устройство для дожигания дымовых газов печи и способ для него

Формула изобретения

1. Устройство для дожигания дымовых газов печи, содержащее корпус, топку, дымовую трубу, источник перегретого пара и камеру дожигания дымовых газов в виде трубы, расположенной в топке и соединенной одним концом с дымовой трубой, а другим с вихреобразователем и воздуховодом, при этом источник перегретого пара соединен с дожигателем дымовых газов с помощью трубопровода, снабженного распылителем(ями) пара, установленным(и) внутри трубы камеры дожигания, отличающееся тем, что источник перегретого пара выполнен в виде камеры с теплоаккумулирующей загрузкой, расположенной над топкой и снабженной влагоподающим устройством и выпускной трубой, при этом источник перегретого пара содержит дополнительный вихреобразователь, установленный с торца выпускной трубы, расположеной в топке или над топкой с возможностью выхода пара через отверстие в ней, и распылитель(и) в трубу камеры дожигания дымовых газов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, дополнительный вихреобразователь выполнен в виде лопаток крыльчатки, установленных под углом на входе с торца выпускной трубы или в виде улитки, установленной там же.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что распылитель(и) пара выполнен(ы) в виде тангенциального(ых) отверстия(й) в трубе камеры дожигания.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что воздуховод выполнен в виде трубопровода, расположенного в топке, причем один конец его расположен снаружи корпуса печи и снабжен с торца крыльчаткой или улиткой, а другим концом этот трубопровод связан с трубой камеры дожигания.

5. Способ дожигания дымовых газов в устройстве по пп.1-4, характеризующийся тем, что дымовые газы, образующиеся при сгорании топлива в топке, и подогретый воздух с помощью вихреобразователей закручивают в одну и ту же сторону и направляют в камеру дожигания дымовых газов в виде трубы, воду подают в камеру с теплоаккумулирующей загрузкой, где производят парообразование, полученный пар подают в разогретую выпускную трубу, предварительно закрутив в дополнительном вихреобразователе, полученный после прохождения выпускной трубы перегретый пар подают через тангенциально установленные распылители в трубу камеры дожигания в направлении, совпадающем с направлением закрутки и перемещения дымовых газов и подогретого воздуха в трубе камеры дожигания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам сжигания топлива и конструкциям печей и может быть использовано для сжигания любого вида топлива.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому устройству является устройство для дожигания дымовых газов печи, содержащее корпус, топку, дымовую трубу, источник перегретого пара и камеру дожигания дымовых газов в виде трубы, расположенной в топке и соединенной одним концом с дымовой трубой, а другим с вихреобразователем и воздуховодом, при этом источник перегретого пара соединен с дожигателем дымовых газов с помощью трубопровода, снабженного распылителем(ями) пара, установленным(и) внутри трубы камеры дожигания (см. патент RU № 2276755, опубл. 20.05.2006).

Недостатком его являются невысокие энергетические показатели печи. Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение теплоотдачи печи.

Для решения поставленной технической задачи предлагается устройство для дожигания дымовых газов печи, содержащее корпус, топку, дымовую трубу, источник перегретого пара и камеру дожигания дымовых газов в виде трубы, расположенной в топке и соединенной одним концом с дымовой трубой, а другим с вихреобразователем и воздуховодом, причем источник перегретого пара соединен с дожигателем дымовых газов с помощью трубопровода, снабженного распылителем(ями) пара, установленным(и) внутри трубы камеры дожигания, при этом источник перегретого пара выполнен в виде камеры с теплоаккумулирующей загрузкой, расположенной над топкой и снабженной влагоподающим устройством и выпускной трубой, при этом источник перегретого пара содержит дополнительный вихреобразователь, установленный с торца выпускной трубы, расположенной в топке или над топкой с возможностью выхода пара через отверстие в ней и распылитель(и) в трубу камеры дожигания дымовых газов, при этом дополнительный вихреобразователь выполнен, например, в виде лопаток крыльчатки, установленных под углом на входе с торца трубы или в виде улитки, установленной там же, а распылитель(и) пара выполнен(ы) в виде тангенциального(ых) отверстия(й) в трубе камеры дожигания, кроме того, воздуховод печи выполнен в виде трубопровода, расположенного в топке, причем один конец его расположен снаружи корпуса печи и снабжен с торца крыльчаткой или улиткой, а другим концом этот трубопровод связан с трубой камеры дожигания.

Отличительной особенностью предлагаемого технического решения от известного наиболее близкого по технической сути является то, что источник перегретого пара выполнен в виде камеры с теплоаккумулирующей загрузкой, расположенной над топкой и снабженной влагоподающим устройством и выпускной трубой, при этом источник перегретого пара содержит дополнительный вихреобразователь, установленный с торца выпускной трубы, расположенной в топке или над топкой с возможностью выхода пара через отверстие в ней и распылитель(и) в трубу камеры дожигания дымовых газов, при этом дополнительный вихреобразователь выполнен, например, в виде лопаток крыльчатки, установленных под углом на входе с торца трубы или в виде улитки, установленной там же, а распылитель(и) пара выполнен(ы) в виде тангенциального(ых) отверстия(й) в трубе камеры дожигания, кроме того, воздуховод печи выполнен в виде трубопровода, расположенного в топке, причем один конец его расположен снаружи корпуса печи и снабжен с торца крыльчаткой или улиткой, а другим концом этот трубопровод связан с трубой камеры дожигания.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому способу дожигания дымовых газов является способ, характеризующийся тем, что дымовые газы, образующиеся при сгорании топлива в топке, и подогретый воздух с помощью вихреобразователей закручивают в одну и ту же сторону и направляют в камеру дожигания дымовых газов в виде трубы (см. патент RU № 2276755, опубл. 20.05.2006).

Недостатком его являются невысокие энергетические показатели печи. Технической задачей предлагаемого технического решения является повышение теплоотдачи печи.

Для решения поставленной технической задачи дымовые газы, образующиеся при сгорании топлива в топке, и подогретый воздух с помощью вихреобразователей закручивают в одну и ту же сторону и направляют в камеру дожигания дымовых газов в виде трубы, подогретую на печи воду подают в камеру с теплоаккумулирующей загрузкой, где производят парообразование, полученный пар подают в разогретую выпускную трубу, предварительно закрутив в дополнительном вихреобразователе, полученный после прохождения выпускной трубы перегретый пар подают через тангенциально установленные распылители в трубу камеры дожигания в направлении, совпадающем с направлением закрутки и перемещения дымовых газов и подогретого воздуха в трубе камеры дожигания.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что подогретую на печи воду подают в камеру с теплоаккумулирующей загрузкой, где производят парообразование, полученный пар подают в разогретую выпускную трубу, предварительно закрутив в дополнительном вихреобразователе, полученный после прохождения выпускной трубы перегретый пар подают через тангенциально установленные распылители, в трубу камеры дожигания в направлении, совпадающем с направлением закрутки и перемещения дымовых газов и подогретого воздуха в трубе камеры дожигания.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид устройства для дожигания дымовых газов печи, на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1, на фиг.3 - разрез Б-Б фиг.2, на фиг.4 - разрез по В-В на фиг.1, на фиг.5 - вид по стрелке А на фиг.1, на фиг 6 - фрагмент печи с улиткой на входе в трубу камеры дожигания, на фиг.7 - фрагмент печи с трубопроводом воздуховода внутри трубы камеры дожигания.

Устройство содержит корпус 1, топку 2, дымовую трубу 3, камеру дожигания и источник перегретого пара. Камера дожигания дымовых газов предлагаемого устройства выполнена, например, в виде трубы 4, расположенной в топке 2 и соединенной одним концом с дымовой трубой 3, а другим с вихреобразователем. Вихреобразователь выполнен в виде лопаток 5, установленных под углом =15÷80 градусов на входе с торца трубы 4 или улитки 6 (см. фиг.6), установленной там же. Лопатки 5 могут быть выполненными плоскими или криволинейными. Источник перегретого пара выполнен в виде камеры с теплоаккумулирующей загрузкой 7, расположенной над топкой 2 и снабженной влагоподающим устройством в виде бака 8 с водой, связанной трубопроводом 9 с трубой 10, снабженной отверстиями и расположенной в камере 7 с теплоаккумулирующей загрузкой. Источник перегретого пара содержит выпускную трубу 11, снабженную дополнительным вихреобразователем, выполненным в виде лопаток 12, установленных под углом 15-80 градусов на входе с торца выпускной трубы 11, или в виде улитки (на фиг не показана). Лопатки 12 могут быть установлены на центральной втулке 13 и могут располагаться в кольцевой области вокруг нее. Лопатки 12 могут быть выполненными плоскими или криволинейными. Труба 11 расположена в топке 2 или над топкой 2 с возможностью выхода пара через отверстие в ней. Труба 11 источника перегретого пара соединена с камерой дожигания дымовых газов, например, с помощью трубопровода 14, снабженного распылителем(ями) пара 15, установленным(и) внутри трубы 4 камеры дожигания. Распылитель(и) пара может(гут) быть выполнен(ы) в виде тангенциального(ых) отверстия(й) в трубе 4 камеры дожигания.

Устройство снабжено воздуховодом, выполненным в виде трубопровода 16, расположенного в топке, причем один конец его расположен вне корпуса 1 печи и снабжен крыльчаткой в виде лопаток 17, установленных под углом =15÷80 градусов, или улиткой (на фиг. не показано), а другим концом этот трубопровод связан с трубой 4 камеры дожигания. Лопатки 17 могут быть выполненными плоскими или криволинейными и установленными на центральной втулке 18 и могут располагаться в кольцевой области вокруг нее. Воздуховод снабжен вентилем (заслонкой) 19 для регулирования подачи воздуха. Часть 20 трубопровода 16 воздуховода может быть расположена в трубе 4 камеры дожигания и в нем могут быть выполнены тангенциальные отверстия (см. фиг.7). Печь снабжена заслонкой 21 поддувала, заслонкой 22 регулирования поступления перегретого пара, задвижкой 23, перекрывающей отверстие дымовой трубы 3. Влагоподающее устройство снабжено вентилем 24 и обратным клапаном 25. Обратный клапан 25 предохраняет от выбросов пара через бак 8 при отсутствии в нем воды. В корпусе 1 печи может быть выполнено отверстие 26 с возможностью перекрытия его заслонкой 22. Работа устройства по предлагаемому способу заключается в следующем. В топке 2 происходит газогенерация и частичное сгорание топлива, например дров, угля. Выделяемое при этом тепло нагревает трубу 4 камеры дожигания дымовых газов, расположенную в верхней части топки 2. Режим газогенерации регулируется заслонкой 21 поддувала. Образующиеся при газогенерации продукты (топливо коксуется и образуется окись углерода), содержащие газ и несгоревшие частицы топлива, которые поступают в вихреобразователь в виде лопаток 5 или улитки 6 и далее в трубу 4 камеры дожигания дымовых газов. При этом движение газа и частиц приобретает характер вихревого, увеличивается механическая энергия потока.

Газ, частицы несгоревшего топлива и свежего подогретого воздуха из трубопровода 16 воздуховода интенсивно перемешиваются, отбрасываются к внутренним стенкам разогретой трубы 4 камеры дожигания и, взаимодействуя с ней, сгорают. После разогрева печи открывается вентиль 24 и вода через влагоподающее устройство поступает в камеру 7 с теплоаккумулирующей загрузкой, где образуется пар, который с помощью лопаток 12 закручивается, проходит через выпускную трубу 11, преобразуясь в перегретый, и с помощью распылителей 15 подается в камеру дожигания. Содержащийся в дымовых газах углерод вступает в реакцию с водяным паром, образуя синтез-газ: С+Н₂О=СО+Н₂. При этом его сгорание сопровождается выделением дополнительного тепла. Процесс сгорания частиц в камере дожигания регулируется вентилем 19, заслонками 21, 22 и задвижкой 23. Выполнение источника перегретого пара в виде камеры с теплоаккумулирующей загрузкой, расположенной над топкой и снабженной влагоподающим устройством и выпускной трубой с дополнительным вихреобразователем, установленным с торца выпускной трубы, расположенной в топке или над топкой с возможностью выхода пара через отверстие в ней и распылитель(и) в трубу камеры дожигания дымовых газов, позволяет снабдить печь перегретым паром оптимальных параметров для осуществления полноты сгорания.

Выполнение камеры дожигания в виде трубы 4 и установка вихреобразователя на ее торце позволяют получить вихревое спиральное движение газо-воздушно-паровой смеси, увеличить время соприкосновения ее с горячей трубой 4 камеры дожигания, интенсифицировать процесс ее горения, увеличить полноту сгорания топлива, повысить экономичность печи. Введение в систему дополнительного воздуховода 16 позволяет печи работать в режиме газогененерации и обеспечивает полноту сгорания топлива. Расположение воздуховода в печи и снабжение его вихреобразователем в виде установленных под углом лопаток 17 позволяет лучше подогреть подаваемый в камеру дожигания воздух, придать ему вихревое движение и обеспечить более интенсивное горение отходящих дымовых газов. Снабжение части 20 воздуховода 16, расположенной в камере дожигания, тангенциально расположенными отверстиями в нем позволяет оптимально распределить воздух по всему объему газовоздушной смеси, интенсифицирует вихревое движение газо-воздушно-паровой смеси, что также обеспечивает более полное сгорание топлива. Выполнение отверстия 26 в корпусе 1 печи позволяет направлять перегретый пар в парное отделение при использовании печи в бане.