RU188648U1

RU188648U1 - Solid fuel boiler

Info

Publication number: RU188648U1
Application number: RU2019101525U
Authority: RU
Inventors: Олег Михайлович Шаров
Original assignee: Олег Михайлович Шаров
Priority date: 2019-01-21
Filing date: 2019-01-21
Publication date: 2019-04-18

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к теплоэнергетике и касается конструкции котла на твердом топливе, преимущественно на биотопливе в виде пеллет и сухой щепы, которая может быть использована при производстве котлов большой мощности. Котел на твердом топливе содержит водяную рубашку, вертикальную цилиндрическую топку, закрытую сверху, вертикальную цилиндрическую камеру сгорания и горелку, установленные в топке, вертикальные дымогарные трубы. При этом вертикальные дымогарные трубы установлены с одной стороны от топки и размещены в линейном порядке по прямоугольной сетке. Техническим результатом от использования полезной модели является уменьшение внешних габаритов котла на твердом топливе и его веса. 2 ил.The proposed utility model relates to heat and power engineering and concerns the design of a solid fuel boiler, mainly biofuel in the form of pellets and dry chips, which can be used in the manufacture of high-power boilers. The solid fuel boiler contains a water jacket, a vertical cylindrical firebox, closed at the top, a vertical cylindrical combustion chamber and a burner installed in the firebox, and vertical smoke tubes. At the same time, the vertical smoke tubes are installed on one side of the firebox and placed in a linear order along a rectangular grid. The technical result from the use of the utility model is to reduce the external dimensions of the boiler on solid fuel and its weight. 2 Il.

Description

Предлагаемая полезная моделей относится к теплоэнергетике и касается конструкции котла на твердом топливе, преимущественно на биотопливе в виде пеллет и сухой щепы, которая может быть использована при производстве котлов большой мощности.The proposed utility model relates to heat and power engineering and concerns the design of a solid fuel boiler, mainly biofuel in the form of pellets and dry chips, which can be used in the manufacture of high-power boilers.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к предлагаемой полезной модели является котел на твердом топливе, защищенный патентом RU 157016 U1, кл. F24H 1/00, опубл. 20.11.2015, принятый за ближайший аналог (прототип). The closest in technical essence and the achieved technical result to the proposed utility model is a solid fuel boiler, protected by patent RU 157016 U1, cl. F24H 1/00, publ. 11.20.2015, adopted for the closest analogue (prototype).

Котел по прототипу содержит водяную рубашку, вертикальную цилиндрическую топку, закрытую сверху, вертикальную цилиндрическую камеру сгорания и горелку, установленные в топке, вертикальные дымогарные трубы, радиально установленные вокруг топки на одном расстоянии от центральной оси котла, с установленными в трубах зачистными щетками – турбулизаторами. В данной схеме котла используется реверс пламени в топке. Пламя идет из камеры сгорания по центру топки вверх, затем отражается от верхней крышки топки и опускается вниз вдоль стенок топки. При этом эффективно решаются две задачи: во-первых горячая камера сгорания отделена от холодных стенок топки и получается адиабатный котел, во-вторых вся поверхность топки участвует в теплообмене. Радиальная схема позволяет минимизировать геометрические и весовые характеристики котла в сравнении с другими конструкциями, например, линейными. Последнее актуально при возможности размещения дымогарных труб по окружности в один ряд вокруг камеры сгорания, т.е. для котлов малой и средней мощности до 90 кВт.The boiler of the prototype contains a water jacket, a vertical cylindrical furnace, closed at the top, a vertical cylindrical combustion chamber and a burner installed in the furnace, vertical smoke tubes that are radially mounted around the furnace at one distance from the central axis of the boiler, with turbulators installed in the pipes. In this scheme, the boiler uses a reverse flame in the furnace. The flame goes from the combustion chamber in the center of the furnace up, then it is reflected from the top cover of the furnace and goes down along the walls of the furnace. In this case, two problems are effectively solved: first, the hot combustion chamber is separated from the cold walls of the furnace and an adiabatic boiler is obtained, and secondly, the entire surface of the furnace participates in heat exchange. The radial scheme allows minimizing the geometric and weight characteristics of the boiler in comparison with other structures, for example, linear ones. The latter is relevant when it is possible to place the flue tubes around the circumference in one row around the combustion chamber, i.e. for boilers of small and medium power up to 90 kW.

Преимуществами и общими признаками устройства по прототипу с предлагаемой полезной моделью является наличие водяной рубашки, вертикальной цилиндрической топки, закрытой сверху, вертикальной цилиндрической камеры сгорания и горелки, установленных в топке, вертикально размещенных дымогарных труб, с установленными в них зачистными щетками – турбулизаторами, что позволяет использовать схему с реверсом пламени в топке котла, в том числе отделение горячих стенок камеры сгорания от холодных стенок топки и эффективное использование всей теплообменной поверхности топки.The advantages and common features of the device prototype with the proposed utility model are the presence of a water jacket, a vertical cylindrical furnace, closed at the top, a vertical cylindrical combustion chamber and a burner installed in the furnace, vertically placed smoke tubes, with wiper blades installed in them, which allows use the scheme with flame reversal in the boiler furnace, including the separation of the hot walls of the combustion chamber from the cold walls of the furnace and the effective use of all surface exchange of the furnace.

Однако, устройство по прототипу, не лишено недостатков. В первую очередь - это сложность масштабирования. Конструкция котла спроектирована и оптимизирована для котлов малой и средней мощности. В расчете котла существует жесткая взаимосвязь между объемом камеры сгорания и площадью дымогарных труб. Эта зависимость мало меняется с изменением мощности котла, она определяется процессами горения топлива и передачи тепла водяной рубашке. С другой стороны, при прочих равных условиях, объем камеры сгорания пропорционален квадрату радиуса камеры, а поверхность дымогарных труб – соответственно их количеству. При масштабировании котла, например, при увеличении мощности котла в два раза, радиус камеры сгорания увеличивается пропорционально корню из двух, а количество труб в два раза. Таким образом, при увеличении мощности котла вокруг камеры сгорания необходимо разместить дымогарные трубы в два, и более рядов. Площадь поперечного сечения котла при этом будет использоваться не рационально. Котел становится слишком большим, широким и неудобным для обслуживания по эргономическим параметрам (длины человеческих рук не хватает). Преимущество радиальной схемы при большой мощности котла исчезает. However, the device of the prototype, is not without flaws. First and foremost is the difficulty of scaling. The design of the boiler is designed and optimized for boilers of small and medium power. In the calculation of the boiler there is a hard relationship between the volume of the combustion chamber and the area of the fire tubes. This dependence does not change much with changes in boiler power, it is determined by the processes of fuel combustion and heat transfer to the water jacket. On the other hand, ceteris paribus, the volume of the combustion chamber is proportional to the square of the radius of the chamber, and the surface of the fire tubes, according to their number. When the boiler is scaled, for example, when the boiler capacity is doubled, the radius of the combustion chamber increases in proportion to the root of two, and the number of pipes doubled. Thus, when increasing the power of the boiler around the combustion chamber, it is necessary to place the fire tubes in two or more rows. The cross-sectional area of the boiler will not be used efficiently. The boiler becomes too large, wide and inconvenient to maintain on ergonomic parameters (the length of human hands is not enough). The advantage of the radial scheme with a large boiler power disappears.

В задачу предлагаемой полезной модели положено усовершенствование конструкции котла на твердом топливе большой мощности. The objective of the proposed utility model is to improve the design of a solid fuel boiler of high power.

Технический результат от использования полезной модели заключается в уменьшении внешних габаритов котла на твердом топливе и его веса. The technical result from the use of the utility model is to reduce the external dimensions of the boiler on solid fuel and its weight.

Поставленная задача достигается тем, что в котле на твердом топливе, содержащем водяную рубашку, вертикальную цилиндрическую топку, закрытую сверху, вертикальную цилиндрическую камеру сгорания и горелку установленные в топке, вертикальные дымогарные трубы, дымогарные трубы установлены с одной стороны от топки и размещены в линейном порядке по прямоугольной сетке; водяная рубашка образована двумя полуцилиндрами и двумя плоскостями.The task is achieved by the fact that in a solid fuel boiler containing a water jacket, a vertical cylindrical furnace closed at the top, a vertical cylindrical combustion chamber and a burner installed in the furnace, vertical smoke tubes, smoke tubes are installed on one side of the furnace and placed in a linear manner on a rectangular grid; water jacket is formed by two half-cylinders and two planes.

На фиг.1 представлен вертикальный разрез котла на твердом топливе.Figure 1 shows a vertical section of a solid fuel boiler.

На фиг.2 представлен горизонтальный разрез котла на твердом топливе.Figure 2 presents a horizontal section of the boiler on solid fuel.

Конструктивно котел на твердом топливе на фиг. 1-2 содержит: Structurally, the solid fuel boiler in FIG. 1-2 contains:

1 - водяную рубашку;1 - water jacket;

2 – вертикальную цилиндрическую топку (жаровую трубу);2 - a vertical cylindrical furnace (fire tube);

3 – вертикальную цилиндрическую камеру сгорания; 3 - vertical cylindrical combustion chamber;

4 – горелку;4 - burner;

5 – вертикальные дымогарные трубы$5 - vertical smoke tubes $

6 – зачистные щетки-турбулизаторы.6 - wiper blades turbulators.

Водяная рубашка 1 образована двумя полуцилиндрами – и двумя плоскостями.Water jacket 1 is formed by two half-cylinders - and two planes.

Вертикальная цилиндрическая топка 2 размещена в центре одного из полуцилиндров водяной рубашки 1. Вертикальная цилиндрическая топка 2 выполнена закрытой сверху.A vertical cylindrical furnace 2 is placed in the center of one of the semi-cylinders of the water jacket 1. The vertical cylindrical furnace 2 is closed at the top.

Вертикальная цилиндрическая камера сгорания 3 установлена в вертикальной цилиндрической топке 2 на оси.Vertical cylindrical combustion chamber 3 is installed in a vertical cylindrical furnace 2 on the axis.

В нижней части вертикальной цилиндрической топки 2 под вертикальной цилиндрической камерой сгорания 3 установлена горелка 4.In the lower part of the vertical cylindrical furnace 2 under the vertical cylindrical combustion chamber 3 installed burner 4.

Вертикальные дымогарные трубы 5 установлены с одной стороны от топки 2 и размещены в линейном порядке по прямоугольной сетке.Vertical smoke tube 5 is installed on one side of the furnace 2 and placed in linear order along a rectangular grid.

В вертикальных дымогарных трубах 5 установлены зачистные щетки–турбулизаторы 6.In vertical flue tubes 5, cleaning brushes – turbulators 6 are installed.

Предлагаемая полезная модель работает следующим образом. The proposed utility model works as follows.

Топливо (пеллеты) подаются и сгорают на горелке 4 в присутствии первичного воздуха. В процессе нагрева топлива из него выделяются горючие газы, которые дожигаются в вертикальной цилиндрической камере сгорания 3 при подаче вторичного воздуха. В верхней части вертикальной цилиндрической топки 2 сгоревшие газы разворачиваются (выполняют реверс хода), опускаются вниз вдоль стенок топки и поступают в вертикальные дымогарные трубы 5, где отдают тепло водяной рубашке 1. Fuel (pellets) are fed and burned on the burner 4 in the presence of primary air. In the process of heating the fuel, combustible gases are emitted from it, which are burned in a vertical cylindrical combustion chamber 3 when the secondary air is supplied. In the upper part of the vertical cylindrical furnace 2, the burnt gases are unrolled (they reverse the course), they go down along the walls of the furnace and enter the vertical smoke tubes 5, where heat is given off to the water jacket 1.

Установка вертикальных дымогарных труб с одной стороны от топки и размещение их в линейном порядке по прямоугольной сетке обеспечивает уменьшение габарита котла на твердом топливе большой мощности по ширине, снижает его вес, а также облегчает его обслуживание.Installing vertical flue pipes on one side of the furnace and placing them in linear order along a rectangular grid reduces the size of the boiler for solid fuel of high power width, reduces its weight, and also makes it easier to maintain.

В тоже время все преимущества схемы с реверсом пламени в топке котла, в том числе отделение горячих стенок камеры сгорания от холодных стенок топки и эффективное использование всей теплообменной поверхности топки, сохраняются.At the same time, all the advantages of the scheme with flame reversal in the boiler furnace, including the separation of the hot walls of the combustion chamber from the cold walls of the furnace and the efficient use of the entire heat exchange surface of the furnace, remain.

Claims

1. A solid fuel boiler containing a water jacket, a vertical cylindrical fire chamber, closed at the top, a vertical cylindrical combustion chamber, a burner installed in the firebox, vertical smoke tubes, characterized in that the smoke tubes are installed on one side of the firebox and are arranged in a linear manner on a rectangular grid.

2. The boiler according to claim 1, characterized in that the water jacket is formed by two semi-cylinders and two planes.