CZ278788B6

CZ278788B6 - Combustion system of heating gas condensation sets

Info

Publication number: CZ278788B6
Application number: CS923097A
Authority: CZ
Inventors: Hynek Mikusek
Original assignee: Hynek Mikusek
Priority date: 1992-10-09
Filing date: 1992-10-09
Publication date: 1994-06-15
Also published as: SK277937B6; WO1994009326A1; EP0663056A1; SK309792A3; CZ309792A3

Abstract

The invention pertains to a device consisting of a combustion chamber (12) and, situated at its upper surface, a mixing chamber (6), with a gas burner panel (11), and of a heat exchanger enclosed in the lower part of the combustion chamber. The mixer (1) is placed between gas and air feed lines and the mixing chamber (6) and made with a surrounding chamber (3), while near the critical inside diameter of the mixer there is a ring of at least three symetrically penetrating nozzles (5). The mixer feeds into the mixing chamber (6), which consists of the preparation sector (8) and the feed-line sector (7) comprising at least one feed partition (10) and a section wall (100). At the base of the combustion chamber there is at least one ribbed tube (14) with one end in the combustion chamber (12) and the other at the base of the descending channel (15). Between the descending channel wall and the combustion chamber wall there is a descending channel (17) linked with the mixer (1) via communication of the junction channel (22) with ventilator (21).

Description

Vynález je z oblasti topných systémů a týká se zařízení, užívaných k ohřevu vody a/nebo jiného média v topných soustavách zejména bytů, kancelářských prostor, rodinných domů a podobně, sestávajícího z přívodových a spojovacích armatur, spalovací komory a nad ní umístěných prvků mísící komory s plošným hořákem, jíž je předřazen difuzor s obvodovou komorou. Ke spodní části spalovací komory je připojen dvojstupňový tepelný výměník, dochlazující vypouštěné spaliny a takovým způsobem získaným teplem ohřívající vzduch, vedený dále do difuzoru.The invention is in the field of heating systems and relates to devices used to heat water and / or other medium in heating systems, in particular apartments, offices, family houses and the like, consisting of supply and connection fittings, combustion chamber and mixing chamber elements placed thereon. with a surface burner, which is preceded by a diffuser with a peripheral chamber. A two-stage heat exchanger is connected to the lower part of the combustion chamber, which cools the discharged flue gases and in this way heat-heated air, which is further led to the diffuser.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V současné době jsou známy a využívány kondenzační agregáty, užívané zejména k vytápění nízkoobjemových prostor a obsahující plošné hořáky ve tvaru rovinné nebo zakřivené plochy, například plošné hořáky cylindrického tvaru, hořáky ve tvaru úseče válcové plochy, a podobně. Materiál, použitý k jejich výrobě, tvoří zejména hmoty na bázi keramiky, kovy v ohnivzdorné úpravě, popřípadě jejich kombinace (vrstva keramického materiálu nanesená na kovovou kostru). Takovéto hořáky dosahují vysokou účinnost za současné, relativně nízké emise škodlivých zplodin vzniklých v průběhu spalovacího procesu, především oxidu uhelnatého a oxidů dusíku. Zvláštností takových hořáků je potřeba dokonalého promísení topné směsi a její následné laminární spalování na celé aktivní ploše užitého hořáku; má-li proces spalování probíhat v požadované kvalitě po celé ploše hořáku, je také nutno zajistit rovnoměrnou a kontinuální distribuci topné směsi po celé jeho ploše. Po spálení topné směsi jsou horké spaliny vedeny dále prostorem kotlového tělesa, na jehož konci obvykle dochází ke kondenzaci části vodních par z ochlazených spalin. Takto ochlazené spaliny jsou zpravidla vedeny spalinovými tahy, kde jsou dále dochlazovány až na výstupní teplotu, která se pohybuje v závislosti na dosaženém teplotním spádu v rozmezí cca 60 až 80°C.Presently, condensation aggregates are used and used, in particular, for heating low-volume spaces and comprising surface burners in the shape of a flat or curved surface, for example surface burners of cylindrical shape, burners in the shape of a cylindrical surface, and the like. The material used for their production consists mainly of ceramic-based materials, fire-resistant metals, or combinations thereof (a layer of ceramic material applied to a metal frame). Such burners achieve high efficiency with simultaneous, relatively low emissions of harmful fumes during the combustion process, in particular carbon monoxide and nitrogen oxides. A special feature of such burners is the need for thorough mixing of the heating mixture and its subsequent laminar combustion throughout the active area of the burner used; if the combustion process is to be carried out in the required quality over the entire burner surface, it is also necessary to ensure a uniform and continuous distribution of the heating mixture over its entire surface. After the heating mixture is burnt, the hot flue gas is passed further through the space of the boiler body, at the end of which the condensation of some water vapor from the cooled flue gas usually occurs. The flue gases thus cooled are generally guided by flue gas ducts, where they are further cooled down to the outlet temperature, which is in the range of about 60 to 80 ° C depending on the temperature gradient reached.

Mezi příklady známých řešení mísící komory, sloužící k homogenizaci topné směsi, patří zejména mísící komora mající tvar přibližně komolého jehlanu, jehož spodní základnu tvoří rovinný velkoplošný keramický hořák. Vstupní vzduch je do mísící komory přiváděn předřazeným ventilátorem v horní základně mísící komory přibližně kolmo vzhledem k ploše hořáku. V blízkosti vstupního otvoru pro přiváděný vzduch je mísící komora opatřena lamelou rovnoběžnou s plochou hořáku, která uvádí vzduch do turbulenčního cohvbu a umožňuje jeho promíchání s plynem, jehož přívod je umístěn rovnoběžně s přívodem vzduchu na opačné straně horní základny mísící komory, čímž je zároveň dosaženo i rovnoměrné rozložení dodávaného množství topné směsi na celou plochu hořáku.Examples of known mixing chamber solutions for homogenizing a heating mixture include, in particular, a mixing chamber having the shape of an approximately truncated pyramid whose lower base is formed by a planar large-area ceramic burner. The inlet air is supplied to the mixing chamber by a downstream fan at the upper base of the mixing chamber approximately perpendicular to the burner surface. In the vicinity of the inlet air inlet, the mixing chamber is provided with a lamella parallel to the burner surface, which feeds the air into the turbulent cohvm and allows it to be mixed with the gas, the inlet parallel to the air inlet on the opposite side of the upper base of the mixing chamber. even distribution of the supplied quantity of heating mixture over the entire burner surface.

Rovinný velkoplošný keramický hořák se spodním plamenem je také užíván jako dno komory ve tvaru deskovitého kvádru, do níž je ventilátorem vháněna topná směs, smíchávaná v prostoru oběžného kola, přičemž ventilátor je uložen na horní základně komory, do níž je topná směs přiváděna otvorem v horní základně. Distri-1CZ 278788 B6 buče topné směsi ve vnitřním objemu komory je usměrněna plošnou clonou, umístěnou v blízkosti vstupního otvoru.A planar, large-surface ceramic burner with a lower flame is also used as the bottom of a cuboid-shaped chamber into which a heating mixture mixed in the impeller space is blown by the fan, the fan being mounted on the upper base of the chamber into which the heating mixture is fed base. Distri-1EN 278788 B6 the heating mixture in the internal volume of the chamber is rectified by a flat orifice located near the inlet opening.

Další známé řešení umožňuje homogenizaci topné směsi po jejím předchozím smícháni prakticky až v prostoru cylindrického hořáku z žáruvzdorné oceli, opatřeného po své ploše mikrootvory k prostupu topné směsi. Spalovací komora je také válcového tvaru, přičemž její obvod tvoří spirála z trubek, obsahujících ohřívané médium. Jsou známa řešení, orientující podélnou osu, společnou hořáku i spalovací komoře, jak do polohy horizontální, tak i do polohy vertikální.Another known solution enables homogenization of the heating mixture after its premixing practically only in the space of a cylindrical burner made of heat-resistant steel, provided with its micro-holes on its surface to pass the heating mixture. The combustion chamber is also cylindrical in shape, its periphery being a spiral of tubes containing the medium to be heated. There are known solutions orienting the longitudinal axis, the common burner and the combustion chamber, both horizontally and vertically.

Mezi užívaná řešení patří také kruhový hořák se spodním plamenem a samostatným přívodem plynu, k němuž je přisáván vzduch samostatnými vstupními otvory v horní části hořáku, tvořícího dno komory s předřazeným ventilátorem. Další část vháněného vzduchu je přiváděna z komory dýzami po obvodu kruhového hořáku do prostoru spalovací komory.The solutions used also include a circular burner with a lower flame and a separate gas supply, to which air is sucked in through separate inlets in the upper part of the burner, forming the bottom of the chamber with the front fan. Another part of the blown air is supplied from the chamber by nozzles along the circumference of the circular burner to the combustion chamber space.

Také je známo řešení podélné komory ve tvaru kvádru s konvexně zúženou střední částí, přičemž osa tohoto zúžení je přibližně kolmá na směr přiváděného vzduchu i plynu, vedeného přívody v boku komory, opatřeného dýzami; další přepážky s dýzami jsou umístěny v konkávně zúžené střední části komory, přičemž boční stěna komory, protilehlá stěně s přívody vzduchu a plynu, je opatřena plošným hořákem ve tvaru úseče válcové plochy. Také je známo řešení užívající tvarově shodný hořák se spodním plamenem, přičemž hořák je umístěn v horní základně spalovacího prostoru.It is also known to design a rectangular longitudinal chamber with a convexly narrowed central portion, the axis of this narrowing being approximately perpendicular to the direction of the air and gas supplied through the inlets of the nozzle side; further nozzle partitions are located in the concave constricted central part of the chamber, the side wall of the chamber opposite the wall with air and gas inlets being provided with a surface burner in the form of a section of cylindrical surface. It is also known to use a shape-identical burner with a lower flame, wherein the burner is located in the upper base of the combustion chamber.

Pokud jde o využití tepla ze spalin, jsou užívány v podstatě dva zásadní přístupy. Horké spaliny jsou vedeny spalovací komorou (zpravidla sestupně), přičemž ohřívají teplosměnné plochy vložených kotlových trubek. Po průchodu spalovací komorou dochází na jeho dně k částečné kondenzaci par a ochlazené spaliny i kondenzát jsou vedeny odděleně mimo prostor topného agregátu, přičemž bývá využita možnost protiproudého vedení spalin spalinovým tahem, navazujícím na obvodovou stěnu spalovací komory. Další řešení využívají možnost obdobně vedeného venkovního vzduchu k jeho předohřevu, například kanálem, navazujícím na venkovní plochu stěny spalovací komory a obklopujícím spalovací prostor ze všech stran; tímto je využita možnost předohřevu vstupního vzduchu před vytvořením topné směsi, popřípadě může být teplo, získané uvedeným způsobem, užito jiným libovolným a známým způsobem.There are basically two fundamental approaches to the use of heat from flue gas. The hot flue gas is led through the combustion chamber (generally descending), heating the heat exchange surfaces of the inserted boiler tubes. After passing through the combustion chamber, partial vapor condensation occurs at the bottom of the combustion chamber and the cooled flue gas and condensate are separated separately from the space of the heating unit, while the possibility of counter-current flue gas flow is used. Other solutions utilize the possibility of similarly guided outside air to preheat it, for example, through a duct connecting the outside surface of the combustion chamber wall and surrounding the combustion space from all sides; this makes use of the possibility of preheating the inlet air before the heating mixture is formed, or the heat obtained by said method can be used in any other known manner.

Uvedená a užívaná konstrukční řešení spalovacích topných systémů kondenzačních agregátů mají některé společné charakteristické nevýhody, v podstatě nezávislé na popsaných konstrukčních detailech jejich provedení; zejména se jedná o řešení uzlů, užívaných k míšeni topné směsi a v jejich výměníkové části, odebírající teplo ze spalin, odváděných .dále do kouřovodu nebo jinému vývodu pro odvod částečně ochlazených spalin do ovzduší. Nevýhodou, společnou známým řešením, je především relativně vysoká teplota spalin, odváděných do okolní atmosféry - přibližně na úrovni 80 °C, což svědčí o poměrně nízkém stupni zpětné rekuperace tepla, využívaného například k předehřívání vzduchu, nasávaného pro tvorbu topné směsi. Z této skutečnosti vyplývá i další nevýhoda, kterou je menší míra kondenzace vodních par z odváděných spalin a tedy i menší možnost vysrážení toxických a jiných zplodin zeSaid and used constructional solutions of combustion heating systems of condensing aggregates have some common characteristic disadvantages, substantially independent of the described constructional details of their embodiments; in particular, it is a solution of the nodes used for mixing the heating mixture and in their exchanger part, which takes heat from the flue gas, which is further discharged to the flue gas duct or other outlet for the discharge of partially cooled flue gas into the atmosphere. The disadvantage of the known solution is, in particular, the relatively high temperature of the flue gas discharged into the surrounding atmosphere at approximately 80 ° C, which indicates a relatively low degree of heat recovery, used, for example, to preheat the air sucked in to form the heating mixture. This also leads to a further disadvantage, which is a lower degree of condensation of water vapor from the exhaust gas and hence a lower possibility of precipitation of toxic and other fumes

-2CZ 278788 B6 spalin, vyšší kyselost kondenzátu mající za následek nutnost užití neutralizačních stanic, zejména u agregátů vyšších tepelných výkonů, únik vyššího podílu oxidů dusíku a uhlíku se spalinami do ovzduší, než je podíl nevyhnutelný. Dalším nedostatkem známých řešení plynových kondenzačních agregátů je nedokonalá homogenizace topné směsi, zapříčiňující nedokonalé spalování alespoň na části plochy hořáků a tedy i dosažení nerovnoměrné teploty plamene na jejich ploše; tato skutečnost sebou samozřejmě přináší i nutnost vynaložení vyšších nákladů na otop, než jsou náklady nezbytné.Excessive acidity of the condensate resulting in the necessity of using neutralization stations, especially at higher heat output units, leakage of nitrogen and carbon oxides with flue gases into the atmosphere than is unavoidable. Another drawback of the known solutions of gas condensing aggregates is the imperfect homogenization of the heating mixture, causing imperfect combustion on at least a portion of the burners surface and hence achieving an uneven flame temperature on their surface; of course, this also implies the need to incur higher heating costs than necessary.

Podstata'vynálezuThe essence of the invention

Uvedené nedostatky výrazně snižuje spalovací systém topných plynových kondenzačních agregátů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává z přívodových a spojovacích armatur s ovládací, regulační a indikační částí, mísící komory s plošným hořákem, tvořícím současně část vrchní stěny spalovací komory, k jejíž spodní části je připojen dvoustupňový tepelný výměník, v němž jsou dochlazovány spaliny, dále odváděné mimo prostor kondenzačního agregátu a takto získané teplo je využíváno k předohřevu spalovacího vzduchu, přiváděného zvenčí. Mísící komoře je předřazen difuzor ve tvaru Venturiho trubice, opatřený axiálním přívodem tlakového vzduchu, vháněného například ventilátorem. Po venkovním obvodu difuzoru je připojena obvodová komora, mající tvar dutého rotačního tělesa a opatřená radiálním přívodem plynu. Vnitřní prostor obvodové komory a Venturiho trubice je vzájemně propojen prostřednictvím nejméně tří obvodových trysek, uspořádaných symetricky v blízkosti nejmenšího vnitřního průměru difuzoru. Další znak vynálezu spočívá v tom, že podélná osa obvodových trysek je odchýlena od roviny, kolmé k podélné ose difuzoru o úhel 15° po směru průchodu vzduchu. Výhodné je také takové provedení obvodových trysek, kdy jejich podélná osa je odchýlena od spojnice, vedené jejím středem a zároveň procházející středem difuzoru, o úhel v rozmezí 13 až 17° po směru proudění plynu.These drawbacks are greatly reduced by the combustion system of the gas fired condensing aggregates according to the invention, which consists of supply and connection fittings with a control, control and indication part, a mixing chamber with a surface burner forming at the same time part of the upper wall of the combustion chamber. a two-stage heat exchanger is connected in the lower part, in which the flue gases are cooled, further removed outside the condensing unit and the heat thus obtained is used to preheat the combustion air supplied from outside. A venturi tube diffuser is provided upstream of the mixing chamber, provided with an axial supply of compressed air blown by, for example, a fan. A peripheral chamber having the shape of a hollow rotary body and provided with a radial gas supply is connected to the outer periphery of the diffuser. The inner space of the peripheral chamber and the venturi are interconnected by means of at least three peripheral nozzles arranged symmetrically near the smallest inner diameter of the diffuser. A further feature of the invention is that the longitudinal axis of the peripheral nozzles is offset from a plane perpendicular to the longitudinal axis of the diffuser by an angle of 15 ° downstream of the air passage. It is also advantageous to design circumferential nozzles in which their longitudinal axis deviates from the link through its center and passing through the center of the diffuser by an angle in the range of 13 to 17 ° downstream of the gas flow.

K výstupu difuzoru je svým vstupem, například prostřednictvím spojovací armatury, připojena mísící komora, sestávající z přívodové sekce a prostupové sekce. Přívodová sekce je členěna alespoň jedním přívodovým průduchem, orientovaným přibližně kolmo k symetrické rovině prostupové sekce a směru vstupu přiváděné topné směsi. Každý z přívodových průduchů je tvořen sítem, přičemž přívodový průduch umístěný jako první od přívodu topné směsi je tvořen sítem o 28 % průdušné plochy. Přívodový průduch, respektive přívodové průduchy mohou být také s výhodou rozmístěny tak, že jejich vzdálenost od obvodové stěny s přívodem topné směsi a/nebo od sousedního přívodového průduchu a/nebo od sousedícíno aěiicmo pruuucnu je rovna minimame vysce přívodové Komory v místě, v němž je takový přívodový průduch umístěn. Celkový počet přívodových průduchů v přívodové sekci je definován vzájemným poměrem šířky a délky celkové aktivní plochy plošného hořáku. Je-li tento poměr větší než 0,4 je k dokonalému promísení topné směsi zapotřebí jeden přívodový průduch; v případě že se uvedený poměr nachází v intervalu mezi 0,4 a 0,17, je výhodné rozdělení přívodové sekce na tři části pomocí dvou přívodových průduchů. Prostupové sekce je od přívodové sekce oddělena nejméně jedním dělícím průduchem, situovaným k symetrické rovině přívodové sekce v podélném směru pod úhlem rovným nebo menším než 80° a současněA mixing chamber consisting of an inlet section and a conduit section is connected to the outlet of the diffuser through its inlet, for example by means of a connecting fitting. The inlet section is subdivided by at least one inlet vent oriented approximately perpendicular to the symmetrical plane of the passage section and the inlet direction of the fuel mixture to be supplied. Each of the inlet vents is formed by a sieve, the inlet vents located first from the inlet of the heating mixture being a sieve of 28% air area. Advantageously, the inlet passage (s) may also be spaced such that their distance from the peripheral wall with the inlet of the heating mixture and / or from the adjacent inlet passage and / or from the adjacent and / or adjacent spring is equal to the minimum height of the inlet chamber. such a supply vent located. The total number of supply vents in the supply section is defined by the ratio of the width and length of the total active area of the surface burner. If this ratio is greater than 0.4, one intake vent is required to completely mix the heating mixture; in the case where said ratio is between 0.4 and 0.17, it is preferable to divide the feed section into three portions by means of two feed channels. The passage section is separated from the inlet section by at least one separating vent situated at a symmetrical plane of the inlet section at an angle equal to or less than 80 ° and at the same time

-3CZ 278788 B6 umístěným kolmo ke směru vstupu topné směsi do mísící komory. Prostupová sekce mísící komory je provedena jako hranol o příčném průřezu nepravidelného mnohoúhelníku, v jehož základně je umístěn plošný hořák s dýzami, tvořící současně horní obvodovou plochu spalovací komory, v níž je uložena armatura s ohřívaným médiem. Do spodní obvodové plochy spalovací komory je zaústěna řada šikmo uložených trubek, jejichž teplosměnná plocha je s výhodou zvětšena, například žebrováním, a jejich opačné konce vyúsťují do vzestupného kanálu, opatřeného uvnitř kaskádou profilových žeber, orientovaných kolmo ke směru vstupu spalin, přiváděných ze spalovací komory, jehož ústí je připojeno k odvodu spalin mimo prostor zařízení podle vynálezu, například do kouřovodu. V nejnižší části vzestupného kanálů a v blízkosti ústí šikmo uložených trubek je připojena zápachová uzávěra. Mezi nejméně jednou obvodovou stěnou vzestupného kanálu a nejméně jednou obvodovou stěnou spalovací komory je proveden sestupný kanál, v jehož spodním ústí je uložena řada šikmo uložených trubek, zaústěných ve spalovací komoře a vzestupném kanálu a jehož spodní ústí je propojeno vhodnou armaturou a/nebo komorou ventilátoru s axiálním vstupem difuzoru. Vnitřní prostor sestupného kanálu je opatřen soustavou profilových žeber, připojených k obvodové stěně, sousedící a/nebo zároveň tvořící obvodovou stěnu vzestupného kanálu.-3E 278788 B6 located perpendicular to the direction of the heating mixture inlet into the mixing chamber. The mixing section of the mixing chamber is designed as a prism with a cross-section of an irregular polygon, in the base of which there is a flat burner with nozzles forming at the same time the upper peripheral surface of the combustion chamber, in which the armature with the heated medium is stored. A plurality of obliquely disposed tubes extend into the lower peripheral surface of the combustion chamber, the heat exchanging surface of which is preferably increased, for example by ribbing, and their opposite ends result in an ascending channel provided with cascade profile ribs oriented perpendicularly. the mouth of which is connected to the flue gas outlet outside the space of the device according to the invention, for example to a flue gas duct. A odor trap is connected in the lowest part of the ascending ducts and near the mouth of the obliquely laid pipes. Between the at least one peripheral wall of the ascending channel and the at least one peripheral wall of the combustion chamber, a descending channel is provided in the lower orifice of which a plurality of obliquely disposed tubes are disposed in the combustion chamber and the ascending channel. with axial diffuser inlet. The interior space of the downward channel is provided with a set of profile ribs connected to the peripheral wall adjacent and / or simultaneously forming the peripheral wall of the upward channel.

Mezi nejpodstatnější výhody, dosažené užitím zařízení podle vynálezu, patří zejména jeho zvýšená provozní bezpečnost, dosažená především užitím popsaného difuzoru s obvodovou komorou k vytváření topné směsi, protože zamezuje vytváření třaskavé směsi kdekoli v prostoru agregátu, například při vypnutí spalovacího systému, k němuž může dojít jak v automatickém provozu na impuls řídicího systému, tak i po libovolném havarijním nebo poruchovém ději (výpadek elektrického proudu, a podobně). Po uzavření ventilu na přívodu plynu je zbytek plynu v potrubí mezi ventilem a obvodovou komorou vysát spontánně dobíhající difúzí. Celý prostor skříně, uzavírající agregát, je s výhodou vzduchotěsně uzavřen a plyn nebo topná směs, unikající eventuálními netěsnostmi .mezi jednotlivými konstrukčními díly nebo vlivem- libovolného poruchového děje, jsou odsávány do sestupného tahu a mísí se s čerstvě vytvářenou topnou směsí. Utěsnění skříně obsahující zařízení podle vynálezu vůči okolnímu ovzduší umožňuje také minimalizaci tepelných ztrát sáláním, protože je využito k předohřevu vstupujícího vzduchu.Among the most important advantages achieved by using the device according to the invention are, in particular, its increased operational safety, achieved primarily by using the described diffuser with a peripheral chamber for generating the heating mixture, since it prevents the formation of explosive mixture anywhere in the aggregate space, for example when the combustion system is switched off. both in automatic operation at the pulse of the control system, as well as after any emergency or failure event (power failure, etc.). After closing the valve at the gas inlet, the remainder of the gas in the pipe between the valve and the peripheral chamber is sucked by spontaneously arriving diffusion. The entire enclosure space enclosing the unit is preferably airtight and the gas or heating mixture escaping from any leakage between the components or due to any failure is sucked downwardly and mixed with the freshly formed heating mixture. The sealing of the housing containing the device according to the invention against the ambient air also allows to minimize heat loss by radiation, since it is used to preheat the incoming air.

Popsané řešení mísící komory umožňuje podstatné sníženi její výšky, čímž jsou sníženy jednak prostorové nároky mísícího a spalovacího systému, jednak také ztráty nespálené topné směsi, unikající do ovzduší, například při automatickém provozu s dvoubodovou regulací, zejména v zimním období nebo při užití agregátu podle vynálezu pro ohřev teplé užitkové vody, zvláště pro větší počet osob nebo ve větších množstvích.The described solution of the mixing chamber makes it possible to substantially reduce its height, thereby reducing the space requirements of the mixing and combustion system and also the loss of unburned heating mixture escaping into the air, for example in automatic operation with two-point control. for heating domestic hot water, especially for larger numbers of people or in larger quantities.

Řešení tepelného výměníku jako dvoustupňového a jeho užití pro dochlazení spalin a současný předohřev spalovacího vzduchu umožňuje vyšší přestup tepla ze spalin, odváděných do kouřovodu nebo jiného, obdobného zařízení, dosahujících při teplotním spádu 70/50 °C maximální teploty cca 55 °C. Množství vodní páry, kondenzované při dochlazování spalin, také usnadní dosažení relativně příznivé hodnoty kyselosti kondenzátu, odváděného ze zařízení podle vynálezu, jenž může být dále odváděn i do veřejné kanaliThe solution of the two-stage heat exchanger and its use for the cooling of the flue gases and the simultaneous preheating of the combustion air enables higher heat transfer from the flue gases to the flue gas duct or other similar device reaching a maximum temperature of approx. 55 ° C at 70/50 ° C. The amount of water vapor condensed in the after-cooling of the flue gas also facilitates the achievement of a relatively favorable acidity value of the condensate discharged from the device according to the invention, which can be further discharged into the public sewer

-4CZ 278788 B6 začni sítě a při současném dosažení nízkých emisí škodlivin ve spalinách, vypouštěných do okolního ovzduší, jejichž průměrné koncentrace se pohybují hluboko pod normami, stanovenými současnými mezinárodními předpisy pro ochranu ovzduší vůči nežádoucím emisím.Starting the network, while achieving low emissions of pollutants in the flue gas discharged into the ambient air, the average concentrations of which are well below the standards set by current international air protection regulations against unwanted emissions.

Přehled obrázků na výkreseOverview of the drawings

Podstata vynálezu je dále rozvedena na připojených výkresech, představujících příklad jeho provedení, kde na obr. 1 je znázorněn schematický řez difuzorem, na obr. 2 je znázorněn půdorysný pohled s řezem na difuzor z obr. 1, vedený rovinou A-A', na obr. 3 je' řez mísící komorou, na obr. 4 je schematicky vyobrazen řez dvojstupňovým tepelným výměníkem a na obr. 5 je schematický řez příkladným provedením spalovacího systému topného plynového kondenzačního agregátu podle vynálezu bez zážehové, ovládací a bezpečnostní části.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the diffuser of FIG. 1, taken along the line A-A ' Fig. 3 is a cross-sectional view of the mixing chamber; Fig. 4 is a schematic cross-sectional view of a two-stage heat exchanger; and Fig. 5 is a schematic cross-section of an exemplary embodiment of a combustion gas condensing unit combustion system.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Difuzor 1 je proveden ve tvaru Venturiho trubice, opatřené v blízkosti nejužší části trojicí obvodových trysek 5, orientovaných tangenciálně s úhlovou odchylkou 15° vůči kolmici na středovou osu difuzoru 1; o stejný úhel jsou odchýleny středové osy všech obvodových trysek 5 vůči rovině kolmé symetrále difuzoruThe diffuser 1 is designed in the form of a Venturi tube provided, in the vicinity of the narrowest part, with three peripheral nozzles 5 oriented tangentially with an angle deviation of 15 ° to the perpendicular to the central axis of the diffuser 1; by the same angle the center axes of all peripheral nozzles 5 are deviated from the plane of the perpendicular symmetry of the diffuser

1. Obvodová komora 3 je provedena jako duté válcovité těleso, připojena k tělesu difuzoru 1 a opatřena radiálním přívodem 4 plynu. Na vstupní straně je difuzor 1 opatřen připojovací armaturou 2 a jeho výstupní strana je připojena k armatuře 9, vyúsťující do přívodové sekce Ί_ mísící komory 6 ve tvaru podélného hranolu o průřezu nepravidelného víceúhelníku, opatřené dvojicí přívodových průduchů 10 ze síťoviny, orientovaných přibližně kolmo k podélné středové rovině přívodové sekce ]_ a směru vstupu topné směsi do mísící komory 6. Přívodová sekce 7 je od prostupové sekce 8 izolována dělícím průduchem 100, orientovaným ke středové rovině přívodové sekce 7 a směru přívodu topné směsi pod úhlem 80°. Sousední přívodové průduchy 10 jsou od sebe a/nebo od obvodové stěny mísící komory 6, opatřené přívodem topné směsi a/nebo od dělícího průduchu 100 vzdáleny o interval, rovný jejich výšce. Všechny přívodové průduchy 10 a dělící průduch 100 jsou vyrobeny ze síťoviny o 28 % průdušné plochy. Dno prostupové komory 8. tvoří plošný hořák 11, tvořící také současně část horní obvodové plochy kónicky se zužující spalovací komory 12, v jejímž vnitřním prostoru jsou umístěny čtyři řady trubek 13 v uspořádání 5-4-3-2. Ve členitém dnu spalovací komory 12 je zaústěna řada šikmo uložených trubek 14., opatřených povrchovým žebrováním, jejichž opačný konec vvústuie v blízkosti dolního ústí vzestupného kanálu 15, Jehož horní ústí je připojeno k odvodní trubce spalin mimo prostor zařízení podle vynálezu. Mezi jedriou z obvodových stěn vzestupného kanálu 15 a obvodovou stěnou spalovací komory 12 je proveden uzavřený sestupný kanál 17, jehož horní ústí slouží jako hrdlo pro přívod vzduchu pro vytvoření topné směsi a v jeho spodním ústí, připojeném k propojovacímu kanálu 22, jsou uloženy šikmé trubky 14 s venkovním žebrováním. Propojovací kanál 22 vyúsťuje do komory ventilátoru 21, jehož výstup je připojen k axiálnímu přívodu difuzoru 1. V nejnižším místě vzestupného kanálu 15 a v blízkosti dolních ústí šikmých trubek 14 je připojena zá1. The peripheral chamber 3 is designed as a hollow cylindrical body, connected to the body of the diffuser 1 and provided with a radial gas inlet 4. On the inlet side, the diffuser 1 is provided with a connecting fitting 2 and its outlet side is connected to the fitting 9 leading to the inlet section 7 of the mixing chamber 6 in the shape of an irregular polygonal cross-section with a pair of mesh inlets 10 oriented approximately perpendicular to the longitudinal The inlet section 7 is insulated from the passage section 8 by a separating vent 100 oriented to the central plane of the inlet section 7 and the direction of the inlet of the heating mixture at an angle of 80 °. Adjacent inlet ducts 10 are spaced apart from each other and / or from the peripheral wall of the mixing chamber 6 provided with the fuel mixture inlet and / or from the separating duct 100 by an interval equal to their height. All of the inlet ducts 10 and the dividing duct 100 are made of mesh of 28% air area. The bottom of the passage chamber 8 is formed by a flat burner 11, which also forms part of the upper circumferential surface of the conically tapering combustion chamber 12, in whose interior there are four rows of tubes 13 in the 5-4-3-2 configuration. In the rugged bottom of the combustion chamber 12, a plurality of obliquely laid surface ribs 14 are provided, the opposite end of which opens at the lower mouth of the ascending duct 15, the upper mouth of which is connected to the flue gas discharge pipe outside the plant. A closed descending duct 17 is provided between the one of the peripheral walls of the ascending duct 15 and the peripheral wall of the combustion chamber 12, the upper mouth of which serves as the air inlet for the heating mixture and oblique tubes are disposed in its lower mouth. 14 with external ribbing. The interconnecting channel 22 terminates in a ventilator chamber 21, the outlet of which is connected to the axial inlet of the diffuser 1. At the lowest point of the ascending channel 15 and near the lower mouths of the inclined tubes 14, an outlet is connected.

-5CZ 278788 B6 pachová uzávěra 19. Vnitřní prostor vzestupného kanálu 15 je opatřen kaskádou profilových žeber 16 , jejichž dominující plocha je situována přibližně kolmo ke směru vstupu i výstupu vedených spalin. Vnitřní prostor sestupného kanálu 17 je opatřen soustavou profilových žeber 18., ustavených přibližně po směru proudění přiváděného vzduchu a připojených k obvodové stěně sestupného kanálu 17, tvořící současně jednu z obvodových stěn vzestupného kanálu 15. Celý spalovací systém topných plynových kondenzačních agregátů podle vynálezu je uložen a utěsněn ve skříni 23 , opatřené utěsněnými otvory s procházejícími přívodovými a vývodovými armaturami .The inner space of the ascending channel 15 is provided with a cascade of profile ribs 16, the dominant surface of which is situated approximately perpendicular to the direction of inlet and outlet of the flue gas. The interior of the downcomer 17 is provided with a plurality of profile ribs 18 arranged approximately downstream of the supply air and connected to the peripheral wall of the downcomer 17 simultaneously forming one of the peripheral walls of the ascending channel 15. The combustion system of the gas fired condensing aggregates and sealed in a housing 23 provided with sealed openings with passing inlet and outlet fittings.

Plyn . je do prostoru obvodové komory χ přiváděn potrubím s automatickým Uzavíracím ventilem 20. Potřebné množství vzduchu k vytvoření topné směsi je do prostoru difuzoru £ vháněno pomocí ventilátoru 21, přičemž venkovní vzduch je přiváděn do vstupního otvoru sestupného kanálu 17, po jehož průchodu je zde předehřátý vzduch veden dále kolem teplosměnné plochy, tvořené venkovní plochou žeber šikmo uložených trubek 14; odtud pokračuje dále propojovacím kanálem 22 do difuzoru 1, kde se mísí s plynem, nasávaným prostřednictvím obvodových trysek 5, jenž difuzorem 1 proudí dále po šroubovici po jeho vnitřní stěně, čímž současně dochází k jeho promísení s předehřátým vzduchem. Promíchaná topná směs je dále vedena armaturou 9 do mísící komory 6., respektive do přívodové sekce 7 postupně přes všechny její části, vymezené přívodovými průduchy 10 a usnadňujícími dokonalou homogenizaci topné směsi včetně její pravidelné a rovnoměrné distribuce do celého objemu prostupové sekce 8, jejíž průřez umožňuje rovnoměrné rozložení topné směsi po celé ploše keramického hořáku 11. Po průchodu dýzamí plošného hořáku 11 se topná směs zapaluje a hoří, přičemž je dále vedena sestupně kónicky se zužujícím prostorem spalovací komory 12, v jejímž vnitřním prostoru je uložena soustava trubek 13 s ohřívaným médiem. Hranice hlavní kondenzační zóny zařízení podle vynálezu je ve spalovací komoře 12 v závislosti na teplotě média, přiváděného zpětným vedením do trubek 13 na úrovni první, popřípadě druhé řady trubek 13 ode dna spalovací' komory 12. Ze spalovací komory 12 jsou spaliny vedeny dále sestupně do prvního stupně tepelného výměníku, sestávajícího z řady šikmo uložených trubek 14, kde dalším ochlazením spalin dojde k částečné kondenzaci vodní páry a odtoku vytvořeného kondenzátu do pachové jímky 19, přičemž částečně ochlazené spaliny pokračují dále vzestupným vedením do druhého stupně tepelného výměníku, tvořeného vzestupným kanálem 15 s kaskádou profilových žeber 16. Zde jsou proudící spaliny dále dochlazovány, čímž dochází ke kondenzaci další frakce vodních par, obsažených ve spalinách, přičemž kondenzát stéká samospádem zpět do zápachové uzávěry 19, z níž je dále odváděn mimo prostor spalovacího agregátu. Po opuštění druhého stupně tepelného výměníku dosahuje oři teplotním spádu cca 70/50 °C výstupní teplota spalin, odváděných do okolní atmosféry, teploty maximálně 55 °C. Další, již méně významné ochlazení spalin je možno dosáhnout protiproudým vedením venkovního vzduchu do topného agregátu a spalin do okolního ovzduší směrem ke kouřovodu nebo jinému zařízení, z něhož spaliny vystupují do okolní atmosféry a mísí se s ní. Šipky na celkovém schéma zařízení podle vynálezu znázorňují pro přehlednost směr proudění médií v jednotlivých technologických uzlech. Světlá výška mísící komory 6 je ve srovnání s obdobnými konstrukčními řešeními spalovacích systémů kondenzačních agregátů snížena na jednu třetinu.Gas. The necessary amount of air to form the heating mixture is blown into the diffuser space by means of a fan 21, the outside air is supplied to the inlet opening of the downstream duct 17, after which the preheated air is passed. guided further around the heat exchange surface formed by the outer surface of the ribs of the angled tubes 14; from there it continues through the interconnecting channel 22 to the diffuser 1, where it mixes with the gas sucked through the peripheral nozzles 5, which flows through the diffuser 1 along the helix along its inner wall, thereby mixing it with preheated air. The mixed heating mixture is further guided through the fitting 9 into the mixing chamber 6 or inlet section 7 respectively through all its parts defined by the inlet ducts 10 and facilitating perfect homogenization of the heating mixture including its regular and even distribution to the entire volume of the permeability section 8. allows for uniform distribution of the heating mixture over the entire surface of the ceramic burner 11. After passing through the nozzles of the surface burner 11, the heating mixture ignites and burns, and is further guided in descending conically tapering space of the combustion chamber 12. . The boundary of the main condensation zone of the device according to the invention is in the combustion chamber 12 depending on the temperature of the medium supplied by the return line to the tubes 13 at the level of the first or second row of tubes 13 from the bottom of the combustion chamber. the first stage of the heat exchanger, consisting of a series of obliquely arranged tubes 14, further cooling the flue gas to partially condense the water vapor and drain the formed condensate to the odor trap 19, the partially cooled flue gas continuing upwardly to the second stage of the heat exchanger 15 with a cascade of profile ribs 16. Here, the flue gas flow is further cooled, thereby condensing another fraction of the water vapor contained in the flue gas, whereby the condensate flows by gravity back to the odor trap 19, from which it is further discharged rostor combustion unit. After leaving the second stage of the heat exchanger, the output temperature of the flue gases discharged into the ambient atmosphere reaches a maximum temperature of 55 ° C. Further, less significant cooling of the flue gas can be achieved by counter-flowing the outside air into the heating unit and the flue gas into the ambient air towards the flue gas duct or other device from which the flue gas exits into the ambient atmosphere and mixes with it. The arrows in the overall diagram of the device according to the invention show, for clarity, the direction of media flow in the individual technological nodes. The clear height of the mixing chamber 6 is reduced to one third compared to similar design solutions of the condensing aggregate combustion systems.

-6CZ 278788 B6-6GB 278788 B6

Další výhodou, zejména je-li zařízení podle vynálezu užíváno v automatickém provozu, je automatické vysátí nespálené topné směsi z prostoru celého agregátu až k uzavíracímu ventilu 20 po ukončení spalování topné směsi. Po uzavření ventilu 20 je pozvolna ustávající difúzí, zapříčiněnou setrvačným pohybem oběžného kola ventilátoru 21, vysát zbytek plynu i z prostoru mezi uvedeným uzavíracím prvkem a difuzorem 1, čímž je zamezeno jeho nežádoucímu nahromadění a eventuálně možnosti vytvoření výbušné směsi, která může být iniciována například náhodnou jiskrou nebo jiným, obecně známým způsobem. Užiti difuzoru 1 pro nasávání plynu z přívodního potrubí a následnou tvorbu topné směsi umožňuje bezporuchový a spolehlivý provoz zařízení podle vynálezu i v případech, kdy je připojeno k nízkotlakému síťovému rozvodu plynu s pracovním tlakem limitně se blížícím minimálním zaručeným tlakovým hodnotám v síti.Another advantage, in particular when the device according to the invention is used in automatic operation, is the automatic suction of unburned heating mixture from the entire unit to the shut-off valve 20 after the combustion of the heating mixture is complete. After closing the valve 20, the continuous diffusion caused by the inertial movement of the fan impeller 21 sucks the rest of the gas out of the space between said closing element and the diffuser 1, thereby avoiding unwanted accumulation and eventual formation of an explosive mixture which may be initiated or other, generally known method. The use of a diffuser 1 for sucking gas from the supply line and the subsequent formation of a heating mixture enables a trouble-free and reliable operation of the device according to the invention even when connected to a low-pressure gas mains with an operating pressure close to the minimum guaranteed pressure values in the mains.

Claims

Combustion system for heating gas condensing aggregates, comprising supply and connection fittings, a combustion chamber and superimposed elements of a mixing chamber with a surface burner and a heat exchanger for cooling the flue gas and simultaneously preheating the supply air connected to the lower part of the combustion chamber, A venturi tube-shaped diffuser (1) connected to the inlet of the mixing chamber (6), provided with an axial supply of compressed air, outside of which a peripheral chamber (3) in the form of a hollow rotary body with a radial inlet (4) is connected. ) of gas, wherein the diffuser (1) is provided with at least three circumferentially distributed circumferential nozzles (5) near the smallest inner diameter when the mixing chamber (6) consists of an inlet section (7) divided by at least one inlet vent (10), perpendicular to the center a plane of the inlet section and the direction of the inlet of the heating mixture, and of a through section (8) of vertical cross-section of an irregular polygon whose bottom is formed by a surface burner (11) and separated from the inlet section (7) by at least one separating vent (100); The heat exchanger is a two-stage heat exchanger and consists of a set of obliquely arranged tubes (14), connected to the bottom of the combustion chamber (12) and provided with fins, the opposite ends of which extend near the bottom into a rising channel (15) with a stench (19) and inside the cascade of profile ribs (16), a downward channel (17) provided inside the at least one peripheral wall of the uplink channel (15 / s) is provided between the at least one peripheral wall of the uplink channel (15 / s). a system of profile ribs (18), the lower mouth of which is connected to the axial inlet of the diffuser (1), for example by means of a discharge duct (22) terminating in a ventilator chamber (21), the outlet of which is terminated by a connecting fitting (2).

Combustion system for heating gas condensing units according to claim 1, characterized in that the longitudinal axis of the peripheral nozzle (5) is deviated from the plane perpendicular to the longitudinal axis of the diffuser (1) by an angle of 15 ° downstream.

Combustion system for heating gas condensing units according to claim 1 or 2, characterized in that the longitudinal axis of the peripheral nozzle (5) deviates from a straight line from its center to the center of the diffuser (1) by an angle of 13 to 17 ° downstream. gas.

Combustion system for heating gas condensing units according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the plane of the separating vent (100) forms an angle equal to or less than 80 ° with the central plane of the supply section (7).

Combustion system for heating gas condensing units according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the at least one inlet duct (10) and / or the separating duct (100) is made of mesh and is positioned in the mixing chamber (6). 3. The method according to claim 1, characterized in that it is spaced from the front wall of the mixing chamber (6) provided with the fuel mixture inlet or from the adjacent inlet duct (10) and / or the separating duct (100) at least equal to its height.

Combustion system for heating gas condensing units according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the total number of inlet vents (10) is defined by the ratio of the width and length of the active surface of the surface burner (11) relative to each other. greater than 0.4, the required number of feed vents (10) is equal to one, while at a ratio of less than 0.4 and greater than 0.17, the number of feed vents (10) in the mixing chamber (6) is equal to two.

Combustion system for heating gas condensing units according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the first inlet passage (10) in the mixing chamber (6) downstream of the supplied heating mixture is designed as a sheet with a total airflow area of 28% .