RU170523U1 - ENERGY-PRODUCING FURNACE OF LONG-BURNING BURNER - Google Patents

ENERGY-PRODUCING FURNACE OF LONG-BURNING BURNER Download PDF

Info

Publication number
RU170523U1
RU170523U1 RU2015135444U RU2015135444U RU170523U1 RU 170523 U1 RU170523 U1 RU 170523U1 RU 2015135444 U RU2015135444 U RU 2015135444U RU 2015135444 U RU2015135444 U RU 2015135444U RU 170523 U1 RU170523 U1 RU 170523U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steam
furnace
air
heating
mixture
Prior art date
Application number
RU2015135444U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Владимирович Романов
Original Assignee
Борис Владимирович Романов
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 Борис Владимирович Романов filed Critical Борис Владимирович Романов
Priority to RU2015135444U priority Critical patent/RU170523U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU170523U1 publication Critical patent/RU170523U1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24BDOMESTIC STOVES OR RANGES FOR SOLID FUELS; IMPLEMENTS FOR USE IN CONNECTION WITH STOVES OR RANGES
    • F24B1/00Stoves or ranges
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24CDOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C1/00Stoves or ranges in which the fuel or energy supply is not restricted to solid fuel or to a type covered by a single one of the following groups F24C3/00 - F24C9/00; Stoves or ranges in which the type of fuel or energy supply is not specified

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Abstract

Полезная модель печь "Вартовчанка" относится к бытовым отопительным системам и к оборудованию, использующему в процессе горения твердого топлива горячую паровоздушную смесь, а также преобразующему выделяемое тепло в электричество при помощи двигателя внешнего нагрева Стирлинга (17) и работающего с ним в комплексе электрогенератора (18).Твердотопливная печь длительного горения "Вартовчанка" использует оригинальную систему внутреннего разогрева паровоздушной смеси, поступающей в топку (4) и служащей для увеличения временных циклов прогорания топлива.Данный процесс сопровождается значительным повышением температуры за счет насыщения горячей смеси водяного пара и воздуха оксидами углерода и частичного распада пара на фракции кислорода и водорода,В ходе нагрева и прохождения через слой раскаленного угля воздушно-паровая смесь переходит в состояние водяного горючего газа С+НО→Н+СО.Водяной газ - газовая смесь, состав которой в среднем процентном соотношении составляет: СО - 44%, N- 6%, СО- 5%, Н- 45%.Водяной газ прекрасно горит, его температура сгорания равна 2800 ккал/м. Он, повышая температуру топки, создает благоприятные условия для приготовления пищи на плите, обогрева жилища с помощью парового отопительного контура с радиатором, а также для работы стационарно установленных на устройстве двигателя Стирлинга и электрогенератора, работающего в комплексе с этим двигателем. Генератор производит электрический ток для бытовых и осветительных приборов.A useful model of the Vartovchanka furnace relates to domestic heating systems and equipment that uses hot steam-air mixture in the process of burning solid fuel, as well as converts the generated heat into electricity using the Stirling external heating engine (17) and an electric generator working with it (18) ). The solid-fuel long-burning furnace "Vartovchanka" uses the original system of internal heating of the steam-air mixture entering the furnace (4) and serving to increase the time cycles of burnout This process is accompanied by a significant increase in temperature due to the saturation of the hot mixture of water vapor and air with carbon oxides and partial decomposition of the vapor into oxygen and hydrogen fractions. During heating and passing through a layer of hot coal, the air-steam mixture goes into the state of combustible water gas C + BUT → Н + СО. Water gas is a gas mixture, the composition of which in the average percentage ratio is: СО - 44%, N-6%, СО-5%, Н-45%. Water gas burns perfectly, its combustion temperature is 2800 kcal / m. He, increasing the temperature of the furnace, creates favorable conditions for cooking on the stove, heating the home using a steam heating circuit with a radiator, as well as for the operation of the Stirling engine and an electric generator that works in conjunction with this engine. The generator produces electric current for household and lighting fixtures.

Description

Область техникиTechnical field

Полезная модель печь "Вартовчанка" относится к бытовым отопительным системам и к оборудованию, использующему в процессе горения твердого топлива горячую паровоздушную смесь. А также к оборудованию, преобразующему выделяемое тепло в электричество, при помощи теплового двигателя Стирлинга и работающего с ним в комплексе электрогенератора.A useful model of the Vartovchanka stove relates to domestic heating systems and equipment that uses hot steam-air mixture in the process of burning solid fuel. And also to equipment that converts the generated heat into electricity, using the Stirling heat engine and an electric generator working with it.

Уровень техникиState of the art

С того момента, как в 1784 году Лавуазье и Менье изобрели способ получения водорода методом пропускания паров воды через раскаленный до 600°С ружейный ствол, многие исследователи и изобретатели загорелись идеей добыть из воды дешевое топливо.Since the time in 1784 Lavoisier and Meunier invented a method for producing hydrogen by passing water vapor through a gun barrel heated up to 600 ° C, many researchers and inventors were eager to get cheap fuel out of the water.

На планете Земля вода имеется в огромном количестве. Удельная теплота сгорания водорода составляет примерно 140 МДж/кг (верхняя) или 120 МДж/кг (нижняя), что в несколько раз превышает удельную теплоту сгорания углеводородных топлив (для метана - около 50 МДж/кг).On planet Earth, water is abundant. The specific heat of hydrogen combustion is approximately 140 MJ / kg (upper) or 120 MJ / kg (lower), which is several times higher than the specific heat of combustion of hydrocarbon fuels (for methane - about 50 MJ / kg).

К тому же, годом ранее, Жак Шарль взлетел к облакам на своем надувном шаре «Шарльере», наполненном водородом. Это тоже многих воодушевило, так как смог же этот Жак добыть водорода на целый воздушный шар!In addition, a year earlier, Jacques Charles flew up to the clouds on his balloon, a Charlier, filled with hydrogen. This, too, inspired many, since this Jacques was able to get hydrogen for a whole balloon!

Но добывание водорода методом взаимодействия железа и кислоты, как это совершил Генри Кавендиш в 1766 году, многим казалось делом дорогим, хлопотным и бесперспективным. Расщеплять воду методом электролиза, как это сделали Николсон и Карлайль в 1800 году, тоже мало кто захотел, так как электричество в те годы было чрезвычайно редкое и затратное явление.But hydrogen production by the interaction of iron and acid, as Henry Cavendish did in 1766, seemed to many to be an expensive, troublesome and unpromising affair. Few people wanted to split water by electrolysis, as Nicholson and Carlisle did in 1800, since electricity in those years was extremely rare and costly.

А вот заставить воду распадаться на атомы и гореть, путем нагревания этого вещества - другое дело! И двести лет назад, и сегодня многим экспериментаторам это кажется вполне достижением результатом.But to make water decay into atoms and burn by heating this substance is another matter! And two hundred years ago, and today to many experimenters, this seems quite an achievement result.

За два с половиной века работающие в данном направлении исследователи сделали сотни открытий, защитили тысячи диссертаций, написали тонны научных трудов, получили десятки тысяч патентов, а воз, на котором должно было двинуться дело получения дешевого топлива из воды, так и остался стоять вблизи старого ствола кремневого ружья Лавуазье и Менье.For two and a half centuries, researchers working in this direction made hundreds of discoveries, defended thousands of dissertations, wrote tons of scientific papers, received tens of thousands of patents, and the cart, on which the matter of getting cheap fuel from water had to move, remained standing near the old trunk flintlock gun Lavoisier and Meunier.

Разбивать воду на водород и кислород по-прежнему достаточно затратно и энергоемко. Потому что каким бы способом мы ни разлагали воду, на это расходуется около 68.3 ккал/моль или 285.49 кдж. При сжигании полученного водорода в кислороде выделяется тоже 68.3 ккал/моль. И получается, что джоуль на джоуль менять - только время терять.Breaking water into hydrogen and oxygen is still quite costly and energy intensive. Because no matter how we decompose the water, it consumes about 68.3 kcal / mol or 285.49 kJ. When burning the resulting hydrogen in oxygen, 68.3 kcal / mol is also released. And it turns out that changing the joule to the joule is only time to lose.

Поэтому в промышленности получили широкое применение газовоздушные смеси, получаемые смешиванием разогретой воды, или водяного пара, с продуктами горения различных видов топлива - каменного угля, кокса, метана и т.д. Они не намного, но все же более дешевые, по сравнению с гремучим газом, и достаточно теплоемкие.Therefore, gas-air mixtures obtained by mixing heated water, or water vapor, with the products of combustion of various types of fuel - coal, coke, methane, etc., are widely used in industry. They are not much, but still cheaper, in comparison with explosive gas, and quite heat-resistant.

Изобретатели, работающие в этом направлении, постоянно придумывают все новые и новые способы получения топливных смесей. Например, автор изобретения, защищенного патентом №2528848, предлагает получать синтетический газ, прокачивая горячий пар через любую измельченную биомассу. А автор изобретения №2522785 предлагает поджигать бурый уголь прямо в подземном пласте, прокачивать через этот пласт парокислородную смесь, а потом осуществлять "отсос из него продуктов газификации (энергетического газа)".Inventors working in this direction are constantly coming up with newer and newer methods of producing fuel mixtures. For example, the author of the invention, protected by patent No. 2528848, proposes to obtain synthetic gas by pumping hot steam through any crushed biomass. And the inventor No. 2522785 suggests burning brown coal directly in the underground formation, pumping an oxygen-vapor mixture through this formation, and then “sucking gasification products (energy gas) out of it”.

Получаемые таким образом смеси, состоящие в основном из кислорода, углерода, водорода и некоторого небольшого количества иных примесей, активно используются в металлургии, энергетике, даже в двигателях внутреннего сгорания.The mixtures thus obtained, consisting mainly of oxygen, carbon, hydrogen and some small amount of other impurities, are actively used in metallurgy, energy, even in internal combustion engines.

Но в бытовых теплоустановках - котлах, печах, устройствах для приготовления пищи, до самого последнего времени способность воды расщепляться на кислород с водородом и участвовать в процессе горения другого топлива практически никак не использовалась. За исключением, пожалуй, устройства, описанного в работе, защищенной патентом №2363890. Там автор выводит из водяного бачка топливной печи две трубки и располагает их соплами навстречу друг другу над колосниковыми решетками. Предполагается, что выходящий из трубок пар, участвуя в процессе "турбулизации горючих газов", будет осуществлять в топке какую-то полезную деятельность. Правда, какую - автор не уточняет. Видимо, пар улучшит процесс вылетания этих газов в трубу, так как в процессе горения основного топлива этот пар, при таком расположении сопел, принимать сколько-нибудь значимого участия, не будет.But in domestic heating systems - boilers, stoves, cooking devices, until very recently, the ability of water to break down into oxygen with hydrogen and to participate in the combustion of other fuels was practically not used. Except, perhaps, for the device described in the work protected by patent No. 2363890. There, the author takes two tubes out of the water tank of the fuel furnace and has their nozzles facing each other above the grate. It is assumed that the steam coming out of the tubes, participating in the process of “turbulization of combustible gases”, will carry out some useful activity in the furnace. True, which one - the author does not specify. Apparently, the steam will improve the process of these gases escaping into the pipe, since in the process of burning the main fuel this steam, with this arrangement of nozzles, will not take any significant part.

Все эти тонкости учтены при разработке энергопроизводящей печи длительного горения "Вартовчанке".All these subtleties were taken into account when developing the energy-producing long-burning furnace "Vartovchanka".

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Печь работает на любом твердом топливе - угле, дровах, топочном торфе, пеллетах и др., температура горения которого в топке (4) составляет 600°С и выше. Если температура горения будет ниже, то расщепления водяного пара на кислород и водород в огненном очаге может не произойти. Принцип работы простой - чем выше температура разогретого пара, тем слабее связь между атомами водорода и кислорода в молекулах воды и тем активнее атомы углерода в зоне горения притягивают к себе кислород, формируя молекулы СО в водяном газе.The furnace runs on any solid fuel - coal, wood, peat, pellets, etc., the combustion temperature of which in the furnace (4) is 600 ° C and higher. If the combustion temperature is lower, the splitting of water vapor into oxygen and hydrogen in the fire center may not occur. The principle of operation is simple - the higher the temperature of the heated steam, the weaker the bond between the hydrogen and oxygen atoms in the water molecules and the more actively the carbon atoms in the combustion zone attract oxygen to themselves, forming CO molecules in water gas.

Устройство полезной моделиUtility Model Device

Корпус печи состоит из трех слоев: железной листовой основы, 2-3-сантиметрового слоя фольгированной минеральной термоизоляции (2) см. схему) и наружного металлического слоя, отвечающего за привлекательный эстетический вид устройства. Корпус печи оснащен герметично закрывающейся дверцей загрузки дров (26), поддувалом (1), наружное жерло которого выполнено в виде перфорированного патрубка с надетой на него подвижной муфтой (29). Такой же патрубок с муфтой представляет собой наружная часть (27) трубы воздухозаборника (5). Во внутренней полости топки (4) установлен водяной бак (6) для воды с выведенной наружу горловиной долива жидкости. На плите очага закреплены два паровых котла (9 и 24). От водяного бака (6) к последовательно соединенным паровым котлам, к радиатору (7) обратно в бак и в печную топку идут трубки-паропроводы, оснащенные запорно-штуцирующими вентилями (11, 12, 13, 14 и 15), обеспечивающими последовательное продвижение пара по технологической цепочке, подачу его в топку или, если надо, заведение через радиатор обратно в водяной бак. На первом котле жестко установлен двухпоршневой двигатель Стирлинга (17), "горячий цилиндр" которого смонтирован внутри этого герметичного котла, а "холодный" закреплен снаружи на железном кронштейне.The furnace body consists of three layers: an iron sheet base, a 2-3-cm layer of foil mineral thermal insulation (2), see the diagram) and an outer metal layer responsible for the attractive aesthetic appearance of the device. The furnace body is equipped with a hermetically sealed firewood loading door (26), a blower (1), the outer mouth of which is made in the form of a perforated nozzle with a movable sleeve (29) put on it. The same pipe with the coupling is the outer part (27) of the air intake pipe (5). In the inner cavity of the furnace (4), a water tank (6) for water is installed with the mouth of the liquid topping out. Two steam boilers (9 and 24) are fixed on the hearth plate. From the water tank (6) to the series-connected steam boilers, to the radiator (7) back to the tank and to the furnace furnace there are steam pipes equipped with shut-off valves (11, 12, 13, 14 and 15), which ensure consecutive steam advancement along the process chain, feeding it to the furnace or, if necessary, the institution through the radiator back to the water tank. The first boiler is rigidly mounted with a Stirling two-piston engine (17), the “hot cylinder” of which is mounted inside this pressurized boiler, and the “cold” cylinder is mounted externally on the iron bracket.

Двигатель Стирлинга на данной схеме приводится классический, двуцилиндровый, но вообще в такой модели применима любая модификация двигателей внешнего нагрева. "Стирлинг" соединен ременной передачей с генератором (18), насыщающим электрическим током аккумуляторную батарею (28) и питающим электричеством локальную сеть (20). В качестве генератора в установке используется низкооборотный генератор с небольшим стартовым усилием.The Stirling engine in this diagram is a classic, two-cylinder, but in general in this model any modification of external heating engines is applicable. "Stirling" is connected by a belt drive to a generator (18), an electric battery (28) saturating with electric current and a local area network (20) supplying electricity. A low-speed generator with a small starting force is used as a generator in the installation.

Ко второму котлу (9) снизу подходит труба воздухозаборника (5), проходящая сквозь топку. В этом котле происходит перемешивание пара, поступающего из первого котла (24) и подогретого воздуха из воздухозаборника (27). Из второго котла газовоздушная смесь поступает в топку и подается под слой горящего топлива.To the second boiler (9) from below, an intake pipe (5) passes through the furnace. In this boiler, the steam coming from the first boiler (24) and the heated air from the air intake (27) are mixed. From the second boiler, the gas-air mixture enters the furnace and is fed under a layer of burning fuel.

Розжиг печи осуществляется традиционным способом, при открытой топочной дверце (26) и выдвинутой муфте поддувала (29). Первый и пятый (11, 15) запорно-штуцирующие вентили открыты, второй, третий и четвертый (12, 13, 14) - закрыты.The furnace is ignited in the traditional way, with the furnace door open (26) and the blower clutch extended (29). The first and fifth (11, 15) shut-off valves are open, the second, third and fourth (12, 13, 14) are closed.

При нагреве внутренней поверхности топки (4) до 200°С и более воздухозаборная труба (5) начинает всасывать в себя воздух, но муфту (27) трубы воздухозаборника (5) на этом этапе лучше держать закрытой. Быстрому нагреву трубы способствуют особенности ее конструкции - наваренные на нее термозаборные козырьки (32) и термозаборные шайбы (31).When the inner surface of the furnace (4) is heated to 200 ° C or more, the air intake pipe (5) starts to suck in air, but it is better to keep the air intake pipe sleeve (5) at this stage closed. The quick heating of the pipe is facilitated by the features of its design - heat-absorbing visors (32) and heat-absorbing washers welded onto it (31).

Наружная термоизоляция печи фольгированными листами (2) минеральной каменной ваты тоже способствует ускорению процесса повышения температуры в топке.External thermal insulation of the furnace with foil sheets (2) of mineral stone wool also helps to accelerate the process of increasing the temperature in the furnace.

Как только закипает вода во внутритопочном баке (6), пар устремляется по трубе в котел нагрева (24) "горячего" цилиндра двигателя Стирлинга (17) и далее, сквозь первый и пятый вентили, проходит через радиатор (7), обратный клапан (34) и возвращается назад в бак.As soon as water boils in the in-tank tank (6), steam flows through the pipe into the heating boiler (24) of the “hot” cylinder of the Stirling engine (17) and then, through the first and fifth valves, passes through the radiator (7), the check valve (34 ) and goes back to the tank.

В топку (4) на этом этапе пар не направляется, так как пока в центре очага горения температура не достигла 600°С. Пар только замедлит процесс набора рабочей температуры в топочной камере.At this stage, steam is not sent to the furnace (4), since so far the temperature in the center of the burning center has not reached 600 ° С. Steam will only slow down the process of setting the operating temperature in the combustion chamber.

После того как котел нагрева (24) становится осязаемо горячим, пользователь запускает разогретый паром двигатель Стирлинга (17). Маховик двигателя, посредством ременной передачи, приводит в движение генератор (18). Благодаря этому пользователь получает электроэнергию для некоторых электроприборов (21). Пар все это время циркулирует от водяного бака - к двигателю Стирлинга, далее до радиатора и обратно.After the heating boiler (24) becomes tangibly hot, the user starts the steam-heated Stirling engine (17). The engine flywheel, by means of a belt drive, drives the generator (18). Thanks to this, the user receives electricity for some electrical appliances (21). Steam has been circulating all this time from the water tank to the Stirling engine, then to the radiator and vice versa.

Когда труба воздухозаборника (5) нагревается докрасна и в топочной камере (4) образовывается заметный слой раскаленного угля, пользователь открывает муфту (27) воздухозаборной трубы (5). Покраснение трубы показывает, что температура в центре горящего очага приблизилась или даже превысила отметку в 600°С. Воздух из комнаты начинает восхождение вверх по раскаленной трубе. В процессе этого восхождения он интенсивно нагревается.When the air intake pipe (5) is heated red-hot and a noticeable layer of hot coal is formed in the combustion chamber (4), the user opens the sleeve (27) of the air intake pipe (5). Redness of the pipe indicates that the temperature in the center of the burning hearth has approached or even exceeded the 600 ° C mark. The air from the room begins to climb up the hot pipe. In the process of this ascent, it heats up intensely.

Далее пользователь открывает второй, третий и четвертый вентили (12, 13, 14), и закрывает вентиль номер пять (15).Next, the user opens the second, third and fourth valves (12, 13, 14), and closes valve number five (15).

В котел перемешивания (9) устремляется пар из котла нагрева (24). Туда же из трубы (5) приходит и горячий воздух. Там обе струи встречаются и еще больше нагреваются. Давление в котле перемешивания воздушных сред увеличивается и газы начинают искать выход из емкости.Steam flows from the heating boiler (24) into the mixing boiler (9). Hot air comes from the chimney (5). Both jets meet there and heat up even more. The pressure in the boiler mixing air increases and the gases begin to look for a way out of the tank.

В трубу воздухозаборника (5) газовоздушная смесь попасть не может из-за стоящего у нее на пути обратного клапана шарикового типа (8). Металлический шарик полый и имеет небольшую массу. Его легко приподнимает и огибает восходящий по трубе (5) ламинарный поток воздуха. Но из котла перемешивания (9), назад воздух попасть уже не имеет возможности. Поэтому газовоздушная смесь устремляется в единственно возможном направлении - по системе паропроводных труб (3) в топочную камеру сгорания (4).The gas-air mixture cannot get into the air intake pipe (5) due to the ball type check valve (8) standing in its way. The metal ball is hollow and has a small mass. It is easily lifted and enveloped by the laminar air flow ascending through the pipe (5). But from the mixing boiler (9), it is no longer possible to get air back. Therefore, the gas-air mixture rushes in the only possible direction - through a system of steam pipes (3) into the combustion chamber (4).

Вертикальная часть паропровода (3) по всей длине оснащена такими же наварными термозаборными шайбами, как и труба воздухозаборника (5). В ней паровоздушная смесь разогревается еще сильнее.The vertical part of the steam line (3) along the entire length is equipped with the same welded heat-absorbing washers as the air intake pipe (5). In it, the steam-air mixture is heated even more.

Между топкой (4) и водяным баком (6), для максимального сокращения возможных теплопотерь в камере горения, установлен горизонтальный термоотражающий экран (30) из толстостенного железного листа с понижающимся уклоном в 5-7° в сторону передней стороны печи.Between the furnace (4) and the water tank (6), in order to minimize possible heat losses in the combustion chamber, a horizontal heat-reflecting screen (30) is made of thick-walled iron sheet with a decreasing slope of 5-7 ° towards the front of the furnace.

Обе трубы проходят сквозь специальные цилиндрические полости (33) в баке (6) и отверстия в экране (30).Both pipes pass through special cylindrical cavities (33) in the tank (6) and holes in the screen (30).

Уклон термоотражающего металлического листа (30) позволяет перенаправить часть восходящего из очага горения (4) воздуха на догревание до максимально возможной температуры паропроводной трубы (3) и спускающейся по ней в топку паровоздушной смеси. Пройдя таким образом участок дальнейшего нагрева, струя раскаленного газа вырывается через специальные сопла в топку (4).The slope of the heat-reflecting metal sheet (30) allows you to redirect part of the air rising from the combustion center (4) to warm up to the maximum possible temperature of the steam pipe (3) and the steam-air mixture descending through it into the furnace. Having thus passed the area of further heating, a jet of hot gas breaks out through special nozzles into the furnace (4).

Сопла в трубчатой паропроводной системе (3) обращены вниз, к полу печи. Это позволяет им избежать засорения отходами горения. А выходящая из паропровода (3) струя газа благодаря такому расположению сопел принимает турбулизированную структуру. Данная форма потока способствует более медленному прохождению паровоздушной смеси сквозь слой раскаленного угля и активнее вовлекается в протекающие там физико-химические процессы.The nozzles in the tubular steam system (3) face down to the furnace floor. This allows them to avoid clogging with combustion waste. And the gas jet emerging from the steam line (3) due to this arrangement of nozzles takes a turbulent structure. This form of flow contributes to a slower passage of the vapor-air mixture through a layer of hot coal and is more actively involved in the physical and chemical processes taking place there.

В результате этих процессов в топке образуется водяной газ - газовая смесь, состав которой в среднем процентном соотношении составляет:As a result of these processes, water gas is formed in the furnace - a gas mixture, the composition of which in the average percentage ratio is:

СО - 44%, N2 - 6%, СО2 - 5%, H2 - 45%.СО - 44%, N 2 - 6%, СО 2 - 5%, H 2 - 45%.

Реакция идет по уравнению: С+H2О→H2+СО.The reaction proceeds according to the equation: C + H 2 O → H 2 + CO.

Полученный таким образом водяной газ прекрасно горит, его температура сгорания равна 2800 ккал/м3.Thus obtained water gas burns perfectly, its combustion temperature is 2800 kcal / m 3 .

С этого момента печь выходит на свой основной рабочий режим.From this moment, the furnace enters its main operating mode.

Пользователь закрывает муфту поддувала. Следя за работой устройства, он добивается оптимального режима работы печи, регулируя поток пара запорно-секущими вентилями (11, 12, 13 и 14) и поток воздуха из воздухозаборной трубы (5) при помощи муфты (27).The user closes the blower clutch. Following the operation of the device, he achieves the optimal operating mode of the furnace by regulating the steam flow by shut-off valves (11, 12, 13 and 14) and the air flow from the air intake pipe (5) using a sleeve (27).

Если объем поступающего в топку пара начинает расти, то, приоткрыв вентиль номер пять (15), можно перенаправить часть паровоздушной смеси на радиатор отопления (7). То же самое можно сделать, к примеру, если нужно обеспечить теплом соседнюю комнату, или для приготовления пищи потребуется более умеренный нагрев печи.If the volume of steam entering the furnace begins to grow, then by opening valve number five (15), you can redirect part of the steam-air mixture to the heating radiator (7). The same can be done, for example, if you need to provide heat to the next room, or more moderate heating of the stove is required for cooking.

В наиболее экономичном режиме работы печи пользователь может почти полностью или даже полностью перекрыть доступ внутрь печи комнатного воздуха. Образовавшийся в топке монооксид углерода (угарный газ) возгорается при температуре в 700°С и горит с температурой, достигающей 2100°С, но это в идеальном режиме протекания реакции, при достаточном притоке кислорода и т.д. В железной печке "Вартовчанка" так повышать температуру не требуется. Да и температура плавления самого железа, как мы знаем, всего 1535°С. Но и здесь реакция горения является цепной, ее инициаторами служат небольшие количества водородсодержащих соединений (вода, аммиак, сероводород и др.). Объем водорода в водяном газе, как уже говорилось выше, составляет 45% от всего образовавшегося объема газов.In the most economical operating mode of the furnace, the user can almost completely or even completely block access to the room air inside the furnace. Carbon monoxide (carbon monoxide) formed in the furnace ignites at a temperature of 700 ° C and burns with a temperature reaching 2100 ° C, but this is in an ideal reaction mode, with a sufficient flow of oxygen, etc. In the Vartovchanka iron stove, it is not necessary to raise the temperature like this. And the melting point of iron itself, as we know, is only 1535 ° C. But here, the combustion reaction is chain, its initiators are small amounts of hydrogen-containing compounds (water, ammonia, hydrogen sulfide, etc.). The volume of hydrogen in water gas, as mentioned above, is 45% of the total volume of gases formed.

В случае, если вода в баке почти закончилась, и пользователь вынужден осуществлять долив воды не дожидаясь остывания печи, он может это сделать (при всех открытых вентилях), стравив остаточное давление пара (если таковое там будет) с помощью клапана крышки бака (6), выкрутив крышку и через воронку долив воду.If the water in the tank is almost over and the user is forced to top up the water without waiting for the furnace to cool, he can do this (with all valves open) by relieving the residual vapor pressure (if there is any) using the tank cover valve (6) by unscrewing the lid and adding water through the funnel.

Краткое описание чертежаBrief Description of the Drawing

1. Поддувало с зольником1. Blower with ash pan

2. Наружная термоизоляция печи - фольгированная минеральная каменная вата2. External thermal insulation of the furnace - foil mineral stone wool

3. Трубки вывода пара в топку, подающие паровоздушную смесь под горящее топливо через выходные сопла3. Tubes of steam outlet to the furnace, supplying the steam-air mixture to the burning fuel through the outlet nozzles

4. Топочная камера4. The combustion chamber

5. Труба воздухозаборника5. Intake pipe

6. Внутритопочный водяной бак с крышкой жерла, оборудованной клапаном аварийного и ручного (нажатием на шток) сброса давления6. Intra-flow water tank with vent cover equipped with an emergency and manual (by pressing on the stem) pressure relief valve

7. Радиатор отопления7. Heating radiator

8. Обратный клапан с полым металлическим шариком на трубе воздухозаборника8. Check valve with a hollow metal ball on the air intake pipe

9. Котел перемешивания пара и горячего воздуха9. The boiler mixing steam and hot air

10. Дымовая труба10. Chimney

11. Первый запорно-штуцирующий вентиль11. The first shut-off valve

12. Второй запорно-штуцирующий вентиль12. Second shut-off valve

13. Третий запорно-штуцирующий вентиль13. Third shut-off valve

14. Четвертый запорно-штуцирующий вентиль14. Fourth shut-off valve

15. Пятый запорно-штуцирующий вентиль.15. The fifth shut-off valve.

16. Трубка подачи пара в котел перемешивания16. Steam supply pipe to the mixing boiler

17. Цилиндры двигателя Стирлинга с поршнями внутри них17. Stirling engine cylinders with pistons inside them

18. Электрогенератор, установленный над теплоотражающим козырьком18. An electric generator mounted above a heat-reflecting visor

19. Зона наибольшего нагрева плиты, очаг19. The zone of greatest heating of the stove, the center

20. Электрокабели20. Electrical cables

21. Энергопотребляющие приборы21. Energy consuming appliances

22. Термоотражающий козырек под генератором22. Thermal reflective visor under the generator

23. Рама крепления генератора23. Generator mounting frame

24. Котел нагрева "горячего" цилиндра Стирлинга24. The boiler for heating the "hot" Stirling cylinder

25. Внутритопочные отражающие экраны, направляющие тепло в зону максимального нагрева плиты25. In-line reflective screens that direct heat to the zone of maximum heating of the stove

26. Герметично закрывающаяся дверца в топку26. Airtight door to the furnace

27. Муфта корректировки объема воздуха, поступающего в воздухозаборную трубу27. Clutch for adjusting the volume of air entering the intake pipe

28. Электрический аккумулятор28. Electric battery

29. Муфта корректировки объема воздуха, поступающего в поддувало29. Clutch for adjusting the volume of air entering the blower

30. Термоотражающий металлический экран, не позволяющий водяному баку влиять на внутритопочную температуру. Экран имеет уклон к передней дверце печи в 5-7° и два отверстия для воздухозаборной и паропроводящей труб30. Heat-reflecting metal screen that does not allow the water tank to affect the in-line temperature. The screen has a slope of 5-7 ° to the front door of the furnace and two openings for the air intake and steam conducting pipes

31. Металлические термозаборные шайбы на трубе воздухозаборника.31. Metal thermal washers on the air intake pipe.

32. Металлические термозаборные козырьки на трубе воздухозаборника32. Metal heat-visors on the air intake pipe

33. Цилиндрические полости в теле внутритопочного водяного бака33. Cylindrical cavities in the body of an in-line water tank

34. Обратный клапан поворотного действия, не позволяющий пару из котла попасть в радиатор.34. The check valve of rotary action, not allowing steam from the boiler to get into the radiator.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

В отличие от миллиона других моделей печей печь "Вартовчанка", помимо возможности обогрева жилища и приготовления пищи, гарантированно предоставляет своему пользователю возможность экономии топлива (не менее чем в два раза) и обеспечивает его электроэнергией.Unlike a million other models of stoves, the Vartovchanka stove, in addition to the possibility of heating the home and cooking, is guaranteed to provide its user with the opportunity to save fuel (at least twice) and provides it with electricity.

Используемый для этого двигатель Стирлинга является идеальным устройством для преобразования тепловой энергии в механическую и далее посредством генератора в электрическую. "Стирлинг" экологичен, у него нет выхлопов, он имеет низкий уровень шума, низкую вибрацию (амплитуда вибрации меньше 0,0038 мм), и у него достаточные мощность и КПД, чтобы привести в движение электрический генератор.The Stirling engine used for this is an ideal device for converting thermal energy into mechanical energy and then through a generator into electrical energy. The Stirling is environmentally friendly, it has no exhaust, it has a low noise level, low vibration (vibration amplitude is less than 0.0038 mm), and it has sufficient power and efficiency to set in motion an electric generator.

Если верить автору статьи "Двигатель Стирлинга" в электронной энциклопедии "За рулем", подобные двигатели могут достигать показателя КПД в 70%! Это намного выше любого другого, выпускаемого в наше время двигателя. С учетом развития современной точности обработки деталей и применения новейших материалов даже пробные образцы современных "Стирлингов" дают 39% коэффициента полезного действия.If you believe the author of the article "Stirling Engine" in the electronic encyclopedia "Behind the Wheel", such engines can achieve an efficiency factor of 70%! This is much higher than any other engine manufactured in our time. Given the development of modern precision machining of parts and the use of the latest materials, even trial samples of modern Stirlings give 39% efficiency.

Но мы не будем рассчитывать на такие высокие коэффициенты, и, основываясь на "таблице КПД двигателей Стирлинга-Карно", взяв за основу температуру "горячего" цилиндра в 100°С и температуру "холодного" в 30°С, получаем КПД 18.76%, что нас вполне устроит. А если, учитывая закрытую систему движения пара, температура нагревающегося цилиндра увеличится до 150°С, коэффициент полезного действия возрастет до 28,76%. Этого вполне хватит, чтобы, к примеру, раскрутить низкооборотный генератор Белашова МГБ-300-84-2, или МГБ-340-84-1, или любую иную модификацию низкооборотных генераторов, которыми в последнее время насытили рынок "малой энергетики" наши китайские коллеги.But we will not count on such high coefficients, and, based on the "Stirling-Carnot engine efficiency table", taking as the basis the temperature of the "hot" cylinder at 100 ° C and the temperature of the "cold" at 30 ° C, we obtain an efficiency of 18.76%, which will suit us perfectly. And if, given the closed steam movement system, the temperature of the heating cylinder increases to 150 ° C, the efficiency will increase to 28.76%. This is quite enough to, for example, promote the Belashov low-speed generator MGB-300-84-2, or MGB-340-84-1, or any other modification of low-speed generators that our Chinese colleagues have recently saturated the market of "low energy" .

Что же касается такой опции данной печи, как экономия топлива, то благодаря оригинальной системе теплозаборных козырьков и шайб на воздуховоде и паропроводе, разогревающей поступающую в топку паровоздушной смеси, а также термоотражающим экранам, перенаправляющим потоки раскаленного воздуха в печи в нужном направлении, процесс горения топлива в камере сгорания переводится в режим интенсивного образования водяного газа, в соответствии с формулой: Н2О+С→Н2+СО.As regards such an option of this furnace as fuel economy, thanks to the original system of heat-absorbing visors and washers on the air duct and steam pipe that heats the steam-air mixture entering the furnace, as well as heat-reflecting screens redirecting the flow of hot air in the furnace in the right direction, the fuel combustion process in the combustion chamber is transferred to the mode of intensive formation of water gas, in accordance with the formula: H 2 O + C → H 2 + CO.

Водяной газ, состоящий, в основном, из монооксида углерода и водорода, воспламеняясь в топке, использует для своего горения почти весь находящийся в печи кислород. Это резко замедляет процесс сгорания дров или угля. А температура горения водорода и угарного газа, теоретически, могут достигать показателя, превышающего две тысячи градусов, что может даже повлечь за собой правление отдельных металлических деталей. Но наличие в топке водяного бака и недостаточное количество притока кислорода не даст температуре горения подняться выше критических 1500°С.Water gas, consisting mainly of carbon monoxide and hydrogen, igniting in the furnace, uses almost all of the oxygen in the furnace for combustion. This drastically slows down the process of burning wood or coal. And the combustion temperature of hydrogen and carbon monoxide, theoretically, can reach an index exceeding two thousand degrees, which may even entail the reign of individual metal parts. But the presence of a water tank in the furnace and an insufficient amount of oxygen influx will not allow the combustion temperature to rise above critical 1500 ° С.

Поэтому осуществление полезной модели "печь "Вартовчанка" вряд ли потребует решения каких-либо особых задач, затрудняющих промышленный серийный выпуск данного изделия.Therefore, the implementation of the utility model "furnace" Vartovchanka "is unlikely to require solving any special problems that impede the industrial serial production of this product.

Claims (1)

Энергопроизводящая твердотопливная печь длительного горения, состоящая из металлического, термоизолированного снаружи корпуса, топочной камеры, герметично закрывающейся дверцы загрузки топлива, поддувала, наружное жерло которого выполнено в виде патрубка с надетой на нем муфтой корректировки объема воздуха, трубы воздухозаборника, проходящей внутри топки в котел перемешивания горячего воздуха и пара, оснащенной на входе устройством регулировки объема подаваемого воздуха и наваренными на ней термозаборными шайбами и козырьками, также в топке находятся водяной бак, снабженный клапаном сброса аварийного давления газа, соединенный патрубками с котлом перемешивания пара и воздуха и с котлом нагрева двигателя Стирлинга, приводящего в движение электрический генератор, питающий электроприборы, радиатором отопления и трубками паропровода, выполненными с возможностью подачи паровоздушной смеси в топочную камеру, снабженными соплами, обращенными вниз для образования турбулизирующего потока, при этом вертикальная часть паропровода снабжена наварными термозаборными шайбами для увеличения разогрева паровоздушной смеси и превращения ее в водяной газ.An energy-producing solid-fuel long-burning furnace, consisting of a metal, thermally insulated from the outside of the casing, a combustion chamber, a hermetically sealed fuel loading door, was blown, the outer vent of which is made in the form of a pipe with a sleeve for adjusting the air volume on it, an air intake pipe passing inside the furnace into the mixing boiler hot air and steam, equipped at the inlet with a device for adjusting the volume of supplied air and the heat-absorbing washers and visors welded on it, so in the furnace there is a water tank equipped with an emergency gas pressure relief valve, connected by nozzles to a steam and air mixing boiler and to a heating boiler of a Stirling engine, which drives an electric generator that feeds electrical appliances, a heating radiator and steam pipes made with the possibility of supplying steam-air mixture into the combustion chamber, equipped with nozzles facing down to form a turbulent flow, while the vertical part of the steam pipe is equipped with welded heat-sealing washers Bam to increase the heating of the vapor-air mixture and turning it into water gas.
RU2015135444U 2015-08-21 2015-08-21 ENERGY-PRODUCING FURNACE OF LONG-BURNING BURNER RU170523U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015135444U RU170523U1 (en) 2015-08-21 2015-08-21 ENERGY-PRODUCING FURNACE OF LONG-BURNING BURNER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015135444U RU170523U1 (en) 2015-08-21 2015-08-21 ENERGY-PRODUCING FURNACE OF LONG-BURNING BURNER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU170523U1 true RU170523U1 (en) 2017-04-27

Family

ID=58641196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015135444U RU170523U1 (en) 2015-08-21 2015-08-21 ENERGY-PRODUCING FURNACE OF LONG-BURNING BURNER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU170523U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2035667C1 (en) * 1992-07-06 1995-05-20 Акционерное общество "СЭП-Россия" Heat electric generator
RU2363890C2 (en) * 2007-10-16 2009-08-10 Виктор Петрович Павлюков Combustive furnace
RU2528848C1 (en) * 2010-07-20 2014-09-20 Саншайн Кайди Нью Энерджи Груп Ко., Лтд. Method and apparatus for indirect gasification of biomass using steam

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2035667C1 (en) * 1992-07-06 1995-05-20 Акционерное общество "СЭП-Россия" Heat electric generator
RU2363890C2 (en) * 2007-10-16 2009-08-10 Виктор Петрович Павлюков Combustive furnace
RU2528848C1 (en) * 2010-07-20 2014-09-20 Саншайн Кайди Нью Энерджи Груп Ко., Лтд. Method and apparatus for indirect gasification of biomass using steam

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN204301041U (en) Lower feeding biomass combustion boiler
CN106545859A (en) A kind of combustion chamber of liquid fuel and the dual-purpose normal pressure drinking water boiler of biogas
RU170523U1 (en) ENERGY-PRODUCING FURNACE OF LONG-BURNING BURNER
CN206347733U (en) The sufficient safety-type hot-water boiler of one kind burning
CN203703971U (en) Air preheat burner installed rapidly
CN206269163U (en) A kind of negative pressure is ignited heat exchange preheating device
CN201443788U (en) Biomass complete-burning high-efficiency and low-discharge warm cooking stove
CN201262412Y (en) Biomass semi-gasification domestic boiler
CN204388134U (en) Put upside down formula second-time burning steel stove
CN202989069U (en) Vertical type air inlet device of biomass gasifier
CN202281206U (en) Boiler smokeless combustion device
CN204630039U (en) Mixed combustion gas atmospheric pressure kiln
CN206018967U (en) For improving the equipment of hydro-thermal efficiency
CN205026650U (en) Double -deck gasifier heats
CN106352538A (en) Equipment for increasing water heat efficiency
CN210153754U (en) Firewood-burning steam generator
CN108534353B (en) Energy-saving boiler
CN201764533U (en) Firewood-coal double-function gasification oven
CN101598347B (en) Biomass full-combustion cook stove with high efficiency and low emission
CN212299428U (en) Energy-saving heat-conducting oil boiler preheating recovery device
RU2639406C2 (en) Continuous burning boiler
CN102878564B (en) Counter-burning wet combustion furnace
CN201262424Y (en) Household coal and gas integrated boiler
CN2324436Y (en) Efficient energy-saving gasifier
CN200996598Y (en) Smokeless burner with fire chimney in stove

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20200822