ITMI961173A1

ITMI961173A1 - WATERPROOF WALL-MOUNTED BOILER

Info

Publication number: ITMI961173A1
Application number: IT96MI001173A
Authority: IT
Inventors: Grosso Lamberto Del; Livio Baggio; Giovanni Merlo
Original assignee: Ocean Idroclima S P A
Priority date: 1996-06-07
Filing date: 1996-06-07
Publication date: 1997-12-07
Also published as: IT1283114B1; EP0811811A2; EP0811811A3; ITMI961173A0

Description

Descrizione di un brevetto d'invenzione Description of an invention patent

La presente invenzione si riferisce ad una caldaia murale a tiraggio forzato dotata di bruciatore atmosferico a gas nonché di ventilatore e camera di combustione stagna. The present invention refers to a wall-mounted forced draft boiler equipped with an atmospheric gas burner as well as a fan and sealed combustion chamber.

Le caldaie murali a gas tradizionali sono caratterizzate dall 'utilizzo di un bruciatore di tipo atmosferico. Questo bruciatore realizza la combustione del gas mediante combinazione con l'aria comburente in due fasi: Traditional wall-hung gas boilers are characterized by the use of an atmospheric burner. This burner carries out the combustion of the gas by combining it with the combustion air in two phases:

1. Premiscelazione di tutto il gas necessario alla combustione con una parte d'aria richiamata dal flusso del gas stesso all'interno di un venturi. Questa aria costituisce l'aria primaria. 1. Premixing all the gas necessary for combustion with a part of the air drawn by the gas flow inside a venturi. This air constitutes the primary air.

2. Combinazione della rimanente aria necessaria alla completa combustione del gas direttamente sulla testa di combustione. Tale aria rimanente costituisce l'aria secondaria. 2. Combination of the remaining air necessary for the complete combustion of the gas directly on the combustion head. This remaining air constitutes the secondary air.

I bruciatori di tipo atmosferico sono impiegati indifferentemente sia su caldaie a tiraggio naturale che su caldaie a tiraggio forzato dotate di ventilatore e camera di combustione stagna. La particolare concezione dei bruciatori atmosferici funzionanti con aria primaria e secondaria richiede che la combustione avvenga con eccesso d’aria secondaria e conseguente elevata temperatura di combustione. Tale eccesso d'aria, in presenza di elevate temperature, provoca durante la combustione la scissione delle molecole dell'azoto contenuto nell'aria comburente e la combinazione con l'ossigeno, con conseguente indesiderata elevata emissione di NOx. The atmospheric burners are used indifferently both on natural draft boilers and on forced draft boilers equipped with a fan and sealed combustion chamber. The particular conception of atmospheric burners operating with primary and secondary air requires combustion to take place with an excess of secondary air and consequent high combustion temperature. This excess of air, in the presence of high temperatures, causes during combustion the splitting of the nitrogen molecules contained in the combustion air and the combination with oxygen, with consequent undesired high NOx emission.

Una soluzione per ridurre l'emissione di NOx è la realizzazione di un bruciatore di tipo atmosferico funzionante prevalentemente con aria primaria. Questo tipo di bruciatore funziona correttamente se applicato su caldaie a tiraggio naturale, in quanto l'aria comburente arriva al venturi in modo lento ed uniforme. Tuttavia, l'applicazione di un tale bruciatore su caldaie a tiraggio forzato a camera stagna può non comportare il regolare funzionamento dello stesso in quanto l’aria comburente che viene richiamata dal ventilatore, entrando dalla parte opposta a quella in cui è alloggiato il venturi del bruciatore, è costretta a lambire tutte le superfici relative ai componenti presenti all'interno dell'involucro pure stagno della caldaia con conseguente creazione di zone ad elevata turbolenza, contrapposte a zone eccessiva calma. Tale squilibrio compor A solution to reduce NOx emissions is to create an atmospheric burner operating mainly with primary air. This type of burner works correctly if applied to natural draft boilers, as the combustion air reaches the venturi slowly and uniformly. However, the application of such a burner on sealed chamber forced draft boilers may not lead to regular operation of the same as the combustion air that is drawn in by the fan, entering from the opposite side to that in which the venturi of the burner, is forced to touch all the surfaces relating to the components present inside the boiler, which is also watertight, with the consequent creation of areas of high turbulence, opposed to excessively calm areas. This imbalance made up

dell 'aria comburente nel bruciatore in modo disordinato, eccessivamente turbolento e disuniforme. Ne consegue un difficoltoso ingresso nel venturi del bruciatore e quindi una cattiva combustione ed un disordinato fronte di fiamma. of the combustion air in the burner in a disorderly, excessively turbulent and non-uniform way. It follows a difficult entry into the venturi of the burner and therefore a bad combustion and a disordered flame front.

Scopo della presente invenzione è quello di perfezionare le caldaie a tiraggio forzato dotate di bruciatore atmosferico a gas nonché di aspiratore e camera di combustione stagna, in modo da migliorare la combustione ed ottenere un fronte di fiamma ordinato, stabile nelle varie condizioni, e con valori di emissione di NOx ridotti in modo sostanziale. The purpose of the present invention is to improve the forced draft boilers equipped with an atmospheric gas burner as well as an aspirator and sealed combustion chamber, in order to improve combustion and obtain an ordered flame front, stable in the various conditions, and with values of NOx emissions reduced substantially.

Secondo l'invenzione, questi scopi, oltre ad altri che meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue vengono raggiunti da una caldaia del tipo indicato, i cui caratteri inventivi sono esposti nelle annesse rivendicazioni . According to the invention, these objects, in addition to others which will become clearer from the detailed description which follows, are achieved by a boiler of the type indicated, the inventive characteristics of which are set out in the attached claims.

L'invenzione sarà meglio compresa dalla seguente descrizione dettagliata, fornita a puro titolo esemplificativo e quindi non limitativo di due sue preferite forme di realizzazione illustrate negli annessi disegni, in cui: The invention will be better understood from the following detailed description, provided purely by way of example and therefore not limiting, of two of its preferred embodiments illustrated in the attached drawings, in which:

la figura 1 mostra schematicamente una sezione verticale di una prima forma di realizzazione della caldaia; Figure 1 schematically shows a vertical section of a first embodiment of the boiler;

la figura 2 mostra schematicamente una sezione secondo la traccia 2-2 di figura 1; Figure 2 schematically shows a section along the line 2-2 of Figure 1;

la figura 3 mostra come viene installata la caldaia di cui alle precedenti figure; figure 3 shows how the boiler of the previous figures is installed;

le figure 4,5 corrispondono a viste delle precedenti figure 1 e 2, ma riferite ad un'altra forma di realizzazione della caldaia che viene installata come mostra la figura 6. figures 4,5 correspond to views of the previous figures 1 and 2, but referring to another embodiment of the boiler which is installed as shown in figure 6.

Con riferimento alle figure da 1 a 3, con 1 è indicata complessivamente la caldaia murale dell'invenzione. Essa comprende un corpo o involucro stagno 2, il quale presenta concentricamente disposti sul lato superiore un raccordo 3 per l'ingresso dell'aria comburente ed un raccordo 4 per lo scarico dei gas combusti. With reference to Figures 1 to 3, 1 indicates as a whole the wall-hung boiler of the invention. It comprises a watertight body or casing 2, which has, concentrically arranged on the upper side, a connection 3 for the inlet of combustion air and a connection 4 for the discharge of the burnt gases.

Il raccordo 3 sfocia, all'interno della caldaia, in una camera di calma 5 delimitata da pareti 6 (verso tale interno) e dalla parete superiore 7 e posteriore 8 dell'involucro. The fitting 3 flows, inside the boiler, into a stilling chamber 5 bounded by walls 6 (towards the inside) and by the upper 7 and rear wall 8 of the casing.

Nel fondo della camera 5, sul lato verso la parete 8, è prevista una apertura 9 che si collega a due collettori 10,11 divergenti tra loro. In the bottom of the chamber 5, on the side towards the wall 8, there is an opening 9 which connects to two manifolds 10, 11 diverging from each other.

Il collettore 10 sbocca, in 12, in un condotto 13 che, come si vede nelle figure 1 e 2, è sostanzialmente scatolare e si estende lungo uno dei fianchi della convenzionale camera stagna di combustione 14 per sfociare in basso in 15, all'altezza del gruppo bruciatore atmosferico 16. The manifold 10 opens, at 12, into a duct 13 which, as seen in Figures 1 and 2, is substantially box-like and extends along one of the sides of the conventional sealed combustion chamber 14 to lead downwards to 15, at the height of the atmospheric burner unit 16.

Il collettore 11 sbocca, in 17, in un condotto 18, simmetrico a quello 13 ed estendentesi lungo il fianco opposto della camera di combustione 14 e sfociante, in 19, all'altezza del gruppo bruciatore 16 The manifold 11 opens, at 17, into a duct 18, symmetrical to that 13 and extending along the opposite side of the combustion chamber 14 and opening, at 19, at the height of the burner assembly 16

Per completezza descrittiva con 20 è indicato un convenzionale scambiatore di calore e, con 21, un convenzionale gruppo aspiratore la cui mandata è connessa con il raccordo 4 di scarico dei gas combusti. For the sake of completeness of description, 20 indicates a conventional heat exchanger and, 21, a conventional suction unit whose delivery is connected to the flue gas discharge fitting 4.

Come si vede dalla figura 3, la caldaia 1 testé descritta viene connessa attraverso i raccordi 3 e 4 a tubi tra loro concentrici 22 che vengono condotti all'esterno attraverso la parete 23 di un fabbricato e sfociano all'esterno tramite uscite 24,25 distanziate tra loro ove la più esterna 25 è quella relativa allo scarico dei gas combusti. As can be seen from Figure 3, the boiler 1 just described is connected through the fittings 3 and 4 to concentric pipes 22 which are led outside through the wall 23 of a building and flow to the outside through spaced outlets 24,25 between them where the outermost 25 is that relating to the exhaust of the burnt gases.

La caldaia 1A riprodotta nelle figure da 4 a 6 (ove per indicare parti eguali o corrispondenti sono usuati gli stessi riferimenti accompagnati dalla lettera A) si differenzia dalla precedente per il solo fatto che il raccordo d'ingresso dell'aria comburente 4A non è concentrico bensì separato da quello di scarico 3A dei gas combusti così da permettere, come mostra la figura 6 di prelevare l'aria comburente e rispettivamente scaricare i prodotti della combustione attraverso tubi distinti 30,31, che sboccano in punti diversi nell'esempio di figura 6 dall'ambiente esterno e rispettivamente in un camino o simile 32. The boiler 1A reproduced in Figures 4 to 6 (where the same references accompanied by the letter A are used to indicate the same or corresponding parts) differs from the previous one only by the fact that the combustion air inlet fitting 4A is not concentric but separated from the exhaust gas discharge 3A so as to allow, as shown in figure 6, to withdraw the combustion air and respectively discharge the combustion products through distinct pipes 30,31, which open at different points in the example of figure 6 from the external environment and respectively in a chimney or similar 32.

La soluzione ai problemi inizialmente indicati è data dalla previsione all'interno dell'involucro o corpo stagno 1 della caldaia di una camera (5) di calma per l'aria comburente entrante, camera che è collegata a due condotti (destro e sinistro) (13,18) posti sui fianchi della camera stagna di combustione (14). The solution to the problems initially indicated is given by the provision inside the enclosure or sealed body 1 of the boiler of a calming chamber (5) for the incoming combustion air, a chamber which is connected to two ducts (right and left) ( 13,18) placed on the sides of the sealed combustion chamber (14).

Attraverso tali condotti (13,18) l'aria comburente viene fatta affluire in modo ordinato ed uniforme nella zona in cui si trova il gruppo bruciatore (16). Through these ducts (13,18) the combustion air is made to flow in an orderly and uniform manner into the area where the burner unit (16) is located.

Con questa soluzione il bruciatore, che funziona prevalentemente ad aria primaria, si trova a funzionare nelle stesse condizioni di una caldaia a tiraggio naturale. With this solution, the burner, which operates mainly with primary air, is found to operate in the same conditions as a natural draft boiler.

In una caldaia con camera stagna dotata di ventilatore, quando si vuole mantenere il rendimento di combustione costante al variare della potenza termica è necessario che la portata dell'aria comburente possa variare in funzione della variazione della portata del gas e ciò si ottiene variando la velocità del ventilatore. In a boiler with a sealed chamber equipped with a fan, when you want to keep the combustion efficiency constant as the heat output varies, it is necessary that the combustion air flow rate can vary according to the variation in the gas flow rate and this is achieved by varying the speed. of the fan.

Per il rispetto delle normative relative alle emissioni, è necessario però che in caso di avaria del dispositivo di controllo della velocità del ventilatore, la caldaia sia dotata di particolari dispositivi di sicurezza che ne impediscano il funzionamento con emissioni superiori ai valori di norma. In order to comply with the regulations relating to emissions, however, it is necessary that in the event of a fault in the fan speed control device, the boiler is equipped with special safety devices that prevent it from operating with emissions higher than the standard values.

I dispositivi di calma, convogllamento e distribuzione dell'aria comburente prima descritti, oltre a creare un ambiente idoneo al funzionamento di un bruciatore atmosferico con prevalente aria primaria, hanno anche la funzione di impedire in caso di avaria del sistema di controllo di velocità del ventilatore che i valori delle emissioni superino i limiti di norma, senza l'uso di addizionali sistemi di sicurezza. The devices for calming, conveying and distributing the combustion air described above, in addition to creating a suitable environment for the operation of an atmospheric burner with prevailing primary air, also have the function of preventing in the event of a failure of the fan speed control system that the emission values exceed the standard limits, without the use of additional safety systems.

Infine, le caldaie con camera stagna possono essere in genere predisposte per il collegamento ai seguenti sistemi di scarico ed aspirazione. Finally, sealed chamber boilers can generally be prepared for connection to the following exhaust and intake systems.

1. Sistema coassiale (fig. 3) 1. Coaxial system (fig. 3)

2. Sistema sdoppiato (fig. 6) 2. Split system (fig. 6)

Generalmente, le caldaie note con camera stagna dotata di bruciatore atmosferico funzionante prevalentemente con aria primaria possono funzionare in modo adeguato solo con il sistema scarico-aspirazione coassiale, previo inserimento di appositi registri sullo scarico dei gas o sulla alimentazione dell’aria comburente, di dimensioni diverse al variare della lunghezza del sistema. Il sistema scarico-aspirazione sdoppiato invece non permette un corretto funzionamento delle caldaie note poiché può esistere uno squilibrio fra la pressione d'ingresso dell’aria comburente e quella di uscita dei prodotti della combustione con la conseguente cattiva distribuzione dell'aria comburente al venturi del bruciatore. Generally, known boilers with a sealed chamber equipped with an atmospheric burner operating mainly with primary air can only function adequately with the coaxial exhaust-intake system, after inserting suitable registers on the gas discharge or on the combustion air supply, of dimensions different as the length of the system varies. The split exhaust-intake system, on the other hand, does not allow correct operation of the known boilers since there may be an imbalance between the inlet pressure of the combustion air and the outlet pressure of the combustion products with the consequent poor distribution of the combustion air to the venturi of the burner.

I mezzi della presente invenzione permettono invece la realizzazione di una caldaia con camera stagna e bruciatore atmosferico funzionante prevalentemente ad aria primaria, idonea indifferentemente al collegamento con dispositivi di scarico-aspirazione coassiali o sdoppiati sviluppabili nelle normali lunghezze adottate per le caldaie tradizionali e senza l'inserimento di registri. The means of the present invention, on the other hand, allow the realization of a boiler with sealed chamber and atmospheric burner operating mainly with primary air, suitable indifferently for connection with coaxial or split exhaust-suction devices that can be developed in the normal lengths adopted for traditional boilers and without the inserting registers.

Claims

CLAIMS 1. Wall-hung boiler equipped with a watertight casing (1), an atmospheric gas burner unit (16) as well as a fan (21), a sealed combustion chamber (14) and inlet means for the combustion air for the exhaust gases, characterized by the fact that inside the casing (1) there is a chamber (5) for the combustion air entering through the relative means (3.3A), this chamber acting as a stilling chamber, and being connected with ducts (13, 18), placed along two sides of the combustion chamber (14) and substantially opening at the height of the burner unit (16).

Boiler according to claim 1, in which the calm chamber (5) is connected to the two ducts (13,18) by means of collector means (10,11).

Boiler according to claims 1 or 1 and 2, in which the combustion air inlet means (3) and the combustion gas exhaust means (4) are coaxial.

Boiler according to claims 1 or 1 and 2, wherein the inlet (3A) and exhaust (4A) means are separated.