RU2599878C1

RU2599878C1 - Hot-water boiler

Info

Publication number: RU2599878C1
Application number: RU2015127098/06A
Authority: RU
Inventors: Владислав Юрьевич Климов
Original assignee: Владислав Юрьевич Климов
Priority date: 2015-07-06
Filing date: 2015-07-06
Publication date: 2016-10-20

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention is intended for heating water and can be used in heat engineering. Hot-water boiler comprises a body with tubular heat exchange elements, located inside the body in parallel with its longitudinal axis and passing through the tube sheets and transverse walls with segment cutouts. On one end of the body there is a combustion chamber containing an injection burner, provided with an outlet nozzle, which is a blind branch pipe connected with two circular collectors, in which there are holes for output of the gas-air mixture, an ignition device located perpendicular to the axis of the combustion chamber. On the other end of the body there is a stack. In the input part of the combustion chamber a secondary air control assembly can be located.

EFFECT: invention shall improve technical characteristics of a hot-water boiler.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение предназначено для нагрева воды и может быть использовано в теплоэнергетике.The invention is intended for heating water and can be used in a power system.

Одной из проблем, стоящих в настоящее время в данной области техники, является проблема эффективности котлов, повышение их КПД и надежности работы.One of the problems currently facing the technical field is the problem of boiler efficiency, increasing their efficiency and reliability.

Известен водогрейный котел, содержащий теплообменник с водяной емкостью, топочную камеру, соединенную с газоходом для отвода продуктов сгорания, устройства розжига и контроля пламени и установленную в топочной камере при помощи узла крепления газовую радиационную горелку с распределительной камерой, снабженную газопроницаемой вставкой, закрепленной между стенками распределительной камеры, отличающийся тем, что топочная камера образована внутренней стенкой теплообменника и газопроницаемой вставкой горелки, а узел крепления горелки в топочной камере выполнен теплопроводным с возможностью соединения по периметру внешней стенки теплообменника со стенками распределительной камеры горелки в зоне крепления в ней газопроницаемой вставки (патент РФ №2379593, МПК: F24H 1/00, 26.12.2008 - прототип).A well-known hot water boiler containing a heat exchanger with a water tank, a combustion chamber connected to a gas duct for exhausting combustion products, an ignition device and a flame control and installed in the combustion chamber using a mounting unit, a gas radiation burner with a distribution chamber, equipped with a gas-permeable insert fixed between the distribution walls chamber, characterized in that the combustion chamber is formed by the inner wall of the heat exchanger and the gas-tight insert of the burner, and the mount of the burner in the combustion chamber it is made heat-conducting with the possibility of connecting along the perimeter of the outer wall of the heat exchanger with the walls of the distribution chamber of the burner in the zone of attachment of a gas-permeable insert in it (RF patent No. 2379593, IPC: F24H 1/00, December 26, 2008 - prototype).

Указанный водогрейный котел работает следующим образом.The specified hot water boiler operates as follows.

При розжиге котла происходит подача газообразного топлива и воздуха в газовую радиационную горелку, где образуется газовоздушная смесь, близкая к стехиометрическому составу. Образовавшаяся газовоздушная смесь заполняет распределительную камеру горелки и через керамическую газопроницаемую вставку поступает в топочную камеру, где осуществляется ее воспламенение устройствами розжига и контроля пламени и горение с выделением тепла. Выделившееся тепло поглощается через внутреннюю стенку теплообменника водой, протекающей в его водяной емкости. Охлажденные продукты сгорания отводятся из топочной камеры через газоход. Нагретая вода поступает потребителю. По мере выхода на заданный режим работы водогрейного котла возрастают температуры его узлов и элементов, особенно стенок распределительной камеры горелки в зоне крепления в ней газопроницаемой вставки. Узел крепления горелки в топочной камере передает теплоту со стенок распределительной камеры горелки на внешнюю стенку теплообменника. При этом температура стенок распределительной камеры снижается до безопасного по вероятности проскока пламени уровня. Охлаждение стенок распределительной камеры в зоне крепления в ней газопроницаемой вставки приводит к снижению термических напряжений и деформаций, что повышает надежность работы горелки по проскоку пламени по стенке распределительной камеры и крепления в ней газопроницаемой вставки.When the boiler is ignited, gaseous fuel and air are supplied to a gas radiation burner, where an air-gas mixture is formed, which is close to the stoichiometric composition. The resulting gas-air mixture fills the distribution chamber of the burner and enters the combustion chamber through the ceramic gas-permeable insert, where it is ignited by ignition and flame control devices and combustion with heat. The released heat is absorbed through the inner wall of the heat exchanger with water flowing in its water tank. Cooled combustion products are discharged from the combustion chamber through a flue. Heated water goes to the consumer. As the boiler reaches the specified operating mode, the temperatures of its components and components increase, especially the walls of the distribution chamber of the burner in the fastening zone of the gas-permeable insert in it. The burner mount in the combustion chamber transfers heat from the walls of the distribution chamber of the burner to the outer wall of the heat exchanger. In this case, the temperature of the walls of the distribution chamber decreases to a level that is safe in probability of a breakthrough. The cooling of the walls of the distribution chamber in the zone of attachment of the gas-permeable insert in it leads to a decrease in thermal stresses and deformations, which increases the reliability of the burner running along the flame through the wall of the distribution chamber and the fastening of the gas-permeable insert in it.

Основными недостатками данного водогрейного котла являются низкая эффективность, связанная с недостаточностью развитости поверхности нагрева, а также значительные габариты и вес.The main disadvantages of this boiler are low efficiency associated with insufficient development of the heating surface, as well as significant dimensions and weight.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, улучшение технических характеристик и расширение функциональных возможностей водогрейного котла.The objective of the invention is to remedy these disadvantages, improve the technical characteristics and expand the functionality of the boiler.

Решение указанной задачи достигается тем, что предложенный водогрейный котел, согласно изобретению, содержит корпус с трубчатыми теплообменными элементами, расположенными внутри корпуса параллельно его продольной оси и пропущенными через трубные доски и поперечные перегородки с сегментными вырезами, отличается тем, что на одном конце корпуса установлена камера сгорания, содержащая инжекционную горелку снабженную выходным насадком, представляющим собой глухой патрубок, соединенный с двумя кольцевыми коллекторами, в которых выполнены отверстия для выхода газовоздушной смеси, запальное устройство, расположенное перпендикулярно оси камеры сгорания, а на другом конце упомянутого корпуса установлена дымовая труба.The solution to this problem is achieved by the fact that the proposed hot water boiler, according to the invention, comprises a housing with tubular heat exchange elements located inside the housing parallel to its longitudinal axis and passed through tube boards and transverse partitions with segment cutouts, characterized in that a camera is installed at one end of the housing a combustion containing an injection burner equipped with an outlet nozzle, which is a blind nozzle connected to two annular collectors in which There are openings for the exit of the gas-air mixture, an ignition device located perpendicular to the axis of the combustion chamber, and a chimney is installed at the other end of the said housing.

В варианте исполнения во входной части камеры сгорания расположен узел регулирования «вторичного» воздуха.In an embodiment, in the input part of the combustion chamber there is a control unit for the "secondary" air.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид водогрейного котла в продольном разрезе, на фиг. 2 - разрез А-А - поперечный разрез камеры сгорания, на фиг. 3 - поперечный разрез кольцевых коллекторов насадка инжекционной горелки, на фиг. 4 - продольный разрез водогрейного котла в варианте исполнения.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the boiler, FIG. 2 - section AA - cross section of the combustion chamber, in FIG. 3 is a cross-sectional view of the annular manifolds of the injection burner nozzle, FIG. 4 is a longitudinal section through a boiler in an embodiment.

Предложенный водогрейный котел содержит корпус 1 с трубчатыми теплообменными элементами 2, расположенными внутри корпуса 1 параллельно его продольной оси и пропущенными через трубные доски 3 и поперечные перегородки с сегментными вырезами 4. На одном конце корпуса 1 установлена камера сгорания 5, содержащая инжекционную горелку 6 и запальное устройство 7, расположенное перпендикулярно оси камеры сгорания 5. Инжекционная горелка 6 снабжена выходным насадком 8, представляющим собой глухой патрубок 9, соединенный с кольцевым коллектором 10 и кольцевым коллектором 11, в которых выполнены отверстия 12 для выхода газовоздушной смеси. На входе в инжекционную горелку 6 установлен патрубок 13, снабженный шайбой 14, имеющей возможность осевого перемещения, и сменными соплами 15. На другом конце упомянутого корпуса 1 установлена дымовая труба 16.The proposed hot water boiler comprises a housing 1 with tubular heat-exchange elements 2 located inside the housing 1 parallel to its longitudinal axis and passed through the tube boards 3 and transverse partitions with segment cutouts 4. At one end of the housing 1 there is a combustion chamber 5 containing an injection burner 6 and an ignition a device 7 located perpendicular to the axis of the combustion chamber 5. The injection burner 6 is equipped with an outlet nozzle 8, which is a blind pipe 9 connected to an annular collector 10 and tsevym collector 11 in which are made holes 12 for the output gas mixture. At the entrance to the injection burner 6, a nozzle 13 is installed, equipped with a washer 14 having axial displacement and interchangeable nozzles 15. A chimney 16 is installed at the other end of the housing 1.

В варианте исполнения во входной части камеры сгорания 5 расположен узел регулирования «вторичного» воздуха 17.In an embodiment, in the input part of the combustion chamber 5 there is a control unit for the "secondary" air 17.

Предложенный водогрейный котел работает следующим образом.The proposed hot water boiler operates as follows.

Во внутреннюю полость корпуса 1 подаются вода. Вода равномерно распределяется в полости и движется в межтрубном пространстве в направлении камеры сгорания 5. Поперечные перегородки с сегментными вырезами 4, соединяющие трубчатые теплообменные элементы 2, создают поперечные потоки в межтрубном пространстве, что позволяет интенсифицировать процесс теплопередачи за счет ликвидации застойных зон.Water is supplied into the internal cavity of the housing 1. Water is evenly distributed in the cavity and moves in the annulus towards the combustion chamber 5. Transverse partitions with segmented cutouts 4 connecting the tubular heat exchange elements 2 create transverse flows in the annulus, which makes it possible to intensify the heat transfer process by eliminating stagnant zones.

На запальное устройство 7 подается газ. Из системы управления подается команда на розжиг запального устройства 7.Gas is supplied to the firing device 7. A command is issued from the control system to ignite the ignition device 7.

После розжига запального устройства 7 в инжекционную горелку 6 через патрубок 13 и сменное сопло 15 поступает газ. Через шайбу 14, расположенную на патрубке 13, «первичный» воздух поступает в инжекционную горелку 6, а «вторичный» - через входную часть камеры сгорания 5. Количество «первичного» воздуха, поступающего в инжекционную горелку 6, регулируется перемещением шайбы 14. Образовавшаяся в инжекционной горелке 6 газовоздушная смесь через глухой патрубок 9 насадка 8, кольцевой коллектор 10, кольцевой коллектор 11 и отверстия 12 поступает в камеру сгорания 5, где она смешивается с «вторичным» воздухом. Полученная горючая смесь воспламеняется от факела запального устройства 7 и сгорает.After ignition of the ignition device 7, gas is supplied to the injection burner 6 through the nozzle 13 and the replaceable nozzle 15. Through the washer 14, located on the nozzle 13, the "primary" air enters the injection burner 6, and the "secondary" air through the inlet of the combustion chamber 5. The amount of "primary" air entering the injection burner 6 is controlled by the movement of the washer 14. Formed in to the injection burner 6, the air-gas mixture through the blind pipe 9 nozzle 8, the annular manifold 10, the annular manifold 11 and the holes 12 enters the combustion chamber 5, where it is mixed with the "secondary" air. The resulting combustible mixture ignites from the torch of the ignition device 7 and burns.

Выделившееся тепло от продуктов сгорания передается через стенки трубчатых теплообменных элементов 2 воде, движущейся в межтрубном пространстве в противоположном направлении. Охлажденные продукты сгорания через дымовую трубу 16 поступают в атмосферу. Нагретая вода поступает потребителю.The released heat from the combustion products is transmitted through the walls of the tubular heat exchange elements 2 to water moving in the annular space in the opposite direction. Cooled combustion products through the chimney 16 enter the atmosphere. Heated water goes to the consumer.

В варианте исполнения количество «вторичного» воздуха, поступающего в камеру сгорания 5, регулируется с помощью узла регулирования «вторичного» воздуха 17, расположенного в ее входной части.In an embodiment, the amount of “secondary” air entering the combustion chamber 5 is controlled by a control unit for the “secondary” air 17 located in its inlet.

Использование предлагаемого изобретения позволит улучшить технические характеристики и расширить функциональные возможности водогрейного котла.Using the proposed invention will improve the technical characteristics and expand the functionality of the boiler.

Claims

1. A water boiler, characterized in that it contains at least a housing with tubular heat exchange elements located inside the housing parallel to its longitudinal axis and passed through pipe boards and transverse partitions with segment cutouts, characterized in that a combustion chamber is installed at one end of the housing, containing an injection burner equipped with an outlet nozzle, which is a blind pipe, connected to two annular manifolds in which openings are made for the exit of gas-air of the first mixture, an ignition device located perpendicular to the axis of the combustion chamber, and a chimney is installed at the other end of the said casing.

2. A water boiler according to claim 1, characterized in that in the input part of the combustion chamber there is a control unit for the "secondary" air.