PL229173B1

PL229173B1 - System of stepped air distribution for counter-current burning for furnaces and the technology of burning in this system

Info

Publication number: PL229173B1
Application number: PL413250A
Authority: PL
Inventors: Jacek Ręka; Mariusz Filipowicz
Original assignee: Reka Jacek Cebud
Priority date: 2015-07-24
Filing date: 2015-07-24
Publication date: 2018-06-29
Also published as: PL413250A1

Abstract

Układ stopniowanej dystrybucji powietrza do przeciwprądowego spalania dla palenisk zawiera łukowy deflektor (4), o wymiarze 20 - 100% szerokości wnętrza komory spalania, ulokowany przed nim ceramiczny profil (6) o przekroju zbliżonym do litery L oraz ulokowany nad nim zawirowywacz (8) o przekroju zbliżonym do ściętego klina lub prostokąta, od dołu uformowany w kształt łuku. Może też być wyposażony w łukowy deflektor, odchylony o co najmniej 3° do góry w stronę okna (3) wsadowego. Łukowy prosty deflektor (4) i łukowy odchylony deflektor pod czaszą zaopatrzone są w co najmniej dwa stopnie (5). Technologia spalania w wyżej wskazanym układzie polega na tym, że powietrze do przeciwprądowego spalania rozdziela się na powietrze pierwotne oraz powietrze nagrzewające się podczas przepływu przez metalowa komorę frontu i wprowadzane ponad oknem (3) jako powietrze wtórne. Gazy palne uwalniane z paliwa stałego przepływają od tylnej ściany paleniska (2), wzdłuż prostego łukowego deflektora (4) lub odchylonego łukowego deflektora do przodu paleniska (2), aż do strefy mieszania z powietrzem wtórnym, dopalającym, a stopnie (5) prostego łukowego deflektora (4) lub odchylonego łukowego deflektora zwiększają turbulentność przepływu gazów intensyfikując mieszanie z powietrzem wtórnym. Następnie zebrane pod prostym łukowym deflektorem (4) lub odchylonym łukowym deflektorem produkty zgazowania z obszarów przyściennych paleniska (2) przechodzą w centralną część obszaru dopalania, gdzie temperatura jest największa, zaś zawirowywacz (8) w obszarze nad prostym łukowym deflektorem (4) lub odchylonym łukowym deflektorem powoduje zawirowanie i dodatkowe mieszanie spalin oraz powietrza wtórnego ulatujących z komory spalania.The staged air distribution system for countercurrent combustion for furnaces includes an arched deflector (4) with a size of 20 - 100% of the width of the interior of the combustion chamber, a ceramic profile (6) with a cross-section similar to the letter L located in front of it and a swirler (8) located above it with cross-section similar to a truncated wedge or rectangle, formed from the bottom into an arch. It can also be provided with an arcuate deflector, inclined by at least 3 ° upwards towards the feed window (3). The arched straight deflector (4) and the arched inclined deflector under the canopy are provided with at least two steps (5). The combustion technology in the above-mentioned system is based on the fact that the air for countercurrent combustion is divided into primary air and the air that heats up as it flows through the metal chamber of the front and is introduced above the window (3) as secondary air. The flammable gases released from the solid fuel flow from the rear wall of the firebox (2), along the straight arched deflector (4) or the inclined arched deflector to the front of the firebox (2), up to the mixing zone with the secondary, afterburning air, and the stages (5) of the straight arc the deflector (4) or the deflector-curved deflector increase the turbulence of the gas flow by intensifying the mixing with the secondary air. Then, the gasification products collected under the straight arched deflector (4) or the deflected arched deflector from the wall areas of the furnace (2) pass into the central part of the post-combustion area, where the temperature is the highest, and the swirler (8) in the area above the straight arched deflector (4) or the deflector The arched deflector causes swirling and additional mixing of exhaust gases and secondary air escaping from the combustion chamber.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest układ stopniowanej dystrybucji powietrza do przeciwprądowego spalania w paleniskach kominkowych stalowych, żeliwnych i ceramicznych w celu obniżenia emisji tlenku węgla i pyłów, będących wynikiem niezupełnego i niecałkowitego spalania.The subject of the invention is a staged air distribution system for countercurrent combustion in steel, cast iron and ceramic fireplaces in order to reduce the emission of carbon monoxide and dust resulting from incomplete and incomplete combustion.

Powszechnie stosowane urządzenie typu piec, kominek czy pieco-kuchnia stanowią instalację spalania malej mocy umożliwiającym przetworzenie energii chemicznej zawartej w paliwie do energii cieplnej skumulowanej w spalinach. Proces spalania stałego paliwa obejmuje prawie równocześnie biegnące stadia: odparowania wilgoci - suszenie, odgazowania czyli pierwotnej pirolizy, wtórnej pirolizy, spalania homogenicznego lotnych produktów termolizy substancji węglowej i spalania heterogenicznego powstałego karbonizatu. Ważnym momentem przebiegu procesu jest zapłon części lotnych, oddzielający okres nagrzewania cząstki paliwa od okresu spalania zarówno części lotnych jak i pozostałości koksowej.A commonly used device such as a stove, fireplace or stove-kitchen is a low-power combustion installation that allows the chemical energy contained in the fuel to be converted into thermal energy accumulated in the exhaust gases. The process of solid fuel combustion includes almost simultaneously running stages: evaporation of moisture - drying, degassing, i.e. primary pyrolysis, secondary pyrolysis, combustion of homogeneous volatile products of carbonaceous thermolysis and combustion of the heterogeneous resulting char. An important moment in the course of the process is the ignition of volatile components, separating the heating period of the fuel particle from the combustion period of both volatile components and the coke residue.

W instalacjach spalania paliw stałych małej mocy, znajduje zastosowanie głównie technologia spalania w warstwie w złożu stacjonarnym z przepływem powietrza w układzie współprądowym lub przeciwprądowym. Doświadczenia użytkowania kominków i pieców wskazują, że najbardziej przyjaznym dla użytkownika sposobem załadunku paliwa stałego w postaci biomasy, głównie drewna lub brykietu z drewna, jest okresowe dozowanie porcji paliwa a następnie spalanie w cyklu z dozowaniem powietrza za pomocą ręcznej lub automatycznej regulacji dopływu powietrza do spalania w układzie przeciwprądowym. Ponieważ w małym palenisku nie ma możliwości oddzielenia komory odgazowania od komory spalania gazów pizolitycznych i dystrybucji powietrza pierwotnego i wtórnego taka technologia spalania w warstwie w złożu stacjonarnym niestety charakteryzuje się znacząco wyższą emisją zanieczyszczeń w porównaniu z do spalania współprądowego w kotle fluidalnym lub pyłowym. Optymalizacja technologii procesu spalania polega na optymalnej organizacji procesu spalania i dobór parametrów procesowych, takich jak temperatura spalania produktów rozkładu paliwa, odpowiedni stosunek ilości powietrza do spalanego w czasie paliwa, zapewniającego całkowite spalenie jego organicznej substancji, zapewnienie równomiernego kontaktu biopaliwa stałego i utleniacza powietrza, oraz homogeniczności mieszaniny lotnych produktów termicznego rozkładu paliwa z powietrzem a także zapewnienie maksymalnej sprawności pozyskania ciepła użytecznego z wyprodukowanej energii cieplnej w czasie spalania, czyli zapewnienie odpowiedniej wymiany ciepła w układzie spaliny, powietrze, materiał konstrukcyjny. Czystość spalania zależy więc od technologii spalania realizowanej w cyklu dla pojedynczego i kolejnych załadunków do nagrzanego pieca poprzez regulację w czasie cyklu strumieni powietrza kierowanych bezpośrednio na złoże paliwa i do przepływających gazów pizolitycznych zawierających również cząstki stałe.In low-power solid fuel combustion installations, the combustion technology is mainly used in a layer in a stationary bed with air flow in a downstream or countercurrent system. The experience of using fireplaces and stoves shows that the most user-friendly way of loading solid fuel in the form of biomass, mainly wood or wood briquettes, is periodic dosing of fuel portions and then combustion in a cycle with air dosing by means of manual or automatic control of the combustion air supply in a counter-current system. Since in a small furnace it is not possible to separate the degassing chamber from the combustion chamber of insulating gases and the distribution of primary and secondary air, such a technology of combustion in a layer in a stationary bed, unfortunately, is characterized by significantly higher emissions of pollutants compared to co-current combustion in a fluidized bed or pulverized boiler. Optimization of the combustion process technology consists in the optimal organization of the combustion process and the selection of process parameters, such as the combustion temperature of fuel decomposition products, the appropriate ratio of the amount of air to the fuel burned over time, ensuring complete combustion of its organic substance, ensuring uniform contact between the solid biofuel and the air oxidizer, and homogeneity of the mixture of volatile products of thermal decomposition of fuel with air, as well as ensuring the maximum efficiency of obtaining useful heat from the produced thermal energy during combustion, i.e. ensuring adequate heat exchange in the exhaust, air, construction material system. Thus, the cleanliness of combustion depends on the combustion technology carried out in the cycle for single and subsequent loads into the heated furnace by regulating, during the cycle, air streams directed directly to the fuel bed and to the flowing pyrolytic gases also containing solid particles.

Znane są rozwiązania oparte na strefowym dostarczaniu powietrza do komory paleniskowej za pośrednictwem kanałów powietrznych umieszczonych odpowiednio u dołu i u góry frontowej ramy palenisk kominkowych albo na ścianach bocznych innych palenisk. Przykładem jest opis polskiego zgłoszenia wynalazku nr P.357068, dotyczący systemu dopalania, zwłaszcza w piecu piekarniczym. Układ ten wyposażony jest w dysze powietrza wtórnego zamontowane w ścianach bocznych, tworzących obudowę komory spalania. Wloty dysz powietrza wtórnego znajdują się na zewnątrz pieca i są usytuowane jeden nad drugim, zaś zakończenia dysz skierowane są w środkową część komory spalania, nad paleniskiem pieca. Ponadto na zewnątrz pieca wloty dysz powietrza wtórnego zaopatrzone są w zasuwy wlotów. W górnej części przewodu kominowego wyprowadzony jest pod kątem rurociąg połączony z wentylatorem powietrznym.There are known solutions based on the zone supply of air to the combustion chamber through air ducts located respectively at the bottom and at the top of the front frame of fireplace hearths or on the side walls of other hearths. An example is the description of the Polish patent application No. P.357068, concerning an afterburning system, especially in a baking oven. This system is equipped with secondary air nozzles installed in the side walls, forming the combustion chamber housing. The inlets of the secondary air nozzles are outside the furnace and are arranged one above the other, and the nozzles end points towards the central part of the combustion chamber, above the furnace hearth. Moreover, on the outside of the furnace, the inlets of the secondary air nozzles are equipped with inlet sliders. In the upper part of the chimney, there is an angled pipe connected with the air fan.

Innym przykładem urządzenia spełniającego podobną funkcję jest opis polskiego zgłoszenia wzoru użytkowego nr W. 103882, dotyczący napowietrzacza metalowego wkładu kominka. Przedmiot wzoru użytkowego ma zastosowanie w kominkach z metalowym wkładem, zamykanym szybą żaroodporną. Napowietrzacz metalowego wkładu kominka, stanowi zespół kanałów i otworów z przesłonami, usytuowanych w strefie komory spalania, charakteryzuje się tym, że stanowi go otwór wlotowy z przesłoną w przedniej ścianie popielnika, kanał z otworem wlotowym z przesłoną i otworem wylotowym, usytuowanym w komorze spalania, w strefie dolnej krawędzi ramy drzwi oraz kanały, us ytuowane na zewnętrznej ścianie komory spalania w strefie ramy drzwi, z wlotem na wysokości dolnej ściany komory spalania i wylotem nad górną ramą drzwi, przy czym przesłony i połączone są cięgłami z dźwignią sterującą.Another example of a device fulfilling a similar function is the description of the Polish application for utility model No. W. 103882, concerning the ventilator of the metal fireplace insert. The object of the utility model is used in fireplaces with a metal insert, closed with a heat-resistant glass. The ventilator of the metal fireplace insert is a set of channels and openings with shutters located in the combustion chamber zone, characterized by the fact that it is an inlet with a shutter in the front wall of the ash pan, a channel with an inlet with a shutter and an outlet located in the combustion chamber, in the area of the lower edge of the door frame and the ducts located on the outer wall of the combustion chamber in the area of the door frame, with an inlet at the level of the lower wall of the combustion chamber and an outlet above the upper door frame, with the shutters and connected with the control lever by means of rods.

Typowe rozwiązania palenisk kominków i pieców przewidują stosowanie dwóch strumieni powietrza: pierwszego, skierowanego do wnętrza komory, od dołu oraz drugiego, skierowanego na szyPL 229 173 B1 bę drzwiczek, od góry, co ma za zadanie zwiększenie efektywności procesu spalania w pobliżu szyby, co znacznie zmniejsza jej zabrudzenie. Wysokie temperatury spalania a co za tym idzie wysoka sprawność energetyczna paleniska jest uzyskiwana w paleniskach ceramicznych na przykład w paleniskach według zarejestrowanych wzorów wspólnotowych 001703646-0001, 001703646-0002, 001703646-0003 i 001703646-0004.Typical solutions for fireplaces and stoves provide for the use of two air streams: the first, directed towards the inside of the chamber, from the bottom, and the second, directed at the door opening, from the top, which is to increase the efficiency of the combustion process near the glass, which significantly reduces its soiling. High combustion temperatures and thus high energy efficiency of the furnace is obtained in ceramic furnaces, for example in furnaces according to registered Community designs 001703646-0001, 001703646-0002, 001703646-0003 and 001703646-0004.

Problem techniczny związany ze stosowaniem omówionych wyżej rozwiązań dotyczy ograniczonej możliwości penetracji wnętrza komory paleniskowej urządzenia grzewczego przez dostarczane powietrze. Działanie wykorzystywanych obecnie układów stopniowania powietrza opiera się na dopalaniu produktów zgazowania przede wszystkim w rejonie szyby drzwiczek, ścian bocznych paleniska i wylotu z komory spalania. Dolny strumień powietrza jest kierowany do wsadu paliwa, przez co nie jest możliwe dotarcie utleniacza w rejon tylnej ściany paleniska. Taki stan rzeczy powoduje okresowy, powtarzalny wzrost stężenia tlenku węgla w spalinach.The technical problem related to the application of the solutions discussed above concerns the limited possibility of penetration of the interior of the furnace chamber of the heating device by the supplied air. The operation of the currently used air staging systems is based on the afterburning of gasification products mainly in the area of the door glass, side walls of the furnace and the outlet from the combustion chamber. The lower air stream is directed to the fuel charge, which prevents the oxidant from reaching the rear wall of the furnace. This state of affairs causes a periodic, repetitive increase in the concentration of carbon monoxide in the exhaust gas.

Ponadto, istniejące układy dystrybucji powietrza nie wpływają w znaczącym stopniu na turbulentność przepływu gazów w komorze paleniskowej, a co za tym idzie nie wywołują intensywnego mieszania utleniacza z palnymi produktami zgazowania, co uniemożliwia efektywne ich dopalenie w strefie pod deflektorem, jak to zauważono w badaniach pieców.In addition, the existing air distribution systems do not significantly affect the turbulence of the gas flow in the furnace chamber, and thus do not cause intensive mixing of the oxidant with flammable gasification products, which prevents their effective afterburning in the area under the deflector, as was noted in the tests of furnaces .

Przeprowadzono badania parametrów eksploatacyjnych piecokominków pod kątem opracowania optymalnego sterowania wytwarzaniem ciepła i redukcji emisji.The operational parameters of fireplace stoves were tested in terms of the development of optimal heat generation control and emission reduction.

Badania technologii spalania własne oraz symulacje w układzie pełnej regulacji strefowego dopływu powietrza pozwoliły na identyfikację miejscowego występowania nieefektywnego procesu spalania związanego z zachodzeniem reakcji endotermicznych w warunkach redukujących.Own studies of combustion technology and simulations in the system of full regulation of the zonal air supply allowed for the identification of the local occurrence of an ineffective combustion process associated with the occurrence of endothermic reactions under reducing conditions.

Wprowadzanie dużego strumienia powietrza, jest skutecznym sposobem zwiększania czystości spalin ale nagrzewające się powietrze zwiększa stratę kominową energii wytwarzanej w palenisku i obniża całkowitą sprawność instalacji. Eksperymentalne badania technologii spalania oraz symulacje przestrzenne tych procesów wskazały, że jest możliwe takie pokierowanie strumieniami gazów z rozkładu paliwa i nagrzanego powietrza dopalającego wtórnego, że jego ilość jest minimalna, niezbędna do zapewnienia właściwego procesu spalania w całej komorze paleniska.Introducing a large stream of air is an effective way to increase the purity of the exhaust gases, but the heating up air increases the chimney loss of energy generated in the furnace and reduces the overall efficiency of the installation. Experimental studies of combustion technologies and spatial simulations of these processes have shown that it is possible to direct the gas streams from the decomposition of fuel and heated secondary combustion air in such a way that its amount is minimal, necessary to ensure the proper combustion process in the entire furnace chamber.

Rezultaty badań pozwoliły na sformułowanie istoty wynalazku w następujący sposób.The results of the research allowed to formulate the essence of the invention as follows.

Układ stopniowanej dystrybucji powietrza do przeciwprądowego spalania dla palenisk zbudowano w ten sposób, że palenisko zaopatrzono w trzy współpracujące ze sobą elementy: deflektor nowej konstrukcji ulokowany nad paleniskiem, ceramiczny profil ulokowany za deflektorem oraz zawirowywacz ulokowany nad deflektorem.The staged air distribution system for countercurrent combustion for furnaces was built in such a way that the furnace was equipped with three cooperating elements: a new design deflector located above the furnace, a ceramic profile located behind the deflector and a swirler located above the deflector.

Łukowy deflektor ma szerokość stanowiącą 20-100% szerokości wnętrza komory spalania, Może to być deflektor prosty, albo odchylony, o co najmniej 3° do góry w stronę okna wsadowego.The arched deflector has a width 20-100% of the width of the interior of the combustion chamber. It may be a straight deflector or it may be inclined at least 3 ° upwards towards the feed port.

Łukowy deflektor pod czaszą od dołu ma, co najmniej dwa stopnie, przy czym szerokość stopni stanowi 10-100% całkowitej szerokości deflektora, mierzonej między jego skrajną lewą i prawą krawędzią i długości nie większej niż 75% głębokości komory paleniskowej, mierzonej między wewnętrzną powierzchnią szyby i wewnętrzną powierzchnią tylnej ściany komory spalania. Wysokość stopni jest stała lub zmienna i wynosi 10-100% wymiaru grubości deflektora. Ceramiczny profil o przekroju zbliżonym do litery L ma szerokość równą 30-100% szerokości komory paleniskowej, mierzonej między wewnętrznymi powierzchniami ścian bocznych komory spalania oraz długość w głąb komory 50-90% odległości pomiędzy deflektorem a ściana czołową wnętrza paleniska.The arched deflector under the canopy has at least two degrees, the width of the steps being 10-100% of the total width of the deflector, measured between its extreme left and right edges, and a length of not more than 75% of the depth of the furnace chamber, measured between the inner surface of the glass. and the inner surface of the rear wall of the combustion chamber. The height of the steps is fixed or variable and amounts to 10-100% of the thickness of the deflector. A ceramic profile with a cross-section similar to the letter L has a width equal to 30-100% of the width of the furnace chamber, measured between the inner surfaces of the side walls of the combustion chamber, and a length of 50-90% of the distance between the deflector and the front wall of the furnace inside the chamber.

Zawirowywacz ma przekrój zbliżonym do ściętego klina lub prostokąta, od dołu uformowany w kształt łuku i przytwierdzony jest do stropu komory spalania.The swirler has a cross-section similar to a truncated wedge or a rectangle, formed from the bottom in the shape of an arc and is attached to the roof of the combustion chamber.

Technologia spalania w układzie stopniowanej dystrybucji powietrza do przeciwprądowego spalania dla palenisk polega na tym, że rozdziela się strumień powietrza na wprowadzane na poziomie stosu paliwa stałego powietrze pierwotne oraz powietrze nagrzewające się podczas przepływu przez metalową komorę frontu i wprowadzane ponad oknem jako powietrze wtórne. Gazy palne uwalniane z paliwa przepływają od tylnej ściany paleniska, wzdłuż deflektora do przodu paleniska, aż do strefy mieszania z powietrzem wtórnym, dopalającym, a stopnie deflektora zwiększają turbulentność przepływu gazów intensyfikując mieszanie z powietrzem wtórnym, następnie zebrane pod deflektorem.The combustion technology in the system of staged air distribution for countercurrent combustion for furnaces is based on the fact that the air stream is divided into primary air introduced at the level of the solid fuel stack and air that heats up as it flows through the metal chamber of the front and enters above the window as secondary air. The flammable gases released from the fuel flow from the rear wall of the firebox, along the deflector to the front of the firebox, into the mixing zone with the secondary, afterburner air, and the stages of the deflector increase the turbulence of the gas flow, intensifying the mixing with the secondary air, then collected under the deflector.

Produkty zgazowania z obszarów przyściennych paleniska przechodzą w centralną część obszaru dopalania, gdzie temperatura jest największa, zaś zawirowywacz w obszarze nad deflektorem spalin, powoduje zawirowanie spalin i powietrza wtórnego ulatujących z komory spalania.The gasification products from the wall areas of the furnace pass into the central part of the afterburning area, where the temperature is the highest, and the swirler in the area above the flue gas deflector causes the exhaust gas and secondary air escaping from the combustion chamber to swirl.

Wprowadzanie dużego strumienia powietrza wtórnego, jest skutecznym sposobem zwiększania czystości spalin ale nagrzewające się powietrze zwiększa stratę kominową energii wytwarzanejIntroducing a large stream of secondary air is an effective way to increase the purity of exhaust gases, but the heating of the air increases the stack loss of energy produced

PL 229 173 B1 w palenisku i obniża całkowitą sprawność instalacji. Eksperymentalne badania technologii spalania oraz symulacje przestrzenne tych procesów wskazały, że jest możliwe takie pokierowanie strumieniami gazów z rozkładu paliwa i nagrzanego powietrza dopalającego wtórnego, że jego ilość jest minimalna, niezbędna do zapewnienia właściwego procesu spalania w całej komorze paleniska.PL 229 173 B1 in the furnace and reduces the overall efficiency of the installation. Experimental studies of combustion technologies and spatial simulations of these processes have shown that it is possible to direct the gas streams from the decomposition of fuel and heated secondary combustion air in such a way that its amount is minimal, necessary to ensure the proper combustion process in the entire furnace chamber.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania dla kominka na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia w przekroju palenisko kominka z łukowym deflektorem prostym, fig. 1a w przekroju palenisko z łukowym deflektorem odchylonym, fig. 2 palenisko z fig. 1 w widoku od przodu, fig. 3 łukowym deflektor prosty w widoku perspektywicznym od dołu, fig. 3a łukowym deflektor odchylony w widoku perspektywicznym od dołu, fig. 4 łukowy deflektor z fig. 3 i fig. 3a w widoku od dołu, fig. 5 przekrój osiowy na fig. 3, fig. 5a, przekrój osiowy na fig. 3a, fig. 6 ceramiczny profil widoku perspektywicznym, a fig. 7 zawirowywacz widoku perspektywicznym.The subject of the invention is presented in an embodiment for a fireplace in the drawings, in which Fig. 1 shows a fireplace stove with a straight arched deflector in cross-section, Fig. 1a in a cross-section a fireplace with an arched deflector, Fig. 2 a furnace in Fig. 1 in a front view. Fig. 3 the arched deflector in a perspective view from below, Fig. 3a the arched deflector in a perspective view from below, Fig. 4 the arched deflector of Fig. 3 and Fig. 3a in a bottom view, Fig. 5 the axial section in Fig. Fig. 3, Fig. 5a, the axial section in Fig. 3a, Fig. 6 a ceramic profile in perspective view, and in Fig. 7 a turbulator in perspective view.

Kominek 1 ma palenisko 2 z oknem 3 wsadowym, w postaci szyby żaroodpornej. Nad paleniskiem 2 ulokowany jest łukowy prosty deflektor 4 lub odchylony o 3° łukowy deflektor 4a, ze stopniami 5. Przed prostym lukowym deflektorem 4 lub odchylonym łukowym deflektorem 4a, bezpośrednio nad szybą 3 ulokowany jest ceramiczny profil 6 o przekroju zbliżonym do litery L. Nad prostym łukowym deflektorem 4 lub odchylonym łukowym deflektorem 4a, do stropu 7 paleniska 2 przymocowany jest zawirowywacz 8, który w przykładzie ma przekrój zbliżony do ściętego klina, a od dołu uformowany w kształt łuku.The fireplace 1 has a fireplace 2 with a 3-insert window in the form of a heat-resistant glass. Above the furnace 2 there is a straight arched deflector 4 or a 3 ° inclined arched deflector 4a, with degrees 5. In front of the straight arched deflector 4 or inclined arched deflector 4a, directly above the glass 3, there is a ceramic profile 6 with a cross-section similar to the letter L. Above With a straight arched deflector 4 or an oblique arched deflector 4a, a swirler 8 is attached to the roof 7 of the firebox 2, which in the example has a cross-section similar to a truncated wedge, and formed at the bottom in the shape of an arch.

Powietrze do przeciwprądowego spalania rozdziela się na powietrze 9 wprowadzane na poziomie stosu paliwa 10 stałego jako powietrze pierwotne oraz powietrze 11 nagrzewające się podczas przepływu przez metalowa komorę frontu i wprowadzane ponad oknem 3 wsadowym, jako powietrze wtórne. Gazy palne 12 uwalniane z paliwa 10 stałego przepływają od tylnej ściany paleniska 2, wzdłuż prostego łukowego deflektora 4 lub odchylonego łukowego deflektora 4a do przodu paleniska 2, aż do strefy mieszania 13 z powietrzem wtórnym, dopalającym, a stopnie 5 prostego łukowego deflektora 4 lub odchylonego łukowego deflektora 4a zwiększają turbulentność przepływu gazów intensyfikując mieszanie z powietrzem wtórnym.The air for countercurrent combustion is separated into air 9 introduced at the level of the solid fuel stack 10 as primary air and air 11, which heats up as it flows through the metal front chamber, and is introduced above the feed window 3 as secondary air. Combustible gases 12 released from solid fuel 10 flow from the rear wall of the firebox 2, along the straight arched deflector 4 or the inclined arched deflector 4a to the front of the firebox 2, up to the mixing zone 13 with secondary, afterburning air, and stages 5 of a straight arched deflector 4 or a deflector the arcuate deflector 4a increases the turbulence of the gas flow by intensifying the mixing with the secondary air.

Produkty zgazowania z obszarów przyściennych paleniska 2 przechodzą w centralną część obszaru dopalania, gdzie temperatura jest największa, zaś zawirowywacz 8 w obszarze 14 nad prostym łukowym deflektorem 4 lub odchylonym lukowym deflektorem 4a, powoduje zawirowanie spalin i powietrza wtórnego ulatujących z komory spalania.The gasification products from the adjacent areas of the furnace 2 pass into the central part of the afterburning area, where the temperature is the highest, and the swirler 8 in the area 14 above the straight arched deflector 4 or the deflected arched deflector 4a causes the exhaust gas and secondary air escaping from the combustion chamber to swirl.

Przymocowany do stropu 7 paleniska zawirowywacz 8 zmienia kierunek spalin ponad prostym łukowym deflektorem 4 lub odchylonym łukowym deflektorem 4a wydłużając drogę spalin przed kominka 1.The swirler 8 fixed to the roof 7 of the furnace changes the direction of the exhaust gas over the straight arched deflector 4 or the inclined arched deflector 4a, extending the exhaust path in front of the fireplace 1.

Przegroda w obszarze nad prostym łukowym deflektorem 4 lub odchylonym łukowym deflektorem 4a spalin, prowadzi do zawirowania spalin i powietrza wtórnego ulatujących z komory spalania, co wydłuża czas kontaktu i zarazem redukcji zawartości cząstek stałych w spalinach.The partition in the area above the straight arched deflector 4 or the oblique arched exhaust deflector 4a causes the exhaust gas and secondary air to escape from the combustion chamber to swirl, which increases the contact time and thus reduces the particulate content in the exhaust gas.

Turbulencja spalin zwiększa oddawanie ciepła do bryły prostego łukowego deflektora 4 lub odchylonego łukowego deflektora 4a i paleniska dzięki czemu ulega obniżeniu ulega strata kominowa.The turbulence of the exhaust gases increases the heat dissipation to the body of the straight arched deflector 4 or the inclined arched deflector 4a and the furnace, thanks to which the chimney loss is reduced.

Wyższa temperatura prostego łukowego deflektora 4 lub odchylonego łukowego deflektora 4a utrzymuje wysoką temperaturę produktów zgazowania przed dopaleniem bezpośrednio nad nim.The higher temperature of the straight arched deflector 4 or the deflected arched deflector 4a maintains the high temperature of the gasification products from afterburning directly above it.

Claims

1. A system of staged air distribution for countercurrent combustion in the furnace, characterized in that it includes an arched deflector (4, 4a) with a width constituting 20-100% of the width of the interior of the combustion chamber, a ceramic profile (6) with a cross-section similar to the letter L located in front of it and a swirler (8) located above it with a cross-section similar to a truncated wedge or a rectangular from below formed in the shape of an arc.

An arrangement according to claim 1, characterized in that it is provided with an arcuate straight deflector (4).

An arrangement according to claim 1, characterized in that the arcuate deflector (4a) is tilted upwards by at least 3 ° towards the loading port (3).

An arrangement according to claim 1 or 2 or 3, characterized in that the arched straight deflector (4) and the arched inclined deflector (4a) under the canopy are provided with at least two steps (5).

PL 229 173 B1

Arrangement according to claim 1 or 2 or 3 or 4, characterized in that the width of the steps is 10-100% of the total width of the deflector (4) and (4a), measured between its leftmost and right-hand edges and a length of not more than 75%. the depth of the combustion chamber, measured between the inner surface of the glass and the inner surface of the rear wall of the combustion chamber.

System according to claim 1 or 2 or 3 or 4 or 5, characterized in that the height of the steps (5) is constant.

An arrangement according to claim 1 or 2 or 3 or 4 or 5, characterized in that the height of the steps (5) is variable and amounts to 10-100% of the thickness of the deflector (4) and (4a).

System according to claim 1, characterized in that the ceramic profile (6) with a cross-section similar to the letter L has a width equal to 30-100% of the width of the combustion chamber, measured between the inner surfaces of the side walls of the combustion chamber and a length of 50-90% deep into the chamber. the distance between the deflector and the front wall of the furnace interior.

An arrangement according to claim 1, characterized in that the swirler (8) with a cross-section similar to a truncated wedge is attached to the roof of the combustion chamber.

Arrangement according to claim 1, characterized in that the swirler (8) with a rectangular cross-section is attached to the roof of the combustion chamber.

11. Combustion technology in the staged air distribution system of countercurrent combustion of furnaces, characterized in that the air for countercurrent combustion is divided into air (9) introduced at the level of the solid fuel stack (10) as primary air and air (11) heating up as it flows through metal chamber of the front and introduced above the window (3) as secondary air, with combustible gases (12) released from the solid fuel (10) flowing from the rear wall of the firebox (2), along a straight arched deflector (4) or a deviated arched deflector (4a) ) to the front of the furnace (2), up to the mixing zone (13) with the secondary, afterburning air, and the stages (5) of the straight arched deflector (4) or the deflected arched deflector (4a) increase the gas flow turbulence by intensifying the mixing with the secondary air, and then collected under the straight arched deflector (4) or the inclined arched deflector (4a) gasification products from the areas adjacent to the furnaces the spark (2) passes into the central part of the afterburning area, where the temperature is the highest, and the swirler (8) in the area above the straight arched deflector (4) or the inclined arched deflector (4a) causes swirling and additional mixing of the exhaust gas and secondary air escaping from the chamber burning.