CS269130B1

CS269130B1 - Boiler for gas and oxidant mixture combustion

Info

Publication number: CS269130B1
Application number: CS88591A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Cafourek; Jiri Cech; Lev Ing Herman
Original assignee: Vladimir Cafourek; Jiri Cech; Lev Ing Herman
Priority date: 1988-02-01
Filing date: 1988-02-01
Publication date: 1990-04-11
Also published as: CS59188A1; RU1837135C; DD286084A7

Description

Předmětem vynálezu je kotel ke spalování směsi plynu a okysličovadla jednak ve volném prostoru kotle a jednak bezplamenným spalováním na povrchu tělísek aktivní náplně, □sou známy různé kotle podobného typu, které - vzhledem к tomu, že značná část tepla, vyvinutého spalováním směsi, se přenáší na teplosměnné plochy zářením - se označují jako radiační kotle. Tyto kotle mají sice značnou účinnost, avšak nevyužívají latentního tepla (skupenského tepla) vodních par, obsažených ve spalinách. Kdyby se využilo i toto latentní teplo, vzrostla by účinnost kotlů ještě více. Teoreticky by bylo možno značným zvětšením výšky, resp, délky» kotle a tím jeho aktivní náplně snížit ještě více teplotu odcházejících spalin, a tím dosáhnout kondenzace vodních par, a tak využít latentního tepla, ale v praxi by řešení naráželo na značné obtíže, zvětšením výšky aktivní keramické náplně by se příliš zvýšila její hmotnost, ale hlavně by neúměrně vzrostl odpor proti proudění plynů, což by si vyžadovalo velkého zvýšení výkonu ventilátoru a příkonu jeho motoru, takže konečná energetická bilance by byla pasivní. Dosud se nepodařilo dosáhnout kondenzace vodních par přímo v samotném radiačním kotli bez přídavných teplosměnných ploch a pokud bylo zamýšleno letentní teplo využít, bylo nutno použít nějaké zvláštní zařízení bu3 v kotli, nebo mimo kotel,The present invention relates to a boiler for the combustion of a mixture of gas and oxidant, both in the free space of the boiler and on the other hand by flameless combustion on the surface of the active charge bodies; různé various boilers of similar type are known. on heat transfer surfaces by radiation - they are referred to as radiation boilers. Although these boilers have considerable efficiency, they do not utilize the latent heat (latent heat) of the water vapor contained in the flue gas. If this latent heat were also used, the efficiency of the boilers would increase even more. Theoretically, it would be possible to considerably increase the height or length of the boiler and thus its active charge to further reduce the temperature of the exhaust gas and thereby to achieve condensation of water vapor and thus to utilize latent heat. an active ceramic charge would increase its weight too much, but above all the resistance to gas flow would increase disproportionately, requiring a large increase in fan power and motor input, so that the final energy balance would be passive. So far, water vapor condensation has not been achieved in the radiation boiler itself without additional heat transfer surfaces, and if it was intended to use the lethal heat, some special equipment had to be used either in the boiler or outside the boiler,

U známých radiačních kotlů se skládá aktivní náplň v celé výšce z keramické hmoty, V horní části keramické náplně vzniká velmi vysoká teplota, tam se vyzáří velké Čést vzniklé tepelné energie, načež směrem dolů se plyny ochlazují a intenzita přenosu tepla z keramické náplně na teplosměnné plochy rychle klesá, 3e to zaviněno značnou měrou tím, Že keramická hmota tvoří v dolní Části náplně jakýsi akumulátor tepla, který nedovolí pokles teploty v těchto místech.In known radiant boilers, the active filler consists of a ceramic mass at its full height. A very high temperature is generated in the upper part of the ceramic filler, there is a large readout of the thermal energy generated, whereupon the gases cool down and heat transfer from the ceramic filler to the it rapidly decreases, due to the fact that the ceramic mass forms a heat accumulator in the lower portion of the charge which does not allow the temperature to drop in these places.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje kotel ke spalování směsi plynu a okysličovadla podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že aktivní nápln je rozdělena ve dvě pásma, z nichž keramickou hmotu obsahuje pouze horní pásmo, přičemž dolní pásmo je tvořeno materiálem o vysoké tepelné vodivosti, zejména kovovými tělísky, např. hliníkovými.The aforementioned drawbacks are remedied by a gas-oxidant boiler according to the invention, which consists in the fact that the active charge is divided into two zones, of which the ceramic mass contains only the upper zone, the lower zone being composed of a material of high thermal conductivity, in particular metal bodies, eg aluminum.

Tímto vytvořením kotle se dosáhne toho, že intenzita přenosu tepla je nejen v horním pásmu vysoká, protože se teplo předává převážně zářením, ale důležité je, že v dolním pásmu se přenos tepla z aktivní náplně na teplosměnné plochy velmi značně zvýší, a tím se spalné plyny při průchodu dolním pásmem tak rychle ochladí, Že jejich teplota klesne až pod rosný bod. V důsledku toho dojde ke kondenzaci vodních par, obsažených ve spalinách a uvolní se latentní (skupenské) teplo, jež se rovněž předá teplosměnným plochám. To vše se děje v aktivní náplni normální výšky, kterou není třeba zvětšovat, a rovněž není třeba к využití latentního tepla přidávat další teplosměnné plochy.This design of the boiler achieves that the heat transfer intensity is not only high in the upper zone, because heat is mainly transmitted by radiation, but it is important that in the lower zone the heat transfer from the active charge to the heat transfer surfaces increases considerably and the gases pass through the lower zone so quickly that their temperature drops below the dew point. As a result, the water vapor contained in the flue gas condenses and latent heat is released, which is also transferred to the heat transfer surfaces. All this takes place in the active charge of normal height, which does not need to be increased, and also no additional heat transfer surfaces need to be added to utilize latent heat.

Další velká výhoda vynálezu spočívá v tom, že průchod plynů takto vytvořenou aktivní náplní nevyžaduje žádné zvýšení tlaku, tj. výkonu ventilátoru a příkonu jeho motoru, takže celková energetické bilance je vysoce aktivní. To prokázala provedená měření, při nichž se zjistila neobyčejně vysoká účinnost kotle podle vynálezu, převyšující zdaleka účinnost dosavadních kotlů při nezměněném výkonu ventilátoru a příkonu jeho motoru. .A further great advantage of the invention is that the passage of gases through the thus formed active charge does not require any increase in pressure, i.e., fan power and motor power, so that the overall energy balance is highly active. This has been proven by measurements which have found an extremely high efficiency of the boiler according to the invention, which far exceeds the efficiency of existing boilers with unchanged fan output and power input of its motor. .

□ако materiálu o vysoké tepelné vodivosti pro dolní pásmo lze použít jakéhokoli kovu} velmi dobře ae osvědčil hliník, a to zejména proto, že Jeho tepelná vodivost Je vysoká a že nepodléhá korozi kondenzovanou vodou. Tento materiál může mít tvar jakýchkoli tělísek, např. kuliček, válečků apod·, rovněž lze použít třísek nebo kovové drti.К ако material of high thermal conductivity for the lower zone can be used by any metal} very well and has proven aluminum, especially since its thermal conductivity is high and that it is not subject to corrosion by condensed water. This material can take the form of any body, such as balls, rollers, etc., as well as chips or metal pulp.

Příklad provedení vynálezu je znázorněn na výkresu, znázorňujícím kotel ve svislém osovém řezu.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing showing the boiler in vertical axial section.

Kotel obsahuje vnitřní kapalinový prostor 1, obklopený pracovním prostorem 2, omezeným vnitřní stěnou 3 a vnější stěnou 4· Pracovní prostor 2 Je obklopen vnějším • ·#;;·The boiler comprises an inner liquid space 1, surrounded by a working space 2, limited by an inner wall 3 and an outer wall 4.

CS 269130 B1 <CS 269130 B1 <

kapalinový* prostorem 5, omezeným zvnějšku vnější stěnou 6· Kapalina se přivádí do obou kapalinových prostorů las společným vstupním kanálem 7 a odvádí společným výstupním kanálem Θ· Palivová směs se přivádí shora rozdělovačem 9 do pracovního prostoru 2 a 8palíny odcházejí z prostoru 2 výstupem 10.The liquid is fed into both liquid spaces and with a common inlet duct 7 and is discharged through a common outlet duct.

V pracovním prostoru 2 Je uložena aktivní náplň 13, jež je rozdělena na dvě pásma, horní pásmo 14 a dolní pásmo 15· Horní pásmo 14 obsahuje tělíska z keramické hmoty, zatímco dolní pásmo 15 materiál o vysoké tepelné vodivosti, např· tělíska z hliníku nebo jiného materiálu, vzdorujícího korozi·In the working space 2, there is an active cartridge 13 which is divided into two zones, an upper zone 14 and a lower zone 15. The upper zone 14 comprises ceramic bodies, while the lower zone 15 contains a high thermal conductivity material, e.g. other corrosion resistant material ·

Zapálená směs plynu a okysličovadla vystupuje z rozdělovače 9 do pracovního prostoru 2 a do keramické náplně horního pásma 14, v níž se vyvine velmi vysoká teplota· Zde se vyzáří značná část tepelné energie na teplosměnné plochy 3, 4, stýkající se se zahřívanou kapalinou· Teplota keramické náplně směrem dolů klesá e v oblasti přechodové plochy 16, v níž se stýká horní pásmo 14 s dolním pásmem 15, je již tak ochlazena, že přenos tepla zářením na teplosměnné plochy 3, 4 se stává málo účinným· Od přechodové plochy 16 dolů přebírá proto úkol předávání tepla dolní pásmo 15, naplněné kovovými tělísky· Зак již bylo vysvětleno, nastává v tomto pásmu intenzívní přenos tepla na teplosměnné plochy 3, 4, čímž se spaliny ochladí pod rosný bod a vodní páry, obsažené ve spalinách , zkondenzují· Zkondenzovaná voda stéká dolů a je sběračem 11 odváděna z proudu spalin a odtéká potrubím 12 pro odpadní vodu·The ignited gas / oxidant mixture exits from the manifold 9 into the working space 2 and into the ceramic filling of the upper zone 14, where a very high temperature develops. Here a significant amount of thermal energy is emitted to the heat transfer surfaces 3, 4 contacting the heated liquid. the ceramic charge decreases downwards in the region of the transition surface 16, in which the upper zone 14 meets the lower zone 15, is already cooled so that the radiation heat transfer to the heat exchange surfaces 3, 4 becomes less effective. heat transfer task lower zone 15, filled with metal bodies · Зак has already been explained, there is an intense heat transfer to heat exchange surfaces 3, 4 in this zone, whereby the flue gas cools below the dew point and the water vapors contained in the flue gas condense downstream and is discharged from the flue gas flow through the header 11 and flows through line 1 2 for waste water ·

Kotel podle vynálezu je určen zejména к ohřevu vody pro ústřední vytápění, pro přípravu teplé užitkové vody, к ohřevu jiných kapalin a vzhledem к poměrně malé hmotnosti Je vhodný pro střešní kotelny· Vynálezu lze však použít i u kotlů jiné konstrukce, např· u kotlů, jež mají v kotlovém tělese souvislou vrstvu tělísek (tj· nemají vnitřní kapalinový prostor) nebo u kotlů э trubkovým pláštěm, at již s vestavbou nebo bez ní. Principu podle vynálezu lze rovněž využít např. ke zmenšení velkých ploch vý- * měníků, rekuperátorú, chladičů, dochlazovačů a kondenzátorů pro klasické kotle·The boiler according to the invention is intended in particular for the heating of water for central heating, for the production of domestic hot water, for the heating of other liquids and because of its relatively low weight. Suitable for roof boiler rooms. they have a continuous layer of bodies in the boiler body (ie they do not have an internal liquid space) or, for boilers, a tubular sheath, whether with or without built-in. The principle according to the invention can also be used, for example, to reduce large areas of heat exchangers, recuperators, coolers, after-coolers and condensers for conventional boilers.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Boiler for the combustion of a mixture of gas and oxidant, on the one hand in the free space of the boiler and on the other hand by flameless combustion on the surface of active fuel bodies with fuel mixture from above to the active filler containing ceramic mass and stored in the working space of the boiler. ) is divided into two zones (14, 15), of which only the upper zone (14) contains the ceramic mass, the lower zone (15) being composed of a material of high thermal conductivity, in particular metal bodies such as aluminum.