EA035910B1 - Heating boiler with a swirl afterburning chamber - Google Patents

Heating boiler with a swirl afterburning chamber Download PDF

Info

Publication number
EA035910B1
EA035910B1 EA201900265A EA201900265A EA035910B1 EA 035910 B1 EA035910 B1 EA 035910B1 EA 201900265 A EA201900265 A EA 201900265A EA 201900265 A EA201900265 A EA 201900265A EA 035910 B1 EA035910 B1 EA 035910B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
afterburner
chamber
heat exchanger
cylindrical chamber
swirl
Prior art date
Application number
EA201900265A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201900265A2 (en
EA201900265A3 (en
Inventor
Фадлан Ерланович Нургожин
Сергей Анатольевич Дербичев
Original Assignee
Фадлан Ерланович Нургожин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Фадлан Ерланович Нургожин filed Critical Фадлан Ерланович Нургожин
Publication of EA201900265A2 publication Critical patent/EA201900265A2/en
Publication of EA201900265A3 publication Critical patent/EA201900265A3/en
Publication of EA035910B1 publication Critical patent/EA035910B1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23BMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B10/00Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers
    • F23B10/02Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers including separate secondary combustion chambers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)
  • Solid-Fuel Combustion (AREA)

Abstract

The invention relates to heating boilers with a swirl afterburning chamber and may be used for environment-friendly burning of all types of solid and liquid fluid, and for domestic waste disposal. The technical result is: higher combustion temperature in the chamber, higher burning efficiency due to built-in air ducts which ensure helical swirling and holding of gas-air mixture in the maximum temperature area. This is achieved by means of a heating boiler, which comprises a rectangular furnace, an afterburner (8), a swirl afterburning chamber (9), a heat exchanger (5, 15) and a flue duct (7), wherein the swirl afterburning chamber (9) is connected to the furnace by a wedge-shaped transition piece (13), which forms a rear well (15) of the heat exchanger and is made in the form of a cylindrical chamber with built-in air ducts (10) that provide helical swirling and holding of gas-air mixture in the maximum temperature area; two exhaust gas outlet windows are provided in the bottom part of said cylindrical chamber (9), and the afterburner (8) is placed in the top part of the cylindrical chamber (9).

Description

Изобретение относится к отопительным котлам с вихревой камерой дожига и может быть применено для экологичного сжигания всех видов твердого и жидкого топлива, а также утилизации бытовых отходов.The invention relates to heating boilers with a vortex afterburner and can be used for environmentally friendly combustion of all types of solid and liquid fuels, as well as the disposal of household waste.

Известен отопительный котел, в котором описана камера дожига, выбранная в качестве наиболее близкого аналога, в виде горизонтально расположенной цилиндрической трубы с заглушенным торцом и отверстиями на её поверхности. Камера дожига выполнена с продольными наклонными рёбрами на боковой поверхности и отверстиями между ними и снабжена реакционной камерой в виде цилиндра с отверстиями на боковой поверхности, размещённого в ней коаксиально и с кольцевым зазором, который соединён с каналом принудительной подачи окислителя, причём реакционная камера соединена с теплообменником через катализатор, установленный в её свободном торце (ЕА 020432 В1, 28.11.2014).Known heating boiler, which describes the afterburner chamber, selected as the closest analogue, in the form of a horizontally located cylindrical pipe with a plugged end and holes on its surface. The afterburner chamber is made with longitudinal inclined ribs on the lateral surface and holes between them and is equipped with a reaction chamber in the form of a cylinder with holes on the lateral surface, placed in it coaxially and with an annular gap, which is connected to the forced feed channel of the oxidizer, and the reaction chamber is connected to a heat exchanger through a catalyst installed in its free end (EA 020432 B1, 28.11.2014).

Недостатком данного аналога является недостаточно высокая температура сгорания, невысокий КПД горения.The disadvantage of this analogue is the insufficiently high combustion temperature, low combustion efficiency.

Задачей изобретения является создание усовершенствованной конструкции отопительного котла с вихревой камерой дожига, обеспечивающей наибольший КПД горения в камере.The objective of the invention is to create an improved design of a heating boiler with a vortex afterburner chamber that provides the highest combustion efficiency in the chamber.

Техническим результатом является увеличение температуры сгорания в камере, повышение КПД горения благодаря встроенным воздуховодам, обеспечивающим закручивание в виде спирали газовоздушной смеси и ее задержке в зоне максимальных температур. Подача вторичного воздуха (эффект миксера) перед дожигателем и после него (в камере дожига) способствует обогащению газовоздушной смеси кислородом, что приводит к более качественному сгоранию. Вихревой поток в процессе реакции горения доходит до дна и частично отражаясь вновь поднимается вверх в среду вращения, чем способствует более продолжительному нахождению твердых частиц в зоне реакции горения.The technical result is an increase in the combustion temperature in the chamber, an increase in the combustion efficiency due to the built-in air ducts, which ensure that the gas-air mixture swirls in the form of a spiral and its delay in the zone of maximum temperatures. The supply of secondary air (mixer effect) before and after the afterburner (in the afterburner) contributes to the enrichment of the gas-air mixture with oxygen, which leads to better combustion. The vortex flow in the process of the combustion reaction reaches the bottom and partially reflected again rises upward into the rotation medium, which contributes to a longer stay of solid particles in the combustion reaction zone.

Это достигается тем, что отопительный котел содержит прямоугольную топку, дожигатель (8), вихревую камеру дожига (9), теплообменник (5, 15) и дымоход (7), причем вихревая камера дожига (9) соединена с топкой клиновидным переходом (13) с образованием заднего колодца (15) теплообменника и представляет собой цилиндрическую камеру со встроенными воздуховодами (10), выполненными с возможностью закручивания в виде спирали газовоздушной смеси и ее задержки в зоне максимальных температур, в нижней части упомянутой цилиндрической камеры (9) размещены два окна для выхода отгоревших газов, а дожигатель (8) размещен в верхней части цилиндрической камеры (9).This is achieved by the fact that the heating boiler contains a rectangular furnace, an afterburner (8), an afterburner vortex chamber (9), a heat exchanger (5, 15) and a chimney (7), and the afterburner vortex chamber (9) is connected to the firebox by a wedge-shaped transition (13) with the formation of the rear well (15) of the heat exchanger and is a cylindrical chamber with built-in air ducts (10) made with the possibility of twisting in the form of a spiral of the gas-air mixture and its delay in the zone of maximum temperatures, in the lower part of the said cylindrical chamber (9) there are two windows for the outlet of the burnt gases, and the afterburner (8) is located in the upper part of the cylindrical chamber (9).

Также упомянутая цилиндрическая камера (9) изготовлена из керамики или шамотного кирпича, упомянутый переход (13) выполнен из цельного шамотного кирпича, а упомянутый дожигатель (8) выполнен в виде рядов шамотного кирпича, устроенных по кругу со встроенными окнами (17) в шахматном порядке.Also, the mentioned cylindrical chamber (9) is made of ceramics or fireclay bricks, the mentioned transition (13) is made of solid fireclay bricks, and the mentioned afterburner (8) is made in the form of rows of fireclay bricks arranged in a circle with built-in windows (17) in a checkerboard pattern ...

Перед упомянутым дожигателем (8) дополнительно установлен канал для подачи воздуха, проходящий через вихревую камеру (9) дожига, а упомянутый теплообменник (5, 15) выполнен с возможностью подключения к сети теплоснабжения.In front of the mentioned afterburner (8), an additional channel is installed for supplying air passing through the vortex chamber (9) of the afterburner, and the said heat exchanger (5, 15) is configured to be connected to the heat supply network.

На фиг. 1-3 изображена наглядная схема отопительного котла с вихревой камерой дожига, включающей следующие элементы: 1 - люк загрузки угля; 2 - люк для чистки верхнего колодца теплообменника; 3 - люк зольника; 4 - колосники; 5 - верхний колодец теплообменника; 6 - уголь; 7 - дымоход; 8 дожигатель; 9 - вихревая камера дожига; 10 - воздуховод; 11 - шамотный экран топки; 12 - задний колодец теплообменника; 13 - клиновидный переход; 15 - задний колодец теплообменника; 16 - верхний колодец теплообменника; 17 - окно дожигателя.FIG. 1-3 shows a visual diagram of a heating boiler with a vortex afterburner chamber, including the following elements: 1 - coal loading hatch; 2 - hatch for cleaning the upper well of the heat exchanger; 3 - ash pan hatch; 4 - grates; 5 - upper well of the heat exchanger; 6 - coal; 7 - chimney; 8 afterburner; 9 - afterburner vortex chamber; 10 - air duct; 11 - fireclay screen of the furnace; 12 - rear well of the heat exchanger; 13 - wedge-shaped transition; 15 - rear well of the heat exchanger; 16 - upper well of the heat exchanger; 17 - afterburner window.

Вихревая камера дожига представляет собой цилиндрическую камеру, снабженную клиновидным переходом (13), соединенным с топкой, встроенными воздуховодами (10), размещенными внутри цилиндрической камеры, и дожигателем (8), размещенным в верхней части цилиндрической камеры.The afterburner vortex chamber is a cylindrical chamber equipped with a wedge-shaped transition (13) connected to the firebox, built-in air ducts (10) located inside the cylindrical chamber, and an afterburner (8) located in the upper part of the cylindrical chamber.

Дожигатель (8) выполнен в виде рядов шамотного кирпича, устроенных по кругу со встроенными окнами в шахматном порядке.The afterburner (8) is made in the form of rows of fireclay bricks arranged in a circle with built-in windows in a checkerboard pattern.

Перед дожигателем дополнительно установлен канал для подачи воздуха, проходящий через вихревую камеру дожига, а в нижней части цилиндрической камеры размещены два окна для выхода отгоревших газов.In front of the afterburner, an additional air supply channel is installed, passing through the vortex chamber of the afterburner, and in the lower part of the cylindrical chamber there are two windows for the outlet of burnt gases.

Теплообменники размещены в верхней и боковых частях цилиндрической камеры и подключены к сети теплоснабжения.Heat exchangers are located in the upper and lateral parts of the cylindrical chamber and are connected to the heating network.

Изобретение осуществляется следующим образом.The invention is carried out as follows.

Пример. Процесс начинается с выгрузки топлива в первичную топку. Она представляет собой камеру прямоугольной формы с водяными колосниками, имеющими специальную шлаковую изолирующую рубашку для того, чтобы увеличить температуру сгорания в камере.Example. The process begins with unloading fuel into the primary furnace. It is a rectangular chamber with water grates having a special insulating slag jacket in order to increase the combustion temperature in the chamber.

Боковые стенки камеры и потолок-экран сделаны из шамотного кирпича. Под камерой имеется прямоугольный зольник, в который встроен вентилятор наддува. В задней части камеры имеется клиновидный переход в вихревую камеру дожига. Переход также выполнен из цельного шамотного кирпича.The side walls of the chamber and the ceiling-screen are made of fireclay bricks. There is a rectangular ash pan under the chamber with a built-in blower fan. At the rear of the chamber there is a wedge-shaped transition to the afterburner vortex chamber. The passage is also made of solid fireclay bricks.

В первичной топке происходит возгорание топлива и начинается движение продуктов горения (газосажевой смеси). Температура в первичной камере 1100-1200°С. Движение газосажевой смеси происходит в направлении вихревой камеры дожига.In the primary furnace, the fuel ignites and the combustion products (gas-gas mixture) begin to move. The temperature in the primary chamber is 1100-1200 ° C. The movement of the gas-gas mixture occurs in the direction of the afterburner vortex chamber.

Камера дожига представляет собой керамический цилиндр (шамотный кирпич) со встроеннымиThe afterburner is a ceramic cylinder (fireclay brick) with built-in

- 1 035910 воздуховодами.- 1 035910 air ducts.

Воздуховоды устроены таким образом, чтобы поток газовоздушной смеси закручивался при движении по камере. Тем самым спиралевидное движение потока сгораемых частиц позволяет задержать поток в зоне максимальных температур (1200-1600°С), тем самым помогает произойти реакции горения с максимальным КПД.The air ducts are arranged in such a way that the flow of the gas-air mixture swirls when moving through the chamber. Thus, the spiral movement of the flow of combustible particles allows the flow to be retained in the zone of maximum temperatures (1200-1600 ° C), thereby helping the combustion reaction to occur with maximum efficiency.

В верхней части камеры дожига устанавливается дожигатель. Он представляет собой несколько рядов шамотного кирпича (рядность зависит от мощности установки). Кирпич в дожигателе устанавливается по кругу таким образом, чтобы между кирпичами (в шахматном порядке) оставались окна 65 на 70 мм.An afterburner is installed in the upper part of the afterburner. It consists of several rows of fireclay bricks (the row depends on the power of the installation). The brick in the afterburner is installed in a circle so that between the bricks (staggered) there are 65 by 70 mm windows.

Предварительно кирпич обрезаем под углом 25-30°С, чтобы газовоздушная смесь, проходя через окна, имела нужное направление вращения.Pre-cut the brick at an angle of 25-30 ° C so that the gas-air mixture passing through the windows has the desired direction of rotation.

Перед дожигателем в кладке кирпича камеры дожига устанавливаем каналы для подачи воздуха. Каналы проходят через все тело камеры дожига, тем самым позволяя подать воздух для горения максимальной температуры.In front of the afterburner, in the brickwork of the afterburner, we install channels for air supply. The ducts run through the entire body of the afterburner, thereby allowing the supply of combustion air for the maximum temperature.

Газосажевая смесь, полученная при горении топлива в первичной топке, проходя через клиновидный переход перед дожигателем, смешивается с дополнительно поданным разогретым воздухом, проходит через раскаленный дожигатель под углом. Закрученную горячую смесь подхватывают воздуховоды, которые встроены непосредственно в самой камере дожига. Они тоже установлены так, чтобы поток горящих частиц и газов закручивался, тем самым заставляя его проходить по спирали в зоне максимальной температуры большее расстояние, нежели если бы поток просто проходил по прямой.The gas-gas mixture obtained by burning fuel in the primary furnace, passing through the wedge-shaped transition in front of the afterburner, mixes with the additionally supplied heated air, passes through the incandescent afterburner at an angle. The swirling hot mixture is picked up by air ducts that are built directly into the afterburner itself. They are also installed so that the flow of burning particles and gases swirls, thereby forcing it to spiral in the zone of maximum temperature for a greater distance than if the flow simply passed in a straight line.

Внизу камеры дожига устроены два окна для выхода отгоревших газов.At the bottom of the afterburner there are two windows for the outlet of burnt gases.

Водяную рубашку устанавливаем так, чтобы сгоревшие газы поднимались вверх после камеры дожига, тем самым согревая наружные стенки камеры дожига, что позволяет достичь максимальной температуры внутри камеры.We install the water jacket so that the burnt gases rise up after the afterburner chamber, thereby warming the outer walls of the afterburner, which allows reaching the maximum temperature inside the chamber.

Над камерой дожига и первичной топкой устанавливаем теплообменник. Он выполняется из листовой стали 4-5 мм и трубы диаметром 48-60 мм. Теплообменник устанавливается и по бокам камеры дожига, но с тем условием, чтобы его элементы не касались кирпичной кладки камеры дожига. Теплообменник подключаем к сети теплоснабжения.We install a heat exchanger above the afterburner and the primary firebox. It is made of sheet steel 4-5 mm and pipes with a diameter of 48-60 mm. The heat exchanger is also installed on the sides of the afterburner, but with the condition that its elements do not touch the brickwork of the afterburner. We connect the heat exchanger to the heating network.

Claims (6)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Отопительный котел, содержащий прямоугольную топку, дожигатель (8), вихревую камеру дожига (9), теплообменник (5, 15) и дымоход (7), причем вихревая камера дожига (9) соединена с топкой клиновидным переходом (13) с образованием заднего колодца (15) теплообменника и представляет собой цилиндрическую камеру со встроенными воздуховодами (10), выполненными с возможностью закручивания в виде спирали газовоздушной смеси и ее задержки в зоне максимальных температур, в нижней части упомянутой цилиндрической камеры (9) размещены два окна для выхода отгоревших газов, а дожигатель (8) размещен в верхней части цилиндрической камеры (9).1. A heating boiler containing a rectangular furnace, an afterburner (8), a afterburner vortex chamber (9), a heat exchanger (5, 15) and a chimney (7), and the afterburner vortex chamber (9) is connected to the furnace by a wedge-shaped transition (13) to form rear well (15) of the heat exchanger and is a cylindrical chamber with built-in air ducts (10) made with the possibility of twisting in the form of a spiral of the gas-air mixture and its delay in the zone of maximum temperatures, in the lower part of the said cylindrical chamber (9) there are two windows for the exit of burnt-out gases, and the afterburner (8) is located in the upper part of the cylindrical chamber (9). 2. Котел по п.1, в котором упомянутая цилиндрическая камера (9) изготовлена из керамики или шамотного кирпича.2. A boiler according to claim 1, wherein said cylindrical chamber (9) is made of ceramic or fireclay bricks. 3. Котел по п.1, в котором упомянутый переход (13) выполнен из цельного шамотного кирпича.3. A boiler according to claim 1, wherein said passage (13) is made of solid fireclay bricks. 4. Котел по п.1, в котором упомянутый дожигатель (8) выполнен в виде рядов шамотного кирпича, устроенных по кругу со встроенными окнами (17) в шахматном порядке.4. A boiler according to claim 1, wherein said afterburner (8) is made in the form of rows of fireclay bricks arranged in a circle with built-in windows (17) in a checkerboard pattern. 5. Котел по п.1, в котором перед упомянутым дожигателем (8) дополнительно установлен канал для подачи воздуха, проходящий через вихревую камеру (9) дожига.5. Boiler according to claim 1, wherein in front of said afterburner (8) an air supply channel is additionally installed, passing through the vortex chamber (9) of the afterburner. 6. Котел по п.1, в котором упомянутый теплообменник (5, 15) выполнен с возможностью подключения к сети теплоснабжения.6. Boiler according to claim 1, wherein said heat exchanger (5, 15) is adapted to be connected to a heating network.
EA201900265A 2018-05-18 2019-04-24 Heating boiler with a swirl afterburning chamber EA035910B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KZ20180335 2018-05-18

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EA201900265A2 EA201900265A2 (en) 2019-11-29
EA201900265A3 EA201900265A3 (en) 2020-01-31
EA035910B1 true EA035910B1 (en) 2020-08-31

Family

ID=68653620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201900265A EA035910B1 (en) 2018-05-18 2019-04-24 Heating boiler with a swirl afterburning chamber

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA035910B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5138957A (en) * 1991-05-15 1992-08-18 Biotherm Energy Systems, Inc. Hot gas generation system for producing combustible gases for a burner from particulate solid organic biomass material
WO2003048645A1 (en) * 2001-12-05 2003-06-12 Clean Combustion Technologies Limited Improved stove
RU2243450C1 (en) * 2003-04-21 2004-12-27 Михеенко Сергей Александрович Furnace
RU2488037C1 (en) * 2011-11-17 2013-07-20 Юрий Михайлович Селиванов Water-heating boiler

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5138957A (en) * 1991-05-15 1992-08-18 Biotherm Energy Systems, Inc. Hot gas generation system for producing combustible gases for a burner from particulate solid organic biomass material
WO2003048645A1 (en) * 2001-12-05 2003-06-12 Clean Combustion Technologies Limited Improved stove
RU2243450C1 (en) * 2003-04-21 2004-12-27 Михеенко Сергей Александрович Furnace
RU2488037C1 (en) * 2011-11-17 2013-07-20 Юрий Михайлович Селиванов Water-heating boiler

Also Published As

Publication number Publication date
EA201900265A2 (en) 2019-11-29
EA201900265A3 (en) 2020-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2884200B1 (en) Central heating boiler
US4296711A (en) Heating boiler
RU2660987C1 (en) Pyrolysis waste heat boiler
RU182137U1 (en) Fluidized bed solid fuel boiler
EA035910B1 (en) Heating boiler with a swirl afterburning chamber
RU182455U1 (en) LONG-BURNING WATER-SOLID FUEL BOILER
RU2243450C1 (en) Furnace
PL222775B1 (en) Device for heating-up air in the heating boiler operating system
CN204176902U (en) Energy-conserving and environment-protective many return-stroke biomass fuel, bituminous coal normal-pressure hot-water boiler
RU183190U1 (en) LONG-BURNING WATER-SOLID FUEL BOILER
RU2551183C2 (en) Heating device
CN201225756Y (en) Spherical briquette boiler
CN201652323U (en) Synchronous combustion chain furnace with function of full coal layer inflammation
RU2408822C1 (en) Oven, air duct and heat exchanger for it
RU20155U1 (en) HEATING DEVICE
RU218983U1 (en) Combined multi-fuel long-burning boiler
CN202938363U (en) Combined type coal-to-gas combustion heating furnace
RU183159U1 (en) LONG-BURNING WATER-SOLID FUEL BOILER
CN101413658B (en) Gas making compound combustion chain furnace
RU183192U1 (en) LONG-BURNING WATER-SOLID FUEL BOILER
EP3517840A1 (en) Solid fuel boiler
RU2038544C1 (en) Hot-water boiler
CN113719830A (en) Improved combustion furnace
CN2536955Y (en) Unpressurized energy-saving environmental protection boiler
RU33803U1 (en) FURNACE MIKHEENKO

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ TJ TM