RU207095U1

RU207095U1 - Gas Generator Boiler

Info

Publication number: RU207095U1
Application number: RU2020115738U
Authority: RU
Inventors: Ринат Шавкатович Яибеков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-Производственное Предприятие "АгроТеплоЭнергетика"
Priority date: 2020-05-13
Filing date: 2020-05-13
Publication date: 2021-10-12

Abstract

Газогенераторный котёл с горизонтально и вертикально расположенными блоками теплообменников, содержащий вертикально ориентированный корпус. Полезная модель относится к теплоэнергетике, в частности к твердотопливным водогрейным котлам. Сущность полезной модели заключается в повышении экономичности и эффективности газогенераторного котла, а также условий безопасной эксплуатации. Решаемые технические проблемы при этом - это максимальное использование свободного пространства внутри корпуса котла для размещения дополнительных теплообменников и исключение термических ожогов обслуживающего персонала при загрузке топлива.Получаемый технический результат при осуществлении полезной модели достигается за счёт использования внутреннего пространства нижней части корпуса котла, с помощью установки дополнительных блоков теплообменников. Такое техническое решение даёт возможность значительно увеличить площадь поверхности нагрева, увеличить расстояние и время прохождения дымовыми газами газоходов блоков теплообменников, что в свою очередь повышает мощность и энергоэффективность при тех же габаритных размерах и делает газогенераторный котёл более мощным и компактным.Другим получаемым техническим результатом полезной модели является конструкция рычага управления заслонки перепуска дымовых газов, ручка которой находится перед дверцей камеры загрузки топлива и препятствует её открытию во время работы. В других газогенераторных, пиролизных котлах существует такая проблема, что при открытии дверцы загрузочной камеры во время работы котла, происходит самовоспламенение топочных газов, которое приводит к термическим ожогам обслуживающего персонала. Получаемое техническое решение позволяет исключить человеческий фактор и повышает степень безопасности.Gas generator boiler with horizontally and vertically located heat exchanger blocks, containing a vertically oriented casing. The utility model relates to heat power engineering, in particular to solid fuel hot water boilers. The essence of the utility model is to increase the economy and efficiency of the gas-generating boiler, as well as the conditions for safe operation. The technical problems to be solved in this case are the maximum use of the free space inside the boiler body to accommodate additional heat exchangers and the elimination of thermal burns of the operating personnel when loading fuel. heat exchanger blocks. Such a technical solution makes it possible to significantly increase the heating surface area, increase the distance and time of passage of flue gases through the gas ducts of the heat exchanger blocks, which in turn increases the power and energy efficiency with the same overall dimensions and makes the gas generator boiler more powerful and compact. is the design of the control lever of the flue gas bypass flap, the handle of which is located in front of the door of the fuel loading chamber and prevents it from opening during operation. In other gas generating, pyrolysis boilers, there is such a problem that when the door of the loading chamber is opened during the operation of the boiler, flue gases spontaneously ignite, which leads to thermal burns of the operating personnel. The resulting technical solution eliminates the human factor and increases the degree of safety.

Description

Данный патент используется в сфере устройств для сжигания:This patent is used in the field of combustion devices:

F23B 10/00 Устройства для сжигания, характеризующиеся комбинацией двух или более камер сгорания. F23B 10/00 Combustion devices characterized by a combination of two or more combustion chambers.

F23B 10/02 Включающие отдельные камеры для вторичного сжигания. F23B 10/02 Incorporating separate secondary combustion chambers.

F23B Способы или устройства для сжигания только твердого топлива (для сжигания топлива, которое находится в твердом состоянии при комнатной температуре, но сжигается в расплавленной форме, например свечного воска.F23B Methods or apparatus for burning solid fuels only (for burning fuels that are solid at room temperature but burned in molten form, such as candle wax.

F23D; с использованием твердого топлива, находящегося во взвешенном состоянии в воздухе. F23D; using solid fuel suspended in air.

F23D 11/00; с использованием твердого топлива вместе с жидким, газообразным топливом или с твердым топливом, находящимся во взвешенном состоянии в воздухе, одновременно или попеременно.F23D 11/00; using solid fuel together with liquid, gaseous fuel or solid fuel suspended in air, simultaneously or alternately.

Известны газогенераторные отопительные устройства [котёл отопительный, патент РФ №2439437], пиролизный котёл утилизатор RU 2 660987 (дата приоритета 21.07.2017), которые имеют в своей конструкции вертикально ориентированный корпус, камеру загрузки топлива, камеру сгорания (дожигания) и вертикально ориентированные газоходы. В этих и подобных им конструкциях котлов газоходы имеют вертикальное расположение, занимают достаточно значительное пространство и имеют ограниченное количество оборотов дымовых газов, короткое расстояние и время прохождения от момента сгорания до момента выхода в дымовую трубу, при том, что камера сгорания, где происходит сгорание и дожиг пиролизных газов, имеет хороший запас свободного пространства, и чем больше мощность котла, тем больше размеры этого пространства. Это пространство конструктивно возникает ввиду того, что расположенная выше камера загрузки топлива значительна по своим размерам и имеет смежное расположение с камерой сгорания, а также из-за особенностей конструкции и изготовления котла. Также конструктивными недостатками таких котлов является то, что при открытии дверцы камеры загрузки топлива, без предварительного открытия заслонки перепуска дымовых газов, происходит неконтролируемое воспламенение топочных газов и вследствие этого термические ожоги обслуживающего персонала.Known gas-generating heating devices [heating boiler, RF patent No. 2439437], pyrolysis waste heat boiler RU 2 660987 (priority date 21.07.2017), which have in their design a vertically oriented body, a fuel loading chamber, a combustion (afterburner) chamber and vertically oriented gas ducts ... In these and similar boiler structures, the gas ducts have a vertical arrangement, occupy a fairly large space and have a limited number of flue gas revolutions, a short distance and transit time from the moment of combustion to the moment they exit into the chimney, despite the fact that the combustion chamber, where combustion and afterburning of pyrolysis gases, has a good supply of free space, and the greater the boiler power, the larger the size of this space. Structurally, this space arises due to the fact that the fuel loading chamber located above is significant in size and has an adjacent location with the combustion chamber, as well as due to the design and manufacture of the boiler. Also, the design disadvantages of such boilers are that when the door of the fuel loading chamber is opened, without first opening the flue gas bypass damper, uncontrolled ignition of flue gases occurs and, as a result, thermal burns of the operating personnel.

В заявляемой полезной модели газогенераторного котла эти конструктивные недостатки исключаются за счёт того, что максимально плотно используется внутреннее пространство для устройства и размещения дополнительных теплообменников, при тех же габаритных размерах, и используется конструкция рычага заслонки перепуска дымовых газов, обеспечивающая безопасность обслуживающего персонала в процессе эксплуатации.In the claimed utility model of a gas-generating boiler, these design flaws are eliminated due to the fact that the inner space is used as closely as possible for the device and placement of additional heat exchangers, with the same overall dimensions, and the design of the flue gas bypass damper lever is used, which ensures the safety of maintenance personnel during operation.

Газогенераторный котёл относится к теплоэнергетике, в частности к водогрейным твердотопливным котлам шахтного типа, с опрокинутым процессом горения и предназначен для нагрева воды и отопления различных зданий и сооружений. В качестве топлива используются дрова, уголь и топливные брикеты. Котёл в своей конструкции, наряду с вертикально расположенными газоходами 1, состоящими из блока теплообменников в задней части котла, имеет в нижней своей части, параллельно и продольно камере сгорания, горизонтально расположенные газоходы 2, состоящие из блоков теплообменников, которые заполняют собой пространство между камерой сгорания 5 и наружными стенками котла и могут располагаться как с одной из сторон, по отношению к камере сгорания, так и с обеих его сторон. Корпус котла сварен из листовой стали, и имеет в своём составе: верхнюю загрузочную камеру 3, с дверцей 4; нижнюю камеру сгорания 5, с дверцей 6; передние нижние дверцы 7 обслуживания и чистки газоходов блоков теплообменников, расположенные в передней нижней части котла по бокам от дверцы камеры сгорания; боковые дверцы 8 для обслуживания и чистки, расположенных в задней нижней части котла промежуточных дымовых каналов19; воздушные каналы подачи воздуха 9 по бокам и сзади котла, вентилятор подачи воздуха 10, блок управления вентилятором 11, дымовую камеру 12 , расположенную в верхней задней части котла с люком, для чистки газоходов вертикально расположенного блока теплообменников 1, заслонку перепуска дымовых газов камеры загрузки 13 в верхней части котла, и приваренный к ней одним концом рычаг 14, расположенный продольно сверху котла. Рычаг управления заслонкой 14 расположен сверху котла, продольно корпусу, и сделан так, что своей конструкцией препятствует открытию загрузочной дверцы 4, во время работы котла. Ручка рычага 14 при этом находится напротив дверцы камеры загрузки топлива, во время открытия заслонки 13 ручка перемещается по оси вращения вверх, тем самым давая возможность для открытия дверцы 4. Это в свою очередь защищает обслуживающий персонал от термических ожогов, поскольку перед открытием дверцы 4 камеры загрузки 3, должна быть открыта заслонка 13 перепуска дымовых газов для исключения возможности самовоспламенения пиролизных газов. В верхней и нижней части котла находятся приваренные к корпусу патрубки подачи и отвода теплоносителя 15. Сверху корпуса котла приварены гнезда 16 под съёмные датчики и приборы контроля. Теплоноситель 20 циркулирует в пространстве между стенками котла и между стенками газоходов блоков теплообменников, конструкция которых может быть выполнена в жаротрубном, водотрубном или ином исполнении.The gas-generating boiler belongs to heat power engineering, in particular, to hot water solid fuel boilers of mine type, with an inverted combustion process and is intended for heating water and heating various buildings and structures. Firewood, coal and fuel briquettes are used as fuel. The boiler in its design, along with vertically located gas ducts 1, consisting of a block of heat exchangers in the rear part of the boiler, has horizontally located gas ducts 2 in its lower part, parallel and longitudinally to the combustion chamber, consisting of blocks of heat exchangers that fill the space between the combustion chamber 5 and the outer walls of the boiler and can be located both on one side, in relation to the combustion chamber, and on both sides. The boiler body is welded from sheet steel, and includes: the upper loading chamber 3, with door 4; lower combustion chamber 5, with door 6; front lower doors 7 for maintenance and cleaning of flue gas ducts of heat exchanger units, located in the front lower part of the boiler on the sides of the door of the combustion chamber; side doors 8 for maintenance and cleaning, located in the rear lower part of the boiler, intermediate smoke channels 19; air supply ducts 9 on the sides and rear of the boiler, air supply fan 10, fan control unit 11, smoke chamber 12 located in the upper rear part of the boiler with a hatch for cleaning the flue ducts of the vertically located heat exchanger block 1, flue gas bypass damper of the loading chamber 13 in the upper part of the boiler, and a lever 14 welded to it at one end, located longitudinally on top of the boiler. The flap control lever 14 is located on top of the boiler, longitudinally to the body, and is made in such a way that its design prevents the opening of the loading door 4 during boiler operation. The handle of the lever 14 is located opposite the door of the fuel loading chamber; during opening of the shutter 13, the handle moves along the axis of rotation upward, thereby making it possible to open the door 4. This, in turn, protects the operating personnel from thermal burns, since before opening the door 4 of the chamber load 3, the flue gas bypass damper 13 must be open to exclude the possibility of spontaneous ignition of pyrolysis gases. In the upper and lower parts of the boiler are welded to the body pipes for supply and discharge of the coolant 15. On top of the boiler body there are welded sockets 16 for removable sensors and control devices. The coolant 20 circulates in the space between the walls of the boiler and between the walls of the gas ducts of the heat exchanger blocks, the design of which can be made in a fire-tube, water-tube or other design.

В представленном рисунке котла газоходы блоков теплообменников 1 и 2 выполнены с жаровыми дымогарными трубами, которые наиболее лучше подходят для массового производства. In the boiler diagram shown, the flue pipes of heat exchanger blocks 1 and 2 are made with flame tubes, which are best suited for mass production.

В основу работы котла положен принцип газификации твёрдого топлива. При работе котла вырабатываемый газ из верхней камеры загрузки 3 (газообразования) проходит через форсунку 17 и, смешиваясь с вторичным воздухом, выходит открытым пламенем в нижнюю камеру сгорания 5, где происходит сгорание газов. Далее из камеры сгорания 5 горячие газы 21 попадают в расположенный сзади дымовой канал 19, после которой, разделяясь на несколько потоков, попадают в газоходы горизонтально расположенных теплообменников, разворачиваясь при этом на 180 градусов. Выходя из газоходов блока теплообменников в передней части котла, горячие газы 21 вновь поворачивают на 180 градусов и заходят обратно в верхние горизонтально расположенные газоходы 2 блока теплообменников, совершая, таким образом, оборот. Далее проходя дымовой канал 19, горячие газы 21 поворачивают уже на 90 градусов вверх, проходят на своём пути вертикально расположенные газоходы 1 блока теплообменников, расположенные в задней части котла и выходят остывшими по дымовой трубе в атмосферу. The boiler is based on the principle of solid fuel gasification. During the operation of the boiler, the gas produced from the upper loading chamber 3 (gas formation) passes through the nozzle 17 and, mixing with the secondary air, exits with an open flame into the lower combustion chamber 5, where the gases are combusted. Then, from the combustion chamber 5, hot gases 21 enter the flue duct 19 located behind, after which, being divided into several streams, they enter the gas ducts of horizontally located heat exchangers, while turning 180 degrees. Coming out of the gas ducts of the heat exchanger block in the front of the boiler, the hot gases 21 again turn 180 degrees and enter back into the upper horizontally located gas ducts 2 of the heat exchanger block, thus making a revolution. Further, passing through the flue channel 19, the hot gases 21 turn already 90 degrees upward, pass vertically located gas ducts 1 of the heat exchanger block located in the rear of the boiler on their way and exit cooled down through the chimney into the atmosphere.

Таким образом, достигается максимальный теплосъём и высокий КПД сгорания топлива. Проведенные испытания показали, что при температуре в камере сгорания около 1000 градусов Цельсия, температура дымовых газов на выходе из котла в рабочем режиме не превышает 100 градусов Цельсия. В конструкции котла предусмотрены дверцы и люки, которые обеспечивают доступ ко всем внутренним частям, что позволяют легко его чистить, обслуживать и осматривать. Горизонтально расположенные газоходы теплообменников, камеру сгорания и дымовые каналы возможно чистить и осматривать во время работы котла, при открытой заслонке перепуска дымовых газов.Thus, the maximum heat removal and high efficiency of fuel combustion are achieved. The tests carried out have shown that at a temperature in the combustion chamber of about 1000 degrees Celsius, the temperature of flue gases at the exit from the boiler in operating mode does not exceed 100 degrees Celsius. The boiler is designed with doors and hatches that provide access to all internal parts, making it easy to clean, maintain and inspect. The horizontally located heat exchanger flues, combustion chamber and flue ducts can be cleaned and inspected during boiler operation, with the flue gas bypass damper open.

Всё это вместе взятое повышает производительность, надёжность и эффективность работы котла, значительно, по сравнению с другими твердотопливными котлами уменьшает потребление топлива, снижает стоимость выработанной тепловой энергии и имеет возможности для широкого использования в теплоэнергетике и в народном хозяйстве в целом.All this taken together increases the productivity, reliability and efficiency of the boiler, significantly, in comparison with other solid fuel boilers, reduces fuel consumption, reduces the cost of generated thermal energy and has the potential for widespread use in heat power engineering and in the national economy as a whole.

Заявляемая модель поясняется рисунками: The claimed model is illustrated by figures:

На рис. 1 представлен продольный разрез котла в районе газоходов блоков теплообменников, состоящих из жаровых дымогарных труб со схемой движения дымовых газов по ним, схемой движения теплоносителя между стенками котла и в межтрубном пространстве блоков теплообменников.In fig. 1 shows a longitudinal section of a boiler in the area of gas ducts of heat exchanger blocks, consisting of flame smoke tubes with a scheme of flue gas movement along them, a scheme of coolant movement between the walls of the boiler and in the annular space of heat exchanger blocks.

На рис. 2 представлен поперечный разрез в районе камеры загрузки и камеры сгорания.In fig. 2 shows a cross-section in the area of the loading chamber and the combustion chamber.

На рис. 3 представлена передняя часть котла с дверцами камеры загрузки, камеры сгорания, дверцы обслуживания и чистки газоходов блоков теплообменников.In fig. 3 shows the front part of the boiler with the doors of the loading chamber, combustion chamber, service and cleaning doors of the heat exchanger blocks.

На рис. 4 представлен продольный разрез котла в районе камеры загрузки топлива и камеры сгорания, со схемой движения первичного воздуха из отверстий воздушного канала камеры загрузки и отверстий форсунки, соединяющей обе камеры между собой. In fig. 4 shows a longitudinal section of the boiler in the area of the fuel loading chamber and the combustion chamber, with a diagram of the movement of primary air from the openings of the air channel of the loading chamber and the openings of the nozzle connecting both chambers to each other.

Claims

1. A gas-generating boiler containing a housing, a loading chamber, a combustion chamber connected to it by a nozzle, connected by smoke channels with vertically arranged gas ducts, consisting of a block of heat exchangers, connected to a chimney, characterized in that it additionally has gas ducts consisting of a block of heat exchangers located below fuel loading chambers, parallel and longitudinally to the combustion chamber, which have a reverse stroke, which allows the flue gases to make a revolution, turning 180 degrees, move parallel and longitudinally to the combustion chamber, thereby increasing the heating surface area, as well as increasing the distance and time of passage of gas ducts consisting from the heat exchanger block.

2. Gas-generating boiler according to claim 1, characterized in that the gas ducts, consisting of a block of heat exchangers, can additionally be located both on the left and on the right side of the combustion chamber.

3. Gas generator boiler according to claim 1, characterized in that the gas ducts, consisting of a block of heat exchangers, can be made of flue tubes.

4. Gas-generating boiler according to claim 1, characterized in that the gas ducts, consisting of a block of heat exchangers, can be made water-tube.

5. Gas-generating boiler according to claim 1, characterized in that the boiler body has channels for supplying primary and secondary air for gasification and fuel combustion.

6. A gas-generating boiler according to claim 1, characterized in that the boiler body loading chamber is connected to the chimney by an opening with a flue gas bypass damper in the upper part to enable the boiler to be fired up.

7. Gas generator boiler according to claim 1, characterized in that the boiler has a control lever for opening and closing the flue gas bypass damper located in the upper part longitudinally, attached on one side to the damper.

8. Gas generator boiler according to claim 7, characterized in that the control lever for the flue gas bypass damper in the closed position in the front part has a downward bend, so that its handle is located opposite the door of the fuel loading chamber, and its design prevents the door from opening during boiler operation ...

9. Gas generator boiler according to claim 8, characterized in that during opening of the flue gas bypass damper, the handle of the flue gas bypass damper control lever moves upward along the axis of rotation, thereby making it possible to open the door.