RU2187766C2

RU2187766C2 - Hot-water boiler

Info

Publication number: RU2187766C2
Application number: RU2000116280/06A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Витальевич Чукичев (UA); Дмитрий Витальевич Чукичев
Original assignee: Дмитрий Витальевич Чукичев
Priority date: 2000-06-26
Filing date: 2000-06-26
Publication date: 2002-08-20

Abstract

FIELD: water heating, applicable in heating systems. SUBSTANCE: the boiler has a casing and a square-shaped furnace with formation of a water jacket between them that are positioned horizontally in the ratio of the ceiling wall area to the area of each vertical wall as 1 to 10. The furnace is provided with a burner and a gas conduit, which is connected to a smoke flue. The burner and the smoke flue are positioned in the extreme sections of the furnace opposite in length, and crosspieces are vertically installed in the gas conduit across the flow of combustion products with formation of ducts for passage of combustion products alternately with the rear and front walls. The first crosspiece in the direction of flow of combustion products is installed with formation of a duct also with the ceiling wall. The branch pipe of supply of cold (circulating) water is installed on the side of the smoke flue, and the branch pipe of hot water discharge is installed in the upper part of the casing (water jacket) on the side of the burner, with a means for temperature rise installed above it. EFFECT: enhanced efficiency and reduced ejection of products of incomplete combustion into the atmosphere. 6 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к отопительной технике и может быть использовано для отопления помещений и домов. The invention relates to heating equipment and can be used for heating rooms and houses.

Известен водогрейный котел по патенту [1], который принят нами за прототип, как наиболее близкий к предлагаемому по технический сущности и достигаемому результату. Указанный котел содержит корпус и топочную камеру прямоугольной формы с образованием водяной рубашки между ними, которая снабжена в нижней части корпуса патрубком холодной воды, а в верхней части патрубком отвода горячей воды, при этом топочная камера имеет потолочную и вертикальные боковые, переднюю и заднюю стенки и снабжена горелочным устройством и соединенным с дымоходом газоходом, в котором поперек движению продуктов сгорания установлены вертикальные перемычки, образующие каналы для прохода продуктов сгорания, причем горелочное устройство и дымоход размещены в противоположных по длине топочной камеры крайних ее частях. Known hot water boiler according to the patent [1], which we adopted as a prototype, as the closest to the proposed technical essence and the achieved result. The specified boiler contains a housing and a combustion chamber of rectangular shape with the formation of a water jacket between them, which is equipped with a cold water pipe in the lower part of the body, and a hot water pipe in the upper part, while the furnace has ceiling and vertical side, front and rear walls and equipped with a burner device and a flue connected to the chimney, in which vertical jumpers are installed across the movement of the combustion products, forming channels for the passage of combustion products, and the burner the device and the chimney are placed in extreme parts opposite to the length of the combustion chamber.

Однако описанный котел имеет следующие недостатки:
- большой объем пространства топочной камеры, которое объединено с газоходом;
- движение продуктов сгорания и воды в одну сторону,
- малая поверхность наиболее эффективной горизонтальной (верхней) потолочной стенки топочной камеры;
- сравнительно низкая температура в топочной камере.However, the described boiler has the following disadvantages:
- a large amount of space of the combustion chamber, which is combined with the flue;
- the movement of combustion products and water in one direction,
- a small surface of the most effective horizontal (upper) ceiling wall of the combustion chamber;
- a relatively low temperature in the combustion chamber.

Перечисленные недостатки обусловливают низкий к.п.д. котла, а также образование большого количества продуктов неполного сгорания, которые выбрасываются в атмосферу и выносят с собой большое количество тепла, а также способствуют образованию сажи в газоходе и дымоходе. These shortcomings determine the low efficiency the boiler, as well as the formation of a large number of products of incomplete combustion, which are released into the atmosphere and carry a large amount of heat with them, and also contribute to the formation of soot in the flue and chimney.

В основу изобретения поставлена задача создать водогрейный котел, конструкция которого обеспечила бы повышение его к.п.д. и уменьшение выброса в атмосферу продуктов неполного сгорания путем усовершенствования конструкции корпуса и топочной камеры, обеспечив при этом уменьшение топочного пространства, более длинного пути движения продуктов сгорания, большей площади горизонтальной потолочной стенки топочной камеры и повышение температуры над горелочным устройством с сохранением при этом простоты изготовления и обслуживания. The basis of the invention is the task of creating a hot water boiler, the design of which would provide an increase in its efficiency and reducing the emission of incomplete combustion products into the atmosphere by improving the design of the casing and the combustion chamber, while ensuring a reduction in the furnace space, a longer path of movement of the combustion products, a larger area of the horizontal ceiling wall of the combustion chamber and an increase in temperature above the burner while maintaining ease of manufacture and service.

Для решения поставленной задачи в предложенном котле, содержащем корпус и топочную камеру прямоугольной формы, размещенные горизонтально с образованием водяной рубашки между ними, которая снабжена в нижней части корпуса патрубком подвода холодной воды, а в верхней части - патрубком отвода горячей воды, при этом топочная камера имеет потолочную и вертикальные боковые, переднюю и заднюю стенки и снабжена горелочным устройством и соединенным с дымоходом газоходом, в котором поперек движению продуктов сгорания установлены вертикальные перемычки, образующие каналы для прохода продуктов сгорания, причем горелочное устройство и дымоход размещены в противоположных по длине топочной камеры крайних ее частях, согласно изобретению отношение площади потолочной стенки топочной камеры к площади каждой из вертикальных стенок составляет от 1-10, перемычки образуют канал для прохода продуктов сгорания попеременно с задней и передней стенками, причем первая по ходу движения продуктов сгорания перемычка установлена с образованием канала также и с потолочной стенкой, патрубок подвода холодной воды установлен со стороны дымохода, а патрубок отвода горячей воды - со стороны горелочного устройства, а над последним установлено средство для повышения температуры. To solve the problem in the proposed boiler, comprising a rectangular body and a combustion chamber, arranged horizontally with the formation of a water jacket between them, which is equipped with a cold water supply pipe in the lower part of the body, and a hot water pipe in the upper part, the furnace chamber has a ceiling and vertical side, front and rear walls and is equipped with a burner and a flue connected to the chimney, in which vertical the tabs forming channels for the passage of combustion products, the burner device and the chimney placed in opposite extreme lengths of the combustion chamber, according to the invention, the ratio of the area of the ceiling wall of the combustion chamber to the area of each of the vertical walls is from 1-10, jumpers form a channel for passage combustion products alternately with the rear and front walls, and the first in the direction of the combustion products jumper is installed with the formation of the channel also with a ceiling wall, the inlet pipe Cold water is set by the chimney pipe and hot water outlet - from the burner and on the latter the means for raising the temperature.

Кроме того, первая по ходу продуктов сгорания перемычка может быть снабжена направляющим козырьком. In addition, the first jumper along the combustion products may be provided with a guide visor.

Кроме того, горелочное устройство может быть выполнено в виде трубки-горелки с двумя рядами отверстий по длине, вдоль которой с обеих сторон размещены трубы-поддувала, каждая из которых выполнена по длине со щелью (отверстиями) и снабжена пластиной-отбойником, прикрепленной с наружной стороны щелей (отверстий), причем трубка-горелка и трубы-поддувала установлены с выходом на панель, которой снабжен корпус. In addition, the burner device can be made in the form of a tube-burner with two rows of holes along the length, along which blow pipes are placed on both sides, each of which is made along the length with a slot (holes) and equipped with a fender plate attached to the outer sides of the slots (holes), with the tube-burner and the pipe-blower installed with access to the panel, which is equipped with a housing.

Кроме того, панель может быть снабжена заслонкой для труб-поддувал. In addition, the panel can be equipped with a damper for blowing pipes.

Кроме того, средство для повышения температуры может быть выполнено в виде жаростойкой решетки П-образной формы. In addition, the means for raising the temperature can be made in the form of a heat-resistant U-shaped lattice.

Отношение площади потолочной стенки топочной камеры к площади каждой из вертикальных стенок от 1-10 обеспечивает достаточную величину площади потолочной стенки, которая является наиболее эффективной горизонтальной поверхностью, через которую в основном происходит теплообмен и, как следствие, обеспечивается при этом улучшение теплообмена между продуктами сгорания и водой. При отношении меньше 1-го уменьшается площадь потолочной стенки, котел становится выше, увеличивается объем пространства над горелочным устройством, что ухудшает теплообмен. Увеличивать отношение более 10-ти не имеет смысла, т.к. габариты котла не будут отвечать разумным нормам. Вертикальные перегородки образуют Z-образный путь движения продуктов сгорания, что способствует увеличению пути их движения, снижению скорости движения и обусловливает улучшение теплообмена между продуктами сгорания и водой, которая движется навстречу, в том числе и по потолочной стенке со стороны водяной рубашки. Все это повышает к.п.д. котла. Кроме того, первая по ходу движения продуктов сгорания перемычка отделяет горелочное устройство от газохода, т. е. уменьшает объем пространства над горелочным устройством, что способствует повышению температуры. При этом продукты сгорания наиболее высокой температуры поднимаются к части потолочной стенки, где проходит к выходу уже достаточно нагретая вода водяной рубашки. Это обусловливает сохранение высокой температуры продуктов сгорания, которые направляются в газоход, а также благодаря этому достигается максимальный нагрев воды, которая идет в систему отопления. Установка над горелочным устройством средства для повышения температуры обеспечивает повышение температуры горения и, как следствие, ускорение химической реакции горения, что способствует более полному сгоранию, а значит, уменьшению в продуктах сгорания примесей, в т.ч. и токсичных, и снижению образования сажи. При этом также происходит стабилизация процесса горения в горелке даже при падении давления в газопроводе. Размещение патрубка подвода холодной воды (обратной воды) в нижней части корпуса (водяной рубашки) со стороны дымохода, а патрубка отвода горячей воды - в верхней части, со стороны горелочного устройства, обеспечивает противоток между продуктами сгорания и водой, что также способствует повышению к.п.д. Расположение патрубка холодной воды со стороны дымохода обеспечивает использование теплоты уходящих продуктов сгорания для частичного подогрева воды уже на входе в котел и уменьшение температуры уходящих в атмосферу газов, т.е., кроме всего, уменьшается вынос тепла, что также способствует повышению к.п.д. котла. Изготовление горелочного устройства в виде трубки-горелки с трубами-поддувалами с обеих сторон, на поверхности которых (труб-поддувал) прикреплены пластины-отбойники, обеспечивает подачу воздуха точно к месту горения, что способствует более полному сгоранию газа. Также уменьшается забор воздуха из помещения. The ratio of the area of the ceiling wall of the combustion chamber to the area of each of the vertical walls from 1-10 provides a sufficient amount of the area of the ceiling wall, which is the most effective horizontal surface through which heat transfer mainly occurs and, as a result, the heat exchange between the combustion products and water. When the ratio is less than 1, the area of the ceiling wall decreases, the boiler becomes higher, the amount of space above the burner increases, which affects heat transfer. Increasing the ratio of more than 10 does not make sense, because the dimensions of the boiler will not meet reasonable standards. Vertical partitions form a Z-shaped path of movement of the combustion products, which helps to increase the path of their movement, reduce the speed of movement and improves heat transfer between the combustion products and water, which moves towards, including along the ceiling wall from the side of the water jacket. All this increases the efficiency boiler. In addition, the first jumper in the direction of combustion products separates the burner device from the gas duct, i.e., reduces the amount of space above the burner device, which contributes to an increase in temperature. In this case, the products of combustion of the highest temperature rise to the part of the ceiling wall, where the already heated water of the water jacket passes to the exit. This leads to the preservation of a high temperature of the combustion products that are sent to the gas duct, and also due to this, the maximum heating of the water that goes into the heating system is achieved. The installation of a means for raising the temperature above the burner device provides an increase in the combustion temperature and, as a result, an acceleration of the chemical reaction of combustion, which contributes to a more complete combustion, and hence, a decrease in impurities in the combustion products, including and toxic, and reduce soot formation. At the same time, the combustion process in the burner is stabilized even when the pressure in the gas pipeline drops. Placing a cold water supply pipe (return water) in the lower part of the body (water jacket) from the chimney side, and a hot water discharge pipe in the upper part, from the burner side, provides a counter flow between the combustion products and water, which also contributes to an increase in. p.d. The location of the cold water pipe on the side of the chimney ensures the use of the heat of the exhaust products of combustion for partial heating of water already at the inlet of the boiler and a decrease in the temperature of the gases leaving the atmosphere, i.e., in addition, the heat transfer decreases, which also increases the efficiency d. boiler. The manufacture of a burner device in the form of a burner tube with blower tubes on both sides, on the surface of which (blower tubes) fenders are attached, provides air precisely to the combustion site, which contributes to a more complete combustion of gas. The air intake from the room is also reduced.

Заслонка, которой снабжена панель для регулирования прохождения воздуха в трубы-поддувала, и соединение ее с металлическим стержнем, прикрепленным другим концом над горелочным устройством, дает возможность регулирования прохождения воздуха в зону горения из-за увеличения длины стержня при нагреве. Выполнение первой по ходу движения продуктов сгорания перемычки с козырьком с образованием канала для прохода продуктов сгорания с потолочной стенкой способствует направлению их (продуктов сгорания) вдоль потолочной стенки от одной боковой стенки до другой, что способствует лучшему использованию площади потолочной стенки топочной камеры для теплообмена, а также при этом ограничивается еще больше объем пространства над горелочным устройством, что обусловливает повышение температуры продуктов сгорания над ним. Это способствует повышению к.п.д. и уменьшению образования продуктов неполного сгорания, и, как следствие, - сажи. Выполнение средства для повышения температуры в виде жаростойкой решетки, размещенной над горелочным устройством, обеспечивает, особенно в сочетании с пластинами-отбойниками, значительное уменьшение образования продуктов неполного сгорания, а также стабилизацию горения пламени горелки. The damper, which is equipped with a panel for regulating the passage of air into the blower tubes, and connecting it to a metal rod attached to the other end above the burner device, makes it possible to control the passage of air into the combustion zone due to the increase in the length of the rod during heating. Performing the first in the direction of combustion products of the jumper with a visor with the formation of a channel for the passage of combustion products with a ceiling wall contributes to the direction of them (combustion products) along the ceiling wall from one side wall to another, which contributes to better use of the area of the ceiling wall of the combustion chamber for heat exchange, and while this also limits even more the amount of space above the burner device, which leads to an increase in the temperature of the combustion products above it. This contributes to an increase in efficiency. and reducing the formation of products of incomplete combustion, and, as a result, soot. The implementation of the means to increase the temperature in the form of a heat-resistant lattice located above the burner device, provides, especially in combination with fenders, a significant reduction in the formation of products of incomplete combustion, as well as stabilization of the combustion of the flame of the burner.

Таким образом, предложенная конструкция корпуса и топочной камеры обеспечивает повышение к. п.д. котла, уменьшение образования продуктов неполного сгорания и уменьшение образования сажи. При этом сохраняется простота изготовления и обслуживания. Thus, the proposed design of the housing and the combustion chamber provides an increase in efficiency boiler, reducing the formation of products of incomplete combustion and reducing the formation of soot. At the same time, ease of manufacture and maintenance is maintained.

Сущность изобретения поясняется чертежами:
на фиг.1 изображен общий вид спереди котла;
на фиг.2 изображен продольный разрез котла;
на фиг.3 изображен разрез А-А фиг.2;
на фиг.4 изображен разрез Б-Б фиг.2;
на фиг.5 изображено место I фиг.2.The invention is illustrated by drawings:
figure 1 shows a General front view of the boiler;
figure 2 shows a longitudinal section of the boiler;
figure 3 shows a section aa of figure 2;
figure 4 shows a section bB of figure 2;
figure 5 shows the place I of figure 2.

Предложенный водогрейный котел содержит корпус 1 и топочную камеру 2 прямоугольной формы, размещенные горизонтально, между которыми образована водяная рубашка 3, которая снабжена патрубками подвода 4 холодной воды и отвода 5 горячей воды, а топочная камера 2 имеет потолочную 6, вертикальные боковые 7, 8, переднюю 9 и заднюю 10 стенки и снабжена горелочным устройством 11 и газоходом 12, в котором поперек движению продуктов сгорания установлены вертикальные перемычки 13, и который соединен с дымоходом 14. При этом отношение площади потолочной стенки 6 к площади каждой из вертикальных стенок 7, 8, 9 и 10 от 1-10, а горелочное устройство 11 и дымоход 14 размещены в противоположных по длине топочной камеры крайних частях, т.е. соответственно со стороны боковых стенок 7 и 8. Причем перемычки 13 установлены с образованием каналов 15 для прохода продуктов сгорания попеременно с задней 10 и передней 9 стенками. Первая перемычка 13 по ходу движения продуктов сгорания установлена с образованием дополнительного канала 16 с потолочной стенкой 6. Патрубок 4 подвода холодной воды установлен в нижней части корпуса 1 (водяной рубашки 3) со стороны дымохода 14, а патрубок 5 отвода горячей воды - в верхней части со стороны горелочного устройства 11. Над последним установлено средство 17 для повышения температуры. The proposed boiler includes a housing 1 and a combustion chamber 2 of rectangular shape, arranged horizontally, between which a water jacket 3 is formed, which is equipped with nozzles for supplying cold water 4 and hot water outlet 5, and the combustion chamber 2 has a ceiling 6, vertical side 7, 8, the front 9 and rear 10 walls and is equipped with a burner 11 and a flue 12, in which vertical bridges 13 are installed across the movement of the combustion products, and which is connected to the chimney 14. The ratio of the area of the ceiling wall 6 to the area of each of the vertical walls 7, 8, 9 and 10 from 1-10, and the burner 11 and the chimney 14 are placed in the opposite parts along the length of the combustion chamber, i.e. respectively, from the side of the side walls 7 and 8. Moreover, the jumpers 13 are installed with the formation of channels 15 for the passage of combustion products alternately with the rear 10 and front 9 walls. The first jumper 13 in the direction of the combustion products is installed with the formation of an additional channel 16 with a ceiling wall 6. A pipe 4 for supplying cold water is installed in the lower part of the housing 1 (water jacket 3) from the side of the chimney 14, and a pipe 5 for removing hot water is in the upper part from the side of the burner 11. Above the latter, a means 17 for raising the temperature is installed.

Кроме того, первая по ходу движения продуктов сгорания перемычка 13 может быть снабжена направляющим козырьком 18. In addition, the first in the direction of the combustion products jumper 13 may be provided with a guide visor 18.

Кроме того, горелочное устройство 11 целесообразно изготовлять в виде трубки-горелки 19 с двумя рядами отверстий 20 по длине, вдоль которой с обеих сторон параллельно размещены трубы-подоувала 21, каждая из которых выполнена по длине со щелью (отверстиями) 22 и снабжена пластиной-отбойником 23, прикрепленной с наружной стороны щелей (отверстий) 22. Трубка-горелка 19 и трубы-поддувала 21 установлены с выходом на панель 24, которой снабжен корпус 1. Причем панель 24 может быть снабжена заслонкой 25 для труб-поддувал 21. In addition, the burner device 11, it is advisable to produce in the form of a tube-burner 19 with two rows of holes 20 along the length, along which on both sides parallel pipes 21 are placed, each of which is made in length with a slot (holes) 22 and is provided with a plate- a fender 23, attached on the outside of the slots (holes) 22. The tube-burner 19 and the blower pipe 21 are installed with access to the panel 24, which is equipped with a housing 1. Moreover, the panel 24 may be provided with a shutter 25 for the blower pipe 21.

Кроме того, заслонка 25 может быть соединена с металлическим стержнем 26, который жестко закреплен другим концом в топочной камере 2 над горелочным устройством 11. In addition, the shutter 25 can be connected to a metal rod 26, which is rigidly fixed to the other end in the combustion chamber 2 above the burner device 11.

Кроме того, средство 17 для повышения температуры может быть выполнено в виде жаростойкой решетки. In addition, the means 17 for increasing the temperature can be made in the form of a heat-resistant lattice.

Кроме того, панель 24 снабжена в нижней части дверкой 27 для закрывания соответствующего поддувала
Работает котел следующим образом. Сначала полностью открывается поддувальная дверка 27 и держится открытой до получения рабочей температуры в дымоходе 14, а при возникновении естественной тяги закрывается. В это время стержень 26 разогревается, действует на заслонку 25, которая отклоняется от панели 24, открывая доступ воздуха в трубу поддувала. Воздух всасывается и подается к месту горения. В процессе горения продукты сгорания поднимаются, проходят через средство повышения температуры 11, где реакция горения газовоздушной смеси ускоряется, и поднимаются дальше к потолочной стенке, направляемые первой перегородкой 13, потом направляются в газоход 12 и, проходя каналы 16, 15, Z-образно двигаются в сторону дымохода 14, по которому выходят в атмосферу. Одновременно в водяную рубашку 3 посредством патрубка 4 подается обратная (холодная) вода, которую необходимо подогреть. Вода поднимается вверх и со стороны дымохода 14 забирает тепло у выходящих продуктов сгорания, нагреваясь. Далее, поднимаясь, вода проходит в том числе по потолочной стенке 6, отбирая тепло у продуктов сгорания, которые движутся в противоположном направлении с другой стороны потолочной стенки 6. Горячая вода отводится посредством патрубка 5, проходя по наиболее нагретой поверхности топочной камеры, где находится горелочное устройство 11, нагревается окончательно и выходит в отопительную систему.In addition, the panel 24 is provided at the bottom with a door 27 for closing the corresponding blower
The boiler operates as follows. First, the blower door 27 fully opens and keeps open until the working temperature in the chimney 14 is obtained, and closes when natural draft occurs. At this time, the rod 26 heats up, acts on the shutter 25, which deviates from the panel 24, allowing air to enter the blower pipe. Air is sucked in and fed to the combustion site. In the process of combustion, the combustion products rise, pass through a means of increasing the temperature 11, where the combustion reaction of the gas-air mixture is accelerated, and rise further to the ceiling wall, guided by the first partition 13, then sent to the duct 12 and, passing channels 16, 15, move in a Z-shape towards the chimney 14, through which they exit into the atmosphere. At the same time, reverse (cold) water is supplied to the water jacket 3 by means of the pipe 4, which must be heated. Water rises and from the chimney 14 takes heat from the exhaust products of heating, heating up. Further, rising, water passes along the ceiling wall 6, taking away heat from the combustion products, which move in the opposite direction from the other side of the ceiling wall 6. Hot water is discharged through the pipe 5, passing along the most heated surface of the combustion chamber, where the burner device 11, heats up completely and enters the heating system.

Источник информации
1. DT 2434536, F 24 H 1/24, 05.02.1976.Sourse of information
1. DT 2434536, F 24 H 1/24, 02/05/1976.

Claims

1. A hot water boiler comprising a rectangular body and a combustion chamber arranged horizontally to form a water jacket between them, which is equipped with a cold water supply pipe in the lower part of the body and a hot water discharge pipe in the upper part, the furnace chamber has a ceiling and vertical side, front and rear walls and is equipped with a burner and a flue connected to the chimney, in which vertical bridges are installed across the movement of the combustion products, forming channels for the course of the combustion products, the burner device and the chimney located in opposite extreme lengths of the combustion chamber, characterized in that the ratio of the area of the ceiling wall of the combustion chamber to the area of each of the vertical walls is 1-10, jumpers form a channel for the passage of combustion products alternately with rear and front walls, the first jumper in the direction of combustion products being installed with the formation of a channel also with a ceiling wall, the cold water inlet pipe is installed on the sides chimney pipe and hot water outlet - from the burner and on the latter the means for raising the temperature.

2. The hot water boiler according to claim 1, characterized in that the first jumper along the direction of the combustion products is equipped with a guide visor.

3. The hot water boiler according to claims 1 and 2, characterized in that the burner device is made in the form of a burner tube with two rows of holes along the length, along which blow pipes are placed on both sides, each of which is made along the length with a slot (holes ) and is equipped with a chipper plate attached to the outside of the slots (openings), and the burner tube and the blower tube are installed with access to the panel with which the housing is provided.

4. The boiler according to claim 3, characterized in that the panel is provided with a damper for blowing pipes.

5. A water boiler according to claims 3 and 4, characterized in that the damper is connected to a metal rod, which is rigidly fixed to the other end in the combustion chamber above the burner device.

6. A hot water boiler according to claims 1 to 3, characterized in that the means for raising the temperature is made in the form of a heat-resistant lattice.