RU2799260C1 - Vertical liquid oil boiler - Google Patents
Vertical liquid oil boiler Download PDFInfo
- Publication number
- RU2799260C1 RU2799260C1 RU2022132682A RU2022132682A RU2799260C1 RU 2799260 C1 RU2799260 C1 RU 2799260C1 RU 2022132682 A RU2022132682 A RU 2022132682A RU 2022132682 A RU2022132682 A RU 2022132682A RU 2799260 C1 RU2799260 C1 RU 2799260C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- water
- heat exchanger
- pipe
- boiler
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к водяным системам отопления и горячего водоснабжения.The invention relates to water heating and hot water systems.
Известен отопительный жаротрубный котёл (патент РФ № 2546370, F24H 1/00; 26.12.2013), содержащий цилиндрический корпус, кожух котла, установленный с зазором на корпусе котла, цилиндрический теплообменник, установленный в верхней части корпуса котла с зазором, камеру сгорания, установленную в нижней части корпуса котла, в которой выполнено отверстие для подачи жидкого топлива, дверной проём, средство подачи воздуха. В камере сгорания топлива размещена наклонная испарительная площадка таким образом, что верхний край наклонной испарительной площадки установлен со стороны дверного проёма. Отверстие для подачи топлива выполнено со стороны дверцы котла, в которое установлена трубка подачи топлива. Трубка установлена непосредственно на верхний край наклонной испарительной площадки, а средство подачи воздуха выполнено в виде вентилятора, закреплённого на корпусе котла. A heating fire-tube boiler is known (RF patent No. 2546370,
Недостатком такого котла является малая поверхность теплообмена между горячими газами и сетевой водой. Для увеличения поверхности теплообмена в таком котле необходимо увеличить габариты устройства. The disadvantage of such a boiler is the small heat exchange surface between hot gases and heating water. To increase the heat exchange surface in such a boiler, it is necessary to increase the dimensions of the device.
Известен также водогрейный жаротрубный котёл (патент РФ № 2032128, F24H 1/28, F23D 5/04; 20.03.1990), содержащий устройство для сжигания топлива с установленной над ним, по крайней мере, одной жаровой трубой, окружённой водяным баком, снабжённым патрубком подвода и отвода воды. Причём в жаровой трубе установлен удлинитель пути газового потока в виде центрального тела и закреплённой на нём винтовой направляющей с заданным шагом и направлением навивки. Согласно изобретению, устройство для сжигания топлива выполнено в виде испарительной горелки с испарительной камерой и размещённой в последней центральной трубе. Камера выполнена с рядами отверстий на своей боковой стенке, а труба снабжена тангенциальными рёбрами, расположенными под углом к оси трубы между рядами отверстий для равномерного распределения топливной смеси по периметру боковой стенки испарительной камеры. При этом удлинитель пути газового потока установлен в жаровой трубе с возможностью возвратно-поступательного перемещения, а его центральное тело и винтовая направляющая выполнены соответственно в виде стержня и оребрения последнего. A water-heating fire-tube boiler is also known (RF patent No. 2032128,
Недостатком такого котла является малая поверхность теплообмена между горячими газами и сетевой водой. Для увеличения поверхности теплообмена в таком котле необходимо увеличивать его габариты. The disadvantage of such a boiler is the small heat exchange surface between hot gases and heating water. To increase the heat exchange surface in such a boiler, it is necessary to increase its dimensions.
Известно паромасляное горелочное устройство (патент РФ № 2684300, F23L 7/00, F23D 5/04; 05.04.2019), содержащее цилиндрический корпус в виде стакана, установленного так, что его ось перпендикулярна горизонту, паровую форсунку для подачи перегретого водяного пара вертикально вверх вдоль оси корпуса, вмонтированную в дно корпуса, паропровод и топливоподающую трубку, конец которой расположен в непосредственной близости от выходного отверстия паровой форсунки для создания паромасляной струи, топливоподающая трубка установлена под острым углом к горизонту и не касается стенки корпуса, на верхнем торце корпуса установлено сопло в виде крышки с отверстием по центру, диаметр которого меньше диаметра паромасляной струи в плоскости сечения.A steam-oil burner device is known (RF patent No. 2684300,
Горелочное устройство характеризуется кратковременным запуском и стабилизированным воспламенением паромасляной струи. The burner device is characterized by a short start-up and stabilized ignition of the steam-oil jet.
Такое горелочное устройство является прямоточным и в дальнейшем будет именоваться как прямоточное паромасляное горелочное устройство. Таким устройством будет комплектоваться заявленный котёл.Such a burner is a direct-flow burner and will be referred to as a direct-flow oil-steam burner in the following. The declared boiler will be equipped with such a device.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков является водогрейный жаротрубный котёл (Патент РФ № 2754619, F24H 1/28, F22B 7/00, F22B 7/02; 02.12.2020), содержащий вертикальный пучок жаровых труб, установленных внутри внешней трубы, патрубки прямой и обратной воды, топку с установленными в ней жидкотопливными горелочными устройствами, согласно изобретению, котёл содержит вихревые паромасляные горелочные устройства, установленные в топке, а также парогенераторы системы труба в трубе со спиральными и кольцевыми каналами, установленными внутри жаровых труб с возможностью подачи перегретого водяного пара из одного парогенератора в одинаковое количество паровых форсунок горелочных устройств для сохранения равного массового расхода истекающего из каждой форсунки пара.The closest technical solution in terms of the totality of features is a hot-water fire-tube boiler (RF Patent No. 2754619, F24H 1/28, F22B 7/00, F22B 7/02; 02.12.2020), containing a vertical bundle of flame tubes installed inside the outer tube, straight branch pipes and return water, a furnace with liquid-fuel burners installed in it, according to the invention, the boiler contains vortex steam-oil burners installed in the furnace, as well as steam generators of the pipe-in-pipe system with spiral and annular channels installed inside the flame tubes with the possibility of supplying superheated water vapor from one steam generator to the same number of steam nozzles of burners to maintain an equal mass flow rate of steam flowing out of each nozzle.
Недостатком такого котла является малая поверхность теплообмена между горячими газами и сетевой водой. Для увеличения поверхности теплообмена в таком котле необходимо увеличивать его габариты. The disadvantage of such a boiler is the small heat exchange surface between hot gases and heating water. To increase the heat exchange surface in such a boiler, it is necessary to increase its dimensions.
В основу изобретения положена задача создания жидкотопливного водогрейного котла, имеющего большую поверхность теплообмена без увеличения габаритов котла, то есть задача создания компактного (м2/м3) водогрейного котла. The invention is based on the task of creating a liquid-fuel hot water boiler having a large heat exchange surface without increasing the dimensions of the boiler, that is, the task of creating a compact (m 2 /m 3 ) hot water boiler.
Представленную задачу решают тем, что жидкотопливный водогрейный котёл содержит корпус, теплообменник сетевой воды, парогенераторы перегретого водяного пара системы труба в трубе с кольцевыми и спиральными каналами, паромасляные горелочные устройства с распылительными блоками и воздухоподающими трубами, размещенными в корпусе. The presented problem is solved by the fact that a liquid-fuel hot water boiler contains a housing, a heat exchanger for network water, steam generators of superheated water vapor of a pipe-in-pipe system with annular and spiral channels, steam-oil burners with spray blocks and air supply pipes placed in the housing.
Согласно изобретению, теплообменник сетевой воды представляет собой верхний и нижний коллекторы и центральную трубу, установленную по оси теплообменника вертикально и прикрепленную к нижнему коллектору, а также трубу, спирально накрученную по периферии теплообменника без зазоров по цилиндрической траектории, где вход сетевой воды располагается в верхнем витке, а нижний виток соединён с нижним коллектором, а также теплообменник содержит плоский пучок труб, закрученный по спирали с шагом, достаточным для прохода продуктов горения, который своими концами соединён с нижним и верхним коллекторами, кроме того в устройстве установлены вихревое и прямоточное паромасляные горелочные устройства, где вихревое паромасляное горелочное устройство представляет собой цилиндрический корпус с вертикальной осью из толстостенного огнеупорного материала с верхней и нижней крышками из такого же материала, причём в верхней крышке выполнено отверстие для выхода продуктов горения, а в нижней крышке выполнены отверстия для размещения прямоточного паромасляного горелочного устройства и отверстия для размещения воздухоподающих труб, а на середине образующей цилиндрического корпуса установлены завихрительные распылительные блоки, а парогенераторы размещены внутри центральной трубы и соединены паропроводами с горелочными устройствами.According to the invention, the network water heat exchanger is an upper and lower collectors and a central pipe installed vertically along the axis of the heat exchanger and attached to the lower collector, as well as a pipe spirally wound around the periphery of the heat exchanger without gaps along a cylindrical path, where the network water inlet is located in the upper coil , and the lower coil is connected to the lower manifold, and the heat exchanger contains a flat bundle of pipes, twisted in a spiral with a pitch sufficient for the passage of combustion products, which is connected with its ends to the lower and upper manifolds, in addition, a vortex and direct-flow steam-oil burner is installed in the device , where the vortex steam-oil burner is a cylindrical body with a vertical axis made of thick-walled refractory material with top and bottom covers made of the same material, moreover, a hole is made in the top cover for the exit of combustion products, and holes are made in the bottom cover to accommodate a direct-flow oil-steam burner and openings for placing air pipes, and swirling spray blocks are installed in the middle of the generatrix of the cylindrical body, and the steam generators are placed inside the central pipe and connected by steam pipelines to the burners.
Ограничивающим фактором увеличения поверхности теплообмена является возможность очистки всех теплообменных поверхностей от нагара и коксовых отложений при работе котла на жидком топливе. Однако использование паромасляных горелочных устройств в заявленном котле снимает такое ограничение. Эти горелочные устройства обеспечивают бессажное горение. Теплообменник, способный отработать свой ресурс без отчистки и, не снижая свои показатели, может быть довольно сложной конструкции. Другими словами, заявленный теплообменник может иметь большую поверхность теплообмена без увеличения габаритов (м2/м3), а вместе с ним и весь водонагревательный котёл будет компактным. The limiting factor in increasing the heat exchange surface is the possibility of cleaning all heat exchange surfaces from soot and coke deposits when the boiler is operating on liquid fuel. However, the use of steam-oil burners in the proposed boiler removes this limitation. These burners provide soot-free combustion. A heat exchanger that can work out its resource without cleaning and without reducing its performance can be of a rather complex design. In other words, the claimed heat exchanger can have a large heat exchange surface without increasing the dimensions (m 2 /m 3 ), and with it the entire water heating boiler will be compact.
Сущность технического решения поясняется рисунками.The essence of the technical solution is illustrated by drawings.
Фиг. 1 - продольное сечение устройства, общий вид.Fig. 1 - longitudinal section of the device, general view.
Фиг. 2 - поперечное сечение устройства, вид А-А.Fig. 2 - cross section of the device, view A-A.
Фиг. 3 - поперечное сечение распылительного блока, установленного в водоохлаждаемую втулку. Fig. 3 is a cross-section of a spray unit installed in a water-cooled sleeve.
Фиг. 4 - торец распылительного блока, вид Г.Fig. 4 - end face of the spray block, view D.
Фиг. 5 - плоский пучок труб 11.Fig. 5 -
Фиг. 6 - поперечное сечение теплообменника, вид Б-Б, выход воды из плоского пучка 11 в коллектор.Fig. 6 - cross-section of the heat exchanger, view B-B, water outlet from the
Фиг. 7 - поперечное сечение теплообменника, вход воды в плоский пучок 11, вид В-В, из коллектора 5.Fig. 7 - cross-section of the heat exchanger, water inlet to the
Где 1 - корпус; 2 - теплообменник сетевой воды; 3, 4 - парогенераторы перегретого водяного пара; 5 и 6 - верхний и нижний коллекторы; 7 - центральная труба; 8 - спиральная закрученная труба; 9, 10 - верхний и нижний виток трубы; 11 - плоский пучок труб; 12 - вихревое паромасляное горелочное устройство; 13 - прямоточное паромасляное горелочное устройство; 14 - цилиндрический корпус вихревого горелочного устройства; 15 - верхняя крышка; 16 - нижняя крышка; 17 - воздухоподающие трубы; 18 - завихрительные распылительные блоки; 19 - паровая форсунка; 20 - топливопровод; 21 - острый конец топливоподающей трубки; 22 - паропровод; 23 - водоохлаждаемая втулка; 24 и 24а - топливоприемник; 25 - паропровод; 26 - воздушный коллектор; 27 - вентилятор; 28 - кронштейн; 29 - патрубок подачи воды; 30 - коллектор водяной; 31 - переходник; 32 - коллектор отработанных газов; 33 - выхлопная труба; 34 - патрубок подачи нагретой воды; 35, 36 - теплоизоляция.Where 1 - body; 2 - network water heat exchanger; 3, 4 - steam generators of superheated water vapor; 5 and 6 - upper and lower collectors; 7 - central pipe; 8 - spiral twisted pipe; 9, 10 - upper and lower coil of the pipe; 11 - flat tube bundle; 12 - vortex steam oil burner; 13 - direct-flow steam-oil burner; 14 - cylindrical body of the vortex burner; 15 - top cover; 16 - bottom cover; 17 - air supply pipes; 18 - swirling spray blocks; 19 - steam nozzle; 20 - fuel line; 21 - sharp end of the fuel supply tube; 22 - steam pipeline; 23 - water-cooled sleeve; 24 and 24a - fuel receiver; 25 - steam pipeline; 26 - air manifold; 27 - fan; 28 - bracket; 29 - water supply pipe; 30 - water collector; 31 - adapter; 32 - exhaust gas collector; 33 - exhaust pipe; 34 - heated water supply pipe; 35, 36 - thermal insulation.
Заявляемое устройство состоит из корпуса 1, установленного в нем теплообменника сетевой воды 2, парогенераторов перегретого водяного пара 3 и 4, двух горелочных устройств, прямоточного паромасляного 13 и вихревого паромасляного 12. The proposed device consists of a
Теплообменник сетевой воды 2 состоит из верхнего коллектора 5 и нижнего коллектора 6 и центральной трубы 7, соединенной с нижним коллектором 6. А также теплообменник 2 содержит спиральную, накрученную по периферии без зазоров, трубу 8, где вход сетевой воды располагается в верхнем витке 9, а нижний виток 10 соединён с нижним коллектором 6. Кроме того теплообменник 2 содержит плоский пучок труб 11, закрученный по спирали с шагом, достаточным для прохода продуктов горения, который своими концами соединён с нижним 6 и верхним 5 коллекторами, где вход воды располагается в коллекторе 6, а выход в коллекторе 5. The network
Вихревое горелочное устройство 12 состоит из цилиндрического корпуса 14, изготовленного из толстостенного огнеупорного материала, с верхней 15 и нижней 16 крышками из такого же материала. В верхней крышке 15 выполнено отверстие для выхода продуктов горения, а в нижней крышке 16 выполнены отверстия для размещения прямоточного паромасляного горелочного устройства 13 и воздухоподающих труб 17, а на середине образующей цилиндрического корпуса 14 установлены тангенциально завихрительные распылительные блоки 18.
Завихрительные распылительные блоки 18, фиг. 3, представляют собой цилиндрический корпус с установленной в нём паровой форсункой 19 и топливоподающей трубкой 20, острый конец 21 которой расположен в непосредственной близости от выходного отверстия паровой форсунки 19, а паровая форсунка соединена с парогенератором 3 паропроводом 22. Топливоподающая трубка помещена в паз, выполненный в теле корпуса завихрительного распылительного блока 18, а сам корпус помещён в водоохлаждаемую втулку 23, предохраняющую топливоподающую трубку от закоксовки топлива во время работы устройства. Swirl
Топливо в завихрительные распылительные блоки 18 подают по топливопроводу 20 через верхний топливоприемник 24, а в прямоточное паромасляное горелочное устройство 13 через нижний топливоприёмник 24а. Fuel is supplied to the swirl atomizing
Перегретый водяной пар от парогенератора 4 подают к прямоточному паромасляному горелочному устройству 13 по паропроводу 25.Superheated water vapor from the
В камеру газогенерации вихревого паромасляного горелочного устройства 12 подают воздух через трубы 17, объединённые коллектором 26, куда воздух задувают вентилятором 27. Коллектор 26 установлен на кронштейны 28, которые установлены на корпусе 1. Air is supplied to the gas generation chamber of the vortex
Вода для горелочных устройств, подаваемая через патрубок 29, попадает в коллектор 30, откуда попадает в парогенераторы. Теплообменник 2 соединён с паромасляным горелочным устройством 12 посредством переходника 31. Отработанные газы собирают в коллекторе 32 и удаляют через выхлопную трубу 33. Нагретую до нужной температуры сетевую воду подают потребителю через патрубок 34.Water for burners, supplied through the
Теплообменник теплоизолирован теплостойким материалом 35, а горелочное устройство - материалом 36. The heat exchanger is thermally insulated with heat-
Кроме того, заявленный котёл снабжён переключателем с воды на воздух (на фигурах не показано) для запитки парогенераторов во время пуска. Для запуска котла в работу с помощью переключателя в парогенераторы подают воздух, а в прямоточное горелочное устройство подают дизельное топливо и любым способом поджигают. После того как прямоточное горелочное устройство прогреет парогенераторы и теплообменник сетевой воды, подают сетевую воду и воду для горелочных устройств, включив воздух и подав топливо в завихрительные блоки, а также запустив вентилятор 27. Котёл начинает работу в штатном режиме. Сетевая вода входит по трубе 9 в теплообменник, спускается по спиральной трубе 8 в нижний коллектор 6, а из него по плоскому пучку труб 11 попадает в верхний коллектор 5 и из него выходит по патрубку 34 наружу к потребителю.In addition, the claimed boiler is equipped with a switch from water to air (not shown in the figures) for powering the steam generators during start-up. To start the boiler, air is supplied to the steam generators using a switch, and diesel fuel is supplied to the once-through burner and ignited in any way. After the direct-flow burner device warms up the steam generators and the network water heat exchanger, the network water and water for the burner devices are supplied by turning on the air and supplying fuel to the swirl blocks, as well as starting the
Прямоточное горелочное устройство 13 служит для запуска котла в работу, а после запуска выполняет функцию «подсветки» пламени в завихрительном горелочном устройстве 12. Прямоточное горелочное устройство работает на более качественном топливе, таком как дизельное или любое испаряющееся топливо. Вихревое горелочное устройство может работать на отходах нефтепереработки, загрязненных твёрдыми частицами и водой. Прямоточное горелочное устройство обеспечивает бесперебойную работу завихрительного горелочного устройства.The once-through
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2799260C1 true RU2799260C1 (en) | 2023-07-04 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2032128C1 (en) * | 1990-03-20 | 1995-03-27 | Николай Яковлевич Шаповал | Hot-water boiler |
CN203848261U (en) * | 2014-03-06 | 2014-09-24 | 安徽博瑞特热能设备股份有限公司 | Oil-gas fired boiler |
RU2684300C1 (en) * | 2018-02-09 | 2019-04-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) | Steam-oil burner device |
RU2754619C1 (en) * | 2020-12-02 | 2021-09-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук | Fire-tube vertical hot water liquid fuel boiler |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2032128C1 (en) * | 1990-03-20 | 1995-03-27 | Николай Яковлевич Шаповал | Hot-water boiler |
CN203848261U (en) * | 2014-03-06 | 2014-09-24 | 安徽博瑞特热能设备股份有限公司 | Oil-gas fired boiler |
RU2684300C1 (en) * | 2018-02-09 | 2019-04-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) | Steam-oil burner device |
RU2754619C1 (en) * | 2020-12-02 | 2021-09-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук | Fire-tube vertical hot water liquid fuel boiler |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5687678A (en) | High efficiency commercial water heater | |
US6305331B1 (en) | Boiler fitted with a burner | |
US4329943A (en) | Heating boiler | |
RU2069294C1 (en) | Heat exchanger for gas burner | |
RU2799260C1 (en) | Vertical liquid oil boiler | |
RU2754619C1 (en) | Fire-tube vertical hot water liquid fuel boiler | |
RU2546683C1 (en) | Heating oven | |
RU183751U1 (en) | Heat exchanger | |
RU2159893C2 (en) | Horizontal flue boiler | |
RU2032128C1 (en) | Hot-water boiler | |
RU2052733C1 (en) | Vertical hot-water boiler | |
RU2184321C1 (en) | Hot-water boiler | |
RU2805720C1 (en) | Portable direct-flow water heater | |
RU208437U1 (en) | Muffle pre-heater for oil-free kindling of steam and hot water boilers | |
RU2769048C1 (en) | Vortex burner | |
RU2788804C1 (en) | Turbulent nozzle | |
RU2795361C1 (en) | Steam gas generator | |
RU45510U1 (en) | CONDENSATION TYPE GAS BOILER | |
RU2151948C1 (en) | Boiler plant | |
RU42293U1 (en) | FIRE TUBE BOILER | |
RU2137049C1 (en) | Hot-water boiler | |
RU2380622C1 (en) | Gas water heater | |
RU2508501C2 (en) | Fuel combustion method, and device for its implementation | |
RU2117878C1 (en) | Liquid heater | |
RU2265770C2 (en) | Water-gas-tubular boiler |