RU2448304C1

RU2448304C1 - Furnace

Info

Publication number: RU2448304C1
Application number: RU2010142427/03A
Authority: RU
Inventors: Артур Павлович Ферингер (RU); Артур Павлович Ферингер
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Завод "Ферингер и К"
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2012-04-20

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: furnace comprises a body with walls and an upper cover, where a combustion chamber with a combustion area is installed, and channels are arranged for air supply into the combustion area of the combustion chamber, as well as the channels for combustion products discharge from the specified chamber connected with a discharge pipe. A door with a lock with locking and stop elements is installed as capable of rotation in a frame installed on the body. In the upper part of the furnace, between the combustion chamber and the exhaust pipe, there is a screen installed, preferably, a profiled one, to form a cavity limited with the upper cover of the furnace, side elements of the furnace body, preferably with furnace walls, and the specified screen. In the screen there are windows in the form of slots, preferably in its peripheral zone, which connect the combustion chamber cavity with the specified cavity using horizontally aligned channels. Specified channels open into the specified cavity towards each other, and there is a swirler installed between output parts of the channels.

EFFECT: increased completeness of fuel combustion, heat recovery and prolonged duration of furnace operation with invariable fuel consumption.

4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к отопительным печам и может быть использовано при разработке печей и нагревательных устройств для приготовления пищи и отопления помещения.The invention relates to heating furnaces and can be used in the development of furnaces and heating devices for cooking and heating.

Известна мусоросжигательная печь секционной структуры, содержащая прямую закрытую трубу с отверстиями, расположенными по ее длине, которая предназначена для подачи воздуха в топку. Труба подачи воздуха вставлена в топку через отверстие, выполненное в верхней части топки. Воздух в трубу подают при помощи вентилятора. Воздух струится сквозь отверстия трубы и участвует при интенсивном сгорании топлива, в данном случае - мусора (патент ЕР 0636840А1, МПК F24B 1/00, 5/00).Known incinerator sectional structure containing a direct closed pipe with holes located along its length, which is designed to supply air to the furnace. The air supply pipe is inserted into the furnace through an opening made in the upper part of the furnace. Air is supplied to the pipe by a fan. Air flows through the openings of the pipe and is involved in the intensive combustion of fuel, in this case, garbage (patent EP 0636840A1, IPC F24B 1/00, 5/00).

Данный способ подачи и распределения воздуха в камере сгорания и устройство сгорания пригодны для безопасного и интенсивного сжигания мусора, но не эффективны для длительного экономичного сжигания топлива.This method of supplying and distributing air in the combustion chamber and the combustion device are suitable for safe and intensive burning of garbage, but are not effective for long-term economical combustion of fuel.

Известна топка для сжигания гранулированного твердого топлива и нагревания воздуха помещений. Топка состоит из камеры сгорания, в ее центр вставленной трубы подачи воздуха и шнекового устройства. Воздух в очаг сгорания подают при помощи вентилятора сверху, а гранулированное топливо при помощи шнекового устройства загружают снизу (патент USA 4782765, МПК F24B 1/00, 5/00).Known firebox for burning granular solid fuels and heating indoor air. The furnace consists of a combustion chamber, in its center an inserted air supply pipe and a screw device. Air is supplied to the combustion chamber using a fan from above, and granular fuel is loaded from below from a screw device (US Pat. No. 4,782,765, IPC F24B 1/00, 5/00).

Конструкция такой топки сложна и не пригодна для сжигания дров.The design of such a firebox is complex and not suitable for burning wood.

Известен способ подачи и распределения воздуха в камере сгорания, когда воздух в камеру сгорания подают сверху по трубе, при этом труба заканчивается распределителем воздуха, опирающимся на топливо и вместе с трубой опускающимся вниз, когда количество топлива в камере сгорания уменьшается, причем воздух в камере сгорания распределяют следующим образом: в очаг сгорания подают 40-60%; на края очага сгорания подают 10-30%; над очагом сгорания - 20-40%.A known method of supplying and distributing air in the combustion chamber, when air is supplied to the combustion chamber from above through the pipe, the pipe ends with an air distributor based on fuel and with the pipe dropping down when the amount of fuel in the combustion chamber decreases, and the air in the combustion chamber distributed as follows: 40-60% are supplied to the combustion center; 10-30% are fed to the edges of the combustion zone; above the combustion site - 20-40%.

Для реализации указанного способа предложен отопительный котел, содержащий камеру сгорания, в двойной стенке которой сформирована емкость, заполненная водой, с отверстием выхода дыма, отверстиями загрузки топлива и удаления золы, патрубки подвода и отвода воды, при этом камера сгорания установлена вертикально и выполнена в виде круглого или многоугольного цилиндра, в верхней части которого выполнено отверстие, в которое вставлена свободно вверх-вниз перемещающаяся труба подачи воздуха, заканчивающаяся распределителем воздуха, опирающимся на топливо, при этом распределитель воздуха выполнен в виде пустотелого диска, в верхней части которого выполнен наконечник для соединения с трубой подачи воздуха, а в нижней части - головка, при этом в периферийной части диска, в узком конце головки и на боковой поверхности головки, а также в наконечнике выполнены отверстия, сообщающиеся с внутренней полостью распределителя воздуха (патент ЕР 005303, заявка №200301136 от 19.04.01, МПК F24B 1/00, 5/00).To implement this method, a heating boiler is proposed that contains a combustion chamber, in the double wall of which a container filled with water is formed with a smoke outlet, fuel loading and ash removal holes, water inlet and outlet pipes, the combustion chamber is mounted vertically and made in the form round or polygonal cylinder, in the upper part of which a hole is made into which a freely moving up and down air supply pipe is inserted, ending with an air distributor, I lean available for fuel, while the air distributor is made in the form of a hollow disk, in the upper part of which there is a tip for connecting to the air supply pipe, and in the lower part - the head, while in the peripheral part of the disk, at the narrow end of the head and on the side surface of the head and also in the tip holes are made, communicating with the internal cavity of the air distributor (patent EP 005303, application No. 200301136 from 04/19/01, IPC F24B 1/00, 5/00).

Недостатками данного способа и устройства является то, что на трубе подачи воздуха в зону горения необходимо устанавливать распределитель воздуха и перемещать его во время процесса горения. Это приводит к усложнению конструкции камеры сгорания и ухудшению условий ее работы за счет того, что часть топлива под распределителем практически не участвует в процессе горения. Кроме этого необходимо достаточно точно распределять воздушные потоки, что также приводит к усложнению конструкции печи и усложнению условий ее обслуживания и эксплуатации.The disadvantages of this method and device is that on the pipe supplying air to the combustion zone, it is necessary to install an air distributor and move it during the combustion process. This leads to a complication of the design of the combustion chamber and the deterioration of the conditions of its operation due to the fact that part of the fuel under the distributor is practically not involved in the combustion process. In addition, it is necessary to accurately distribute the air flow, which also leads to a complication of the design of the furnace and more difficult conditions for its maintenance and operation.

Известна печь твердотопливная, содержащая камеру сгорания с козырьком в ее верхней части, которая примыкает к боковым и задней стенкам и разделяет камеру сгорания на верхнюю и нижнюю части, дверцу с застекленным окном на передней стенке камеры сгорания для загрузки топлива, нижний и щелеобразный верхний подвод воздуха для обдувания стекла окна дверцы плоским потоком воздуха и формирования внутри камеры сгорания области дожигания продуктов сгорания топлива и патрубок для отвода продуктов сгорания, расположенный в верхней задней части камеры сгорания.Known solid fuel furnace containing a combustion chamber with a visor in its upper part, which is adjacent to the side and rear walls and divides the combustion chamber into upper and lower parts, a door with a glazed window on the front wall of the combustion chamber for loading fuel, lower and slit upper air supply for blowing the glass of the door window with a flat air stream and forming inside the combustion chamber a region of afterburning of the combustion products of fuel and a pipe for the removal of combustion products located in the upper rear part amers of combustion.

Воздух для первичного горения твердого топлива подается в камеру сгорания как со стороны задней стенки печи, так и со стороны нижней части передней стенки камеры сгорания при помощи заслонок, управляемых с передней стороны печи. Дожигание (вторичное горение) несгоревших частиц топлива осуществляется подачей в камеру сгорания двух потоков воздуха, один из которых (холодный) управляется заслонкой, а второй - неуправляемый теплый после обдувания стекла дверцы поступает в переднюю часть камеры сгорания в область дожигания несгоревших продуктов твердого топлива. Стенки камеры сгорания футерованы кирпичной кладкой и размещены внутри металлического кожуха. Между стенками камеры сгорания и кожухом имеется пространство, по которому затягивается воздух из нижней части отапливаемого помещения для охлаждения кожуха печи (патент US 4766876 A, F24B 5/02, 30.08.1988 - прототип).The air for primary combustion of solid fuel is supplied to the combustion chamber both from the side of the rear wall of the furnace and from the side of the lower part of the front wall of the combustion chamber using dampers controlled from the front of the furnace. The afterburning (secondary combustion) of unburned fuel particles is carried out by supplying two air streams to the combustion chamber, one of which (cold) is controlled by a damper, and the second uncontrollable warm one after blowing the glass of the door enters the front of the combustion chamber into the afterburning area of unburned solid fuel products. The walls of the combustion chamber are lined with brickwork and placed inside a metal casing. Between the walls of the combustion chamber and the casing there is a space through which air is drawn from the lower part of the heated room to cool the furnace casing (US patent 4766876 A, F24B 5/02, 08/30/1988 - prototype).

Недостаток прототипа заключается в том, что при изменении состава твердого топлива не обеспечивается высокий КПД печи. Это объясняется тем, что не вся химическая энергия твердого топлива, различного по составу, может полностью превратиться в тепловую энергию без регулирования необходимого количества горячего воздуха для дожигания несгоревших частиц данного вида твердого топлива. Несгоревшие полностью остатки твердого топлива, вылетая из трубы печи, снижают ее КПД и ухудшают экологию окружающей среды. Кроме того, другим недостатком прототипа является футеровка кирпичом стенок печи, что снижает ее мобильность для обогрева дачных и временных построек.The disadvantage of the prototype is that when changing the composition of solid fuels, high furnace efficiency is not ensured. This is due to the fact that not all chemical energy of solid fuels of different composition can completely turn into thermal energy without regulating the necessary amount of hot air for burning after burning unburned particles of this type of solid fuel. Fully unburned solid fuel residues, flying out of the furnace pipe, reduce its efficiency and worsen the ecology of the environment. In addition, another disadvantage of the prototype is the brick lining of the walls of the furnace, which reduces its mobility for heating summer and temporary buildings.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание печи, конструкция которой позволит повысить полноту сгорания топлива, теплоотдачу и значительно увеличить время работы печи при неизменном расходе топлива.The objective of the invention is to remedy these disadvantages and create a furnace, the design of which will increase the completeness of fuel combustion, heat transfer and significantly increase the operating time of the furnace at a constant fuel consumption.

Указанная задача решается тем, что в предложенной печи, преимущественно для обогрева помещений, содержащей корпус со стенками и верхней крышкой, в котором расположена камера сгорания с зоной горения и выполнены каналы подачи воздуха в зону горения камеры сгорания и каналы отвода продуктов сгорания из упомянутой камеры, соединенные с вытяжной трубой, дверку с замком с запорным и упорным элементами, установленную с возможностью вращения в рамке, размещенной на корпусе, согласно изобретению, в верхней части печи, между камерой сгорания и вытяжной трубой, установлен экран, предпочтительно профилированный, с образованием полости, ограниченной верхней крышкой печи, боковыми элементами корпуса печи, преимущественно стенками печи, и указанным экраном, причем в экране выполнены окна в виде пазов, преимущественно в его периферийной зоне, соединяющие полость камеры сгорания с указанной полостью при помощи горизонтально ориентированных каналов, при этом упомянутые каналы открываются в указанную полость навстречу друг другу, а между выходными частями каналов установлен завихрительThis problem is solved by the fact that in the proposed furnace, mainly for heating rooms containing a housing with walls and a top cover, in which a combustion chamber with a combustion zone is located, and air supply channels to the combustion zone of the combustion chamber and channels for removing combustion products from the said chamber are made, connected to the exhaust pipe, a door with a lock with locking and stop elements mounted for rotation in a frame placed on the housing according to the invention, in the upper part of the furnace, between the combustion chamber and a bottom pipe, a screen is installed, preferably profiled, with the formation of a cavity bounded by the top cover of the furnace, side elements of the furnace body, mainly the walls of the furnace, and the specified screen, and the screen has windows in the form of grooves, mainly in its peripheral zone, connecting the cavity of the combustion chamber with the specified cavity using horizontally oriented channels, while the said channels open into the specified cavity towards each other, and between the output parts of the channels swirl is installed eh

Для улучшения работы печи горизонтально ориентированные каналы образованы боковыми элементами корпуса печи, преимущественно стенками печи, и вертикально расположенными перегородками на профилированном экране.To improve the operation of the furnace, horizontally oriented channels are formed by lateral elements of the furnace body, mainly by the walls of the furnace, and vertically arranged partitions on the profiled screen.

Для оптимизации конструкции печи профилированный экран установлен на расстоянии, равном 0,1-0,5 высоты печи от верхней крышки печи.To optimize the design of the furnace, the profiled screen is installed at a distance equal to 0.1-0.5 of the height of the furnace from the top cover of the furnace.

Нижнее значение указанного соотношения выбрано исходя из того, что при дальнейшем его уменьшении происходит значительное ухудшение условий работы печи, связанное с ухудшением условий закрутки потоков, и соответственно, экономичности печи.The lower value of the specified ratio is selected based on the fact that with a further decrease in it, there is a significant deterioration in the operating conditions of the furnace associated with the deterioration of the conditions of swirling flows, and accordingly, the efficiency of the furnace.

Верхнее значение указанного соотношения выбрано исходя из того, что при дальнейшем его увеличении происходит значительное ухудшение массово-габаритных характеристик печи без существенного улучшения условий теплопередачи тепла от продуктов сгорания к нагревательным элементам печи.The upper value of the specified ratio is selected on the basis that, with its further increase, there is a significant deterioration in the mass-dimensional characteristics of the furnace without a significant improvement in the conditions of heat transfer of heat from the combustion products to the heating elements of the furnace.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан вид печи спереди, фиг.2 - продольный разрез печи, на фиг.3 - вид печи сверху, на фиг.4 - распределение потоков продуктов сгорания по корпусу печи в аксонометрии.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a front view of a furnace, Fig. 2 is a longitudinal section of a furnace, Fig. 3 is a top view of a furnace, and Fig. 4 is a distribution of combustion products flows over a furnace body in a perspective view.

Основными элементами предложенного устройства являются:The main elements of the proposed device are:

1 - печь;1 - oven;

2 - корпус;2 - case;

3 - стенка;3 - wall;

4 - верхняя крышка;4 - top cover;

5 - камера сгорания;5 - a combustion chamber;

6 - каналы подачи воздуха;6 - air supply channels;

7 - каналы отвода продуктов сгорания;7 - channels for the removal of combustion products;

8 - вытяжная труба;8 - exhaust pipe;

9 - дверка;9 - door;

10 - профилированный экран;10 - profiled screen;

11 - полость;11 - cavity;

12 - окно;12 - window;

13 - периферийная зона;13 - peripheral zone;

14 - каналы;14 - channels;

15 - выходная часть канала;15 - output part of the channel;

16 - завихритель;16 - swirl;

17 - перегородка.17 - a partition.

Печь 1 содержит корпус 2 со стенками 3 и верхней крышкой 4. В корпусе 2 расположена камера сгорания 5 с зоной горения и выполнены каналы 6 подачи воздуха в зону горения камеры сгорания 5 и каналы 7 отвода продуктов сгорания из камеры сгорания 5. Каналы 7 соединены с вытяжной трубой 8. На корпусе 2 установлена с возможностью вращения в рамке дверка 9 с замком.The furnace 1 comprises a housing 2 with walls 3 and an upper cover 4. In the housing 2, there is a combustion chamber 5 with a combustion zone and air channels 6 are made to the combustion zone of the combustion chamber 5 and channels 7 for exhausting combustion products from the combustion chamber 5. Channels 7 are connected to exhaust pipe 8. On the body 2 is mounted rotatably in the frame of the door 9 with a lock.

В верхней части печи 1, между камерой сгорания 5 и вытяжной трубой 8, установлен профилированный экран 10 с образованием полости 11, ограниченной верхней крышкой 4, стенками 3 и профилированным экраном 10.In the upper part of the furnace 1, between the combustion chamber 5 and the exhaust pipe 8, a profiled screen 10 is installed with the formation of a cavity 11, limited by the upper cover 4, the walls 3 and the profiled screen 10.

В профилированном экране 10 выполнены окна 12 в виде пазов, преимущественно в его периферийной зоне 13, соединяющие полость камеры сгорания 5 с полостью 11 при помощи горизонтально ориентированных каналов 14.In the profiled screen 10, windows 12 are made in the form of grooves, mainly in its peripheral zone 13, connecting the cavity of the combustion chamber 5 with the cavity 11 using horizontally oriented channels 14.

Горизонтально ориентированные каналы 14 открываются в полость 11 навстречу друг другу, а между выходными частями 15 указанных каналов 14 установлен завихритель 16.The horizontally oriented channels 14 open into the cavity 11 towards each other, and a swirler 16 is installed between the output parts 15 of these channels 14.

В варианте исполнения горизонтально ориентированные каналы 14 образованы боковыми элементами корпуса печи, преимущественно стенками 3 печи 1, и вертикально расположенными перегородками 17 на профилированном экране 10.In an embodiment, the horizontally oriented channels 14 are formed by lateral elements of the furnace body, mainly by the walls 3 of the furnace 1, and vertically arranged partitions 17 on the profiled screen 10.

Предложенное устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

В камеру сгорания 5 печи 1 через дверку 9 укладывают топливо и поджигают его. Подвод воздуха осуществляется через каналы 6 подачи воздуха в зону горения камеры сгорания 5, отвод продуктов сгорания - через каналы 7. При сгорании топлива происходит выделение тепла с образованием основного потока продуктов сгорания, имеющих высокую температуру. Образовавшийся основной поток продуктов сгорания разделяется, как минимум, на два дополнительных промежуточных потока за счет установки на его пути профилированного экрана 10 с окнами 12, преимущественно в его периферийной зоне 13. Полученные дополнительные промежуточные потоки через окна 12 поступают к стенкам 3 печи 1. Затем каждый дополнительный промежуточный поток разворачивается и проходит вдоль стенок 3 печи 1 в ее части, расположенной в непосредственной близости возле вытяжной трубы 8, после чего дополнительные промежуточные потоки разворачиваются, как минимум, один раз, навстречу друг другу и поступают в полость 11 через выходные части 15 каналов 14. Из выходных частей 15 каналов 14 дополнительные промежуточные потоки поступают на завихритель 16, установленный в полости 11. Проходя через завихритель 16, каждый дополнительный промежуточный поток приобретает вращательное движение, преимущественно по спирали. Затем дополнительные промежуточные вращающиеся потоки перемешиваются между собой и поступают в вытяжную трубу 8.Fuel is placed in the combustion chamber 5 of the furnace 1 through the door 9 and set on fire. The air is supplied through the air supply channels 6 to the combustion zone of the combustion chamber 5, the combustion products are removed through the channels 7. When the fuel is burned, heat is generated with the formation of the main stream of combustion products having a high temperature. The resulting main stream of combustion products is divided into at least two additional intermediate streams due to the installation of a profiled screen 10 with windows 12 in its path, mainly in its peripheral zone 13. The resulting additional intermediate streams through the windows 12 go to the walls 3 of the furnace 1. Then each additional intermediate stream is deployed and passes along the walls 3 of the furnace 1 in its part located in close proximity to the exhaust pipe 8, after which additional intermediate flows p bend at least once towards each other and enter cavity 11 through the outlet parts 15 of the channels 14. From the output parts 15 of the channels 14, additional intermediate flows flow to the swirler 16 installed in the cavity 11. Passing through the swirl 16, each additional intermediate the flow acquires a rotational motion, mainly in a spiral. Then additional intermediate rotating streams are mixed together and enter the exhaust pipe 8.

Проведенные автором и заявителем испытания полноразмерного образца печи показали, что температура уходящих печных газов снизилась ориентировочно на 200-300°С, что позволило значительно повысить эффективность работы печи.The tests by the author and applicant of a full-sized furnace sample showed that the temperature of the exhaust gas from the furnace decreased by approximately 200-300 ° C, which significantly increased the efficiency of the furnace.

Использование предложенного технического решения даст возможность за счет придания горячим печным газам вращательного движения с одновременным увеличением длины канала от камеры сгорания до вытяжной трубы интенсифицировать теплообмен между горячими печными газами и нагревательными элементами печи, что, в конечном итоге, позволит повысить эффективность рабочего процесса и экономичность печи.The use of the proposed technical solution will make it possible to intensify the heat exchange between the hot furnace gases and the heating elements of the furnace, while ultimately increasing the length of the channel from the combustion chamber to the exhaust pipe, allowing the hot furnace gases to rotate, which will ultimately increase the efficiency of the working process and the efficiency of the furnace .

Claims

1. Печь преимущественно для обогрева помещений, содержащая корпус со стенками и верхней крышкой, в котором расположена камера сгорания с зоной горения и выполнены каналы подачи воздуха в зону горения камеры сгорания и каналы отвода продуктов сгорания из упомянутой камеры, соединенные с вытяжной трубой, дверку с замком с запорным и упорным элементами, установленную с возможностью вращения в рамке, размещенной на корпусе, отличающаяся тем, что в верхней части печи, между камерой сгорания и вытяжной трубой установлен экран, предпочтительно профилированный, с образованием полости, ограниченной верхней крышкой печи, боковыми элементами корпуса печи, преимущественно стенками печи, и указанным экраном, причем в экране выполнены окна в виде пазов, преимущественно в его периферийной зоне, соединяющие полость камеры сгорания с указанной полостью при помощи горизонтально ориентированных каналов, при этом упомянутые каналы открываются в указанную полость навстречу друг другу, а между выходными частями каналов установлен завихритель.1. The furnace is mainly for space heating, comprising a housing with walls and a top cover, in which a combustion chamber with a combustion zone is located and air supply channels are made into the combustion zone of the combustion chamber and channels for removing combustion products from the said chamber connected to the exhaust pipe, a door with a lock with locking and thrust elements mounted for rotation in a frame placed on the housing, characterized in that in the upper part of the furnace, between the combustion chamber and the exhaust pipe there is a screen, preferably profiled, with the formation of a cavity bounded by the top cover of the furnace, the side elements of the furnace body, mainly the walls of the furnace, and the specified screen, and the screen is made of windows in the form of grooves, mainly in its peripheral zone, connecting the cavity of the combustion chamber with the specified cavity using horizontally oriented channels, wherein said channels open into said cavity towards each other, and a swirler is installed between the output parts of the channels.

2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что горизонтально ориентированные каналы образованы боковыми элементами корпуса печи, преимущественно стенками печи, и вертикально расположенными перегородками на экране.2. The furnace according to claim 1, characterized in that the horizontally oriented channels are formed by lateral elements of the furnace body, mainly by the walls of the furnace, and vertically arranged partitions on the screen.

3. Печь по п.1, отличающаяся тем, что экран установлен на расстоянии, равном 0,1-0,5 высоты печи от верхней крышки печи.3. The furnace according to claim 1, characterized in that the screen is installed at a distance equal to 0.1-0.5 of the height of the furnace from the top cover of the furnace.

4. Печь по п.1, отличающаяся тем, что экран профилирован в виде буквы «V» с расположением образованного ребра примерно по осевой вертикальной линии печи. 4. The furnace according to claim 1, characterized in that the screen is profiled in the form of the letter "V" with the location of the formed rib approximately along the axial vertical line of the furnace.