SK277937B6

SK277937B6 - Combustion system of heating gas condensation aggregates

Info

Publication number: SK277937B6
Application number: SK3097-92A
Authority: SK
Inventors: Hynek Mikusek
Original assignee: Hynek Mikusek
Priority date: 1992-10-09
Filing date: 1992-10-09
Publication date: 1995-08-09
Also published as: CZ309792A3; SK309792A3; EP0663056A1; CZ278788B6; WO1994009326A1

Abstract

Device consists of combustion chamber (12) and over it located mixing chamber (6) with planary burner (11) and heat exchanger connected to lower part of combustion chamber (12). Mixing chamber (6) has series resistance diffuser (1) of venturi tube form and equipped with axial supply of air and in nearness of its minimal internal diameter equipped with minimum three periphery nozzles, around nozzles is created periphery chamber (3) with radial supply (4) of gas. To outlet of diffuser (1) is connected a mixture chamber (6) consisting of supply section (7) equipped with minimum one supply vent (10) and separated with minimum one dividing vent (100) from convection section (8), whose bottom is created with platform burner (11). In to bottom of combustion chamber (12) flows the row of aslant located tubes (14) flowing in to increase canal (15) with profile ribs (16) between its periphery wall and periphery wall of combustion chamber (12) is created closed descent canal (7) with profile ribs (18).

Description

Oblasť technikyTechnical field

Vynález je z oblasti vykurovacích systémov a týka sa zariadení, používaných na ohrev vody a/alebo iného média vo vykurovacích sústavách hlavne bytov, kancelárskych priestorov, rodinných domov a podobne, pozostávajúcich z prívodných a spojovacích armatúr, spaľovacej komory a nad ňou umiestnených prvkov zmiďavacej komory s plošným horákom, ktorej je predradený difuzér s obvodovou komorou. Ku spodnej časti spaľovacej komory je pripojený dvojstupňový tepelný výmenník, dochladzujúci vypúšťané spaliny a takým spôsobom získaným teplom ohrievajúci vzduch, vedený ďalej do difuzéra.The invention is in the field of heating systems and relates to devices used for heating water and / or other medium in heating systems of mainly flats, office space, family houses and the like, consisting of supply and connection fittings, combustion chamber and overflow chamber elements. with a surface burner, which is preceded by a diffuser with a peripheral chamber. A two-stage heat exchanger is cooled to the lower part of the combustion chamber to cool the exhaust gases and thus heat the air heated in this way, to the diffuser.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V súčasnej dobe sú známe a využívané kondenzačné agregáty, používané hlavne na vykurovanie nizkoobjemových priestorov a obsahujúce plošné horáky tvaru rovinnej alebo zakrivenej plochy, napríklad plošné horáky cylindrického tvaru, horáky v tvare výseku valcovej plochy a podobne. Materiál, použitý na ich výrobu, tvoria zvlášť hmoty na báze keramiky, kovy v ohňovzdornej úprave, prípadne ich kombinácie (vrstva keramického materiálu nanesená na kovovú kostru). Takéto horáky dosahujú vysokú účinnosť za súčasnej, relatívne nízkej emisie škodlivých splodín vzniknutých v priebehu spaľovacieho procesu, predovšetkým oxidu uhoľnatého a oxidov dusíka. Zvláštnosťou takých horákov je potreba dokonalého premiestnenia vykurovacej zmesi a jej následné laminárne spaľovanie na celej aktívnej ploche použitého horáka; ak má proces spaľovania prebiehať v požadovanej kvalite po celej ploche horáka, je tiež nutné zaistiť rovnomernú a kontinuálnu distribúciu vykurovacej zmesi po celej jeho ploche. Po spálení vykurovacej zmesi sú horúce spaliny vedené ďalej cez priestor kotlového telesa, na konci ktorého zvyčajne dochádza ku kondenzácii časti vodných pár z ochladených spalín. Takto ochladené spaliny sú spravidla vedené spalinovými ťahmi, kde sa ďalej dochladzujú až na výstupnú teplotu, ktorá sa pohybuje v závislosti od dosiahnutého tepelného spádu v rozmedzí cca 60 až 80 “C.At present, condensation aggregates are known and used, mainly used for heating low-volume spaces and containing planar or curved surface burners, for example cylindrical surface burners, cylindrical-shaped burners and the like. The material used for their production consists mainly of ceramic-based materials, fire-resistant metals, or combinations thereof (a layer of ceramic material applied to a metal frame). Such burners achieve high efficiency with a simultaneous, relatively low emission of harmful fumes produced during the combustion process, in particular carbon monoxide and nitrogen oxides. A special feature of such burners is the need for a perfect transfer of the heating mixture and its subsequent laminar combustion throughout the active area of the burner used; if the combustion process is to be carried out in the required quality over the entire surface of the burner, it is also necessary to ensure a uniform and continuous distribution of the heating mixture over its entire surface. After combustion of the heating mixture, the hot flue gas is fed further through the boiler body space, at the end of which a part of the water vapor from the cooled flue gas usually condenses. The flue gases thus cooled are generally guided by flue gas ducts, where they are further cooled down to the outlet temperature, which is in the range of about 60 to 80 ° C depending on the achieved thermal gradient.

Medzi príklady známych riešení zmiešavacej komory, slúžiacej na homogenizáciu vykurovacej zmesi, patrí zvlášť zmiešavacia komora majúca tvar približne zrezaného ihlanu, ktorého spodnú základňu tvorí rovinný veľkoplošný keramický horák. Vstupný vzduch je do zmiešavacej komory privádzaný predradeným ventilátorom v homej základni zmiešavacej komory približne kolmo vzhľadom na plochu horáka. V blízkosti vstupného otvoru pre privádzaný vzduch je zmiešavacia komora vybavená lamelou rovnobežnou s plochou horáka, ktorá uvádza vzduch do turbulentného pohybu a umožňuje jeho premiešanie s plynom, ktorého prívod je umiestnený rovnobežne s prívodom vzduchu na opačnej strane hornej základne zmiešavacej komory, čím sa zároveň dosiahne i rovnomerné rozloženie dodávaného množstva vykurovacej zmesi na celú plochu horáka.Examples of known mixing chamber solutions for homogenizing a heating mixture include, in particular, a mixing chamber having the shape of an approximately truncated pyramid whose lower base is formed by a planar large-area ceramic burner. The inlet air is supplied to the mixing chamber by a downstream fan at the top of the mixing chamber approximately perpendicular to the burner surface. In the vicinity of the inlet air inlet, the mixing chamber is provided with a lamella parallel to the burner surface which introduces the air into turbulent motion and allows it to be mixed with the gas whose inlet is located parallel to the air inlet on the opposite side of the upper base of the mixing chamber. i even distribution of the supplied quantity of heating mixture over the entire burner surface.

Rovinný veľkoplošný keramický horák so spodným plameňom sa tiež používa ako dno komory v tvare doskovitého kvádra, do ktorej sa ventilátorom vháňa vykurovacia zmes, zmiešaná v priestore obežného kolesa, pričom ventilátor je uložený na homej základni komory, do ktorej je vykurovacia zmes privádzaná otvorom v homej základni. Distribúcia vykurovacej zmesi vo vnú tornom objeme komory je usmernená plošnou clonou, umiestnenou v blízkosti vstupného otvoru.A planar, large-surface ceramic burner with a lower flame is also used as the bottom of a box-shaped cuboid into which the heating mixture mixed in the space of the impeller is blown by the fan, the fan being mounted on the upper base of the chamber. base. The distribution of the heating mixture in the internal volume of the chamber is directed by a flat orifice located near the inlet opening.

Ďalšie známe riešenie umožňuje homogenizáciu vykurovacej zmesi po jej predchádzajúcom zmiešaní prakticky až v priestore cylindrického horáka zo žiaruvzdornej ocele, vybaveného po svojej ploche mikrootvormi na vstup vykurovacej zmesi. Spaľovacia komora je tiež valcového tvaru, pričom jej obvod tvorí špirála z rúrok, obsahujúcich ohrievané médium. Sú známe riešenia, orientujúce pozdĺžnu os, spoločnú pre horák i spaľovaciu komoru, tak do polohy horizontálnej, ako i do polohy vertikálnej.A further known solution enables homogenization of the heating mixture after its premixing practically only in the space of a cylindrical burner made of heat-resistant steel, equipped with its micro-holes for its entry into the heating mixture. The combustion chamber is also cylindrical in shape, the periphery of which is formed by a spiral of tubes containing the medium to be heated. There are known solutions orienting the longitudinal axis common to both the burner and the combustion chamber, both horizontally and vertically.

Medzi používané riešenie patrí i kruhový horák so spodným plameňom a samostatným prívodom plynu, ku ktorému je nasávaný vzduch samostatnými otvormi v homej časti horáka, tvoriaceho dno komory s predradeným ventilátorom. Ďalšia časť vháňaného vzduchu je privádzaná z komory dýzami po obvode kruhového horáka spaľovacej komory.The solution used also includes a circular burner with a lower flame and a separate gas supply, to which air is sucked through separate openings in the upper part of the burner, forming the bottom of the chamber with a blower fan. Another part of the blown air is supplied from the chamber through the nozzles along the circumference of the circular burner of the combustion chamber.

Tiež je známe riešenie pozdĺžnej komory v tvare kvádra s konvexné zúženou strednou časťou, pričom os tohto zúženia je približne kolmá na smer privádzaného vzduchu i plynu, vedeného prívodmi v boku komory, vybaveného dýzami; ďalšie priehradky s dýzami sú umiestnené v konkávne zúženej strednej časti komory, pričom bočná stena komory, protiľahlá k stene s prívodmi vzduchu a plynu, je vybavená plošným horákom v tvare výseku valcovej plochy. Tiež je známe riešenie používajúce tvarovo zhodný horák so spodným plameňom, pričom horák je umiestnený v hornej základní spaľovacieho priestoru.It is also known to provide a rectangular longitudinal chamber with a convex narrowed central portion, the axis of the narrowing being approximately perpendicular to the direction of the air and gas supplied through the inlet side of the chamber equipped with the nozzles; further nozzle compartments are disposed in the concave tapered central portion of the chamber, the side wall of the chamber opposite the wall with air and gas inlets being provided with a surface burner in the form of a cylindrical surface. It is also known to use a shape identical burner with a lower flame, wherein the burner is located in the upper basic combustion chamber.

Pokiaľ ide o využitie tepla zo spalín, používajú sa v podstate dva zásadné prístupy. Horúce spaliny sa vedú spaľovacou komorou (spravidla zostupujúco), pričom zohrievajú plochy výmeny tepla, vložených kotlových rúrok. Po prechode spaľovacou komorou dochádza na jeho dne k čiastočnej kondenzácii pár a ochladené spaliny i kondenzát sú vedené oddelene mimo priestoru vykurovacieho agregátu, pričom sa využíva možnosť protiprúdového vedenia spalín spalinovým ťahom, nadväzujúcim na obvodovú stenu spaľovacej komory. Ďalšie riešenia využívajú možnosť obdobne vedeného vonkajšieho vzduchu k jeho predohrevu, napríklad kanálom, nadväzujúcim na vonkajšiu plochu steny spaľovacej komory a obklopujúcim spaľovací priestor zo všetkých strán; týmto je využitá možnosť predohrevu vstupného vzduchu pred vytvorením vykurovacej zmesi, prípadne sa môže teplo, získané uvedeným spôsobom, použiť iným ľubovoľným a známym spôsobom.There are basically two fundamental approaches to the use of heat from flue gas. The hot flue gas is passed through a combustion chamber (generally descending), heating the heat exchange surfaces of the inserted boiler tubes. After passing through the combustion chamber, partial vapor condensation occurs at the bottom of the combustion chamber and the cooled flue gas and condensate are led separately outside the space of the heating unit, using the possibility of countercurrent flue gas ducting connected to the peripheral wall of the combustion chamber. Other solutions make use of the possibility of similarly guided outside air to preheat it, for example by channels connected to the outer surface of the combustion chamber wall and surrounding the combustion space from all sides; this makes use of the possibility of preheating the inlet air before the heating mixture is formed, or the heat obtained by the said process can be used in any other known manner.

Uvedené a používané konštrukčné riešenia spaľovacích vykurovacích systémov kondenzačných agregátov majú niektoré spoločné charakteristické nevýhody, v podstate nezávislé od opísaných konštrukčných detailov ich vyhotovenia; ide hlavne o riešenie uzlov, používaných na zmiešavame vykurovacej zmesi a v ich výmenníkovej časti, odoberajúcej teplo zo spalín, odvádzaných ďalej do dymovodu alebo iného vývodu na odvod čiastočne ochladených spalín do ovzdušia. Nevýhodou, spoločnou pre známe riešenia, je predovšetkým relatívne vysoká teplota spalín, odvádzaných do okolitej atmosféry - približne na úrovni 80 ’C, čo svedči o pomerne nízkom stupni spätnej rekuperácie tepla, využívaného napríklad na predohrievanie vzduchu, nasávaného na tvorbu vykurovacej zmesi. Z tejto skutočnosti vyplýva i ďalšia nevýhoda, ktorou je menšia miera kondenzácie vodných pár z odvádzaných spalín, a teda i menšia možnosť vyzrážania toxických aThe aforementioned and used design solutions of condensing aggregate combustion heating systems have some common characteristic disadvantages, substantially independent of the described construction details of their embodiment; this is mainly the solution of the nodes used for mixing the heating mixture and in their exchanger part, which takes heat from the flue gas, which is further fed to the flue gas duct or other outlet for the discharge of partially cooled flue gas into the air. The disadvantage common to the known solutions is, in particular, the relatively high temperature of the flue gas discharged into the surrounding atmosphere at about 80 ° C, indicating a relatively low degree of heat recovery, used for example to preheat the air sucked in to form the heating mixture. This also results in a further disadvantage, which is a lower degree of condensation of water vapor from the exhaust gas, and thus a lower possibility of precipitation of toxic and

SK 277937 Β6 iných splodín zo spalín, vyššia kyslosť kondenzátu majúca za následok nutnosť použitia neutralizačných staníc, hlavne pri agregátoch vyšších tepelných výkonov, únik vyššieho podielu oxidov dusíka a uhlíka so spalinami do ovzdušia, než je podiel nevyhnutný. Ďalším nedostatkom známych riešení plynových kondenzačných agregátov je nedokonalá homogenizácia vykurovacej zmesi, ktorá je príčinou nedokonalého spaľovania aspoň na časti plochy horákov, a teda i dosiahnutia nerovnomernej teploty plameňa na ich ploche; táto skutočnosť prináša so sebou samozrejme i nutnosť vynaloženia vyšších nákladov na vykurovanie, než sú náklady nevyhnutné.276 other flue gases, higher acidity of condensate resulting in the necessity of using neutralization stations, especially at aggregates of higher heat outputs, leakage of nitrogen and carbon oxides with flue gases into the atmosphere than necessary. A further drawback of the known solutions of gas condensing aggregates is the incomplete homogenization of the heating mixture, which causes incomplete combustion on at least a portion of the burners area and thus achieves an uneven flame temperature on their area; This, of course, entails the necessity of incurring higher heating costs than necessary.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nedostatky výrazne znižuje spaľovací systém vykurovacích plynových kondenzačných agregátov podľa vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že pozostáva z prívodných a spojovacích armatúr s ovládacou, regulačnou a indikačnou časťou, zmiešavacej komory s plošným horákom, tvoriacim súčasne časť vrchnej steny spaľovacej komoty, ku spodnej časti ktorej je pripojený dvojstupňový tepelný výmenník, v ktorom sa dochladzujú spaliny, ďalej odvádzané mimo priestoru kondenzačného agregátu, a takto získané teplo sa využíva na predohrev spaľovacieho vzduchu, privádzaného zvonku. K zmiešavacej komore je predradený difuzér tvaru Venturiho rúrky, vybavený axiálnym prívodom tlakového vzduchu, vháňaného napríklad ventilátorom. Po vonkajšom obvode difuzéra je pripojená obvodová komora, majúca tvar dutého rotačného telesa a vybavená radiálnym prívodom plynu. Vnútorný priestor obvodovej komory a Venturiho rúrky je vzájomne prepojený prostredníctvom najmenej troch obvodových dýz, usporiadaných symetricky v blízkosti najmenšieho vnútorného priemeru difuzéra. Ďalší znak vynálezu spočíva v tom, že pozdĺžna os obvodových dýz je odchýlená od roviny, kolmej na pozdĺžnu os difuzéra o uhol 15* po smere priechodu vzduchu. Výhodné je tiež také vyhotovenie obvodových dýz, keď je ich pozdĺžna os odchýlená od spojnice, vedenej jej stredom a zároveň prechádzajúca stredom difuzéra, o uhol v rozmedzí 13 až 17 * po smere prúdenia plynu.The above-mentioned drawbacks are greatly reduced by the combustion system of the gas fired condensing units according to the invention, which consists of supply and connection fittings with a control, regulation and indication part, a mixing chamber with a surface burner forming at the same time part of the upper wall of the combustion chamber. part of which is connected a two-stage heat exchanger, in which the flue gases are cooled, further removed outside the space of the condensing aggregate, and the heat thus obtained is used for preheating the combustion air supplied from outside. A venturi tube-shaped diffuser is provided upstream of the mixing chamber and is provided with an axial supply of compressed air blown by, for example, a fan. A peripheral chamber having the shape of a hollow rotary body and equipped with a radial gas supply is connected along the outer periphery of the diffuser. The inner space of the peripheral chamber and the venturi is interconnected by means of at least three peripheral nozzles arranged symmetrically near the smallest inner diameter of the diffuser. A further feature of the invention is that the longitudinal axis of the peripheral nozzles is deviated from a plane perpendicular to the longitudinal axis of the diffuser by an angle of 15 * downstream of the air passage. It is also advantageous to design peripheral nozzles when their longitudinal axis deviates from the connecting line through its center and passing through the center of the diffuser by an angle in the range of 13 to 17 * downstream of the gas flow.

K výstupu difuzéra je svojím vstupom, napríklad prostredníctvom spojovacej armatúry, pripojená zmiešavacia komora, pozostávajúca z prívodnej sekcie a prestupovej sekcie. Prívodná sekcia je členená aspoň jedným prívodným prieduchom, orientovaným približne kolmo na symetrickú rovinu prestupovej sekcie a smer vstupu privádzanej vykurovacej zmesi. Každý z prívodných prieduchov je tvorený sitom, pričom prívodný prieduch umiestnený ako prvý od prívodu vykurovacej zmesi je tvorený sitom s 28 % priedušnou plochou. Prívodný prieduch, prip. prívodné prieduchy môžu byť tiež výhodne rozmiestnené tak, že ich vzdialenosť od obvodovej steny s prívodom vykurovacej zmesi a/alebo od susedného prívodného prieduchu a/alebo od susediaceho deliaceho prieduchu sa rovná minimálnej výške prívodnej komory v mieste, v ktorom je taký prívodný prieduch umiestnený. Celkový počet prívodných prieduchov v prívodnej sekcii je definovaný vzájomným pomerom šírky a dĺžky celkovej aktívnej plochy plošného horáka. Ak je tento pomer väčší než 0,4, je na dokonalé premiešanie vykurovacej zmesi potrebný jeden prívodný prieduch; v prípade, že sa uvedený pomer nachádza v intervale medzi 0,4 a 0,17, je výhodné rozdelenie prívodnej sekcie na tri časti pomocou dvoch prívodných prieduchov. Prestupová sekcia je od prívodnej sekcie oddelená najmenej jedným deliacim prieduchom, situovaným k symetrickej rovine prívodnej sekcie v pozdĺžnom smere pod uhlom rovným alebo menším než 80° a súčasne umiestnený kolmo na smer vstupu vykurovacej zmesi do zmiešavacej komory. Prestupová sekcia zmiešavacej komoty je vyhotovená ako hranol priečneho prierezu nepravidelného mnohouholníka, v základni ktorého je umiestnený plošný horák s dýzami, tvoriaci súčasne homú obvodovú plochu spaľovacej komory, v ktorej je uložená armatúra s ohrievaným médiom. Do spodnej obvodovej plochy spaľovacej komory ústi rad šikmo uložených rúrok, ktorých plocha výmeny tepla je výhodne zväčšená, napríklad rebrovaním a ktorej opačné konce vyúsťujú do vzostupného kanála, vybaveného vo vnútri kaskádou profilových rebier, orientovaných kolmo na smer vstupu spalín, privádzaných zo spaľovacej komory, ktorého ústie je pripojené k odvodu spalín mimo priestoru zariadenia podľa vynálezu, napríklad do dytnovodu. V najnižšej časti vzostupného kanála a v blízkosti ústia šikmo uložených rúrok je pripojený zápachový uzáver. Medzi najmenej jednou obvodovou stenou vzostupného kanála a najmenej jednou obvodovou stenou spaľovacej komory je vyhotovený zostupný kanál, v ktorého spodnom ústí je uložený rad šikmo uložených rúrok, ktoré ústia v spaľovacej komore a vzostupnom kanáli a ktorého spodné ústie je prepojené vhodnou armatúrou a/alebo komorou ventilátora s axiálnym vstupom difuzéra. Vnútorný priestor zostupného kanála je vybavený sústavou profilových rebier, pripojených k obvodovej stene, susediace a/alebo zároveň tvoriace obvodovú stenu vzostupného kanála.A mixing chamber consisting of an inlet section and a transfer section is connected to the outlet of the diffuser via its inlet, for example by means of a connecting fitting. The inlet section is divided by at least one inlet vent oriented approximately perpendicular to the symmetrical plane of the transfer section and the inlet direction of the incoming heating mixture. Each of the inlet ducts is formed by a screen, the inlet duct located first from the inlet of the heating mixture is a screen with a 28% air-permeable surface. Inlet vent, resp. the inlet ducts may also advantageously be spaced such that their distance from the peripheral wall with the inlet of the heating mixture and / or the adjacent inlet duct and / or the adjacent partition is equal to the minimum height of the inlet chamber at the location where such an inlet duct is located. The total number of supply vents in the supply section is defined by the ratio of the width and length of the total active area of the surface burner. If this ratio is greater than 0.4, one intake vent is required to completely mix the heating mixture; in the case where said ratio is in the range between 0.4 and 0.17, it is preferable to divide the feed section into three parts by means of two feed vents. The transfer section is separated from the supply section by at least one separating vent situated to the symmetrical plane of the supply section in the longitudinal direction at an angle equal to or less than 80 ° and simultaneously positioned perpendicular to the direction of the heating mixture inlet into the mixing chamber. The mixing section of the mixing chamber is designed as a cross-sectional prism of an irregular polygon, in the base of which there is a flat burner with nozzles, forming at the same time the upper peripheral surface of the combustion chamber in which the armature with the heated medium is stored. The lower peripheral surface of the combustion chamber has a plurality of obliquely disposed tubes, the heat exchange surface of which is preferably increased, for example by ribbing, and whose opposite ends result in an upward channel equipped within a cascade of profile ribs oriented perpendicularly. the orifice of which is connected to the flue gas outlet outside the space of the device according to the invention, for example to a duct. An odor closure is connected in the lowest part of the ascending channel and near the mouth of the slants. Between the at least one peripheral wall of the ascending channel and the at least one peripheral wall of the combustion chamber there is a descending channel in which a plurality of obliquely disposed tubes are disposed at the lower orifice and exit into the combustion chamber and the ascending channel. fan with axial diffuser inlet. The interior space of the downward channel is provided with a set of profile ribs connected to the peripheral wall adjacent and / or forming the peripheral wall of the upward channel.

Medzi najpodstatnejšie výhody, dosiahnuté použitím zariadenia podľa vynálezu, patrí hlavne jeho zvýšená prevádzková bezpečnosť, dosiahnutá predovšetkým použitím opísaného difuzéra s obvodovou komorou na vytváranie vykurovacej zmesi, pretože zamedzuje vytváranie výbušnej zmesi kdekoľvek v priestore agregátu, napríklad pri vypnutí spaľovacieho systému, ku ktorému môže dôjsť tak v automatickej prevádzke na impulz riadiaceho systému, ako i po ľubovoľnom havarijnom alebo poruchovom procese (výpadok elektrického prúdu a podobne). Po uzavretí ventilu na prívod plynu sa zvyšok plynu v potrubí medzi ventilom a obvodovou komorou vysaje spontánne dobiehajúcou difúziou. Celý priestor skrine, uzavierajúcej agregát, je výhodne vzduchotesne uzatvorený a plyn alebo vykurovacia zmes, unikajúce prípadnými netesnosťami medzi jednotlivými konštrukčnými dielmi alebo vplyvom ľubovoľného poruchového procesu, sa odsávajú do zostupného ťahu a zmiešavajú sa s čerstvo vytváranou vykurovacou zmesou. Utesnenie skrine, obsahujúcej i zariadenie podľa vynálezu, voči okolitému ovzdušiu, umožňuje tiež minimalizáciu tepelných strát sálaním, pretože je využité na predohrev vstupujúceho vzduchu.Among the most important advantages achieved by using the device according to the invention are in particular its increased operational safety, achieved in particular by using the described diffuser with a peripheral chamber for generating the heating mixture, since it prevents the formation of an explosive mixture anywhere in the space of the unit, for example when the combustion system is switched off. both in automatic operation on the pulse of the control system and after any emergency or fault process (power failure, etc.). After closing the gas inlet valve, the remainder of the gas in the pipe between the valve and the peripheral chamber is sucked off by spontaneously running diffusion. The entire space of the enclosure enclosing the unit is preferably airtight and the gas or heating mixture escaping from any leaks between the components or due to any failure process is sucked downwardly and mixed with the freshly generated heating mixture. Sealing the enclosure, including the device according to the invention, against the ambient air also allows to minimize heat loss by radiation, since it is used to preheat the incoming air.

Opísané riešenie zmiešavacej komory umožňuje podstatné zníženie jej výšky, čím sú znížené jednak priestorové nároky zmiešavacieho a spaľovacieho systému, jednak tiež straty nespálenej vykurovacej zmesi unikajúcej do ovzdušia, napríklad pri automatickej prevádzke s dvojbodovou reguláciou zvlášť v zimnom období, alebo pri použití agregátu podľa vynálezu na ohrev teplej úžitkovej vody, zvlášť pre väčší počet osôb vo väčších množstvách.The described solution of the mixing chamber allows a substantial reduction of its height, which reduces both the space requirements of the mixing and combustion system and also the loss of unburned heating mixture escaping into the air, for example in automatic operation with two-point control especially in winter. DHW heating, especially for larger numbers of people in larger quantities.

Riešenie tepelného výmenníka ako dvojstupňového a jeho použitie na dochladenie spalín a súčasný predohrev spaľovacieho vzduchu umožňuje vyšší prestup tepla zo spalín, odvádzaných do dymovodu alebo iného obdobného zariadenia, dosahujúcich pri teplotnom spáde 70/50 *C maximálne teploty cca 55 *C. Množstvo vodnej pary, kondenzovanej pri dochladzovani spalín, tiež uľahčí dosiahnutie relatívne priaznivej hodnoty kyslosti kondenzátu, odvádzaného zo zariadenia podľa vynálezu, ktorý môže byť ďalej odvádzaný i do verejnej kanalizačnej siete a pri súčasnom dosiahnutí nízkych emisií škodlivín v spalinách, vypúšťaných do okolitého ovzdušia, ktorých priemerné koncentrácie sa pohybujú hlboko pod normami stanovenými súčasnými medzinárodnými predpismi na ochranu ovzdušia voči nežiaducim emisiám.The solution of the two-stage heat exchanger and its use for cooling the flue gases and simultaneous preheating of the combustion air allows higher heat transfer from the flue gases to the flue gas duct or other similar equipment, reaching a maximum temperature of about 55 ° C at 70/50 ° C. The amount of water vapor condensed while cooling the flue gas also facilitates the achievement of a relatively favorable acidity value of the condensate discharged from the device according to the invention, which can be further discharged to the public sewerage network while achieving low emissions of pollutants in the flue gas discharged into the ambient air. average concentrations are well below the standards set by current international air pollution control regulations.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Podstata vynálezu je ďalej vysvetlená na priložených vyobrazeniach, predstavujúcich príklad jeho vyhotovenia, kde na obr. 1 je znázornený schematicky rez difiizérom, na obr.2 je znázornený pôdorysný pohľad s rezom na difúzér z obr.l, vedený rovinou A-A’. Obr.3 predstavuje rez zmiešavacou komorou, na obr.4 je schematicky vyobrazený rez dvojstupňovým tepelným výmenníkom a obr.5 znázorňuje schematický rez príkladným vyhotovením spaľovacieho systému vykurovacieho plynového kondenzačného agregátu podľa vynálezu bez zážihovej, ovládacej a bezpečnostnej časti.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is further elucidated by the accompanying drawings, which show an exemplary embodiment thereof. 1 is a schematic cross-section through a diffuser; FIG. 2 is a cross-sectional plan view of the diffuser of FIG. 1 taken along the line A-A '. Fig. 3 is a cross-sectional view of the mixing chamber; Fig. 4 is a schematic cross-sectional view of a two-stage heat exchanger; and Fig. 5 is a schematic cross-sectional view of an exemplary embodiment of a combustion gas condensing unit combustion system without ignition, control and safety portion.

Príklad uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Difúzér 1 je vyhotovený v tvare Venturiho rúrky, vybavenej v blízkosti najužšej časti trojicou obvodových dýz 5, orientovaných tangenciálne s uhlovou odchýlkou 15° voči kolmici na stredovú os difuzéra 1; o rovnaký uhol sú odchýlené stredové osi všetkých obvodových dýz 5 voči rovine kolmej symetrály difuzéra 1. Obvodová komora 3 je vyhotovená ako duté valcovité teleso, pripojená k telesu difuzéra 1 a vybavená radiálnym prívodom 4 plynu. Na vstupnej strane je difúzér 1 vybavený pripojovacou armatúrou 2 a jeho výstupná strana je pripojená k armatúre 9, vyúsťujúcej do prívodnej sekcie 7 zmiešavacej komory 6 v tvare pozdĺžneho hranola prierezu nepravidelného viacuholnika, vybavenej dvojicou prívodných prieduchov 10 zo sieťoviny, orientovaných približne kolmo na pozdĺžnu stredovú rovinu prívodnej sekcie 7 a smer vstupu vykurovacej zmesi do zmiešavacej komory 6. Prívodná sekcia 7 je od prestupovej sekcie 8 izolovaná deliacim prieduchom 100, orientovaným ku stredovej rovine prívodovej sekcie 7 a smeru prívodu vykurovacej zmesi pod uhlom 80°. Susedné prívodné prieduchy 10 sú od seba a/alebo od obvodovej steny zmiešavacej komory 6, vybavené prívodom vykurovacej zmesi a/alebo od deliaceho prieduchu 100 vzdialené o interval rovnajúci sa ich výške. Všetky prívodné prieduchy 10 a deliaci prieduch 100 sú vyrobené zo sieťoviny s 28 % priedušnou plochou. Dno prestupovej komory 8 tvorí plošný horák 11, tvoriaci tiež súčasne časť homej obvodovej plochy kónický sa zužujúcej spaľovacej komory 12, v ktorej vnútornom priestore sú umiestnené štyri rady rúrok 13 v usporiadaní 5-4-3-2. V členitom dne spaľovacej komory 12 je zaústený rad šikmo uložených rúrok 14, vybavených povrchovým rebrovaním, ktorých opačný koniec vyúsťuje v blízkosti dolného ústia vzostupného kanála 15, ktorého horné ústie je pripojené k rúrke na odvádzanie spalín mimo priestoru zariadenia podľa vynálezu. Medzi jednou z obvodových stien vzostupného kanála 15 a obvodovou stenou spaľovacej komory 12 je vyhotovený uzatvorený zostupný kanál 17, ktorého horné ústie slúži ako hrdlo na prívod vzduchu na vytvorenie vykurovacej zmesi a v jeho spodnom ústí, pripojenom k prepojovaciemu kanálu 22, sú uložené šikmé rúrky 14 s vonkajším rebrovaním. Prepojovací kanál 22 vyúsťuje do komory ventilátora 21, ktorého výstup je pripojený k axiálnemu prívodu difuzéra 1. V najnižšom mieste vzostupného kanála 15 a v blízkosti dolných ústí šikmých rúrok 14 je pripojený zápachový uzáver 19. Vnútorný priestor vzostupného kanála 15 je vybavený kaskádou profilových rebier 16, ktorých dominujúca plocha je situovaná približne kolmo na smer vzostupu i výstupu vedených spalín. Vnútorný priestor zostupného kanála 17 je vybavený sústavou profilových rebier 18, umiestnených približne v smere prúdenia privádzaného vzduchu a pripojených k obvodovej stene zostupného kanála 17, tvoriacej súčasne jednu z obvodových stien vzostupného kanála 15. Celý spaľovací systém vykurovacích plynových kondenzačných agregátov podľa vynálezu je uložený a utesnený v skrini 23, vybavenej utesnenými otvormi s predchádzajúcimi prívodnými a vývodovými armatúrami.The diffuser 1 is designed in the form of a Venturi tube, provided in the vicinity of the narrowest part with three peripheral nozzles 5 oriented tangentially with an angle deviation of 15 ° to the perpendicular to the central axis of the diffuser 1; The circumferential chamber 3 is designed as a hollow cylindrical body, connected to the body of the diffuser 1 and equipped with a radial gas inlet 4. On the inlet side, the diffuser 1 is provided with a connecting fitting 2 and its outlet side is connected to the fitting 9 leading to the inlet section 7 of the mixing chamber 6 in the form of a longitudinal prism of irregular polygonal cross section equipped with a pair of inlet vents 10 the feed section 7 is insulated from the transfer section 8 by a separating vent 100 oriented towards the central plane of the feed section 7 and the feed direction of the heating mixture at an angle of 80 °. Adjacent inlet ducts 10 are provided from each other and / or from the peripheral wall of the mixing chamber 6 with an inlet of the heating mixture and / or from the separating duct 100 by an interval equal to their height. All inlet ducts 10 and separating ducts 100 are made of mesh with a 28% breathable area. The bottom of the transfer chamber 8 is formed by a flat burner 11, which also forms part of the upper peripheral surface of the conical tapering combustion chamber 12, in which four rows of tubes 13 are arranged in a 5-4-3-2 configuration. In the rugged bottom of the combustion chamber 12, a plurality of inclined tubes 14 are provided, provided with surface ribs, the opposite end of which flows near the lower mouth of the ascending channel 15, the upper mouth of which is connected to the flue gas pipe outside the plant. Between one of the peripheral walls of the ascending duct 15 and the peripheral wall of the combustion chamber 12, a closed downward duct 17 is provided, the upper mouth of which serves as the air inlet for the heating mixture, and oblique tubes 14 are disposed at its lower orifice. with external ribbing. The interconnecting channel 22 terminates in a ventilator chamber, the outlet of which is connected to the axial inlet of the diffuser 1. At the lowest point of the ascending channel 15 and near the lower mouths of the inclined tubes 14, a odor closure 19 is connected. the dominant surface of which is situated approximately perpendicular to the direction of rise and exit of the flue gas. The interior of the downcomer 17 is provided with a plurality of profile ribs 18 located approximately downstream of the supply air and connected to the peripheral wall of the downcomer 17 simultaneously forming one of the peripheral walls of the upward channel 15. The combustion system of the gas fired condensing units is sealed in a housing 23 equipped with sealed openings with previous inlet and outlet fittings.

Plyn sa do priestoru obvodovej komory 3 privádza potrubím s automatickým uzavieracím ventilom 20. Potrebné množstvo vzduchu na vytvorenie vykurovacej zmesi sa do priestoru difuzéra 1 vháňa pomocou ventilátora 21, pričom vonkajší vzduch sa privádza do vstupného otvoru zostupného kanála 17, po jeho priechode sa tu predohriaty vzduch vedie ďalej okolo plochy výmeny tepla, tvorenej i vonkajšou plochou rebier šikmo uložených rúrok 14; odtiaľ pokračuje ďalej prepojovacím kanálom 22 do difuzéra 1, kde sa zmiešava s plynom, nasávaným prostredníctvom obvodových dýz 5, ktorý difuzérom 1 prúdi ďalej po skrutkovici po jeho vnútornej stene, čím súčasne dochádza k jeho premiešaniu s predhriatym vzduchom. Premiešaná vykurovacia zmes sa ďalej vedie armatúrou 9 do zmiešavacej komory 6, príp. do prívodnej sekcie 7 postupne cez všetky jej časti, vymedzené prívodnými prieduchmi 10 a uľahčujúcimi dokonalú homogenizáciu vykurovacej zmesi vrátane jej pravidelnej a rovnomernej distribúcie do celého objemu prestupovej sekcie 8, ktorej prierez umožňuje rovnomerné rozloženie vykurovacej zmesi po celej ploche keramického horáka 11. Po prechode dýzami plošného horáka 11 sa vykurovacia zmes zapaľuje a horí, pričom sa ďalej vedie zostupne kónický sa zužujúcim priestorom spaľovacej komory 12, vo vnútornom priestore ktorej je uložená sústava rúrok 13 s ohrievaným médiom. Hranica hlavnej kondenzačnej zóny zariadenia podľa vynálezu je v spaľovacej komore 12 v závislosti od teploty média, privádzaného spätným vedením do rúrok 13 na úrovni prvého, príp. druhého radu rúrok 13 od dna spaľovacej komory 12. Zo spaľovacej komory 12 sa spaliny vedú ďalej zostupne do prvého stupňa tepelného výmenníka, pozostávajúceho z radu šikmo uložených rúrok 14, kde ďalším ochladením spalín dôjde k čiastočnej kondenzácii vodnej pary a odtoku vytvoreného kondenzátu do zápachového uzáveru 19, pričom čiastočne ochladené spaliny pokračujú ďalej vzostupným vedením do druhého stupňa tepelného výmenníka, tvoreného vzostup ným kanálom 15 sThe gas is supplied to the chamber 3 by means of a pipe with an automatic shut-off valve 20. The necessary air for the heating mixture is blown into the space of the diffuser 1 by means of a fan 21, the outside air is introduced into the inlet opening of the downflow duct 17. the air extends further around the heat exchange surface, also formed by the outer surface of the ribs of the inclined tubes 14; from there it continues through the interconnecting channel 22 to the diffuser 1, where it is mixed with the gas sucked through the peripheral nozzles 5, which flows through the diffuser 1 along the helix along its inner wall, thereby mixing it with the preheated air. The mixed heating mixture is further fed through the fitting 9 into the mixing chamber 6, resp. into the supply section 7 successively through all its parts, delimited by the inlet vents 10 and facilitating perfect homogenization of the heating mixture, including its regular and even distribution to the entire volume of the transfer section 8, the cross section of which permits uniform distribution of the heating mixture over the ceramic burner 11. For example, the heating mixture is ignited and burned, and is further directed downwardly in a conically narrowing space of the combustion chamber 12, in the interior of which a set of tubes 13 with heated medium is arranged. The boundary of the main condensation zone of the device according to the invention is in the combustion chamber 12, depending on the temperature of the medium supplied by the return line to the pipes 13 at the level of the first and the second conduits. From the combustion chamber 12, the flue gas is led downwardly to a first stage of a heat exchanger consisting of a series of obliquely arranged tubes 14, where further cooling of the flue gas leads to partial condensation of water vapor and condensate discharge to the odor trap. 19, wherein the partially cooled flue gas continues upwardly ascending to the second stage of the heat exchanger formed by the ascending channel 15 s.

SK 277937 Β6 kaskádou profilových rebier 16. Tu sa prúdiace spaliny ďalej ochladzujú, čim dochádza ku kondenzácii ďalšej frakcie vodných pár, obsiahnutých v spalinách, pričom kondenzát steká samospádom spať do zápachového uzáveru 19, z ktorého sa ďalej odvádza mimo priestoru spaľovacieho agregátu. Po opustení druhého stupňa tepelného výmenníka dosahuje pri teplotnom spáde cca 70/50 ’C výstupná teplota spalín, odvádzaných do okolitej atmosféry, teplotu maximálne 55 ’C.Here, the flue gas streams are further cooled, thereby condensing another fraction of the water vapor contained in the flue gas, whereby the condensate flows by gravity back to the odor trap 19, from which it is further discharged outside the combustion unit space. After leaving the second stage of the heat exchanger at a temperature gradient of about 70/50 ´C, the outlet temperature of the flue gases discharged into the surrounding atmosphere reaches a maximum temperature of 55 C. C.

Ďalšie, už menej významné ochladenie spalín je možné dosiahnuť protiprúdovým vedením vonkajšieho vzduchu do vykurovacieho agregátu a spalín do okolitého ovzdušia smerom k dymovodu alebo inému zariadeniu, z ktorého spaliny vystupujú do okolitej atmosféry a zmiešavajú sa s ňou. Šípky na celkovej schéme zariadenia podľa vynálezu znázorňujú pre prehľadnosť smer prúdenia médií v jednotlivých technologických uzloch. Svetlá výška zmiešavacej komory 6 je v porovnaní s obdobnými konštrukčnými riešeniami spaľovacích systémov kondenzačných agregátov znížená na jednu tretinu. Ďalšou výhodou, zvlášť ak sa zariadenie podľa vynálezu používa v automatickej prevádzke, je automatické vysatie nespálenej vykurovacej zmesi z priestoru celého agregátu až k uzavieraciemu ventilu 20 po ukončení spaľovania vykurovacej zmesi. Po uzavretí ventilu 20 sa postupne slabnúcou difúziou, zapríčinenou zotrvačným pohybom obežného kolesa ventilátora 21, vysaje zvyšok plynu 1 i z priestoru medzi uvedeným uzavieracím prvkom a difuzérom 1, čím sa zamedzí jeho nežiaducemu nahromadeniu a príp. možnosti vytvorenia výbušnej zmesi, ktorá môže byť iniciovaná napríklad náhodnou iskrou alebo iným, všeobecne známym spôsobom. Použitie difuzéra 1 na nasávanie plynu z prívodného potrubia a následnú tvorbu vykurovacej zmesi umožňuje bezporuchovú a spoľahlivú prevádzku zariadenia podľa vynálezu i v prípadoch, keď je pripojené k nízkotlakovému sieťovému rozvodu plynu s pracovným tlakom limitné sa blížiacim minimálne zaručeným tlakovým hodnotám v sieti.Further, less significant cooling of the flue gas can be achieved by counter-flowing the outside air to the heating unit and the flue gas to the ambient air towards the flue gas duct or other device from which the flue gas exits into the atmosphere and mixes with it. The arrows in the overall scheme of the device according to the invention show, for clarity, the direction of media flow in the individual technological nodes. The clear height of the mixing chamber 6 is reduced to one third compared to similar design solutions of the condenser aggregate combustion systems. A further advantage, especially when the device according to the invention is used in automatic operation, is the automatic suction of unburned heating mixture from the entire aggregate space up to the shut-off valve 20 after the heating mixture has been burned. After the valve 20 is closed, the remainder of the diffusion caused by the inertial movement of the fan impeller 21 is sucked off by the remainder of the gas 1 i from the space between said closure element and the diffuser 1, thereby avoiding undesired accumulation thereof. the possibility of forming an explosive mixture, which may be initiated, for example, by accidental spark or other, generally known method. The use of a diffuser 1 for sucking gas from the supply line and the subsequent formation of a heating mixture allows for a reliable and reliable operation of the device according to the invention even when connected to a low pressure gas mains with working pressure limiting to the minimum guaranteed pressure values in the network.

Claims

PATENT CLAIMS

Combustion system for heating gas condensing units, comprising supply and connection fittings, a combustion chamber and elements of a mixing chamber with a surface burner and a heat exchanger for cooling the flue gas, and simultaneously preheating the supply air connected to the lower part of the combustion chamber, characterized The venturi tube-shaped diffuser (1) is connected to the inlet of the mixing chamber (6) and is provided with an axial supply of compressed air along the outer periphery of which a peripheral chamber (3) in the form of a hollow rotary body with radial supply a gas, wherein the diffuser (1) is provided at least three circumferentially distributed circumferential nozzles (5) near the smallest inner diameter, the mixing chamber (6) consisting of an inlet section (7) divided by at least one inlet vent (10), perpendicular to the center line the inlet section and the direction of the inlet of the heating mixture, and from the section (8) of the vertical cross-section of an irregular polygon whose bottom is formed by a flat burner (10) and separated from the inlet section (7) by at least one separating vent (100); the heat exchanger is of two stages and consists of a set of obliquely arranged tubes (14) which open into the bottom of the combustion chamber (12) and equipped with ribs, the opposite ends of which extend near the bottom into the ascending channel (15) with odor closure (19); provided inside the casing of profile ribs (16), wherein between the at least one peripheral wall of the ascending channel (15) and the at least one peripheral wall of the combustion chamber (12) is a descending channel (17) provided inside the profile ribs (18); the lower orifice is connected to the axial inlet of the diffuser (1), for example by means of an interconnecting channel (22) opening into a fan chamber (21), the outlet of which is terminated by a connecting fitting (2).

The combustion gas condensing unit combustion system of claim 1, wherein the longitudinal axis of the peripheral nozzle (5) is deviated from a plane perpendicular to the longitudinal axis of the diffuser (1) by an angle of 15 v in the direction of the air passage.

The combustion gas condensing system combustion system of claim 1 or 2, wherein the longitudinal axis of the peripheral nozzle (5) is deviated from a straight line from its center to the center of the diffuser (1) by an angle of 13 to 17 ° in the direction. gas flow.

The combustion gas condensing unit combustion system of at least one of claims 1 to 3, wherein the plane of the separating vent (100) is at an angle equal to or less than 80 so with the central plane of the inlet section (7).

The combustion gas condensing unit combustion system according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the at least one inlet duct (10) and / or the separating duct (100) is made of mesh and placed in the mixing chamber (6) in such a way. 3. The method according to claim 1, characterized in that it is spaced from the front wall of the mixing chamber (6) provided with the heating mixture inlet or the adjacent inlet duct (10) and / or the separating duct (100) by at least an interval equal to its height.

The combustion gas condensing unit combustion system according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the total number of supply vents (10) is defined by the ratio of the width and length of the active surface of the surface burner (11) relative to each other. than 0.4, the required number of feed vents (10) is equal to one, while at a ratio of less than 0.4 and greater than 0.17, a suitable number of feed vents (10) in the mixing chamber is equal to two.

The combustion gas condensing unit combustion system according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the first inlet passage (10) in the mixing chamber (6) in the flow direction of the supplied heating mixture is formed as a sheet with a total airflow area of 28%. .