CS215984B1 - Kettle for heating or evaporating the liquids by heat radiation - Google Patents
Kettle for heating or evaporating the liquids by heat radiation Download PDFInfo
- Publication number
- CS215984B1 CS215984B1 CS911078A CS911078A CS215984B1 CS 215984 B1 CS215984 B1 CS 215984B1 CS 911078 A CS911078 A CS 911078A CS 911078 A CS911078 A CS 911078A CS 215984 B1 CS215984 B1 CS 215984B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- boiler
- central cavity
- heat exchange
- tubes
- axis
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
Vynález se týká kotlů pro ohřev kapalin v nejširším slova smyslu, jejich odpařování nebo tepelného zpracování, dále prostého ohřevu plynných látek, popřípadě spojený s jejich tepelnou přeměnou. Přenos tepla se děje téměř výhradně tepelným zářením radiační hmoty bezprostředně z místa, na němž probíhá uvolňování tepla z plynného nebo kapalného paliva řízeným průběhem kontaktně-kinetického principu bezplamenného spalování. Touto koncepcí řízeného průběhu spalování byl zahájen zcela nový vývojový směr v konstrukčních pokusech o reálný typ radiačních kotlů, které se v posledním desítiletí v různých variantách znova staly předmětem zájmu pro své vynikající technické i ekonomické parametry, které se obecně nabízejí.The invention relates to boilers for heating liquids in the broadest sense, their evaporation or heat treatment, furthermore the simple heating of gaseous substances, possibly connected with their thermal conversion. Heat transfer takes place almost exclusively by thermal radiation of the radiation mass immediately from the point at which heat is released from the gaseous or liquid fuel by a controlled course of the contact-kinetic principle of flameless combustion. With this concept of controlled combustion process, a completely new development direction was initiated in constructional experiments on the real type of radiation boilers, which in the last decade in various variants have again become of interest for their excellent technical and economic parameters, which are generally offered.
Dosud ale pokusy o vytvoření kotle pro ohřívání kapalin zářením narážely na obtíže buá pro nedostatky základní technologické koncepce, příliš připomínající orientaci na podmínky katalytického vedení bezplamenného spalování, prováděné před první polovicí dvacátého století, anebo po pozdějším zavedení kontaktně-kinetického principu bezplamenného hoření zase narůstaly obtíže se stabilizací pásma zapalování a pásma intenzivního průběhu hoření, které se měnily s tepelným režimem kotle a nedaly se jako zdroje záření situovat do trvale výhodné polohy k teplosměnným plochém. Navíc směr proudění plynů dříve probíhal zásadně v celé oblasti souběžně nebo podél teplosměnných ploch a přinášel s sebou jednak nevýhodu úniku předčasně zchlazených a tedy i nespálených zbytků plynů do odtahové části kotle, avšak současně i podmínky pro vznik intenzivních samobuzených kmitů. Radiační kotle svými miniaturními rozměry nepřipouštějí cirkulaci hořících plynů, která by zlepšila účinnost spalování.So far, however, attempts to create a boiler for heating liquids by radiation have encountered difficulties either due to the shortcomings of the basic technology concept, too reminiscent of the orientation to catalytic conduction of flameless combustion carried out before the first half of the twentieth century, or with stabilization of the ignition zone and the intense combustion zone, which changed with the boiler's thermal regime and could not be located as a source of radiation in a permanently advantageous position to the heat exchange flat. Moreover, the flow direction of the gas used to run essentially in the whole area concurrently or along the heat transfer surfaces and brought with it the disadvantage of leakage of prematurely cooled and hence unburned gas residues into the boiler exhaust, but also conditions for intensive self-excited oscillations. Radiation boilers with their miniature dimensions do not allow the circulation of combustion gases, which would improve combustion efficiency.
Částečného řešení se dosáhlo oddělením spalovacího a radiačního pásma, tím však byla porušena základní a limitující myšlenka vytváření velmi intenzivního zářiče, který musí být schopen i přes vysoký odvod tepla si udržovat vysokou a stejnou povrchovou teplotu, pravidelně rozloženou po celé teplosměnné ploše a současně být schopen si na témže povrchu své hmoty potřebné teplo také uvolňovat a předávat je teplosměnným plochám převážně přímo, aniž by se horkých plynů použilo jako hlavního nosného média k přenosu tepla. K starším pokusům přistoupily další obtíže s dodržováním podmínek schvalovacích orgánů, jejichž splnění by u starších konstrukcí těchto kotlů bylo těžko uvést v soulad s principiálními technologickými požadavky a neúměrně by se zvyšovaly nároky na rozsah a cenu regulační a zabezpečovací techniky.Partial solution was achieved by separating the combustion and radiation zones, but this violated the basic and limiting idea of creating a very intense emitter, which must be able to maintain a high and uniform surface temperature, evenly distributed throughout the heat transfer surface, despite high heat dissipation. on the same surface of their mass, also release the required heat and transfer it directly to the heat transfer surfaces, without using hot gases as the main heat transfer medium. Older trials were subject to further difficulties in complying with the conditions of the approval bodies, which would have been difficult to reconcile with older design of these boilers in accordance with the principal technological requirements and would increase the requirements for the scope and price of control and safety technology.
fiešení těchto nedostatků je účelem tohoto vynálezu, podle něhož kotel pro ohřev nebo odpařování kapalin tepelným zářením vznikajícím řízeným průběhem bezplamenného spalování kontaktně kinetickým principem se sběrnými komorami spojenými systémem teplosměnných ploch s přirozeným nebo nuceným oběhem ohřívané kapaliny se vyznačuje tím, že alespoň jedna ze dvou sběrných komor je opatřena v ose symetrie kotle průchodným otvorem napojeným s vnější strany kotle na přívod palivové směsi a ústícím svou vnitřní stranou do volné centrální dutiny s obvodovým tepelněizolačním pláštěm, která je spojena skupinou průduchů s prostorem kotle obklopujícím centrální dutinu, v kterémžto prostoru určeném pro vyplnění radiační hmotou pro plyny propustnou jsou uloženy nejméně dva systémy teplosměnných ploch pro ohřev nebo odpařování kapalin průtočně spojujících obě sběrné komory, přičemž každý z těchto systémů teplosměnných ploch má vždy větší radiální vzdálenost od osy symetrie kotle než systém teplosměnných ploch, který mu ve směru od osy symetrie předchází. Centrální dutina může být vytvořena jako vnitřní prostor tělesa z keramické hmoty nebo může být vytvořena jako prostor vymezený svazkem trubek opatřených na povrchu tepelnou izolací.The solution of these drawbacks is an object of the present invention, in which a boiler for heating or evaporating liquids by thermal radiation generated by controlled flame-free combustion by contact kinetic principle with collecting chambers connected by a heat exchange surface system with natural or forced circulation of heated liquid is characterized in that at least one of two collecting collectors the chambers are provided in the axis of symmetry of the boiler with a through hole connected to the outside of the fuel feed boiler and opening its inner side into a free central cavity with a peripheral thermal insulating jacket connected to the boiler cavity surrounding the central cavity. at least two heat exchange surface systems for heating or evaporating fluids connecting the two collecting chambers, each of which comprises a radiant mass for gas permeable These heat transfer surface systems always have a greater radial distance from the boiler symmetry axis than the heat transfer surface system that precedes it in the direction of the symmetry axis. The central cavity may be formed as an interior space of the ceramic body or may be formed as a space defined by a bundle of tubes provided with thermal insulation on the surface.
Teplosměnné systémy vytvořené jako trubky jsou soustředně rozloženy kolem centrální dutiny a vzájemné rozestupy mezi trubkemi teplosměnného systému s menší radiální vzdáleností od centrální dutiny jsou větší než rozestupy mezi trubkami dalšího teplosměnného systému vzdálenějšího od centrální dutiny.The heat transfer systems formed as tubes are concentrically distributed around the central cavity and the spacing between the tubes of the heat exchange system with a smaller radial distance from the central cavity is greater than the spacing between the tubes of another heat exchange system further from the central cavity.
Rozestupy mezi trubkami teplosměnného systému nejbližšího centrální dutině jsou větší než je průměr vlastní trubky a rozestupy mezi trubkami dalšího teplosměnného systému vzdálenějšího od centrální dutiny jsou menší než průměr vlastní trubky.The spacing between the tubes of the heat exchange system nearest the central cavity is greater than the diameter of the actual tube, and the spacing between the tubes of another heat exchange system further from the central cavity is smaller than the diameter of the actual tube.
Teplosměnný systém vzdálenější od centrální dutiny se může skládat z dutých plášlů, zvláště ve tvaru segmentové klínovité dutiny, rovnoměrně rozložených kolem osy symetrie kotle a mezi jednotlivými dílčími plášti jsou upraveny štěrbinové mezipro3tory radiálně uspořádané v rovinách ležících v ose symetrie kotle.The heat exchange system further away from the central cavity may consist of hollow shells, in particular in the form of a segmented wedge cavity, evenly distributed around the axis of symmetry of the boiler and slotted intermediate spacers radially arranged in planes lying along the axis of symmetry of the boiler.
Jednotlivé teplosměnné systémy trubek mohou být vytvořeny ve tvaru trubkových šroubevic s odlišnými rozestupy mezi jednotlivými sousedními závity.The individual heat exchange systems of the tubes may be formed in the form of tubular helices with different spacing between adjacent threads.
Toto uspořádání, vycházející ze zásady řízeného průběhu kontaktně kinetického principu bezplamenného spalování, stabilizuje především ve věech fázích provozu kotle vzněcování do centrální dutiny na vnitřní plochy keramické vložky nebo na tepelně izolovanou vrstvu chlazených trubek, tuto dutinu vymezující. Tím se stává poloha místa zapalování nezávislou na změnách tepelného režimu kotle i za tak nepříznivých podmínek, kdy průtočný průřez, kterým plyny proudí, narůstá kvadraticky s radiální vzdáleností oč obvodu centrální dutiny a má snahu posouvat místo vzněcování do místa menší rychlosti proudění. Teplota centrální dutiny se konstrukční úpravou volí v rozmezí od 900 °C až 1 700 °C podle podmínek použitého paliva a účelu použití zařízení. Jiná závažné změna nového uspořádání se projevuje v tom, že geometrické místo intenzivního hoření a pásma nejvyěěích teplot se libovolně zvolí, převážně se však umísluje na začátek vrstvy radiační hmoty, hned na vnější plochu keramické vložky nebo do prostoru radiační hmoty za svazkem chlazených a tepelně izolovaných trubek, vytvářejících volnou centrální dutinu. Avšak v druhém extrémním případě se řízeným průběhem pochodu spalování nechá místo intenzivního spalování a záření posunout též až za první systém teplosměnných ploch.This arrangement, based on the principle of controlled contact-kinetic flame-free combustion principle, stabilizes the cavity, especially in all phases of boiler operation, into the central cavity on the inner surfaces of the ceramic liner or on the thermally insulated layer of cooled tubes. This makes the position of the ignition point independent of changes in the boiler's thermal regime even under such unfavorable conditions as the flow cross-section through which the gases flow increases quadratically with the radial distance oc of the periphery of the central cavity and tends to move the ignition point to a lower flow rate. The design of the central cavity temperature is between 900 ° C and 1700 ° C depending on the conditions of the fuel used and the intended use of the device. Another major change to the new arrangement is that the geometric location of the intense combustion and the high temperature zone is arbitrarily selected, but it is predominantly placed at the beginning of the radiation mass layer, immediately on the outer surface of the ceramic insert or into the radiation mass space behind a bundle of cooled and thermally insulated materials. of tubes forming a free central cavity. However, in the second extreme case, instead of intense combustion and radiation, it is allowed to move beyond the first heat exchange surface system in a controlled combustion process.
V obou případech si však pásmo intenzivního spalování a nejvyěších teplot zachovává v podmínkách nového reakčního prostoru i konstrukčním uspořádáním podle vynálezu nejen konstantní radiální vzdálenost a tím i stálou polohu vůči teplosměnným plochám, ale nemění během celého rozsahu tepelného výkonu ani Šířku spalovacího pásma, jak tomu bylo vždy u dosud známých modelů radiačních kotlů, ale s výhodou se mění jen teplota radiační hmoty, což je zvláší příznivý ukazatel přenosu tepla zářením. Studené i horké plyny se vůbec poprvé přímo setkávají s chladicím účinkem kovových ploch na rozdíl od známých konstrukci klasických i radiačních kotlů až na konci spalovacího pásma a proto je spalováni obecně zcela dokonalé i s minimálním přebytkem vzduchu. Největší objem uvolněného tepla se předává zářením přímo ze spalovacího pásma, takže dochlazování je nenáročné na teplosměnné plochy a kotel podle vynálezu snižuje objem radiační hmoty proti srovnatelným předchozím typům radiačních kotlů na část původní hmotnosti a také dále snižuje svou vlastní hmotnost. Tím se zmenši i množství akumulovaného tepla v radiační hmotě, čímž se rozsah bezpečnostních zařízení při selhání oběhového čerpadla kapaliny snižuje na minimum a ve většině případů taková opatření zcela odpadnou.In both cases, however, the intensive combustion zone and the highest temperatures retain not only a constant radial distance and hence a constant position with respect to the heat transfer surfaces under the new reaction space and the design according to the invention, but do not change the combustion zone width as it did in the prior art models of radiation boilers, but preferably only the temperature of the radiation mass changes, which is a particularly favorable indicator of the heat transfer by radiation. For the first time, both cold and hot gases directly encounter the cooling effect of metal surfaces, as opposed to the conventional design of both conventional and radiant boilers, at the end of the combustion zone, and therefore combustion is generally perfectly perfect with minimal air excess. The greatest amount of heat released is transmitted directly from the combustion zone, so that after-cooling is less heat exchanging, and the boiler of the invention reduces the volume of radiation mass compared to comparable previous types of radiation boilers to part of its original weight and also further reduces its own weight. This also reduces the amount of heat accumulated in the radiation mass, thereby minimizing the range of safety devices in the event of a liquid circulating pump failure, and in most cases such measures are completely eliminated.
V neposlední řadě se zcela odstraňuje zdroj vzniku samobuzených kmitů v celém frekvenč ním rozsahu použitím volného tvaru centrální volné dutiny při vzněcování palivové směsi a projevuje se zásadním zjednodušením a nenáročností řídicích a zabezpečovacích zařízení. Spalování i záření probíhá výhradně za proudění plynů napříč svazků varných trubek, zatímco dochlazování podle úvahy se provádí prouděním plynů ve šroubovicích napříč svazků trubek, anebo se změní na opakované proudění podél trubkových stěn. Tuto volbu a možnosti starší radiační kotle neměly a neměly v podstatě proto žádný výběr variant.Last but not least, the source of self-excited vibration throughout the frequency range is completely eliminated by the use of the free form of the central free cavity in igniting the fuel mixture, and is manifested in a fundamental simplification and unpretentiousness of the control and signaling devices. Combustion and radiation take place solely under the flow of gases across the bunches of boiling tubes, while cooling according to consideration is effected by the flow of gases in the helices across the bunches of tubes or is converted to repeated flow along the tube walls. This option and the possibilities of older radiation boilers did not have and basically therefore had no choice of variants.
Další výhodu lze zdůraznit v tom, že u kotlů podle vynálezu lze vytvořit libovolně širokou výkonovou řadu kotlů, měnících se co do průměru i co do výšky.A further advantage can be emphasized in the fact that the boilers according to the invention can be produced with an arbitrarily wide output range of boilers varying in diameter and height.
Na připojených výkresech je schematicky znázorněno v pěti obrazech sedm variant provedení kotlů pro ohřev kapalin podle vynálezu. Na obr. 1 je znázorněn vodotrubný kotel na ohříváni vody se svislými varnými trubkami v řezu, vedeném svislou rovinou, ležící v ose symetrie kotle, obr. 2 je příkladem uveden schematicky kotel na výrobu páry v kombinaci svislých varných trubek a trubkových šroubovic, a to ve dvou variantách uspořádání vlastní centrální dutiny v řezu, vedeném svislou rovinou v ose symetrie, v obr. 3 jsou zakresleny dvě varianty provedení centrální dutiny teplovodního kotle tlakového se schematicky znázorněným systémem tří různých trubkových šroubovic v řezu rovinou, vedenou osou symetrie kotle, v obr. 4 je zase ve zjednodušeném příkladu uvedena část horní poloviny půdorysného řezu kotlem v rovině kolmé na jeho osu symetrie a představuje kotel s vodotrubnými a plástovými teplosměnnými plochami a obr. 5 znázorňuje schematicky část spodní, poloviny půdorysného řezu kotlem zase v rovině kolmé na osu symetrie v kombinovaném provedení trubkových a plástových segmentů teplosměnných ploch.In the accompanying drawings, seven variants of an embodiment of the liquid heating boilers according to the invention are schematically illustrated in five figures. Fig. 1 shows a water pipe boiler for heating water with vertical boiling pipes in a section along a vertical plane lying along the axis of symmetry of the boiler; Fig. 2 shows an example of a steam boiler in the combination of vertical boiling pipes and pipe helices. in two variants of arrangement of the central cavity in its own cross-section along the vertical plane in the axis of symmetry, fig. 3 shows two variants of the central cavity of the hot-water pressure boiler with schematically shown system of three different tubular helices in cross-section by plane; Fig. 4 shows, in a simplified example, a portion of the upper half of the plan view of the boiler in a plane perpendicular to its axis of symmetry, and represents a boiler with water pipe and jacket heat exchanger surfaces; in combined design tubes and honeycomb segments of heat transfer surfaces.
Kotel podle obr. ! je vodotrubný kotel vertikálního uspořádání se svislou osou O symetrie, který schematicky a příkladem znázorňuje určitý výměník na ohřívání vody ve tvaru rotačního válce, který je vytvořen tak, že mezi horní sběrnou komorou X opatřenou vrchním průchodním otvorem 2 a mezi dolní sběrnou komorou 2 se spodním průchodním otvorem 6, kuželo vitě tvarovaném, je v ose symetrie 0 sestaven z keramických distančních vložek £ dutý verti kální válec, který tvoří obvodový pléšt volné funkční centrální dutiny £. Jednotlivé distanční vložky X jsou ze žérupevné keramiky, s výhodou skládané jako vícenásobné výseče mezikruží z důvodu odstranění následků tepelného pnutí a nerovnoměrné dilatace, Jednotlivé distanční vložky X se na sebe skládají tak, aby mezi nimi se utvořily vodorovné štěrbinové průduchy j_· Vhodným materiálem pro distanční vložky £ je např. korund, silicium karbid, kysličník zirkonia nebo hmoty se slabými přídavky lithia, thoria apod. Horní i dělní sběrná komora £ a 2 mají odnímatelná čela, která umožní shora i ze zdola přístup jednak ke dvěma systémům varných trubek, prvnímu systému 8 a druhému systému £ β jednak ke dvěma systémům předehřívacích trubek prvnímu systému 10 a druhému systému 11 . které paralelně spojují obě sběrné komory £ a 2 a zpravidla jsou rovnoběžné s osou 0 symetrie kotle, ale z důvodů dilatačních se mohou propojit šikmo nebo v oblouku. Všechny systémy trubek jsou v daném příkla215984 du a pro zjednodušení vytvořeny jako jednořadé svazky trubek, uspořádaných v soustředných válcových plochách o různých radiálních vzdálenostech, přičemž volné vzdálenosti mezi jednotlivými trubkami prvního systému 8 varných trubek jsou zpravidla větší, než je vnější průměr těchto trubek a jsou zaplněny vrstvou radiační hmoty 12. zatímco vzdálenosti mezi trubkami druhého systému 2 varných trubek radiálně vzdálenějšího od osy 0 symetrie jsou menší než průměr jeho trubek, což zabraňuje pronikáni radiační hmoty 12 za tyto trubky.The boiler according to FIG. is a water pipe boiler of vertical configuration with a vertical axis of symmetry which schematically and by way of example illustrates a rotary cylinder-shaped heat exchanger which is formed such that between the upper collecting chamber X provided with an upper through hole 2 and between the lower collecting chamber 2 with a lower Through a through hole 6, conically shaped, in the axis of symmetry 0, a hollow vertical cylinder 6 is formed of ceramic spacers 6 which form a peripheral shell of the free functional central cavity 6. The individual spacers X are made of refractory ceramics, preferably stacked as multiple sectors of the annulus to eliminate the effects of thermal stress and uneven expansion. The individual spacers X are stacked to form horizontal slotted vents between them. the liners 4 are, for example, corundum, silicon carbide, zirconium oxide or materials with low additions of lithium, thorium and the like. 8 and the second system 8b to the two preheating tube systems of the first system 10 and the second system 11, respectively. which in parallel connect the two collecting chambers 5 and 2 and are generally parallel to the axis of symmetry 0 of the boiler, but for expansion reasons they may be connected obliquely or in an arc. All pipe systems are in this example and for simplicity designed as single-row bundles of pipes arranged in concentric cylindrical surfaces of different radial distances, the free distances between the individual pipes of the first boiling system 8 being generally greater than the outer diameter of the pipes. While the distances between the tubes of the second brewing system 2 radially distant from the axis of symmetry 0 are smaller than the diameter of its tubes, this prevents the radiation mass 12 from penetrating beyond these tubes.
Vrstva radiační hmoty 12. které může být stejného složení jako pro distanční vložky £ se plní do kotle vrchním průchodním otvorem 2, který slouží současně jako zásobník radiační hmoty 12, která vyplňuje ve tvaru dutých válců prostor mezi sloupcem keramických distančních vložek 1, dále prochází mezi trubkami prvního systému 8 varných trubek a zcela vyplňuje meziprostor až k druhému systému £ varných trubek, kde na jejich vnitřní povrchové ploše náplň radiační hmoty 12 končí. Tu část kotle, která zahrnuje prostor od volné centrální dutiny 2 až do prostoru druhého systému £ varných trubek a je s výjimkou centrální dutiny 2 vyplněna vrstvou radiační hmoty 1 2. tvoří vlastní reakční prostor kotle. V něm probíhá dokonalá spalování a předáváni převážná části tepla výhradně radiací.The radiation mass layer 12, which may be of the same composition as for the spacers 6, is fed into the boiler through the upper through hole 2, which simultaneously serves as a reservoir of radiation mass 12 which fills in the hollow cylindrical space the space between the ceramic spacers 1. and completely fills the interspace up to the second cooking pipe system 8, where on their inner surface the radiation mass 12 terminates. The part of the boiler which includes the space from the free central cavity 2 up to the space of the second cooking tube system 6 and is filled with a layer of radiation mass 12, with the exception of the central cavity 2, constitutes the actual reaction space of the boiler. In it there is perfect combustion and most of the heat is transferred exclusively by radiation.
První i druhý systém předehřívacích trubek 10 a 11 tvoři předehřívači trubky napojené s libovolnými rozestupy také do obou sběrných komor 1 a 2, jenže jsou mezi sebou spojeny přivařenými prvními a druhými mezižebry 16. 17 a tvoří první a druhou membránovou trubkovou stěnu. Rozdíl je v tom, že přivařené první mezižebra 16 jsou spojena jen s horní sběrnou komorou 1, ale svým dolním koncem nedosahují až k dolní sběrné komoře 2, takže vytvářejí mezi předehřívačími trubkami 10 prvního systému před jejich zaústěním do dolní sběrné komory 2 otvory pro volný průtok plynů. Totéž je uspořádáno u druhých přivařených mezižeber 17 v tom smyslu, že tato žebra nedosahují zase až k horní sběrné komoře 1, čímž zase zde vznikají po celém obvodě kotle otvory pro druhý volný průtok plynů, jenže na protilehlém místě kotle. Při svislých trubkových systémech se často s výhodou opatří prostor mezi přivařenými prvními a druhými mezižebry 16. 17 membránových trubkových stěn výplní ze zrnité keramické hmoty 12, které se výběrem materiálu a funkčně zcela liší od vrstvy radiační hmoty 12.Both the first and second preheater tubes 10 and 11 form preheater tubes connected at arbitrarily spaced intervals to both collecting chambers 1 and 2, but are joined to each other by welding the first and second interdigitated fins 16, 17 and forming a first and a second membrane tube wall. The difference is that the welded first intermediate fins 16 are connected only to the upper collecting chamber 1, but do not reach the lower collecting chamber 2 with their lower end so that they form openings between the preheating tubes 10 of the first system before they enter the lower collecting chamber 2. gas flow. The same is provided for the second welded intermediate fins 17 in the sense that these ribs do not reach the upper collecting chamber 1 again, which in turn creates openings for a second free gas flow around the entire periphery of the boiler, but at the opposite location of the boiler. In vertical pipe systems, the space between the welded first and second ribs 16, 17, is often advantageously provided. The membrane pipe walls are filled with granular ceramics 12, which differ in material selection and functionally completely from the radiation mass layer 12.
Vstup vratné vody hrdlem 18 je zaveden tangenciálně do víka horní sběrné komory 1 a voda krouží po jejím obvodě nad prvním a druhým systémem předehřívacích trubek 10, H, protože je oddělena rozdělovacím prstencem 19 od prostoru s teplou vodou, jejíž výstupní hrdlo 20 je také umístěno ve víku horní sběrné komory 1· Vrchní průchodný otvor 1 je uzavřen přírubou vodou chlazená vložky 22. v niž je umístěno nahlížecí okénko 21 a ve výkresu nezakreslené zapalovací a zabezpečovací přístroje. Spodní průchodný otvor 6 má kuželovitý tvar a na jeho přírubě jsou připojeny jednak víko dolní sběrné komory 2, dále hrdlo 14 s přívodem palivové směsi a konečně hrdlo s kuželovitou homogenizační a ochrannou sítovou vložkou 12. Kotel je opatřen pláštěm 22, s nímž je spojen sběrný prstenec 24 spalin a hrdlo 25 odtahu spalin se připojuje na nezakreslený exhaustor, takže celý kotel je v tomto přípúdě trvale vystaven podtlaku.The return water inlet through the orifice 18 is introduced tangentially into the lid of the upper collecting chamber 1 and the water circulates circumferentially above the first and second preheating tubes 10, 11, since it is separated by a separating ring 19 from the hot water compartment. In the lid of the upper collecting chamber 1, the upper passage opening 1 is closed by a flange of a water-cooled liner 22, in which a viewing window 21 and not shown in the drawing are ignition and safety devices. The lower through hole 6 has a conical shape and on its flange there are connected the lid of the lower collecting chamber 2, then the neck 14 with the fuel mixture inlet and finally the neck with conical homogenizing and protective screen insert 12. The boiler has a jacket 22 the flue gas ring 24 and the flue gas discharge pipe 25 are connected to an exhaust gas (not shown), so that the entire boiler is permanently subjected to negative pressure in this case.
Kotel podle vynálezu se uvede do chodu a pracuje takto: Přívod směsi paliva a okysličovadla hrdlem 14 se seřídí tak, aby jím proudila 1/10 až 1/4 objemu směsi nominálního výkonu kotle. Směs proudí následkem podtlaku v celém kotli, který je vyvoláván nezakresleným exhaustorem, připojeným na hrdlo 25 odtahu spalin přes homogenizační a ochrannou sílovou vložku 12, do spodního průchodného otvoru 6, upraveného do tvaru trysky, zde se uklidní a odstraní dříve vzniklé viry a vniká do navazující volné centrální dutiny 2· Nezakresleným zapalovacím zařízením se volně proudící směs v centrální dutině 2 zapálí a při počáteční nízké rychlosti proudění hoří otevřeným plamenem. Slabá povrchová vrstva vnitřního pláště centrální dutiny 2» tvořeného keramickými distančními vložkami 1 se rychle ohřeje nad zápalnou teplotu palivové směsi do výše 800 až 900 °C. V této periodě ohřívání, která trvá asi 30 s ještě zůstane vlastní hmota distančních vložek 1 uvnitř studené, ale už se může plynule zvyšovat výkon kotle tak, že během dalších 1,5 a 2 minut dosáhne plného výkonu.The boiler according to the invention is started and operated as follows: The feed of the fuel and oxidant mixture through the throat 14 is adjusted so that it flows through 1/10 to 1/4 of the volume of the mixture of nominal boiler output. The mixture flows as a result of negative pressure in the entire boiler, which is induced by an unexpressed exhaust connected to the flue gas outlet 25 through the homogenizing and protective force insert 12, into the lower through-hole 6 adapted to the nozzle shape. A free-flowing mixture in the central cavity 2 is ignited by a non-drawn ignition device and burns with an open flame at an initial low flow rate. The thin surface layer of the inner shell of the central cavity 2 formed by the ceramic spacers 1 is rapidly heated above the ignition temperature of the fuel mixture up to 800 to 900 ° C. In this heating period, which lasts about 30 seconds, the spacer mass 1 itself remains cold inside, but the boiler output can be continuously increased so that it reaches full output within a further 1.5 and 2 minutes.
Tím je také dán i rozsah provozní regulace kotle s tím rozdílem, že kotel uvedený nad zápalnou teplotu v centrální dutině 2 má regulační dobu závislou už jen od citlivosti regulačních prvků.This also determines the scope of the boiler's operating regulation, with the difference that the boiler above the ignition temperature in the central cavity 2 has a control time only dependent on the sensitivity of the control elements.
Na konci periody ohřívání centrální dutiny J při startu kotle zmizí samy od *sebe z celého jejího prostoru viditelné plameny a hoření se změní na bezplamenné povrchové a soustředí se výhradně na vnitřní obvodovou plochu keramických distančních vložek i, kde se začne vzněcovat část z palivové směsi, která proudí podle naznačených šipek v daném případě vzhůru centrální dutinou J. Vzněcování se však týká pouze té části proudu palivové směsi, která přichází bezprostředně do kontaktu s vnitřním pláštěm centrální dutiny J, zatímco ostatní objem směsí plynů proudí v daném omezeném prostoru, jakým je centrální dutina J, déle nezapálená a rychlostí vyšší, než je frontální rychlost šíření plamene a vyšší rychlostí i v tom smyslu, že neumožní na tak krátké dráze ohřát zářením všechno proudící médium na jeho zápalnou teplotu. Proto se obvodové vzněcování přenáší dále do štěrbinových průduchů 2 a v místech, kde tyto štěrbinové průduchy % ústí do navazující vrstvy radiační hmoty 12. dojde .v kinetických podmínkách hoření a výhradně za styku s členitým povrchem této radiační hmoty 12 k prudkému vzplanutí palivové směsi výhradně bezplamenným hořením. Zde se také lokalizuje pásmo intenzivního spalování a nejvyšších teplot a nemění se výkonem kotle, protože i začátek vzněcování je dán neměnnou plochou na vnitřním obvodě volné centrální dutiny Poloha pásma intenzivního spalování je odvislá od povrchové teploty vnitřního obvodu centrální dutiny J a^ ta zase závisí na odvádění části tepla z prostoru keramických distančních vložek 4, které je tím větší, čím je menší jejich radiální vzdálenost od prvního systému 8 varných trubek.At the end of the heating period of the central cavity J at the start of the boiler, the visible flames disappear from their entire space and the combustion changes to flame-free surface and concentrates exclusively on the inner peripheral surface of the ceramic spacers 1 However, the ignition concerns only that portion of the fuel mixture stream that comes into direct contact with the inner casing of the central cavity J, while the other volume of gas mixtures flows in a limited space such as the central cavity. the cavity J, longer ignited and at a rate greater than the frontal flame propagation rate and at a higher rate even in the sense that it will not be possible to heat all the flowing medium to its ignition temperature on such a short path. Therefore, the peripheral ignition is transmitted further to the slotted vents 2 and at the points where these slits open into the adjacent layer of radiation mass 12, in kinetic combustion conditions and solely on contact with the rugged surface of this radiation mass 12, the fuel mixture ignites solely. flameless burning. Here also the intensive combustion zone and the highest temperatures are located and does not change the boiler output, because the start of ignition is given by the fixed area on the inner periphery of the free central cavity. removing a portion of the heat from the space of the ceramic spacers 4, which is the greater the smaller their radial distance from the first cooking tube system 8.
V případě naprosto těsné blízkosti prvního systému 8 varných trubek od distančních vložek 4 se přenese hlavní spalování mezerami mezi sousedními trubkami vyplněnými radiační hmotou až do vrstvy radiační hmoty 12. uložené mezi oběma systémy 8, 2 varných trubek.In the case of a very close proximity to the first boiling tube system 8 from the spacers 4, the main combustion is transferred by gaps between adjacent tubes filled with radiation mass up to a layer of radiation mass 12 interposed between the two boiling tube systems 8, 2.
V takovém případě jde sice o extrémní případ, nikoliv však vzácný. Konstrukční uspořádání, uvedené jako příklad na obr. 1 vyvolá však jen střední teplotu centrální dutiny, kolem 1 200 °C. Vrstva radiační hmoty 12 mezí prvním a druhým systémem 8, 2 varných trubek je zcela souvislá a neobsahuje elementy, které by průběh hořeni zhoršovaly nebo dokonce přerušovaly. Proto toto pásmo, at už převezme funkci extrémně vysunutého pásma intenzivního spalování, anebo v převážné většině zůstane jen místem dohořívání náhodných zbytků paliva, se ve spalovacím procesu chová jako ochrana proti unikání nespálených složek paliva do spalin a je to první případ takového opatření vůbec k ochraně čistoty ovzduší v kotelní technice. A při tom to není jen funkce hlavní. Dokonale spálené a silně ochlazené kouřové plyny projdou soustavou úzkých vertikálních štěrbin mezi varnými trubkami druhého systému 2 a přivařená první mezižebra 16 na prvním systému předehřívacích trubek 10 změní příčné proudění spalin, označené v příkladu silnými čárami a šipkami na proudění směrem dolů podél membránové trubkové mezistěny. Protože první mezižebro 16 nedosahuje až k dolní sběrné komoře 2, pronikají spaliny vzniklými mezerami do prostoru mezi systémy předehřívacích trubek 10 a 11 a protože i předehřívací 11 trubky druhého systému jsou spojeny do trubkové mezistěny druhými přivařenými žebry 17. proudí spaliny podél nich směrem nahoru. Protože ani druhá žebra 17 nedosahují v tomto případě horní sběrné komory 1, přecházejí spaliny podobnými mezerami jako předtím v dolní partii kotle do prostoru za trubkovou mezistěnu druhého systému 11 předehřívacích trubek do válcovitého prostoru, ohraničeného z vnější strany pláštěm 23 kotle a dále proudí podél něho směrem dolů do sběrného prstence 24 spalin odkud jsou potrubím, připojeným na hrdlo 25 odtahu spalin odsávány neznázorněným exhaustorem.This is an extreme case, but not rare. However, the construction shown by way of example in FIG. 1 only produces a mean central cavity temperature of about 1200 ° C. The radiation mass layer 12 between the first and second boiling tube systems 8, 2 is completely continuous and does not contain elements that would impair or even interrupt the combustion process. Therefore, whether it takes over the function of an extremely extended intensive combustion zone, or remains, in the vast majority of cases, only a place of burning off accidental fuel residues, it acts as a protection against leakage of unburned fuel components into the flue gas. air quality in boiler technology. And it's not just the main function. The perfectly burnt and strongly cooled flue gases pass through a system of narrow vertical slots between the boiling tubes of the second system 2 and the welded first intermediate fin 16 on the first preheating tube system 10 changes the transverse flue gas flow indicated. Since the first intermediate fin 16 does not reach the lower collecting chamber 2, the flue gas penetrates through the gaps formed into the space between the preheating tube systems 10 and 11 and since the preheating tubes 11 of the second system are connected to the tubular partition. Since even the second fins 17 do not reach the upper collecting chamber 1 in this case, the flue gases pass through similar gaps as before in the lower part of the boiler into the space behind the pipe wall of the second preheating tube system 11 into a cylindrical space downwardly into the flue gas collecting ring 24 from where they are sucked through an exhaust pipe (not shown) via a pipe connected to the flue gas discharge port 25.
Účinek dochlazování spalin mezi prvním a druhým systémem předehřívacích trubek 10 a 11 se zvýší, když tento prostor, v daném případě jako dutý válec o síle stěny rovnající se radiální vzdálenosti přivařených prvních a druhých žeber 16, 17. prvních 16 a druhých 17 se vyplní hrubě zrnitou náplní keramické hmoty 13. který má při teplotě 250 °C větší součinitel sáláni tepla než je celkový součinitel přestupu tepla z plynů na trubkové stěny. Kromě toho svou přítomností způsobuje vytvářeni vírů spalin na stěnách trubek 10, 11 předehřívacích systémů prvního a druhého a zvyšuje součinitel přestupu tepla konvekci. Sálavý účinek povrchově členité výplně keramické hmoty 13 však je svým účinkem nejdůležitější a podstatně se podílí na zmenšení teplosměnných ploch i v nízkých teplotách odpadních spalin, které jsou provozně ještě tolerovány jako ekonomicky přijatelné. Výplň keramické hmoty 13 je z důvodu větší přehlednosti zakreslena křížovým šrafovóním (řídce šrafováno) jen v pravé polovině obr. 1. V levé polovině jsou znatelná přivařená první a druhá mezižebra ,16, 17. v obr. 1 však zakreslena bez keramické hmoty 13.The effect of cooling the flue gas between the first and second preheating tubes 10 and 11 is increased when this space, in this case as a hollow cylinder having a wall thickness equal to the radial distance of the welded first and second fins 16, 17, 16 and 17 is roughly filled. the granular charge of the ceramic mass 13, which at a temperature of 250 ° C has a greater heat radiation coefficient than the total heat transfer coefficient from the gases to the tube walls. In addition, by its presence it causes the formation of flue gas vortexes on the walls of the pipes 10, 11 of the preheating systems of the first and second and increases the heat transfer coefficient by convection. However, the radiant effect of the surface-shaped infill of ceramic 13 is most important in its effect, and it contributes substantially to the reduction of heat-exchanging surfaces even at low temperatures of the waste flue gases, which are still economically acceptable as economically acceptable. For better clarity the filling of the ceramic mass 13 is shown by cross hatching (sparsely hatched) only in the right half of Fig. 1. In the left half there are noticeable welded first and second intermediate ribs 16, 17 in Fig. 1.
Zde je nutno zdůraznit, že se na konstrukci všech znázorněných kotlů v obr. 1, 2, 3, 4, 5 nic nemění, bude-li kotel zapojen na přetlakové zavádění směsi paliva, to znamená, že prostory těchto kotlů jsou schopny pracovat s přetlakovým jako podtlakovým režimem bez jakýchkoliv úprav.It should be pointed out here that the design of all the boilers shown in Figures 1, 2, 3, 4, 5 does not change if the boiler is connected to a pressurized feed of the fuel mixture, i.e. the rooms of these boilers are capable of operating with pressurized as a vacuum mode without any modifications.
Proudění vody nebo jiné kapaliny ohřívané v kotli podle vynálezu probíhá tím způsobem, že chladná kapalina se zavádí do kotle potrubím přes hrdlo 18 vstupu vratné vody, které ústí tangenciálně do víka horní sběrné komory 1 a vratné voda krouží mezi vnějším obvodem horní sběrné komory i a rozdělovaclm prstencem 19 a rozděluje se pravidelně do obou systémů předehřlvaeíeh trubek 10, H, jimi proudí do dolní sběrné komory 2 a vztlakem, vyvolaným ohřátou kapalinou v trubkách varných systémů 8 a 2 stoupá zpět do vzhůru do horní sběrné komory i, kde se odděluje zmíněným rozdělovaclm prstencem 19 od chladné vstupní kapaliny. Kromě toho může docházet i k vnitřní samovolné cirkulaci, při níž se část méně ohřáté kapaliny z prvního systému 8 varných trubek vrací částečně druhým systémem 2 varných trubek, protože rozdělovači prstenec 19 se jak na svém horním, tak i na dolním obvodě zhotoví pro plyny i kapaliny přiměřeně propustný.The flow of water or other liquid heated in the boiler according to the invention proceeds in that the cold liquid is introduced into the boiler through a pipe 18 through a return inlet throat 18 which flows tangentially into the lid of the upper collecting chamber 1 and return water circulates between the outer periphery of the upper collecting chamber 1. ring 19 and is distributed periodically to both the preheating systems 10, 11 of the pipes 10, H, through them into the lower collecting chamber 2 and by the buoyancy induced by the heated liquid in the pipes of boiling systems 8 and 2 rises upwards into the upper collecting chamber 1 a ring 19 from a cold inlet liquid. In addition, internal spontaneous circulation may occur, in which part of the less heated liquid from the first boiling tube system 8 is partially returned by the second boiling tube system 2, since the manifold ring 19 is made for both gases and liquids on both its upper and lower peripheries. reasonably permeable.
Veškeré čidla k řízení a ochraně kotle se v oddělených trubkách zapustí vodou chlazenou vložkou 22 do prostoru centrální dutiny Ve vodou chlazené vložce 22 je i nahlížecí okénko 21. Právě tak se všechno dá umístit do spodního průchodného otvoru 6 a do jeho bezprostředního okolí.All sensors to control and protect the boiler are embedded in separate tubes with a water-cooled liner 22 into the central cavity. There is a viewing window 21 in the water-cooled liner 22. Likewise, everything can be placed in the lower through hole 6 and in its immediate vicinity.
Při použití tekutého paliva se do spodního průchodného otvoru ,6 v kuželovitém uspořádání vloží speciální rozprašovací a směšovací a usměrňovači zařízení na výrobu dokonale homogenního aerosolu, které není předmětem tohoto vynálezu, a proto není ani zakresleno.When using liquid fuel, a special spray and mixer and rectifier device for producing a perfectly homogeneous aerosol is not included in the lower passage orifice 6 in the conical configuration and is therefore not shown.
Jeho funkce věak je přizpůsobena a proto také vázána na spolupůsobeni s funkční centrální dutinou J a nemůže pracovat ve volném prostoru dnešních klasických kotlů.Its function, however, is adapted and therefore also tied to the interaction with the functional central cavity J and cannot operate in the free space of today's conventional boilers.
V obr. 2 je znázorněna druhá varianta radiačního kotle podle vynálezu, který je znázorněn schematicky zkráceně svislým řezem jako kotel na výrobu suché nebo předehřáté póry.FIG. 2 shows a second variant of a radiator boiler according to the invention, which is shown schematically in a shortened vertical section as a boiler for producing dry or preheated pores.
Na první pohled je jasné, že i zde dominuje funkční centrální dutina J, ale rozdíl je v tom, že levá polovina ukazuje na možnost použití keramických distančních vložek £, zatímco pravá polovina zase znázorňuje provedeni centrální dutiny 3 ohraničené svazkem pomocných trubek 28 s povrchovou tepelnou izolací. Tyto dvě možné úpravy centrální dutiny J přinášejí určité konstrukční změny do jinak stejná koncepce tohoto parního kotle. Společným znakem jsou obě sběrné komory i, 2, jenže jsou proti obr. 1 podstatně menší, protože odpadá část určená pro přivádění vratné kapaliny ohraničená rozdělovacím prstencem 19. Varné trubky prvního systému 8 a druhého systému 2 jsou na pravé straně umístěny ve větší vzdálenosti od osy 0 symetrie, což je způsobeno tím, že pásmo intenzivního hoření se vlivem svazku pomocných trubek 28 s povrchovou tepelnou izolaci přemísti až mezi první a druhý systém 8, 2 varných trubek a proto také vrstva radiační hmoty 12 se musí rozšířit až za varné trubky druhého systému 2» zatímco v levé polovině obr. 1 končí radiační hmota 12 mezi oběma systémy 8 a 2·At first glance, it is clear that the functional central cavity J dominates here as well, but the difference is that the left half shows the possibility of using ceramic spacers 6, while the right half shows the embodiment of the central cavity 3 bounded by the auxiliary tube bundle 28 with surface heat. insulation. These two possible modifications of the central cavity J bring some design changes to the otherwise identical concept of this steam boiler. The common feature is the two collecting chambers 1, 2, but they are considerably smaller compared to FIG. 1, since the return part supplied by the distribution ring 19 is eliminated. The boiling tubes of the first system 8 and the second system 2 are located at a greater distance from the symmetry axis 0 is caused by the intensive combustion zone being moved between the first and second boiling system 8, 2 due to the surface heat exchanger pipe 28 and therefore the radiation mass layer 12 must extend beyond the boiling pipes of the second of the system 2, while in the left half of FIG. 1 the radiation mass 12 ends between the two systems 8 and 2;
Společné znaky kotle podle obr. 2,jsou ty, že hrdlo 18 vstupu vratné vody je spojeno s první konvekčni trubkovou šroubovicí 27. vytvořenou bez mezižeber nebo s nimi, která ohřívá vratnou vodu a předává ji přívodním potrubím 29 do nejnížšího místa dolní sběrné komory 2 a rozvádí ji ve smyslu dvojitě značených šipek. Pára, která se shromáždí nad hladinou vody v horní sběrné komoře 1 se odvádí druhou konvekčni trubkovou šroubovicí 26. které může být provedena s výhodou i ve vícenásobném svazku trubkových šroubovic až k výstupní trubce 30 páry, kterou opouští jako suchá nebo přehřátá péra. Přehřívání páry je výhodnější podle pravé poloviny obr. 2, kde se radiační náplň dotýká až druhé konvekčni trubkové šroubovice 26.The common features of the boiler of FIG. 2 are that the return water inlet neck 18 is connected to a first convection tube helix 27 formed without or with ribs, which heats the return water and passes it through the inlet pipe 29 to the lowest point of the lower collecting chamber 2. and distributes it in terms of double-marked arrows. The steam which collects above the water level in the upper collecting chamber 1 is discharged through a second convection tube helix 26, which can preferably also be carried out in a multiple bundle of tube helixes up to the steam outlet tube 30 leaving it as a dry or overheated spring. Steam overheating is preferable according to the right half of FIG. 2, where the radiation charge only contacts the second convection tube helix 26.
IAND
Kotel znázorněný v obr. 2 má hrdlo 14 přívodu palivové směsi na rozdíl od obr. 1 napojený na horní straně funkční centrální dutiny 2, je veden do spirálního směšovače 33 tangenciálně k ose 0 symetrie, tím palivová směs rotuje kolem homogenizační a ochranné sítové vložky £2, prostupuje ji a proudí středem vodou chlazené vložky 22 do centrální dutiny 2· Z toho důvodu se všechny provozní, regulační a měřicí čidla zavádějí odděleně několika nebo jednou průchodnou trubkou 32 v dolní sběrné komoře 2, ale nahlížecí okénko 21 zůstává v nejvyšší poloze kotle. Podle obr. 2 je exhaustor 31 vytvořen jako podstavec stojatého kotle. Jinak jsou vztahové značky ve všech obrazech pro funkčně a tvarově stejné díly označeny stejně a proto nejsou ve výkladu opakována.The boiler shown in FIG. 2 has a fuel inlet throat 14, unlike FIG. 1, connected at the top of the functional central cavity 2, being led to the spiral mixer 33 tangential to the axis of symmetry 0, thereby rotating the fuel mixture around the homogenizing and protective screen. For this reason, all process, control and measuring sensors are introduced separately by a few or one through tube 32 in the lower collecting chamber 2, but the viewing window 21 remains in the highest position of the boiler. . According to FIG. 2, the exhaustor 31 is designed as a pedestal of a standing boiler. Otherwise, in all figures, the reference numerals for the same parts are functionally and equally identified and are therefore not repeated in the explanation.
Jinou variantu kotle podle vynálezu znázorňuje obr. 3. Jde o typickou střední část kotelní konstrukce na výrobu tlakové vody nebo jiné kapaliny se zvýšenou užitnou teplotou, upravenou podle zásad radiačního kotle, který je předmětem vynálezu. Vyznačuje se tím, že nejen systémy 8, 2, 10 a 11 trubek z obr. 1, ale i systémy konvekčních trubkových šroubovic 26 a 27 z obr. 2 jsou nahrazeny do série zapojenými třemi trubkovými šroubovicemi stejného průřezu první 21, druhou 35 a třetí 36. Které jsou vinuty soustředně k ose 0 a liší se od sebe navzájem nejen různými radiálními vzdálenostmi od osy 0, ale především stoupáním závitů, čímž se vytvářejí technologicky nutné, šířkově odlišné a dříve diskutované mezery mezi trubkami, jak to bylo vysvětleno v textu popisu kotle podle obr. 1. Spodní část obr. 3 ukazuje uspořádání centrální dutiny 2 s keramickými distančními vložkami £, ve střední části obr. 3 je naznačena možnost jejich náhrady svazkem pomocných trubek 28 s povrchovou tepelnou izolací. Označení směru proudění kapalin a plynů různě znázorněnými šipkami odpovídá popisu předchozích obrazů 1, 2, 3. Je samozřejmé, že osa 0 symetrie podle obr. 3 může zaujímat libovolnou polohu právě tak, jako i u všech kotlů podle obr. 1 a obr. 2, budou-li vytvořeny konstrukční předpoklady pro správný oběh kapaliny v celé soustavě.Another variant of the boiler according to the invention is shown in FIG. 3. It is a typical central part of a boiler structure for producing pressurized water or other liquid having an elevated utility temperature, adjusted according to the principles of the radiation boiler of the present invention. It is characterized in that not only the pipe systems 8, 2, 10 and 11 of FIG. 1, but also the convection pipe helix systems 26 and 27 of FIG. 2 are replaced in series by three pipe helices of the same cross section first 21, second 35 and third. 36. Which are wound concentrically to the 0-axis and differ from each other not only by different radial distances from the 0-axis, but mainly by the pitch of the threads, thereby creating technologically necessary, differentiated and spaced gaps between the tubes as explained in the text of the description The bottom part of FIG. 3 shows the arrangement of the central cavity 2 with ceramic spacers. In the middle part of FIG. 3 it is indicated that they can be replaced by a bundle of auxiliary tubes 28 with surface thermal insulation. Indication of the direction of flow of liquids and gases by the different arrows depicted corresponds to the description of the previous figures 1, 2, 3. It goes without saying that the symmetry axis 0 of FIG. 3 can assume any position just like all boilers according to FIGS. if the design prerequisites for the proper circulation of the liquid in the whole system are created.
Zvláštní místo v konstrukčním uspořádání kotlů podle vynálezu zaujímají pláštové kotle podle obr. 4 a obr. 5. Toto pojmenování však charakterizuje pouze ony části radiačních kotlů podle vynálezu, které se nacházejí na vnějším obvodu vlastního reakčního prostoru, ale zato zahrnují celý úsek dochlazování. To znamená, že kolem funkční centrální dutiny 2, která je v obr. 4 příkladem uvedena jako pravidelný čtyřboký hranol, je vytvořen její plášt ve tvaru skládaných distančních vložek £ čtvercovítého profilu, oddělených mezi sebou štěrbinovými průduchy 2, které v obr. 4 nejsou viditelné. Podle toho, jak se zvolí poloha budoucího spalovacího pásma se určí radiální vzdálenost prvního systému 8 varných trubek, jejichž funkce je stejná jako v obr. 2 a obr. 1. Avšak druhý systém 2 varných trubek v obr. 1 a 2 je nahrazen jednak vnitřními dutými prostory 43 a jednak dutým obvodovým pláštěm které jsou protékány vodou, protože jsou spolu s prvním systémem 8 varných trubek připojeny nahoře i dole na sběrné komory, které nejsou v obr. 4 zakresleny. Všechny meziprostory 22, vzniklé buň mezi sousedícími vnitřními dutými prostory 43 nebo mezi těmito prostory 43 a dutým obvodovým pláštěm 44 jsou zpravidla všechny nebo jejich větší část klínovitého tvaru se zužováním směrem k obvodu kotle a jsou vyplněny vrstvou keramické hmoty ih zatímco prostor od pláště centrální dutiny 2 ež za první systém 8 varných trubek je vyplněný radiační hmotou 12. Křížovým Šrafováním nejsou od sebe rozlišeny. Meziprostory 22 jsou vlastně místa, kde dochází k dochlazování spalin, které ústí do svislých kanálů 38. odkud se teprve odvádějí do odtahu.The boilers of FIG. 4 and FIG. 5 have a special place in the construction of the boilers according to the invention. However, this name only characterizes those portions of the radiation boilers according to the invention which are located on the outer periphery of the reaction space itself. This means that around the functional central cavity 2, which is exemplified in Fig. 4 as a regular quadrilateral prism, its sheath is formed in the form of pleated spacers 6 of square profile separated by slits 2 which are not visible in Fig. 4. . Depending on how the position of the future combustion zone is selected, the radial distance of the first boiling system 8, whose function is the same as in Figs. 2 and 1, is determined. However, the second boiling system 2 in Figs. hollow spaces 43 and, on the other hand, a hollow cladding which are flowing through the water, since they, together with the first boiling tube system 8, are connected at the top and bottom to collecting chambers not shown in FIG. 4. All of the interstices 22 formed by the cell between adjacent inner hollow spaces 43 or between these spaces 43 and the hollow skirt 44 are generally all or a larger portion of the wedge-shaped tapering towards the boiler perimeter and are filled with a ceramic mass ih while the space 2, the radiant mass 12 is filled behind the first boiling tube system 8. They are not distinguished by crosshatching. Interspaces 22 are, in fact, places where the flue gas cools down and flows into the vertical ducts 38 from which they are only discharged to the exhaust.
Varianta rotačního kotle podle vynálezu zobrazená půdorysem řezu v obr. 5 je obdobou kotle v obr. 4 s tím rozdílem, že funkční centrální dutina 2 je vymezena svazkem pomocných trubek 28, v tomto případě s částečnou povrchovou tepelnou izolací, nasměrovanou dovnitř centrální dutiny 2, která má ještě silnější ochlazovací vliv na centrální dutinu 2 než trub· ky s izolační vrstvou po celém svém obvodu a tím se zesiluje řídicí vliv na průběh kontaktně kinetického způsobu bezplamenného spalování, který se v tomto případě projeví lokalizováním pásma intenzivního spalování a maximálních teplot převážně do prvního systému 8 mezi varné trubky nebo těsně za ně směrem od osy 0 symetrie. Obvodový plášt kotle je opatřen po obvodě větším počtem klínovitých dutin 39 se silně zaoblenou špičkou dutiny a naplněných vodou s výjimkou plochých kouřových trubek £0. Klínovité dutiny 39 jsou rozděleny přepéž215984 koti £1, které rozděluje klínovité dutiny 39 na dva nestejně veliké a samostatné prostory. Větším prostorem blíže pléště kotle 23 proudí směrem dolů chladnější vratné voda a je ohřívána proudem spalin od plochých kouřových trubek 40. Menším prostorem ve špičce klínovité dutiny 39 proudí vzhůru teplé voda, oddělená přepážkou 41 z nezakreslené dolní sběrné komory 2 do horní sběrné komory 1· Meziprostory 37 jako v obr. 4 slouží k dochlazování, jsou vyplněny keramickou hmotou 13, zatímco vlastní reakční prostor radiační hmotou 12 a obě jsou znázorněny stejným křížovým šrafováním bez rozlišení. Z meziprostorů 37 proudí téměř vychlazené spaliny do obvodového sběrného prostoru 42 a šroubovicovým pohybem mezi pláštěm 23 kotle a zadními stěnami klínovitých dutin 39 se převádějí do plochých kouřových trubek 40 a dále do odtahu spalin. Tyto partie nejsou v obr. 5 zaznamenány.The variant of the rotary boiler according to the invention shown in the top view in FIG. 5 is similar to that of FIG. 4 except that the functional central cavity 2 is defined by a bundle of auxiliary tubes 28, in this case with partial surface thermal insulation directed towards the central cavity 2. which has an even stronger cooling effect on the central cavity 2 than the tubes having an insulating layer over its entire circumference, thereby amplifying the control influence on the course of the contact kinetic flameless combustion process, which in this case results in localization of the intense combustion zone and maximum temperatures. of the first system 8 between or just behind the boiling pipes away from the symmetry axis 0. The boiler skirt is provided circumferentially with a plurality of wedge-shaped cavities 39 with a heavily rounded cavity tip and filled with water, with the exception of the flat smoke pipes 40. The wedge-shaped cavities 39 are separated by a span of 21984 kots 41 which divide the wedge-shaped cavities 39 into two unequal sized and separate spaces. The cooler return water flows downwardly through the larger chamber closer to the boiler shell 23 and is heated by a flue gas stream from the flat smoke pipes 40. A smaller space at the tip of the wedge-shaped cavity 39 flows upward with warm water separated by a partition 41. The interspaces 37 as in FIG. 4 serve for cooling, are filled with ceramic mass 13, while the reaction space itself has radiation mass 12 and both are represented by the same cross hatching without distinction. Nearly cooled flue gas flows from the interstices 37 to the peripheral collecting space 42 and is transferred by helical movement between the boiler jacket 23 and the rear walls of the wedge-shaped cavities 39 to the flat flue pipes 40 and further to the flue gas exhaust. These lots are not recorded in FIG. 5.
V obr. 2, 3, 4 a 5 bylo poukázáno na to, jak se v praxi uplatni hlavní konstrukční zásady, uvedené podrobně na příkladě v obr. I a jak lze kombinaci některých použitých konstrukčních prvků odvodit řadu dalších variant s použitím jednotného systému reakčního prostoru, tvořeného některým z uvedených typů obvodové plochy centrální dutiny se zákonitě rozmístěnými teplosměnnými plochami až do míst, kde konči spalování a intenzívní radiace tepla. Tak se kotel podle vynálezu a všechny jeho varianty, které se řídí stejným základním principem stal univerzálním představitelem kotlů všech výkonů od nejmenších až do největších energetických typů. To je znak novosti v koncepci vývoje kontinuálních řadových typů kotlů s rovnoměrným a současným růstem všech dimenzí. Odpadá tedy nutnost seskupovat pro velké výkony rady malých jednotek a spojovat je nákladnou ovládací a řídicí technikou, protože kotle podle vynálezu se dají ve svém výkonu plynule regulovat v rozsahu 1:10. Přitom efektivní účinnost kotle při jeho maximálním výkonu, při němž teploty kouřových plynů nepřekročí 240 °C, neklesne účinnost pod 92 %.In Figures 2, 3, 4 and 5, it was pointed out how the main design principles detailed in the example of Figure I are applied in practice and how a combination of some of the structural elements used can be derived from a number of other variants using a uniform reaction space system. , consisting of one of the aforementioned types of peripheral surface of the central cavity with inevitably spaced heat exchange surfaces up to the point where combustion and intense heat radiation cease. Thus the boiler according to the invention and all its variants, which follow the same basic principle, have become a universal representative of boilers of all outputs from the smallest to the largest energy types. This is a sign of novelty in the concept of the development of continuous series boiler types with uniform and simultaneous growth of all dimensions. Thus, there is no need to group a series of small units for high outputs and to connect them by expensive control and control technology, since the boilers according to the invention can be continuously controlled in the range of 1:10 in their output. At the same time, the effective efficiency of the boiler at its maximum output at which the flue gas temperatures do not exceed 240 ° C does not drop below 92%.
Není-li limitujícím znakem kotle předepsané rozmezí komínových teplot spalin, ale jen hranice rosného bodu pro kotel, pak při teplotě kouřových plynů volených s bezpečnosti kolem 100 °G byla změřena už účinnost kotle na 96 %. To je znakem dokonalého spalování a nízkých ztrát tepla sáláním, plynoucích z miniaturizace zařízení. Tyto základní parametry s výhodami rychlého ohřevu malého objemu ohřívané kapaliny a malého potřebného prostoru i půdorysné plochy, velké přizpůsobivost předurčuje tento typ kotlů pro použití jako jednotkových tepelných zdrojů u výrobních průmyslových linek, v energetickém průmyslu libovolných výkonů i parametrů, ale i v nevýrobní sféře v oblasti blokových kotelen apod.If the limiting feature of the boiler is not the prescribed range of chimney flue gas temperatures, but only the dew point limit for the boiler, then at the flue gas temperature chosen with safety around 100 ° G the boiler efficiency has already been measured to 96%. This is a sign of perfect combustion and low radiation heat loss resulting from miniaturization of the plant. These basic parameters with the advantages of rapid heating of a small volume of heated liquid and small space and footprint, great adaptability predetermines this type of boilers for use as unit heat sources in production industrial lines, in the power industry of arbitrary outputs and parameters, but also in the non-production sphere block boiler rooms, etc.
Claims (7)
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS911078A CS215984B1 (en) | 1978-12-29 | 1978-12-29 | Kettle for heating or evaporating the liquids by heat radiation |
| GB7944146A GB2041181B (en) | 1978-12-29 | 1979-12-21 | Flameless combustion method and a boiler utilizing such method |
| JP17385579A JPS55112952A (en) | 1978-12-29 | 1979-12-27 | Method of controlling dynamic flameless contact combustion and boiler for executing said combustion |
| CA000342791A CA1146029A (en) | 1978-12-29 | 1979-12-28 | Method of controlling contact-kinetic flameless combustion boiler to carry out such combustion |
| DE2952502A DE2952502C2 (en) | 1978-12-29 | 1979-12-28 | Device for contact kinetic flameless combustion of a gaseous or liquid fuel |
| FR7932048A FR2445496A1 (en) | 1978-12-29 | 1979-12-28 | METHOD FOR ADJUSTING THE APPEARANCE OF A FLAME-FREE COMBUSTION AND BOILER FOR CARRYING OUT SAID METHOD |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS911078A CS215984B1 (en) | 1978-12-29 | 1978-12-29 | Kettle for heating or evaporating the liquids by heat radiation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS215984B1 true CS215984B1 (en) | 1982-10-29 |
Family
ID=5442418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS911078A CS215984B1 (en) | 1978-12-29 | 1978-12-29 | Kettle for heating or evaporating the liquids by heat radiation |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55112952A (en) |
| CS (1) | CS215984B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6048442A (en) * | 1983-08-26 | 1985-03-16 | Osaka Gas Co Ltd | Infrared ray heating system exhaust gas down flow type gas water boiler |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS507297A (en) * | 1973-05-26 | 1975-01-24 |
-
1978
- 1978-12-29 CS CS911078A patent/CS215984B1/en unknown
-
1979
- 1979-12-27 JP JP17385579A patent/JPS55112952A/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55112952A (en) | 1980-09-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0071073B1 (en) | Radiant tube | |
| RU2069294C1 (en) | Heat exchanger for gas burner | |
| WO2022012398A1 (en) | Single-boiler-sheet series cast aluminum-silicon water heater coupled to pre-mixing water-cooling combustor | |
| EA006357B1 (en) | Heating system for liquids | |
| CA1251020A (en) | Radiating sleeve for catalytic reaction apparatus | |
| CA1146029A (en) | Method of controlling contact-kinetic flameless combustion boiler to carry out such combustion | |
| GB1440980A (en) | Apparatus for heating or evaporating liquids or heating gases | |
| RU2062962C1 (en) | Hot-water boiler | |
| US3128756A (en) | Heating apparatus | |
| CS215984B1 (en) | Kettle for heating or evaporating the liquids by heat radiation | |
| US4169430A (en) | Modular heat exchangers with a common flue | |
| US5913289A (en) | Firetube heat exchanger with corrugated internal fins | |
| CN208266119U (en) | Heating furnace for hydrogenation plant | |
| EP0287142A2 (en) | A boiler element | |
| US3777717A (en) | Method of and apparatus for heating of liquids | |
| NO130588B (en) | ||
| US4266513A (en) | Flue heat exchanger | |
| US3266466A (en) | Vapor generator and furnace wall therefor | |
| RU2327083C1 (en) | Hot water boiler | |
| JPH0159520B2 (en) | ||
| KR950007455Y1 (en) | Boiler | |
| JPH0429217Y2 (en) | ||
| RU2066816C1 (en) | Hot-water boiler | |
| US3127876A (en) | Heavy duty fluid heater | |
| JPS62200134A (en) | Hot water boiler |