RU2670131C1

RU2670131C1 - Heating boiler

Info

Publication number: RU2670131C1
Application number: RU2017123415A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Илиодоров; Вадим Сергеевич Рыжов
Original assignee: Вадим Сергеевич Рыжов
Priority date: 2017-07-03
Filing date: 2017-07-03
Publication date: 2018-10-18

Abstract

FIELD: heat-and-power engineering.SUBSTANCE: invention relates to heat engineering. Heating boiler comprising a housing with double walls forming a sealed heat carrier cavity, with a charging door, a chimney flue and a heat-insulating hood, contains a vertical chimney with an adapter branch fitted to it with a flap, several longitudinal cavities for the coolant located above the furnace with an air gap relative to the upper wall of the boiler, a transverse partition and a transverse cavity installed with a clearance relative to the rear wall of the boiler, the transverse partition being located behind the furnace, with a clearance relative to the rear wall of the boiler, and a vertical chimney is located on the rear inner wall of the boiler and communicates with the chimney flue, the cavity between the rear wall and the transverse cavity and the adapter branch with a flap that has manual or automatic control from the flue gas temperature controller, and the walls of the furnace are covered with screens or lined with heat-resistant material, the transverse partition is made hollow and communicates through openings with an air cavity of the ash pan and pipe ducts installed under the longitudinal cavities.EFFECT: invention is aimed at reducing deposits on heat exchange surfaces, including hard to remove, and expanding the range of generated capacities.7 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам отопления на твердом топливе, и может быть использовано для создания отопительных котлов с повышенной эффективностью и расширенными функциональными возможностями.The invention relates to a power system, and in particular to solid fuel heating systems, and can be used to create heating boilers with increased efficiency and enhanced functionality.

В настоящее время существует проблема образования в котлах смолистых отложений и сажи, которые существенно снижают их теплотехнические характеристики. Это связано с тем, что при горении твердого топлива в частности древесины в котле из нее выделяются компоненты в виде твердых, жидких и газовых фракций. Основная часть из которых окисляется поступающим с воздухом кислородом с выделением тепловой энергии. Однако часть частиц в твердой и жидкой, фазе (особенно в периферийной зоне топки возле холодных по отношению к температуре ядра горящего топлива) не успевает сгореть, и попадают с газовым потоком в газовый тракт. В газовом тракте температура газового потока начинает быстро снижаться из-за того, что газовые молекулы, находящиеся в возбужденном состоянии, отдают свою энергию при излучении квантов электромагнитного излучения и при соударении со сравнительно холодными стенками рубашки котла и становится меньше температуры воспламенения углерода и его соединений. Поэтому частицы в твердой и жидкой фазе (в основном это углерод и его соединения, в том числе с парами воды) увлекаемые газовым потоком, оседают на теплообменных поверхностях газового тракта, снижая их теплопроводность. Особенно это характерно для маломощных котлов, в которых отношение объема топки к ее теплообменной поверхности значительно меньше, чем в топках средней и большой мощности. Поэтому в маломощных котлах в топке образуется и попадает в газовый тракт больший процент частиц в твердой и жидкой фазе, особенно при использовании топлива с повышенной влажностью. Поскольку в таких котлах во избежание увеличения сопротивления газовому потоку и как следствие увеличения высоты дымохода, сечение газового тракта выбирается не меньше площади сечения дымохода, то скорость движения газового потока в таких котлах оказывается близка к скорости дымовых газов в дымоходе и может достигать нескольких метров в секунду. Это приводит к тому, что при работе котла особенно на большой мощности дымовые газы не успевают отдать свою тепловую энергию теплообменным поверхностям газового тракта, вследствие чего КПД котла в этом режиме снижается. Ситуацию усугубляет наличие отложений из смол и сажи на теплообменных поверхностях топки и газового тракта котла. В результате существенно снижается мощность котла и его КПД.Currently, there is a problem of the formation of tarry deposits and soot in boilers, which significantly reduce their thermal characteristics. This is due to the fact that during the combustion of solid fuel, in particular wood, components in the form of solid, liquid and gas fractions are released from it in the boiler. The main part of which is oxidized by oxygen entering the air with the release of thermal energy. However, part of the particles in the solid and liquid phases (especially in the peripheral zone of the furnace near the core of the burning fuel that are cold relative to the temperature) does not have time to burn, and they enter the gas path with the gas stream. In the gas path, the temperature of the gas stream begins to decrease rapidly due to the fact that gas molecules in an excited state give off their energy when they emit quanta of electromagnetic radiation and when they collide with the relatively cold walls of the boiler jacket and become lower than the ignition temperature of carbon and its compounds. Therefore, particles in the solid and liquid phase (mainly carbon and its compounds, including water vapor) entrained by the gas stream, settle on the heat-exchange surfaces of the gas path, reducing their thermal conductivity. This is especially true for low-power boilers, in which the ratio of the volume of the furnace to its heat-exchange surface is much less than in the furnaces of medium and high power. Therefore, in low-power boilers in the furnace, a larger percentage of particles in the solid and liquid phase is formed and enters the gas path, especially when using fuel with high humidity. Since in such boilers, in order to avoid an increase in resistance to the gas flow and, as a consequence, an increase in the height of the chimney, the cross section of the gas path is chosen not less than the cross-sectional area of the chimney, the speed of the gas flow in such boilers is close to the speed of the flue gases in the chimney and can reach several meters per second . This leads to the fact that during operation of the boiler, especially at high power, flue gases do not have time to give their heat energy to the heat-exchange surfaces of the gas path, as a result of which the boiler efficiency in this mode is reduced. The situation is aggravated by the presence of deposits of tar and soot on the heat exchange surfaces of the furnace and the gas path of the boiler. As a result, the boiler power and its efficiency are significantly reduced.

Известны отопительные котлы (см. например, отопительные котлы ZOTA, сертификат №ТС RU C-RU.AE88.B.01300, серия RU №0059232, Ю.Л. Гусев. Основы проектирование котельных установок. 1967, стр. , 55-57, К.Ф. Роддатис, Э.И. Ромм, Н.А. Семененко и др. Котельные установки. Т.2. М. Л.: Госэнергоиздат, 1946, с. 9-19, патент РФ №2213907), в которых газовый тракт проходит между одной или несколькими поперечными дополнительными полостями (или трубными пучками) с теплоносителем, размещаемыми между боковыми стенками «рубашки» котла, к дымоходу, расположенному в верхней стенке или вверху задней стенки котла. Недостатком известных конструкций является быстрый рост отложений на теплообменных поверхностях и необходимость их периодической чистке для восстановления теплотехнических характеристик котла. Кроме того, в котлах известных конструкций диапазон изменения генерируемой мощности оказывается сравнительно небольшой (около 2 крат). Это обусловлено тем, что максимальная мощность ограничивается допустимыми потерями, уносимыми горячими дымовыми газами, а минимальная мощность ограничена минимально допустимой температурой дымовых газов, при которой не образуется конденсат и резко не увеличиваются отложения сажи в дымоходе.Heating boilers are known (see, for example, ZOTA heating boilers, certificate No. TS RU C-RU.AE88.B.01300, series RU No. 0059232, Yu.L. Gusev. Fundamentals of designing boiler plants. 1967, p. 55-57 , K.F. Roddatis, E.I. Romm, N.A. Semenenko et al. Boiler installations, T.2. M. L .: Gosenergoizdat, 1946, p. 9-19, RF patent No. 2213907), in which the gas path passes between one or more transverse additional cavities (or tube bundles) with a coolant placed between the side walls of the boiler jacket to the chimney located in the upper wall or at the top rear th wall of the boiler. A disadvantage of the known structures is the rapid growth of deposits on the heat exchange surfaces and the need for periodic cleaning to restore the thermal characteristics of the boiler. In addition, in boilers of known designs, the range of variation in the generated power is relatively small (about 2 times). This is due to the fact that the maximum power is limited by the permissible losses carried away by hot flue gases, and the minimum power is limited by the minimum allowable temperature of the flue gases, at which condensation does not form and soot deposits in the chimney do not increase sharply.

Известен отопительный котел (патент РФ №2409793), выбранный в качестве прототипа, в котором над и под топкой установлены поперечные трубы с теплоносителем, связанные с рубашкой, которая охватывает часть дымохода. Недостатком этой конструкции является быстрый рост отложений на теплообменных поверхностях и необходимость их чистки для восстановления теплотехнических характеристик котла. Это обусловлено тем, что вокруг всего объема топки имеется низкотемпературная периферийная зона, в которой из-за сравнительно низкой температуры не сгорают частицы в твердой и жидкой фазе и восходящим потоком дымовых газов выносятся в теплообменную полость выше топки и дымоход, где оседают на теплообменных поверхностях, снижая их теплопроводность. Кроме того, в котле диапазон изменения генерируемой мощности также оказывается сравнительно небольшой, по указанным выше причинам.A heating boiler is known (RF patent No. 2409793), selected as a prototype, in which transverse pipes with a coolant are installed above and below the furnace, connected with a jacket that covers part of the chimney. The disadvantage of this design is the rapid growth of deposits on heat transfer surfaces and the need for cleaning them to restore the thermal characteristics of the boiler. This is due to the fact that around the entire volume of the furnace there is a low-temperature peripheral zone in which, due to the relatively low temperature, particles in the solid and liquid phases do not burn and are carried upstream into the heat exchange cavity above the furnace and the chimney, where they settle on heat exchange surfaces, reducing their thermal conductivity. In addition, in the boiler, the range of variation in the generated power also turns out to be relatively small, for the above reasons.

Технический результат состоит в уменьшении отложений на теплообменных поверхностях, в том числе трудноудаляемых и расширении диапазона генерируемых мощностей.The technical result consists in reducing deposits on heat transfer surfaces, including hard to remove and expanding the range of generated capacities.

Технический результат достигается тем, что в котел, содержащий корпус с двойными стенками, образующими герметичную полость для теплоносителя, с загрузочной дверцей, патрубок дымохода и теплоизолирующий кожух, содержит вертикальный дымоход с установленным на нем переходным патрубком с заслонкой, несколько продольных полостей для теплоносителя, расположенных над топкой с воздушным зазором относительно верхней стенке котла, поперечную перегородку и поперечную полость, установленную с зазором относительно задней стенки котла, причем поперечная перегородка установлена за топкой, с зазором относительно задней стенки котла, а вертикальный дымоход размещен на задней внутренней стенке котла и сообщается с патрубком дымохода, полостью между задней стенкой и поперечной полостью и переходным патрубком с заслонкой, которая имеет ручное или автоматическое управление от терморегулятора температуры дымовых газов.The technical result is achieved in that in a boiler containing a double-walled housing forming an airtight cavity for a coolant, with a loading door, a chimney pipe and a heat insulating casing, it contains a vertical chimney with a transition pipe with a damper mounted on it, several longitudinal cavities for the coolant located above the firebox with an air gap relative to the upper wall of the boiler, a transverse partition and a transverse cavity installed with a gap relative to the rear wall of the boiler, a baffle plate is installed behind the furnace, with a gap relative to the rear wall of the boiler, and a vertical chimney is placed on the rear inner wall of the boiler and communicates with the chimney pipe, the cavity between the rear wall and the transverse cavity and the transition pipe with a damper that has manual or automatic control from a temperature thermostat flue gas.

Технический результат достигается также тем, что стенки топки закрыты экранами или футерованы термостойким материалом, поперечная перегородка выполнена полой и сообщается через отверстия с воздушной полостью зольника и трубными воздуховодами, установленными под продольными полостями.The technical result is also achieved by the fact that the walls of the furnace are covered with screens or lined with heat-resistant material, the transverse partition is hollow and communicates through openings with an air ash chamber and pipe ducts installed under the longitudinal cavities.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1 и 2, где показаны продольный разрез котла (фиг. 1) и горизонтальное сечение на уровне патрубка дымохода (фиг. 2). На фиг. 1 и 2 обозначено: корпус 1, загрузочная дверца 2, патрубок дымохода 3, колосниковая решетка 4, зольный ящик 5, управляющая объемом входного воздуха заслонка 6, продольные полости 7, поперечная полость 8, крышка котла 9, воздушный зазор 10, вертикальный дымоход 11, переходной патрубок 12, заслонка 13, поперечная полая перегородка (воздуховод) 14, отверстие 15, трубчатые воздуховоды 16, отверстия 17 в трубчатых воздуховодах 16, экраны 18. На фиг. 1 показан вариант выполнения корпуса 1 в виде прямоугольной призмы с двойной стенкой, образующей герметичную полость для теплоносителя с четырех боковых сторон. Снизу корпус закрывается днищем и размещенным под ним зольником, а сверху закрывается теплоизолированной крышкой 9. Также возможен вариант выполнения водяной рубашки котла цилиндрической формы и кроме боковых сторон и в верхней стенке корпуса, вместо крышки 9. Если вертикальный дымоход размещен внутри корпуса 1, то теплоизолирующий кожух (не показан на рисунке) выполняется вокруг корпуса 1. Если вертикальный дымоход размещен снаружи, то кожух может выполняться, как только вокруг корпуса 1, так и вокруг корпуса и вертикального дымохода. Требования к материалу корпуса 1 не выходят за рамки известных требований к подобным изделиям, поэтому не уточняются. Загрузочная дверца 2, патрубок дымохода 3, колосниковая решетка 4, зольный ящик 5, заслонка 6 также особенностей не имеют, поэтому подробно не рассматриваются. Продольные полости 7 выполняются над топкой между передней и задней стенками котла с воздушным зазором 10 в несколько сантиметров между крышкой котла 9 и верхними кромками полостей 7. Ширина полостей 7 и 8 выбирается не меньше расстояния между наружной и внутренней стенками корпуса 1, а площадь сечения между полостями в продольном и поперечном направлении многократно превышает площадь сечения дымохода. Количество полостей 7 зависит от мощности котла, с увеличением которой возрастает число полостей 7. В зависимости от высоты корпуса котла поперечная перегородка может выполняться полой и служить в качестве воздуховода вторичного воздуха 14, либо дополняться поперечной полостью 8 для котлов с небольшой высотой корпуса 1. Поперечная полость 8, так же, как и воздуховод 14, выполняется на высоту топки и устанавливается с зазором относительно задней стенки котла, обеспечивающим свободный проход дымовых газов и служит для дополнительного охлаждения дымовых газов. Полость 8 также может служить для установки резервного источника тепловой энергии - электрического нагревателя. Вертикальный дымоход 11 может быть выполнен из прямоугольной или круглой трубы. При размещении дымохода 11 внутри корпуса он может выполняться из П-образного профиля и крепиться на задней стенке котла. В верхней части дымохода 11, напротив патрубка дымохода 3, устанавливается переходной патрубок 12, с размещенной внутри него заслонкой 13. При размещении дымохода 11 снаружи корпуса 1 переходной патрубок 12 устанавливается в верхней части корпуса 1 и дымохода 11, а патрубок дымохода 3 в нижней их части (не показаны на рисунке). Воздуховод 14 устанавливается на днище корпуса 1 над одним или несколькими отверстиями 15. В верхней части воздуховода 14 под продольными полостями в сопряженные отверстия вставляются трубчатые воздуховоды 16. С одной стороны, воздуховоды 16 заглушены, а открытыми концами вставляются в отверстия в воздуховоде 14. Воздуховоды 16 могут быть выполнены как стационарными, так и съемными. Вдоль боковых сторон воздуховодов 16 выполняются отверстия 17 общей площадью 20-25% от площади дымохода. При этом площадь отверстий 15 равна общей площади отверстий 17. В зависимости от мощности котла на боковых и передней стенках топки устанавливаются металлические экраны 18 из жаропрочного металла, либо бока топки по периметру закрываются термостойким материалом, например, шамотным кирпичом или плитами.The invention is illustrated in FIG. 1 and 2, which shows a longitudinal section of the boiler (Fig. 1) and a horizontal section at the level of the chimney pipe (Fig. 2). In FIG. 1 and 2 are indicated: body 1, loading door 2, chimney pipe 3, grate 4, ash box 5, inlet air control valve 6, longitudinal cavities 7, transverse cavity 8, boiler cover 9, air gap 10, vertical chimney 11 , adapter pipe 12, shutter 13, transverse hollow partition (duct) 14, hole 15, tubular ducts 16, holes 17 in tubular ducts 16, screens 18. In FIG. 1 shows an embodiment of the housing 1 in the form of a rectangular prism with a double wall forming an airtight cavity for the coolant from four sides. From below, the casing is closed by the bottom and an ash pan placed under it, and from above it is closed by a heat-insulated lid 9. It is also possible to make a boiler water jacket of a cylindrical shape and, in addition to the sides and in the upper wall of the casing, instead of the lid 9. If the vertical chimney is placed inside the casing 1, then the insulating a casing (not shown in the figure) runs around the casing 1. If the vertical chimney is placed outside, then the casing can be performed both around the casing 1 and around the casing and the vertical chimney. The requirements for the material of the housing 1 do not go beyond the well-known requirements for such products, therefore, are not specified. The loading door 2, the chimney pipe 3, the grate 4, the ash box 5, the shutter 6 also do not have features, therefore, are not considered in detail. The longitudinal cavities 7 are performed over the furnace between the front and rear walls of the boiler with an air gap of 10 centimeters between the boiler cover 9 and the upper edges of the cavities 7. The width of the cavities 7 and 8 is chosen not less than the distance between the outer and inner walls of the housing 1, and the cross-sectional area between cavities in the longitudinal and transverse directions many times exceeds the cross-sectional area of the chimney. The number of cavities 7 depends on the capacity of the boiler, with which the number of cavities increases 7. Depending on the height of the boiler casing, the transverse partition can be hollow and serve as a secondary air duct 14, or supplemented by the transverse cavity 8 for boilers with a small casing height 1. Cross cavity 8, like the duct 14, is made to the height of the furnace and is installed with a gap relative to the rear wall of the boiler, providing free passage of flue gases and serves for additional cooling flue gas. The cavity 8 can also be used to install a backup source of thermal energy - an electric heater. The vertical chimney 11 may be made of a rectangular or round pipe. When placing the chimney 11 inside the body, it can be made of a U-shaped profile and mounted on the rear wall of the boiler. In the upper part of the chimney 11, opposite the chimney pipe 3, a transition pipe 12 is installed, with a shutter 13 located inside it. When placing the chimney 11 outside the casing 1, a transition pipe 12 is installed in the upper part of the casing 1 and the chimney 11, and the chimney pipe 3 in their lower parts (not shown in the figure). An air duct 14 is installed on the bottom of the housing 1 above one or more openings 15. In the upper part of the air duct 14, tubular air ducts 16 are inserted into the mating openings under the longitudinal cavities 16. On the one hand, the air ducts 16 are plugged and inserted with open ends into the openings in the air duct 14. Air ducts 16 can be made both stationary and removable. Along the lateral sides of the ducts 16, openings 17 are made with a total area of 20-25% of the chimney area. The area of the holes 15 is equal to the total area of the holes 17. Depending on the capacity of the boiler, metal screens 18 made of heat-resistant metal are installed on the side and front walls of the furnace, or the sides of the furnace are closed with heat-resistant material, for example, fireclay bricks or plates.

Работает отопительный котел следующим образом. После загрузки через загрузочную дверцу 2 топлива в топку оно поджигается. Заслонки 6 и 13 устанавливаются в открытое положение, а загрузочная дверца 2 закрывается. После того как топливо разгорится заслонка 6 устанавливается в положение, обеспечивающего подачу в топку дозированного объема воздуха для поддержания требуемой интенсивности его горения (в ручном режиме или с помощью терморегулятора). При этом часть дымовых газов проходят через переходной патрубок 12 в дымоход 3. После того как температура дымовых газов достигнет значений 140-150 градусов заслонка 13 закрывается и дымовые газы начинают проходить между продольными полостями 7 восходяще-нисходящим потоком к задней стенке котла. При возникновении неравенства температур дымовых газов между полостями 7 и между полостями 7 и боковыми стенками корпуса 1 они могут свободно перемещаться через зазоры 10 из одной воздушной полости в другую. Возле задней стенки преобладает нисходящий газовый поток, который за счет тяги дымохода, проходя между поперечной полостью 8 и задней стенкой, дополнительно охлаждается и увлекается через вертикальный дымоход 11 и патрубок дымохода 3 в атмосферу. Это позволяет снизить температуру дымовых газов на больших мощностях до предельно низких значений (при которой не выпадает конденсат в дымоходе) и тем самым обеспечить уменьшение тепловых потерь и повышение КПД котла. При снижении интенсивности горения для предотвращения снижения температуры дымовых газов ниже допустимой, открывается на соответствующий угол заслонка 13, через которую дымовые газы с высокой температурой добавляются к потоку остывших дымовых газов, проходящих через дымоход 11. Таким образом обеспечивается поддержание температуры дымовых газов в области минимально допустимых значений практически во всем диапазоне генерируемых мощностей, за счет чего достигается расширение диапазона генерируемых мощностей и поддержание во всех режимах предельно высокого КПД. Кроме того, установка экранов в топке (или ее футеровка) позволяет почти полностью исключить периферийную низкотемпературную зону, тем самым снизить образование паров смол и частиц сажи. Поскольку экраны нагреваются до температуры в несколько сот градусов то на них практически не остаются пары смол так как испаряются и сгорают под действием высокой температуры, воздействующей из ядра топки, которое существенно расширяется (на 20-30%) за счет почти полного исключения низкотемпературной периферийной зоны. Более высокая средняя температура в топке способствует более полному сгоранию частиц топлива в жидкой, твердой и газовой фазе. Однако из-за неоднородности температур в топке часть этих частиц не сгорает в ней и увлекается восходящим газовым потоком между продольными полостями 7. В связи с тем, что площадь сечений между продольными полостями 7 и между полостями 7 и боковыми поверхностями корпуса 1 выбирается примерно на порядок больше площади сечения дымохода, то скорость движения газового потока в продольном направлении будет во столько же раз меньше чем в дымоходе. Во время движения (увеличивающегося в той же пропорции) частиц углерода (сажи) и его соединений в восходяще-нисходящем потоке дымовых газах на них воздействует интенсивное электромагнитное излучение из топки от горящего топлива. Поскольку эти частицы имеют коэффициент поглощения близкий к единице, то они поглощают практически все попадающее на них излучение и при достижении температуры выше температуры воспламенения (более 600 градусов) сгорают. Необходимый для этого воздух подается через перегородку-воздуховод 14 и отверстия 17 в воздуховодах 16. Одновременно в этих воздуховодах происходит нагрев воздуха, для того чтобы он существенно не снижал температуру восходящего потока дымовых газов. Кроме того, сгорание этих частиц приводит к локальному повышению температуры и при наличии в этой области горючих газовых компонент, если температура превысит температуру их возгорания, то они также будут сгорать, выделяя дополнительное тепло. Основная часть частиц, в том числе и в жидкой фазе, которые оседают на вертикальных теплообменных поверхностях, также выгорает при поглощении интенсивного электромагнитного излучения из топки, поскольку больше по времени подвергаются облучению и находятся в зоне прямой видимости горящего топлива. Тем самым обеспечивается существенное снижение отложений на всех теплообменных поверхностях котла и сохранение теплопроводности этих поверхностей на длительный интервал времени. При этом сгорание частиц топлива в твердой, жидкой и газовой фазах в газовом тракте, приводит к выделению дополнительной тепловой энергии и повышению коэффициента использования топлива (характеризует эффективность теплового генератора).The heating boiler operates as follows. After loading the fuel through the loading door 2 into the furnace, it is ignited. The dampers 6 and 13 are installed in the open position, and the loading door 2 is closed. After the fuel flames up, the shutter 6 is installed in a position that provides a metered volume of air to the furnace to maintain the required rate of combustion (in manual mode or using a temperature controller). In this case, part of the flue gases pass through the transition pipe 12 to the chimney 3. After the temperature of the flue gases reaches 140-150 degrees, the shutter 13 closes and the flue gases begin to pass between the longitudinal cavities 7 in an upward-downward flow to the rear wall of the boiler. In the event of an unequal temperature of the flue gases between the cavities 7 and between the cavities 7 and the side walls of the housing 1, they can freely move through the gaps 10 from one air cavity to another. Near the rear wall, a downward gas flow prevails, which, due to the chimney draft, passing between the transverse cavity 8 and the rear wall, is additionally cooled and carried away through the vertical chimney 11 and the chimney pipe 3 into the atmosphere. This allows to reduce the temperature of flue gases at high power to extremely low values (at which condensate does not precipitate in the chimney) and thereby ensure a reduction in heat loss and an increase in boiler efficiency. When the burning rate decreases, to prevent the flue gas temperature from falling below the permissible value, a valve 13 opens through an appropriate angle through which flue gases with a high temperature are added to the flow of cooled flue gas passing through the chimney 11. This ensures that the temperature of the flue gas is kept in the region of the minimum allowable values in almost the entire range of generated capacities, due to which the expansion of the range of generated capacities is achieved and maintenance in all modes ah extremely high efficiency. In addition, the installation of screens in the furnace (or its lining) makes it possible to almost completely exclude the peripheral low-temperature zone, thereby reducing the formation of resin fumes and soot particles. Since the screens are heated to a temperature of several hundred degrees, there are practically no resin pairs left since they evaporate and burn under the action of high temperature acting from the core of the furnace, which expands significantly (by 20-30%) due to the almost complete exclusion of the low-temperature peripheral zone . A higher average temperature in the furnace contributes to a more complete combustion of fuel particles in the liquid, solid and gas phase. However, due to the heterogeneity of the temperatures in the furnace, part of these particles does not burn in it and is carried away by the upward gas flow between the longitudinal cavities 7. Due to the fact that the cross-sectional area between the longitudinal cavities 7 and between the cavities 7 and the side surfaces of the housing 1 is selected by approximately an order of magnitude more than the cross-sectional area of the chimney, the velocity of the gas flow in the longitudinal direction will be as many times less than in the chimney. During the movement (increasing in the same proportion) of carbon particles (soot) and its compounds in an upward-downward flow of flue gases, they are exposed to intense electromagnetic radiation from the furnace from burning fuel. Since these particles have an absorption coefficient close to unity, they absorb almost all the radiation incident on them and when they reach a temperature above the ignition temperature (more than 600 degrees) they burn. The air necessary for this is supplied through the baffle-air duct 14 and the openings 17 in the air ducts 16. At the same time, air is heated in these air ducts so that it does not significantly reduce the temperature of the upward flow of flue gases. In addition, the combustion of these particles leads to a local temperature increase, and if there are combustible gas components in this area, if the temperature exceeds their ignition temperature, they will also burn, generating additional heat. The bulk of the particles, including those in the liquid phase, which settle on vertical heat-exchange surfaces, also burn out upon absorption of intense electromagnetic radiation from the furnace, since they are more exposed to radiation and are in the line of sight of burning fuel. This ensures a significant reduction in deposits on all heat transfer surfaces of the boiler and the preservation of thermal conductivity of these surfaces for a long period of time. In this case, the combustion of fuel particles in the solid, liquid and gas phases in the gas path leads to the release of additional thermal energy and an increase in the fuel efficiency (characterizes the efficiency of the heat generator).

Таким образом, в описанной конструкции отопительного котла обеспечивается существенное снижение отложений на теплообменных поверхностях, что позволяет сохранять стабильными его технические характеристики на длительный интервал времени, повысить коэффициент использования топлива и улучшить эксплуатационные характеристики. Кроме того, в котле достигнуто существенное расширение диапазона генерируемых мощностей (минимальная мощность может быть в пять раз меньше максимальной) и поддержание предельно высокого КПД в этом диапазоне.Thus, in the described design of the heating boiler, a significant reduction in deposits on the heat exchange surfaces is ensured, which makes it possible to keep its technical characteristics stable for a long time interval, increase the fuel utilization rate and improve operational characteristics. In addition, a substantial expansion of the range of generated capacities was achieved in the boiler (the minimum power can be five times less than the maximum) and the maintenance of an extremely high efficiency in this range.

После экспериментальной отработки конструкции котлов различной мощности уровень разработки находится на стадии освоения серийного производства отопительных котлов малой и средней тепловой мощности.After experimental development of the design of boilers of various capacities, the level of development is at the stage of development of mass production of heating boilers of small and medium heat capacity.

Claims

1. A heating boiler, comprising a housing with double walls forming an airtight cavity for the coolant, with a loading door, a chimney pipe and a heat insulating casing, characterized in that it contains a vertical chimney with a transition pipe with a damper installed on it, several longitudinal cavities for the coolant located above the firebox with an air gap relative to the upper wall of the boiler, a transverse partition and a transverse cavity installed with a gap relative to the rear wall of the boiler, the partition is installed behind the furnace with a gap relative to the rear wall of the boiler, and a vertical chimney is placed on the rear inner wall of the boiler and communicates with the chimney pipe, the cavity between the rear wall and the transverse cavity and the transition pipe with a damper that has manual or automatic control from the flue gas temperature controller .

2. The heating boiler according to claim 1, characterized in that the transverse partition is hollow and communicates with the air cavity of the ash pan through openings in the bottom of the casing and with tubular secondary air ducts installed under the longitudinal cavities, while holes on the side walls of the tubular air ducts are made an area of 20-25% of the chimney area.

3. The heating boiler according to claim 2, characterized in that the tubular ducts are removable.

4. The heating boiler according to claim 1, characterized in that screens are installed on the walls of the furnace.

5. The heating boiler according to claim 1, characterized in that the walls of the furnace are lined with heat-resistant material.

6. The heating boiler according to claim 1, characterized in that the vertical chimney is installed outside the boiler and communicates with the internal cavity of the boiler through a pipe with a damper and a chimney pipe installed below the longitudinal cavities.

7. The heating boiler according to claim 6, characterized in that the casing is made around the body and the vertical chimney.