RU55453U1

RU55453U1 - HEAT GENERATING UNIT

Info

Publication number: RU55453U1
Application number: RU2006104404/22U
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Михеенко; Игорь Александрович Михеенко
Original assignee: Сергей Александрович Михеенко; Игорь Александрович Михеенко
Priority date: 2006-02-13
Filing date: 2006-02-13
Publication date: 2006-08-10

Abstract

Полезная модель может быть использована для генерирования пара. Задача: повышение полноты использования тепла, генерируемого при сжигании топлива. Сущность: теплогенерирующая установка, содержащая топку, дожигательную камеру с вертикальной продольной осью, теплообменную камеру, включающую водонаполненную полость, поверхность нагрева которой установлена с возможностью взаимодействия газообразных продуктов сгорания и дымоход, связанный с дымовой трубой, отличается тем, что дожигательная камера размещена в полости теплообменной камеры соосно с ее продольной осью, с зазором по отношению к вертикальным стенкам теплообменной камеры, выполненным в виде водонаполненного кожуха, при этом верхний торец теплообменной камеры, выполнен в виде парогенерирующей емкости, полость которой сообщена с полостью водонаполненного кожуха, а ее нижняя поверхность выполнена в виде поверхности вращения, выпуклой вниз, кроме того, в зазоре между дожигательной камерой и вертикальными стенками теплообменной камеры, размещены по меньшей мере в два яруса вертикальные водогрейные трубы сообщающиеся своими верхними и нижними патрубками с полостями водонаполненных элементов теплообменной камеры, причем верхние патрубки нижележащего яруса вертикальных водогрейных труб, расположены выше нижних патрубков вышележащего яруса вертикальных водогрейных труб, а водоприемное отверстие полости водонаполненного кожуха размещено не выше уровня нижних патрубков нижнего яруса вертикальных водогрейных труб, кроме того, верхние патрубки самого верхнего яруса вертикальных водогрейных труб связаны с полостью парогенерирующей емкости. Кроме того, в полости парогенерирующей емкости, выше ее дна, размещена мембрана, выполненная в виде конической поверхности, выпуклой вниз и снабженной радиальными гофрами, причем, дно парогенерирующей емкости и дно мембраны, снабжены трубками для удаления примесей. 1 з.п. ф-лы, 1 илл.A utility model can be used to generate steam. Objective: increase the completeness of the use of heat generated during fuel combustion. SUBSTANCE: heat generating installation comprising a furnace, a afterburner with a vertical longitudinal axis, a heat exchange chamber including a water-filled cavity, the heating surface of which is installed with the possibility of interaction of gaseous products of combustion, and a chimney associated with a chimney, characterized in that the afterburner is placed in the heat exchange cavity chamber coaxially with its longitudinal axis, with a gap with respect to the vertical walls of the heat exchange chamber, made in the form of a water-filled casing, at the upper end of the heat exchange chamber is made in the form of a steam generating vessel, the cavity of which is in communication with the cavity of the water-filled casing, and its lower surface is made in the form of a surface of revolution convex downward, moreover, at least a gap between the afterburner and the vertical walls of the heat exchange chamber is located at least two tiers of vertical hot water pipes communicating with their upper and lower nozzles with the cavities of the water-filled elements of the heat exchange chamber, with the upper nozzles of the underlying layer and vertical hot water pipes are located above the lower pipes of the overlying tier of vertical hot water pipes, and the water inlet of the cavity of the water-filled casing is placed not higher than the lower pipes of the lower tier of vertical hot water pipes, in addition, the upper pipes of the highest tier of the vertical hot water pipes are connected with the cavity of the steam generating vessel. In addition, in the cavity of the steam generating vessel, above its bottom, there is a membrane made in the form of a conical surface convex downward and provided with radial corrugations, moreover, the bottom of the steam generating vessel and the bottom of the membrane are provided with tubes for removing impurities. 1 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к устройствам для сжигания топлива, предпочтительно твердого и может быть использована для генерирования пара.A utility model relates to devices for burning fuel, preferably solid, and can be used to generate steam.

Известна теплогенерирующая установка, содержащая топку с колосниками, поддувало и водонагревательный узел, включающий водонаполненную полость, поверхность нагрева которой установлена с возможностью взаимодействия газо-образных продуктов сгорания, и дымовую трубу (см. Альбом отопительных и бытовых печей. Ч.1. Печи отопительные. М. - Госстройиздат, 1961, лист.86).A heat-generating installation is known, which contains a furnace with grates, blown and a water-heating unit, including a water-filled cavity, the heating surface of which is installed with the possibility of interaction of gaseous products of combustion, and a chimney (see. Album of heating and domestic stoves. Part 1. Heating furnaces. M. - Gosstroyizdat, 1961, leaf 86).

Недостаток этого устройства - недостаточная эффективность сжигания топлива, приводящая к большому его недожогу и выбросу горючих газов в атмосферу, а также необходимость обеспечения хорошей тяги для поддержания процесса горения.The disadvantage of this device is the insufficient efficiency of fuel combustion, leading to its large underburning and the release of combustible gases into the atmosphere, as well as the need to provide good traction to maintain the combustion process.

Известна также теплогенерирующая установка, содержащая топку, дожигательную камеру с вертикальной продольной осью, теплообменную камеру, включающую водонаполненную полость, поверхность нагрева которой установлена с возможностью взаимодействия газообразных продуктов сгорания и дымоход, связанный с дымовой трубой (см. пат. РФ №2243450).Also known is a heat generating installation containing a furnace, a afterburner with a vertical longitudinal axis, a heat exchange chamber including a water-filled cavity, the heating surface of which is installed with the possibility of interaction of gaseous products of combustion and a chimney associated with a chimney (see US Pat. RF No. 2243450).

Недостаток этого устройства недостаточная эффективность процесса передачи тепла, генерируемого при сжигании топлива, рабочему агенту (воде, заполняющей водонаполненную полость).The disadvantage of this device is the lack of efficiency of the process of transferring heat generated by burning fuel to a working agent (water filling a water-filled cavity).

Задача на решение которой направлена полезная модель выражается в повышении полноты использования тепла, генерируемого при сжигании топлива.The problem to which the utility model is directed is expressed in increasing the completeness of the use of heat generated during fuel combustion.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи выражается в обеспечении высокого КПД установки, увеличении ее тепловой мощности (паропроизводительности), при минимизации ее габаритов.The technical result achieved when solving the problem is expressed in ensuring high efficiency of the installation, increasing its thermal power (steam capacity), while minimizing its dimensions.

Для решения поставленной задачи, теплогенерирующая установка, содержащая топку, дожигательную камеру с вертикальной продольной осью, теплообменную To solve this problem, a heat-generating installation containing a furnace, a afterburner with a vertical longitudinal axis, a heat exchange

камеру, включающую водонаполненную полость, поверхность нагрева которой установлена с возможностью взаимодействия газообразных продуктов сгорания и дымоход, связанный с дымовой трубой, отличается тем, что дожигательная камера размещена в полости теплообменной камеры соосно с ее продольной осью, с зазором по отношению к вертикальным стенкам теплообменной камеры, выполненным в виде водонаполненного кожуха, при этом верхний торец теплообменной камеры, выполнен в виде парогенерирующей емкости, полость которой сообщена с полостью водонаполненного кожуха, а ее нижняя поверхность выполнена в виде поверхности вращения, выпуклой вниз, кроме того, в зазоре между дожигательной камерой и вертикальными стенками теплообменной камеры, размещены по меньшей мере в два яруса вертикальные водогрейные трубы сообщающиеся своими верхними и нижними патрубками с полостями водонаполненных элементов теплообменной камеры, причем верхние патрубки нижележащего яруса вертикальных водогрейных труб, расположены выше нижних патрубков вышележащего яруса вертикальных водогрейных труб, а водоприемное отверстие полости водонаполненного кожуха размещено не выше уровня нижних патрубков нижнего яруса вертикальных водогрейных труб, кроме того, верхние патрубки самого верхнего яруса вертикальных водогрейных труб связаны с полостью парогенерирующей емкости. Кроме того, в полости парогенерирующей емкости, выше ее дна, размещена мембрана, выполненная в виде конической поверхности, выпуклой вниз и снабженной радиальными гофрами, причем, дно парогенерирующей емкости и дно мембраны, снабжены трубками для удаления примесей.a chamber including a water-filled cavity, the heating surface of which is installed with the possibility of interaction of gaseous products of combustion and the chimney associated with the chimney, characterized in that the afterburner is placed in the cavity of the heat exchange chamber coaxially with its longitudinal axis, with a gap with respect to the vertical walls of the heat exchange chamber made in the form of a water-filled casing, while the upper end of the heat exchange chamber is made in the form of a steam generating vessel, the cavity of which is in communication with the cavity of the water filled casing, and its lower surface is made in the form of a surface of revolution, convex downward, in addition, in the gap between the afterburner and the vertical walls of the heat exchange chamber, at least two tiers of vertical water pipes are connected with their upper and lower pipes with cavities of water-filled elements heat exchange chambers, the upper pipes of the underlying tier of the vertical hot water pipes located above the lower pipes of the upper tier of the vertical hot water pipes, and water The intake opening of the cavity of the water-filled casing is located no higher than the level of the lower pipes of the lower tier of the vertical hot water pipes, in addition, the upper pipes of the highest tier of the vertical hot water pipes are connected with the cavity of the steam generating vessel. In addition, in the cavity of the steam generating vessel, above its bottom, there is a membrane made in the form of a conical surface convex downward and provided with radial corrugations, moreover, the bottom of the steam generating vessel and the bottom of the membrane are provided with tubes for removing impurities.

Сопоставление признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию "новизна".A comparison of the features of the claimed solutions with the features of the prototype and analogues indicates its compliance with the criterion of "novelty."

Совокупность признаков заявленного решения обеспечивает решение заявленной задачи - повышение полноты использования тепла, генерируемого при сжигании топлива.The totality of the features of the claimed solution provides a solution to the stated problem - increasing the completeness of the use of heat generated by burning fuel.

На фиг.1 показан вертикальный разрез теплогенерирующей установки.Figure 1 shows a vertical section of a heat generating installation.

На чертеже показаны топка 1, с питателем (узлом подачи) топлива 2, дожигательная камера 3, размещенная в полости 4 теплообменной камеры, дымоход 5, связанный с дымовой трубой 6, вертикальные стенки 7 теплообменной камеры, водонаполненный кожух 8, верхний торец 9 теплообменной камеры, парогенерирующая емкость 10, полость которой сообщена с полостью водонаполненного кожуха 8, зазор 11 между дожигательной камерой 3 и вертикальными стенками 7 теплообменной камеры, ярусы 12 вертикальных водогрейных труб 13 сообщающиеся своими верхними 14 и нижними 15 патрубками с полостями водонаполненных элементов теплообменной камеры, мембрана 16, трубки 17 и 18 для удаления примесей, водоприемное отверстие 19 полости водонаполненного кожуха.The drawing shows a furnace 1, with a feeder (supply unit) of fuel 2, a afterburner 3 located in the cavity 4 of the heat exchange chamber, a chimney 5 connected to the chimney 6, vertical walls 7 of the heat exchange chamber, a water-filled casing 8, and the upper end face 9 of the heat exchange chamber steam generating capacity 10, the cavity of which is in communication with the cavity of the water-filled casing 8, the gap 11 between the afterburner 3 and the vertical walls 7 of the heat exchange chamber, the tiers 12 of the vertical water pipes 13 communicating with their upper 14 and lower 15 pat sides with cavities of water-filled elements of a heat-exchange chamber, a membrane 16, tubes 17 and 18 for removing impurities, a water inlet opening 19 of a cavity of a water-filled casing.

Дожигательная камера 3, размещена в полости 4 теплообменной камеры соосно с ее продольной осью 20, при этом продольная ось дожигательной камеры 3 ориентирована вертикально.The afterburner 3 is placed in the cavity 4 of the heat exchange chamber coaxially with its longitudinal axis 20, while the longitudinal axis of the afterburner 3 is oriented vertically.

В качестве питателя 2 использован узел подачи пылеугольного топлива-топлива известной конструкции. При использовании кускового топлива в конструкции топки соответственно изменяется питатель и часть ее нижнего объема оформляется как поддувало, отделенное от остального объема колосниками.As a feeder 2, a pulverized coal-fuel supply unit of a known design is used. When using lump fuel in the design of the furnace, the feeder changes accordingly and part of its lower volume is formed as a blower, separated from the rest of the volume by grates.

Верхние патрубки 14 нижележащего яруса вертикальных водогрейных труб 13, расположены выше нижних патрубков 15 вышележащего яруса вертикальных водогрейных труб, а водоприемное отверстие 19 полости водонаполненного кожуха 8 размещено на уровне нижнего яруса 12 вертикальных водогрейных труб 13 (не выше уровня нижних патрубков 15). Кроме того, верхние патрубки самого верхнего яруса вертикальных водогрейных труб могут быть непосредственно связаны с полостью парогенерирующей емкости 10. Нижняя поверхность 21 парогенерирующей емкости 10 выполнена в виде поверхности вращения, выпуклой вниз. Мембрана 16 размещена в полости парогенерирующей емкости, выше ее дна. Она выполнена в виде конической поверхности, выпуклой вниз и снабжена радиальными The upper pipes 14 of the lower tier of the vertical water pipes 13 are located above the lower pipes 15 of the upper tier of the vertical water pipes, and the water intake hole 19 of the cavity of the water-filled casing 8 is located at the level of the lower tier 12 of the vertical water pipes 13 (not higher than the level of the lower pipes 15). In addition, the upper pipes of the uppermost tier of the vertical hot water pipes can be directly connected to the cavity of the steam generating vessel 10. The lower surface 21 of the steam generating vessel 10 is made in the form of a rotation surface convex downward. The membrane 16 is placed in the cavity of the steam generating vessel, above its bottom. It is made in the form of a conical surface, convex downward and provided with radial

гофрами 22. Зольник 23 выполнен на нижнем конце дожигательной камеры, ниже уровня топки. Внешняя поверхность устройства снабжена покрытием 24 из термостойкого теплоизоляционного материала, например на основе асбеста, минеральной ваты и т.п., если отвод тепла в помещение, где расположена печь не предусмотрен. Материалом для изготовления устройства служит термостойкая сталь. Наиболее предпочтительным материалом для изготовления дожигательного канала будет керамика на основе шамота. Стенки топки выполнены из термостойкого материала, например, шамотного кирпича. Установка снабжается комплектом известной контрольно-измерительной аппаратуры (на чертежах не показан), обеспечивающим контроль над параметрами работы установки (уровнем рабочего агента, температурой, давлением пара и т.п.).corrugations 22. Ashpit 23 is made at the lower end of the afterburner, below the level of the furnace. The external surface of the device is provided with a coating 24 of heat-resistant heat-insulating material, for example, based on asbestos, mineral wool, etc., if heat is not removed to the room where the furnace is located. The material for the manufacture of the device is heat-resistant steel. The most preferred material for the manufacture of the afterburning channel will be ceramic based on chamotte. The walls of the furnace are made of heat-resistant material, for example, fireclay bricks. The installation is equipped with a set of known instrumentation (not shown in the drawings), providing control over the operation parameters of the installation (level of working agent, temperature, vapor pressure, etc.).

Заявленное устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.

При сжигании топлива идет разогрев стенок топки и других элементов печи, выполненных из термостойкого материала. Горение топлива поддерживается кислородом воздуха поступающим через колосники, отделяющие топку от поддувала.When burning fuel, the walls of the furnace and other elements of the furnace are made of heat-resistant material. Combustion of fuel is supported by air oxygen coming through the grates, separating the furnace from the blower.

Нагретые в топке газы (СО, метан, пылевидные несгоревшие частицы топлива и т.п.) - продукты газифицирования и возгонки твердого топлива и летучие мелкие частицы нагреваются и так как в топке нет отвода тепла «всплывают» в ее верхнюю часть и попадают в нижнюю зону камеры дожигания, где вступают во взаимодействие с кислородом воздуха, поступающим через зольник 23 с дополнительным воздухом, (стенки дожигательной камеры разогретые горячими газами отдавая часть своего тепла дополнительному воздуху, обеспечивают его подогрев, до вступления этого воздуха в контакт с газами и другими продуктами газифицирования и возгонки твердого топлива). Реакция взаимодействия воздуха с газами и другими продуктами газифицирования и возгонки твердого топлива, идет с выделением тепла, поэтому продукты сгорания топочных газов не остывают и стремятся к верхнему концу камеры дожигания. При прохождении газов через камеру Gases heated in the furnace (CO, methane, dusty unburned fuel particles, etc.) - the products of gasification and sublimation of solid fuel and volatile small particles are heated and since there is no heat removal in the furnace, they “float” to its upper part and fall to the lower the afterburner chamber area, where they interact with the oxygen in the air coming through the ash pan 23 with additional air (the walls of the afterburner heated by hot gases giving part of their heat to the additional air, provide its heating, before this air in contact with gases and other products of gasification and sublimation of solid fuels). The reaction of air with gases and other products of gasification and sublimation of solid fuel, produces heat, therefore, the combustion products of the flue gases do not cool down and tend to the upper end of the afterburner. When gases pass through the chamber

дожигания их температура поднимается более 1000°С. При этом сгорают все возможные горючие частицы и газы, не образуя копоти на стенках камеры, что способствует лучшему теплообмену. Всплывающие раскаленные газообразные продукты сгорания взаимодействуют с днищем парогенерирующей емкости и отдав ей часть тепла опускаются вниз последовательно контактируя (по мере своего остывания) с менее разогретыми объемами рабочего агента, находящегося за стенками водонаполненного кожуха и так стекают к дымоходу 5, откуда попадают в дымовую трубу 6. По мере этого движения дымовые газы, остывают до температуры не превышающей 150°С. На выходе дымовой трубы 6 газы бесцветны не содержат частиц копоти и дыма.afterburning, their temperature rises above 1000 ° C. In this case, all possible combustible particles and gases are burned without forming soot on the walls of the chamber, which contributes to better heat transfer. Pop-up hot gaseous products of combustion interact with the bottom of the steam generating vessel and, after giving it part of the heat, they descend sequentially in contact (as they cool) with less heated volumes of the working agent located outside the walls of the water-filled casing and flow down to the chimney 5, from where they enter the chimney 6 . As this movement flue gases cool to a temperature not exceeding 150 ° C. At the exit of the chimney 6, the gases are colorless and do not contain soot and smoke particles.

При стекании дымовых газов по зазору между дожигательной камерой и вертикальными стенками теплообменной камеры, они последовательно взаимодействуют с ярусами 12 вертикальных водогрейных труб, прогревая, находящуюся и циркулирующую в них воду. При этом в каждую водогрейную трубу, через нижний патрубок из водонаполненного кожуха 8 поступает вода с температурой минимальной для данного яруса, а через верхние патрубки в водонаполненный кожух 8 возвращается вода с температурой максимальной для данного яруса, а поскольку верхние патрубки нижележащего яруса вертикальных водогрейных труб, расположены выше нижних патрубков вышележащего яруса вертикальных водогрейных труб, обеспечивается зонирование по температуре объема воды (рабочего агента), размещенного в пространстве водонаполненного кожуха 8 (при этом, температура увеличивается снизу вверх, т.е. температура в соседней вышележащей зоне всегда выше, чем в нижележащей. Иначе говоря, обеспечивается формирование в объеме водонаполненного кожуха 8 нескольких зон циркуляции воды (рабочего агента), размещенных на нескольких уровнях по его высоте, причем температура воды в этих зонах увеличивается от нижней к верхней, при этом обеспечивается обмен рабочего агента между соседними зонами таким образом, что вышележащая зона принимает воду из соседней When flue gases flow down the gap between the afterburner and the vertical walls of the heat exchange chamber, they sequentially interact with the tiers of 12 vertical hot water pipes, warming up the water that is circulating in them. In this case, water is supplied to each water pipe through the lower pipe from the water-filled casing 8 with a temperature minimum for a given tier, and water is returned through the upper water pipes to a water-filled casing 8 with a temperature maximum for a given tier, and since the upper pipes of the lower tier of the vertical water pipes, located above the lower branch pipes of the overlying tier of vertical water pipes, zoning is ensured according to the temperature of the volume of water (working agent) located in the water floor space casing 8 (in this case, the temperature increases from bottom to top, i.e. the temperature in the adjacent overlying zone is always higher than in the underlying. In other words, the formation of several water circulation zones (working agent) in several water-filled casing 8 is provided levels along its height, and the water temperature in these zones increases from lower to upper, while the exchange of the working agent between neighboring zones is ensured so that the overlying zone receives water from the neighboring

- нижележащей и отдает в соседнюю вышележащую. Таким образом, ввод в самую нижнюю зону (ярус) подпиточной воды сказывается на температуре воды только в этой зоне, при этом вода из нее попадает в соседнюю вышележащую зону уже прогретой.- underlying and gives to the adjacent overlying. Thus, the introduction of makeup water into the lowest zone (tier) affects the temperature of the water only in this zone, while water from it enters the neighboring overlying zone already warmed up.

При работе котла на пониженном давлении, когда процесс кипения является значительно более бурным вынос воды (рабочего агента) в систему транспортирования и распределения пара, исключается мембраной 16, которая размещена в полости парогенерирующей емкости. По мере того, как пузырьки пара всплывают сквозь слой воды и достигают поверхности мембраны, они окончательно затормаживаются ею, сталкиваются и объединяются друг с другом в более крупные пузыри, которые «всплывают» у краев мембраны. При этом, взрыв пузырька пара ведет к разрушению пленки воды, окружающей пар, но отношение объема пленки к объему парового пузыря у крупных пузырей меньше, чем у мелких, поэтому вынос воды с паром уменьшается.When the boiler is operating at reduced pressure, when the boiling process is much more rapid removal of water (working agent) into the steam transportation and distribution system, it is excluded by the membrane 16, which is located in the cavity of the steam generating vessel. As the vapor bubbles float through the water layer and reach the surface of the membrane, they are finally inhibited by it, collide and combine with each other into larger bubbles that “float” at the edges of the membrane. At the same time, the explosion of a vapor bubble leads to the destruction of the film of water surrounding the vapor, but the ratio of the film volume to the volume of the vapor bubble in large bubbles is less than in small ones, therefore, the removal of water with steam decreases.

Нижняя часть парогенерирующей емкости 10 выполнена в виде конуса или полусферы, в которой накапливается солевой осадок. Солевой осадок периодически сбрасывается через трубку 17. Через трубку 18 периодически сбрасываются плавучие примеси, накапливающиеся над мембраной.The lower part of the steam generating tank 10 is made in the form of a cone or hemisphere, in which salt sediment accumulates. Salt sediment is periodically discharged through the tube 17. Floating impurities accumulating above the membrane are periodically discharged through the tube 18.

Claims

1. A heat generating installation comprising a firebox, a afterburner with a vertical longitudinal axis, a heat exchange chamber including a water-filled cavity, the heating surface of which is installed with the possibility of interaction of gaseous products of combustion, and a chimney associated with a chimney, characterized in that the afterburner is placed in the cavity of the heat exchange chamber coaxially with its longitudinal axis with a gap with respect to the vertical walls of the heat exchange chamber, made in the form of a water-filled casing, while The end face of the heat exchange chamber is made in the form of a steam generating vessel, the cavity of which is in communication with the cavity of the water-filled casing, and its lower surface is made in the form of a convex surface downwardly rotating, in addition, at least two tiers are placed in the gap between the afterburner and the vertical walls of the heat exchange chamber vertical water pipes communicating with their upper and lower nozzles with the cavities of the water-filled elements of the heat exchange chamber, the upper nozzles of the lower tier of the vert cial hot water pipes are disposed above the lower nozzle overlying tier vertical hot-water pipes, and the water-filled cavity Water inlet casing taken not higher than the lower nozzles of the lower tier vertical hot-water pipes, moreover, the upper tubes of the uppermost tier vertical hot-water pipe connected with the cavity of the steam generating vessel.

2. The heat-generating installation according to claim 1, characterized in that in the cavity of the steam-generating vessel, above its bottom, there is a membrane made in the form of a conical surface, convex downward and provided with radial corrugations, the bottom of the steam-generating vessel and the bottom of the membrane having tubes for removal impurities.