
| RU38217U1 (en) | BOILER UNIT FOR BURNING MILLING PEAT AND WOOD WASTE IN A BOILING LAYER | |
| SU1756741A1 (en) | Furnace for burning household garbage | |
| RU2810311C1 (en) | Grate | |
| US2316381A (en) | Furnace with reflex arch | |
| RU2775844C1 (en) | Unit for fire disposal of waste | |
| RU2772092C1 (en) | Boiler for burning coal, crushed municipal waste and method of its operation | |
| RU2824507C1 (en) | Coal gasification device | |
| RU2237834C1 (en) | Method of and device for combustion of solid fuel | |
| RU2612233C2 (en) | Solid-fuel boiler | |
| RU2382276C1 (en) | Burning method of loose wood wastes with high humidity and device for method's implementation with combustion chamber |