RU2459145C1 - Solid fuel combustion method, and heating appliance for its implementation - Google Patents
Solid fuel combustion method, and heating appliance for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2459145C1 RU2459145C1 RU2011111179/06A RU2011111179A RU2459145C1 RU 2459145 C1 RU2459145 C1 RU 2459145C1 RU 2011111179/06 A RU2011111179/06 A RU 2011111179/06A RU 2011111179 A RU2011111179 A RU 2011111179A RU 2459145 C1 RU2459145 C1 RU 2459145C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- combustion
- chamber
- fuel
- housing
- Prior art date
Links
Landscapes
- Solid-Fuel Combustion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам отопления на твердом топливе.The invention relates to a power system, and in particular to solid fuel heating systems.
Известен отопительный котел с бункером для топлива внутри котла /1/, в котором кроме колосниковой решетки, установленной между зольной и топочной камерами, имеется вертикально установленная колосниковая решетка в виде оребренной полой трубы с отверстиями. В указанном отопительном котле реализуется способ сжигания твердого топлива, основанный на подаче воздуха в нижнюю и центральную часть всего объема топлива и выводе смеси воздушных и дымовых газов через дымоход в верхней части корпуса котла. Однако подача воздуха фактически во весь объем топлива способствует неустойчивости режима горения при различном качестве и влажности топлива, что приводит к аварийному перегреву или остановке котла.A heating boiler with a fuel hopper inside the boiler / 1 / is known, in which, in addition to the grate, installed between the ash and furnace chambers, there is a vertically mounted grate in the form of a finned hollow pipe with holes. In the specified heating boiler, a method of burning solid fuel is implemented, based on the air supply to the lower and central part of the total fuel volume and the discharge of a mixture of air and flue gases through a chimney in the upper part of the boiler body. However, the air supply in fact in the entire fuel volume contributes to the instability of the combustion mode with different quality and humidity of the fuel, which leads to emergency overheating or shutdown of the boiler.
Известен также отопительный котел длительного горения с бункером для топлива и системой автоматической подачи топлива с регулятором по температуре воды /2/, в котором подачу воздуха осуществляют в нижнюю часть камеры сгорания и периодически в нее добавляют топливо и тем самым достигают увеличения продолжительности горения котла. Недостатком этого способа сжигания является сложность и практическая неприменимость для дров не стандартизированной формы и размеров, а также возможность возникновения аварийной ситуации при неконтролируемой загрузке топлива в топку в случае нарушения работы автоматики.Also known is a long-burning heating boiler with a fuel hopper and an automatic fuel supply system with a water temperature regulator / 2 /, in which air is supplied to the lower part of the combustion chamber and fuel is periodically added to it, thereby increasing the burning time of the boiler. The disadvantage of this method of burning is the complexity and practical inapplicability for firewood of a non-standardized shape and size, as well as the possibility of an emergency when uncontrolled loading of fuel into the furnace in case of a malfunction of the automation.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является отопительный котел /3/ длительного горения, содержащий корпус, подвижные воздуховод и распределитель воздуха. В данном котле реализован способ сжигания твердого топлива, включающий подачу воздушных газов через регулируемое по сечению, в зависимости от температуры, отверстие в верхней части камеры сгорания, саморегулирующийся по высоте воздуховод и распределитель воздуха непосредственно к топливу и выведение, после реакции окисления, через дымоход в верхней части топочной камеры смеси воздушных и дымовых газов. В данном отопительном приборе выгорание топлива происходит сверху вниз, по мере перемещения распределителя воздуха под собственным весом, а скорость сгорания регулируется объемом подаваемого воздуха.The closest analogue, selected as a prototype, is a heating boiler / 3 / long burning, comprising a housing, a movable duct and an air distributor. This boiler implements a method of burning solid fuel, which includes the supply of air gases through a variable section, depending on temperature, an opening in the upper part of the combustion chamber, a self-regulating height duct and an air distributor directly to the fuel, and removal, after the oxidation reaction, through a chimney to the upper part of the combustion chamber of a mixture of air and flue gases. In this heating device, fuel burnup occurs from top to bottom, as the air distributor moves under its own weight, and the combustion rate is controlled by the amount of air supplied.
Однако в рассмотренном приборе вследствие конструктивных особенностей длительность горения достигает лишь нескольких десятков часов. В частности, это обусловлено тем, что цилиндрический корпус отопительного прибора имеет сравнительно низкий коэффициент заполнения дровами, входная камера и телескопический воздуховод имеют громоздкую конструкцию и, следовательно, такой прибор имеет сравнительно небольшую тепловую производительность единицы объема корпуса. Кроме того, цилиндрическая форма корпуса сохраняет необходимую жесткость конструкции только при сравнительно небольших диаметрах, что ограничивает тепловую мощность отопительного прибора при приемлемой его стоимости. А конструкция распределителя воздуха не исключает возможность не стабильной работы отопительного прибора из-за его провалов в выгоревшую часть топлива и возникновения аварийной ситуации, особенно при высокой температуре теплоносителя.However, in the considered device, due to design features, the burning duration reaches only several tens of hours. In particular, this is due to the fact that the cylindrical body of the heating device has a relatively low fill factor with firewood, the inlet chamber and the telescopic duct have a bulky design and, therefore, such a device has a relatively small thermal capacity per unit volume of the body. In addition, the cylindrical shape of the casing retains the necessary structural rigidity only at relatively small diameters, which limits the heating power of the heater at an acceptable cost. And the design of the air distributor does not exclude the possibility of unstable operation of the heater due to its failures in the burned-out part of the fuel and the occurrence of an emergency, especially at a high coolant temperature.
К существенным недостаткам прототипа также следует отнести низкую ремонтопригодность отопительного котла. Кроме того, конструкция прототипа обуславливает то, что при сгорании топлива нагревается только верхняя часть корпуса отопительного прибора, вследствие чего, без принятия специальных мер, на нижней части корпуса происходит выпадение конденсата, коррозия металла и образование отложений, ухудшающих теплотехнические характеристики отопительного прибора.Significant disadvantages of the prototype should also include low maintainability of the heating boiler. In addition, the design of the prototype determines that when the fuel is heated, only the upper part of the heater’s casing is heated, as a result of which, without taking special measures, condensation will form on the lower part of the casing, corrosion of the metal and the formation of deposits that worsen the heating characteristics of the heater.
Целью изобретения является устранение недостатков прототипа, а именно увеличение продолжительности горения и тепловой мощности отопительных приборов, реализующих предлагаемый способ, а также повышение тепловой производительности единицы объема корпуса отопительного прибора и расширение его функциональных возможностей.The aim of the invention is to eliminate the disadvantages of the prototype, namely an increase in the duration of combustion and thermal power of heating devices that implement the proposed method, as well as an increase in thermal productivity per unit volume of the housing of the heating device and the expansion of its functionality.
Указанная цель достигается тем, что в способе сжигания твердого топлива воздушные газы подают через регулируемое по сечению, в зависимости от температуры, отверстие в верхней части топочной камеры, саморегулирующийся по высоте воздуховод и распределитель воздуха непосредственно к топливу, а после реакции окисления смесь воздушных и дымовых газов пропускают через вторичную теплообменную камеру сверху вниз и дымоход, расположенный в нижней части теплообменной камеры на уровне зольного отверстия, причем воздух в камере сгорания распределяют следующим образом:This goal is achieved by the fact that in the method of burning solid fuel, air gases are supplied through a hole, adjustable in cross section, depending on temperature, in the upper part of the combustion chamber, a self-regulating height duct and an air distributor directly to the fuel, and after the oxidation reaction, a mixture of air and smoke gases pass through the secondary heat exchanger chamber from top to bottom and a chimney located in the lower part of the heat exchanger chamber at the level of the ash hole, and the air in the combustion chamber is distributed lyayut follows:
в очаг сгорания 65-75%;to the combustion center 65-75%;
над очагом сгорания 25-35%.above the focus of combustion 25-35%.
Другая цель изобретения - предложить варианты конструкции отопительных приборов длительного горения различного назначения, в которых реализован предлагаемый способ сжигания твердого топлива.Another objective of the invention is to propose design options for heating devices of long burning for various purposes, which implements the proposed method of burning solid fuel.
Указанная цель достигается тем, что отопительный прибор прямого нагрева (печь) содержит корпус с топочным и зольным отверстиями с газоплотными дверцами, воздухозаборным отверстием, соединенными с ним воздуховодом и распределителем воздуха с механизмом перемещения, и терморегулятор, соединенный с заслонкой, при этом корпус выполнен в виде прямой прямоугольной призмы со съемным днищем и снабжен вторичной теплообменной камерой, имеющей отверстия в верхней части для сообщения с камерой сгорания и нижней части на уровне зольного отверстия для отвода продуктов сгорания, воздуховод выполнен в виде гофрированной трубы, а распределитель воздуха - разборным, при этом в сборе он перекрывает 80-90% площади сечения камеры сгорания.This goal is achieved in that the direct heating device (furnace) comprises a housing with a furnace and ash holes with gas tight doors, an air intake hole connected to it by an air duct and an air distributor with a movement mechanism, and a thermostat connected to the damper, while the housing is made in in the form of a straight rectangular prism with a removable bottom and is equipped with a secondary heat exchange chamber having openings in the upper part for communication with the combustion chamber and the lower part at the level of the ash hole for removal of combustion products, the air duct is made in the form of a corrugated pipe, and the air distributor is collapsible, while assembled it covers 80-90% of the cross-sectional area of the combustion chamber.
Для достижения цели изобретения путем расширения функциональных возможностей отопительных приборов некоторые существенные признаки уточняются тем, что корпус может быть снабжен духовым шкафом, с размещаемой под ним внешней камерой с варочной поверхностью, сообщающейся через отверстия с камерой сгорания и вторичной камерой, а отверстия во внешней камере снабжены заслонками, привод которых выведен наружу, при этом наружная поверхность духового шкафа и внешней камеры покрыта теплоизолирующим покрытием, а духовой шкаф снабжен термометром и дверкой.To achieve the objective of the invention, by expanding the functionality of heating devices, some essential features are clarified by the fact that the housing can be equipped with an oven, with an external chamber placed under it with a hob communicating through openings with the combustion chamber and the secondary chamber, and the holes in the external chamber are provided flaps, the drive of which is brought out, while the outer surface of the oven and the outer chamber are covered with a heat-insulating coating, and the oven is equipped with a thermometer ohm and the door.
Для случая отопительного прибора косвенного нагрева (котла) цель изобретения достигается тем, что котел содержит корпус с топочным и зольным отверстиями с газоплотными дверцами, воздухозаборным отверстием, соединенными с ним воздуховодом и распределителем воздуха с механизмом перемещения, и терморегулятор, соединенный с заслонкой, при этом корпус выполнен в виде прямой прямоугольной призмы и разделен перегородкой на топочную и вторичную теплообменную камеры, последняя из которых имеет отверстия в верхней части для сообщения с камерой сгорания и нижней части на уровне зольного отверстия для отвода продуктов сгорания, при этом перегородка выполнена съемной в виде одно- или двухсекционного теплообменника и имеет входные и выходные патрубки, воздуховод выполнен из гофрированной трубы круглого или прямоугольного сечения, распределитель воздуха - разборным, а корпус - из двух половин, соединяемых в плоскости размещения перегородки, причем терморегулятор размещен на выходном патрубке теплообменника контура отопления, а внутри корпуса на боковых и верхней поверхностях установлены съемные термостойкие теплоизоляционные листы.For the case of an indirect heating device (boiler), the purpose of the invention is achieved in that the boiler comprises a housing with a furnace and ash holes with gas tight doors, an air intake hole connected to it by an air duct and an air distributor with a movement mechanism, and a thermostat connected to the damper, the casing is made in the form of a straight rectangular prism and is divided by a partition into the furnace and secondary heat-exchange chambers, the last of which has openings in the upper part for communication with the camera of combustion and the lower part at the level of the ash hole for the removal of combustion products, while the partition is removable in the form of a one or two-section heat exchanger and has inlet and outlet pipes, the duct is made of a corrugated pipe of round or rectangular cross-section, the air distributor is collapsible, and the body is of two halves connected in the plane of the partition, and the thermostat is located on the outlet pipe of the heat exchanger of the heating circuit, and inside the housing on the side and top surfaces of the anovleny removable thermo insulating sheets.
Сущность изобретения поясняется преимущественно на примере отопительного котла, с указанием особенностей функционирования отопительной печи. На фиг.1 показано сечение отопительного котла. На фиг.1 обозначены: корпус 1, в котором установлена перегородка - теплообменник 2, с секцией контура отопления 15 и секцией горячего водоснабжения 16, выполнены топочное 3, зольное 4 отверстия с газоплотными дверцами, а также отверстие для отвода дымовых газов 5 и воздухозаборное отверстие 10, воздуховод 6, распределитель воздуха 7, 8, тяга 9, механизм перемещения 11, входной воздуховод 12, терморегулятор 13 с заслонкой 14, теплоизолирующие плиты 17, защитный экран 19.The invention is illustrated mainly on the example of a heating boiler, indicating the features of the functioning of the heating furnace. Figure 1 shows a cross section of a heating boiler. Figure 1: housing 1, in which a partition is installed - a heat exchanger 2, with a heating circuit section 15 and a hot water supply section 16, a furnace 3, ash 4 holes with gas tight doors, as well as a hole for removing flue gases 5 and an air inlet are made 10, duct 6, air distributor 7, 8, rod 9, movement mechanism 11, inlet duct 12, thermostat 13 with shutter 14, heat-insulating plates 17, protective shield 19.
Корпус 1 отопительного котла в зависимости от его назначения, используемого топлива, должен быть выполнен из стали с соответствующей жаропрочностью и жаростойкостью. Для снижения требований по указанным параметрам к материалу корпуса в случае реализации печей различного назначения и использования в качестве топлива угля внутри камеры сгорания могут устанавливаться защитные листы из материала с более высокой жаростойкостью, например из чугуна. Для котлов отопления корпус изнутри может быть выложен теплоизолирующими огнестойкими плитами 17, изготавливаемыми, например, из огнеупорных керамоволокнистых плит. Это позволяет снизить требования к жаростойкости материала корпуса и использовать низкосортные стали. В связи с тем, что в предлагаемой конструкции котла теплообменник выполнен в виде отдельной секции, к жесткости корпуса предъявляются значительно меньшие требования, и он может быть выполнен из металла меньшей, чем в прототипе, толщины. Кроме того, для удобства монтажа, а также проведения ремонтных и профилактических работ корпус может быть изготовлен из двух половин, соединяемых между собой в плоскости сечения перегородки. Для тех же целей корпус печей может быть выполнен со съемным днищем, через которое могут заменяться или обслуживаться элементы конструкции, размещаемые внутри корпуса. Снаружи корпус 1 для повышения пожарной безопасности может быть закрыт защитным кожухом из теплоизолирующего материала. Для печей и отопительных котлов, реализующих кроме косвенного нагрева и прямой нагрев воздуха, теплоизолирующий кожух корпуса 1 выполняется на корпусе с воздушным зазором. При этом внутренняя поверхность кожуха должна быть выполнена из металла и для повышения теплосъема иметь полости в виде воздушных вертикальных каналов и отверстий вверху и внизу для свободного движения воздуха. В печах перегородка 2 выполняется из материала с такими же теплотехническими свойствами, как у корпуса 1. Перегородка 2 выполняется между боковыми сторонами корпуса. Образуемая перегородкой и задней поверхностью корпуса вторичная теплообменная камера должна иметь сечение в горизонтальной плоскости не меньше удвоенного сечения дымохода 5. Между перегородкой и верхней поверхностью корпуса выполняется отверстие, например, прямоугольной формы, сечением не меньше удвоенного сечения дымохода 5. Топочная 3 и зольная 4 дверцы должны быть выполнены плотно прилегающими к соответствующим отверстиям в корпусе для исключения подсоса воздуха в процессе горения топлива 18. Отверстие для отвода дымовых газов 5 выполняется в нижней части задней поверхности корпуса, на уровне зольного отверстия 4. В котлах перегородка 2 выполнена в виде теплообменника, состоящего из двух, встроенных одна в другую, автономных секций. Внешняя секция 15 через патрубки подключается к системе отопления, а внутренняя 16 - к системе горячего водоснабжения. Для уменьшения отбора тепловой мощности в систему горячего водоснабжения встроенная секция может занимать только часть секции отопления. Теплообменник 2 (как и перегородка в печи) выполняется съемным и крепится герметично к корпусу 1. Для увеличения поверхности теплообмена и повышения жесткости конструкции теплообменник выполняется в виде плоской полости с развитой профилированной поверхностью (аналогично радиаторам отопления). В котлах с повышенной тепловой мощностью теплообменная поверхность теплообменника может быть увеличена за счет выполнения дополнительных вертикальных ребер - полостей со стороны теплообменной камеры, при сохранении требуемой площади ее сечения. Для защиты поверхности теплообменника от механических повреждений в момент загрузки топлива, со стороны камеры сгорания, теплообменник может быть закрыт защитным экраном 19, который может состоять из нескольких узких листов. Воздуховод 6 выполнен из соединенных между собой колец, образующих гофрированную трубу. Труба может иметь как круглое, так и прямоугольное сечение. На концах воздуховод имеет цилиндрические наконечники, с помощью которых он с одной стороны крепится (замковым соединением) к корпусу, а с другой - к распределителю воздуха 7. Воздуховод изготавливается из металла с необходимыми упругостью, жаростойкостью и жаропрочностью. Распределитель воздуха 7 может быть изготовлен из двух половин жаростойкого металла, соединяемых между собой при сборке и фиксируемых полыми трубами 8 с отверстиями в нижней и верхней части и герметически заделанными концами, также изготавливаемых из жаростойкого металла. В верхней части распределителя 7 выполнен патрубок с выступами для крепления воздуховода 6 и перемычкой для крепления тяги 9. В нижней части распределителя воздуха 7 в виде конуса с углом раскрыва 150-160° выполнены отверстия, площадь которых вместе с площадью отверстий в нижней части труб 8 должна приблизительно в три раза превышать площадь отверстий в верхней части труб 8. Управление положением распределителя воздуха 7 перед загрузкой топлива осуществляется через тягу 9 с помощью механизма 11. Тяга 9 может быть выполнена из троса или цепи. Механизм перемещения 11 может быть выполнен, например, в виде барабана с храповиком. Механизм 11 может быть оснащен указателем остатка топлива в котле. Тяга 9 также может перемещаться и вручную и фиксироваться на корпусе за соответствующий выступ. Входной воздуховод 12 воздухозаборного отверстия 10 должен быть выполнен сечением не меньше сечения воздуховода 9. А его конструктивное выполнение принципиального значения не имеет. В воздуховоде 12 может быть установлена заслонка 14, управляемая от терморегулятора 13 и имеющая возможность ручного перекрытия воздуховода 12, в случае необходимости прекращения работы котла или печи. Терморегулятор 13 устанавливается на выходной патрубок контура отопления 15 теплообменника 2 и может быть выполнен, например, на основе гидравлического привода, биметаллической пластины, свитой в спираль, или любой другой конструкции. В печи терморегулятор устанавливается на корпус. На патрубке контура отопления может быть также установлен термометр, по которому может уточняться положение заслонки 14. При большом объеме загружаемого топлива (при использовании угля) 18 и, следовательно, значительном объеме образующейся золы в топочной камере на высоту зольного отверстия может быть установлена решетчатая подставка, на которую затем укладывается топливо. В зависимости от назначения отопительного прибора, реализующего предлагаемый способ, для расширения его функциональных возможностей на корпусе 1, на одной из боковых поверхностей, могут быть установлены духовой шкаф и размещаемая под ним внешняя камера с варочной панелью (не показаны на чертеже), которая сообщается через отверстия с камерой сгорания и вторичной теплообменной камерой. Управление варочной панелью и духовым шкафом осуществляется заслонками, перекрывающими указанные отверстия. Привод заслонками выведен наружу. В духовом шкафу на одной из боковых поверхностей выполняется дверца, обеспечивающая доступ на варочную поверхность и в духовой шкаф. Духовой шкаф может быть также снабжен термометром для контроля процесса приготовления пищи и боковыми направляющими для противней. Снаружи духовой шкаф и внешняя камера могут быть покрыты теплоизолирующим материалом.Housing 1 of the heating boiler, depending on its purpose, the fuel used, must be made of steel with appropriate heat resistance and heat resistance. To reduce the requirements for the specified parameters to the case material in the case of the implementation of furnaces for various purposes and the use of coal as fuel inside the combustion chamber, protective sheets of material with higher heat resistance, for example, cast iron, can be installed. For heating boilers, the inside of the housing can be laid out with heat-insulating fire-resistant plates 17, made, for example, of refractory ceramic-fiber plates. This allows you to reduce the requirements for heat resistance of the material of the case and use low-grade steel. Due to the fact that in the proposed boiler design the heat exchanger is made in the form of a separate section, significantly less requirements are imposed on the body stiffness, and it can be made of metal less than the prototype thickness. In addition, for ease of installation, as well as repair and maintenance work, the housing can be made of two halves that are interconnected in the plane of the cross-section of the partition. For the same purposes, the furnace body can be made with a removable bottom through which structural elements placed inside the housing can be replaced or serviced. Outside, the housing 1 to increase fire safety can be closed with a protective casing of heat insulating material. For furnaces and heating boilers that implement, in addition to indirect heating and direct air heating, the heat-insulating casing of the housing 1 is performed on the housing with an air gap. In this case, the inner surface of the casing should be made of metal and to increase the heat removal should have cavities in the form of vertical air channels and holes above and below for free movement of air. In furnaces, the partition 2 is made of a material with the same thermal properties as the case 1. The partition 2 is made between the sides of the case. The secondary heat exchange chamber formed by the partition and the rear surface of the casing must have a horizontal cross section of at least twice the flue 5. A hole, for example, is made between the partition and the upper surface of the casing, with a cross section not less than twice the flue 5. Firebox 3 and ash 4 doors must be made tightly adjacent to the corresponding holes in the housing to prevent air leakage during the combustion of the fuel 18. A hole for the removal of flue gases 5 issue lnyaetsya in the lower portion of the rear surface of the housing at the level of the ash opening 4. In boilers partition 2 is formed as a heat exchanger consisting of two, built into one another, independent sections. The external section 15 is connected through pipes to the heating system, and the internal 16 to the hot water system. To reduce the selection of thermal power in the hot water supply system, the built-in section can occupy only part of the heating section. The heat exchanger 2 (like the partition in the furnace) is removable and fastened tightly to the housing 1. To increase the heat transfer surface and increase the rigidity of the structure, the heat exchanger is made in the form of a flat cavity with a developed profiled surface (similar to heating radiators). In boilers with increased thermal power, the heat transfer surface of the heat exchanger can be increased by performing additional vertical ribs - cavities from the side of the heat exchange chamber, while maintaining the required cross-sectional area. To protect the surface of the heat exchanger from mechanical damage at the time of fuel loading, from the side of the combustion chamber, the heat exchanger can be closed with a protective shield 19, which can consist of several narrow sheets. Air duct 6 is made of interconnected rings forming a corrugated pipe. The pipe can have both round and rectangular cross-section. At the ends, the duct has cylindrical tips, with which it is attached on one side (by a lock connection) to the body, and on the other to the air distributor 7. The duct is made of metal with the necessary elasticity, heat resistance and heat resistance. The air distributor 7 can be made of two halves of heat-resistant metal, interconnected during assembly and fixed by hollow pipes 8 with holes in the lower and upper parts and hermetically sealed ends, also made of heat-resistant metal. In the upper part of the distributor 7, a pipe with protrusions for fastening the air duct 6 and a jumper for attaching the rod 9 is made. In the lower part of the air distributor 7, holes are made in the form of a cone with an opening angle of 150-160 °, the area of which together with the area of the holes in the lower part of the pipes 8 should approximately three times exceed the area of the holes in the upper part of the pipes 8. The control of the position of the air distributor 7 before loading the fuel is carried out through the rod 9 using the mechanism 11. The rod 9 can be made of a cable or chain. The movement mechanism 11 may be performed, for example, in the form of a drum with a ratchet. The mechanism 11 may be equipped with an indicator of the remaining fuel in the boiler. The rod 9 can also be moved manually and fixed on the housing for the corresponding protrusion. The inlet duct 12 of the air inlet 10 must be made with a cross section not less than the cross section of the duct 9. And its constructive implementation is not of fundamental importance. In the duct 12, a shutter 14 can be installed, controlled from the temperature controller 13 and having the ability to manually block the duct 12, if necessary, stop the operation of the boiler or furnace. The temperature controller 13 is installed on the output pipe of the heating circuit 15 of the heat exchanger 2 and can be made, for example, based on a hydraulic drive, a bimetallic plate twisted into a spiral, or any other design. In the oven, the thermostat is installed on the housing. A thermometer can also be installed on the branch pipe of the heating circuit, according to which the position of the shutter 14 can be determined. With a large amount of fuel loaded (when using coal) 18 and, therefore, a significant amount of ash formed in the combustion chamber, a grate stand can be installed to the height of the ash hole, onto which the fuel is then laid. Depending on the purpose of the heater that implements the proposed method, to expand its functionality on the housing 1, on one of the side surfaces, an oven and an external chamber placed under it with a hob (not shown in the drawing), which communicates through openings with a combustion chamber and a secondary heat exchange chamber. The hob and oven are controlled by dampers that cover these openings. The damper actuator is brought out. In the oven on one of the side surfaces there is a door that provides access to the hob and the oven. The oven can also be equipped with a thermometer to control the cooking process and side guides for baking sheets. Outside the oven and the outer chamber can be covered with insulating material.
Работает отопительный прибор, реализующий предлагаемый способ, следующим образом. С помощью подъемного механизма 11 осуществляется подъем распределителя воздуха 7 в верхнее положение и фиксируется храповым механизмом. Через зольное отверстие 4 осуществляется удаление золы, а через топочное - загрузка топлива 18, в частном случае дров. Затем топливо поджигается, распределитель воздуха опускается (освобождается храповик) и устанавливается на топливо. Заслонка 14 открывается, а топочная и зольная дверцы закрываются. После разогрева котла заслонка 14 устанавливается на требуемую температуру и в дальнейшем интенсивность горения определяется объемом воздуха, поступающего через распределитель воздуха и регулируется заслонкой от терморегулятора 13. Нагретые воздушные и горячие дымовые газы поднимаются в верхнюю часть корпуса 1, заполняя почти весь внутренний объем корпуса, и отдают свое тепло в печи - корпусу, а в котле - теплоносителю теплообменника 2 в топочной и вторичной камерах. Одновременно происходит нагрев поступающего воздуха во входном воздуховоде 12, воздуховоде 6, имеющем большую поверхность теплообмена, и распределителе воздуха 7, 8, тем самым повышается эффективность сгорания топлива. Остывающие дымовые и воздушные газы из вторичной камеры удаляются через дымоход 5. При наличии в отопительном приборе внешней камеры с варочной панелью и духовым шкафом, в процессе его работы заслонкой внешней камеры, осуществляется открывание отверстий в камеру сгорания и вторичную теплообменную камеру, и часть горячих газов поступает во внешнюю камеру, нагревая ее. Кроме того, часть тепла в духовой шкаф и на варочную панель поступает от общей стенки с корпусом. На варочной поверхности внешней камеры или на противнях духового шкафа осуществляется приготовление пищи, а регулировка требуемой температуры осуществляется заслонкой.A heating device that implements the proposed method works as follows. Using the lifting mechanism 11, the air distributor 7 is raised to the upper position and is fixed with a ratchet mechanism. Through the ash hole 4, ash is removed, and through the furnace hole, fuel 18 is loaded, in the particular case of firewood. Then the fuel is ignited, the air distributor is lowered (the ratchet is released) and installed on the fuel. The damper 14 opens, and the furnace and ash doors are closed. After heating the boiler, the damper 14 is set to the required temperature and the combustion rate is further determined by the volume of air entering through the air distributor and is regulated by the damper from the thermostat 13. Heated air and hot flue gases rise to the upper part of the housing 1, filling almost the entire internal volume of the housing, and give their heat in the furnace to the body, and in the boiler to the heat transfer medium of the heat exchanger 2 in the furnace and secondary chambers. At the same time, the incoming air is heated in the inlet duct 12, the duct 6 having a large heat exchange surface, and the air distributor 7, 8, thereby increasing the combustion efficiency of the fuel. The cooling flue and air gases from the secondary chamber are removed through the chimney 5. If there is an external chamber in the heating device with a hob and an oven, in the process of its operation with an external chamber damper, openings are made to the combustion chamber and the secondary heat exchange chamber, and some of the hot gases enters the external chamber, heating it. In addition, part of the heat to the oven and hob comes from a common wall with the body. Cooking is performed on the hob of the external chamber or on the oven trays of the oven, and the required temperature is adjusted by a damper.
Сжигание топлива производится следующим образом. Воздух через входной воздуховод 12, воздухозаборное отверстие 10 поступает в воздуховод 6, где за счет большой теплообменной поверхности (в несколько раз больше, чем в прототипе) значительно нагревается. Далее воздух поступает в распределитель воздуха 7, 8, где распределяется следующим образом. Большая часть воздуха (65-75%) проходит через нижние отверстия в трубах 8 и отверстия в конусной части распределителя 7 и участвуют в генерации окиси углерода CO и частично при его сгорании, а меньшая часть (25-35%) проходит через верхние отверстия труб 8 и участвует при сгорании CO. Улучшению процесса образования CO и приближению к максимальной теплотворной способности топлива способствует также то обстоятельство, что почти весь объем топлива находится в зоне высоких температур, за счет чего хорошо прогревается. Таким образом, в целом при реализации предлагаемого способа обеспечивается сжигание топлива с высокой эффективностью.The combustion of fuel is as follows. The air through the inlet duct 12, the intake port 10 enters the duct 6, where due to the large heat exchange surface (several times more than in the prototype) is significantly heated. Next, the air enters the air distributor 7, 8, where it is distributed as follows. Most of the air (65-75%) passes through the lower holes in the pipes 8 and holes in the conical part of the distributor 7 and is involved in the generation of carbon monoxide CO and partially during its combustion, and a smaller part (25-35%) passes through the upper holes of the pipes 8 and is involved in the combustion of CO. The fact that almost the entire volume of fuel is in the high-temperature zone also contributes to the improvement of the process of CO formation and approaching the maximum calorific value of the fuel, due to which it warms up well. Thus, in General, when implementing the proposed method provides fuel combustion with high efficiency.
За счет того, что в зону горения воздух подается в ограниченном объеме, сгорание топлива происходит только в верхнем слое на глубину 10-15 см и выгорание топлива происходит постепенно сверху вниз по мере опускания распределителя воздуха под собственным весом. Такой принцип сжигания топлива позволяет реализовать в твердотопливном котле режим длительного горения и довести его до нескольких сотен часов, в зависимости от габаритов корпуса, вида топлива и производимой тепловой мощности.Due to the fact that air is supplied in a limited volume to the combustion zone, fuel combustion occurs only in the upper layer to a depth of 10-15 cm and fuel burns out gradually from top to bottom as the air distributor lowers under its own weight. This principle of fuel combustion allows you to implement a long-burning mode in a solid fuel boiler and bring it up to several hundred hours, depending on the dimensions of the hull, the type of fuel and the heat output.
Описанная конструкция отопительного прибора, в частности котла, реализующего предлагаемый способ сжигания топлива, позволяет обеспечить высокую эффективность передачи тепла от дымовых газов к теплообменнику, за счет достаточно большой его теплообменной поверхности (соизмеримой и даже превышающей площадь корпуса) и большого времени контакта с горячими газами. Это в свою очередь позволяет уменьшить температуру выходящих из котла дымовых газов, даже при большой производимой тепловой мощности и тем самым обеспечить высокий его КПД. Охлаждение воздушных и дымовых газов в отопительном приборе осуществляется до температур, обеспечивающих нормальное функционирование дымохода (без образования конденсата). При этом также повышается тепловая производительность единицы объема корпуса, за счет более высокого, чем в прототипе, коэффициента заполнения камеры сгорания дровами и значительно меньших габаритов воздуховода 6.The described design of a heating device, in particular a boiler, which implements the proposed method of burning fuel, allows for high efficiency of heat transfer from flue gases to the heat exchanger due to its sufficiently large heat exchange surface (commensurate and even exceeding the housing area) and long contact time with hot gases. This in turn allows you to reduce the temperature of the flue gases leaving the boiler, even with a large heat output, and thereby ensure its high efficiency. Cooling of air and flue gases in the heating device is carried out to temperatures that ensure the normal functioning of the chimney (without the formation of condensate). This also increases the thermal performance of a unit volume of the housing, due to a higher than in the prototype, the fill factor of the combustion chamber with firewood and significantly smaller dimensions of the duct 6.
Кроме того, выполнение теплообменника в виде плоской полости с развитой профилированной поверхностью позволяет изготовлять теплообменник, рассчитанный на значительно более высокое, чем в прототипе, избыточное давление, что необходимо для обеспечения безопасного функционирования систем отопления с принудительной и естественной циркуляцией, а также систем горячего водоснабжения. При этом значительно снижаются требования к жесткости корпуса, характерные для отопительных котлов с рубашкой теплоносителя вокруг корпуса. Вследствие этого может быть уменьшена толщина стенок корпуса и, следовательно, его вес и стоимость. Выполнение распределителя воздуха разборным позволяет перекрыть 80-90% площади сечения камеры сгорания и за счет этого повысить равномерность сгорания топлива. Это особенно важно для отопительных приборов большой мощности с большой площадью сечения камеры сгорания, при их работе в режиме как малой, так и большой мощности.In addition, the implementation of the heat exchanger in the form of a flat cavity with a developed profiled surface makes it possible to manufacture a heat exchanger designed for significantly higher overpressure than in the prototype, which is necessary to ensure the safe functioning of heating systems with forced and natural circulation, as well as hot water systems. At the same time, the requirements for the stiffness of the housing, which are typical for heating boilers with a heating jacket around the housing, are significantly reduced. As a result, the thickness of the walls of the housing and, consequently, its weight and cost can be reduced. The implementation of the collapsible air distributor allows you to block 80-90% of the cross-sectional area of the combustion chamber and thereby increase the uniformity of fuel combustion. This is especially important for high-power heaters with a large cross-sectional area of the combustion chamber, when they operate in both low and high power modes.
Важным преимуществом отопительного котла предлагаемой конструкции перед прототипом и другими техническими решениями является изготовление теплообменника съемным, а корпуса разъемным и состоящим из двух половин. Это делает возможным создать ремонтопригодные котлы и печи, и осуществлять их профилактическое обслуживание и ремонт в процессе эксплуатации. Кроме того, возможность размещения в топочной камере в зоне горения листов из огнестойкого теплоизолирующего материала позволяет снизить требования к жаростойкости металла корпуса и тем самым снизить его стоимость. А размещение теплообменника внутри корпуса позволяет создать пожаробезопасные отопительные приборы одновременно косвенного и прямого нагрева, что расширяет область применения твердотопливных отопительных приборов предлагаемой конструкции. Возможность выполнения на корпусе духового шкафа с варочной панелью расширяет функциональные возможности отопительных приборов предлагаемой конструкции и позволяет реализовать практически все режимы (варки, запекания, томления) приготовления пищи.An important advantage of the heating boiler of the proposed design over the prototype and other technical solutions is the manufacture of the heat exchanger removable and the housing detachable and consisting of two halves. This makes it possible to create maintainable boilers and furnaces, and to carry out their preventive maintenance and repair during operation. In addition, the possibility of placing sheets of flame-retardant heat-insulating material in the combustion chamber in the combustion zone can reduce the requirements for heat resistance of the metal of the casing and thereby reduce its cost. And the placement of the heat exchanger inside the housing allows you to create fireproof heating devices of both indirect and direct heating, which expands the scope of solid fuel heating devices of the proposed design. The ability to perform on the body of the oven with a hob expands the functionality of the heating appliances of the proposed design and allows you to implement almost all cooking modes (cooking, baking, languishing).
Уровень разработки (после испытания опытного образца) находится в стадии налаживания серийного производства нескольких моделей отопительных котлов и печей.The development level (after testing the prototype) is in the process of establishing mass production of several models of heating boilers and furnaces.
Источники информацииInformation sources
1. Авторское свидетельство SU №3828 от 17.03.52 г.1. Copyright certificate SU No. 3828 of 03/17/52
2. Журнал «Энергосбережение», 2005, №1, стр.65-67.2. The journal "Energy Saving", 2005, No. 1, p. 65-67.
3. Евразийский патент №005303 от 10.12.2004 г.3. Eurasian patent No. 005303 of 12/10/2004
Claims (4)
в очаг сгорания 65-75%;
над очагом сгорания 25-35%.1. A method of burning solid fuel, in which air gases are supplied through a temperature-controlled intake port located in the upper part of the combustion chamber, a self-regulating height duct with an air distributor, and after the oxidation of the fuel in a mixture with flue gases to the chimney, characterized in that the mixture of air and flue gases is passed from top to bottom through a secondary heat exchange chamber and a chimney located in the lower part of the heat exchange chamber at the level of the ash hole ment, the air in the combustion chamber is distributed as follows:
to the combustion center 65-75%;
above the focus of combustion 25-35%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011111179/06A RU2459145C1 (en) | 2011-03-25 | 2011-03-25 | Solid fuel combustion method, and heating appliance for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011111179/06A RU2459145C1 (en) | 2011-03-25 | 2011-03-25 | Solid fuel combustion method, and heating appliance for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2459145C1 true RU2459145C1 (en) | 2012-08-20 |
Family
ID=46936744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011111179/06A RU2459145C1 (en) | 2011-03-25 | 2011-03-25 | Solid fuel combustion method, and heating appliance for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2459145C1 (en) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2525755C1 (en) * | 2013-08-08 | 2014-08-20 | Максим Юрьевич Ваганов | Overhead combustion heater |
| RU2531977C1 (en) * | 2013-04-23 | 2014-10-27 | Владимир Александрович Илиодоров | Continuous burning furnace |
| RU2532051C1 (en) * | 2013-04-12 | 2014-10-27 | Владимир Александрович Илиодоров | Continuous burning heating boiler |
| RU2541968C1 (en) * | 2013-10-23 | 2015-02-20 | Владимир Александрович Илиодоров | Continuous burning heating stove |
| RU2541971C1 (en) * | 2013-08-13 | 2015-02-20 | Владимир Александрович Илиодоров | Continuous burning stove |
| RU2541969C1 (en) * | 2013-10-21 | 2015-02-20 | Владимир Александрович Илиодоров | Continuous burning stove |
| RU2549010C2 (en) * | 2013-06-19 | 2015-04-20 | Владимир Александрович Илиодоров | Method of dynamic air distribution in upper burning heating device and device for its implementation |
| RU2561351C1 (en) * | 2014-01-20 | 2015-08-27 | Владимир Александрович Илиодоров | Air supply device in upper combustion heaters |
| RU2594099C1 (en) * | 2015-01-16 | 2016-08-10 | Владимир Александрович Илиодоров | Apparatus for increasing solid-fuel heating device efficiency |
| CN106482331A (en) * | 2016-11-25 | 2017-03-08 | 宁夏华清节能环保锅炉有限公司 | A kind of energy-conserving and environment-protective gas-heating and hot-water boiler |
| RU171801U1 (en) * | 2017-03-29 | 2017-06-16 | Апетян Павел Мкртычевич | FUEL PISTON |
| RU2639406C2 (en) * | 2016-01-26 | 2017-12-21 | Евгений Александрович Фаянс | Continuous burning boiler |
| RU203544U1 (en) * | 2021-01-28 | 2021-04-12 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Спецпрофиль" | LONG BURNING BOILER |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH617996A5 (en) * | 1975-11-28 | 1980-06-30 | Hahn Stefan | |
| EA005303B1 (en) * | 2001-04-19 | 2004-12-30 | Эдмундас Штрупайтис | Solid fuel burning method and heating boiler |
| UA23621U (en) * | 2006-07-17 | 2007-06-11 | Serhii Mykolaiov Khyzhnychenko | Appliance for obtaining heat energy at burning wastes of organic origin |
| UA48303U (en) * | 2009-10-08 | 2010-03-10 | Михаил Федорович Друкованый | Heating boiler |
| UA50141U (en) * | 2009-12-09 | 2010-05-25 | Михаил Федорович Друкованый | Chamber for burning solid fuel |
-
2011
- 2011-03-25 RU RU2011111179/06A patent/RU2459145C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH617996A5 (en) * | 1975-11-28 | 1980-06-30 | Hahn Stefan | |
| EA005303B1 (en) * | 2001-04-19 | 2004-12-30 | Эдмундас Штрупайтис | Solid fuel burning method and heating boiler |
| UA23621U (en) * | 2006-07-17 | 2007-06-11 | Serhii Mykolaiov Khyzhnychenko | Appliance for obtaining heat energy at burning wastes of organic origin |
| UA48303U (en) * | 2009-10-08 | 2010-03-10 | Михаил Федорович Друкованый | Heating boiler |
| UA50141U (en) * | 2009-12-09 | 2010-05-25 | Михаил Федорович Друкованый | Chamber for burning solid fuel |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2532051C1 (en) * | 2013-04-12 | 2014-10-27 | Владимир Александрович Илиодоров | Continuous burning heating boiler |
| RU2531977C1 (en) * | 2013-04-23 | 2014-10-27 | Владимир Александрович Илиодоров | Continuous burning furnace |
| RU2549010C2 (en) * | 2013-06-19 | 2015-04-20 | Владимир Александрович Илиодоров | Method of dynamic air distribution in upper burning heating device and device for its implementation |
| RU2525755C1 (en) * | 2013-08-08 | 2014-08-20 | Максим Юрьевич Ваганов | Overhead combustion heater |
| WO2015020566A1 (en) * | 2013-08-08 | 2015-02-12 | Baganov Maksim Yurevich | Overhead combustion heater |
| RU2541971C1 (en) * | 2013-08-13 | 2015-02-20 | Владимир Александрович Илиодоров | Continuous burning stove |
| RU2541969C1 (en) * | 2013-10-21 | 2015-02-20 | Владимир Александрович Илиодоров | Continuous burning stove |
| RU2541968C1 (en) * | 2013-10-23 | 2015-02-20 | Владимир Александрович Илиодоров | Continuous burning heating stove |
| RU2561351C1 (en) * | 2014-01-20 | 2015-08-27 | Владимир Александрович Илиодоров | Air supply device in upper combustion heaters |
| RU2594099C1 (en) * | 2015-01-16 | 2016-08-10 | Владимир Александрович Илиодоров | Apparatus for increasing solid-fuel heating device efficiency |
| RU2639406C2 (en) * | 2016-01-26 | 2017-12-21 | Евгений Александрович Фаянс | Continuous burning boiler |
| CN106482331A (en) * | 2016-11-25 | 2017-03-08 | 宁夏华清节能环保锅炉有限公司 | A kind of energy-conserving and environment-protective gas-heating and hot-water boiler |
| RU171801U1 (en) * | 2017-03-29 | 2017-06-16 | Апетян Павел Мкртычевич | FUEL PISTON |
| RU203544U1 (en) * | 2021-01-28 | 2021-04-12 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Спецпрофиль" | LONG BURNING BOILER |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2459145C1 (en) | Solid fuel combustion method, and heating appliance for its implementation | |
| RU153204U1 (en) | HEATING BOILER | |
| RU121042U1 (en) | WATER-SOLID FUEL BOILER | |
| RU203544U1 (en) | LONG BURNING BOILER | |
| RU2715764C1 (en) | Heating boiler | |
| RU158389U1 (en) | WATER-SOLID FUEL BOILER | |
| RU2592700C2 (en) | Solid top burning heating device | |
| RU2532051C1 (en) | Continuous burning heating boiler | |
| RU126433U1 (en) | BOILER HEATING WATER HEATING STEEL | |
| RU2739837C1 (en) | Furnace for tests on fire resistance and fire safety of building structures and engineering equipment | |
| RU2610411C2 (en) | Heating device | |
| RU2743867C1 (en) | Continuous burning solid boiler | |
| RU2670131C1 (en) | Heating boiler | |
| RU2318164C2 (en) | Water boiler for heat supply system | |
| RU2551183C2 (en) | Heating device | |
| RU2702069C1 (en) | Vertical fire grate of boiler furnace | |
| RU181672U1 (en) | Solid fuel boiler long burning | |
| RU177316U1 (en) | HEATING FURNACE | |
| RU2803764C1 (en) | Long burning furnace | |
| RU2362093C1 (en) | Hot-water boiler | |
| US2983261A (en) | Boilers | |
| RU2776986C1 (en) | Catalytic heating and cooking solid fuel furnace of long burning | |
| RU2780178C1 (en) | Bathhouse furnace | |
| RU72747U1 (en) | FURNACE UNIVERSAL | |
| RU2531977C1 (en) | Continuous burning furnace |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150326 |