Теплогенератор

Настоящее изобретение относится к теплогенераторам (водотрубным котлам и теплопроизводящим установкам) с устройствами сжигания сыпучего топлива и теплообмена. Теплогенератор содержит топку с горелкой, теплообменник и газоход. Горелка топки выполнена расширяющейся кверху чашеобразной формы с щелевидными пазами на боковой поверхности для подачи воздуха на горение топлива и отверстием в нижней части для подачи топлива. Теплообменник снабжен тремя концентрически установленными цилиндрами, образующими соединенные между собой внешний и внутренний резервуары, заполненные теплоносителем, и промежуточную полость, размещенную между резервуарами. Газоход состоит из линейной части и части спиралевидной формы, образованной в промежуточной полости при помощи установленной в ней спиралевидной стенки. Такое выполнение теплогенератора позволяет увеличить его КПД за счет повышения полноты сгорания топлива, и коэффициента теплопередачи. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к теплогенераторам (водотрубным котлам и теплопроизводящим установкам) с устройствами сжигания сыпучего топлива и теплообмена.

Известны теплогенераторы с верхней подачей сыпучего топлива, в которых топливо в горелку подается сверху через зону дожига, а теплообменник содержит прямолинейные многоходовые газоходы (см. Левин Р.Е. «Теплотехника», М., Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1951 г., с.85-87).

Однако известные теплогенераторы характеризуются невысоким КПД вследствие неполного сгорания частиц топлива, уносимых встречными потоками газов, и низкого коэффициента теплопередачи теплообменника, а также сложностью и повышенным гидродинамическим сопротивлением газоходов, на преодоление которых затрачивается дополнительная энергия.

Задачей настоящего изобретения является увеличение КПД теплогенератора за счет повышения полноты сгорания топлива и коэффициента теплопередачи теплообменника, а также упрощение конструкции.

Поставленная задача решается тем, что теплогенератор содержит топку с горелкой, теплообменник и газоход, при этом горелка топки выполнена расширяющейся кверху чашеобразной формы с щелевидными пазами на боковой поверхности для подачи воздуха на горение топлива и отверстием в нижней части для подачи топлива, теплообменник снабжен тремя концентрически установленными цилиндрами, образующими соединенные между собой внешний и внутренний резервуары, заполненные теплоносителем, и промежуточную полость, размещенную между резервуарами, а газоход состоит из линейной части и части спиралевидной формы, образованной в промежуточной полости при помощи установленной в ней спиралевидной стенки.

Поставленная задача решается также тем, что теплогенератор может быть снабжен устройством для подачи топлива в горелку топки, состоящим из загрузочного бункера и соединенного с ним винтового транспортера, размещенного в трубе, сообщенной с отверстием в нижней части горелки для подачи топлива.

Поставленная задача решается также тем, что теплогенератор может быть дополнительно снабжен воздуховодом нижнего уровня горения, образованным стенками трубы винтового транспортера и охватывающей ее внешней трубы.

Поставленная задача решается также тем, что теплогенератор может быть дополнительно снабжен воздуховодом верхнего уровня горения с щелевидными пазами, расположенными в верхней части топки.

На чертеже представлен общий вид предлагаемого теплогенератора.

Теплогенератор содержит топку 1 с горелкой 2, теплообменник 3 и газоход 4. Горелка 2 топки 1 выполнена чашеобразной формы, расширяющейся кверху, с щелевидными пазами 5 на боковой поверхности для подачи воздуха на горение топлива и отверстием 6 в нижней части для подачи топлива. Устройство для подачи топлива в горелку 2 топки 1 состоит, например, из загрузочного бункера 7 и соединенного с ним винтового (шнекового) транспортера 8, размещенного в трубе 9, сообщенной при помощи, например, улитки 10 с отверстием 6 в нижней части горелки 2. Воздуховод 11 нижнего уровня горения теплогенератора может быть образован стенками трубы 9 винтового транспортера 8 и охватывающей ее внешней трубы 12. Воздуховод 13 верхнего уровня горения теплогенератора может быть выполнен с щелевидными пазами 14, расположенными в верхней части топки 1. Внизу под горелкой 2 расположен зольник 15 для сбора крупных частиц золы. Теплообменник 3 снабжен тремя концентрически установленными цилиндрами 16, 17 и 18, образующими соединенные между собой трубками 19 внешний и внутренний резервуары 20, 21, заполненные теплоносителем, например, водой, и промежуточную полость 22, размещенную между резервуарами 20, 21. Внешний резервуар 20 теплообменника 3 покрыт слоем теплоизоляции 23. В нижней части теплогенератора во внешнем резервуаре 20 напротив горелки 2 выполнен проем 24 для розжига топлива, закрываемый заслонкой или дверцей (не показаны). Снизу теплообменника 3 установлена труба 25 для подвода теплоносителя. В верхней части теплообменника 3 установлена труба 26 для отвода нагретого теплоносителя к потребителю. Верхняя крышка 27 является съемной и предназначена для регламентного обслуживания теплогенератора. Нижняя крышка 28 является верхней поверхностью заполненного теплоносителем внешнего резервуара 20. Газоход 4 теплогенератора состоит из линейной части и части спиралевидной формы, образованной в промежуточной полости 22 при помощи установленной в ней спиралевидной стенки 29. Линейная часть газохода 4 располагается между горелкой 2 топки 1 и промежуточной полостью 22. С другой стороны часть спиралевидной формы газохода 4 связана с коллектором 30 для вывода топочных газов наружу.

Длина L_B части спиралевидной формы газохода 4 равна:

где D - внутренний диаметр внешнего резервуара 20;

n - количество витков спиралевидной стенки 29.

Вследствие этого длина L_Г газохода 4 увеличивается на величину L_B

где L_Л - длина линейной части газохода 4.

Работа описываемого теплогенератора осуществляется следующим образом.

Сыпучее топливо для сжигания в топке 1 теплогенератора подается в загрузочный бункер 7, далее топливо продвигается при помощи винтового транспортера 8 по трубе 9 и улитке 10 к отверстию 6 в нижней части горелки 2. Розжиг топлива осуществляется вручную через проем 24. Топливо продвигается от отверстия 6 в верхнюю зону горелки 2, где и происходит его горение. Расширяющаяся кверху чашеобразная форма горелки 2 обеспечивает продвижение сыпучего топлива в зону горения с минимальным сопротивлением. При продвижении сыпучего топлива от отверстия 6 в верхнюю зону горелки 2 производится передача тепла топливу воздухом от разогретых стенок горелки 2, в результате чего повышается интенсивность сушки топлива и его горения. Воздух нижнего уровня горения подается через воздуховод 11, далее в зону горения воздух попадает через щелевидные пазы 5 на боковой поверхности горелки 2. Вторичный (дожиговый) воздух верхнего уровня горения подается через воздуховод 13 и щелевидные пазы 14 в верхнюю часть топки 1. Крупные частицы золы выносятся в сборник золы - зольник 15, мелкие частицы попадают с топочными газами через коллектор 30 наружу. Проходя по газоходу 4, топочные газы отдают тепло теплоносителю, находящемуся в резервуарах 20, 21 теплообменника 3. При прохождении по части спиралевидной формы газохода 4 топочные газы находятся в тепловом контакте с тепловоспринимающей поверхностью теплообменника 3 в течение продолжительного времени, что существенно повышает коэффициент его теплопередачи. Теплоноситель, например холодная вода подводится в теплообменник 3 снизу, через трубу 25. Нагретая вода из теплообменника 3 отводится к потребителю через трубу 26.

Таким образом, при продвижении сыпучего топлива от отверстия 6 в верхнюю зону горелки 2 топки 1 производится передача тепла топливу от разогретых стенок горелки 2, в результате чего повышается интенсивность сушки и полнота сгорания топлива, а использование части спиралевидной формы газохода 4 теплообменника 3 увеличивает общую длину газохода 4 и, соответственно, время теплопередачи топочных газов теплоносителю, что приводит к повышению коэффициента теплопередачи теплообменника, и тем самым увеличивает КПД теплогенератора. Наличие одного газохода 4 упрощает конструкцию теплообменника 3.

1. Теплогенератор, содержащий топку с горелкой, включающей отверстие для подачи топлива, газоход и теплообменник, выполненный в виде трех концентрически установленных цилиндров, образующих соединенные между собой внешний и внутренний резервуары, заполненные теплоносителем, и промежуточную полость, размещенную между резервуарами, причем газоход состоит из линейной части и части спиралевидной формы, образованной установленной в промежуточной полости спиралевидной стенкой, отличающийся тем, что он снабжен воздуховодом верхнего уровня горения с щелевидными пазами, расположенными в верхней части топки, при этом горелка выполнена расширяющейся кверху чашеобразной формы с щелевидными пазами на боковой поверхности для подачи воздуха на горение топлива, а отверстие для подачи топлива выполнено в ее нижней части.

2. Теплогенератор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен устройством для подачи топлива в горелку, состоящим из загрузочного бункера и соединенного с ним винтового транспортера, размещенного в трубе, сообщенной с отверстием в нижней части горелки для подачи топлива.

3. Теплогенератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен воздуховодом нижнего уровня горения, образованным стенками трубы винтового транспортера, и охватывающей ее внешней трубы.