RU2222754C2

RU2222754C2 - Heating boiler

Info

Publication number: RU2222754C2
Application number: RU2001122145/06A
Authority: RU
Inventors: В.А. Бурков; Б.А. Кустов; Ю.М. Протопопов; Ю.Е. Прошунин; А.Г. Никитин; И.А. Селиванов
Original assignee: ООО НПФ "Элмет-интеллект"
Priority date: 2001-08-07
Filing date: 2001-08-07
Publication date: 2004-01-27

Abstract

FIELD: water heating; district heating and hot-water supply systems. SUBSTANCE: boiler has cylindrical casing with cylindrical combustion chamber arranged along its axis, both organizing annular water jacket provided with water inlet and outlet pipes; it also has fire bar and ash pit; combustion chamber accommodates additional furnace made in the form of vertical fuel tube with cone fitted coaxially with and under the latter on fire bar, cone base diameter being equal to diameter of fuel tube and angle at its base being equal to that of natural fuel slope. Clearance between fire bar and lower edge of fuel tube is found from equation

where h is clearance between fire bar and lower edge of fuel tube; D_c is combustion chamber diameter; D_t is fuel tube diameter; α is angle of natural fuel slope. Fuel tube may be provided with water jacket communicating through branches with casing water jacket. EFFECT: enhanced effectiveness of boiler due to increased completeness of fuel combustion. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котлах, работающих в системах центрального отопления и горячего водоснабжения.The invention relates to a power system and can be used in boilers operating in central heating systems and hot water supply.

Известна печь, содержащая вертикальный цилиндрический корпус с верхней крышкой и огнеупорный воздухонепроницаемый поддон, ограничивающий камеру сгорания в нижней части корпуса. Внутри корпуса установлены две соосные вертикальные трубы. Внутренняя труба снабжена открытым приемником и подает через верхнюю крышку топливо, которое поступает через отверстие над поддоном для питания топливом камеры сгорания. Наружная труба ограничивает внутреннюю поверхность корпуса цилиндрического дымохода для подъема потока горячих газовых продуктов сгорания, а также ограничивает с внутренней стороны цилиндрический проход, окружающий топливную трубу, и имеет входное отверстие на верхней крышке и цилиндрическое выходное отверстие в камере сгорания для подачи потока воздуха из отверстия вниз в камеру сгорания, одновременно изолируя топливную трубу от тепла дымохода. Имеется выходное отверстие для удаления из корпуса газообразных продуктов сгорания. Твердое топливо под действием силы тяжести падает через топливную трубу на поддон для сжигания в камере сгорания, образуя на поддоне коническую кучу горящего топлива и золы. Коническая форма непрерывно поддерживается нисходящим потоком воздуха.A known furnace containing a vertical cylindrical body with a top cover and a fireproof airtight pan restricting the combustion chamber in the lower part of the body. Inside the casing are two coaxial vertical pipes. The inner pipe is equipped with an open receiver and delivers fuel through the top cover, which enters through the hole above the pallet to supply fuel to the combustion chamber. The outer pipe limits the inner surface of the cylindrical chimney body to raise the flow of hot gas products of combustion, and also limits the cylindrical passage surrounding the fuel pipe from the inside, and has an inlet on the top cover and a cylindrical outlet in the combustion chamber to supply air from the down hole into the combustion chamber, while isolating the fuel pipe from the heat of the chimney. There is an outlet for removing gaseous products of combustion from the housing. Solid fuel under the influence of gravity falls through the fuel pipe onto the burning pan in the combustion chamber, forming a conical pile of burning fuel and ash on the pan. The conical shape is continuously supported by a downward flow of air.

Введена наружная водяная рубашка, окружающая корпус (см. патент США №4836115, кл. F 23 В 7/00, 1989).An outer water jacket has been introduced surrounding the case (see US Pat. No. 4,836,115, class F 23 B 7/00, 1989).

Недостатком известного решения является низкое качество сжигания топлива из-за его перемешивания с золой и, как следствие, низкая экономичность.A disadvantage of the known solution is the low quality of fuel combustion due to its mixing with ash and, as a result, low efficiency.

Наиболее близким из известных технических решений к описываемому является отопительный котел, содержащий цилиндрический корпус с расположенной по его оси камерой сгорания, образующей с корпусом кольцевую водяную рубашку, снабженную патрубками подвода и отвода воды, а в камере сгорания установлено дополнительное топочное устройство, выполненное в виде пакета конусообразных колец, скрепленных между собой стержнями и расположенных ярусами с образованием зазоров между собою и кольцевого зазора с камерой сгорания (см. патент РФ №2009406, кл. F 24 Н 1/08, 1994).The closest known technical solution to the described is a boiler containing a cylindrical body with a combustion chamber located along its axis, forming an annular water jacket with a body equipped with water inlet and outlet pipes, and an additional furnace device made in the form of a bag is installed in the combustion chamber conical rings, fastened together by rods and arranged in tiers with the formation of gaps between themselves and an annular gap with the combustion chamber (see RF patent No. 2009406, cl. F 24 H 1/08, 1994).

Недостатком известных котлов является низкая эффективность вследствие затруднения горения топлива по оси топочного устройства из-за периферийного подвода воздуха.A disadvantage of the known boilers is low efficiency due to the difficulty of burning fuel along the axis of the furnace device due to the peripheral air supply.

Задачей изобретения является повышение эффективности отопительного котла путем увеличения полноты сгорания топлива.The objective of the invention is to increase the efficiency of the heating boiler by increasing the completeness of combustion of fuel.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном отопительном котле, содержащем цилиндрический корпус с расположенной по его оси камерой сгорания, образующей с корпусом кольцевую водяную рубашку, снабженную патрубками подвода и отвода воды, колосник и зольник, а также установленное в камере сгорания дополнительное топочное устройство, выполненное в виде вертикальной топливной трубы, под которой, соосно с ней, на колоснике установлен конус с диаметром основания, равным диаметру топливной трубы, и углом при основании, примерно равным углу естественного откоса топлива, а величина зазора между колосником и нижней кромкой топливной трубы определяется соотношением

где h - величина зазора между колосником и нижней кромкой топливной трубы; D_k - диаметр камеры сгорания; D_t - диаметр топливной трубы; α - угол естественного откоса топлива. При этом топливная труба может быть снабжена водяной рубашкой, соединенной посредством патрубков с водяной рубашкой корпуса.The essence of the invention lies in the fact that in a known heating boiler containing a cylindrical body with a combustion chamber located along its axis, forming an annular water jacket with a body equipped with water inlet and outlet pipes, a grate and an ash pan, as well as an additional combustion device installed in the combustion chamber made in the form of a vertical fuel pipe, under which, coaxially with it, a cone with a diameter of the base equal to the diameter of the fuel pipe and an angle at the base of approximately equal to the natural angle of repose of the fuel, and the gap between the grate and the lower edge of the fuel pipe is determined by the ratio

where h is the gap between the grate and the lower edge of the fuel pipe; D _k is the diameter of the combustion chamber; D _t is the diameter of the fuel pipe; α is the angle of repose of the fuel. In this case, the fuel pipe may be provided with a water jacket connected by means of pipes to the water jacket of the housing.

Отличие предлагаемого устройства от известного состоит в том, что дополнительное топочное устройство содержит конус с диаметром основания, равным диаметру топливной трубы и углом при основании примерно, равным углу естественного откоса топлива, а величина зазора между колосником и нижней кромкой топливной трубы определяется соотношением

При этом топливная труба может быть снабжена водяной рубашкой, соединенной посредством патрубков с водяной рубашкой корпуса.The difference between the proposed device and the known one is that the additional furnace device contains a cone with a base diameter equal to the diameter of the fuel pipe and an angle at the base approximately equal to the angle of repose of the fuel, and the gap between the grate and the lower edge of the fuel pipe is determined by the ratio

In this case, the fuel pipe may be provided with a water jacket connected by means of pipes to the water jacket of the housing.

Технический результат, который получается от использования изобретения заключается в увеличении полноты сгорания топлива и повышении эффективности работы котла.The technical result that is obtained from the use of the invention is to increase the completeness of fuel combustion and increase the efficiency of the boiler.

Конструкция дополнительного топочного устройства с установленным на колоснике конусом позволяет предотвратить образование застойной зоны с неполным сгоранием топлива в центральной зоне колосника, обусловленное периферийной подачей воздуха в камеру сгорания. Твердое топливо под действием силы тяжести через топливную трубу падает на конус ссыпается на периферийную часть колосника, где происходит его сгорание. Для более рационального использования площади колосника, на которой происходит сгорание топлива, необходимо учитывать, что топливо из топливной трубы ссыпается конусообразно с углом конусности, равным углу естественного откоса топлива, поэтому величина зазора между колосником и нижней кромкой топливной трубы должна быть такой, чтобы топливо полностью покрывало площадь между конусом дополнительного топочного устройства и стенкой камеры сгорания, что обеспечит полное сгорание топлива. Величина зазора, диаметр топливной трубы и диаметр камеры сгорания связаны определенным соотношением.The design of an additional furnace device with a cone mounted on the grate helps prevent the formation of a stagnant zone with incomplete combustion of fuel in the central zone of the grate due to the peripheral air supply to the combustion chamber. Solid fuel under the influence of gravity through a fuel pipe falls onto a cone poured onto the peripheral part of the grate, where it burns. For a more rational use of the grate area on which the fuel is burned, it must be taken into account that the fuel from the fuel pipe is poured conically with a taper angle equal to the angle of repose of the fuel, so the gap between the grate and the lower edge of the fuel pipe must be such that the fuel is completely covered the area between the cone of the additional furnace device and the wall of the combustion chamber, which will ensure complete combustion of fuel. The gap, the diameter of the fuel pipe and the diameter of the combustion chamber are connected by a certain ratio.

На чертеже изображен общий вид отопительного котла.The drawing shows a General view of the heating boiler.

Котел содержит цилиндрический корпус 1 с камерой сгорания 2, образующей кольцевую водяную рубашку 3, снабженную патрубками 4 и 5 подвода и отвода воды, а также колосник 6 и зольник 7, причем в верхней части зольника имеются отверстия 8 для подачи воздуха. Корпус сверху закрыт крышкой 9.The boiler contains a cylindrical body 1 with a combustion chamber 2, forming an annular water jacket 3, equipped with nozzles 4 and 5 for supplying and discharging water, as well as a grate 6 and an ash pan 7, and in the upper part of the ash pan there are openings 8 for air supply. The casing is closed by a cover 9.

В камере сгорания 2 установлено дополнительное топочное устройство, выполненное в виде вертикальной топливной трубы 10, проходящей сквозь крышку 9 корпуса, а под трубой, соосно с ней, на колоснике установлен конус 11, диаметр основания которого равен диаметру топливной трубы и угол при основании конуса примерно равен углу естественного откоса топлива. Топливная труба 9 может быть снабжена водяной рубашкой 12, соединенной посредством патрубков 13 и 14 с водяной рубашкой 3 корпуса. Камера сгорания снабжена патрубком 15, сообщенным с дымовой трубой.An additional furnace device is installed in the combustion chamber 2, made in the form of a vertical fuel pipe 10 passing through the housing cover 9, and under the pipe, coaxially with it, a cone 11 is installed on the grate, the diameter of the base of which is equal to the diameter of the fuel pipe and the angle at the base of the cone is approximately equal to the angle of repose of the fuel. The fuel pipe 9 may be provided with a water jacket 12, connected by means of pipes 13 and 14 with a water jacket 3 of the housing. The combustion chamber is equipped with a pipe 15 in communication with the chimney.

Котел работает следующим образом.The boiler operates as follows.

Для розжига топлива на колосник 6 укладывают быстровозгораемое топливо, например щепки, стружки и т.п. После прогрева топливную трубу 10 заполняют твердым топливом. Благодаря наличию на колоснике конуса 11 топливо ссыпается из топливной трубы по конусу на периферийную часть колосника, где происходит подача воздуха, что позволяет увеличить полноту сгорания топлива и повысить экономичность работы котла.To ignite the fuel on the grate 6 stack flammable fuel, such as chips, chips, etc. After warming up, the fuel pipe 10 is filled with solid fuel. Due to the presence of a cone 11 on the grate, fuel is poured from the fuel pipe along the cone to the peripheral part of the grate, where air is supplied, which allows to increase the completeness of fuel combustion and increase the efficiency of the boiler.

Claims

1. A heating boiler comprising a cylindrical body with a combustion chamber located on its axis, forming an annular water jacket with a body, equipped with water supply and exhaust pipes, a grate and an ash pan with holes for supplying air, and an additional combustion device installed in the combustion chamber, characterized in the fact that the additional furnace device is made in the form of a vertical fuel pipe, under the pipe, coaxially with it, a cone with a base diameter equal to the diameter of the fuel pipe is installed on the grate, and glom at the base equal to the angle of repose of the fuel, and the amount of clearance between the lower edge of the grate and the fuel tube is determined by the relation

where h is the gap between the grate and the lower edge of the fuel pipe;

D _k is the diameter of the combustion chamber;

D _t is the diameter of the fuel pipe;

α is the angle of repose of the fuel.

2. The boiler according to claim 1, characterized in that the fuel pipe is equipped with a water jacket connected by means of pipes to the water jacket of the housing.