RU2234643C2

RU2234643C2 - Heat generation plant

Info

Publication number: RU2234643C2
Application number: RU2002115409/06A
Authority: RU
Inventors: А.В. Яковенко (RU); А.В. Яковенко; Г.М. Крохта (RU); Г.М. Крохта
Original assignee: Новосибирский государственный аграрный университет
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2004-08-20

Abstract

FIELD: production of heat power, possibly for heating rooms and for drying materials.

SUBSTANCE: plant includes fire box, ash pit, chimney having branch pipes, intake-exhaust chambers and flue pipes; air duct; ventilator; and flue pipe. Ends of chimney branch pipes are in the form of ellipses turned by 90 degrees one relative to another. One end of branch pipe has rectangular cutout and it is joined with angular part of fire box in such a way that small axis of ellipse is arranged in cross section of air duct. Second end is tapered and it is abutted to vertical plane of intake-exhaust chamber.

EFFECT: increased heat exchanging surface of fire box, lowered losses of heat energy to atmosphere.

3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области техники, служащей для получения тепловой энергии от сжигания топлива твердых видов (дров, древесных отходов, угля и т. п.), и может быть использовано для воздушного отопления бытовых и производственных помещений, а также для сушки материалов, например зерна.The present invention relates to the field of technology, which serves to generate thermal energy from burning solid fuels (firewood, wood waste, coal, etc.), and can be used for air heating of domestic and industrial premises, as well as for drying materials, for example grain.

Известна сушилка (В.П.Зуев, B.C.Шкрабак. Применение тепла в сельском хозяйстве. Л.: Колос, 1976, стр. 116, 117, рис.34), содержащая топочную камеру с колосниковой решеткой и горелкой, дымоходный канал, напорный радиальный вентилятор, воздухоподводящие и отводящие каналы, газовоздушный теплообменник, сушильные секции, управляющие заслонки и дымоотвод. Генератор теплоносителя может работать как на твердом топливе, так и на жидком.A well-known dryer (V.P. Zuev, BCShkrabak. The use of heat in agriculture. L.: Kolos, 1976, p. 116, 117, Fig. 34), containing a combustion chamber with a grate and burner, a chimney channel, radial pressure fan, air supply and exhaust ducts, gas-air heat exchanger, drying sections, control dampers and smoke exhaust. The heat carrier generator can operate both on solid fuel and on liquid.

Известен также твердотопливный теплогенератор (RU 2147106, кл. F 24 Н 3/02, 1999), содержащий кожух, топочную камеру с колосниковой решеткой, дымоходный канал, напорный радиальный вентилятор, воздухоподводящие и отводящие каналы, газовоздушный теплообменник и дымоотвод.Also known is a solid fuel heat generator (RU 2147106, class F 24 H 3/02, 1999), comprising a casing, a combustion chamber with a grate, a chimney duct, a radial pressure fan, air supply and exhaust channels, a gas-air heat exchanger and a chimney.

Анализ конструкций известных установок показывает, что они оборудованы газовоздушным теплообменником с одним дымоходным каналом. При этом суммарная поверхность, через которую происходит передача тепловой энергии, ограничена по величине. Вследствие этого эти установки имеют низкие эксплуатационные характеристики: количество воздуха, нагреваемого до заданной температуры в единицу времени; прирост температуры нагрева на выходе генератора по сравнению с входом; тепловая мощность по воздуху.Analysis of the designs of known plants shows that they are equipped with a gas-air heat exchanger with one chimney channel. Moreover, the total surface through which the transfer of thermal energy occurs is limited in magnitude. As a result of this, these installations have low operational characteristics: the amount of air heated to a given temperature per unit time; increase in heating temperature at the output of the generator compared to the input; thermal power through the air.

Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому объекту является теплогенераторная отопительная установка УТГО, выбранная в качестве прототипа (фактографическая информация по установке УТГО прилагается). Эта установка содержит зольник-поддувало, топочную камеру с колосниковой решеткой, два трубных газовоздушных теплообменника, расположенные в едином кожухе, вентилятор с электроприводом, управляющие заслонки и дымовую трубу. Каждый из двух теплообменников представляет собой несколько труб, расположенных в один ряд. Трубы верхнего теплообменника проводят нагреваемый воздух. Снаружи они объяты пламенем и дымовыми газами. Трубы другого - переднего теплообменника, наоборот, проводят дымовые газы, а снаружи они обдуваются нагреваемым воздухом.Of the known technical solutions, the closest to the claimed object is a heat-generating heating unit UTGO, selected as a prototype (factual information on the installation of UTGO is attached). This installation contains an ash pan-blower, a combustion chamber with a grate, two air-gas pipe heat exchangers located in a single casing, an electric fan, control dampers and a chimney. Each of the two heat exchangers consists of several pipes arranged in a row. The pipes of the upper heat exchanger conduct heated air. Outside, they are enveloped in flames and flue gases. The pipes of the other - the front heat exchanger, on the contrary, conduct flue gases, and outside they are blown with heated air.

Анализ показывает, что установка УТГО снабжена несколькими воздухо-нагревательными и дымоходными каналами в виде труб, что позволяет увеличить теплообменные поверхности по сравнению с известными установками. Однако число таких каналов ограничено тем количеством труб, которые могут быть расположены в одном ряду. Поэтому эксплуатационные характеристики установки УТГО невысокие.The analysis shows that the UTGO installation is equipped with several air-heating and chimney channels in the form of pipes, which allows to increase heat transfer surfaces in comparison with known installations. However, the number of such channels is limited by the number of pipes that can be located in one row. Therefore, the operational characteristics of the UTGO installation are low.

Технической задачей изобретения является улучшение эксплуатационных (тепловоздушных) характеристик теплогенератора за счет увеличения теплообменных поверхностей, а также за счет увеличения площади проходного сечения воздуховодного канала, по которому происходит движение и нагревание воздушного потока.An object of the invention is to improve the operational (hot-air) characteristics of the heat generator by increasing the heat transfer surfaces, as well as by increasing the area of the passage section of the air duct through which the air flows and is heated.

Решение указанной технической задачи достигается тем, что каждый из дымоходных патрубков, соединяющих топку по наклонной линии с приточно-вытяжной камерой, выполнен из отрезка цилиндрической трубы, торцам которого придана форма повернутых на 90° относительно друг друга эллипсов. Один торец патрубка имеет прямоугольный вырез и состыкован с угловой частью топки так, что малая ось эллипса располагается в поперечном сечении воздуховодного канала. Второй торец патрубка выполнен со скосом и состыкован с вертикальной плоскостью приточно-вытяжной камеры.The solution of this technical problem is achieved by the fact that each of the chimney pipes connecting the furnace along an inclined line with the supply and exhaust chamber is made of a segment of a cylindrical pipe, the ends of which are shaped as ellipses rotated 90 ° relative to each other. One end of the pipe has a rectangular cutout and is joined to the corner part of the furnace so that the small axis of the ellipse is located in the cross section of the air duct. The second end of the pipe is beveled and docked with the vertical plane of the supply and exhaust chamber.

Такое конструктивное решение обеспечивает как можно большую по площади теплообменную поверхность топки, обдуваемую нагреваемым воздушным потоком, сводит к минимуму уменьшение проходного сечения воздуховодного канала расположенными в нем дымоходными патрубками, уменьшает потери тепловой энергии в окружающую среду.This design solution provides the largest possible heat exchange surface of the furnace, blown by the heated air stream, minimizes the reduction in the flow area of the air duct located in it chimney pipes, reduces the loss of thermal energy into the environment.

Изобретение поясняется прилагаемыми чертежами, где на фиг.1 схематично показана теплогенераторная установка, общий вид; на фиг.2 - вид А; на фиг.3 - местный горизонтальный разрез Б-Б.The invention is illustrated by the accompanying drawings, where Fig. 1 schematically shows a heat generating installation, general view; figure 2 - view A; figure 3 is a local horizontal section bB.

Теплогенераторная установка содержит топочную камеру 1 с колосниками 2 и зольник-поддувало 3, расположенные в одном корпусе 4, два дымоходных патрубка 5, приточно-вытяжные камеры 6, 7, 8, 9, 10, соединенные между собой дымоходными трубами 11, радиальный вентилятор-дымосос 12 с приводом 13, дымовую трубу 14, соединенную патрубком 15 с выходом вентилятора 12, и воздуховодный капал 16, 17, 18. Последний начинается оттопки 1, где он образован кожухом 19 и тремя плоскостями корпуса 4 и в поперечном сечении имеет вид буквы П (фиг.2), охватывает дымоходные патрубки 5, проходит между дымоходными трубами 11 (фиг.3) и заканчивается диффузором 18. На выходе канала установлен осевой вентилятор 20 с приводом 21. Топочная камера 1 и зольник-поддувало 3 имеют технологические проемы, которые перекрываются дверцами 22, 23. На боковых плоскостях корпуса 4 и на его верхней горизонтальной плоскости снаружи закреплены сваркой ребра в виде пластин 24, которые увеличивают теплоотдающую поверхность нагретой топки (фиг.2). Каждый из дымоходных патрубков 5, соединяющих по наклонной прямой линии топку 1 с приточно-вытяжной камерой 6, выполнен из отрезка цилиндрической трубы, торцы которого сжаты в двух взаимно перпендикулярных направлениях. В результате такого сжатия торцовым сечениям придана форма эллипса. Один торец патрубка для плотной стыковки с угловой частью топки имеет соответствующий прямоугольный вырез и при этом располагается так, чтобы малая ось эллипса лежала в поперечном сечении воздуховодного канала 16. Соответственно в корпусе 4 вырезано выходное отверстие согласно очертаниям пристыкованного торца патрубка 5. Второй торец патрубка выполнен со скосом для плотной стыковки с вертикальной входной плоскостью камеры 6. Соответственно в камере вырезано выходное отверстие согласно очертаниям пристыкованного торца патрубка 5.The heat-generating installation contains a combustion chamber 1 with grid-irons 2 and an ash pan-blower 3 located in one housing 4, two chimney pipes 5, supply and exhaust chambers 6, 7, 8, 9, 10, interconnected by chimney pipes 11, a radial fan - a smoke exhauster 12 with a drive 13, a chimney 14 connected by a pipe 15 to the outlet of the fan 12, and an air drip 16, 17, 18. The latter starts the outflow 1, where it is formed by a casing 19 and three planes of the housing 4 and in the cross section has the form of the letter P (figure 2), covers chimney pipes 5, about walks between the chimneys 11 (Fig. 3) and ends with a diffuser 18. An axial fan 20 with a drive 21 is installed at the channel outlet. The combustion chamber 1 and the ash pan-blower 3 have technological openings that are blocked by doors 22, 23. On the side planes of the housing 4 and on its upper horizontal plane, ribs in the form of plates 24 are fixed on the outside by welding, which increase the heat transfer surface of the heated firebox (Fig. 2). Each of the chimney pipes 5, connecting the firebox 1 with the supply and exhaust chamber 6 in an oblique straight line, is made of a segment of a cylindrical pipe, the ends of which are compressed in two mutually perpendicular directions. As a result of such compression, the end sections are given the shape of an ellipse. One end of the nozzle for tight joining with the corner part of the furnace has a corresponding rectangular cutout and is located so that the small axis of the ellipse lies in the cross section of the air duct 16. Accordingly, an outlet is cut out in the housing 4 according to the outlines of the joined end of the nozzle 5. The second end of the nozzle is made with a bevel for tight joining with the vertical inlet plane of the chamber 6. Accordingly, an outlet is cut out in the chamber according to the outlines of the butt-end of the nozzle 5.

Дымоходные трубы 11 располагаются внутри кожуха 19 несколькими параллельными рядами (фиг.3); причем каждый ряд смещен по отношению к двум соседним на половину шага, с которым эти трубы располагаются в ряду.Chimneys 11 are located inside the casing 19 in several parallel rows (figure 3); moreover, each row is offset with respect to two adjacent by half the step with which these pipes are located in a row.

Верхняя часть дымоходных патрубков 5, не охваченная кожухом 19, а также наружные поверхности камер 6, 8 закрыты теплоизоляционным покрывалом 25 (фиг.1), выполненным из негорючего материала, например, на основе асбеста или минеральной ваты.The upper part of the chimney pipes 5, not covered by the casing 19, as well as the outer surfaces of the chambers 6, 8 are covered by a heat-insulating cover 25 (Fig. 1) made of non-combustible material, for example, based on asbestos or mineral wool.

Таким образом, заявляемый теплогенератор относится к установкам с теплообменником, который осуществляет нагревание движущего воздушного потока газопродуктами от сгорания твердого топлива. Между нагреваемым воздухом и продуктами сгорания топлива непосредственный контакт отсутствует.Thus, the inventive heat generator relates to installations with a heat exchanger, which carries out the heating of the moving air flow of gas products from the combustion of solid fuel. There is no direct contact between the heated air and the combustion products of the fuel.

Запуск установки в работу происходит следующим образом.The installation is launched as follows.

Загружается топливо в камеру 1 и разжигается в ней огонь. Одновременно с этим включается привод вентилятора-дымососа 12. Интенсивность сгорания топлива регулируется положением дверцы 23 зольника-поддувала 3. После того как теплообменная система, включающая корпус 4 топки 1, два дымоходных патрубка 5 и дымоходные трубы 11, нагреется до заданной температуры, включается в работу осевой вентилятор 20. Последний подает тепловоздушный поток к месту потребления тепловой энергии. По мере сгорания топлива его добавляют в камеру 1 через проем в корпусе 4, перекрываемой дверцей 22.Fuel is loaded into chamber 1 and fire is ignited in it. At the same time, the drive of the fan-smoke exhaust fan 12 is switched on. The intensity of fuel combustion is regulated by the position of the door 23 of the ash pan-blower 3. After the heat exchange system, including the housing 4 of the furnace 1, two chimney pipes 5 and chimneys 11, is heated to a predetermined temperature, it is turned on axial fan 20 operates. The latter supplies heat-air flow to the place of consumption of thermal energy. As the fuel burns, it is added to the chamber 1 through the opening in the housing 4, which is blocked by the door 22.

В теплообменнике, образованном дымоходными трубами 11, нагреваемый воздушный поток разделяется на несколько воздушных струй по числу проходов между трубами в одном ряду. Движение воздушной струи происходит по волнистой линии, охватывающей наружную поверхность всех дымоходов на своем пути. Вместе с этим воздушные струи многократно смешиваются между собой, что приводит к выравниванию температуры нагрева во всей воздушной среде.In the heat exchanger formed by the chimney pipes 11, the heated air stream is divided into several air jets according to the number of passages between the pipes in the same row. The movement of the air stream occurs along a wavy line, covering the outer surface of all chimneys in its path. Along with this, the air jets are repeatedly mixed with each other, which leads to equalization of the heating temperature in the whole air environment.

Claims

A heat generating installation containing a combustion chamber, an ash pan, a chimney channel consisting of nozzles, a supply and exhaust chambers and chimneys, an air duct, a fan and a chimney, characterized in that the ends of the chimney nozzles are shaped in the form of ellipses rotated 90 ° relative to each other moreover, one end of the nozzle has a rectangular cut and is joined to the corner part of the furnace so that the small axis of the ellipse is located in the cross section of the air duct, and the second end is made with bevel and joint with the vertical plane of supply and exhaust chambers.