RU52625U1

RU52625U1 - SOLID FUEL COMBUSTION DEVICE, DOMESTIC AND INDUSTRIAL WASTE

Info

Publication number: RU52625U1
Application number: RU2005133900/22U
Authority: RU
Inventors: Леонид Ананьевич Файдюк; Владимир Гарольдович Федосов; Михаил Григорьевич Факторович
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Нексус-2Ф"
Priority date: 2005-10-03
Filing date: 2005-11-03
Publication date: 2006-04-10

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для сжигания всех видов твердого топлива, в т.ч. низкосортного, и может найти свое применение при термической переработке мусора, бытовых и промышленных отходов в коммунальном хозяйстве и в промышленности. Ее задачей является обеспечения полноты сжигания любого твердого топлива, технологичности устройства в условиях монтажа и эксплуатации. Устройство для сжигания твердого топлива, бытовых и промышленных отходов, содержит рабочую камеру с конусообразным подом и колосниковой решеткой, расположенную под ней камеру дожигания, окружной_канал подачи воздуха и канал отвода продуктов сгорания. Окружной канал подачи воздуха состоит из автономных каналов, расположенных по высоте пода, что обеспечивает качественное смешивание, колосниковая решетка выполнена в виде жаропрочной надставки с отверстиями, связывающими надколосниковое пространство с камерой дожигания, в верхней части которой выполнены сопла с возможностью многоструйной подачи воздуха. Надставочное пространство с камерой дожигания образуют эпицентр горения, где происходит концентрация горючих газов при высокой температуре, что и обеспечивает полноту сгорания. При этом, устройство смонтировано на опорах и состоит из двух корпусов, что обеспечивает его технологичность в процессе монтажа и эксплуатации.The utility model relates to devices for burning all types of solid fuels, including low-grade, and can find its application in the thermal processing of garbage, household and industrial waste in utilities and industry. Its task is to ensure the completeness of burning of any solid fuel, the manufacturability of the device in the conditions of installation and operation. A device for burning solid fuel, household and industrial waste, contains a working chamber with a cone-shaped hearth and a grate, an afterburner located below it, a circumferential air supply channel and a channel for the removal of combustion products. The circumferential air supply channel consists of autonomous channels located along the height of the hearth, which ensures high-quality mixing, the grate is made in the form of a heat-resistant extension with holes connecting the nados to the afterburner, in the upper part of which there are nozzles with the possibility of multi-jet air supply. The extension space with the afterburner forms the epicenter of combustion, where there is a concentration of combustible gases at high temperature, which ensures complete combustion. At the same time, the device is mounted on supports and consists of two buildings, which ensures its manufacturability during installation and operation.

Description

Полезная модель относится к устройствам для сжигания всех видов твердого топлива, в т.ч. низкосортного, и может найти свое применение при термической переработке мусора, бытовых и промышленных отходов в коммунальном хозяйстве, в промышленности.The utility model relates to devices for burning all types of solid fuels, including low-grade, and can find its application in the thermal processing of garbage, household and industrial waste in utilities, in industry.

Известно топочное устройство для сжигания бытовых и промышленных отходов (см. П-т RU №2100701, 6 F 23 G 5/00, 1995 г.), содержащее рабочую камеру с наклонным огнеупорным подом и систему подачи в рабочую камеру газообразного окислителя. Наклонный под выполнен в виде монолитной плиты со сквозными отверстиями, в которые введены шуровочные трубы, соединенные одним концом с системой подачи окислителя, а другим - выходящим в рабочий объем топки, при этом, каждый ряд шуровочных труб снабжен механизмом их возвратно-поступательного перемещения вдоль их осей.Known furnace device for burning household and industrial waste (see Pt RU No. 2100701, 6 F 23 G 5/00, 1995), containing a working chamber with an inclined refractory hearth and a system for supplying a gaseous oxidizer to the working chamber. Inclined under is made in the form of a monolithic plate with through holes in which drill pipes are inserted, connected at one end to the oxidizer supply system and the other to the furnace working volume, each row of drill pipes provided with a mechanism for their reciprocating movement along them axes.

Недостатком известного топочного устройства является невозможность осуществления полного сжигания летучих газов, которые образуются над сжигаемой массой твердого топлива, проходят под сводом печи и сразу попадают в дымовую трубу. Выполнение пода наклонным только в одной плоскости не обеспечивает концентрацию летучих газов, так как отсутствует зона их накопления и дожигания. Кроме того, топочное устройство смонтировано в монолитном корпусе, и в случае необходимости проведения ремонта или замены отдельных элементов, например, огнеупорного пода, нужно разбирать все устройство A disadvantage of the known furnace device is the inability to completely burn the volatile gases that form above the combusted mass of solid fuel, pass under the roof of the furnace and immediately fall into the chimney. The execution of the hearth inclined in only one plane does not provide a concentration of volatile gases, since there is no zone of their accumulation and afterburning. In addition, the furnace device is mounted in a monolithic casing, and if it is necessary to repair or replace individual elements, for example, a fireproof hearth, it is necessary to disassemble the entire device

полностью, что является трудоемким процессом и снижает полезное время работы печи.completely, which is a time-consuming process and reduces the useful time of the furnace.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для газогенераторного сжигания всех видов твердого топлива, бытовых и промышленных отходов (П-т UA 44982, 6 F 23 G 5/00, Бюл. №3, 2002 г.), выбранный за прототип. Устройство содержит загрузочную камеру с жаростойким подом в виде усеченного конуса, меньшим основанием направленным вниз, со сквозными каналами, связывающими окружной канал подачи воздуха для первичного окисления топлива с надколосниковым пространством, центральный вертикально направленный вниз канал-камеру дожигания образующегося при горении топлива пиролизного газа, связанный с автономной дозирующей камерой подачи воздуха - окислителя. Зольная камера расположена под центральным каналом - камерой дожигания пиролизного газа и частиц недогоревшего топлива.Closest to the claimed is a device for gas-fired burning of all types of solid fuel, household and industrial waste (P-UA 44982, 6 F 23 G 5/00, Bull. No. 3, 2002), selected for the prototype. The device comprises a loading chamber with a heat-resistant hearth in the form of a truncated cone, with a smaller base pointing downward, with through channels connecting the circumferential air supply channel for primary oxidation of fuel with the pericarpaceous space, a central vertically directed downward channel-chamber of the afterburning of pyrolysis gas formed during fuel combustion, connected with autonomous metering chamber for air supply - oxidizing agent. The ash chamber is located under the central channel - the afterburner of the pyrolysis gas and particles of unburned fuel.

Недостатком устройства является неполное сгорание топлива и его просыпание в зольную камеру вследствие неравномерного смешивания воздуха - окислителя с нагретым пиролизным газом и частицами топлива, что приводит к нестабильности процесса горения. Кроме того, в процессе эксплуатации возникает необходимость ремонта или замены его элементов, и когда устройство смонтировано в одном корпусе, его нужно полностью демонтировать, что приводит к трудозатратам и увеличению времени простоя.The disadvantage of this device is the incomplete combustion of fuel and its spilling into the ash chamber due to uneven mixing of air - an oxidizing agent with heated pyrolysis gas and fuel particles, which leads to instability of the combustion process. In addition, during operation, there is a need to repair or replace its elements, and when the device is mounted in one housing, it must be completely dismantled, which leads to labor costs and increased downtime.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении эффективности термической переработки отходов и другого твердого топлива путем обеспечения полноты их сгорания, за счет стабильного горения топлива по всему пространству пода, беспрепятственного движения потоков пиролизного газа сверху пода в камеру дожигания, их The technical problem solved by the invention is to increase the efficiency of thermal processing of waste and other solid fuels by ensuring the completeness of their combustion, due to the stable combustion of fuel throughout the space of the hearth, unhindered movement of pyrolysis gas flows from the hearth into the afterburner,

концентрации, улучшение экологических показателей работы печи и технологичности устройства в процессе монтажа и эксплуатации.concentration, improving environmental performance of the furnace and the manufacturability of the device during installation and operation.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для сжигания твердого топлива, бытовых и промышленных отходов, содержащем рабочую камеру с конусообразным подом, футерованным жаростойким материалом со сквозными отверстиями и колосниковой решеткой, расположенную под ней камеру дожигания, окружной канал подачи воздуха и канал отвода продуктов сгорания, согласно полезной модели, окружной канал подачи воздуха состоит из автономных окружных каналов подачи воздуха, расположенных по высоте пода, колосниковая решетка выполнена в виде жаростойкой надставки с отверстиями, связывающими надколосниковое пространство с камерой дожигания, в верхней части которой выполнены сопла с возможностью многоструйной подачи воздуха, при этом, устройство смонтировано на опорах и выполнено из верхнего корпуса, в котором размещена рабочая камера, и нижнего - с камерой дожигания и каналом отвода продуктов сгорания, соединенных между собой окружным поясом.The problem is achieved in that in a device for burning solid fuel, household and industrial waste, containing a working chamber with a cone-shaped hearth, lined with heat-resistant material with through holes and a grate, an afterburner located below it, a circular air supply channel and a channel for the removal of combustion products , according to a utility model, the circular air supply channel consists of autonomous circular air supply channels located along the height of the hearth, the grate is made in the form of nesting extensions with holes connecting the pericarpal space with the afterburner, in the upper part of which nozzles with the possibility of multi-jet air supply are made, while the device is mounted on supports and made of the upper case in which the working chamber is located, and the lower one with the afterburner and a channel for exhausting combustion products interconnected by a circumferential belt.

Кроме того, устройство отличается тем, что поверхностный слой всей жаропрочной футеровки, включая под, надставку и камеру дожигания содержит мелкодисперсный катализатор горения, что способствует увеличению скорости протекания процесса горения и повышению его температуры.In addition, the device is characterized in that the surface layer of the entire heat-resistant lining, including under, extension and afterburner, contains a finely divided combustion catalyst, which contributes to an increase in the rate of the combustion process and an increase in its temperature.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема вертикального разреза предложенного устройства, на фиг.2 - общий вид.The utility model is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a diagram of a vertical section of the proposed device, Fig.2 is a General view.

Устройство содержит рабочую камеру 1 с подом 2, футерованным жаростойким материалом, со сквозными отверстиями 3, расположенными по периметру пода, образуя ярусы, и связывающими надколосниковое пространство с каналами подачи воздуха 4, расположенными по высоте пода с возможностью автономной подачи воздуха к каждому его ярусу. The device comprises a working chamber 1 with a hearth 2, lined with heat-resistant material, with through holes 3 located along the perimeter of the hearth, forming tiers, and connecting the pericarpaceous space with air supply channels 4 located along the height of the hearth with the possibility of autonomous air supply to each tier.

Под 2 выполнен сборным из отдельных секций, что технологично в изготовлении и уменьшает вероятность его растрескивания из-за резких перепадов температур в процессе эксплуатации. В верхней части рабочей камеры 1 выполнен люк 5 для загрузки топлива. В нижней части пода 2 установлена жаростойкая надставка 6 с отверстиями 7 для прохождения пиролизных газов и недогоревших частиц топлива из надколосникового пространства в камеру дожигания 8, в верхней части которой выполнены сопла 9 с возможностью многоструйной подачи воздуха. Камера дожигания 8 снабжена автономным дозирующим каналом подачи воздуха и расположена соосно под рабочей камерой 1. Под камерой дожигания 8 находится зольник 10, соединенный с каналом для отвода отработанных газов 11, который снабжен дымососом 12.Under 2, it is prefabricated from separate sections, which is technologically advanced in manufacture and reduces the likelihood of cracking due to sudden changes in temperature during operation. In the upper part of the working chamber 1 there is a hatch 5 for loading fuel. In the lower part of the hearth 2, a heat-resistant extension 6 with openings 7 is installed for passage of pyrolysis gases and unburned fuel particles from the pericarpaceous space into the afterburning chamber 8, in the upper part of which nozzles 9 are made with the possibility of multi-jet air supply. The afterburning chamber 8 is equipped with an autonomous metering air supply channel and is located coaxially under the working chamber 1. Under the afterburning chamber 8 there is an ash pan 10 connected to the exhaust gas channel 11, which is equipped with a smoke exhaust 12.

В рабочей камере 1 установлены горелки 13 для первичного розжига и прогрева устройства. К устройству, также подсоединен теплообменник 14 для утилизации тепла отработанных газов, который размещен в нижнем корпусе 16.In the working chamber 1, burners 13 are installed for the primary ignition and heating of the device. A heat exchanger 14 is also connected to the device for recovering heat from exhaust gases, which is located in the lower housing 16.

Все устройство выполнено в виде верхнего 15 и нижнего 16 корпусов, которые соединены между собой окружным поясом 17. Для обеспечения удобства эксплуатации устройство смонтировано на опорах 18, к которым крепятся верхний 15 и нижний 16 корпуса при помощи подвижных упоров 19 и 20, которые обеспечивают регулирование положения корпусов как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Это позволяет повысить технологичность при монтаже устройства и легко производить замену или ремонт любой его части, не демонтируя полностью.The whole device is made in the form of upper 15 and lower 16 cases, which are interconnected by a circumferential belt 17. To ensure ease of use, the device is mounted on supports 18, to which the upper 15 and lower 16 cases are attached using movable stops 19 and 20, which provide regulation the position of the cases in both horizontal and vertical plane. This allows you to increase manufacturability during installation of the device and it is easy to replace or repair any part of it, without dismantling it completely.

В качестве жаростойкого материала для футеровки пода 2, надставки 6 и камеры дожигания 8 использована керамика, поверхностный слой которой пропитан мелкодисперсным катализатором горения, что способствует повышению температуры и ускорению протекания реакций горения на всех этапах.As a heat-resistant material for lining the hearth 2, extension 6 and the afterburner 8, we used ceramics, the surface layer of which is impregnated with a finely divided combustion catalyst, which helps to increase the temperature and accelerate the course of combustion reactions at all stages.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Сырье загружают в рабочую камеру 1 через люк 5 в верхней части рабочей камеры. Затем при помощи горелок 13 производят розжиг и разогрев жаростойкой надставки 6 и камеры дожигания 8 до температуры 960-1000°С. Горение происходит за счет тяги дымососа 12, установленного в канале отвода отработанных газов 11.Raw materials are loaded into the working chamber 1 through the hatch 5 in the upper part of the working chamber. Then, using burners 13, they ignite and heat up the heat-resistant extension 6 and the afterburner 8 to a temperature of 960-1000 ° С. Combustion occurs due to the draft of the smoke exhauster 12 installed in the exhaust gas duct 11.

В результате первичного нагрева в надколосниковом пространстве начинается процесс пиролиза - от горючих составляющих сырья отделяются летучие вещества, образуются пары воды и угли. Через каналы 4 в надколосниковое пространство подают воздух, регулируя его количество и интенсивность подачи по ярусам пода, что обеспечивает его более качественное смешивание с образовавшимися пиролизными газами.As a result of the primary heating, the pyrolysis process begins in the supra-gully space - volatile substances are separated from the combustible components of the raw material, water vapor and coal are formed. Through the channels 4, air is supplied into the periosteal space, regulating its quantity and the supply intensity along the hearth tiers, which ensures its better mixing with the pyrolysis gases formed.

На жаростойкой надставке 6 образовался слой углей, частицы которого вступают в реакцию с кислородом, содержащемся в подаваемом воздухе, в результате чего образуется двуокись углерода СО₂ и водяной пар, которые являются компонентами горючего газа. Горючий газ под воздействием разрежения опускается вниз в камеру дожигания 8, проходя сквозь слой раскаленных углей и разогреваясь за счет увеличения площади контактной поверхности с этой раскаленной массой до температуры образования окиси углерода и водорода, т.е. становится активным - готовым к окислению.A coal layer was formed on the heat-resistant extension 6, the particles of which react with the oxygen contained in the supplied air, resulting in the formation of carbon dioxide CO ₂ and water vapor, which are components of a combustible gas. Under the influence of rarefaction, combustible gas sinks down into the afterburner 8, passing through a layer of hot coals and heating up due to an increase in the contact surface area with this hot mass to the temperature of formation of carbon monoxide and hydrogen, i.e. becomes active - ready for oxidation.

Далее, попадая в камеру дожигания 8, которая вместе с надставочным пространством (под надставкой 6) образует эпицентр горения, эти элементы концентрируются там при высокой температуре, одновременно полностью окисляясь. Для обеспечения полного сгорания в камеру дожигания 8 многоструйно подают воздухи через сопла 9 из нижнего окружного канала 4.Then, getting into the afterburning chamber 8, which together with the extension space (under extension 6) forms the epicenter of combustion, these elements are concentrated there at high temperature, while completely oxidizing. To ensure complete combustion in the afterburner 8 multi-jet air is supplied through nozzles 9 from the lower circumferential channel 4.

Данный процесс можно регулировать, поддерживая необходимую температуру зоны эпицентра горения, дозируя подачу воздуха и This process can be regulated by maintaining the necessary temperature of the zone of the epicenter of combustion, dosing the air supply and

количество сырья, чего нельзя было достичь в устройстве, принятом за прототип. Как показывают экспериментальные исследования, температура в зоне горения должна поддерживаться в пределах 1100-1400°С. При таких условиях количество вредных веществ в отработанных газах находится в пределах нормы.the amount of raw material that could not be achieved in the device adopted as a prototype. As experimental studies show, the temperature in the combustion zone should be maintained within 1100-1400 ° C. Under such conditions, the amount of harmful substances in the exhaust gas is within normal limits.

Преимущество устройства заключается в том, что его конструкция обеспечивает оптимальные условия сгорания продуктов пиролиза, а именно: первичное горение топлива и дожигание пиролизных газов происходит сверху вниз, что позволяет разогревать их, пропуская сквозь слой раскаленных до температуры 1200°С углей, что способствует их распаду на составляющие компоненты и делает активными, т.е. готовыми к окислению. Направленное движение потоков пиролизного газа и концентрация его компонентов при высокой температуре в эпицентре горения обеспечивает их полное сгорание.The advantage of the device is that its design provides optimal conditions for the combustion of pyrolysis products, namely: primary combustion of fuel and afterburning of pyrolysis gases occurs from top to bottom, which allows them to be heated by passing coals heated to a temperature of 1200 ° C, which contributes to their decay into constituent components and makes active, i.e. ready for oxidation. The directed movement of the pyrolysis gas flows and the concentration of its components at high temperature in the epicenter of combustion ensures their complete combustion.

Выполнение конструкции устройства из двух корпусов, каждый из которых установлен на опорах независимо от другого, обеспечивает его технологичность в процессе сборки и эксплуатации, снижает трудозатраты.The design of the device from two buildings, each of which is mounted on supports independently of the other, ensures its manufacturability in the process of assembly and operation, reduces labor costs.

Например, нижнюю часть устройства, где установлен теплообменник, можно приспособить к различным условиям эксплуатации, в зависимости от способа утилизации тепла и его назначения. Замену одного вида теплообменника другим можно произвести, не демонтируя верхний корпус.For example, the lower part of the device where the heat exchanger is installed can be adapted to various operating conditions, depending on the method of heat recovery and its purpose. One type of heat exchanger can be replaced by another without dismantling the upper case.

Т.о., заявляемая полезная модель позволит повысить полноту сгорания топлива, одновременно обеспечивая технологичность устройства в процессе монтажа и эксплуатации.Thus, the claimed utility model will increase the completeness of fuel combustion, while ensuring the manufacturability of the device during installation and operation.

Claims

1. A device for burning solid fuel, household and industrial waste, containing a working chamber with a cone-shaped hearth, lined with heat-resistant material with through holes and a grate, an underburning chamber located below it, a circular air supply channel and a channel for the removal of combustion products, characterized in that the circumferential air supply channel consists of autonomous circumferential air supply channels located along the height of the hearth, the grate is made in the form of a heat-resistant extension with holes, connecting they have a pericarpic space with an afterburner, in the upper part of which nozzles with the possibility of multi-jet air supply are made, while the device is mounted on supports and made of an upper housing in which the working chamber is located, and a lower one with an afterburner and a combustion products exhaust duct connected between each other with a circumferential belt.

2. The device according to claim 1, characterized in that the surface layer of the entire heat-resistant lining contains a finely divided combustion catalyst.