[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2052715C1 - Swirl furnace and method for coarse-crushed solid fuel combustion in swirl furnace - Google Patents

Swirl furnace and method for coarse-crushed solid fuel combustion in swirl furnace Download PDF

Info

Publication number
RU2052715C1
RU2052715C1 RU92009760A RU92009760A RU2052715C1 RU 2052715 C1 RU2052715 C1 RU 2052715C1 RU 92009760 A RU92009760 A RU 92009760A RU 92009760 A RU92009760 A RU 92009760A RU 2052715 C1 RU2052715 C1 RU 2052715C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
nozzle
particles
chamber
secondary air
Prior art date
Application number
RU92009760A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU92009760A (en
Inventor
Владимир Анатольевич Чамин
Original Assignee
Владимир Анатольевич Чамин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Анатольевич Чамин filed Critical Владимир Анатольевич Чамин
Priority to RU92009760A priority Critical patent/RU2052715C1/en
Priority to PCT/RU1993/000291 priority patent/WO1994014004A1/en
Publication of RU92009760A publication Critical patent/RU92009760A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2052715C1 publication Critical patent/RU2052715C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C3/00Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber
    • F23C3/006Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber being arranged for cyclonic combustion
    • F23C3/008Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber being arranged for cyclonic combustion for pulverulent fuel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

FIELD: fuel combustion. SUBSTANCE: swirl chamber is fed with fuel, primary and secondary air streams. Secondary air stream is fed through coarse fuel fractions processing chamber communicating with mouth, of swirl chamber. Fuel fragments falling into chamber are conveyed to secondary air stream which is, together with fuel fragments, turned by means of concave surface. Secondary air stream velocity is maintained above rated free-fall velocity of most large fragment of fuel. Swirl furnace has swirl chamber with slopes forming mouth whereunder large fuel fragment processing chamber is located, which is, essentially, curvilinear channel. Bottom part of channel accommodates nozzle and wall concave relative to nozzle is placed oposite to the latter. Opposite wall above nozzle has bottom section oriented toward nozzle axis and to opposite wall. Upper edge of wall is aimed at top section of opposite wall oriented along opposing slope of swirl chamber. EFFECT: improved design, facilitated fuel combustion. 6 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к способам сжигания грубоизмельченного твердого топлива в вихревых топках котлов, а также к самим конструкциям указанных вихревых топок. The invention relates to a power system, in particular to methods for burning coarsely ground solid fuel in a swirl chamber of boilers, as well as to the structures of said swirl chamber.

Известны способ сжигания грубоизмельченного твердого топлива в вихревой топке и вихревая топка [1] содержащая вихревую камеру с наклонными скатами, образующими устье, под которым расположено сопло, ориентированное вдоль наклонного ската в сторону наклонной вниз горелки, размещенной над скатом. A known method of burning coarse solid fuel in a vortex furnace and a vortex furnace [1] containing a vortex chamber with inclined ramps forming the mouth, under which there is a nozzle oriented along the inclined ramp towards the downward inclined burner located above the ramp.

В указанном способе топливо подают совместно с потоком воздуха через наклонную вниз горелку. При этом указанный поток воздуха, участвующий в начальной стадии процесса горения топлива, называют первичным. Через сопло, расположенное под устьем, подают поток воздуха вдоль наклонного ската под первичный поток воздуха. Поток воздуха, подаваемый через сопло и участвующий в последующей стадии горения топлива, прошедшего через вихревую камеру, называют вторичным. В результате взаимодействия двух встречно направленных и смещенных друг относительно друга первичного и вторичного потоков организуется вихревое движение газов в нижней части вихревой камеры. При этом вторичный поток воздуха подают со скоростью, превышающей скорость витания наиболее крупных частиц топлива. Первичный поток воздуха вместе с топливом с помощью горелки направляют вниз вихревой камеры, который затем разворачивается вверх у противоположной стенки вихревой камеры. При этом мелкие частицы воспламеняются и выгорают в первичном потоке воздуха. При развороте первичного потока вместе с газовыми продуктами горения крупные фракции топлива под действием инерционных и гравитационных сил выпадают из потока в нижнюю часть вихревой камеры, где встречают вторичный поток воздуха. Поскольку скорость вторичного потока превышает скорость витания наиболее крупных частиц топлива, то вся крупная фракция отсеивается вторичным потоком и направляется под первичный поток воздуха, при этом вторичный поток эжектируется последним, разворачивается и движется спутно вместе с первичным потоком воздуха. Так как вторичный поток воздуха, направленный вдоль ската вихревой камеры, представляет собой пристенную струю, которая по своим аэродинамическим свойствам обладает наибольшей дальнобойностью, то есть незначительным падением скорости воздуха по длине струи, то вся крупная фракция подводится к горелке, где происходит смешение ее с первичным потоком. Таким образом, крупные фракции топлива вовлекаются в вихревое движение газов в нижней части вихревой камеры, где и происходит их выгорание в условиях многократной циркуляции через вторичный и первичный потоки. Таким образом, мелкие фракции топлива выгорают в первичном потоке воздуха в прямоточной зоне факела, а крупная фракция топлива выгорает в вихревом потоке газов в вихревой зоне факела. При этом происходит взаимное влияние этих двух зон друг на друга и в целом на процесс горения топлива в вихревой камере. Устойчивое воспламенение и горение топлива в прямоточной зоне факела обеспечивает быстрый прогрев и воспламенение крупной фракции, циркулирующей в вихревой зоне факела. In this method, fuel is supplied together with an air stream through a downwardly inclined burner. In this case, the specified air flow participating in the initial stage of the fuel combustion process is called primary. Through a nozzle located under the mouth, a stream of air is supplied along an inclined ramp under a primary stream of air. The air flow supplied through the nozzle and participating in the subsequent stage of combustion of the fuel passing through the vortex chamber is called secondary. As a result of the interaction of two primary and secondary flows opposed and displaced relative to each other, a vortex movement of gases is organized in the lower part of the vortex chamber. In this case, the secondary air flow is supplied at a speed exceeding the speed of the largest fuel particles. The primary air stream together with the fuel is directed down the vortex chamber with a burner, which then turns up at the opposite wall of the vortex chamber. In this case, small particles ignite and burn out in the primary air stream. When the primary stream is turned along with the combustion gas products, large fractions of the fuel fall under the influence of inertial and gravitational forces from the stream into the lower part of the vortex chamber, where a secondary air stream is encountered. Since the speed of the secondary stream exceeds the speed of the largest fuel particles, the entire coarse fraction is screened out by the secondary stream and sent under the primary air stream, while the secondary stream is ejected last, turns around and moves in conjunction with the primary air stream. Since the secondary air flow directed along the slope of the vortex chamber is a wall jet, which by its aerodynamic properties has the greatest range, that is, a slight drop in air velocity along the length of the jet, the whole large fraction is brought to the burner, where it mixes with the primary flow. Thus, large fractions of fuel are involved in the vortex movement of gases in the lower part of the vortex chamber, where they burn out under conditions of multiple circulation through the secondary and primary flows. Thus, small fractions of fuel burn out in the primary air stream in the direct-flow zone of the torch, and a large fraction of fuel burns out in the vortex gas stream in the vortex zone of the torch. In this case, the mutual influence of these two zones on each other and on the whole on the process of fuel combustion in the vortex chamber occurs. Stable ignition and combustion of fuel in the direct-flow zone of the torch provides rapid heating and ignition of a large fraction circulating in the vortex zone of the torch.

Преимуществом указанного способа сжигания топлива и вихревой топки является возможность сжигания грубоизмельченного топлива, что значительно упрощает дорогостоящую сложную систему топливоприготовления. При этом обработка крупных фракций топлива в вихревой камере осуществляется в условиях многократной их циркуляции в высокотемпературной среде топочных газов, годе интенсивность тепломассообменных процессов высокая. The advantage of this method of burning fuel and a vortex furnace is the possibility of burning coarsely ground fuel, which greatly simplifies the costly complex fuel preparation system. In this case, the processing of large fractions of fuel in a vortex chamber is carried out under conditions of their repeated circulation in a high-temperature environment of flue gases, and the intensity of heat and mass transfer processes is high.

Однако, как было указано выше, вся крупная фракция топлива подводится к корню горелочного потока к месту ввода в вихревую камеру первичного потока воздуха в смеси с топливом и вовлекается в прямоточную часть факела. Поскольку для крупных частиц топлива требуется значительное время для их прогрева и сушки, то через горелочный поток проходит значительная масса негорящих крупных частиц. Эта масса топлива воспринимает тепло на прогрев и сушку и снижает тем самым температуру в прямоточной зоне факела. При этом ухудшается устойчивость воспламенения мелкой фракции топлива, увеличивается время их выгорания и появляются потери топлива с уносом недогоревших частиц из вихревой камеры. С другой стороны, вторичный поток воздуха, подаваемый с такой скоростью, пробивает поток топливовоздушной смеси, выходящий из горелки, унося недогоревшее и часть свежего топлива из вихревой камеры, увеличивая тем самым потери тепла, связанные с его механическим недожогом. Снижение скорости вторичного потока воздуха с целью уменьшения доли крупных частиц топлива, выносимых в прямоточную часть факела и уноса приводит к провалу крупной фракции через устье вихревой камеры и, соответственно, к потерям топлива. However, as mentioned above, the entire large fraction of the fuel is brought to the root of the burner stream to the place of introduction of the primary air stream mixed with fuel into the vortex chamber and is drawn into the direct-flow part of the torch. Since large particles of fuel require considerable time for their heating and drying, a significant mass of non-burning large particles passes through the burner stream. This mass of fuel absorbs heat for heating and drying and thereby reduces the temperature in the direct-flow zone of the torch. In this case, the stability of ignition of a small fraction of the fuel deteriorates, the time of their burnout increases, and fuel losses appear with the entrainment of unburnt particles from the vortex chamber. On the other hand, the secondary air stream supplied at such a speed pierces the air-fuel mixture stream exiting the burner, taking away the unburned and part of the fresh fuel from the vortex chamber, thereby increasing the heat loss associated with its mechanical underburning. Reducing the speed of the secondary air flow in order to reduce the proportion of large fuel particles carried to the direct-flow part of the torch and entrainment leads to the failure of a large fraction through the mouth of the vortex chamber and, consequently, to fuel losses.

При увеличении влажности и зольности топлива, подаваемого в вихревую камеру, устойчивость воспламенения топлива еще больше ухудшается, что приводит к пульсациям процесса горения и к погасанию факела. С другой стороны, при увеличении влажности и зольности топлива увеличивают скорость вторичного потока, так как увеличивается вес частиц и соответственно скорость их витания. При этом увеличивается унос мелких частиц из горелочного потока, а значит, и потери тепла, связанные с его механическим недожогом. With increasing humidity and ash content of the fuel supplied to the vortex chamber, the stability of fuel ignition deteriorates even more, which leads to pulsations of the combustion process and to the extinction of the flame. On the other hand, with an increase in the moisture and ash content of the fuel, the secondary flow rate is increased, since the weight of the particles and, accordingly, the speed of their flow increase. At the same time, the entrainment of small particles from the burner flow increases, and hence the heat loss associated with its mechanical underburning.

Более эффективное сжигание грубоизмельченного топлива осуществляют известным способом [2] реализованным в вихревой топке, содержащей вихревую камеру с наклонными скатами, образующими устье, под которым расположена камера обработки крупных фракций топлива с размещенными в ее нижней части соплом и расположенной над ним колосниковой решеткой. Один из наклонных скатов снабжен выступом, образующим с противоположным скатом сопло, ориентированное вдоль наклонного ската в сторону наклонной вниз горелки, размещенной над скатом. More efficient combustion of coarse-grained fuel is carried out in a known manner [2] implemented in a vortex furnace containing a vortex chamber with inclined slopes that form a mouth, under which there is a chamber for processing large fractions of fuel with a nozzle located in its lower part and an grate located above it. One of the inclined ramps is equipped with a protrusion, forming with the opposite ramp a nozzle oriented along the inclined ramp towards the downward inclined burner located above the ramp.

Способ сжигания грубоизмельченного твердого топлива в указанной вихревой топке осуществляют путем подачи в вихревую камеру топлива, первичного и вторичного потоков воздуха, при этом вторичный поток воздуха подают со скоростями ниже скорости витания наиболее крупной частицы топлива и направляют его через камеру обработки крупной фракции топлива, соединенную с устьем вихревой камеры, вдоль наклонного ската под первичный поток воздуха. The method of burning coarse solid fuel in the specified vortex furnace is carried out by feeding into the vortex chamber fuel, primary and secondary air flows, while the secondary air stream is supplied at speeds below the speed of the largest fuel particle and direct it through the processing chamber of a large fraction of fuel connected to the mouth of the vortex chamber, along an inclined slope under the primary air flow.

Процессы горения в вихревой камере [2] в основном аналогичны рассмотренным выше при работе вихревой топки [1]
Отличительной особенностью работы указанной вихревой топки по сравнению с [1] является то, что крупная фракция топлива, выпадающая в устье вихревой камеры, встречает вторичный поток воздуха со скоростью, меньшей скорости витания наиболее крупной частицы топлива. При этом наиболее крупные частицы выпадают в камеру обработки крупной фракции топлива, а средние частицы, скорость витания которых меньше скорости вторичного потока воздуха, отвеиваются последним и направляются к корню горелочного потока.
The combustion processes in the vortex chamber [2] are basically similar to those considered above during the operation of the vortex furnace [1]
A distinctive feature of the operation of this vortex furnace compared to [1] is that a large fraction of the fuel falling out at the mouth of the vortex chamber encounters a secondary air stream at a speed less than the speed of the largest fuel particle. In this case, the largest particles fall into the processing chamber of a large fraction of the fuel, and the middle particles, the soaring speed of which is less than the secondary air flow rate, wind off last and are sent to the root of the burner stream.

Наиболее крупные частицы топлива, выпадающие в камеру обработки крупной фракции, под действием гравитационных сил попадают на колосниковую решетку, где накапливаются в виде слоя частиц. Через воздушное сопло, расположенное под колосниковой решеткой, подается вторичный поток воздуха, который распределяется решеткой и проходит через слой накопившихся частиц крупных фракций топлива. При этом происходят прогрев, сушка и выгорание крупных частиц. The largest fuel particles falling into the processing chamber of a large fraction, under the influence of gravitational forces, fall on the grate, where they accumulate in the form of a layer of particles. A secondary stream of air is supplied through an air nozzle located under the grate, which is distributed by the grate and passes through a layer of accumulated particles of large fractions of fuel. In this case, heating, drying and burning out of large particles occur.

Преимуществом данного способа сжигания грубоизмельченного твердого топлива и вихревой топки является подвод к корню горелочного потока мощного источника тепла смеси вторичного потока воздуха с горящими частицами топлива, так как средние фракции топлива, проходя через вихревую зону факела, успевают прогреться и воспламениться. Это обеспечивает быстрый прогрев горелочного потока и устойчивое воспламенение мелкой фракции и полное ее выгорание в прямоточной зоне факела. При этом средняя фракция свежего топлива, поступающего в вихревую камеру, при прохождении ее через прямоточную зону эффективно прогреваться и воспламеняется в вихревой зоне факела. The advantage of this method of burning coarsely ground solid fuel and a swirl furnace is the supply to the root of the burner stream of a powerful heat source of a mixture of a secondary air stream with burning fuel particles, since the middle fractions of the fuel, passing through the vortex zone of the flame, have time to warm up and ignite. This provides a quick heating of the burner flow and stable ignition of the fine fraction and its complete burnout in the direct-flow zone of the torch. In this case, the average fraction of fresh fuel entering the vortex chamber, when it passes through the direct-flow zone, is effectively warmed up and ignites in the vortex zone of the torch.

Недостатками работы данной вихревой топки является, во-первых, сжигание крупной фракции топлива в слое. Поскольку в слое частицы располагаются друг над другом и воздух проходит последовательно через нижнюю часть слоя и затем через верхнюю, то горение частиц осуществляется только в нижней части слоя. При этом концентрация кислорода и соответственно температура газов по высоте слоя резко падает, что приводит к резкому уменьшению интенсивности термической обработки частиц по высоте слоя. При горении частиц в нижней части слоя в верхних частицах происходят только процессы прогрева и сушки. Интенсивность процесса горения нижних частиц в слое зависит от скорости подвода вторичного потока воздуха и удельной поверхности частиц отношения поверхности частицы к ее объему. Увеличить скорость потока вторичного воздуха не представляется возможны, так как при увеличении последней может произойти локальное псевдоожижение части слоя и перераспределение потока воздуха в нем. Появляется кратерное горение в этом месте, а через остальную часть слоя подача воздуха прекращается. Увеличение удельной поверхности зависит только от скорости горения углерода на поверхности частиц, а повышение интенсивности тепломассообменных процессов на поверхности не представляется возможным, так как скорость воздушного потока через слой ограничена условием выноса частиц из слоя и кратерным горением. The disadvantages of this vortex furnace are, firstly, the burning of a large fraction of the fuel in the layer. Since in the layer the particles are located one above the other and air passes sequentially through the lower part of the layer and then through the upper one, the combustion of particles occurs only in the lower part of the layer. In this case, the oxygen concentration and, accordingly, the gas temperature decreases sharply along the layer height, which leads to a sharp decrease in the intensity of heat treatment of particles along the layer height. When burning particles in the lower part of the layer in the upper particles, only heating and drying processes occur. The intensity of the combustion process of the lower particles in the layer depends on the rate of supply of the secondary air flow and the specific surface of the particles, the ratio of the surface of the particle to its volume. It is not possible to increase the flow rate of secondary air, since with an increase in the latter, local fluidization of a part of the layer and redistribution of the air flow in it can occur. Crater burning appears in this place, and through the rest of the layer the air supply stops. The increase in the specific surface depends only on the rate of carbon burning on the surface of the particles, and it is not possible to increase the intensity of heat and mass transfer processes on the surface, since the speed of the air flow through the layer is limited by the condition for the removal of particles from the layer and crater burning.

Во-вторых, расход горячего воздуха через слой зависит от равномерности распределения топлива на решетке, то есть высоты слоя. Поскольку равномерного распределения частиц на решетке при сепарации их из топочного объема практически добиться не возможно, то происходит неравномерное распределение воздушного потока под решеткой, зависящее от сопротивления слоя. При этом появляется локальное кратерное горение слоя и, вследствие выгорания топлива в этом месте, уменьшается сопротивление слоя, куда устремляется весь поток воздуха. Это приводит к завалу топливом остальной части решетки и лавинообразную завалу всей камеры обработки крупных фракций топлива. Secondly, the consumption of hot air through the layer depends on the uniformity of the distribution of fuel on the grate, i.e. the height of the layer. Since it is practically impossible to achieve uniform distribution of particles on the lattice when separating them from the furnace volume, an uneven distribution of the air flow under the lattice occurs, depending on the resistance of the layer. In this case, local crater burning of the layer appears and, due to fuel burnout in this place, the resistance of the layer decreases, where the entire air stream rushes. This leads to a blockage of fuel in the remaining part of the lattice and an avalanche-like blockage of the entire chamber for processing large fractions of fuel.

При увеличении влажности и зольности топлива, подаваемого в вихревую камеру, интенсивность горения крупных частиц в камере обработки крупной фракции топлива еще больше снижается. Более влажности частица требует большего тепла на ее прогрев и сушку. При горении высокозольной частицы вокруг ее поверхности образуется зольная корка, диффузия кислорода через которую резко падает. При этом время выгорания частицы значительно увеличивается. With increasing humidity and ash content of the fuel supplied to the vortex chamber, the burning rate of large particles in the processing chamber of a large fraction of the fuel decreases even more. More moisture particle requires more heat for its heating and drying. When a high-ash particle is burned, an ash crust is formed around its surface, the diffusion of oxygen through which sharply decreases. In this case, the burnup time of the particle is significantly increased.

Таким образом, эффективность обработки крупной фракции топлива в слоевом процессе крайне низкая, а повышение эффективности не представляется возможным. Thus, the processing efficiency of a large fraction of the fuel in the bed process is extremely low, and increasing the efficiency is not possible.

Известно способ сжигания грубоизмельченного твердого топлива в вихревой топке [3] использующий обработку крупной фракции в псевдоожиженном слое. Однако, несмотря на некоторое повышение интенсивности тепломассообменных процессов на поверхности частиц, недостатки слоевого процесса сохраняются. При увеличении влажности и зольности частиц нарушается устойчивость псевдоожижения слоя и снижается интенсивность тепломассообменных процессов в нем. Кроме того, псевдоожиженный слой требует определенного фракционного состава топлива, падающего в вихревую камеру, что предъявляет строгие требования к системе топливоприготовления. Износ размалывающих элементов в ней в процессе эксплуатации приводит к угрублению фракционного состава крупных фракций топлива, что нарушает устойчивость процесса псевдоожижения в связи с увеличением высоты слоя и снижает эффективность работы устройства для обработки крупных фракций топлива. A known method of burning coarse solid fuel in a vortex furnace [3] using the processing of large fractions in the fluidized bed. However, despite a slight increase in the intensity of heat and mass transfer processes on the surface of the particles, the disadvantages of the layer process remain. With increasing humidity and ash content of particles, the stability of the fluidization of the bed is violated and the intensity of heat and mass transfer processes in it decreases. In addition, the fluidized bed requires a certain fractional composition of the fuel falling into the vortex chamber, which imposes strict requirements on the fuel preparation system. The wear of the grinding elements in it during operation leads to coarsening of the fractional composition of large fuel fractions, which violates the stability of the fluidization process in connection with an increase in the layer height and reduces the efficiency of the device for processing large fuel fractions.

Цель изобретения создание способа сжигания грубоизмельченного твердого топлива в вихревой топке и создание вихревой топки, в которых обеспечивается сжигание крупных фракций топлива в нижней части вихревой камеры в вихревой зоне при сохранении условий стабильного воспламенения и полного выгорания топлива, и тем самым повышение эффективности сжигания грубоизмельченного топлива в широком диапазоне его характеристик. The purpose of the invention is the creation of a method for burning coarse solid fuel in a vortex furnace and the creation of a vortex furnace in which large fractions of fuel are burned in the lower part of the vortex chamber in the vortex zone while maintaining stable ignition conditions and complete burnout of the fuel, and thereby increasing the efficiency of burning coarse fuel in a wide range of its characteristics.

Цель достигается тем, что в способе сжигания грубоизмельченного твердого топлива в вихревой топке путем подачи в вихревую камеру топлива, первичного и вторичного потоков воздуха, при этом вторичный поток воздуха подают через камеру обработки крупной фракции топлива, соединенную с устьем вихревой камеры, согласно изобретению, в камеру обработки крупных фракций вторичный поток воздуха подают со скоростью больше расчетной скорости витания наиболее крупной частицы топлива, который по меньшей мере один раз разворачивают с помощью вогнутой поверхности и направляют в устье вихревой камеры вдоль наклонного ската навстречу к горелочному потоку. При развороте вторичного потока воздуха по вогнутой поверхности происходит деформация потока и изменение профиля скорости в нем. Максимальный вектор скорости смещается к вогнутой поверхности, а под действием сил инерции происходит сужение потока на вогнутой поверхности. Поскольку воздух практически несжимаем, то происходит ускорение потока при развороте его на вогнутой поверхности. The goal is achieved in that in the method of burning coarsely ground solid fuel in a vortex furnace by supplying fuel to the vortex chamber, primary and secondary air flows, while the secondary air stream is fed through the processing chamber of a large fraction of the fuel connected to the mouth of the vortex chamber, according to the invention, the chamber for processing large fractions of the secondary air stream is fed at a speed greater than the estimated speed of the largest fuel particle, which at least once deployed using a concave surface and sent to the mouth of the vortex chamber along an inclined slope towards the burner flow. When the secondary air flow turns over a concave surface, the flow deforms and the velocity profile changes in it. The maximum velocity vector is shifted to the concave surface, and under the influence of inertia there is a narrowing of the flow on the concave surface. Since the air is practically incompressible, the flow accelerates when it is turned on a concave surface.

Крупные частицы топлива, выпадающие в камеру обработки, направляют на вторичный поток при его развороте на вогнутую поверхность, которые разгоняются потоком воздуха на вогнутой поверхности и под действием инерционных сил выносятся в вихревую камеру. При развороте вторичного потока воздуха затрачивается часть его энергии, при этом снижается его скорость. Таким образом на входе в вихревую камеру скорость вторичного потока воздуха будет меньше скорости витания наиболее крупных частиц. При этом крупные частицы топлива, выносимые из камеры обработки в вихревую камеру, выпадают из вторичного потока воздуха на наклонный скат и, ссылаясь по нему, попадают вновь в камеру обработки крупной фракции топлива. Осуществляя таким образом многократную циркуляцию через нижнюю часть вихревой камеры, частицы топлива эффективно прогреваются и выгорают в высокотемпературной среде топочных газов. Поток вторичного воздуха в устье вихревой камеры имеет неравномерный профиль скоростей, что, согласно аэродинамическим закономерностям, приводит к быстрому его расширению и падению его скорости. При этом к корню горелочного потока подводятся только горящие частицы топлива, скорость витания которых меньше, чем у негорящих частиц той же фракции. Это обеспечивает стабильное воспламенение в прямоточной части факела и полное выгорание топлива в нем. Large particles of fuel falling into the processing chamber are directed to the secondary stream when it is turned onto a concave surface, which are accelerated by the air flow on the concave surface and are carried out into the vortex chamber under the action of inertial forces. When the secondary air stream is turned, part of its energy is expended, while its speed decreases. Thus, at the entrance to the vortex chamber, the velocity of the secondary air flow will be less than the velocity of the largest particles. In this case, large particles of fuel carried out from the processing chamber into the vortex chamber fall out of the secondary air stream onto the inclined ramp and, referring to it, fall back into the processing chamber of the large fraction of fuel. By carrying out multiple circulation in this way through the lower part of the vortex chamber, the fuel particles are effectively warmed up and burn out in the high-temperature environment of the flue gases. The flow of secondary air at the mouth of the vortex chamber has an uneven velocity profile, which, according to aerodynamic laws, leads to its rapid expansion and a decrease in its speed. In this case, only burning fuel particles are supplied to the root of the burner flow, the rate of which is less than that of non-burning particles of the same fraction. This ensures stable ignition in the once-through part of the torch and complete burnout of fuel in it.

Целесообразно на пути вторичного потока воздуха в смеси с частицами топлива с вогнутой поверхности установить отбойную стенку, направляющую поток вдоль наклонного ската устья вихревой камеры. Указанный поток ударяется о отбойную стенку, при этом происходит дробление крупных частиц на более мелкие и увеличение удельной поверхности частиц, что значительно повышает интенсивность процессов их прогрева и горения. При развороте потока с помощью отбойного листа происходит также деформация потока и изменение профиля скоростей в нем. Также целесообразно в камеру обработки крупной фракции топлива дополнительно подать топочные газы. Это значительно повысит температурный уровень в камере обработки крупной фракции и увеличит интенсивность процессов сушки частиц в ней. It is advisable to install a baffle wall along the inclined slope of the mouth of the vortex chamber along the path of the secondary air stream mixed with fuel particles from the concave surface. The specified stream hits the baffle wall, while crushing of large particles into smaller ones and an increase in the specific surface of the particles, which significantly increases the intensity of their heating and combustion. When the flow is turned with the help of a bump sheet, the flow also deforms and the velocity profile in it changes. It is also advisable to additionally supply flue gases to the processing chamber for a large fraction of the fuel. This will significantly increase the temperature level in the processing chamber of the coarse fraction and increase the intensity of the processes of drying particles in it.

Также целесообразно вторичный поток воздуха с частицами топлива развернуть по меньшей мере два раза, при этом при втором развороте в указанный поток воздуха с частицами топлива подают дополнительно поток воздуха для ускорения движения частиц. При каждом развороте скорость потока воздуха падает, так как на разворот затрачивается определенное количество энергии. Для повышения эффективности дробления частиц топлива при последующем развороте ускоряют движение частиц дополнительным воздушным потоком. It is also advisable to deploy the secondary stream of air with fuel particles at least two times, while during the second turn, an additional stream of air is supplied to the specified stream of air with fuel particles to accelerate the movement of particles. At each U-turn, the air flow rate drops, since a certain amount of energy is spent on the U-turn. To increase the efficiency of crushing of fuel particles during a subsequent turn, they accelerate the movement of particles with additional air flow.

Поставленная задача решается также тем, что в вихревой топке, содержащей вихревую камеру с наклонными скатами, образующими устье, под которым расположена камера обработки крупных фракций топлива с размещенным в ее нижней части соплом, камера обработки крупных фракций топлива выполнена в виде криволинейного канала, у которого нижний край стенки, расположенной напротив сопла, размещен ниже оси сопла, а противоположная стенка канала, расположенная над соплом, имеет в нижней части участок, ориентированный к оси сопла и на противоположную стенку, при этом канал содержит по меньшей мере одну часть, в которой противоположная соплу стенка выполнена вогнутой относительно сопла и верхний ее край направлен на верхний участок противоположной стенки, ориентированный вдоль противоположного ему наклонного ската вихревой камеры. Целесообразно, чтобы каждая часть криволинейного канала содержала сопло. The problem is also solved by the fact that in the vortex furnace containing a vortex chamber with inclined slopes that form the mouth, under which there is a chamber for processing large fractions of fuel with a nozzle located in its lower part, the chamber for processing large fractions of fuel is made in the form of a curved channel, in which the lower edge of the wall located opposite the nozzle is located below the axis of the nozzle, and the opposite wall of the channel located above the nozzle has in the lower part a section oriented to the axis of the nozzle and to the opposite GCC, wherein the channel comprises at least one portion in which the opposite nozzle wall is concave relative to the nozzle and the upper edge of its upper portion is directed to the opposite wall, oriented along its opposite oblique slope of the vortex chamber. It is advisable that each part of the curved channel contained a nozzle.

Стенка канала, расположенная напротив сопла, выполненная в виде вогнутой поверхности, нижний край которой размещен ниже оси сопла, обеспечивает разворот потока вторичного воздуха, выходящего из сопла. Стенка канала, расположенная над соплом и имеющая в нижней части участок, ориентированный к оси сопла и на противоположную стенку, обеспечивает направление частиц топлива, выпадающих в камеру обработки, на вторичный поток воздух спутно движению потока. Верхний край вогнутой относительно сопла стенки канала, направленный на верхний участок противоположной стенки, обеспечивает направление вторичного потока воздуха в смеси с частицами топлива на верхний участок противоположной стенки отбойный лист, что позволяет осуществить дробление крупных частиц топлива. Ориентирование отбойного листа вдоль наклонного ската позволяет направить частицы топлива в вихревую камеру. Дополнительное сопло обеспечивает ускорение движения частиц по каналу. The channel wall, located opposite the nozzle, made in the form of a concave surface, the lower edge of which is located below the axis of the nozzle, provides a reversal of the flow of secondary air leaving the nozzle. The channel wall, located above the nozzle and having in the lower part a section oriented to the axis of the nozzle and to the opposite wall, ensures the direction of the fuel particles falling into the processing chamber to the secondary air stream in the direction of flow. The upper edge of the channel wall, concave relative to the nozzle, directed to the upper section of the opposite wall, provides the secondary air flow in the mixture with fuel particles to the upper section of the opposite wall of the baffle plate, which allows crushing of large fuel particles. Orientation of the baffle plate along the inclined ramp allows directing fuel particles into the vortex chamber. An additional nozzle accelerates the movement of particles along the channel.

На фиг. 1 показана предлагаемая вихревая топка со схемой распределения фракций топлива по ее объему, продольный разрез; на фиг. 2 направление и эпюры скоростей вторичного потока воздуха в криволинейном канале; на фиг. 3 один из вариантов выполнения вихревой топки, продольный разрез. In FIG. 1 shows the proposed swirl furnace with a diagram of the distribution of fuel fractions by its volume, a longitudinal section; in FIG. 2 direction and diagrams of the velocities of the secondary air flow in a curved channel; in FIG. 3 one of the options for performing a vortex furnace, a longitudinal section.

Вихревая топка содержит вихревую камеру 1 с наклонными скатами 2' и 2", образующими устье 3, и расположенную над одним из скатов 2' наклонную вниз горелку 4. Под устьем расположена камера 5 обработки крупных фракций топлива с размещенным в ее нижней части соплом 6. Камера 5 обработки крупных фракций топлива выполнена в виде криволинейного канала, у которого нижний край 7 стенки 8, расположенной напротив сопла 6, размещен ниже оси сопла 6, а противоположная стенка 9 канала 5, расположенная над соплом 6, имеет в нижней части участок 10, ориентированный к оси сопла 6 и на противоположную стенку 8, которая выполнена вогнутой относительно сопла 6 и верхний ее край 11 направлен на верхний участок 12 противоположной стенки 9, ориентированный вдоль противоположного ему наклонного ската 2' вихревой камеры 1. The vortex furnace contains a vortex chamber 1 with inclined slopes 2 'and 2 "forming the mouth 3, and a burner 4, inclined above one of the slopes 2', and a downstream burner 4. Under the mouth there is a chamber 5 for processing large fractions of fuel with a nozzle 6 located in its lower part. The chamber 5 for processing large fractions of fuel is made in the form of a curved channel, in which the lower edge 7 of the wall 8, located opposite the nozzle 6, is located below the axis of the nozzle 6, and the opposite wall 9 of the channel 5, located above the nozzle 6, has a section 10 in the lower part oriented towards si nozzle 6 and the opposite wall 8, which is made concave relative to the nozzle 6 and its upper edge 11 is directed to the upper section 12 of the opposite wall 9, oriented along the opposite inclined slope 2 'of the vortex chamber 1.

Стенка 8, вогнутая относительно сопла 6, может быть выполнена как плавноизогнутой, так и в виде ломаной поверхности, радиус кривизны которой определяется известным расчетным методом для движения газовой струи вдоль криволинейной поверхности и зависит от вида сжигаемого топлива и производительности вихревой топки. Угол наклона нижнего участка 10 стенки 9 и нижнего края 7 стенки 8 определяется известным расчетным методом для движения частиц по наклонной плоскости в зависимости от угла естественного откоса для данного сыпучего материала и начальной скорости падения этих частиц на наклонную плоскость. Угол наклона сопла 6 и угол между его осью и нижним участком стенки 8 определяется известным методом расчета искривления и деформации потока газов при встрече его с плоской стенкой и зависит от вида сжигаемого топлива и его фракционного состава. Расстояние между стенками 8 и 9 канала 5 определяется в зависимости от производительности вихревой камеры 1, вида сжигаемого топлива и его характеристики, при этом возможно изменение расположения нижнего участка 10 стенки 9 относительно сопла 6 при сохранении его ориентации. Направление верхнего края 11 стенки 8 на верхний участок 12 противоположной стенки 9 должно обеспечивать полный разворот воздушного потока в сторону ориентации верхнего участка 12. The wall 8, concave relative to the nozzle 6, can be made either smoothly curved or in the form of a broken surface, the radius of curvature of which is determined by the known calculation method for the movement of a gas stream along a curved surface and depends on the type of fuel burned and the performance of the swirl furnace. The angle of inclination of the lower section 10 of the wall 9 and the lower edge 7 of the wall 8 is determined by the known calculation method for the movement of particles along an inclined plane depending on the angle of repose for a given bulk material and the initial rate of incidence of these particles on an inclined plane. The angle of inclination of the nozzle 6 and the angle between its axis and the lower portion of the wall 8 is determined by the known method of calculating the curvature and deformation of the gas stream when it meets a flat wall and depends on the type of fuel burned and its fractional composition. The distance between the walls 8 and 9 of the channel 5 is determined depending on the performance of the vortex chamber 1, the type of fuel burned and its characteristics, while it is possible to change the location of the lower section 10 of the wall 9 relative to the nozzle 6 while maintaining its orientation. The direction of the upper edge 11 of the wall 8 to the upper section 12 of the opposite wall 9 should ensure a complete turn of the air flow towards the orientation of the upper section 12.

Возможно иное выполнение канала, как показано на фиг. 3. В указанном канале нижний край 13 стенки 14, расположенной напротив сопла 3, размещен ниже оси сопла 3, а противоположная стенка 15, расположенная над соплом 3, имеет два наклонных вниз участка 16' и 16", ориентированных на противоположную стенку 14. Стенка 14 имеет два вогнутых относительно сопла 3 участка 17' и 17", и верхние края 18' и 18" каждого вогнутого участка направлены на верхние участки 19' и 19" противоположной стенки 15, ориентированные вдоль противоположных им наклонных скатов 2 вихревой камеры 1. При этом канал снабжен дополнительными соплами 20 и 21, одно из которых 20 размещено под верхним участком 19' стенки 15, а сопло 21 размещено под верхним участком 18" вогнутой стенки 17". A different embodiment of the channel is possible, as shown in FIG. 3. In the specified channel, the lower edge 13 of the wall 14, located opposite the nozzle 3, is located below the axis of the nozzle 3, and the opposite wall 15, located above the nozzle 3, has two downward sloping sections 16 'and 16 "oriented to the opposite wall 14. Wall 14 has two sections 17 'and 17 "concave relative to the nozzle 3, and the upper edges 18' and 18" of each concave section are directed to the upper sections 19 'and 19 "of the opposite wall 15, oriented along the inclined slopes 2 of the vortex chamber 1. this channel is equipped with additional nozzles 20 and 21, one of which 20 is located under the upper portion 19 'of the wall 15, and the nozzle 21 is placed under the upper portion 18 of the "concave wall 17".

Исходное грубоизмельченное топливо подают в вихревую камеру 1 (фиг. 1) через наклонную вниз горелку 4 в смеси с первичным потоком воздуха. Этот поток смеси топлива и воздуха называют горелочным потоком. На фиг. 1 дана схема распределения фракций топлива по объему вихревой топки, при этом 28 обозначает мелкую фракцию топлива, 29 средняя фракция, 30 крупная фракция и 31 наиболее крупная частица топлива. При развороте горелочного потока происходит сепарация из него средней и крупной фракции топлива в нижнюю часть вихревой камеры 1, мелкая же фракция воспламеняется и выгорает в прямоточной части 22 факела. Вторичный поток воздуха подают через сопло 6 со скоростью больше расчетной скорости витания наиболее крупной частицы топлива в криволинейный канал 5 и направляется затем вдоль наклонного ската 2' в сторону горелки 4. Взаимодействие указанного потока с горелочным потоком образует вихревое движение газов в нижней части вихревой камеры 1. Отсепарированные из прямоточной части факела частицы топлива выпадают на наклонный скат 2" и, двигаясь по нему вниз, встречают вторичный поток воздуха, выходящего из криволинейного канала 5. Вторичный поток воздуха, входящий в криволинейный канал 5 со скоростью, большей скорости витания наиболее крупных частиц, теряет часть энергии на разворот и на выходе из канала 5 и на входе в вихревую камеру 1 имеет скорость ниже скорости витания крупной фракции топлива. Таким образом, в устье 3 вихревой камеры 1 отвеивается только средняя фракция топлива, которая вовлекается в вихревое движение газов и сгорает в вихревой части 23 факела. Крупная фракция топлива пересекает вторичный поток воздуха в устье 3 и выпадает в канал 5, где в нижней части канала падает на участок 10 стенки 9, который направляет частицы на вторичный поток воздуха, выходящего из сопла 6. Так как скорость потока здесь больше скорости витания, наиболее крупной частицы, то поток воздуха отвеивает все частицы и направляет их на стенку 8. Поскольку нижний край 7 стенки 8 размещен ниже оси сопла 6, то это позволяет направить весь поток воздуха в смеси с частицами вдоль вогнутой относительно сопла 6 стенки 8. The original coarse fuel is fed into the vortex chamber 1 (Fig. 1) through a downwardly inclined burner 4 in a mixture with a primary air stream. This mixture of fuel and air is called a burner stream. In FIG. Figure 1 shows a diagram of the distribution of fuel fractions by volume of a swirl furnace, with 28 denoting a small fraction of fuel, 29 medium fraction, 30 large fraction and 31 largest fuel particle. When the burner stream is rotated, medium and large fuel fractions are separated from it into the lower part of the vortex chamber 1, while the small fraction ignites and burns out in the direct-flow part 22 of the torch. The secondary air stream is fed through the nozzle 6 with a speed greater than the calculated speed of the largest fuel particle soaring into the curved channel 5 and then is directed along the inclined ramp 2 'to the side of the burner 4. The interaction of this stream with the burner stream forms a vortex of gas in the lower part of the vortex chamber 1 . Separated from the direct-flow part of the torch, the fuel particles fall onto a 2 "inclined ramp and, moving down it, meet a secondary stream of air leaving the curved channel 5. Secondary stream The air entering the curvilinear channel 5 with a speed greater than the velocity of the largest particles, loses part of the energy to turn and at the exit of the channel 5 and at the entrance to the vortex chamber 1 has a speed lower than the velocity of the coarse fuel fraction. only the middle fraction of fuel is drawn off in the vortex chamber 1, which is involved in the vortex movement of gases and burns out in the vortex part 23. The large fraction of fuel crosses the secondary air flow at the mouth 3 and falls into channel 5, where n the section 10 of wall 9, which directs the particles to a secondary stream of air leaving the nozzle 6. Since the flow rate here is greater than the speed of the largest particle, the air stream twists all the particles and directs them to the wall 8. Since the lower edge 7 of the wall 8 placed below the axis of the nozzle 6, this allows you to direct the entire air flow in the mixture with particles along the wall 8 concave relative to the nozzle 6.

При соударении вторичного потока воздуха, выходящего из сопла 6 с равномерной эпюрой скоростей 24 (фиг. 2), о противоположную стенку 8 происходит деформация и сужение потока. Причем скорость 25 у поверхности стенки 8 увеличивается и эпюра скоростей становится неравномерной. Крупные фракции топлива, попадающие в поток воздуха с равномерной эпюрой скоростей 24, направляются к стенке 8 и под действием инерционных сил прижимаются к ее поверхности, где скорость выше, чем на выходе из сопла 6. При этом происходит еще больший разгон частиц. При повороте воздушного потока на вогнутой поверхности стенки 8 частицы прижимаются к стенке, где скорость потока максимальная. Поскольку крупная фракция топлива, выпадающая в канал 5, состоит из совокупности частиц разных размеров, то более мелкие частицы, скорость движения которых выше, усиливают разгон наиболее крупных частиц, передавая им свой импульс при соударении. После разгона потоком воздуха крупных фракций на вогнутой стенке 8 частицы топлива вместе с потоком направляют верхним крем 11 стенки 8 на верхний участок 12 отбойную стенку. При этом на выходе потока со стенки 8 эпюра скоростей 26 сохраняет свою неравномерность, причем частицы, двигаясь по поверхности стенки 8, находятся в зоне максимальных скоростей. При соударении потока воздуха о верхний участок 12 стенки 9 и развороте ее частицы топлива пересекают поток под действием инерционных сил и ударяются о стенку 9. При этом происходит дробление крупных частиц на мелкие, которые выносятся вторичным потоком воздуха в вихревую камеру 1. In the collision of the secondary air stream leaving the nozzle 6 with a uniform velocity diagram 24 (Fig. 2), deformation and narrowing of the flow occur on the opposite wall 8. Moreover, the velocity 25 near the surface of the wall 8 increases and the velocity diagram becomes uneven. Large fractions of fuel falling into the air stream with a uniform velocity diagram 24 are directed to the wall 8 and are pressed against its surface under the action of inertial forces, where the speed is higher than at the exit of the nozzle 6. In this case, an even greater acceleration of particles occurs. When turning the air flow on the concave surface of the wall 8, the particles are pressed against the wall, where the maximum flow rate. Since a large fraction of the fuel falling into channel 5 consists of a combination of particles of different sizes, smaller particles, the speed of which is higher, increase the acceleration of the largest particles, transmitting their momentum upon impact. After acceleration by a stream of air of large fractions on a concave wall 8, the fuel particles together with the stream direct the upper cream 11 of the wall 8 to the upper section 12 of the baffle wall. At the same time, at the outlet of the flow from wall 8, the velocity plot 26 retains its non-uniformity, and the particles moving along the surface of the wall 8 are in the zone of maximum speeds. When the air flow collides with the upper section 12 of the wall 9 and its fuel particles rotate, they cross the flow under the influence of inertial forces and hit the wall 9. In this case, large particles are crushed into small ones, which are carried out by the secondary air stream into the vortex chamber 1.

Учитывая, что крупная фракция топлива проходит через вихревую камеру 1 при его подаче через горелку 4, а затем попадает во вторичный поток горячего воздуха, происходит процесс их сушки и выхода летучих. При этом появляются микротрещины в объеме частицы, что усиливает эффект дробления частиц. После дробления крупных частиц на мелкие удельная поверхность последних становится значительно большей, чем у крупных частиц, что повышает интенсивность тепломассообменных процессов на поверхности и значительно повышает эффективность сушки и выхода летучих. Considering that a large fraction of the fuel passes through the vortex chamber 1 when it is supplied through the burner 4, and then enters the secondary stream of hot air, the process of drying and volatiles is released. In this case, microcracks appear in the particle volume, which enhances the effect of particle crushing. After crushing of large particles into small particles, the specific surface area of the latter becomes much larger than that of large particles, which increases the intensity of heat and mass transfer processes on the surface and significantly increases the drying and yield of volatiles.

В результате дробления крупных частиц о отбойную стенку 12 получаются частицы различной крупности. Те частицы, скорость витания которых больше скорости потока вторичного воздуха на выходе из канала 5, продолжают двигаться по инерции вместе с потоком воздуха в вихревую камеру 1, после чего выпадают на наклонный скат 2' и, ссыпаясь по нему, вновь попадают в канал 5. Здесь они вновь разгоняются потоком воздуха, выходящего из сопла 6, и подвергаются повторному дроблению. При этом, попадая в вихревую камеру 1 и проходя через вихревую часть 23 факела, частицы сушатся в потоке горячих топочных газов. Таким образом, крупные частицы топлива осуществляют многократную циркуляцию через вихревую часть 23 факела и канал 5, подвергаясь многократному дроблению до размеров фракции, выносимых вторичным потоком. При этом происходит эффективный процесс их сушки, выхода летучих и воспламенения. As a result of crushing large particles on the baffle wall 12, particles of various sizes are obtained. Those particles whose whirling speed is greater than the secondary air flow rate at the outlet of channel 5 continue to move by inertia together with the air flow into the vortex chamber 1, after which they fall onto an inclined ramp 2 'and, falling along it, again fall into channel 5. Here they are again accelerated by the flow of air leaving the nozzle 6, and are subjected to repeated crushing. At the same time, getting into the vortex chamber 1 and passing through the vortex part 23 of the torch, the particles are dried in a stream of hot flue gases. Thus, large particles of fuel circulate repeatedly through the vortex portion 23 of the flame and channel 5, undergoing repeated crushing to the size of the fraction carried by the secondary stream. In this case, an effective process of drying, volatiles and ignition occurs.

В результате резкого поворота вторичного потока воздуха на верхнем участке 12 стенки 9, на выходе из канала 5 поток имеет тоже неравномерный профиль скоростей 27 (фиг. 2). Известно, что газовые струи с неравномерным профилем скоростей, подобным профилю скоростей 27, имеют способность к быстрому затуханию, то есть к быстрому расширению потока и падению скорости в нем. Следовательно, вторичный поток воздуха, двигаясь вдоль наклонного ската 2', расширяется и достигает корня горелочного потока места ввода топливовоздушной смеси из горелки со скоростью, равной скорости витания мелких горящих частиц топлива. Средние частицы выпадают из вторичного потока воздуха на наклонный скат 2' и, ссыпаясь по нему к устью 3, вновь отвеиваются вторичным потоком воздуха, выходящего из канала 5. Таким образом осуществляется многократная циркуляция средних частиц топлива в вихревой части 23 факела, где и происходит их выгорание. As a result of a sharp turn of the secondary air flow at the upper section 12 of the wall 9, at the exit from the channel 5, the flow also has an uneven velocity profile 27 (Fig. 2). It is known that gas jets with an uneven velocity profile, similar to the velocity profile 27, have the ability to quickly attenuate, that is, to the rapid expansion of the flow and a drop in speed in it. Consequently, the secondary air flow, moving along the inclined ramp 2 ', expands and reaches the root of the burner flow at the injection site of the air-fuel mixture from the burner at a speed equal to the speed of the burning of small burning fuel particles. The middle particles fall out of the secondary air stream onto the inclined ramp 2 'and, falling along it to the mouth 3, are again drifted off by the secondary stream of air leaving the channel 5. Thus, the medium particles are repeatedly circulated in the vortex part 23 of the torch, where they occur burnout.

Подвод к корню горелочного потока только горящих частиц вместе с топочными газами обеспечивает стабильное воспламенение и выгорание топлива в прямоточной части 22 факела, которая активно влияет на воспламенение и выгорание топлива в вихревой части 23 факела. При увеличении влажности, зольности и фракционного состава исходного топлива, подаваемого в вихревую камеру 1, увеличивается доля топлива, поступающего в канал 5. Однако высокая эффективность дробления крупных фракций и увеличение тем самым удельной поверхности частиц, а значит, и интенсивности тепломассообенных процессов обеспечивают эффективную обработку топлива в широком диапазоне изменения качества топлива. При этом все топливо, поступающее в канал 5, возвращается обратно в вихревую камеру 1 в виде измельченных подсушенных частиц, где они эффективно сгорают в условиях многократной циркуляции при температуре среды, значительно превышающей температуру в канале 5. The addition of only burning particles to the root of the burner stream together with the flue gases ensures stable ignition and burnout of the fuel in the once-through part of the torch, which actively affects the ignition and burnout of the fuel in the vortex part 23 of the torch. With increasing humidity, ash content and fractional composition of the initial fuel supplied to the vortex chamber 1, the proportion of fuel entering the channel 5 increases. However, the high efficiency of crushing of large fractions and thereby increasing the specific surface of the particles, and hence the intensity of heat and mass processes, ensure efficient processing fuel in a wide range of changes in fuel quality. In this case, all the fuel entering the channel 5 is returned back to the vortex chamber 1 in the form of crushed dried particles, where they are efficiently burned under conditions of multiple circulation at a medium temperature significantly higher than the temperature in the channel 5.

При сжигании грубоизмельченного твердого топлива в камеру 1 попадают вместе с топливом инородные материалы, порода, камни. Поскольку скорость витания их значительное выше скорости витания наиболее крупной частицы, то они, попадая в канал 5, пересекают вторичный поток воздуха, выходящего из сопла 6, и выводятся из вихревой топки. Следовательно, скорость вторичного потока воздуха в сопле 6 регулируется в пределах скоростей витания наиболее крупной частицы топлива и инородных материалов. When burning coarse solid fuel, foreign materials, rock, stones, get into the chamber 1 with the fuel. Since the speed of their whirling is significantly higher than the speed of the largest particle, they, entering the channel 5, cross the secondary stream of air leaving the nozzle 6, and are removed from the vortex furnace. Therefore, the speed of the secondary air flow in the nozzle 6 is regulated within the speed of the largest particle of fuel and foreign materials.

Для повышения температуры среды в канале 5 с целью повышения интенсивности сушки частиц топлива в нем в канал 5 вводят горячие топочные газы. To increase the temperature of the medium in channel 5 in order to increase the drying intensity of the fuel particles in it, hot flue gases are introduced into channel 5.

Для повышения эффективности дробления крупных фракций топлива целесообразно другое выполнение вихревой топки (фиг. 3). Процессы сжигания частиц топлива в вихревой камере 1, направление и эпюры скоростей вторичного воздуха и процесс дробления частиц в указанной вихревой топке аналогичны процессам при работе вихревой топки, представленной на фиг. 1. Отличительной особенностью является то, что при развороте потока воздуха на отбойных листах 19' и 18" и дроблении частиц о них под каждый отбойный лист дополнительно подводят поток воздуха соответственно соплами 20 и 21 для ускорения частиц после их дробления и повышения эффективности последующего дробления. To increase the efficiency of crushing large fractions of fuel, it is advisable to perform another vortex furnace (Fig. 3). The processes of burning fuel particles in the vortex chamber 1, the direction and velocity diagrams of the secondary air, and the process of crushing particles in the specified vortex furnace are similar to the processes during operation of the vortex furnace shown in FIG. 1. A distinctive feature is that when the air stream is turned on the breaker sheets 19 'and 18 "and the particles are crushed about them, an air stream is additionally introduced under each breaker sheet with nozzles 20 and 21, respectively, to accelerate the particles after crushing and increase the efficiency of subsequent crushing.

Предлагаемые способ сжигания грубоизмельченного твердого топлива в вихревой топке и вихревая топка позволяют осуществить эффективное сжигание грубоизмельченного твердого топлива в широком диапазоне изменения его качества при стабильном его воспламенении и полном выгорании путем эффективного разгона крупных фракций топлива потоком вторичного воздуха на вогнутой стенке 8 криволинейного канала 5; эффективного процесса дробления крупных частиц о верхний участок 12 стенки 9 канала 5, позволяющего увеличить удельную поверхность частиц и интенсивность процессов их термообработки; эффективного процесса термообработки крупных частиц топлива в вихревой части 23 факела в среде высокотемпературных топочных газов, куда частицы топлива выносятся вторичным потоком воздуха; формирования криволинейного профиля скоростей вторичного потока воздуха на входе в вихревую камеру 1, позволяющего обеспечить подвод к корню горелочного потока только смеси мелких горящих частиц топлива в смеси с топочными газами. The proposed method for burning coarse solid fuel in a vortex furnace and a vortex furnace allow efficient burning of coarse solid fuel in a wide range of changes in its quality with stable ignition and complete burnout by efficiently dispersing large fractions of the fuel by the secondary air flow on the concave wall 8 of the curved channel 5; an effective process of crushing large particles on the upper section 12 of the wall 9 of the channel 5, which allows to increase the specific surface of the particles and the intensity of the processes of their heat treatment; an effective heat treatment process for large fuel particles in the vortex portion 23 of the plume in the environment of high-temperature flue gases, where the fuel particles are carried out by a secondary air stream; the formation of a curved velocity profile of the secondary air flow at the entrance to the vortex chamber 1, which allows providing only a mixture of small burning fuel particles mixed with flue gases to the root of the burner stream.

Claims (6)

1. Способ сжигания грубоизмельченного твердого топлива в вихревой топке путем подачи в вихревую камеру топлива, первичного и вторичного потоков воздуха, последний из которых подают через камеру обработки крупной фракции топлива, соединенную с устьем вихревой камеры, отличающийся тем, что частицы топлива, выпадающие в указанную камеру обработки крупной фракции топлива, направляют во вторичный поток воздуха, который вместе с частицами по меньшей мере один раз разворачивают с помощью вогнутой поверхности, причем вторичный поток воздуха подают со скоростью, большей расчетной скорости витания наиболее крупной частицы топлива. 1. The method of burning coarsely ground solid fuel in a vortex furnace by supplying fuel to the vortex chamber, primary and secondary air flows, the last of which is fed through the processing chamber of a large fraction of fuel connected to the mouth of the vortex chamber, characterized in that the fuel particles falling into the specified the processing chamber for a large fraction of the fuel is directed into a secondary air stream, which, together with the particles, is deployed at least once with a concave surface, the secondary air stream give at a speed greater than the estimated speed of the largest fuel particle soaring. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на пути вторичного потока воздуха в смеси с частицами топлива с вогнутой поверхности дополнительно устанавливают отбойную стенку, направляющую поток вдоль наклонного ската устья вихревой камеры. 2. The method according to claim 1, characterized in that on the path of the secondary air stream mixed with fuel particles from a concave surface, an additional baffle wall is installed, directing the flow along the inclined slope of the mouth of the vortex chamber. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в камеру обработки крупной фракции топлива дополнительно подают топочные газы. 3. The method according to claim 1, characterized in that flue gases are additionally supplied to the processing chamber for a large fraction of the fuel. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что вторичный поток воздуха с частицами топлива разворачивают по меньшей мере два раза, при этом при втором развороте в указанный поток воздуха с частицами топлива дополнительно подают поток третичного воздуха. 4. The method according to claim 1, characterized in that the secondary air stream with fuel particles is deployed at least two times, while during the second turn, a tertiary air stream is additionally fed into said air stream with fuel particles. 5. Вихревая топка, содержащая вихревую камеру с наклонными скатами, образующими устье, под которым расположена камера обработки крупных фракций топлива с размещенным в ее нижней части соплом, отличающаяся тем, что камера обработки крупных фракций топлива выполнена в виде криволинейного канала, у которого нижний край стенки, расположенный напротив сопла, размещен ниже оси сопла, а противоположная стенка над соплом имеет в нижней части участок, ориентированный к оси сопла и на противоположную стенку, причем канал содержит по меньшей мере один участок с вогнутой относительно сопла стенкой, а ее верхний край направлен на верхний участок противоположной стенки, ориентированной вдоль противоположного ему наклонного ската вихревой камеры. 5. A vortex furnace containing a vortex chamber with inclined slopes that form a mouth, under which there is a chamber for processing large fractions of fuel with a nozzle located in its lower part, characterized in that the chamber for processing large fractions of fuel is made in the form of a curved channel with a lower edge the wall located opposite the nozzle is located below the axis of the nozzle, and the opposite wall above the nozzle has in the lower part a section oriented to the axis of the nozzle and to the opposite wall, and the channel contains at least one in a section with a wall concave relative to the nozzle, and its upper edge directed toward the upper section of the opposite wall oriented along the inclined slope of the vortex chamber opposite to it. 6. Топка по п.5, отличающаяся тем, что каждый поворотный участок криволинейного канала дополнительно содержит воздушное сопло. 6. The furnace according to claim 5, characterized in that each rotary section of the curved channel further comprises an air nozzle.
RU92009760A 1992-12-07 1992-12-07 Swirl furnace and method for coarse-crushed solid fuel combustion in swirl furnace RU2052715C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU92009760A RU2052715C1 (en) 1992-12-07 1992-12-07 Swirl furnace and method for coarse-crushed solid fuel combustion in swirl furnace
PCT/RU1993/000291 WO1994014004A1 (en) 1992-12-07 1993-12-03 Method of burning a coarsely divided solid fuel in a vortex furnace, and vortex furnace

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU92009760A RU2052715C1 (en) 1992-12-07 1992-12-07 Swirl furnace and method for coarse-crushed solid fuel combustion in swirl furnace

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU92009760A RU92009760A (en) 1995-03-20
RU2052715C1 true RU2052715C1 (en) 1996-01-20

Family

ID=20133074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU92009760A RU2052715C1 (en) 1992-12-07 1992-12-07 Swirl furnace and method for coarse-crushed solid fuel combustion in swirl furnace

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2052715C1 (en)
WO (1) WO1994014004A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000065279A1 (en) * 1999-04-23 2000-11-02 Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostiju 'politechenergo' Furnace
WO2006009485A1 (en) * 2004-07-02 2006-01-26 Grigoriev Konstantin Anatoliev Swirling-type furnace
RU208257U1 (en) * 2021-06-24 2021-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Череповецкий государственный университет» Vortex furnace
RU225055U1 (en) * 2024-02-19 2024-04-12 Общество с ограниченной ответственностью "ЭнергоХолдинг" BOILER WITH DUST COAL BURNER

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2067724C1 (en) * 1994-12-29 1996-10-10 Малое государственное внедренческое предприятие "Политехэнерго" Low-emission swirling-type furnace
WO1997023750A1 (en) * 1995-12-26 1997-07-03 Maloe Gosudarstvennoe Vnedrencheskoe Predpriyatie 'politekhenergo' Method of burning solid fuel and a vortex furnace with solid slag removal for applying said method

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3160144A (en) * 1961-07-19 1964-12-08 Foster Wheeler Corp Fly ash entrapment wall
SU486186A1 (en) * 1972-06-13 1975-09-30 Ленинградский Филиал Всесоюзного Института По Проектированию Организации Энергетического Строительства "Оргэнергострой" Flare-vortex shielded firebox
SU540108A1 (en) * 1973-07-18 1976-12-25 Предприятие П/Я А-3513 Firebox
SU1041801A1 (en) * 1982-04-02 1983-09-15 Всесоюзный Дважды Ордена Трудового Красного Знамени Теплотехнический Научно-Исследовательский Институт Им.Ф.Э.Дзержинского Boiler fire-box
SU1027469A1 (en) * 1982-07-01 1983-07-07 Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина Boiler fire-box
SU1239452A1 (en) * 1985-02-13 1986-06-23 Сибирский Филиал Всесоюзного Дважды Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательского Теплотехнического Института Им.Ф.Э.Дзержинского Furnace
SU1714293A1 (en) * 1989-12-20 1992-02-23 Красноярский Политехнический Институт Furnace

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 340836, кл. F 23C 5/24, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР N 974034, кл. F 23C 5/24, 1977. 3. Авторское свидетельство СССР N 1453118, кл. F 23C 6/04, 1987. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000065279A1 (en) * 1999-04-23 2000-11-02 Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostiju 'politechenergo' Furnace
US6655303B1 (en) 1999-04-23 2003-12-02 Polytechenergo Furnace
WO2006009485A1 (en) * 2004-07-02 2006-01-26 Grigoriev Konstantin Anatoliev Swirling-type furnace
EA008690B1 (en) * 2004-07-02 2007-06-29 Константин Анатольевич Григорьев Swirling-type furnace
RU208257U1 (en) * 2021-06-24 2021-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Череповецкий государственный университет» Vortex furnace
RU225055U1 (en) * 2024-02-19 2024-04-12 Общество с ограниченной ответственностью "ЭнергоХолдинг" BOILER WITH DUST COAL BURNER

Also Published As

Publication number Publication date
WO1994014004A1 (en) 1994-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1245830A (en) Method of introducing dry sulfur oxide absorbent material into a furnace
US4532872A (en) Char reinjection system for bark fired furnace
JPH08503061A (en) Integrated low NOx hollow angle combustion system
PL193565B1 (en) Method of operating a tangential firing system
RU2052715C1 (en) Swirl furnace and method for coarse-crushed solid fuel combustion in swirl furnace
WO1989000659A1 (en) Internal circulation type fluidized bed boiler and method of controlling same
EP0363432A4 (en) Method and apparatus for burning pulverized solid fuel
RU2154234C1 (en) Furnace
RU2018050C1 (en) Vortex furnace
RU2087798C1 (en) Method of burning solid fuel and furnace for doing same
RU52977U1 (en) BOILER OF THE BOILING LAYER
EP1175581B1 (en) Solid fuel furnace
RU2627757C2 (en) Layer boiler with vertical swirling-type furnace
RU2032125C1 (en) Primary furnace
US2730999A (en) Furnace and boiler plant
RU2094699C1 (en) Furnace
RU2263250C2 (en) Boiler furnace
RU2272218C1 (en) Method of burning fuel
RU15772U1 (en) BOILER
RU2079780C1 (en) Boiler furnace
JPH0512578Y2 (en)
SU1686259A1 (en) Method of solid fuel combustion
SU1239452A1 (en) Furnace
RU2023212C1 (en) Boiler unit
RU2132016C1 (en) Swirling-type low-temperature furnace