RU2293258C1

RU2293258C1 - Heat generator

Info

Publication number: RU2293258C1
Application number: RU2006102546/06A
Authority: RU
Inventors: Юрий Викторович Яковлев (RU); Юрий Викторович Яковлев
Original assignee: ООО "СОЮЗ" (Ковровский завод котельно-топочного и сушильного оборудования)
Priority date: 2006-01-30
Filing date: 2006-01-30
Publication date: 2007-02-10

Abstract

FIELD: heat power engineering.

SUBSTANCE: heat generator comprises furnace with burner, heat exchanger, and gas duct. The burner is shaped into a cap diverging upward and is provided with slot grooves on its side for supplying air for burning and opening in its bottom section for supplying fuel. The heat exchanger is provided with three axially aligned cylinders that define inner and outer tanks that are interconnected and filled with heat agent and intermediate space interposed between the tanks. The gas duct has rectilinear section and spiral section formed in the intermediate space.

EFFECT: enhanced efficiency.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к теплогенераторам (водотрубным котлам и теплопроизводящим установкам) с устройствами сжигания сыпучего топлива и теплообмена.The invention relates to the field of heat engineering, and in particular to heat generators (water tube boilers and heat generating units) with devices for burning bulk fuel and heat transfer.

Известны теплогенераторы с верхней подачей сыпучего топлива, в которых топливо в горелку подается сверху через зону дожига, а теплообменник содержит прямолинейные многоходовые газоходы (см. Левин Р.Е. «Теплотехника», М., Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1951 г., с.85-87).Heat generators with a top supply of bulk fuel are known, in which fuel is supplied to the burner from above through the afterburning zone, and the heat exchanger contains rectilinear multi-pass flues (see Levin R.E. "Heat Engineering", M., State Scientific and Technical Publishing House of Black and Color Literature metallurgy, 1951, p. 85-87).

Однако известные теплогенераторы характеризуются невысоким КПД вследствие неполного сгорания частиц топлива, уносимых встречными потоками газов, и низкого коэффициента теплопередачи теплообменника, а также сложностью и повышенным гидродинамическим сопротивлением газоходов, на преодоление которых затрачивается дополнительная энергия.However, well-known heat generators are characterized by low efficiency due to incomplete combustion of fuel particles carried away by oncoming gas flows, and a low heat transfer coefficient of the heat exchanger, as well as the complexity and increased hydrodynamic resistance of the flues, which require additional energy to overcome.

Задачей настоящего изобретения является увеличение КПД теплогенератора за счет повышения полноты сгорания топлива и коэффициента теплопередачи теплообменника, а также упрощение конструкции.The objective of the present invention is to increase the efficiency of the heat generator by increasing the completeness of fuel combustion and heat transfer coefficient of the heat exchanger, as well as simplifying the design.

Поставленная задача решается тем, что теплогенератор содержит топку с горелкой, теплообменник и газоход, при этом горелка топки выполнена расширяющейся кверху чашеобразной формы с щелевидными пазами на боковой поверхности для подачи воздуха на горение топлива и отверстием в нижней части для подачи топлива, теплообменник снабжен тремя концентрически установленными цилиндрами, образующими соединенные между собой внешний и внутренний резервуары, заполненные теплоносителем, и промежуточную полость, размещенную между резервуарами, а газоход состоит из линейной части и части спиралевидной формы, образованной в промежуточной полости при помощи установленной в ней спиралевидной стенки.The problem is solved in that the heat generator contains a furnace with a burner, a heat exchanger and a gas duct, while the furnace burner is made expanding upward in a cup-shaped form with slit-like grooves on the side surface for supplying air for burning fuel and an opening in the lower part for supplying fuel, the heat exchanger is equipped with three concentrically installed cylinders forming interconnected external and internal tanks filled with coolant, and an intermediate cavity located between the tanks, and gas the bypass consists of a linear part and a part of a spiral shape formed in the intermediate cavity by means of a spiral wall installed in it.

Поставленная задача решается также тем, что теплогенератор может быть снабжен устройством для подачи топлива в горелку топки, состоящим из загрузочного бункера и соединенного с ним винтового транспортера, размещенного в трубе, сообщенной с отверстием в нижней части горелки для подачи топлива.The problem is also solved by the fact that the heat generator can be equipped with a device for supplying fuel to the burner of the furnace, consisting of a loading hopper and a screw conveyor connected to it, located in the pipe in communication with the hole in the lower part of the burner for fuel supply.

Поставленная задача решается также тем, что теплогенератор может быть дополнительно снабжен воздуховодом нижнего уровня горения, образованным стенками трубы винтового транспортера и охватывающей ее внешней трубы.The problem is also solved by the fact that the heat generator can be additionally equipped with a duct of the lower level of combustion formed by the walls of the pipe of the screw conveyor and the outer pipe covering it.

Поставленная задача решается также тем, что теплогенератор может быть дополнительно снабжен воздуховодом верхнего уровня горения с щелевидными пазами, расположенными в верхней части топки.The problem is also solved by the fact that the heat generator can be additionally equipped with an air duct of the upper combustion level with slit-like grooves located in the upper part of the furnace.

На чертеже представлен общий вид предлагаемого теплогенератора.The drawing shows a General view of the proposed heat generator.

Теплогенератор содержит топку 1 с горелкой 2, теплообменник 3 и газоход 4. Горелка 2 топки 1 выполнена чашеобразной формы, расширяющейся кверху, с щелевидными пазами 5 на боковой поверхности для подачи воздуха на горение топлива и отверстием 6 в нижней части для подачи топлива. Устройство для подачи топлива в горелку 2 топки 1 состоит, например, из загрузочного бункера 7 и соединенного с ним винтового (шнекового) транспортера 8, размещенного в трубе 9, сообщенной при помощи, например, улитки 10 с отверстием 6 в нижней части горелки 2. Воздуховод 11 нижнего уровня горения теплогенератора может быть образован стенками трубы 9 винтового транспортера 8 и охватывающей ее внешней трубы 12. Воздуховод 13 верхнего уровня горения теплогенератора может быть выполнен с щелевидными пазами 14, расположенными в верхней части топки 1. Внизу под горелкой 2 расположен зольник 15 для сбора крупных частиц золы. Теплообменник 3 снабжен тремя концентрически установленными цилиндрами 16, 17 и 18, образующими соединенные между собой трубками 19 внешний и внутренний резервуары 20, 21, заполненные теплоносителем, например, водой, и промежуточную полость 22, размещенную между резервуарами 20, 21. Внешний резервуар 20 теплообменника 3 покрыт слоем теплоизоляции 23. В нижней части теплогенератора во внешнем резервуаре 20 напротив горелки 2 выполнен проем 24 для розжига топлива, закрываемый заслонкой или дверцей (не показаны). Снизу теплообменника 3 установлена труба 25 для подвода теплоносителя. В верхней части теплообменника 3 установлена труба 26 для отвода нагретого теплоносителя к потребителю. Верхняя крышка 27 является съемной и предназначена для регламентного обслуживания теплогенератора. Нижняя крышка 28 является верхней поверхностью заполненного теплоносителем внешнего резервуара 20. Газоход 4 теплогенератора состоит из линейной части и части спиралевидной формы, образованной в промежуточной полости 22 при помощи установленной в ней спиралевидной стенки 29. Линейная часть газохода 4 располагается между горелкой 2 топки 1 и промежуточной полостью 22. С другой стороны часть спиралевидной формы газохода 4 связана с коллектором 30 для вывода топочных газов наружу.The heat generator contains a furnace 1 with a burner 2, a heat exchanger 3 and a gas duct 4. The burner 2 of the furnace 1 is made in a cup-shaped shape, expanding upward, with slit-like grooves 5 on the side surface for supplying air for burning fuel and an opening 6 in the lower part for supplying fuel. A device for supplying fuel to the burner 2 of the furnace 1 consists, for example, of a feed hopper 7 and a screw (screw) conveyor 8 connected to it, placed in a pipe 9, communicated by, for example, a snail 10 with an opening 6 in the lower part of the burner 2. The duct 11 of the lower level of combustion of the heat generator can be formed by the walls of the pipe 9 of the screw conveyor 8 and the outer pipe 12 surrounding it. The duct 13 of the upper level of combustion of the heat generator can be made with slit-like grooves 14 located in the upper part of the furnace 1. y 2 is located below the burner ash pan 15 to collect large particle ash. The heat exchanger 3 is equipped with three concentrically mounted cylinders 16, 17 and 18, forming external and internal tanks 20, 21 interconnected by tubes 19, filled with a heat carrier, for example, water, and an intermediate cavity 22 located between the tanks 20, 21. The external tank 20 of the heat exchanger 3 is covered with a layer of thermal insulation 23. In the lower part of the heat generator in the external tank 20 opposite the burner 2 there is an opening 24 for igniting fuel, closed by a shutter or door (not shown). At the bottom of the heat exchanger 3, a pipe 25 is installed for supplying the coolant. In the upper part of the heat exchanger 3, a pipe 26 is installed for the removal of the heated coolant to the consumer. The top cover 27 is removable and designed for routine maintenance of the heat generator. The bottom cover 28 is the upper surface of the external reservoir filled with coolant 20. The heat generator duct 4 consists of a linear part and a spiral part formed in the intermediate cavity 22 by means of the spiral wall 29 installed therein. The linear part of the gas duct 4 is located between the burner 2 of the furnace 1 and the intermediate cavity 22. On the other hand, part of the spiral shape of the duct 4 is connected to the manifold 30 for the output of flue gases to the outside.

Длина L_B части спиралевидной формы газохода 4 равна:The length L _B of the spiral-shaped portion of the duct 4 is:

где D - внутренний диаметр внешнего резервуара 20;where D is the inner diameter of the outer tank 20;

n - количество витков спиралевидной стенки 29.n is the number of turns of the spiral wall 29.

Вследствие этого длина L_Г газохода 4 увеличивается на величину L_B As a result, the length L _{G of the} duct 4 is increased by the value of L _B

где L_Л - длина линейной части газохода 4.where L _L - the length of the linear part of the duct 4.

Работа описываемого теплогенератора осуществляется следующим образом.The operation of the described heat generator is as follows.

Сыпучее топливо для сжигания в топке 1 теплогенератора подается в загрузочный бункер 7, далее топливо продвигается при помощи винтового транспортера 8 по трубе 9 и улитке 10 к отверстию 6 в нижней части горелки 2. Розжиг топлива осуществляется вручную через проем 24. Топливо продвигается от отверстия 6 в верхнюю зону горелки 2, где и происходит его горение. Расширяющаяся кверху чашеобразная форма горелки 2 обеспечивает продвижение сыпучего топлива в зону горения с минимальным сопротивлением. При продвижении сыпучего топлива от отверстия 6 в верхнюю зону горелки 2 производится передача тепла топливу воздухом от разогретых стенок горелки 2, в результате чего повышается интенсивность сушки топлива и его горения. Воздух нижнего уровня горения подается через воздуховод 11, далее в зону горения воздух попадает через щелевидные пазы 5 на боковой поверхности горелки 2. Вторичный (дожиговый) воздух верхнего уровня горения подается через воздуховод 13 и щелевидные пазы 14 в верхнюю часть топки 1. Крупные частицы золы выносятся в сборник золы - зольник 15, мелкие частицы попадают с топочными газами через коллектор 30 наружу. Проходя по газоходу 4, топочные газы отдают тепло теплоносителю, находящемуся в резервуарах 20, 21 теплообменника 3. При прохождении по части спиралевидной формы газохода 4 топочные газы находятся в тепловом контакте с тепловоспринимающей поверхностью теплообменника 3 в течение продолжительного времени, что существенно повышает коэффициент его теплопередачи. Теплоноситель, например холодная вода подводится в теплообменник 3 снизу, через трубу 25. Нагретая вода из теплообменника 3 отводится к потребителю через трубу 26.Bulk fuel for combustion in the furnace 1 of the heat generator is fed into the loading hopper 7, then the fuel is advanced by means of a screw conveyor 8 through the pipe 9 and the scroll 10 to the hole 6 in the lower part of the burner 2. The fuel is ignited manually through the opening 24. The fuel moves from hole 6 in the upper zone of the burner 2, where it burns. The upwardly expanding cup-shaped shape of the burner 2 provides the promotion of bulk fuel into the combustion zone with minimal resistance. When advancing bulk fuel from the opening 6 to the upper zone of the burner 2, heat is transferred to the fuel by air from the heated walls of the burner 2, as a result of which the intensity of drying of the fuel and its combustion increases. Air of the lower combustion level is supplied through duct 11, then air enters the combustion zone through slit-like grooves 5 on the side surface of burner 2. Secondary (afterburning) air of the upper combustion level is supplied through duct 13 and slot-like grooves 14 to the upper part of the furnace 1. Large particles of ash are taken out to the ash collector - ash pan 15, small particles enter the flue gases through the collector 30 to the outside. Passing through the flue 4, the flue gases give off heat to the heat carrier located in the tanks 20, 21 of the heat exchanger 3. When passing along a part of the spiral shape of the flue 4, the flue gases are in thermal contact with the heat-absorbing surface of the heat exchanger 3 for a long time, which significantly increases its heat transfer coefficient . The heat carrier, for example cold water, is supplied to the heat exchanger 3 from below, through the pipe 25. Heated water from the heat exchanger 3 is discharged to the consumer through the pipe 26.

Таким образом, при продвижении сыпучего топлива от отверстия 6 в верхнюю зону горелки 2 топки 1 производится передача тепла топливу от разогретых стенок горелки 2, в результате чего повышается интенсивность сушки и полнота сгорания топлива, а использование части спиралевидной формы газохода 4 теплообменника 3 увеличивает общую длину газохода 4 и, соответственно, время теплопередачи топочных газов теплоносителю, что приводит к повышению коэффициента теплопередачи теплообменника, и тем самым увеличивает КПД теплогенератора. Наличие одного газохода 4 упрощает конструкцию теплообменника 3.Thus, when moving bulk fuel from the hole 6 into the upper zone of the burner 2 of the furnace 1, heat is transferred to the fuel from the heated walls of the burner 2, as a result of which the drying intensity and completeness of combustion of the fuel increase, and the use of a part of the spiral shape of the gas duct 4 of the heat exchanger 3 increases the total length gas duct 4 and, accordingly, the heat transfer time of the flue gases to the coolant, which leads to an increase in the heat transfer coefficient of the heat exchanger, and thereby increases the efficiency of the heat generator. The presence of a single duct 4 simplifies the design of the heat exchanger 3.

Claims

1. A heat generator comprising a furnace with a burner including an opening for supplying fuel, a gas duct and a heat exchanger made in the form of three concentrically mounted cylinders forming interconnected external and internal reservoirs filled with a coolant, and an intermediate cavity located between the reservoirs, the gas duct consisting from a linear part and a part of a spiral shape formed by a spiral wall installed in the intermediate cavity, characterized in that it is provided with an upper level duct fusion with slit-like grooves located in the upper part of the furnace, while the burner is made expanding upward in a cup-shaped form with slit-like grooves on the side surface for supplying air for burning fuel, and a hole for supplying fuel is made in its lower part.

2. The heat generator according to claim 1, characterized in that it is equipped with a device for supplying fuel to the burner, consisting of a loading hopper and a screw conveyor connected to it, located in a pipe in communication with an opening in the lower part of the burner for supplying fuel.

3. The heat generator according to claim 1 or 2, characterized in that it is additionally equipped with an air duct of a lower level of combustion formed by the walls of the pipe of the screw conveyor and the outer pipe covering it.