UA59142A

UA59142A - Heat generator

Info

Publication number: UA59142A
Application number: UA2003021710A
Authority: UA
Inventors: Віталій Миколайович Болонкін; Виталий Николаевич Болонкин
Original assignee: Віталій Миколайович Болонкін; Виталий Николаевич Болонкин
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2003-08-15
Also published as: UA59142C2

Abstract

Heat generator for burning firewood, peat, wooden waste has body with burning and afterburning chambers, ash-pit with air supply controller, fire grate, inner horizontal partition, this adjoins the back wall, chamber for ash collecting, injectors with branch pipes for secondary air supply, branch pipe for discharge of combustion products. Heat generator has ash pit with control gate for supply of air from beneath through fire bars with horizontal slot openings and vertical columns with openings in height, with safety screens. In afterburning chamber long and transverse injector distributors of secondary air supply, those are connected in tangent directions, with inner plate screw swirlers with air supply through nozzles with conical openings, the heat generator has bell-type afterburning chamber with lower discharge of combustion products through vertical lowering channel with collection of solid particles of smoke exhaust in ash collecting chamber at that, with control of rarefaction in furnace provided with movable gate installed through change of cross section of the opening for connection between the ash pit and smoke duct.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до теплотехніки, до пристроїв для нагрівання повітря та може бути використаний для 2 обігріву приміщень виробничих, загальних будівель, нагрівання технічного повітря, в сушильних установках, а також для опалення та нагрівання в побутових цілях.The invention relates to heat engineering, to devices for heating air and can be used for 2 heating of industrial premises, general buildings, heating of technical air, in drying installations, as well as for heating and heating for domestic purposes.

Відомі пристрої для нагрівання повітря з метою обігріву приміщень, що складаються з топок з глухим по дом та камери опалювання пічних газів. Піч для обігріву приміщень (Патент України Мо22890 кл. Е248 7/00, 1996) складається з камери згоряння, кожуха, перегородки всередині камери згоряння, передньої та задньої стінок з завантажувальним люком та впускною та випускною дросельними заслінками. Ці суттєві признаки являються загальними з винаходом, що заявляється. Причиною, що не дозволяє аналогу досягнути технічного результату являється відсутність ефективної системи подачі вторинного повітря в камеру догоряння.Known devices for heating air for the purpose of heating premises, consisting of furnaces with a deaf door and a chamber for heating furnace gases. The space heating furnace (Patent of Ukraine Mo22890 kl. E248 7/00, 1996) consists of a combustion chamber, a casing, a partition inside the combustion chamber, front and rear walls with a loading hatch and inlet and outlet throttle valves. These essential features are common to the claimed invention. The reason that does not allow the analogue to achieve the technical result is the lack of an effective secondary air supply system in the afterburner chamber.

Нагрівач повітря (Патент України Мо31625 кл. Е24В 7/02) складається з корпуса, виготовленого з труб, передньої та задньої стінок, люка завантажування та шиберів подачі повітря та відводу диму, має систему 12 подачі вторинного повітря.The air heater (Patent of Ukraine Мо31625 кл. Е24В 7/02) consists of a casing made of pipes, front and rear walls, loading hatch and dampers for air supply and smoke removal, has a system of 12 secondary air supply.

Недоліком цього пристрою, як і попереднього, являється принцип подачі повітря з боку завантажувального люка та утворення передньої фронтової частини згоряння палива, що призводить до зниження площі горіння та виключає з роботи велику частину камери топки. Укорочений розмір патрубків подачі вторинного повітря призводить до викидів диму в повітряні труби зворотнім ходом при коливаннях тяги, поривах вітру, задуванню в димохід. Крім того виготовлення корпуса топки з труб технологічно складно та трудомістке.The disadvantage of this device, like the previous one, is the principle of air supply from the side of the loading hatch and the formation of the front front of fuel combustion, which leads to a decrease in the burning area and excludes a large part of the furnace chamber from operation. The shortened size of the secondary air supply nozzles leads to smoke emissions into the air pipes in the reverse direction during draft fluctuations, gusts of wind, blowing into the chimney. In addition, the production of the furnace body from pipes is technologically difficult and time-consuming.

Піч-калорифер (Патент Росії Мо2186299 кл. Е24В 7/02), що складається з корпуса, торцевих стінок, екранів, регулятора-газифікатора, регулятора потужності, інжекторів, має більш досконалу систему подачі вторинного повітря та запобігання зворотному ходу димових викидів, систему подачі та розподілу первинного повітря. Він найбільш близький до запропонованої цією заявкою конструкції. 29 Однак аналог має суттєві вади. По-перше, він є пристроєм з глухим подом, а це значить, що має обмеження /«Ф, по площі контакту повітря і палива. Такі пристрої, як правило, неекономічні (1) стор. 251.Stove heater (Russian patent Mo2186299 cl. E24В 7/02), consisting of a body, end walls, screens, gasifier regulator, power regulator, injectors, has a more advanced secondary air supply system and prevention of backflow of smoke emissions, supply system and primary air distribution. It is closest to the design proposed by this application. 29 However, the analogue has significant drawbacks. First of all, it is a device with a blind bottom, which means that it has a limitation /"F, in terms of the area of contact between air and fuel. Such devices, as a rule, are uneconomical (1) p. 251.

По-друге, конструкція камери допалювання не забезпечує тривалого перебування пічних газів в камері і унеможливлює повне окислення продуктів згоряння внаслідок прямого виходу в димохід з камери допалювання.Secondly, the design of the afterburner chamber does not ensure long-term residence of furnace gases in the chamber and makes complete oxidation of combustion products impossible as a result of direct exit into the chimney from the afterburner chamber.

Не забезпечується ефективне охолодження продуктів згоряння, що призводить до виносу в димохід їх з с високою температурою і витрат тепла. Відтак не вдається досягти високого рівня ККД установки. Крім того не «Її передбачено можливості відбору твердих часток продуктів згоряння, які викидаються в атмосферу.Effective cooling of combustion products is not ensured, which leads to their removal into the chimney with high temperature and heat loss. Therefore, it is not possible to achieve a high level of installation efficiency. In addition, it is not provided for the possibility of selecting solid particles of combustion products that are emitted into the atmosphere.

В основу поставленої технічної задачі винаходу, що заявляється поставлено підвищення коефіцієнта -- корисної дії установки, зменшення твердих викидів продуктів згоряння. Ге»)The basis of the technical task of the proposed invention is to increase the efficiency of the installation and reduce solid emissions of combustion products. Ge")

Для вирішення поставлених задач в теплогенераторі застосовані наступні нововведення, що відсутні в аналогів: о 1. Підведення повітря виконане знизу за рахунок застосування піддувала та колосникового пристрою. Цим забезпечується рівномірний розподіл кисню та згоряння палива на великій площі колосників. При цьому висходячими тепловими потоками просушується і прогрівається вся маса палива, що забезпечує в подальшому «4, стабільний та високоефективний процес згоряння. З 50 2. В теплогенераторі виконані комбіновані колосники, що мають горизонтальні щілинні отвори та вертикальні с колони з отворами по висоті, що мають захисні козирки. Застосування об'ємних форм колосників дає можливість з» підведення повітря вглиб маси палива та забезпечення об'ємного шару горіння, що особливо ефективно при спаленні стружки, луски с/г рослин, торфу та ін. в режимі тління. 3. На відміну від аналогів в теплогенераторі виконана комбінована система поперечно-повздовжної подачі вторинного повітря, що забезпечує рівномірний розподіл повітря на початку камери допалювання та вздовж неї. і-й Застосування гвинтових пластин всередині направляючих забезпечує обертання вторинного повітря під час (се) переміщення до вихідних сопел та забезпечення завихрення повітря на виході. Ефект змішування повітря та пічних газів збільшується за рахунок застосування конічних форм отворів вихідних сопел. - 4. В теплогенераторі застосовано ковпаковий принцип допалювання пічних газів, який забезпечує ї» 20 першочерговість виводу продуктів згорання, що мають нижчу температуру та більшу питому вагу. Екзотермічна реакція окислення окису вуглецю в процесі допалювання супроводжується значним виділенням тепла і о утворенням двоокису вуглецю з більшою питомою вагою і першочерговий вивід його з теплогенератора.To solve the problems, the following innovations are applied in the heat generator, which are absent in analogues: o 1. The air supply is made from below due to the use of a blower and a grate device. This ensures uniform distribution of oxygen and fuel combustion over a large area of grates. At the same time, rising heat flows dry and warm up the entire mass of fuel, which ensures a stable and highly efficient combustion process in the future (4). From 50 2. The heat generator has combined grates with horizontal slotted holes and vertical columns with holes along the height, which have protective visors. The use of three-dimensional forms of grates makes it possible to introduce air deep into the fuel mass and provide a three-dimensional combustion layer, which is especially effective when burning shavings, husks of agricultural plants, peat, etc. in smoldering mode. 3. Unlike analogues, the heat generator has a combined cross-longitudinal secondary air supply system, which ensures uniform distribution of air at the beginning of the afterburner chamber and along it. The use of screw plates inside the guides ensures the rotation of the secondary air during (se) movement to the exit nozzles and ensures the swirling of the air at the exit. The effect of mixing air and furnace gases increases due to the use of conical shapes of the outlet nozzles. - 4. In the heat generator, the cap principle of afterburning of furnace gases is applied, which ensures that combustion products with a lower temperature and higher specific gravity are given priority. The exothermic reaction of the oxidation of carbon monoxide in the afterburning process is accompanied by a significant release of heat and the formation of carbon dioxide with a higher specific gravity and its primary removal from the heat generator.

Будову теплогенератора показано на кресленнях Фіг.1-5,The structure of the heat generator is shown in drawings Fig. 1-5,

На Фіг.1 зображено повздовжній переріз конструкції; на Фіг.2 - вид спереду з розрізом по А-А, вид Г. 29 Пояснює будову системи подачі повітря до камери допалювання; на Фіг.3 - переріз повздовжньої інжекторної в. системи камери допалювання з зображенням пластинчатого гвинтового завихрювана повітря; на Фіг.4 - переріз вертикального колосника; на Фіг.3 - планка оребрення тепловіддачі.Figure 1 shows a longitudinal section of the structure; in Fig. 2 - a front view with a section along AA, view D. 29 Explains the structure of the air supply system to the afterburner chamber; in Fig. 3 - cross-section of the longitudinal injector in. afterburning chamber systems with the image of plate-screw swirling air; in Fig. 4 - cross-section of a vertical grate; in Fig. 3 is a rib bar for heat transfer.

На кресленнях позначено: 1. Корпус топки 60 2. Перегородка 3. Інжектор - повздовжній 4. Камера допалювання 5. Вертикальний канал 6. Кожух бо 7. Задня стінкаThe following are marked on the drawings: 1. Furnace body 60 2. Partition 3. Injector - longitudinal 4. Afterburner chamber 5. Vertical channel 6. Casing 7. Rear wall

8. Камера золовловлювача 9. Шибер прямого горіння 10.Регулятор потужності 11. Заслінка 12.Вертикальний колосник 13. Відбивач 14. Пластина оребрення 13. Канал підводу вторинного повітря 16. Дверцята піддувала 70 17. Шибер 18. Колосник горизонтальний 19. Регулятор подачі первинного повітря 20. Дверцята паливні 21.Камера горіння 22. Передня стінка 23. Поперечний інжектор 24.Завихрювач гвинтовий пластинчатий 25. Тяга заслінки 26. Сопло8. Ash catcher chamber 9. Direct combustion shutter 10. Power regulator 11. Damper 12. Vertical grille 13. Reflector 14. Ribbed plate 13. Secondary air supply channel 16. Blower door 70 17. Shutter 18. Horizontal grille 19. Primary air supply regulator air 20. Fuel door 21. Combustion chamber 22. Front wall 23. Transverse injector 24. Screw-plate swirler 25. Damper rod 26. Nozzle

Теплогенератор має слідуючі конструктивні особливості.The heat generator has the following design features.

Основою теплогенератора (фіг.1;2) є корпус топки 1, передня 22 та задня 7 торцеві стінки. В передню 2о стінку вмонтований завантажувальний люк з дверцятами 20, які мають ущільнення, дверцята піддувала 16 з регулятором подачі повітря 19. В задню стінку вмонтовані корпус регулятора потужності 10 з шибером 17, що має виріз для забезпечення постійної вентиляції топки з метою безпеки, корпус шиберного пристрою прямого горіння 9 з глухим шибером. Топка розділена внутрішньою перегородкою 2 з товстолистової сталі. Внутрішня система димовідводу має вертикальний канал 5 з камерою золовловлювання 8. В нижній частині топки в направляючих встановлені колосники 18. Для спалювання стружки, торфу можуть застосовуватися колосники об'ємної подачі повітря (фіг.4). Ззовні теплогенератор має кожух 6. Під кожухом на зовнішньому боці толочної « камери є ребра тепловіддачі 14 (фіг.4).The basis of the heat generator (fig. 1; 2) is the furnace body 1, front 22 and rear 7 end walls. A loading hatch with a door 20, which has a seal, a blower door 16 with an air supply regulator 19 is mounted in the front wall 2. The power regulator housing 10 with a damper 17, which has a cut-out to ensure constant ventilation of the furnace for safety purposes, a damper housing is mounted in the rear wall direct combustion device 9 with a blind damper. The furnace is divided by an internal partition 2 made of thick sheet steel. The internal flue system has a vertical channel 5 with an ash capture chamber 8. In the lower part of the firebox, grates 18 are installed in the guides. For burning shavings, peat, grates with volumetric air supply can be used (Fig. 4). From the outside, the heat generator has a casing 6. Under the casing on the outer side of the grinding chamber there are heat transfer ribs 14 (Fig. 4).

Порожнини піддувала та камери золовловлювання з'єднані між собою продовгуватим отвором, який може закриватись заслінкою 11, що рухається вздовж теплогенератора, закриваючи, або відкриваючи отвір. с зо В камері допалювання 4 розміщені поперечний 23 та повздовжній З (фіг.3) інжектори, які складають систему подачі вторинного повітря. -Blower cavities and ash capture chambers are connected to each other by an elongated opening, which can be closed by a flap 11, which moves along the heat generator, closing or opening the opening. c zo In the afterburning chamber 4 there are transverse 23 and longitudinal Z (Fig. 3) injectors, which make up the secondary air supply system. -

Всередині корпусів інжекторів вмонтовано пластинчатий гвинтовий завихрювач 24. В поперечному інжекторі "п завихрювачі мають ліву та праву навивку гвинта відповідно для лівого та правого інжекторів. Поперечний та повздовжній інжектори з'єднані тангенціально. Отвори сопел 26 інжекторів мають конічну форму для завихрення ме) повітря, а сопла поперечного інжектора розміщені лише з боку камери допалювання. Забір повітря розміщено ю нижче рівня димоходу, а подача вторинного повітря здійснюється по каналу 15. Це виключає викиди диму з камери допалювання.A plate-type screw swirler 24 is mounted inside the injector housings. In the transverse injector, the swirlers have left and right windings of the screw, respectively, for the left and right injectors. The transverse and longitudinal injectors are connected tangentially. and the nozzles of the transverse injector are placed only on the side of the afterburner.The air intake is placed below the level of the chimney, and the supply of secondary air is carried out through channel 15. This excludes smoke emissions from the afterburner.

Теплогенератор працює наступним чином.The heat generator works as follows.

Завантажене через люк на колосникову решітку 18 паливо горить в режимі прямого горіння з відводом « продуктів згоряння через шибер 9. При цьому шибер 10 відчинений. Проходить швидкий розігрів корпуса топки !, пла) с перегородки 2, інжекторів 23,3. Заслінка 11 в цей час зачинена. Після розігріву топки шибер 9 закривається повністю. Пічні гази підіймаються в камеру допалювання, при змішуванні з вторинним повітрям, яке подається ;» через сопла інжекторів, догоряють; виділене при цьому тепло передається через стінки корпуса топки 1 та пластини оребрення 14 потоку повітря під кожухом, а охолоджені продукти згоряння з підвищеною швидкістю опускаються по вертикальному каналу 5 вниз. В камері золовловлення швидкість руху падає, тверді частки по с інерції опускаються вниз, а дим через шибер 10 виводиться в димохід. Регулювання процесу горіння проводиться шиберами 19,10 та заслінкою 11. Зменшенням подачі повітря через шибер 19 теплогенератор ік переводиться в роботу в режимі тління. Заслінкою 11 може бути зменшено розрідження в камерах згоряння та - допалювання за рахунок сполучення порожнини піддувала та димоходу.The fuel loaded through the hatch onto the grate 18 burns in the direct combustion mode with the removal of combustion products through the shutter 9. At the same time, the shutter 10 is open. Rapid heating of the furnace body !, plate) with partition 2, injectors 23,3 is taking place. Damper 11 is closed at this time. After heating up the furnace, the shutter 9 closes completely. Furnace gases rise into the afterburner chamber, when mixed with secondary air, which is supplied;" through injector nozzles, burn out; the heat released at the same time is transmitted through the walls of the furnace body 1 and the finned plates 14 of the air flow under the casing, and the cooled combustion products fall down the vertical channel 5 at an increased speed. In the ash capture chamber, the speed of movement decreases, solid particles fall down by inertia, and the smoke is discharged through the damper 10 into the chimney. Regulation of the combustion process is carried out by shutters 19, 10 and damper 11. By reducing the air supply through shutter 19, the heat generator ik is switched to work in smoldering mode. Damper 11 can reduce rarefaction in the combustion chambers and - afterburning due to the connection of the blower cavity and the chimney.

Вибір оптимальних режимів горіння та виводу продуктів згоряння палива подовжує процес горіння в режимі ве тління, знижує температуру виводу продуктів згоряння та підіймає коефіцієнт корисної дії установки до 0,8 таThe choice of optimal modes of combustion and removal of fuel combustion products prolongs the combustion process in the smoldering mode, lowers the temperature of the removal of combustion products and raises the efficiency of the installation to 0.8 and

Із вище. Тривалість згоряння одноразового повного завантаження палива продовжується до 12 годин.From above. The burning time of a one-time full load of fuel is extended to 12 hours.

Таким чином в процесі вирішення поставленої задачі досягнуто слідуючих технічних рішень.Thus, in the process of solving the given task, the following technical solutions were achieved.

Камери догоряння 4 та вертикальний канал 5 забезпечують опускання більш холодних фракцій продуктів Згоряння палива й виводу їх з теплогенератора через систему димоходів.Afterburner chambers 4 and vertical channel 5 ensure the descent of colder fractions of fuel combustion products and their removal from the heat generator through the chimney system.

Співвідношення поперечних розрізів вертикального канала 5 та камери допалювання 4 пічних газів складаєThe ratio of the cross-sections of the vertical channel 5 and the afterburning chamber 4 of furnace gases is

Р 1:4. Цим забезпечується низька швидкість руху пічних газів в камері допалювання, збільшується тривалість процесу горіння і тим самим повнота спалювання палива.R 1:4. This ensures a low speed of movement of furnace gases in the afterburning chamber, increases the duration of the combustion process and thus the completeness of fuel combustion.

Одночасно з збільшенням швидкості переміщення продуктів згоряння по вертикальному каналу за рахунок во інерції відбувається відкидання твердих часток відходів в нижню частину камери золовловлення та їх збір, чим зменшується кількість твердих викидів в атмосферу.At the same time as the speed of movement of combustion products along the vertical channel increases due to inertia, solid particles of waste are thrown into the lower part of the ash capture chamber and collected, which reduces the amount of solid emissions into the atmosphere.

На відміну від аналогів в теплогенераторі застосовано пристрій регулювання розрідження в топці за рахунок зміни перерізу канала з'єднання порожнин піддувала та димоходу заслінкою.Unlike analogues, the heat generator uses a device for regulating rarefaction in the furnace by changing the cross-section of the channel connecting the cavities of the blower and the chimney with a damper.

Для збільшення передачі тепла від стінки топки навколишньому повітрю зовнішня частина корпуса топки має б5 пластини оребрення, встановлені під кутом 45" в напрямку руху потоку повітря.To increase the transfer of heat from the furnace wall to the surrounding air, the outer part of the furnace body has b5 finned plates, installed at an angle of 45" in the direction of the air flow.

Для забезпечення турбулентності потоку повітря, пластини оребрення мають фігурні просіяні отвори. Для переводу потоку повітря до стінок топки та пластин оребрення тепловіддачі на внутрішню частину кожуха встановлені відбивачі.To ensure air flow turbulence, the finned plates have shaped screened holes. Reflectors are installed on the inner part of the casing to transfer the air flow to the walls of the furnace and heat transfer fin plates.

Для швидкого прогріву теплогенератора або використання його як прямоточного опалювального пристрою при великих теплових навантаженнях встановлено шиберний пристрій прямого димоходу, що з'єднує обидві камери топки. Цей же пристрій використовується для вентиляції топки при дозавантаженні.To quickly warm up the heat generator or use it as a direct-flow heating device with high heat loads, a sliding device of a direct chimney connecting both chambers of the furnace is installed. The same device is used to ventilate the furnace during recharging.

Для запобігання задимленню приміщення дверцята люка мають ущільнення, що забезпечує герметичність.To prevent the room from becoming smoky, the hatch door has a seal that ensures tightness.

Джерела інформації 1.боснин Ю.П., Бухаркин Е.Н. Отопление и горячеє водоснабжение индивидуального дома. Москва, 70 Стройиздат, 1981. 2. Патент України Мо22890, кл. Е24В 7/001, 1996Sources of information 1. Bosnyn Y.P., Bukharkin E.N. Heating and hot water supply of an individual house. Moscow, 70 Stroiizdat, 1981. 2. Patent of Ukraine Mo22890, cl. E24B 7/001, 1996

З. Патент України Мо31625, кл. Е248 7/02, 1996 4. Патент РФ Мо2186299, кл Е24В8 7/02. 2000Z. Patent of Ukraine Mo31625, cl. E248 7/02, 1996 4. Patent of the Russian Federation Mo2186299, class E24B8 7/02. 2000

Claims

19 Formula of the invention

1. A heat generator for burning firewood, peat, and wood waste, which has a housing, a furnace with combustion and afterburning chambers, a blower with an air supply regulator, a grate, an internal horizontal air partition adjacent to the back wall, an ash capture chamber, injectors with secondary air supply nozzles, a combustion products outlet nozzle, which differs in that it has a blower with a regulating damper for air supply from below through grates with horizontal-slit and vertical-columnar air supply.

2. The heat generator according to claim 1, which is characterized by the fact that in the afterburning chamber transverse and continuous secondary air supply injector distributors are installed, which are connected tangentially, with internal plate screw swirlers through nozzles with conical holes. "

C. The heat generator according to claim 1, which differs in that it has a cap-type afterburner chamber, with the lower removal of combustion products through a vertical down channel, with the selection of solid particles of smoke emissions in the ash capture chamber. school

4. The heat generator according to claim 1, which is distinguished by the fact that it has a regulation of rarefaction in the furnace by an installed movable damper to change the cross-section of the connection hole between the blower and the chimney. -

5. The heat generator according to claim 1, which is distinguished by the fact that the heat transfer ribs are installed on the outer side "- the body of the firebox has through-shaped holes, and the casing has guiding air reflectors.

6. The heat generator according to claim 1, which differs in that it has a direct-flow combustion damper with a blind damper, (is) placed between the combustion and afterburning chambers and the chimney. yu

- and? 1 se) - sh» Ko) 60 b5