[go: up one dir, main page]

RU164691U1 - Pyrolysis heating device - Google Patents

Pyrolysis heating device Download PDF

Info

Publication number
RU164691U1
RU164691U1 RU2015134229/06U RU2015134229U RU164691U1 RU 164691 U1 RU164691 U1 RU 164691U1 RU 2015134229/06 U RU2015134229/06 U RU 2015134229/06U RU 2015134229 U RU2015134229 U RU 2015134229U RU 164691 U1 RU164691 U1 RU 164691U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
combustion chamber
pyrolysis
pyrolysis gas
chamber
heating device
Prior art date
Application number
RU2015134229/06U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Марк Семенович Солонин
Original Assignee
Марк Семенович Солонин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Марк Семенович Солонин filed Critical Марк Семенович Солонин
Priority to RU2015134229/06U priority Critical patent/RU164691U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU164691U1 publication Critical patent/RU164691U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Solid-Fuel Combustion (AREA)

Abstract

1. Пиролизное отопительное устройство, содержащее размещенные в едином вертикально ориентированном корпусе бункер для твердого топлива, ниже него камеру газификации, имеющую внутреннее жаростойкое теплоизоляционное покрытие и окно для выхода пиролизных газов с колосниковой решеткой, ниже нее камеру сгорания пиролизного газа, имеющую внутреннее жаростойкое теплоизоляционное покрытие, выходной газовод, соединяющий камеру сгорания пиролизного газа с теплообменником, а также установленный вне корпуса по меньшей мере один вентилятор, отличающееся тем, что теплообменник пространственно отделен от бункера, камеры газификации и камеры сгорания пиролизного газа, теплоноситель, циркулирующий в теплообменнике, не имеет непосредственного контакта с внешними стенками камеры газификации и камеры сгорания, а вентилятор нагнетает в камеру сгорания воздух в количестве, в 2-3 раза превышающем необходимое для полного сгорания пиролизного газа.2. Пиролизное отопительное устройство по п.1, отличающееся тем, что между внешними стенками камеры сгорания и внутренними стенками корпуса имеется свободное пространство (внутренняя полость), через которое проходит поток воздуха, нагнетаемого вентилятором в камеру сгорания пиролизного газа.3. Пиролизное отопительное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что воздух, поступающий в камеру газификации, подводится к ней по дополнительному воздуховоду из упомянутого выше пространства между внешними стенками камеры сгорания пиролизного газа и внутренними стенками корпуса.4. Пиролизное отопительное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что камера сгорания пиролизного газа выполнена в виде двух1. A pyrolysis heating device containing a solid fuel hopper located in a single vertically oriented housing, a gasification chamber below it having an internal heat-resistant heat-insulating coating and a pyrolysis gas exit window with a grate, and below it a pyrolysis gas combustion chamber having an internal heat-resistant heat-insulating coating , an outlet gas duct connecting the combustion chamber of the pyrolysis gas to the heat exchanger, as well as at least one fan installed outside the housing, from characterized in that the heat exchanger is spatially separated from the hopper, gasification chamber and the pyrolysis gas combustion chamber, the heat carrier circulating in the heat exchanger does not have direct contact with the outer walls of the gasification chamber and the combustion chamber, and the fan pumps 2 times the air into the combustion chamber 3 times higher than required for complete combustion of the pyrolysis gas. 2. The pyrolysis heating device according to claim 1, characterized in that there is a free space (internal cavity) between the outer walls of the combustion chamber and the inner walls of the housing through which the air flow, which is pumped by the fan into the pyrolysis gas combustion chamber, passes. The pyrolysis heating device according to claim 1 or 2, characterized in that the air entering the gasification chamber is supplied to it through an additional duct from the above-mentioned space between the outer walls of the pyrolysis gas combustion chamber and the inner walls of the housing. Pyrolysis heating device according to claim 1 or 2, characterized in that the pyrolysis gas combustion chamber is made in the form of two

Description

F 23 B 10 F 23 B 10

Пиролизное отопительное устройство Pyrolysis heating device

Полезная модель относится к теплоэнергетике, в частности - к отопительным устройствам, в которых твердое топливо растительного происхождения (дрова, отходы деревообработки, щепа, кора, солома, лузга, брикеты из опилок) подвергается высокотемпературной газификации (пиролизу) с последующим сжиганием пиролизных газов.The utility model relates to a power system, in particular, to heating devices in which solid fuel of plant origin (firewood, woodworking waste, wood chips, bark, straw, husk, sawdust briquettes) is subjected to high-temperature gasification (pyrolysis) followed by burning of pyrolysis gases.

Из существующего уровня техники известно пиролизное (газогенераторное) отопительное устройство, содержащее объединенные общим вертикально ориентированным корпусом бункер для твердого топлива, камеру газификации, камеру сгорания пиролизного газа и газо-жидкостный теплообменник, при этом жидкий теплоноситель циркулирует в "рубашке", образованной двойными стенками общего корпуса устройства (например, RU 98 534 U1, ЕР 2 221 540 А2 ). По такой схеме выполнены многие серийно выпускаемые отопительные пиролизные котлы, например, изделия фирм Astra, Atmos, Buderus, Dakon, Lavoro, OPOP, Viessmann, Ziehbart.A pyrolysis (gas-generating) heating device is known from the prior art, comprising a solid fuel hopper, a gasification chamber, a pyrolysis gas combustion chamber and a gas-liquid heat exchanger combined with a common vertically oriented housing, and the liquid coolant circulates in a “jacket” formed by double walls of a common device cases (for example, RU 98 534 U1, EP 2 221 540 A2). According to this scheme, many commercially available heating pyrolysis boilers are made, for example, products from Astra, Atmos, Buderus, Dakon, Lavoro, OPOP, Viessmann, Ziehbart.

Данное техническое решение обладает несколькими неотъемлемыми недостатками, первопричину которых можно сформулировать так: "охлаждается то, что должно быть горячим". Для обеспечения эффективной и устойчивой газификации древесины необходимо поддерживать температуру 100-200 град. С в верхней части бункера (зона сушки), 300-550 град. в нижней части бункера (зона сухой перегонки), 750-900 град. в активной зоне камеры газификации. Непосредственный контакт внешних стенок бункера для твердого топлива и камеры газификации с холодным теплоносителем препятствует обеспечению такого теплового режима; особенно сильно это проявляется в тех случаях, когда в качестве теплоносителя используется обладающая большой теплоемкостью вода.This technical solution has several inherent disadvantages, the root cause of which can be formulated as follows: "what should be hot is cooled." To ensure efficient and sustainable gasification of wood, it is necessary to maintain a temperature of 100-200 degrees. C in the upper part of the hopper (drying zone), 300-550 degrees. at the bottom of the hopper (dry distillation zone), 750-900 degrees. in the active zone of the gasification chamber. Direct contact of the external walls of the solid fuel bunker and the gasification chamber with the coolant prevents the provision of such a thermal regime; This is especially pronounced in cases when water having a high heat capacity is used as a heat carrier.

Практическим следствием этого являются низкая эффективность и нестабильность процесса газификации твердого топлива, необходимость использовать в качестве топлива дрова многолетней сушки с влажностью не более 20% (о чем прямо предупреждают пользователя добросовестные производители), отложения смолы и золы на стенках топливного бункера и камеры газификации, что удорожает и усложняет эксплуатацию отопительного устройства. The practical consequence of this is the low efficiency and instability of the process of gasification of solid fuels, the need to use firewood of long-term drying with a moisture content of not more than 20% (as conscientious manufacturers directly warn the user), deposits of tar and ash on the walls of the fuel hopper and gasification chamber, which increases the cost and complicates the operation of the heating device.

Кроме того, непосредственный контакт жидкого теплоносителя (воды) с раскаленными стенками камеры газификации и камеры горения может привести к быстрому вскипанию его в случае аварийного отказа системы принудительной циркуляции теплоносителя. Предотвращение этой опасности требует включения в состав отопительного устройства дополнительных систем, усложняющих и удорожающих его.In addition, direct contact of the liquid coolant (water) with the red-hot walls of the gasification chamber and the combustion chamber can lead to its rapid boiling in the event of an emergency failure of the forced coolant circulation system. Prevention of this danger requires the inclusion of additional systems in the composition of the heating device that complicate and increase its cost.

Кроме того, объединение в одном корпусе газогенератора и газо-жидкостного теплообменника вынуждает использовать неоптимальную с точки зрения прочности конструкции геометрическую форму теплообменника (плоские стенки под гидростатическим давлением столба жидкости); появляются дополнительные ограничения на высоту топливного бункера, расположение загрузочного люка и.т.п.In addition, the combination of a gas generator and a gas-liquid heat exchanger in one housing forces the use of a geometrical shape of the heat exchanger that is not optimal in terms of structural strength (flat walls under hydrostatic pressure of a liquid column); there are additional restrictions on the height of the fuel hopper, the location of the loading hatch, etc.

Известно пиролизное нагревательное устройство ( см. ЕР 2 615 369 А1 ), содержащее бункер для твердого топлива, камеру газификации, камеру сгорания пиролизного газа, объединенные общим вертикально ориентированным корпусом, внутри которого спиральный трубопровод с жидким теплоносителем (водой) окружает только камеру сгорания пиролизного газа, а камера газификации имеет мощную теплоизоляцию, обеспечивающую высокую температуру внутри камеры. Недостатками данного технического решения являются: использование неэффективной схемы теплообменника (жидкость в спиральной трубе, окруженной горячим газом) и непосредственный контакт жидкого теплоносителя с раскаленными стенками камеры сгорания.A pyrolysis heating device is known (see EP 2 615 369 A1) comprising a solid fuel hopper, a gasification chamber, a pyrolysis gas combustion chamber united by a common vertically oriented housing, inside of which a spiral pipe with liquid heat carrier (water) surrounds only the pyrolysis gas combustion chamber , and the gasification chamber has a powerful thermal insulation that provides high temperature inside the chamber. The disadvantages of this technical solution are: the use of an ineffective heat exchanger circuit (liquid in a spiral pipe surrounded by hot gas) and direct contact of the liquid coolant with the red-hot walls of the combustion chamber.

Известен теплогенератор, состоящий из двух пространственно разнесенных и соединенных общим газоходом модулей, в одном из которых размещены цилиндрический загрузочный отсек (бункер) для твердого топлива и под ним кольцевая камера газификации, а в другом - камера дожигания пиролизного газа и теплообменник, при этом камера газификации выполнена с возможностью охлаждения потоком воздуха от внешнего вентилятора ( RU 132 531 U1)A heat generator is known, consisting of two spatially spaced and connected by a common gas duct modules, in one of which there is a cylindrical loading compartment (hopper) for solid fuel and an annular gasification chamber underneath, and in the other a pyrolysis gas afterburner and a heat exchanger, while the gasification chamber made with the possibility of cooling by the air flow from an external fan (RU 132 531 U1)

Данное техническое решение обладает следующими недостатками:This technical solution has the following disadvantages:

- размещение камеры дожигания пиролизного газа на большом расстоянии от камеры газификации препятствует использованию тепла горения газов для прогрева камеры газификации, - placing the pyrolysis gas afterburning chamber at a large distance from the gasification chamber prevents the use of the heat of combustion of gases for heating the gasification chamber,

- поток воздуха, охлаждающий камеру газификации, выбрасывается в окружающее пространство, не передавая свое тепло основному теплоносителю в теплообменнике- the air stream cooling the gasification chamber is discharged into the surrounding space without transferring its heat to the main heat carrier in the heat exchanger

- воздух в камеру дожигания пиролизных газов подается комнатной температуры, без подогрева, что снижает эффективность работы камеры дожигания- air is supplied to the pyrolysis gas afterburner at room temperature, without heating, which reduces the efficiency of the afterburner

- цилиндрическая форма загрузочного отсека накладывает дополнительные ограничения на форму и размеры используемого древесного топлива- the cylindrical shape of the loading compartment imposes additional restrictions on the shape and size of the wood fuel used

- колосниковая решетка, выполняющая вращательное и поступательное (вверх-вниз) движение усложняет конструкцию, снижает ее надежность и долговечность, т.к. подшипниковый узел и поворотный стержень находятся в зоне высоких температур- the grate, performing rotational and translational (up and down) movement complicates the design, reduces its reliability and durability, because the bearing assembly and the pivot shaft are in the high temperature zone

Техническим результатом, для достижения которого предлагается заявляемая полезная модель, являются: повышение эффективности и устойчивости процесса газификации твердого органического топлива, включая дрова и отходы деревообработки естественной (т.е. высокой) влажности, максимально полное сгорание пиролизного газа, повышение безопасности эксплуатации устройства и сокращение трудоемкости его обслуживания.The technical result for which the claimed utility model is proposed is to increase the efficiency and stability of the process of gasification of solid fossil fuels, including firewood and wood waste from natural (i.e., high) humidity, the most complete combustion of pyrolysis gas, increase the safety of operation of the device and reduce the complexity of its maintenance.

Указанный технический результат достигается тем, что в пиролизном отопительном устройствеThe specified technical result is achieved by the fact that in the pyrolysis heating device

содержащем размещенные в едином вертикально ориентированном корпусе бункер для твердого топлива, ниже него камеру газификации, имеющую внутреннее жаростойкое теплоизоляционное покрытие (футеровку) и окно для выхода пиролизных газов с колосниковой решеткой, ниже неё камеру сгорания пиролизного газа, имеющую внутреннее жаростойкое теплоизоляционное покрытие (футеровку), выходной газовод, соединяющий камеру сгорания пиролизного газа с теплообменником, а также установленный вне корпуса по меньшей мере один вентилятор, containing a bunker for solid fuel placed in a single vertically oriented housing, below it a gasification chamber having an internal heat-resistant heat-insulating coating (lining) and a window for the exit of pyrolysis gases with a grate, and below it a pyrolysis gas combustion chamber having an internal heat-resistant heat-insulating coating (lining) , an outlet gas duct connecting the pyrolysis gas combustion chamber to the heat exchanger, as well as at least one fan installed outside the housing,

теплообменник пространственно отделен от бункера, камеры газификации и камеры сгорания пиролизного газа, теплоноситель (газ или жидкость), циркулирующий в теплообменнике, не имеет непосредственного контакта с внешними стенками камеры газификации и камеры сгорания, а вентилятор нагнетает в камеру сгорания воздух в количестве в 2-3 раза превышающем необходимое для полного сгорания пиролизного газа.the heat exchanger is spatially separated from the hopper, the gasification chamber and the pyrolysis gas combustion chamber, the heat carrier (gas or liquid) circulating in the heat exchanger does not have direct contact with the outer walls of the gasification chamber and the combustion chamber, and the fan pumps 2- 3 times higher than required for complete combustion of the pyrolysis gas.

Поток воздуха, нагнетаемого вентилятором в камеру сгорания пиролизного газа, может предварительно проходить через свободное пространство (внутреннюю полость) между внешними стенками камеры сгорания и внутренними стенками корпуса.The flow of air pumped by the fan into the pyrolysis gas combustion chamber may previously pass through the free space (internal cavity) between the outer walls of the combustion chamber and the inner walls of the housing.

Воздух, поступающий в камеру газификации, может подводиться к ней по дополнительному воздуховоду из упомянутой выше полости между внешними стенками камеры сгорания пиролизного газа и внутренними стенками корпуса.The air entering the gasification chamber can be supplied to it through an additional duct from the aforementioned cavity between the outer walls of the pyrolysis gas combustion chamber and the inner walls of the housing.

Камера сгорания пиролизного газа может быть выполнена в виде двух отсеков - симметричных, параллельных и ориентированных вдоль продольной оси корпуса, в промежутке между которыми движется поток воздуха, нагнетаемого вентилятором.The pyrolysis gas combustion chamber can be made in the form of two compartments - symmetrical, parallel and oriented along the longitudinal axis of the casing, between which the flow of air pumped by the fan moves.

В камере газификации окно выхода пиролизного газа с колосниковой решеткой может быть смещено к передней стенке камеры газификации, а сопловые отверстия подачи воздуха могут быть смещены к задней стенке камерыIn the gasification chamber, the pyrolysis gas exit window with the grate can be displaced to the front wall of the gasification chamber, and the nozzle air supply openings can be displaced to the back wall of the chamber

Плоская сопловая панель, содержащая по меньшей мере одну, ориентированную вдоль продольной оси камеры сгорания узкую прорезь с острыми кромками, может быть установлена ниже колосниковой решетки на входе в камеру сгорания пиролизного газа.A flat nozzle panel containing at least one narrow slot with sharp edges oriented along the longitudinal axis of the combustion chamber can be installed below the grate at the inlet of the pyrolysis gas combustion chamber.

Указанные конструктивные решения обеспечивают достижение заявленного технического результата и в своей совокупности не встречаются ни в одном из известных пиролизных отопительных устройств, таким образом заявляемая полезная модель соответствует критерию новизны.These design solutions ensure the achievement of the claimed technical result and in their totality are not found in any of the known pyrolysis heating devices, thus the claimed utility model meets the criterion of novelty.

Заявляемое пиролизное отопительное устройство может быть изготовлено на стандартном оборудовании с использованием известных и традиционных для производства отопительных котлов технологических процессов и материалов. Таким образом, заявляемая полезная модель соответствует критерию промышленной применимости.The inventive pyrolysis heating device can be manufactured on standard equipment using well-known and traditional processes and materials for the production of heating boilers. Thus, the claimed utility model meets the criterion of industrial applicability.

Устройство заявляемого пиролизного отопительного устройства поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен общий вид устройства, на фиг.2 изображен поперечный разрез устройства в варианте исполнения камеры сгорания с двумя отсеками, на фиг.3 изображены продольный разрез камеры газификации и камеры сгорания.The device of the inventive pyrolysis heating device is illustrated by drawings. In FIG. 1 shows a General view of the device, figure 2 shows a cross section of a device in the embodiment of a combustion chamber with two compartments, figure 3 shows a longitudinal section of a gasification chamber and a combustion chamber.

Пиролизное отопительное устройство содержит бункер для твердого топлива 1, камеру газификации 2, камеру сгорания пиролизного газа 3, вентилятор 4, подающий воздух во внутреннюю полость 5, образованную внешними стенками камеры сгорания и внутренними стенками корпуса, теплообменник 6, внутри которого циркулирует теплоноситель (например, вода или воздух) 7. Поток воздуха из внутренней полости 5 по системе воздуховодов 9, через сопловые отверстия 10 и 11 подается в камеру газификации и камеру сгорания пиролизного газа. В окне между камерой газификации и камерой сгорания установлена плоская сопловая панель с прорезью 12.The pyrolysis heating device comprises a solid fuel hopper 1, a gasification chamber 2, a pyrolysis gas combustion chamber 3, a fan 4, which supplies air to the inner cavity 5 formed by the outer walls of the combustion chamber and the inner walls of the housing, a heat exchanger 6, inside which the coolant circulates (for example, water or air) 7. The air flow from the inner cavity 5 through the duct system 9, through the nozzle holes 10 and 11 is supplied to the gasification chamber and the pyrolysis gas combustion chamber. In the window between the gasification chamber and the combustion chamber, a flat nozzle panel with a slot 12 is installed.

Пиролизное отопительное устройство работает следующим образом. Твердое топливо (например, дрова или отходы деревообработки естественной влажности) загружается в бункер 1. Под действием силы тяжести и по мере выгорания в камере газификации 2 древесное топливо опускается вниз, последовательно проходя через зону сушки (верхняя часть бункера) и зону сухой перегонки (нижняя часть бункера). Pyrolysis heating device operates as follows. Solid fuel (for example, wood or wood waste of natural humidity) is loaded into hopper 1. Under the influence of gravity and as it burns out in gasification chamber 2, wood fuel is lowered down, passing through the drying zone (upper part of the hopper) and the dry distillation zone (lower part of the hopper).

Поток воздуха, нагнетаемого вентилятором 4 во внутреннюю полость 5, проходит вдоль боковых поверхностей камеры сгорания, нагреваясь от них, и затем по системе трубопроводов 9 поступает к сопловым отверстиям 10 в камере газификации и сопловым отверстиям 11 в камере сгорания. The flow of air pumped by the fan 4 into the internal cavity 5 passes along the side surfaces of the combustion chamber, heating up from them, and then through the piping system 9 enters the nozzle openings 10 in the gasification chamber and the nozzle openings 11 in the combustion chamber.

В камере газификации при недостаточной для полного сгорания топлива подаче т.н. "первичного воздуха" происходит беспламенное горение (тление) древесного топлива, и образующийся при этом пиролизный газ движется через слой раскаленных углей к выходному окну, расположенному на дне камеры газификации, и далее поступает в камеру сгорания пиролизного газа.In the gasification chamber with insufficient supply for the complete combustion of fuel, the so-called of "primary air" there is a flameless burning (smoldering) of wood fuel, and the pyrolysis gas formed in this case moves through a layer of hot coals to an outlet window located at the bottom of the gasification chamber, and then enters the combustion chamber of the pyrolysis gas.

Отсутствие холодного (по сравнению с температурой внутри камеры газификации) теплоносителя у внешних стенок камеры, наличие теплоизоляционного покрытия на внутренних стенках камеры, а также мощный тепловой поток снизу, от камеры сгорания пиролизного газа, обеспечивают поддержание внутри камеры газификации необходимой высокой температуры. Разделение камеры сгорания на два отсека увеличивает площадь дна камеры газификации, прогреваемого теплом от камеры сгорания. Смещение выходного окна к передней стенке камеры газификации, а сопловых отверстий подачи "первичного воздуха" - к задней стенке, приводит к увеличению протяженности так называемой "зоны восстановления" (заполненное раскаленными углями пространство, проходя через которое пиролизный газ в результате химических реакций насыщается горючими составляющими: окисью углерода и водородом).The absence of cold (compared with the temperature inside the gasification chamber) coolant at the outer walls of the chamber, the presence of a heat-insulating coating on the inner walls of the chamber, as well as the powerful heat flow from below, from the pyrolysis gas combustion chamber, ensure that the required high temperature is maintained inside the gasification chamber. The separation of the combustion chamber into two compartments increases the bottom area of the gasification chamber heated by heat from the combustion chamber. The shift of the exit window to the front wall of the gasification chamber, and the nozzle openings of the "primary air" supply to the rear wall, leads to an increase in the length of the so-called "recovery zone" (space filled with hot coals, passing through which the pyrolysis gas is saturated with combustible components as a result of chemical reactions : carbon monoxide and hydrogen).

В камеру сгорания 3 пиролизный газ поступает, пройдя через сопловую панель с прорезью 12, имеющей острые кромки, что приводит к турбулизации потока пиролизных газов (внутри потока возникают многочисленные местные завихрения) и эффективному смешению их с предварительно подогретым т.н. "вторичным воздухом", поступающим из сопловых отверстий 11. Разделение камеры сгорания на два отсека, в промежутке между которыми движется "вторичный воздух", способствует интенсивному предварительному нагреву "вторичного воздуха". Жаропрочное теплоизоляционное покрытие, нанесенное на внутреннюю поверхность стенок камеры сгорания, обеспечивает высокую температуру факела горения и одновременно с этим - низкую температуру внешней поверхности камеры сгорания, что позволяет использовать для её изготовления обычные конструкционные стали.Pyrolysis gas enters the combustion chamber 3 by passing through a nozzle panel with a slot 12 having sharp edges, which leads to turbulization of the pyrolysis gas stream (numerous local turbulences occur inside the stream) and their effective mixing with the preheated so-called "secondary air" coming from the nozzle openings 11. The separation of the combustion chamber into two compartments, between which the "secondary air" moves, contributes to the intensive preliminary heating of the "secondary air". A heat-resistant heat-insulating coating applied to the inner surface of the walls of the combustion chamber provides a high temperature of the combustion flame and, at the same time, a low temperature of the external surface of the combustion chamber, which makes it possible to use ordinary structural steels for its manufacture.

Раскаленные дымовые газы из камеры сгорания поступают в теплообменник, где отдают своё тепло теплоносителю, в качестве которого может быть использована вода или воздух. На выходе из теплообменника поток дымовых газов поступает в дымоход 8 и далее выбрасывается в атмосферу. The hot flue gases from the combustion chamber enter the heat exchanger, where they give their heat to the heat carrier, which can be used as water or air. At the exit of the heat exchanger, the flue gas stream enters the chimney 8 and is then released into the atmosphere.

Главное отличие заявляемой конструкции от известных аналогов заключается в том, что практически всё тепло, образующееся в камере сгорания, передаётся теплоносителю посредством переноса массы раскаленных дымовых газов в теплообменник (в отличие от традиционной схемы, где значительная часть тепла отводится конвекцией от стенок камеры газификации и камеры сгорания). Для достижения такого результата в заявляемой конструкции количество (массовый расход) "вторичного воздуха", поступающего в камеру сгорания, в 2-3 раза больше необходимого для полного сгорания пиролизного газа.The main difference between the claimed design and the known analogues is that almost all the heat generated in the combustion chamber is transferred to the coolant by transferring the mass of hot flue gases to the heat exchanger (unlike the traditional scheme, where a significant part of the heat is removed by convection from the walls of the gasification chamber and the chamber combustion). To achieve such a result in the claimed design, the amount (mass flow rate) of the "secondary air" entering the combustion chamber is 2-3 times greater than that required for complete combustion of the pyrolysis gas.

Техническую достижимость такого решения можно проиллюстрировать следующим упрощенным расчетом. При сгорании 1 г древесного топлива естественной (40-50%) влажности выделяется порядка 11-12 КДж тепла. Для полного сжигание 1 г древесного топлива влажностью 40-50% необходимо 4,3-4,0 г воздуха, и при этом образуется порядка 5 г дымовых газов. Если подать в 2,5 раза большее количество воздуха (т.е. порядка 10,5 г), то общая масса образовавшихся дымогазов составит порядка 11,5 г. Теплоемкость дымогазов при температуре 800 град. С составляет 1,2 КДж/г. Таким образом, 11,5 г дымогазов при нагреве их от 20 до 800 град вынесут из камеры сгорания 10,8 КДж, т.е. практически всё образовавшее при сгорании 1 г топлива тепло. The technical reachability of such a solution can be illustrated by the following simplified calculation. When 1 g of wood fuel of natural (40-50%) humidity is burned, about 11-12 KJ of heat are released. For the complete burning of 1 g of wood fuel with a moisture content of 40-50%, 4.3-4.0 g of air is needed, and about 5 g of flue gases are formed. If 2.5 times more air is supplied (i.e., about 10.5 g), the total mass of the resulting flue gas will be about 11.5 g. The heat capacity of the flue gas at a temperature of 800 degrees. C is 1.2 KJ / g. Thus, 11.5 g of chimneys when they are heated from 20 to 800 degrees will be taken out of the combustion chamber by 10.8 KJ, i.e. almost all the heat generated during the combustion of 1 g of fuel.

Необычайно большой (обычно дровяные топки работают с коэффициентом избытка воздуха не более 1,5) массовый расход "вторичного воздуха" приведет к снижению температуры дымогазов на выходе из камеры сгорания, примерно с 1400 до 800-900 град. С, что неизбежно скажется на к.п.д. теплообменника. Оценить величину этого снижение можно по известной формуле к.п.д. "идеального теплообменника" An unusually large (usually wood-burning furnaces operate with an excess air coefficient of not more than 1.5) the mass flow of “secondary air” will lead to a decrease in the temperature of the flue gas at the outlet of the combustion chamber, from about 1400 to 800-900 degrees. C, which will inevitably affect the efficiency heat exchanger. The value of this decrease can be estimated by the well-known coefficient of efficiency. "perfect heat exchanger"

к.п.д. = (Твход. - Твых.) / Твходefficiency = (Tweak. - Thy.) / Tweak

Температура дымовых газов на выходе из теплообменника (по соображениям предотвращения выпадения конденсата) не должна быть ниже 120 град С. Таким образом, традиционной схеме соответствует к.п.д. 91% ((1400 - 120) / 1400 ), а заявляемой полезной модели - 85% ((800 - 120) / 800). The temperature of the flue gases at the outlet of the heat exchanger (for reasons of preventing condensation) should not be lower than 120 degrees C. Thus, the traditional scheme corresponds to the efficiency 91% ((1400 - 120) / 1400), and the claimed utility model - 85% ((800 - 120) / 800).

Ценой потери порядка 5-6% к.п.д. потребитель получает отопительное устройство, в котором можно использовать сырые древесные отходы, часто имеющие для него нулевую, а то и "отрицательную" стоимость, в то время как традиционная схема (с отводом тепла от стенок газогенераторной секции) вынуждает покупать, завозить и складировать качественные дрова двухлетней сушки.At the cost of loss of the order of 5-6% efficiency the consumer receives a heating device in which raw wood waste can be used, often having zero or even “negative” costs for it, while the traditional scheme (with heat removal from the walls of the gas generating section) forces us to buy, import and store high-quality firewood two years of drying.

Кроме того, не следует забывать о том, что к.п.д. реального теплообменника всегда ниже идеального тепло-физического максимума. Так как в заявляемой конструкции - в отличие от пиролизных отопительных котлов традиционной схемы - теплообменник представляет собой отдельный агрегат, габариты и геометрическая форма которого никак не связаны с размерами газогенераторной секции, становится возможным использовать проверенные временем эффективные решения (например, вертикально ориентированный высокий жаротрубный теплообменник). Избыточно большое количество воздуха в дымовых газах приводит к увеличению их удельного веса (плотности) и объемного расхода, а значит и к увеличению скорости движения дымогаза по жаровым трубам теплообменника. И то и другое повышает теплоотдачу (математически это выражается в увеличении значения критерия Рейнольдса, физический же смысл явления - бОльшая степень турбулизации потока внутри жаровых труб), поэтому есть основания предположить, что реальный к.п.д. теплообменника будет не ниже чем у лучших из существующих пиролизных котлов традиционной схемы.In addition, we should not forget that the efficiency a real heat exchanger is always below an ideal heat-physical maximum. Since in the claimed design - unlike the pyrolysis heating boilers of the traditional scheme - the heat exchanger is a separate unit, the dimensions and geometric shape of which are in no way related to the dimensions of the gas generating section, it becomes possible to use time-tested effective solutions (for example, a vertically oriented high fire tube heat exchanger) . An excessively large amount of air in flue gases leads to an increase in their specific gravity (density) and volumetric flow rate, and hence to an increase in the speed of movement of the flue gas through the heat pipes of the heat exchanger. Both increase heat transfer (mathematically this is expressed in an increase in the Reynolds criterion, the physical meaning of the phenomenon is a greater degree of turbulization of the flow inside the flame tubes), therefore there is reason to assume that the real efficiency the heat exchanger will be no lower than the best of the existing pyrolysis boilers of the traditional scheme.

Claims (6)

1. Пиролизное отопительное устройство, содержащее размещенные в едином вертикально ориентированном корпусе бункер для твердого топлива, ниже него камеру газификации, имеющую внутреннее жаростойкое теплоизоляционное покрытие и окно для выхода пиролизных газов с колосниковой решеткой, ниже нее камеру сгорания пиролизного газа, имеющую внутреннее жаростойкое теплоизоляционное покрытие, выходной газовод, соединяющий камеру сгорания пиролизного газа с теплообменником, а также установленный вне корпуса по меньшей мере один вентилятор, отличающееся тем, что теплообменник пространственно отделен от бункера, камеры газификации и камеры сгорания пиролизного газа, теплоноситель, циркулирующий в теплообменнике, не имеет непосредственного контакта с внешними стенками камеры газификации и камеры сгорания, а вентилятор нагнетает в камеру сгорания воздух в количестве, в 2-3 раза превышающем необходимое для полного сгорания пиролизного газа.1. A pyrolysis heating device containing a solid fuel hopper located in a single vertically oriented housing, a gasification chamber below it having an internal heat-resistant heat-insulating coating and a pyrolysis gas exit window with a grate, and below it a pyrolysis gas combustion chamber having an internal heat-resistant heat-insulating coating , an outlet gas duct connecting the combustion chamber of the pyrolysis gas to the heat exchanger, as well as at least one fan installed outside the housing, from characterized in that the heat exchanger is spatially separated from the hopper, gasification chamber and pyrolysis gas combustion chamber, the coolant circulating in the heat exchanger does not have direct contact with the outer walls of the gasification chamber and the combustion chamber, and the fan pumps air into the combustion chamber in an amount of 2- 3 times higher than required for complete combustion of the pyrolysis gas. 2. Пиролизное отопительное устройство по п.1, отличающееся тем, что между внешними стенками камеры сгорания и внутренними стенками корпуса имеется свободное пространство (внутренняя полость), через которое проходит поток воздуха, нагнетаемого вентилятором в камеру сгорания пиролизного газа.2. The pyrolysis heating device according to claim 1, characterized in that between the outer walls of the combustion chamber and the inner walls of the housing there is a free space (internal cavity) through which a stream of air is pumped by the fan into the combustion chamber of the pyrolysis gas. 3. Пиролизное отопительное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что воздух, поступающий в камеру газификации, подводится к ней по дополнительному воздуховоду из упомянутого выше пространства между внешними стенками камеры сгорания пиролизного газа и внутренними стенками корпуса.3. The pyrolysis heating device according to claim 1 or 2, characterized in that the air entering the gasification chamber is supplied to it through an additional duct from the above-mentioned space between the outer walls of the pyrolysis gas combustion chamber and the inner walls of the housing. 4. Пиролизное отопительное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что камера сгорания пиролизного газа выполнена в виде двух отсеков - симметричных, параллельных и ориентированных вдоль продольной оси корпуса, в промежутке между которыми движется поток воздуха, нагнетаемого вентилятором.4. The pyrolysis heating device according to claim 1 or 2, characterized in that the pyrolysis gas combustion chamber is made in the form of two compartments - symmetrical, parallel and oriented along the longitudinal axis of the housing, between which a stream of air is pumped by the fan. 5. Пиролизное отопительное устройство по п.1, отличающееся тем, что в камере газификации окно выхода пиролизного газа с колосниковой решеткой смещено к передней стенке камеры газификации, а сопловые отверстия подачи воздуха смещены к задней стенке камеры.5. The pyrolysis heating device according to claim 1, characterized in that in the gasification chamber the pyrolysis gas exit window with the grate is offset to the front wall of the gasification chamber, and the nozzle air supply openings are offset to the rear wall of the chamber. 6. Пиролизное отопительное устройство по п.1, отличающееся тем, что плоская сопловая панель, содержащая по меньшей мере одну ориентированную вдоль продольной оси камеры сгорания узкую прорезь с острыми кромками, установлена ниже колосниковой решетки на входе в камеру сгорания пиролизного газа.
Figure 00000001
6. The pyrolysis heating device according to claim 1, characterized in that the flat nozzle panel containing at least one narrow slot with sharp edges oriented along the longitudinal axis of the combustion chamber is installed below the grate at the entrance to the pyrolysis gas combustion chamber.
Figure 00000001
RU2015134229/06U 2015-08-15 2015-08-15 Pyrolysis heating device RU164691U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015134229/06U RU164691U1 (en) 2015-08-15 2015-08-15 Pyrolysis heating device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015134229/06U RU164691U1 (en) 2015-08-15 2015-08-15 Pyrolysis heating device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU164691U1 true RU164691U1 (en) 2016-09-10

Family

ID=56893314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015134229/06U RU164691U1 (en) 2015-08-15 2015-08-15 Pyrolysis heating device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU164691U1 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018052337A1 (en) * 2016-09-15 2018-03-22 Марк СОЛОНИН Pyrolysis boiler
RU2657580C2 (en) * 2016-04-22 2018-06-14 Вячеслав Данилович Максимов Method of providing long burning of fuel and a solid-fuel three-chamber boiler for long burning
RU181950U1 (en) * 2017-05-24 2018-07-30 Юрий Викторович Яковлев HEAT-GENERATING PLANT FOR BURNING STRAW STRAW
RU183585U1 (en) * 2017-06-16 2018-09-26 Марк Семенович Солонин Wood fuel heater
RU184378U1 (en) * 2016-09-15 2018-10-24 Марк Семенович Солонин Pyrolysis boiler
WO2018231098A1 (en) 2017-06-16 2018-12-20 Марк СОЛОНИН Heating device using wood fuel
RU185863U1 (en) * 2018-06-15 2018-12-20 Марк Семенович Солонин HEATING DEVICE
RU188334U1 (en) * 2018-11-29 2019-04-08 Марк Семенович Солонин Gasification burner
WO2020111974A3 (en) * 2018-11-29 2020-07-23 Марк СОЛОНИН Gasifying burner
RU2788511C1 (en) * 2022-02-28 2023-01-20 Вадим Сергеевич Рыжов Fireplace of continuous burning

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2657580C2 (en) * 2016-04-22 2018-06-14 Вячеслав Данилович Максимов Method of providing long burning of fuel and a solid-fuel three-chamber boiler for long burning
EP3514454A4 (en) * 2016-09-15 2020-05-20 Pyroheat Oü Pyrolysis boiler
WO2018052337A1 (en) * 2016-09-15 2018-03-22 Марк СОЛОНИН Pyrolysis boiler
RU184378U1 (en) * 2016-09-15 2018-10-24 Марк Семенович Солонин Pyrolysis boiler
RU184378U9 (en) * 2016-09-15 2018-11-29 Марк Семенович Солонин Pyrolysis boiler
US10871285B2 (en) 2016-09-15 2020-12-22 Pyroheat Oü Pyrolysis boiler
RU181950U1 (en) * 2017-05-24 2018-07-30 Юрий Викторович Яковлев HEAT-GENERATING PLANT FOR BURNING STRAW STRAW
RU183585U1 (en) * 2017-06-16 2018-09-26 Марк Семенович Солонин Wood fuel heater
US20200158375A1 (en) * 2017-06-16 2020-05-21 Pyroheat Oü Heating Device Using Wood Fuel
WO2018231098A1 (en) 2017-06-16 2018-12-20 Марк СОЛОНИН Heating device using wood fuel
RU185863U1 (en) * 2018-06-15 2018-12-20 Марк Семенович Солонин HEATING DEVICE
RU188334U1 (en) * 2018-11-29 2019-04-08 Марк Семенович Солонин Gasification burner
WO2020111974A3 (en) * 2018-11-29 2020-07-23 Марк СОЛОНИН Gasifying burner
RU2788511C1 (en) * 2022-02-28 2023-01-20 Вадим Сергеевич Рыжов Fireplace of continuous burning

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU164691U1 (en) Pyrolysis heating device
RU153204U1 (en) HEATING BOILER
US10871285B2 (en) Pyrolysis boiler
EP2884200A1 (en) Central heating boiler
JP2014126356A (en) Heater with firewood as its fuel
RU2543922C1 (en) Solid fuel combustion method, and steam and water heating boiler for its implementation
RU185863U1 (en) HEATING DEVICE
WO2011136629A2 (en) Solid fuel fired boiler with a gas burner for household use and gas combustion method
KR101047758B1 (en) Dry Pellet Boiler
CN105240839A (en) Biomass fuel combustion device
RU184378U9 (en) Pyrolysis boiler
CN103615712A (en) Large-sized biomass gasification furnace burner
KR20130118590A (en) Boiler for down lean burn combustion
RU2303203C1 (en) Gas generator with water boiler
CN201373554Y (en) New energy gasification chimney-free energy-saving and environmental protection boiler
RU2445550C1 (en) Heating device
RU83599U1 (en) WATER BOILER
RU148080U1 (en) WATER BOILER
RU205811U1 (en) WET CHIPS COMBUSTION DEVICE
RU2849231C1 (en) Fuel combustion system with device for increasing fuel combustion completeness
RU63906U1 (en) HEAT GENERATOR
KR20110133099A (en) Gas Generator and Boiler Integration System
BR102012031344A2 (en) CYCLONIC INDIRECT FIRE PIPE FURNACE
RU28688U1 (en) Coal producing device
RU2516727C9 (en) Water-heating solid-fuel boiler

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20160616