RU2379596C1

RU2379596C1 - Heat generator

Info

Publication number: RU2379596C1
Application number: RU2009102305/06A
Authority: RU
Inventors: Павел Николаевич Попов (RU); Павел Николаевич Попов; Раиса Ивановна Кузьмина (RU); Раиса Ивановна Кузьмина
Priority date: 2009-01-27
Filing date: 2009-01-27
Publication date: 2010-01-20

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: heat generator is characterised by the fact that it contains vertical housing with fuel supply inlet and waste gas outlet, which includes at least three chambers: combustion chamber in lower housing part and two afterburning chambers located above it; at that, chambers are comprised by horizontal partitions located with a gap relative to housing walls for combustion products to pass, controlled air supply unit located in lower part of combustion chamber, unit of secondary air supply to afterburning chamber located immediately above combustion chamber, and heat exchange unit provided with possibility of distributing air over chamber volume; at that, all housing walls are double and have external insulation.

EFFECT: cost-effective fuel consumption, possible control of air supply to the device, effective heat exchange of heat carrier and generator gas.

10 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике - к технике генерирования тепловой энергии и может быть использовано в промышленности, сельском хозяйстве, жилищно-коммунальном хозяйстве, на транспорте и других областях для автономного водяного отопления и воздушного обогрева, а также горячего водоснабжения жилых и производственных помещений, зданий и сооружений: гаражей, теплиц, хранилищ, ферм, дачных домиков и т.д. Кроме того, изобретение может быть использовано в составе технологических установок для сушки различных материалов.The invention relates to a power system - to a technique for generating thermal energy and can be used in industry, agriculture, housing and communal services, transport and other fields for autonomous water heating and air heating, as well as hot water supply for residential and industrial premises, buildings and structures : garages, greenhouses, storages, farms, country houses, etc. In addition, the invention can be used as part of technological installations for drying various materials.

Известны различные модификации генераторов тепловой энергии, основанных на сжигании твердого, жидкого и газообразного видов топлива.Various modifications of thermal energy generators based on the combustion of solid, liquid and gaseous fuels are known.

В частности, известны конструкции печей, работающих на растительном топливе - дровах, являющихся возобновляемым источником энергии.In particular, the known design of stoves operating on vegetable fuel - firewood, which is a renewable energy source.

Известно отопительное устройство для дровяного топлива (патент РФ на полезную модель №20155, МПК F24H 1/28), содержащее топочную камеру, на которой смонтирован кожух с разнесенными по высоте входным и выходным каналами для циркуляции теплоносителя, и помещенный в кожух пучок вертикальных дымогарных труб, сообщенных нижними концами с камерой, а верхними - с дымовой трубой, имеющей подвижную заслонку. На входах дымогарных труб установлены воздушные жиклеры, связанные с атмосферой. Жиклер смонтирован в диффузоре, установленном на входе соответствующей дымогарной трубы, а над диффузором расположен завихритель газового потока. Завихритель выполнен в виде втулки с эллиптическим проходным сечением, определяемым из соотношения d=(0,7-0,8)D, где d - малая ось эллипса, а D - большая ось эллипса, равная внутреннему диаметру дымогарной трубы. В дымовой трубе над заслонкой установлен завихритель газового потока. Кожух внутри разделен по высоте параллельными горизонтальными полуперегородками, расположенными в шахматном порядке. Кожух заполнен пористым теплоемким материалом, например металлической стружкой.A heating device for wood fuel is known (RF patent for utility model No. 201555, IPC F24H 1/28), comprising a combustion chamber on which a casing is mounted with inlet and outlet channels spaced apart in height for circulating coolant, and a bundle of vertical smoke tubes placed in the casing communicated with the lower ends with the camera, and the upper with the chimney having a movable damper. At the entrances of the smoke tubes, air jets connected to the atmosphere are installed. The nozzle is mounted in a diffuser installed at the inlet of the corresponding smoke tube, and a gas flow swirl is located above the diffuser. The swirler is made in the form of a sleeve with an elliptical bore, determined from the relation d = (0.7-0.8) D, where d is the small axis of the ellipse, and D is the large axis of the ellipse, equal to the inner diameter of the smoke tube. A gas flow swirl is installed in the chimney above the damper. The casing inside is divided in height by parallel horizontal half-walls arranged in a checkerboard pattern. The casing is filled with porous heat-resistant material, for example metal chips.

Однако данное устройство не обеспечивает высокого КПД, эффективного теплосъема, длительности процесса горения при единовременной загрузке топлива. Кроме того, конструкция характеризуется сложностью, не позволяющей проводить очистку устройства в процессе его эксплуатации.However, this device does not provide high efficiency, effective heat removal, the duration of the combustion process with a single load of fuel. In addition, the design is characterized by complexity, which does not allow cleaning the device during its operation.

Известна печь медленного горения (http://www.seu.ru/programs/ecodom/book/06.htm/), состоящая из корпуса с патрубками подачи воздуха и загрузочным окном для топлива, расположенными в нижней части корпуса, и патрубком отвода дымовых газов - в его верхней части. Корпус перегородкой разделен на две камеры - камеру горения и камеру дожига, в верхней части которого размещена кассета с катализатором. Печь снабжена поддоном для выгрузки золы. Использование в конструкции печи воздуховодов обеспечивает подачу теплого воздуха в помещение для его быстрого нагрева. Кроме того, печи выполнены с возможностью совмещения с суточным водяным аккумулятором. Печь может быть выполнена с возможностью отвода горючего газа для использования для приготовления пищи или выработки электроэнергии.Known for a slow burning furnace (http://www.seu.ru/programs/ecodom/book/06.htm/), consisting of a housing with air supply pipes and a fuel loading window located in the lower part of the housing, and a smoke exhaust pipe gases - in its upper part. The partition wall is divided into two chambers - a combustion chamber and a afterburner, in the upper part of which there is a cassette with a catalyst. The furnace is equipped with a pan for unloading ash. The use of ductwork in the design of the furnace provides the supply of warm air to the room for quick heating. In addition, the furnace is made with the possibility of combining with a daily water battery. The furnace may be configured to divert combustible gas for use in cooking or generating electricity.

Однако подобные конструктивные решения печей, как правило, имеют КПД от 55-75%, что не обеспечивает максимально эффективного использования теплоотдачи топлива.However, such structural solutions of furnaces, as a rule, have an efficiency of 55-75%, which does not provide the most efficient use of heat transfer of fuel.

Наиболее близким к заявляемому является отопительное устройство (патент РФ на изобретение №2242679, МПК F24B 5/06), содержащее корпус, имеющий боковые, заднюю и передние стенки, крышку, колосниковую решетку в днище, зольник и дымоход. В корпусе вдоль боковых стенок герметично закреплены в днище и в отверстиях на противоположных боковых стенках перекрещивающиеся вверху конвективные трубы, образующие топочную камеру, состоящую из расположенной внизу топки с дверцей и верхней зоны, и установлены трубки для подачи вторичного воздуха в верхнюю зону. Указанные конвективные трубы имеют открытые торцы, сообщенные с окружающим воздухом. Верхняя часть корпуса с передней стенкой выполнена выступающей вперед над дверцей топки, а в топочной камере топка и верхняя зона образуют единое пространство. При этом вдоль передней и задней стенок корпуса герметично закреплены в крышке и в его днище экранирующие топочную камеру конвективные трубы, имеющие открытые торцы, сообщенные с окружающим воздухом. На наклонных частях перекрещивающихся вверху конвективных труб установлены сверху нижние и верхние газонаправляющие щитки, образующие с ними соответственно нижние и верхние газоходы. Верхние газонаправляющие щитки соединены между собой, образуя двугранный угол, а трубки для подачи вторичного воздуха установлены перед входом в нижние газоходы, изогнуты навстречу потоку воздуха в экранирующих топочную камеру конвективных трубах и закреплены на них.Closest to the claimed is a heating device (RF patent for the invention No. 2242679, IPC F24B 5/06), comprising a housing having side, rear and front walls, a cover, a grate in the bottom, an ash pan and a chimney. In the case along the side walls, the convective pipes crossing at the top intersecting at the top and in the holes on the opposite side walls form a combustion chamber, consisting of a furnace with a door located at the bottom and an upper zone, and tubes for supplying secondary air to the upper zone are installed. These convective pipes have open ends in communication with the surrounding air. The upper part of the casing with the front wall is made protruding forward above the firebox door, and in the combustion chamber the firebox and the upper zone form a single space. At the same time along the front and rear walls of the housing hermetically fixed in the lid and in its bottom shielding the combustion chamber convective pipes having open ends in communication with the surrounding air. On the inclined parts of the convective tubes crossing at the top, the lower and upper gas guide shields are installed on top, forming the lower and upper gas ducts with them, respectively. The upper gas guide plates are interconnected, forming a dihedral angle, and the secondary air supply pipes are installed in front of the lower gas ducts, bent towards the air flow in the convective tubes shielding the combustion chamber and fixed to them.

Однако данное устройство имеет сложную конструкцию, не позволяющую проводить очистку устройства в процессе его эксплуатации. Кроме того, устройство характеризуется недостаточно высоким КПД, не обеспечивает эффективного теплосъема и длительности процесса горения при единовременной загрузке топлива.However, this device has a complex structure that does not allow cleaning the device during its operation. In addition, the device is characterized by insufficiently high efficiency, does not provide effective heat removal and the duration of the combustion process with a single load of fuel.

Задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в разработке теплогенератора, эффективно использующего тепло при сжигании различного вида топлива любой влажности, позволяющего регулировать его тепловую мощность и обеспечивающего длительность горения топлива.The problem solved by the present invention is to develop a heat generator that efficiently uses heat when burning various types of fuel of any moisture content, which makes it possible to regulate its thermal power and ensure the duration of fuel combustion.

Технический результат заключается в экономичном расходовании топлива, возможности регулировки подачи воздуха в устройство, эффективном теплообмене теплоносителя и генераторного газа.The technical result consists in economical fuel consumption, the possibility of adjusting the air supply to the device, efficient heat transfer of the coolant and generator gas.

Поставленная задача решается тем, теплогенератор содержит вертикально ориентированный корпус с входом для подачи топлива и выходом для отработанных газов, включающий, по крайней мере, три камеры: камеру горения в нижней части корпуса и расположенные над ней две камеры дожига, при этом камеры образованы горизонтально ориентированными перегородками, имеющими зазоры для прохода продуктов горения, расположенными с противоположных сторон корпуса; блок регулированной подачи воздуха, расположенный в нижней части камеры горения; блок подачи вторичного подогретого воздуха в камеру дожига, расположенную непосредственно над камерой горения, и выполненный с возможностью распределения воздуха по объему камеры; теплообменный блок. Блок регулированной подачи воздуха выполнен в виде системы перфорированных подвижных труб, со стороны входа имеющих подвижные заглушки, выполненные с возможностью регулированной подачи воздуха, с противоположной стороны имеющие торцевые стенки, расположенные под углом 30-50° к горизонтальной поверхности. Блок подачи вторичного подогретого воздуха представляет собой канал подачи вторичного воздуха, образованный двойными стенками днища и передней двойной стенкой корпуса, с входом со стороны задней стенки устройства и выходом в средней части камеры дожига. Теплообменный блок представляют собой систему труб, обеспечивающих непрерывность подачи теплоносителя от входа к выходу. Все стенки корпуса выполнены двойными с внешней изоляцией. Зазор между перегородкой, разделяющей камеру горения и камеру дожига, и стенками корпуса выполнен по периметру корпуса, при этом зазор со стороны передней стенки выполнен регулируемым. Верхняя двойная стенка снабжена набором продольных или поперечных перегородок, установленных в полости стенки с возможностью увеличения длины пути теплоносителя. Теплогенератор может быть снабжен водяной рубашкой. Блок регулированной подачи воздуха снабжен выдвижным лотком для размещения перфорированных подвижных труб и сбора твердых продуктов горения. Перфорация может быть выполнена равномерно по поверхности верхней части труб, при этом площадь, занимаемая перфорацией, составляет 2-5% от площади дна камеры горения, а подвижные заглушки выполнены с возможностью размещения в полости перфорированных труб и представляют собой отрезки труб с выемкой и употнительной стенкой с теплоизоляцией и ручкой, при этом отрезок трубы выполнен длиной 1/8-1/6 от длины перфорированных труб, а выемка имеет глубину до 1/2 и длину 70-80% от длины отрезка трубы заглушки. Блок подачи вторичного подогретого воздуха может быть дополнительно снабжен, по крайней мере, одной перфорированной трубой, расположенной в камере дожига, вход которой соединен с выходом канала подачи вторичного воздуха, и заглушенной с противоположной стороны. При этом перфорированная труба блока подачи вторичного подогретого воздуха может быть дополнительно снабжена завихрителями потока, расположенными на каждом перфорационном отверстии, при этом отверстия выполнены равномерно распределенными по поверхности верхней части трубы, а площадь, занимаемая перфорированными отверстиями, составляет 0,5-3,5% от площади дна камеры.The problem is solved in that the heat generator contains a vertically oriented housing with an input for supplying fuel and an outlet for exhaust gases, including at least three chambers: a combustion chamber in the lower part of the housing and two afterburners located above it, while the chambers are formed horizontally oriented partitions having gaps for the passage of combustion products located on opposite sides of the housing; a regulated air supply unit located at the bottom of the combustion chamber; a unit for supplying secondary heated air to the afterburner, located directly above the combustion chamber, and configured to distribute air throughout the chamber; heat exchange unit. The regulated air supply unit is made in the form of a system of perforated movable pipes, on the input side having movable plugs made with the possibility of regulated air supply, on the opposite side having end walls located at an angle of 30-50 ° to the horizontal surface. The secondary heated air supply unit is a secondary air supply channel formed by double walls of the bottom and a front double wall of the housing, with an entrance from the side of the rear wall of the device and an exit in the middle of the afterburner. The heat exchange unit is a pipe system that ensures the continuity of the coolant supply from inlet to outlet. All body walls are double with external insulation. The gap between the partition separating the combustion chamber and the afterburner, and the walls of the housing is made around the perimeter of the housing, while the clearance from the front wall is adjustable. The upper double wall is equipped with a set of longitudinal or transverse partitions installed in the cavity of the wall with the possibility of increasing the path length of the coolant. The heat generator may be equipped with a water jacket. The regulated air supply unit is equipped with a sliding tray for accommodating perforated movable pipes and collecting solid combustion products. Perforation can be performed uniformly on the surface of the upper part of the pipes, while the area occupied by the perforation is 2-5% of the bottom area of the combustion chamber, and the movable plugs are designed to be placed in the cavity of the perforated pipes and are pipe segments with a recess and a sealing wall with heat insulation and a handle, while the pipe segment is 1 / 8-1 / 6 of the length of the perforated pipes, and the recess has a depth of 1/2 and a length of 70-80% of the length of the pipe segment of the plug. The secondary heated air supply unit can be additionally equipped with at least one perforated pipe located in the afterburner, the inlet of which is connected to the output of the secondary air supply channel, and muffled from the opposite side. In this case, the perforated pipe of the secondary heated air supply unit can be additionally equipped with flow swirls located on each perforation hole, while the holes are uniformly distributed over the surface of the upper part of the pipe, and the area occupied by the perforated holes is 0.5-3.5% from the bottom area of the camera.

Заявляемое устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично представлен общий вид спереди в разрезе, на фиг.2 - вид сбоку, на фиг.3-5 - конструкция блока для регулировки подачи воздуха (вид спереди, сверху, сбоку соответственно), на фиг.6 - вид сбоку на регулируемую заглушку. Позициями на чертежах обозначены:The inventive device is illustrated by drawings, where Fig. 1 schematically shows a general front view in section, in Fig. 2 is a side view, in Figs. 3-5 is a block structure for adjusting the air supply (front, top, side, respectively), 6 is a side view of an adjustable plug. The positions in the drawings indicate:

1 - корпус теплогенератора;1 - heat generator body;

2, 3 - перегородки;2, 3 - partitions;

4 - камера горения;4 - combustion chamber;

5, 6 - камеры дожига;5, 6 - afterburning chambers;

7 - зазоры между перегородками и стенками корпуса;7 - gaps between the partitions and the walls of the housing;

8 - шиберная заслонка;8 - slide gate;

9 - рычаг шиберной заслонки;9 - lever slide gate;

10 - дверца загрузочного окна;10 - door loading window;

11 - перфорированные подвижные трубы;11 - perforated movable pipes;

12 - подвижные заглушки;12 - movable plugs;

13 - торцевые стенки перфорированных труб 11;13 - end walls of perforated pipes 11;

14 - выдвижные лотки;14 - retractable trays;

15 - выемка в подвижной заглушке 12;15 - recess in the movable plug 12;

16 - употнительная стенка заглушки 12;16 - sealing wall of the stub 12;

17 - ручка заглушки 12;17 - handle plug 12;

18 - канал подачи вторичного воздуха;18 - channel for supplying secondary air;

19 - перфорированная труба блока подачи вторичного воздуха;19 - perforated pipe of the secondary air supply unit;

20 - завихрители потока;20 - swirl flow;

21 - трубы теплообменного блока;21 - pipe heat exchange unit;

22 - вход теплообменного блока;22 - input of the heat exchange unit;

23 - выход теплообменного блока;23 - output of the heat exchange unit;

24 - газоотвод;24 - gas outlet;

25 - шиберная заслонка;25 - slide gate;

26 - патрубок для слива конденсата.26 - pipe for condensate drain.

Устройство содержит вертикально ориентированный корпус 1, полость которого разделена, по крайней мере, двумя горизонтально ориентированными перегородками 2, 3 на три камеры: камеру горения 4 в нижней части корпуса и расположенные над ней две камеры дожига: среднюю 5 и верхнюю 6. При этом камера горения имеет объем, превышающий, по крайней мере, в 2-3 раза объем каждой камеры дожига. Все стенки корпуса могут быть выполнены двойными с внешней изоляцией. Перегородки 2, 3 расположены с зазором 7 по отношению к стенкам корпуса. Зазоры 7 могут быть образованы перегородками и противоположными стенками корпуса для увеличения пути прохождения генераторного газа. Нижняя перегородка 2, отделяющая нижнюю камеру горения 4 от соседней камеры дожига 5, может быть расположена с зазором 7 по периметру корпуса. Зазор 7 со стороны передней стенки корпуса может быть выполнен регулируемым посредством шиберной заслонки 8, снабженным рычагом 9, вынесенным за переднюю стенку корпуса. Стенки корпуса и днище, как правило, выполнены двойными. Боковые, задняя и верхняя стенки корпуса 1 выполнены теплоизолированными от внешней среды, например в виде двойного теплоизолирующего кожуха. При этом в необходимых случаях передняя стенка также может быть выполнена теплоизолированной.The device comprises a vertically oriented housing 1, the cavity of which is divided by at least two horizontally oriented partitions 2, 3 into three chambers: a combustion chamber 4 in the lower part of the housing and two afterburners located above it: middle 5 and upper 6. At the same time, the chamber combustion has a volume exceeding at least 2-3 times the volume of each afterburner. All walls of the housing can be made double with external insulation. Partitions 2, 3 are located with a gap of 7 in relation to the walls of the housing. The gaps 7 can be formed by partitions and opposite walls of the housing to increase the path of passage of the generator gas. The lower partition 2, separating the lower combustion chamber 4 from the adjacent afterburner 5, can be located with a gap 7 around the perimeter of the housing. The gap 7 from the front wall of the housing can be made adjustable by means of a slide gate 8, equipped with a lever 9, extended beyond the front wall of the housing. The walls of the body and the bottom, as a rule, are made double. The side, rear and upper walls of the housing 1 are made insulated from the external environment, for example in the form of a double insulating casing. Moreover, in necessary cases, the front wall can also be made insulated.

В камере горения выполнено загрузочное окно с герметично закрывающейся дверцей 10 для загрузки твердого топлива и/или ввод для подачи газообразного или жидкого топлива. В нижней части камеры горения 4 расположен блок регулируемой подачи воздуха в количестве, необходимом для протекания каталитических реакций неполного окисления топлива. Блок регулируемой подачи воздуха может быть выполнен в виде системы перфорированных подвижных труб 11, со стороны входа имеющих подвижные заглушки 12, выполненные с возможностью регулированной подачи воздуха, с противоположной стороны имеющие торцевые стенки 13, расположенные под углом 30-50° к горизонтальной поверхности. Блок регулированной подачи воздуха может быть снабжен одним или несколькими выдвижными лотками 14 для размещения перфорированных подвижных труб 11 и сбора твердых продуктов горения. Перфорация выполнена равномерно по поверхности верхней части труб, при этом площадь, занимаемая перфорацией, составляет 2-5% от площади дна камеры горения. Подвижные заглушки 12 выполнены с возможностью размещения в полости перфорированных труб 11, например, в виде отрезка труб с выемкой 15 и употнительной стенкой 16 с теплоизоляцией (например, асбестовой) и ручкой 17. При этом отрезок трубы подвижной заглушки 12 выполнен длиной 1/8-1/6 от длины перфорированных подвижных труб 11, а выемка 15 имеет глубину до 1/2 диаметра и длину 70-80% от длины отрезка трубы подвижной заглушки. Теплогенератор снабжен блоком подачи вторичного подогретого воздуха в камеру дожига 5, представляющим собой канал 18 подачи вторичного воздуха, образованный двойными стенками днища и передней двойной стенкой корпуса, с входом со стороны задней стенки устройства и выходом в средней части камеры дожига 5. Блок подачи вторичного подогретого воздуха может быть дополнительно снабжен, по крайней мере, одной перфорированной трубой 19, расположенной в камере дожига 5, вход которой соединен с выходом канала подачи вторичного воздуха, и заглушенной с противоположной стороны. Перфорированная труба 19 блока подачи вторичного подогретого воздуха дополнительно снабжена завихрителями потока 20, расположенными на каждом перфорационном отверстии, при этом отверстия выполнены равномерно распределенными по поверхности верхней части трубы, а площадь, занимаемая перфорированными отверстиями, составляет 0,5-3,5% от площади дна камеры.In the combustion chamber, a loading window is made with a hermetically closing door 10 for loading solid fuel and / or an input for supplying gaseous or liquid fuel. In the lower part of the combustion chamber 4 there is a controlled air supply unit in the amount necessary for catalytic reactions of incomplete oxidation of the fuel. The adjustable air supply unit can be made in the form of a system of perforated movable pipes 11, on the inlet side having movable plugs 12, configured for regulated air supply, on the opposite side having end walls 13 located at an angle of 30-50 ° to the horizontal surface. The controlled air supply unit can be equipped with one or more retractable trays 14 for accommodating perforated movable pipes 11 and collecting solid combustion products. Perforation is made uniformly on the surface of the upper part of the pipes, while the area occupied by perforation is 2-5% of the bottom of the combustion chamber. The movable plugs 12 are arranged to accommodate perforated pipes 11 in the cavity, for example, in the form of a pipe segment with a recess 15 and a sealing wall 16 with thermal insulation (for example, asbestos) and a handle 17. In this case, the pipe segment of the movable plug 12 is made with a length of 1 / 8- 1/6 of the length of the perforated movable pipes 11, and the recess 15 has a depth of 1/2 diameter and a length of 70-80% of the length of the pipe segment of the movable plug. The heat generator is equipped with a secondary heated air supply unit to the afterburner chamber 5, which is a secondary air supply channel 18 formed by double bottom walls and a front double wall of the housing, with an entrance from the rear side of the device and an outlet in the middle part of the afterburner 5. Secondary heated supply unit air can be additionally equipped with at least one perforated pipe 19 located in the afterburner 5, the inlet of which is connected to the output of the secondary air supply channel, and muffled from the opposite side. The perforated pipe 19 of the secondary heated air supply unit is further provided with flow swirls 20 located on each perforation hole, the holes being uniformly distributed over the surface of the upper part of the pipe, and the area occupied by the perforated holes is 0.5-3.5% of the area bottom of the camera.

Теплосъем с генератора может быть обеспечен различными способами с использованием водяного или воздушного теплоносителя. При использовании водяного теплоносителя теплогенератор снабжен водяной рубашкой, при этом стенки корпуса, представляющие собой теплообменные элементы, выполнены двойными из листового материала. Возможен вариант выполнения теплогенератора, в котором боковые и задняя стенки образованы системой труб 21, обеспечивающих непрерывность подачи теплоносителя от входа 22 к выходу 23. В последнем случае верхняя стенка выполнена также двойной и снабжена набором продольных или поперечных перегородок, установленных в полости стенки с возможностью увеличения длины пути теплоносителя. При использовании воздушного теплоносителя теплосъем обеспечивается двойными стенками корпуса. Для увеличения теплосъема перегородки 2, 3 также могут быть выполнены двойными из листового материала и иметь перегородки. В верхней части корпуса расположен выход для отработанных газов - газоотвод 24, смещенный за пределы корпуса для организации тяги и снабженный шиберной заслонкой 25 и патрубком для слива конденсата 26. Газоотвод выполнен с возможностью чистки его внутренней поверхности от твердых отложений. Возможен вариант исполнения теплогенератора для работы на жидком и газообразном топливе. При этом устройство снабжено газовой горелкой с каналом подвода топлива.Heat removal from the generator can be provided in various ways using water or air coolant. When using a water coolant, the heat generator is equipped with a water jacket, while the walls of the housing, which are heat-exchange elements, are made of double sheet material. An embodiment of a heat generator is possible, in which the side and rear walls are formed by a system of pipes 21 that provide continuous supply of coolant from the inlet 22 to the outlet 23. In the latter case, the upper wall is also double and equipped with a set of longitudinal or transverse partitions installed in the wall cavity with the possibility of increasing the path length of the coolant. When using an air coolant, the heat removal is provided by the double walls of the housing. To increase the heat removal, partitions 2, 3 can also be double made of sheet material and have partitions. In the upper part of the housing there is an outlet for exhaust gases - a gas outlet 24, displaced outside the housing for traction and equipped with a slide gate 25 and a pipe for draining the condensate 26. The gas outlet is made with the possibility of cleaning its inner surface from solid deposits. An embodiment of a heat generator for operating on liquid and gaseous fuels is possible. In this case, the device is equipped with a gas burner with a fuel supply channel.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Осуществляют розжиг и прогрев теплогенератора при выдвинутом лотке 14 и выдвинутых заглушках 12 до достижения необходимой температуры теплоносителя (50-60°С). Затем осуществляют основную загрузку твердого топлива через загрузочное окно, задвигают лоток 14, оставляя подвижные заглушки 12 открытыми. При этом для основной загрузки может быть использовано твердое топливо с влажностью до 60%. Через 5-10 мин заглушки 12 закрывают, обеспечивая тем самым ограничение подачи воздуха, в результате работа теплогенератора переходит в режим беспламенного горения. При этом в камере горения 4 происходит активное тление топлива с образованием генераторного газа.Carry out ignition and heating of the heat generator with the tray 14 extended and the plugs 12 extended until the required coolant temperature (50-60 ° C) is reached. Then carry out the main loading of solid fuel through the loading window, slide the tray 14, leaving the movable plugs 12 open. At the same time, solid fuel with a moisture content of up to 60% can be used for the main load. After 5-10 minutes, the plugs 12 are closed, thereby limiting the air supply, as a result, the operation of the heat generator goes into flameless combustion mode. In the combustion chamber 4 there is an active smoldering of the fuel with the formation of generator gas.

Образующийся в камере сгорания 4 генераторный газ поступает в среднюю камеру дожига 5 через зазоры 7 между перегородкой и стенками камеры. Вторичный воздух по каналу 18 поступает в зону средней камеры, смешивается с образовавшимся генераторным газом, осуществляя его доокисление. При наличии в этой камере перфорированных труб 19 блока подачи вторичного воздуха эффективность дожига (доокисления) увеличивается. Затем генераторный газ поступает в верхнюю камеру 6, где завершается процесс дожига. Отходящие газы выводятся из устройства через газоотвод 24. Шиберной заслонкой 25 регулируют гидродинамику газового потока, дополнительно обеспечивая пожаробезопасность теплогенератора. По мере образования генераторного газа и его продвижения к выходу осуществляется теплообмен с теплоносителем.Generating gas generated in the combustion chamber 4 enters the middle afterburner chamber 5 through the gaps 7 between the partition and the chamber walls. Secondary air through channel 18 enters the zone of the middle chamber, mixes with the generated generator gas, carrying out its further oxidation. If there are perforated pipes 19 of the secondary air supply unit in this chamber, the afterburning (after-oxidation) efficiency increases. Then the generator gas enters the upper chamber 6, where the afterburning process is completed. The exhaust gases are removed from the device through the gas outlet 24. The gate valve 25 controls the hydrodynamics of the gas stream, additionally ensuring the fire safety of the heat generator. As the generator gas is formed and moves towards the outlet, heat exchange is carried out with the coolant.

Проведенные исследования по сжиганию различных топлив показали, что использование заявляемой конструкции теплогенератора позволяет повысить КПД до 95%.Studies on the combustion of various fuels have shown that the use of the inventive design of the heat generator can increase efficiency up to 95%.

Заявляемый теплогенератор может работать на различных видах топлива любой влажности (газ, торф, дрова, щепа, ветки, опилки).The inventive heat generator can operate on various types of fuel of any moisture (gas, peat, firewood, wood chips, branches, sawdust).

Таким образом, многоступенчатое сжигание, низкотемпературный и длительный режим горения (8-24 часов на одной загрузке топлива), снижение коэффициента избытка воздуха обеспечивают высокую эффективность теплогенератора.Thus, multi-stage combustion, low-temperature and long-term combustion (8-24 hours on a single fuel load), a decrease in the coefficient of excess air provide high efficiency of the heat generator.

Пример 1. Был изготовлен опытный образец теплогенератора с использованием воды в качестве теплоносителя, технические характеристики которого приведены в Таблице 1.Example 1. A prototype of a heat generator was manufactured using water as a heat carrier, the technical characteristics of which are shown in Table 1.

Таблица 1Table 1 Номинальная тепловая мощность, кВтRated thermal power, kW 2525 Площадь отапливаемого помещения, м² The area of the heated room, m ² 200200 Время горения одной загрузки, чBurning time of one load, h 8-168-16 Масса топлива (дров) одной загрузки, кгMass of fuel (firewood) per load, kg 2525 Вес установки, кгWeight, kg 250250 Средний часовой расход дров на 1кВт, кгAverage hourly consumption of firewood per 1 kW, kg 0,1-0,30.1-0.3 Габаритные размеры, ммOverall dimensions, mm 1500×560×11001500 × 560 × 1100 Температура отходящих газов в среднем, °СThe temperature of the exhaust gas on average, ° C 140140 Влажность топлива, мас.%The moisture content of the fuel, wt.% 30-4030-40

Изготовленное устройство было подключено к емкости с водой, выполняющей функцию отопительной системы, из которой происходил забор и возврат воды для обеспечения циркуляции теплоносителя с использованием насоса. Теплота горения топлива в теплогенераторе за счет теплопроводности передавалась воде, подаваемой под давлением в трубы теплообменника по нагнетательной линии. Из теплообменника нагретая вода возвращалась в емкость с водой.The manufactured device was connected to a tank with water, which acts as a heating system, from which water was drawn in and returned to ensure circulation of the coolant using a pump. The heat of combustion of the fuel in the heat generator due to heat conduction was transferred to the water supplied under pressure to the pipes of the heat exchanger via the discharge line. From the heat exchanger, the heated water was returned to the water tank.

При проведении экспериментов были использованы следующие виды топлив: природный газ, древесина (сосна).During the experiments, the following types of fuels were used: natural gas, wood (pine).

На базе заявленной конструкции могут быть изготовлены теплогенераторы различной мощности - водогрейный котел, воздухонагреватель, позволяющий осуществлять прямой нагрев помещения нагретыми газами.Based on the claimed design, heat generators of various capacities can be manufactured - a hot water boiler, an air heater, which allows direct heating of the room with heated gases.

Пример 2. Был изготовлен опытный образец теплогенератора с использованием воздуха в качестве теплоносителя, технические характеристики которого приведены в Таблице 2.Example 2. A prototype of a heat generator was manufactured using air as a heat carrier, the technical characteristics of which are shown in Table 2.

Таблица 2table 2 Номинальная тепловая мощность, кВтRated thermal power, kW 22 Площадь отапливаемого помещения, м² The area of the heated room, m ² 10-1610-16 Время горения одной загрузки, чBurning time of one load, h 4-64-6 Масса топлива (дров) одной загрузки, кгMass of fuel (firewood) per load, kg 2-32-3 Вес установки, кгWeight, kg 2424 Средний часовой расход дров на 1кВт, кгAverage hourly consumption of firewood per 1 kW, kg 0,1-0,20.1-0.2 Габаритные размеры, ммOverall dimensions, mm 460×380×220460 × 380 × 220 Температура отходящих газов в среднем, °СThe temperature of the exhaust gas on average, ° C 140140 Влажность топлива, мас.%The moisture content of the fuel, wt.% 30-4030-40

Испытания показали, что достигнутые параметры обеспечивают высокое КПД устройства, длительный режим горения (до 24 часов на одной загрузке топлива), что подтверждает высокую эффективность заявляемого теплогенератора.Tests have shown that the achieved parameters provide a high efficiency of the device, a long burning mode (up to 24 hours on a single fuel load), which confirms the high efficiency of the inventive heat generator.

Таким образом, заявляется теплогенератор, характеризующийся:Thus, a heat generator is claimed, characterized by:

- высоким коэффициентом полезного использования топлива (около 95%);- high fuel efficiency (about 95%);

- универсальностью, выраженной в возможности использования без переналадки установок топлив (в том числе низкокачественных и некондиционных) с изменяющимися в широком диапазоне свойствами;- universality, expressed in the possibility of using fuels (including low-quality and substandard) with properties that vary over a wide range of properties without readjustment;

- отсутствием длительной работы в подготовительном режиме.- lack of long work in preparatory mode.

Claims

1. A heat generator, characterized in that it comprises a vertically oriented housing with an input for supplying fuel and an outlet for exhaust gases, including at least three chambers: a combustion chamber in the lower part of the housing and two afterburners located above it, wherein formed by horizontally oriented partitions located with a gap relative to the walls of the housing for the passage of combustion products, an adjustable air supply unit located in the lower part of the combustion chamber; a unit for supplying secondary air to the afterburner, located directly above the combustion chamber, and configured to distribute air throughout the chamber; heat exchange unit, while all the walls of the housing are double with external insulation.

2. The heat generator according to claim 1, characterized in that the variable air supply unit is made in the form of a system of perforated movable pipes, on the inlet side having movable plugs made with adjustable air supply, on the opposite side having end walls located at an angle of 30- 50 ° to the horizontal surface.

3. The heat generator according to claim 1, characterized in that the secondary heated air supply unit is a secondary air supply channel formed by double walls of the bottom and a front double wall of the housing, with an entrance from the side of the rear wall of the device and exit to the middle afterburner.

4. The heat generator according to claim 1, characterized in that the gap between the partition separating the combustion chamber and the afterburner and the walls of the housing is made around the perimeter of the housing, while the clearance from the front wall is adjustable.

5. The heat generator according to claim 1, characterized in that the upper double wall is equipped with a set of longitudinal or transverse partitions installed in the cavity of the wall with the possibility of increasing the path length of the coolant.

6. The heat generator according to claim 1, characterized in that the housing is equipped with a water jacket.

7. The heat generator according to claim 2, characterized in that the variable air supply unit is equipped with a retractable tray for accommodating perforated movable pipes and collecting solid combustion products.

8. The heat generator according to claim 2, characterized in that the movable plugs are arranged to accommodate perforated pipes in the cavity and are pipe sections with a recess and a sealing wall with heat insulation and a handle, while the pipe section is 1 / 8-1 / 6 in length the length of the perforated pipes, and the recess has a depth of up to 1/2 and a length of 70-80% of the length of the pipe segment plugs.

9. The heat generator according to claim 3, characterized in that the secondary heated air supply unit is further provided with at least one perforated pipe located in the afterburner, the inlet of which is connected to the output of the secondary air supply channel, and is muffled from the opposite side.

10. The heat generator according to claim 3, characterized in that the perforated pipe of the secondary heated air supply unit is additionally equipped with flow swirls located on each perforation hole, the holes being made evenly distributed over the surface of the pipe part, and the area occupied by the perforated holes is 0 , 5-3.5% of the bottom area of the middle afterburner.