PL181610B1

PL181610B1 - Central heating oven

Info

Publication number: PL181610B1
Application number: PL31754796A
Authority: PL
Inventors: Wojciech Kolton
Original assignee: Wojciech Kolton
Priority date: 1996-12-16
Filing date: 1996-12-16
Publication date: 2001-08-31
Also published as: PL317547A1

Abstract

Piec centralnego ogrzewania na paliwa stałe po‘ siadający zsyp opału, ruszt, komorę spalania pierwszego stopnia i komorę spalania drugiego stopnia wykonaną w postaci szeregowo połączonych pionowych kanałów schładzanych płaszczem wodnym, znamienny tym, że komora spalania pierwszego stopnia (1) i znajdująca się tuż za komorą spalania pierwszego stopnia (1) komora spalania drugiego stopnia (2) mają wspólną ściankę, która w dolnej swej części ma co najmniej jedną pionową szczelinę (3) umiejscowioną tuż nad chłodzonym wodą rusztem (4) wykonanym z profili o przekroju trójkątnym, ponadto w górnej części komory spalania pierwszego stopnia (1) powyżej miejsca, gdzie znajdują się płomie- niówki nadpaleniskowe (7) umiejscowiony jest czujnik zawartości tlenu (12), który połączony jest z urządzeniem wykonawczym (13) sterującym doptywem dodatkowego strumienia powietrza, którego wejście znajduje się w górnej strefie komory spalania pierwszego stopnia (1) powyżej poziomu zasypowego paliwa ale poniżej płomie- niówek nadpaleniskowych (7), natomiast przysłona regulowanego wlotu dopływu powietrza dolnego (6) znajduje się poniżej poziomu chłodzonego wodą rusztu (4) i jest połączona z termometrem (9) poprzez układ wykonawczy (10).Solid fuel central heating furnace with a fuel chute, grate, first-stage combustion chamber and second-stage combustion chamber made in the form of serially connected vertical channels cooled with a water jacket, characterized in that the first-stage combustion chamber (1) and located immediately behind combustion chamber of the first stage (1), the combustion chamber of the second stage (2) has a common wall, which in its lower part has at least one vertical slot (3) located just above the water-cooled grate (4) made of profiles with a triangular cross-section, moreover in the upper part of the first stage combustion chamber (1) above the place where the combustion tubes (7) are located, an oxygen content sensor (12) is located, which is connected to the actuator (13) controlling the additional air stream, the input of which is located in the upper zone of the first stage combustion chamber (1) above the charging fuel level but below the flame tubes (7), while the diaphragm of the regulated lower air inlet (6) is below the water-cooled grate (4) and is connected to the thermometer (9) through the actuator (10).

Description

Przedmiotem wynalazku jest piec centralnego ogrzewania na paliwa stałe. Znany jest z niemieckiego opisu patentowego nr DE 32 39 267 C2 piec centralnego ogrzewania do spalania paliw stałych charakteryzujący się tym, że drugi dodatkowy strumień powietrza prowadzony przez pionowy kanał do górnej strefy komory ładowania i stamtąd kierowany w dół poprzez łoże żarowe do tylnej jego strefy w kierunku otworu wlotowego komory pospaleniowej i naprzemiennych kanałów schładzających. Otwór wlotowy do komory pospaleniowej wyłożony jest wysokotemperaturowym materiałem ceramicznym i przy wejściu do komory pospaleniowej przechodzi on w dyszę doprowadzającą strumień spalin do komory pospaleniowej.The subject of the invention is a solid fuel central heating furnace. A central heating furnace for burning solid fuels is known from DE 32 39 267 C2, characterized in that a second additional air stream is led through a vertical channel into the upper zone of the charging chamber and from there it is directed downwards through the glow bed to its rear zone in the direction of the inlet opening of the burnout chamber and alternating cooling channels. The inlet to the afterburner chamber is lined with high-temperature ceramic material and at the entrance to the burnout chamber it turns into a nozzle that supplies the flue gas stream to the burnout chamber.

Znany jest także z niemieckiego opisu patentowego nr DE 34 08 602 Al piec, który ma komorę paliwową i kanał płomiennego spalania wyłożone wykładziną ognioodporną. Pomiędzy komorą paliwową, w której zachodzą procesy gazyfikacji, a kanałem spalania płomiennego w dolnej strefie znajduje się kanał przelewowy przez który gazy przedostają się do kanału spalania płomiennego. W dolnej części kanału spalania płomiennego znajduje się otwór wlotowy drugiego strumienia powietrza.A furnace is also known from DE 34 08 602 A1, which has a fuel chamber and a flame-retardant combustion duct lined with a fire-resistant lining. Between the fuel chamber, in which gasification processes take place, and the flame combustion channel in the lower zone, there is an overflow channel through which the gases enter the flame combustion channel. There is a second air stream inlet in the lower part of the flame combustion channel.

Znana jest także z polskiego opisu patentowego nr 177854 komora spalania kotła centralnego ogrzewania na paliwo stałe. Komora spalania ma w górnej części rury opłonkowe i rury plomieniówkowe, natomiast w tylnej części komory spalania znajduje się płyta żarowa oddzielająca część komory spalania od chłodzonej płaszczem wodnym ściany. Płyta żarowa ma otwory powyżej poziomu zasypowego paliwa. W wyniku takiej konstrukcji pomiędzy ścianą, a płytą żarową wytworzony został kanał, w którym powietrze przechodzące do strefy spalania od strony popielnika ulega ogrzewaniu.It is also known from the Polish patent description No. 177854 the combustion chamber of a solid fuel central heating boiler. The combustion chamber has heating tubes and fire tubes in the upper part, while in the rear part of the combustion chamber there is an incandescent plate separating part of the combustion chamber from the wall cooled with a water jacket. The glow plate has openings above the fuel charging level. As a result of this structure, a channel is created between the wall and the incandescent plate, in which the air passing to the combustion zone from the ash pan side is heated.

W rozwiązaniach wg patentów: DE 32 39 267 C2 i DE 34 08 602 Al rozdzielono procesy gazyfkacji paliwa stałego od procesu spalania płomiennego. Procesy te zachodzą w osobnych komorach. Wysokie temperatury, które są niezbędne do przeprowadzenia procesów gazyfikacji wymagają zastosowania ognioodpornych materiałów ceramicznych takich jak dysze ceramiczne, wykładziny termoizolacyjne. Konstrukcje te przeznaczone są dla wysokoenergetycznych paliw stałych. Z kolei rozwiązanie komory spalania według opisu 177854 przeznaczone jest głównie do spalania miału węglowego.In the solutions according to patents: DE 32 39 267 C2 and DE 34 08 602 Al, the solid fuel gasification processes are separated from the flame combustion process. These processes take place in separate chambers. High temperatures, which are necessary to carry out gasification processes, require the use of fireproof ceramic materials such as ceramic nozzles, thermal insulation linings. These structures are designed for high-energy solid fuels. In turn, the design of the combustion chamber according to description No. 177854 is intended mainly for the combustion of fine coal.

Piec centralnego ogrzewania charakteryzuje się tym, że komora spalania pierwszego stopnia i znajdująca się tuż za komorą spalania pierwszego stopnia komora spalania drugiegoThe central heating furnace is characterized by the fact that the first stage combustion chamber and the second stage combustion chamber located just behind the first stage combustion chamber

181 610 stopnia mają wspólną ściankę, która w dolnej swej części ma co najmniej jedną pionową szczelinę umiejscowioną tuż nad chłodzonym wodą rusztem wykonanym z profli o przekroju trójkątnym. Ponadto w górnej części komory spalania pierwszego stopnia powyżej miejsca, gdzie znajdują się płomieniówki nadpaleniskowe umiejscowiony jest czujnik zawartości tlenu, który połączony jest z urządzeniem wykonawczym sterującym dopływem dodatkowego strumienia powietrza, którego wejście znajduje się w górnej strefie komory spalania pierwszego stopnia powyżej poziomu zasypowego paliwa ale poniżej płomieniówek nadpaleniskowych. Natomiast przysłona regulowanego wlotu dopływu powietrza dolnego znajduje się poniżej poziomu chłodzonego wodą rusztu i jest połączona z termometrem poprzez układ wykonawczy.181 610 degrees have a common wall, which in its lower part has at least one vertical slot located just above the water-cooled grate made of profles with a triangular cross-section. In addition, in the upper part of the first stage combustion chamber, above the place where the combustion tubes are located, there is an oxygen content sensor, which is connected to an actuator that controls the inflow of additional air stream, the input of which is in the upper zone of the first stage combustion chamber above the fuel charging level below the combustion tubes. On the other hand, the diaphragm of the regulated inlet of the lower air supply is below the level of the water-cooled grate and is connected to the thermometer through the actuator.

Zaletą pieca według wynalazku jest jego funkcjonalność. Piec jest przystosowany do spalania różnego rodzaju paliw stałych, takich jak koks, węgiel, trociny, miał węglowy. Dzięki wydłużeniu kanałów wymiany ciepła oraz realizację takiej konstrukcji pieca, że wszystkie ścianki mające kontakt z gorącymi spalinami są z drugiej strony obmywane przez medium chłodzące otrzymujemy dużą sprawność energetyczną pieca jak również zwiększa się jego trwałość, ponieważ wszystkie elementy posiadające kontakt ze spalinami są zabezpieczone przed przegrzaniem. Oryginalnym rozwiązaniem jest zastosowanie dysz ogniowych, które umożliwiają dopalenie spalin w kanałach wymiany ciepła. Zrealizowano je poprzez wykonanie wąskich pionowych szczelin pomiędzy komorą spalania pierwszego stopnia, a komorą spalania drugiego stopnia. Poprawia to parametry energetyczne pieca oraz zmniejsza ilość emitowanego tlenku węgla oraz pyłów palnych. Zastosowanie pionowych kanałów wymiany ciepła pozwoliło na zastosowanie prostego sposobu zbierania ciężkich pyłów i sadzy. Zaletą jest to że możliwe jest usuwanie zebranych pyłów w czasie eksploatacji pieca.An advantage of the furnace according to the invention is its functionality. The furnace is designed to burn various types of solid fuels, such as coke, coal, sawdust, coal dust. Thanks to the lengthening of the heat exchange channels and the implementation of such a furnace structure that all walls in contact with hot exhaust gases are washed by the cooling medium, we obtain high energy efficiency of the furnace as well as increase its durability, because all components in contact with the exhaust gases are protected against overheating . The original solution is the use of fire nozzles that allow the combustion of exhaust gases in the heat exchange channels. They were realized by making narrow vertical gaps between the first stage combustion chamber and the second stage combustion chamber. This improves the energy parameters of the furnace and reduces the amount of carbon monoxide and combustible dust emitted. The use of vertical heat exchange channels allowed for a simple method of collecting heavy dust and soot. The advantage is that it is possible to remove the collected dust during the operation of the furnace.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny pieca centralnego ogrzewania, fig. 2 - widok pieca od strony czołowej natomiast fig. 3 - odmianę pieca na paliwa sypkie.The subject of the invention is presented in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a cross-section of a central heating furnace, Fig. 2 - a front view of the furnace, and Fig. 3 - a variant of a furnace for loose fuels.

Piec według wynalazku ma komorę spalania pierwszego stopnia 1 i komorę spalania drugiego stopnia 2 umiejscowioną tuż za komorą spalania pierwszego stopnia 1 i uformowaną w postaci połączonych szeregowo pionowych kanałów, których to ścianki są chłodzone wodą i stanowią wymiennik ciepła. Komora spalania pierwszego stopnia 1 ma w pionowej ściance oddzielającej ją od komory spalania drugiego stopnia 2 jedną pionową szczelinę 3 umiejscowioną tuż nad chłodzonym wodą rusztem 4 wykonanym z profili o przekroju trójkątnym. Szczelina ta stanowi tzw. dyszę ogniową inicjującą proces spalania pyłów i gazów palnych nie w pełni spalonych w komorze spalania pierwszego stopnia 1. W ścianie czołowej komora spalania pierwszego stopnia 1 posiada zsyp opału 5 zamykany klapą, w której znajduje się wlot powietrza górnego. Natomiast pod chłodzonym wodą rusztem 4, stanowiącym dno komory spalania pierwszego stopnia, znajduje się popielnik 11 posiadający regulowany wlot dopływu powietrza dolnego 6. W górnej części komory spalania pierwszego stopnia znajdują się chłodzone wodą ułożone równolegle względem siebie płomieniówki nadpaleniskowe 7 stanowiące główny wymiennik ciepła. Wejście do pierwszego pionowego kanału komory spalania drugiego stopnia zamykane przez kierownicę spalin 8, która jednocześnie otwiera wejście do trzeciego pionowego kanału komory spalania drugiego stopnia 2.The furnace according to the invention has a first-stage combustion chamber 1 and a second-stage combustion chamber 2 located immediately downstream of the first stage combustion chamber 1 and formed in the form of serially connected vertical channels, the walls of which are cooled by water and constitute a heat exchanger. The combustion chamber of the first stage 1 has in the vertical wall separating it from the combustion chamber of the second stage 2 one vertical slot 3 located just above the water-cooled grate 4 made of profiles with a triangular cross-section. This slot is the so-called a fire nozzle initiating the process of combustion of dusts and combustible gases not fully burned in the first stage combustion chamber 1. In the end wall of the first stage combustion chamber 1 there is a fuel chute 5 closed with a flap, in which there is an upper air inlet. On the other hand, under the water-cooled grate 4, constituting the bottom of the first stage combustion chamber, there is an ash pan 11 with an adjustable lower air inlet 6. In the upper part of the first stage combustion chamber there are water-cooled fire tubes 7 arranged parallel to each other, constituting the main heat exchanger. The entrance to the first vertical channel of the second stage combustion chamber is closed by the exhaust guide 8, which simultaneously opens the entrance to the third vertical channel of the second stage combustion chamber 2.

Piec centralnego ogrzewania posiada układ regulacji temperatury składający się z termometru 9, który połączony jest z układem wykonawczym 10 regulującym dopływ powietrza od strony popielnika 11. Piec centralnego ogrzewania ma również układ kontroli składu gazów wylotowych składający się z czujnika zawartości tlenu 12 posiadającego kontakt z gazami komory spalania drugiego stopnia 2, który połączony jest poprzez mechanizm wykonawczy 13 z przysłoną 14 regulującą dopływ powietrza górnego, która umieszczona jest w klapie zsypu opału 5. Piec centralnego ogrzewania może mieć zamontowany do wejścia zsypu opału 5 kosz zasypowy 17 stosowany przy spalaniu materiałów sypkich takich jak trociny, miał węglowy.The central heating furnace has a temperature control system consisting of a thermometer 9, which is connected to an actuator 10 regulating the air supply from the ash pan side 11. The central heating furnace also has an exhaust gas composition control system consisting of an oxygen content sensor 12 in contact with the chamber gases. second stage combustion 2, which is connected through the actuator 13 with the flap 14 regulating the upper air supply, which is placed in the fuel chute flap 5. The central heating furnace may have a charging hopper 17 mounted to the fuel chute 5 inlet, used for burning loose materials such as sawdust, coal dust.

Zasadniczy proces spalania zachodzi w komorze spalania pierwszego stopnia 1, rozgrzane spaliny ogrzewają medium chłodzące płomieniówki nadpaleniskowe 7. W tym miejscu większość ciepła jest przenoszona do medium będącego nośnikiem ciepła. Po przejściuThe main combustion process takes place in the 1st stage combustion chamber 1, the heated flue gas heats the cooling medium of the combustion tubes 7. At this point, most of the heat is transferred to the medium which is the heat carrier. After passing

181 610 przez płomieniówki nadpaleniskowe 7 gazy spalinowe przechodzą do komory spalania drugiego stopnia 2. Komora ta składa się kilku połączonych szeregowo pionowych kanałów. Podczas przechodzenia gazów spalinowych przez kolejne kanały zachodzi proces dalszej wymiany ciepła pomiędzy spalinami a medium będącym nośnikiem ciepła. Pierwszy z kanałów komory spalania drugiego stopnia 2 ma w jednej ze ścianek pionowe szczeliny 3 przez które przechodzą niewielkie płomienie z komory spalania pierwszego stopnia 1. Płomienie te inicjują zapłon pyłów i gazów palnych nie spalonych w komorze pierwszego stopnia 1. Zwiększa to sprawność energetyczną pieca i zmniejsza emisję szkodliwych gazów i pyłów··.181 610 the combustion gases pass through the combustion tubes 7 into the combustion chamber of the second stage 2. This chamber consists of several serially connected vertical channels. During the passage of exhaust gases through successive channels, the process of further heat exchange takes place between the exhaust gas and the medium being the heat carrier. The first channel of the second stage combustion chamber 2 has vertical slots 3 in one of its walls through which small flames from the first stage combustion chamber 1 pass. These flames initiate the ignition of dusts and combustible gases not burned in the first stage chamber 1. This increases the energy efficiency of the furnace and reduces the emission of harmful gases and dust ··.

Kierownica spalin 8 zamykająca wejście do pierwszego pionowego kanału komory spalania drugiego stopnia 2 umożliwia wyłączenie dwóch pierwszych kanałów i skierowanie spalin bezpośrednio do kanału trzeciego. Ułatwia to rozpalenie pieca. Po rozpaleniu kierownicę spalin 8 należy ustawić w takiej pozycji aby gazy spalinowe przechodziły przez wszystkie pionowe kanały komory spalania drugiego stopnia 2. Znajdujące się w dolnej części komory spalania drugiego stopnia 2 pojemniki 15, 16 służą do zbierania pyłów i sadzy.The exhaust gas guide 8 closing the entrance to the first vertical channel of the second stage combustion chamber 2 enables the first two channels to be switched off and the exhaust gas directed directly to the third channel. This makes it easier to light the stove. After ignition, the exhaust flap 8 should be set in such a position that the exhaust gases pass through all vertical channels of the second stage combustion chamber 2. The containers 15, 16 located in the lower part of the second stage combustion chamber 2 are used to collect dust and soot.

Piec posiada dwa układy regulacji. Układ regulacji temperatury składający się z termometru 9 posiadającego kontakt z nośnikiem ciepła i połączonego z urządzeniem wykonawczym 10 regulującym dopływ powietrza od strony popielnika 11 (regulacja poprzez stopień otwarcia klapy popielnika). Układ kontroli składu gazów wylotowych składa się z czujnika zawartości tlenu 12 umieszczonego w górnej części kanału wymiany ciepła, który jest połączony przez mechanizm wykonawczy 13 z przysłonią 14 regulującą dopływ powietrza górnego, która umieszczona jest w klapie kanału zasypowego 5.The furnace has two control systems. A temperature control system consisting of a thermometer 9 in contact with the heat carrier and connected to an actuator 10 regulating the air supply from the side of the ash pan 11 (adjustment by the opening degree of the ash pan flap). The exhaust gas composition control system consists of an oxygen content sensor 12 located in the upper part of the heat exchange channel, which is connected by an actuating mechanism 13 to the upper air flap 14, which is placed in the charging duct 5 flap.

Piec centralnego ogrzewania według zgłoszonego wynalazku przystosowany jest do spalania szerokiej gamy paliw stałych; takich jak trociny, drewno, węgiel, miał węglowy, koks. Dzięki zastosowaniu szczelin w ściance pomiędzy komorą spalania pierwszego stopnia, a komorą spalania drugiego stopnia piec według wynalazku łączy cechy urządzeń z rozdzielonym procesem gazyfikacji z urządzeniami w których stosuje się tradycyjny proces spalania. Chociaż zasadniczy proces spalania odbywa się w komorze spalania pierwszego stopnia to przechodzące przez szczelinę płomienie do strefy spalania drugiego stopnia inicjują spalanie gazów i pyłów, które nie zostały w pełni spalone w komorze spalania pierwszego stopnia. Czujnik kontrolujący poprzez układ regulacji dopływu dodatkowego strumienia powietrza zapewnia właściwy poziom zawartości tlenu na wejściu komory spalania drugiego stopnia. Proces dopalania zwiększa sprawność energetyczną pieca i zmniejsza ilość zanieczyszczeń wprowadzanych do atmosfery.The central heating furnace according to the present invention is adapted to burn a wide variety of solid fuels; such as sawdust, wood, coal, fine coal, coke. Due to the slots in the wall between the combustion chamber of the first stage and the combustion chamber of the second stage, the furnace according to the invention combines the features of devices with a separate gasification process with devices which use a traditional combustion process. Although the primary combustion process takes place in the first stage combustion chamber, the flames passing through the aperture into the second stage combustion zone initiate the combustion of gases and dusts that have not been fully burned in the first stage combustion chamber. The sensor that controls the additional air flow control system ensures the correct level of oxygen content at the entrance to the second stage combustion chamber. The afterburning process increases the furnace's energy efficiency and reduces the amount of pollutants released into the atmosphere.

181 610181 610

Fig. 3Fig. 3

181 610181 610

Fig. 2Fig. 2

1616

Fig. 1Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 60 copies

Cena 2,00 zł.Price PLN 2.00.

Claims

Patent claim

Solid fuel central heating furnace with a fuel chute, grate, first-stage combustion chamber and second-stage combustion chamber made in the form of serially connected vertical channels cooled with a water jacket, characterized in that the first stage combustion chamber (1) and located just behind the combustion chamber of the first stage (1), the combustion chamber of the second stage (2) has a common wall, which in its lower part has at least one vertical slot (3) located just above the water-cooled grate (4) made of triangular-section profiles, moreover in the upper part first stage combustion chambers (1) above the place where the combustion tubes (7) are located there is an oxygen content sensor (12) connected to the actuator (13) controlling the inflow of additional air stream, the input of which is located in the upper zone 1st stage combustion chambers (1) above the charging level but below the rooftop Afterburner glides (7), while the diaphragm of the regulated lower air inlet (6) is below the water-cooled grate (4) and is connected to the thermometer (9) through the actuator (10).