RU2038544C1

RU2038544C1 - Hot-water boiler

Info

Publication number: RU2038544C1
Authority: RU
Inventors: Галина Михайловна Невструева; Александр Яковлевич Носовицкий; Николай Иванович Коваленко; Александр Яковлевич Зельцер; Эмилия Иосифовна Тартаковская
Original assignee: Научно-Исследовательский Институт Санитарной Техники И Оборудования Зданий И Сооружений
Priority date: 1991-07-01
Filing date: 1991-07-01
Publication date: 1995-06-27

Abstract

FIELD: heat engineering. SUBSTANCE: hot-water boiler has furnace 2 in the body in the form of water jacket 1. Burner 4 is installed on furnace wall 3. The boiler uses bottom plate 7, fire grate 8. Installed in fire ducts 5 are longitudinal ribs 9 made with fold flanges 10 at the level of inlet sections 11 of ducts 5. The bottom plate is positioned in furnace 2 between burner 4 and fire grate 8, it is made detachable. Water jacket 1 is furnished with shoulders 12 facing ducts 5 forming a knuckle with fold flanges 10 of ribs 9. Fire grate 8 may be built up of central and peripheral parts 13 and 14, the first of them being detachable, and the other is water cooled. Wall 15 of furnace 2 is detachable. EFFECT: enhanced efficiency. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в отопительных водогрейных котлах. The invention relates to heat engineering and can be used in heating hot water boilers.

Известен водогрейный котел, содержащий размещенную соосно в корпусе в виде водяной рубашки топочную камеру, ограниченную с двух сторон торцевыми стенками, у одной из которых установлена горелка, и соединенную с дымогарными каналами, образованными продольными перегородками. Недостатком конструкции является невозможность сжигания в котле твердого топлива и низкая эффективность сжигания, обусловленная наличием водоохлаждаемой рубашки между топкой и дымогарными каналами. Known water boiler containing coaxially placed in the body in the form of a water jacket, the combustion chamber, bounded on both sides by end walls, one of which has a burner, and connected to the smoke channels formed by longitudinal partitions. The design flaw is the impossibility of burning solid fuel in the boiler and low combustion efficiency due to the presence of a water-cooled jacket between the furnace and the smoke channels.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению и выбранным в качестве прототипа является водогрейный котел, содержащий размещенную соосно в корпусе в виде водяной рубашки топочную камеру, ограниченную с двух сторон торцевыми стенками, у одной из которых установлена горелка, и соединенную с дымогарными каналами, обрамленными криволинейной обечайкой. The closest in technical essence and the achieved result to the invention and selected as a prototype is a hot water boiler containing a combustion chamber coaxially placed in the form of a water jacket, bounded by end walls on both sides, one of which has a burner, and connected to smoke channels framed by a curved shell.

Недостатком известной конструкции является то, что она не предусматривает сжигания в котле твердого топлива и не может обеспечить полного сгорания смолосодержащих видов топлива (молодых твердых и жидкого) из-за низкого температурного уровня поверхностей стен, ограждающих топку (водоохлаждаемые боковые и торцевая стенки), что вызывает конденсацию смол при соприкосновении с ними потока газообразных продуктов сгорания. A disadvantage of the known design is that it does not provide for burning solid fuel in the boiler and cannot ensure complete combustion of tar-containing fuels (young solid and liquid) due to the low temperature level of the wall surfaces enclosing the furnace (water-cooled side and end walls), which causes condensation of the resins upon contact with them the flow of gaseous products of combustion.

Целью изобретения является повышение универсальности конструкции за счет обеспечения возможности эффективного сжигания твердого топлива, а также улучшение теплотехнических характеристик котла и повышение эффективности сжигания топлива. The aim of the invention is to increase the versatility of the design by providing the possibility of efficient combustion of solid fuel, as well as improving the thermal characteristics of the boiler and increasing the efficiency of fuel combustion.

Водогрейный котел, содержащий размещенную соосно в корпусе в виде водяной рубашки топочную камеру, ограниченную с двух сторон торцевыми стенками, у одной из которых установлена горелка, и соединенную с дымогарными каналами, обрамленными криволинейной обечайкой, поставленная цель достигается тем, дополнительно содержит подовый лист, колосниковую решетку и продольные ребра, последние из которых установлены в дымогарных каналах и выполнены с отгибами на уровне входных сечений упомянутых каналов, а подовый лист размещен в топочной камере между горелкой и колосниковой решеткой и выполнен съемным, при этом водяная рубашка снабжена выступами в сторону дымогарных каналов, образующими с отгибами ребер пережим. Колосниковая решетка может быть выполнена составной из центральной и периферийной частей, первая из которых съемная, а вторая водоохлаждаемая. Вторая торцевая стенка топочной камеры может быть выполнена съемной. A water boiler containing a combustion chamber arranged coaxially in the form of a water jacket, bounded on both sides by end walls, one of which has a burner, and connected to smoke channels, framed by a curved shell, this goal is achieved by additionally containing a hearth sheet grating and longitudinal ribs, the last of which are installed in the smoke channels and are made with bends at the level of the input sections of the said channels, and the hearth sheet is placed in the combustion chamber between the burner and the grate and is removable, while the water jacket is equipped with protrusions towards the smoke channels, forming a pinch with the bends of the ribs. The grate can be made integral of the central and peripheral parts, the first of which is removable, and the second is water-cooled. The second end wall of the combustion chamber can be made removable.

Универсальность конструкции предусматривает возможность качественного и эффективного сжигания разных видов топлива в топочном объеме котла при его несложном переоборудовании, позволяющем реализовать разные способы сжигания, наиболее эффективные для каждого вида топлива. Конструкция позволяет использовать способ нижнего горения при работе на углях с большим выходом летучих. При работе на антраците применяется способ верхнего горения, для чего вторая торцевая стенка топочной камеры легко демонтируется. The universality of the design provides for the possibility of high-quality and efficient combustion of various types of fuel in the furnace furnace volume with its simple conversion, which allows implementing different methods of combustion, the most effective for each type of fuel. The design allows the use of the lower combustion method when working on coals with a large yield of volatiles. When working on anthracite, the upper combustion method is used, for which the second end wall of the combustion chamber is easily dismantled.

При работе на газе или легком жидком топливе подовый лист и центральная часть колосниковой решетки снимаются, обеспечивая беспрепятственное попадание факела горелки в полость топочной камеры, а при работе на твердом топливе они устанавливаются на место. When working on gas or light liquid fuel, the hearth sheet and the central part of the grate are removed, ensuring that the torch torch enters the cavity of the combustion chamber without hindrance, and when working on solid fuel, they are put in place.

Принятые конструктивные решения обеспечивают повышение эффективности конструкции. Adopted structural solutions provide increased design efficiency.

Во-первых, наличие неводоохлаждаемых участков стен топочной камеры в виде продольных ребер дымогарных каналов, а также второй торцевой стенки топочной камеры повышает температурный уровень топочного процесса, что способствует обеспечению полноты сгорания и уменьшению коэффициента разбавления продуктов сгорания, особенно на низких нагрузках при пониженной температуре котловой воды. Firstly, the presence of non-water-cooled sections of the walls of the combustion chamber in the form of longitudinal edges of the smoke channels, as well as the second end wall of the combustion chamber increases the temperature level of the combustion process, which contributes to the completeness of combustion and a decrease in the coefficient of dilution of combustion products, especially at low loads at low boiler temperatures water.

Благодаря этому уменьшаются потери тепла с химическим недожогом и уходящими газами, а также вредные выбросы в атмосферу. Due to this, heat losses with chemical combustion and flue gases, as well as harmful emissions into the atmosphere are reduced.

Во-вторых, организация омывания водой всего периметра обечайки, образующей дымогарные каналы, улучшает эффективность использования поверхности обечайки с коэффициентом тепловой эффективности, равным 1. Это снижает металлоемкость и удешевляет конструкцию котла. Secondly, the organization of water washing the entire perimeter of the shell forming smoke channels improves the efficiency of using the surface of the shell with a coefficient of thermal efficiency equal to 1. This reduces the metal consumption and reduces the cost of the boiler design.

В-третьих, увеличенная по сравнению с прототипом поверхность нагрева за счет использования частично водоохлаждаемой колосниковой решетки создает предпосылки для более полного охлаждения продуктов сгорания. Thirdly, the heating surface increased in comparison with the prototype due to the use of a partially water-cooled grate, creates the prerequisites for a more complete cooling of the combustion products.

В-четвертых, наличие пережима по внутреннему периметру топочной камеры на уровне входных сечений дымогарных каналов позволяет при работе на твердом топливе создать под каналами участки слоя малой переменной высоты (под углом естественного откоса), имеющие по сравнению с основным массивом топлива небольшое аэродинамическое сопротивление, что обеспечивает подачу достаточного количества воздуха либо первичного в зону горения, при сжигании углей с большим выходом летучих способом нижнего горения, либо вторичного в надслойную зону при сжигании антрацита способом верхнего шахтно-слоевого горения. Кроме того, имеющиеся вертикальные щели между продольными ребрами обечайки позволяют частично подавать воздух в слой по всей его высоте (вентилировать пристенную часть слоя), что интенсифицирует горение при сжигании мелкофракционного топлива. Fourth, the presence of a pinch along the inner perimeter of the combustion chamber at the level of the inlet sections of the smoke channels allows, when working on solid fuel, to create sections of a layer of small variable height (at an angle of repose) under the channels, which have a small aerodynamic drag compared to the main mass of fuel, which provides a sufficient amount of air either primary to the combustion zone, when burning coal with a large output of volatile lower combustion method, or secondary to the superlayer zone during compression ganii anthracite method silo upper-layer combustion. In addition, the existing vertical slots between the longitudinal edges of the shell allow you to partially supply air to the layer along its entire height (to ventilate the wall part of the layer), which intensifies combustion during the combustion of small-fraction fuel.

Таким образом, решается задача снабжения необходимым воздухом процессов горения разных видов твердого топлива, что обеспечивает его качественное сжигание, т. е. минимальные потери с химическим недожогом. Thus, the problem of supplying the necessary air to the combustion processes of various types of solid fuel is solved, which ensures its high-quality combustion, i.e., minimal losses with a chemical underburning.

Среди известных технических решений в данной и смежных областях техники не выявлено объектов, которым отличительные признаки, идентичные или эквивалентные отличительным признакам заявляемого технического решения, придавали бы свойства, аналогичные тем, которые эти признаки придают заявляемому решению. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию "существенные отличия". Among the known technical solutions in this and related fields of technology, no objects have been identified to which the distinctive features identical or equivalent to the distinctive features of the claimed technical solution would impart properties similar to those which these signs give to the claimed solution. Therefore, the claimed invention meets the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 изображен предлагаемый котел, продольный разрез (по дымогарным каналам); на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows the proposed boiler, a longitudinal section (through smoke channels); in FIG. 2, section AA in FIG. 1.

Водогрейный котел содержит размещенную соосно в корпусе в виде водяной рубашки 1 топочную камеру 2, ограниченную с двух сторон торцевыми стенками, у одной 3 из которых установлена горелка 4, и соединенную с дымогарными каналами 5, обрамленными криволинейной обечайкой 6. Котел содержит подовый лист 7, колосниковую решетку 8 и продольные ребра 9, последние из которых установлены в дымогарных каналах 5 и выполнены с отгибами 10 на уровне входных сечений 11 упомянутых каналов 5, а подовый лист 7 размещен в топочной камере 2 между горелкой 4 и колосниковой решеткой 8, водяная рубашка 1 снабжена выступами 12 в сторону дымогарных каналов 5, образующими с отгибами 10 ребер 9 пережим. Колосниковая решетка 8 может выполняться составной из центральной 13 и периферийной 14 частей, первая из которых выполнена съемной, а вторая водоохлаждаемой. Вторая торцевая стенка 15 топочной камеры 2 выполнена съемной и установлена на опоре 16. На уровне выходных сечений 17 дымогарных каналов 5 расположен сборный газовоздушный короб 18, переходящий в конвективный газоход 19, за которым размещен дымовой патрубок 20. The boiler contains coaxially placed in the body in the form of a water jacket 1 combustion chamber 2, bounded on both sides by end walls, one of which 3 has a burner 4, and connected to smoke channels 5 framed by a curved shell 6. The boiler contains a hearth sheet 7, grate 8 and longitudinal ribs 9, the last of which are installed in the smoke channels 5 and are made with bends 10 at the level of the inlet sections 11 of said channels 5, and the hearth sheet 7 is placed in the combustion chamber 2 between the burner 4 and the grates th grating 8, the water jacket 12 1 is provided with projections towards the flue channel 5 constituting the stiffener 10 with ribs 9 experienced. The grate 8 can be made integral of the Central 13 and peripheral 14 parts, the first of which is removable, and the second is water-cooled. The second end wall 15 of the combustion chamber 2 is removable and mounted on a support 16. At the level of the output sections 17 of the smoke channels 5, a prefabricated gas duct 18 is located, passing into a convective gas duct 19, behind which a smoke pipe 20 is placed.

Котел работает следующим образом. The boiler operates as follows.

Работа на твердом топливе осуществляется при установленных в топочной камере 2 подовом листе 7 и центральной части 13 колосниковой решетки 8. Work on solid fuel is carried out when installed in the combustion chamber 2 hearth sheet 7 and the Central part 13 of the grate 8.

При работе на каменных углях с большим выходом летучих веществ применяется способ нижнего горения топлива в тонком слое, как наиболее эффективный для таких топлив, соответствующий их физико-химическим свойствам и обеспечивающий отсутствие химического недожога. Для осуществления способа нижнего горения в топочной камере 2 должна быть установлена торцевая стенка 15. Горение происходит в тонком слое, образованном пережимом из выступов 12 и отгибов 10. Воздух, подаваемый в зону горения, поступает к горящему слою снизу через колосниковую решетку 8, причем большая его часть поступает по периферии топочной камеры в зону дымогарных каналов 5 вследствие малого аэродинамического сопротивления слоя на этом участке по сравнению с сопротивлением основного массива топлива. Часть воздуха используется в качестве первичного, другая часть, нагреваясь при прохождении через горящий слой, попадает в дымогарные каналы 5, где, смешиваясь с продуктами неполного сгорания, участвует в их дожигании. When working on fossil fuels with a large yield of volatile substances, the lower burning method of fuel in a thin layer is used as the most effective for such fuels, corresponding to their physicochemical properties and ensuring the absence of chemical underburning. To implement the lower combustion method, an end wall 15 must be installed in the combustion chamber 2. Combustion takes place in a thin layer formed by a pinch of protrusions 12 and bends 10. The air supplied to the combustion zone enters the burning layer from below through the grate 8, and a large part of it enters the periphery of the combustion chamber into the area of smoke channels 5 due to the low aerodynamic drag of the layer in this area compared to the resistance of the main fuel mass. Part of the air is used as primary, another part, heating up when passing through the burning layer, enters the smoke channels 5, where, mixed with incomplete combustion products, it takes part in their afterburning.

При работе на антраците и углях с малым выходом летучих используется способ верхнего шахтно-слоевого сжигания, при котором горение происходит во всем объеме загруженного топлива. Для этого торцевая стенка 15 демонтируется. Воздух поступает в зону горения снизу через колосниковую решетку 8 и распределяется на две части: первичный, подаваемый непосредственно в слой, и вторичный, который ввиду малого аэродинамического сопротивления не заполняемых топливом дымогарных каналов 5 и пристенных участков слоя малой высоты под каналами 5 направляется по каналам 5, нагреваясь и смешиваясь по пути движения с продуктами неполного сгорания, поступающими из нижнего периферийного участка слоя. После этого газовоздушная смесь поступает в сборный короб 18 топочной камеры 2, где используется для дожигания продуктов неполного окисления. Далее продукты сгорания поступают в конвективный газоход 19 и затем отводятся в дымовую трубу через дымовой патрубок 20. When working on anthracite and coal with a low yield of volatiles, the method of upper mine-layer burning is used, in which combustion occurs in the entire volume of loaded fuel. For this, the end wall 15 is dismantled. Air enters the combustion zone from below through the grate 8 and is distributed into two parts: the primary, supplied directly to the layer, and the secondary, which, due to the low aerodynamic resistance of the smoke-free channels 5 not filled with fuel, and the wall sections of the low-altitude layer under the channels 5, are directed through the channels 5 , heating up and mixing along the path with incomplete combustion products coming from the lower peripheral section of the layer. After that, the gas-air mixture enters the collecting box 18 of the combustion chamber 2, where it is used for afterburning products of incomplete oxidation. Next, the combustion products enter the convection duct 19 and then are discharged into the chimney through the chimney 20.

Работа котла на газе или жидком топливе происходит после демонтажа подового листа 7 и центральной съемной части 13 колосниковой решетки 8. Торцевая стенка 15 перекрывает топочную камеру 2 сверху. Под действием конвективных сил газовый или жидкотопливный факел горелки 4 устремляется вверх до горячей торцевой стенки 15 по центральной части топочной камеры 2, практически не соприкасаясь со стенками водяной рубашки 1, благодаря чему по пути движения факела происходит практически полное сгорание, после чего газы опускаются вдоль боковых стенок топочной камеры 2, омывая внутренние поверхности ребер 9 и участков водяной рубашки 1 между ними, через входные сечения 11 попадают в дымогарные каналы 5 и под действием тяги направляются по каналам 5 в сборный короб 18 и далее в конвективный газоход 19 и затем через дымовой патрубок 20 уходят из котла. The operation of the boiler on gas or liquid fuel occurs after dismantling the hearth sheet 7 and the central removable part 13 of the grate 8. The end wall 15 overlaps the combustion chamber 2 from above. Under the action of convective forces, the gas or liquid fuel torch of the burner 4 rises up to the hot end wall 15 along the central part of the combustion chamber 2, practically not touching the walls of the water jacket 1, due to which almost complete combustion occurs along the path of the torch, after which the gases fall along the side the walls of the combustion chamber 2, washing the inner surfaces of the ribs 9 and the sections of the water jacket 1 between them, through the inlet sections 11 enter the smoke channels 5 and, under the action of the draft, are guided through the channels 5 into the collection box 18 and further into the convective gas duct 19 and then through the smoke pipe 20 leave the boiler.

При необходимости очистка поверхностей нагрева от золовых и сажистых отложений производится через верхний проем топочной камеры 2 ершом или скребком, который для очистки дымогарных каналов 5 вводится поочередно в каналы через их выходные сечения 17, проводится вдоль щелей между ребрами и выводится через входные сечения 11. If necessary, the heating surfaces are cleaned of ash and soot deposits through the upper opening of the combustion chamber 2 with a brush or scraper, which is inserted alternately into the channels through their outlet sections 17 to clean the smoke channels 5, carried out along the cracks between the ribs, and discharged through the inlet sections 11.

Claims

1. A WATER BOILER containing a combustion chamber coaxially placed in the form of a water jacket, bounded on both sides by end walls, one of which has a burner, and connected to smoke channels framed by a curvilinear shell, characterized in that it further comprises a hearth sheet , grate and longitudinal ribs, the latter are installed in the smoke channels and are made with bends at the level of the input sections of the channels, and the hearth sheet is placed in the combustion chamber between the burner and the grate and made removable, while the water jacket is equipped with protrusions facing the smoke channels, forming a clamp with the bends of the ribs.

2. The boiler according to claim 1, characterized in that the grate is made of composite of the Central and peripheral parts, the first of which is removable, and the second is water-cooled.

3. The boiler according to claims 1 and 2, characterized in that the second end wall of the combustion chamber is removable.