RU2219442C1

RU2219442C1 - Hot-water boiler

Info

Publication number: RU2219442C1
Application number: RU2002109741A
Authority: RU
Inventors: В.И. Богданов
Original assignee: Богданов Владимир Иванович
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2003-12-20

Abstract

FIELD: heating water; hot water supply systems. SUBSTANCE: proposed hot-water boiler has furnace chamber with side and roof baffle walls, convective gas duct with heat exchange elements, fuel chamber with air-cooled body and built-in dampers for control of blast air. Fuel and furnace chambers are separated by clamping grate made from cast-iron fire bars located between horizontal front headers of furnace chamber baffle walls including hearth baffle wall. EFFECT: enhanced reliability and economical efficiency of boiler. 5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области отопления, точнее к нагревателям текучей среды, например водоподогревателям, и может быть использовано в качестве генератора тепла на твердом топливе, предпочтительно на отходах древесины для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилищно-коммунальных, промышленных и сельскохозяйственных объектов в любых климатических условиях.The invention relates to the field of heating, more specifically to fluid heaters, for example water heaters, and can be used as a heat generator for solid fuel, preferably wood waste for heating, ventilation and hot water supply of housing, communal, industrial and agricultural facilities in any climatic conditions .

Из патентной литературы известен водогрейный водотрубный котел, содержащий топку и конвективные поверхности нагрева, образованные рамочной конструкцией камер и экранами с заглушкой концов труб, переходящих в конвективные поверхности нагрева (см. патент РФ № 2057997, МПК F 24 H 1/40, 10.04.96).From the patent literature there is known a water-heating boiler containing a firebox and convective heating surfaces formed by the frame structure of the chambers and shields with a plug for the ends of the pipes turning into convective heating surfaces (see RF patent No. 2057997, IPC F 24 H 1/40, 04/10/96 )

Недостатками аналога являются: высокое аэродинамическое сопротивление с необходимостью обязательной установки дымососа; отсутствие возможности сжигания твердого топлива - отходов древесины; невозможность установки системы очистки поверхностей нагрева (обдувки); значительные размеры котла.The disadvantages of the analog are: high aerodynamic drag with the need for mandatory installation of a smoke exhaust; the inability to burn solid fuel - wood waste; the inability to install a system for cleaning heating surfaces (blowing); significant size of the boiler.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой конструкции котла является водогрейный водотрубный котел, содержащий топку и конвективные поверхности нагрева, образованные рамочной конструкцией камер и экранами с заглушкой концов труб, переходящих в конвективные поверхности нагрева. Рамочная конструкция камер установлена на основании топки. Эксплуатация изобретения позволяет снизить аэродинамическое сопротивление. Использовать твердое топливо для сжигания, улучшить систему очистки поверхностей нагрева и уменьшить размеры основания котла (см. патент РФ № 2118762, МПК F 24 H 1/00, БИ 25, 1998).The closest in technical essence and the achieved result to the proposed boiler design is a water-heating boiler containing a firebox and convective heating surfaces formed by the frame structure of the chambers and screens with plugs for the ends of pipes passing into convective heating surfaces. The frame design of the cameras is installed on the base of the furnace. The operation of the invention allows to reduce aerodynamic drag. Use solid fuel for combustion, improve the cleaning system of heating surfaces and reduce the size of the base of the boiler (see RF patent No. 2118762, IPC F 24 H 1/00, BI 25, 1998).

Однако котел-прототип обладает рядом недостатков: может работать только на угле или дровах, но не пригоден для сжигания древесных отходов; нельзя механизировать подачу топлива; не обеспечивается предварительная подсушка топлива; пол и потолок не экранированы; большие габариты по высоте. Конструкция котла не обеспечивает эффективное сжигание древесного топлива с большой влажностью; не позволяет сжигать древесные отходы, т.к. объем топочной камеры рассчитан на газ, мазут не обеспечивает необходимое время пребывания частиц топлива для его полного выжигания. Обмывка водой частей конвективных поверхностей нагрева приводит к необходимости очистки сточных вод.However, the prototype boiler has several disadvantages: it can only work on coal or wood, but is not suitable for burning wood waste; Do not mechanize the fuel supply; pre-drying of fuel is not provided; floor and ceiling are not shielded; large dimensions in height. The design of the boiler does not provide efficient burning of wood fuel with high humidity; does not allow to burn wood waste, as the volume of the combustion chamber is designed for gas; fuel oil does not provide the necessary residence time of fuel particles for its complete burning out. Washing with water parts of convective heating surfaces leads to the need for wastewater treatment.

Задачей создания изобретения является разработка простой, надежной, ремонтопригодной, экономичной транспортабельной конструкции котла с более высоким кпд, работающего на древесных отходах, обеспечивающей механизацию топливоподачи и золоудаления.The objective of the invention is to develop a simple, reliable, maintainable, economical transportable design of a boiler with higher efficiency, working on wood waste, providing mechanization of fuel supply and ash removal.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в п.1 формулы изобретения, общих с прототипом, таких как: водогрейный котел включает топочную камеру с настенным и потолочным экранами и конвективный газоход с теплообменными элементами, и отличительных существенных признаков, таких как: он снабжен топливной камерой, имеющей воздухоохлаждаемый корпус с встроенными заслонками для регулировки дутьевого воздуха, при этом топливная и топочная камеры разделены зажимающей решеткой, выполненной из чугунных колосников, размещенных между горизонтальными фронтовыми коллекторами экранов топочной камеры, имеющей подовый экран.The problem is solved using the signs specified in paragraph 1 of the claims common to the prototype, such as: a hot water boiler includes a combustion chamber with wall and ceiling screens and a convective gas duct with heat-exchange elements, and distinctive essential features, such as: it is equipped with a fuel a chamber having an air-cooled housing with integrated flaps for adjusting the blast air, while the fuel and combustion chambers are separated by a clamping grill made of cast iron grates placed m frontline forward horizontal collectors screens furnace having hearth screen.

Особенность размещения газохода отражена в п.2 формулы, а именно: конвективный газоход с теплообменными элементами расположен горизонтально на потолке.The peculiarity of the gas duct placement is reflected in paragraph 2 of the formula, namely: a convective gas duct with heat exchange elements is located horizontally on the ceiling.

Особенность выполнения подового экрана нашла отражение в п.3 формулы, а именно: подовый экран снабжен воздухоохлаждаемой обшивкой с встроенным скребковым транспортером для удаления золы в зольник топливной камеры.The peculiarity of the implementation of the hearth screen is reflected in paragraph 3 of the formula, namely: the hearth screen is equipped with air-cooled casing with an integrated scraper conveyor to remove ash in the ash pan of the fuel chamber.

Особенность выполнения заднего экрана нашла отражение в п.4 формулы, а именно: задний экран снабжен воздухоохлаждаемой обшивкой с встроенными заслонкой для регулирования подачи воздуха на сопло вторичного дутья и лазом с гляделкой.The design feature of the rear screen is reflected in paragraph 4 of the formula, namely: the rear screen is equipped with an air-cooled casing with integrated shutter for regulating the air supply to the secondary blast nozzle and a manhole with a peephole.

Особенность выполнения топочной камеры нашла отражение в п.5 формулы, а именно: топочная камера снабжена соплом вторичного дутья, установленным в нижней части зажимающей решетки.The design of the combustion chamber is reflected in paragraph 5 of the formula, namely: the combustion chamber is equipped with a secondary blast nozzle installed in the lower part of the clamping grill.

Указанные выше отличительные признаки каждый в отдельности и все совместно направлены на решение поставленной задачи и являются существенными. Использование предлагаемого сочетания существенных отличительных признаков в известном уровне техники не обнаружено, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности “новизна”.The above distinguishing features each individually and all together are aimed at solving the problem and are significant. The use of the proposed combination of significant distinguishing features in the prior art is not found, therefore, the proposed technical solution meets the patentability criterion of “novelty”.

Единая совокупность новых существенных признаков с общими, известными обеспечивает решение поставленной задачи, является неочевидной для специалистов в данной области техники и свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию патентоспособности “изобретательский уровень”.A single set of new essential features with common, well-known provides a solution to the problem, is not obvious to specialists in this field of technology and indicates that the claimed technical solution meets the patentability criterion of “inventive step”.

Настоящее изобретение конкретно иллюстрируется следующим примером осуществления изобретения, который иллюстрирует, но не ограничивает объем использования изобретения.The present invention is specifically illustrated by the following embodiment, which illustrates, but does not limit the scope of use of the invention.

На чертеже показан продольный разрез предлагаемого котла.The drawing shows a longitudinal section of the proposed boiler.

Водогрейный котел содержит топливную 1 и топочную 2 камеры, разделенные зажимающей решеткой 3, состоящей из чугунных колосников, размещенных между горизонтальными фронтовыми коллекторами экранов 4 топочной камеры 2 и использующих эти коллекторы в качестве водоохлаждаемых балок.The hot water boiler contains a fuel 1 and a furnace 2 chambers separated by a clamping grid 3, consisting of cast iron grates placed between the horizontal front collectors of the screens 4 of the combustion chamber 2 and using these collectors as water-cooled beams.

Топливная камера 1 содержит загрузочное отверстие 5, расширяющуюся книзу топливную шахту с защитным огнеупорным поясом 6, заканчивающуюся внизу горизонтальной колосниковой решеткой 7, и полый воздухоохлаждаемый корпус 8 с встроенными заслонками 9 для регулирования дутьевого воздуха, подаваемого на поперечное и встречное дутье в топливную шахту. Применение воздухоохлаждаемого полого корпуса позволило отказаться от тяжелой обмуровки топливной камеры и подавать подогретый воздух в зону горения без устройства отдельных воздуховодов.The fuel chamber 1 contains a loading hole 5, a fuel shaft expanding downward with a protective refractory belt 6, ending at the bottom with a horizontal grate 7, and a hollow air-cooled housing 8 with integrated shutters 9 for regulating the blast air supplied to the transverse and counter blast into the fuel shaft. The use of an air-cooled hollow casing made it possible to abandon the heavy lining of the fuel chamber and to supply heated air to the combustion zone without installing separate air ducts.

Топочная камера 2 содержит настенные 10, потолочный 11, подовый 12 экраны и горизонтальный конвективный газоход 13 с теплообменными элементами 14, расположенный на потолке топочной камеры 2, с отводом газов от котла со стороны задней стенки 16 котла.The combustion chamber 2 contains wall 10, ceiling 11, hearth 12 screens and a horizontal convective gas duct 13 with heat exchange elements 14 located on the ceiling of the combustion chamber 2, with the exhaust gases from the boiler from the rear wall 16 of the boiler.

Подовый экран 12 снабжен воздухоохлаждаемой обшивкой 17 с встроенным скребковым транспортером 18 для удаления золы в зольник 19 топливной камеры 1.The hearth screen 12 is provided with an air-cooled casing 17 with an integrated scraper conveyor 18 for removing ash in the ash pan 19 of the fuel chamber 1.

Задний экран 15 снабжен воздухоохлаждаемой обшивкой 20 с встроенными заслонкой 21 для регулирования подачи воздуха на сопло вторичного дутья 23 и лазом 24 с гляделкой 25.The rear screen 15 is equipped with an air-cooled casing 20 with integrated shutter 21 for regulating the air supply to the secondary blast nozzle 23 and a manhole 24 with a peephole 25.

Воздухоохлаждаемая обшивка 8, 17, 20 представляет собой полость со стенками из листового металла, в которую подается дутьевой воздух. Геометрия топочной камеры 2 обеспечивает вихревое дожигание газов и несгоревших частиц топлива, выходящих из зажимающей решетки 3.The air-cooled casing 8, 17, 20 is a cavity with sheet metal walls into which blast air is supplied. The geometry of the combustion chamber 2 provides vortex afterburning of gases and unburned particles of fuel emerging from the clamping lattice 3.

Для организации вихревого сжигания вблизи зажимающей решетки 3 на специальном выступе 22 установлено сопло 23 вторичного дутья. Подача воздуха на сопло 23 вторичного дутья предусмотрена из полости обшивки подового экрана 12.For the organization of vortex combustion near the clamping lattice 3, a secondary blast nozzle 23 is installed on a special protrusion 22. The air supply to the nozzle 23 of the secondary blast is provided from the cavity of the sheathing of the hearth screen 12.

У котла предусмотрена обдувка конвективных поверхностей нагрева в виде сопел 26, установленных на фронтовой перегородке 27, отделяющей конвективный газоход 13 от топливной камеры 1.The boiler is provided with a blowing of convective heating surfaces in the form of nozzles 26 mounted on the front wall 27 separating the convective gas duct 13 from the fuel chamber 1.

В обшивке топочной камеры 1 предусмотрены специальные щели 28, 29 для подачи воздуха на горение. Трубы потолочного экрана 11 во фронтовой части топочной камеры 2 разведены и образуют фестон 30, обеспечивающий ход газов в конвективный газоход 13.In the casing of the combustion chamber 1, special slots 28, 29 are provided for supplying combustion air. The pipes of the ceiling screen 11 in the front part of the combustion chamber 2 are divorced and form a festoon 30, which ensures the passage of gases into the convective gas duct 13.

Котел работает следующим образом.The boiler operates as follows.

Древесное топливо в виде измельченных отходов щепы и т.п. через загрузочное отверстие 5 поступает в топливную камеру 1, которая автоматически постоянно заполняется топливом. В верхней зоне топливной камеры 1 происходит подсушка топлива, в нижней - термолиз и выход летучих газов. На колосниковой решетке 7 происходит непосредственно горение топлива. Воздух на горение в топливную камеру 1 подается под колосниковую решетку 7 через специальные щели 28 в боковой облицовке (встречное дутье) и через специальные щели 29 в обшивке фронтовой стенки топливной камеры 1 (поперечное дутье). Несгоревшие частицы топлива и горючие газы, выходящие через зажимающую решетку 3 в топочную камеру 2, дожигаются в вихревом потоке топочной камеры 2, для чего предусмотрено сопло вторичного дутья 23.Wood fuel in the form of crushed wood chips, etc. through the feed hole 5 enters the fuel chamber 1, which is automatically constantly filled with fuel. In the upper zone of the fuel chamber 1, the fuel is dried, in the lower - thermolysis and the exit of volatile gases. On the grate 7, the combustion of fuel occurs directly. The combustion air in the fuel chamber 1 is supplied under the grate 7 through special slots 28 in the side lining (counter blast) and through special slots 29 in the casing of the front wall of the fuel chamber 1 (transverse blast). Unburned fuel particles and combustible gases leaving the clamping grid 3 into the combustion chamber 2 are burned in the vortex flow of the combustion chamber 2, for which a secondary blast nozzle 23 is provided.

Геометрия топочной камеры 2 со специальным уступом 22 из огнеупорного бетона, на котором установлено сопло 23 обеспечивают вихревое дожигание с устойчивым воспламенением горючих газов, подсасываемых через решетку 3 в зону горения. В нижней части зажимающей решетки 3 за счет установки сопла 23 образуется зона разрежения, обеспечивающая подсос в зону горения. Дожигание топлива в вихревом потоке топочной камеры исключает потери с недожогом топлива, обеспечивает эффективное сжигание влажного древесного топлива при высоком кпд котла.The geometry of the combustion chamber 2 with a special ledge 22 made of refractory concrete, on which the nozzle 23 is mounted, provides vortex afterburning with stable ignition of combustible gases that are sucked through the grate 3 into the combustion zone. In the lower part of the clamping lattice 3 due to the installation of the nozzle 23, a rarefaction zone is formed, which ensures suction into the combustion zone. The afterburning of fuel in the vortex flow of the combustion chamber eliminates losses from underburning of fuel, provides efficient burning of moist wood fuel at a high boiler efficiency.

В топочной камере 2 лучистое тепло передается экранам 10, 11, 12, а уходящие газы поднимаются через фестон 30 (разведенный потолочный экран) в конвективный газоход 13 конвективным элементам 14 и далее газы выходят через отверстие задней стенки 16 котла.In the combustion chamber 2, radiant heat is transferred to the screens 10, 11, 12, and the exhaust gases rise through the festoon 30 (diluted ceiling screen) into the convective gas duct 13 to the convective elements 14 and then the gases exit through the opening of the rear wall 16 of the boiler.

Общий подвод 31 воздуха для горения предусмотрен со стороны задней стенки 16 котла, который делится на два потока и распределяется по обшивкам 8, 17, 20 и подается на первичное дутье в топливную камеру 1 и на вторичное дутье - соплом 23 топочной камеры 2.A common supply of combustion air 31 is provided from the side of the rear wall 16 of the boiler, which is divided into two streams and distributed among the casing 8, 17, 20 and is supplied to the primary blast in the fuel chamber 1 and to the secondary blast via the nozzle 23 of the combustion chamber 2.

Для периодического удаления золы из топочной камеры 2 в зольник 19 топливной камеры 1 предусмотрен скребковый транспортер 18, расположенный в обшивке подового экрана 12.For periodic removal of ash from the combustion chamber 2 to the ash pan 19 of the fuel chamber 1, a scraper conveyor 18 is provided located in the casing of the hearth screen 12.

Предлагаемый котел имеет блочное исполнение, транспортабелен, позволяет производить механизацию подачи топлива и золоудаления, с эффективным сжиганием топлива - древесных отходов, найдет широкое применение для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилищно-коммунальных, промышленных и сельскохозяйственных объектов в любых климатических условиях. Конструкция котла улучшает структуру топливного баланса регионов, обладающих ресурсами дровяной древесины и древесных отходов производства.The proposed boiler has a block design, is transportable, allows the mechanization of fuel supply and ash removal, with efficient combustion of fuel - wood waste, will be widely used for heating, ventilation and hot water supply of housing, communal, industrial and agricultural facilities in any climatic conditions. The design of the boiler improves the fuel balance structure of regions with resources of wood and wood waste.

Claims

1. Водогрейный котел, включающий топочную камеру с настенным и потолочным экранами и конвективный газоход с теплообменными элементами, отличающийся тем, что он снабжен топливной камерой, имеющей воздухоохлаждаемый корпус со встроенными заслонками для регулировки дутьевого воздуха, при этом топливная и топочная камеры разделены зажимающей решеткой, выполненной из чугунных колосников, размещенных между горизонтальными фронтовыми коллекторами экранов топочной камеры, имеющей подовый экран.1. A hot water boiler comprising a combustion chamber with wall and ceiling screens and a convective gas duct with heat exchange elements, characterized in that it is equipped with a fuel chamber having an air-cooled housing with integrated shutters for adjusting blast air, while the fuel and combustion chambers are separated by a clamping grate, made of cast iron grates placed between the horizontal frontal collectors of the combustion chamber screens having a hearth screen.

2. Котел по п.1, отличающийся тем, что конвективный газоход с теплообменными элементами расположен горизонтально на потолке топочной камеры.2. The boiler according to claim 1, characterized in that the convective gas duct with heat-exchange elements is located horizontally on the ceiling of the combustion chamber.

3. Котел по п.1, отличающийся тем, что подовый экран снабжен воздухоохлаждаемой обшивкой со встроенным скребковым транспортером для удаления золы в зольник топливной камеры.3. The boiler according to claim 1, characterized in that the hearth screen is equipped with an air-cooled casing with an integrated scraper conveyor for removing ash in the ash pan of the fuel chamber.

4. Котел по п.1, отличающийся тем, что он содержит задний экран, который снабжен воздухоохлаждаемой обшивкой со встроенными заслонкой для регулирования подачи воздуха на сопло вторичного дутья и лазом с гляделкой.4. The boiler according to claim 1, characterized in that it comprises a rear screen, which is equipped with air-cooled casing with integrated shutter for regulating the air supply to the secondary blast nozzle and a manhole with a peephole.

5. Котел по п.1, отличающийся тем, что топочная камера снабжена соплом вторичного дутья, установленным в нижней части зажимающей решетки.5. The boiler according to claim 1, characterized in that the combustion chamber is equipped with a secondary blast nozzle installed in the lower part of the clamping lattice.