RU2032128C1

RU2032128C1 - Hot-water boiler

Info

Publication number: RU2032128C1
Authority: RU
Inventors: Николай Яковлевич Шаповал
Original assignee: Николай Яковлевич Шаповал
Priority date: 1990-03-20
Filing date: 1990-03-20
Publication date: 1995-03-27

Abstract

FIELD: heating of dwelling houses and industrial buildings. SUBSTANCE: fuel combustion unit is essentially vaporizing burner with evaporating chamber 1 accommodating central tube 2. Chamber 1 has rows of holes 3 on its side wall and tube 2 is provided with tangential fins 4 arranged at certain angle to axis of tube 2 between rows of holes to ensure uniform fuel mixture distribution over perimeter of side wall of evaporating chamber 1. Flue tube 13 is installed above fuel combustion unit. Gas flow extender mounted in tube 13 for reciprocating movement is essentially central body 17 built up of rod and screw-type guide in the form of ribbing of the latter. EFFECT: improved design. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для отопления жилых и производственных помещений. The invention relates to energy and can be used for heating residential and industrial premises.

Известен водогрейный котел, содержащий газовую трубу с винтовыми лопатками (1). Known hot water boiler containing a gas pipe with helical blades (1).

Недостатком такого котла является повышенное аэродинамическое сопротивление естественной тяге из-за вихрей, возникающих в газовой трубе. The disadvantage of this boiler is the increased aerodynamic resistance to natural draft due to vortices arising in the gas pipe.

Известен водогрейный котел, снабженный газовой горелкой (2). Known hot water boiler equipped with a gas burner (2).

Известен водогрейный котел, содержащий горелку, испарительное днище которой выполнено с электроспиралью (3). Known hot water boiler containing a burner, the evaporation bottom of which is made with an electric spiral (3).

Недостатком такого котла является его зависимость от источника электроэнергии. The disadvantage of this boiler is its dependence on the source of electricity.

Известно устройство для сжигания жидкого топлива, снабженное горелкой с несколькими центральными трубами, оребренными тангенциальными ребрами (4). A device for burning liquid fuel, equipped with a burner with several Central pipes, ribbed tangential ribs (4).

Недостатком такого устройства является сложная технология изготовления. Кроме того, такое устройство не обеспечивает полного расщепления паров топлива на составляющие и соответственно полноты сгорания. The disadvantage of this device is the complex manufacturing technology. In addition, such a device does not provide complete splitting of the fuel vapor into components and, accordingly, the completeness of combustion.

Известно устройство для сжигания топлива, содержащее испарительную горелку с испарительной камерой, боковая стенка которой выполнена с рядами отверстий, и центральной трубой, выполненной с радиальными ребрами (5). A device for burning fuel containing an evaporative burner with an evaporation chamber, the side wall of which is made with rows of holes, and a central pipe made with radial ribs (5), is known.

Недостатком такого устройства является неполное сгорание топлива из-за образования некачественной топливной смеси и не полного расщепления углеводородов, так как подымающиеся вверх пары топлива лишь частично контактируют с нагретыми поверхностями ребер и стенок центральной трубы. The disadvantage of this device is the incomplete combustion of fuel due to the formation of a poor-quality fuel mixture and incomplete decomposition of hydrocarbons, since the rising fuel vapor only partially contacts the heated surfaces of the ribs and walls of the central pipe.

Наиболее близким техническим решением из известных является водогрейный котел, содержащий устройство для сжигания топлива с установленной над ними по крайней мере одной жаровой трубой, окруженной водяным баком, снабженным патрубками подвода и отвода воды, причем в жаровой трубе установлен удлинитель пути газового потока в виде центрального тела и закрепленной на нем винтовой направляющей с заданным шагом и направлением навивки (6). The closest technical solution known is a hot water boiler containing a device for burning fuel with at least one flame tube installed above them, surrounded by a water tank equipped with water inlet and outlet pipes, and a gas flow path extension in the form of a central body is installed in the flame tube and a screw guide fixed to it with a given pitch and direction of winding (6).

Недостатком такого водогрейного котла является неполное сгорание топливной смеси и пониженная интенсивность теплопередачи. The disadvantage of such a boiler is the incomplete combustion of the fuel mixture and the reduced intensity of heat transfer.

Целью изобретения является повышение полноты сгорания топлива и интенсификация теплопередачи. The aim of the invention is to increase the completeness of combustion of fuel and the intensification of heat transfer.

В водогрейном котле, содержащем устройство для сжигания топлива с установленной над ним по крайней мере одной жаровой трубой, окруженной водяным баком, снабженным патрубками подвода и отвода воды, причем в жаровой трубе установлен удлинитель пути газового потока в виде центрального тела и закрепленной на нем винтовой направляющей с заданным шагом и направлением навивки, поставленная цель достигается тем, что устройство для сжигания топлива выполнено в виде испарительной горелки с испарительной камерой и размещенной в последней центральной трубой, первая из которых выполнена с рядами отверстий на своей боковой стенке, а вторая снабжена тангенциальными ребрами, расположенными под углом к оси центральной трубы между упомянутыми рядами отверстий для равномерного распределения топливной смеси по периметру боковой стенки испарительной камеры, причем удлинитель пути газового потока установлен в жаровой трубе с возможностью возвратно-поступательного перемещения, а его центральное тело и винтовая направляющая выполнены соответственно в виде стержня и оребрения последнего. In a boiler containing a device for burning fuel with at least one flame tube installed above it, surrounded by a water tank equipped with water inlet and outlet pipes, an extension of the gas flow path in the form of a central body and a screw guide fixed to it is installed in the flame tube with a given step and the direction of winding, the goal is achieved in that the device for burning fuel is made in the form of an evaporation burner with an evaporation chamber and located in the last center pipe, the first of which is made with rows of holes on its side wall, and the second is equipped with tangential ribs located at an angle to the axis of the central pipe between the said rows of holes for uniform distribution of the fuel mixture along the perimeter of the side wall of the evaporation chamber, and the gas flow path extension in the flame tube with the possibility of reciprocating movement, and its central body and screw guide are respectively made in the form of a rod and finning go.

Кроме того, в водяном баке между патрубками подвода и отвода воды может быть установлена вертикальная перегородка, а нижняя часть жаровой трубы может быть выполнена с радиальным оребрением. In addition, in the water tank between the water inlet and outlet pipes, a vertical partition can be installed, and the lower part of the flame tube can be made with radial finning.

На фиг. 1 изображен общий вид водогрейного котла; на фиг. 2 - вид сбоку фиг. 1; на фиг. 3 - боковая стенка и днище испарительной камеры; на фиг. 4 - поперечный разрез горелки; на фиг. 5 - вид по стрелке А на фиг. 4. In FIG. 1 shows a general view of a boiler; in FIG. 2 is a side view of FIG. 1; in FIG. 3 - side wall and bottom of the evaporation chamber; in FIG. 4 - cross section of the burner; in FIG. 5 is a view along arrow A in FIG. 4.

Водогрейный котел содержит устройство для сжигания топлива, выполненное в виде испарительной горелки с испарительной камерой 1 и размещенной в последней центральной трубой 2. Камера 1 выполнена с рядами отверстий 3 на своей боковой стенке, а труба 2 снабжена тангенциальными ребрами 4, расположенными под углом к оси трубы 2 между упомянутыми рядами отверстий 3 для равномерного распределения топливной смеси по периметру боковой стенки испарительной камеры 1. Камера 1 подключена к топливной трубке 5 и патрубку 6 ввода воздуха, причем в патрубке 6 установлено конфузорное сопло 7. К нижним кромкам ребер 4 прикреплено конусное кольцо 8, а на их верхних кромках установлено кольцо 9 с рассекателями 10, отражателями 11 и конусным диском 12. The hot water boiler contains a device for burning fuel, made in the form of an evaporative burner with an evaporation chamber 1 and placed in the last central pipe 2. The chamber 1 is made with rows of holes 3 on its side wall, and the pipe 2 is provided with tangential ribs 4 located at an angle to the axis pipes 2 between the said rows of holes 3 for uniform distribution of the fuel mixture along the perimeter of the side wall of the evaporation chamber 1. The chamber 1 is connected to the fuel pipe 5 and the air inlet pipe 6, and in the pipe 6 a confuser nozzle 7 is installed. A conical ring 8 is attached to the lower edges of the ribs 4, and a ring 9 with dividers 10, reflectors 11 and a conical disk 12 is mounted on their upper edges.

Над устройством для сжигания топлива установлена по крайней мере одна жаровая труба 13, окруженная водяным баком 14. Бак 14 снабжен патрубками 15 и 16 соответственно подвода и отвода воды. В жаровой трубе 13 с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлен удлинитель пути газового потока в виде центрального тела 17 и закрепленной на нем винтовой направляющей 18 с заданным шагом и направлением навивки. Тело 17 выполнено в виде стержня, а направляющая 18 выполнена в виде оребрения последнего. At least one flame tube 13 is installed above the device for burning fuel, surrounded by a water tank 14. The tank 14 is equipped with nozzles 15 and 16, respectively, for supplying and discharging water. In the flame tube 13 with the possibility of reciprocating movement, an extension of the gas flow path is installed in the form of a central body 17 and a screw guide 18 fixed thereon with a predetermined pitch and direction of winding. The body 17 is made in the form of a rod, and the guide 18 is made in the form of fins of the latter.

В водяном баке 14 между патрубками 15 и 16 соответственно подвода и отвода воды установлена вертикальная перегородка 19. Нижняя часть жаровой трубы 13 выполнена с радиальным оребрением 20. Водяной бак 14 снабжен теплоизоляцией 21, а горелка снабжена кожухом 22 с теплоизоляцией 23. In the water tank 14 between the pipes 15 and 16, respectively, a vertical baffle 19 is installed. The lower part of the flame tube 13 is made with radial finning 20. The water tank 14 is provided with thermal insulation 21, and the burner is equipped with a casing 22 with thermal insulation 23.

Водогрейный котел работает следующим образом. The hot water boiler operates as follows.

Сдвигают в сторону диск 12, освобождая при этом выход центральной трубы 2, вынимают из патрубка 6 ввода воздуха конфузорное сопло 7, вставляют в патрубок 6 зажженный факел и одновременно на днище испарительной камеры 1 по трубке 5 подают топливо. После прогрева поверхностей горелки диском 12 перекрывают выход центральной трубы 2 для направления горючей смеси в пространство между ребрами 4 и вставляют сопло 7 в патрубок 6 . Формирование потоков происходит под действием винтовой направляющей 18 удлинителя пути газового потока. При этом тангенциальные ребра 4, размещенные под углом к оси центральной трубы 2, препятствуют возникновению закручивающего момента. В результате ламинарно движущиеся потоки воздуха и паров топлива под действием центростремительной силы прижимаются к центральной трубе 2, не смешиваясь со струями воздуха, поступающего через ряды отверстий 3 боковой стенки испарительной камеры 1. Свободный водород, находящийся в парах топлива, сгорает, обеспечивая оптимальную температуру для нагрева поверхностей ребер 4 и центральной трубы 2, обеспечивая этим расщепление паров топлива на простые углеводороды. The disk 12 is shifted to the side, thereby freeing the outlet of the central pipe 2, the confuser nozzle 7 is removed from the air inlet pipe 6, a lighted torch is inserted into the pipe 6, and fuel is simultaneously supplied to the bottom of the evaporation chamber 1 through the pipe 5. After heating the burner surfaces with a disk 12, the outlet of the central pipe 2 is closed to direct the combustible mixture into the space between the ribs 4 and the nozzle 7 is inserted into the pipe 6. The formation of flows occurs under the action of the screw guide 18 of the extension of the gas flow path. In this case, the tangential ribs 4, placed at an angle to the axis of the central pipe 2, prevent the occurrence of torque. As a result, laminarly moving air and fuel vapor streams are pressed against the central tube 2 under the action of centripetal force, not mixing with the air jets entering through the rows of openings 3 of the side wall of the evaporation chamber 1. The free hydrogen in the fuel vapor burns, providing the optimum temperature for heating the surfaces of the ribs 4 and the central pipe 2, thereby ensuring the splitting of the fuel vapor into simple hydrocarbons.

В верхней части камеры 1 потоки воздуха и углеводородов устремляются в щель между отражателем 11 и боковой стенкой испарительной камеры 1, скорость их возрастает, в результате за рассекателями 10 образуются вихри и зоны пониженного давления, куда устремляются потоки воздуха, поступающего через верхний ряд отверстий 3. Происходит образование качественной топливной смеси и ее воспламенение с догоранием в нижней части жаровой трубы 13. In the upper part of the chamber 1, air and hydrocarbon flows rush into the gap between the reflector 11 and the side wall of the evaporation chamber 1, their speed increases, as a result, vortices and low pressure zones are formed behind the dividers 10, where air flows through the upper row of openings 3. The formation of high-quality fuel mixture and its ignition with burning out in the lower part of the flame tube 13.

Воздействию импульсных ударных нагрузок на нижнюю часть жаровой трубы 13, возникающих при макровзрывах частиц топливной смеси при их воспламенении и генерирующих шумовой эффект с вибрацией водяного бака 14, в значительной степени противодействуют радиальное оребрение 20, выполненное на нижней части жаровой трубы 13. The impact of pulsed shock loads on the lower part of the flame tube 13 arising from macroexplosions of the particles of the fuel mixture when ignited and generate a noise effect with the vibration of the water tank 14 is largely counteracted by the radial finning 20 made on the lower part of the flame tube 13.

Горячие газы из нижней части жаровой трубы 13 направляются в газовый канал, образованный трубой 13, центральным телом 17 и винтовой направляющей 18. Заданные шаг и направление навивки направляющей 18 способствуют оптимальной величине естественной тяги в котле. При этом максимально приближено к противотоку движения греющих газов и нагреваемой воды, что интенсифицирует теплопередачу в котле. Улучшению теплопередачи в котле способствует также удлинитель газового потока в жаровой трубе 13 за счет увеличения времени контактирования горячих газов со стенкой жаровой трубы 13. Теплопередача в котле улучшается также за счет перегородки 19, установленной в водяном баке 13, так как перегородка 19 способствует движению нагреваемой воды по окружности над всей оребренной поверхностью нижней части жаровой трубы 13. Hot gases from the lower part of the flame tube 13 are directed into the gas channel formed by the pipe 13, the central body 17 and the screw guide 18. The predetermined pitch and direction of winding of the guide 18 contribute to the optimal natural draft in the boiler. At the same time, it is as close as possible to the counterflow of the movement of heating gases and heated water, which intensifies the heat transfer in the boiler. The heat transfer in the boiler is also facilitated by the extension of the gas flow in the flame tube 13 by increasing the contact time of the hot gases with the wall of the flame tube 13. The heat transfer in the boiler is also improved by the partition 19 installed in the water tank 13, since the partition 19 promotes the movement of heated water around the circumference over the entire fin surface of the lower part of the flame tube 13.

Таким образом, описанный водогрейный котел повышает полноту сгорания топлива и интенсифицирует теплопередачу. Thus, the described hot water boiler increases the completeness of fuel combustion and intensifies heat transfer.

Claims

ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ ВКШ "УКРАИНА". WATER BOILER VKSH "UKRAINE".

1. Водогрейный котел, содержащий устройство для сжигания топлива с установленной над ним по крайней мере одной жаровой трубой, окруженной водяным баком, снабженным патрубком подвода и отвода воды, причем в жаровой трубе установлен удлинитель пути газового потока в виде центрального тела и закрепленной на нем винтовой направляющей с заданным шагом и направлением навивки, отличающийся тем, что, с целью повышения полноты сгорания топлива и интенсификации теплопередачи, устройство для сжигания топлива выполнено в виде испарительной горелки с испарительной камерой и размещенной в последней центральной трубой, первая из которых выполнена с рядами отверстий на своей боковой стенке, а вторая снабжена тангенциальными ребрами, расположенными под углом к оси центральной трубы между упомянутыми рядами отверстий для равномерного распределения топливной смеси по периметру боковой стенки испарительной камеры, причем удлинитель пути газового потока установлен в жаровой трубе с возможностью возвратно-поступательного перемещения, а его центральное тело и винтовая направляющая выполнены соответственно в виде стержня и оребрения последнего. 1. A water boiler containing a device for burning fuel with at least one flame tube installed above it, surrounded by a water tank equipped with a water inlet and outlet pipe, and in the flame tube there is a gas flow path extension in the form of a central body and a screw mounted thereon a guide with a predetermined pitch and direction of winding, characterized in that, in order to increase the completeness of combustion of fuel and intensify heat transfer, the device for burning fuel is made in the form of an evaporative burner with an evaporation chamber and placed in the last central pipe, the first of which is made with rows of holes on its side wall, and the second is equipped with tangential ribs located at an angle to the axis of the central pipe between the said rows of holes for uniform distribution of the fuel mixture along the perimeter of the side wall of the evaporation chamber moreover, the extension of the gas flow path is installed in the flame tube with the possibility of reciprocating movement, and its central body and screw guide filled respectively in the form of a rod and fins of the latter.

2. Котел по п.1, отличающийся тем, что в водяном баке между патрубками подвода и отвода воды установлена вертикальная перегородка, а нижняя часть жаровой трубы выполнена с радиальным оребрением. 2. The boiler according to claim 1, characterized in that a vertical partition is installed in the water tank between the water inlet and outlet pipes, and the lower part of the flame tube is made with radial finning.