SE518478C2

SE518478C2 - Solid fuel boiler with heat exchange tubes, uses air to blow air through a grate, a nozzle in top of combustion region and the tubes

Info

Publication number: SE518478C2
Application number: SE0100591A
Authority: SE
Inventors: Jan Stjaerna
Original assignee: Stjaernas Energiprodukter
Priority date: 2001-02-20
Filing date: 2001-02-20
Publication date: 2002-10-15
Also published as: SE0100591D0; SE0100591L

Abstract

The top and bottom of the combustion region (12) are defined by rows of parallel tubes (19, 23), the lower row (19) forming a grate above an ash region (14), and the upper row (23) forming the bottom side of a combustion gas collection chamber. A fan region (17) in the boiler contains at least one fan (18) for blowing air through the tubes. The air flow is divided into a prim. flow controlled by a first valve (29) and directed from the ash region to the combustion region via the grate, a sec. flow controlled by a second valve and directed to a nozzle (37) in the upper part of the combustion region, and a tert. flow through the tubes themselves.

Description

unna» annan 10 15 20 25 30 518 478 a: nu: UPPFINNINGENS ÄNDAMÅL OCH PRoBLEMETs LösNrNc Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en tubrörspanna, som är enkel till sin uppbyggnad, och därmed relativt billig, som har mycket hög verkningsgrad, dvs. mycket god förbränning och därmed även relativt rena förbränningsgaser, och som uppfyller högt ställda säkerhetskrav. The object of the invention is to provide a tubular boiler which is simple in construction, and thus relatively inexpensive, which has a very high efficiency, i.e. very good combustion and thus also relatively clean combustion gases, and which meet high safety requirements.

Dessa uppgifter har lösts, genom de i patentkraven angivna kännetecken.These tasks have been solved by the features specified in the claims.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följ ande kommer uppﬁnningen att beskrivas närmare i ett utföringsexempel på ett icke-begränsande sätt med hänvisning till de åtföljande ritningarna, i vilka: Fig. 1 visar värmepannan i en frontvy i snitt med frontväggen borttagen, Fig. 2 visar värmepannan i en sidovy med sidoväggen borttagen, Fig. 3 visar ett snitt efter linjen III-III i ﬁg. 2, Fig. 4 visar i större skala ett snitt genom en första ventilanordning för primärluftsﬂödet.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In the following, the invention will be described in more detail in an exemplary embodiment in a non-limiting manner with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 shows the boiler in a front view in section with the front wall removed, Fig. 2 shows the boiler in a side view with the side wall removed, Fig. 3 shows a section along the line III-III in ﬁ g. 2, Fig. 4 shows on a larger scale a section through a first valve device for the primary air flow.

Fig. 5 visar ett snitt genom en andra ventilanordning för sekundärluﬂsﬂödet DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER Vännepannan enligt uppfinningen består av ett yttre hölje eller mantel 11, i vilken är centralt anordnat ett eldstadsrum 12 med en eldstadslucka 13, ett askmm 14 med ask- rurnslucka 15, en asklåda 16 och ett ﬂäktrum 17, beläget nedanför askmmmet 14, med åtminstone en ﬂäkt 18, företrädesvis åtminstone två radialﬂäktar l8a, 18b, radialﬂäktar för åstadkommande av erforderligt luﬁtryck till eldstaden. Ett luﬂintag 33 för inkommande uteluﬁ är anordnat i den nedre delen av värmepannans ena sidovägg, i anslutning till ﬂäktrummet 17, se ﬁg.l.Fig. 5 shows a section through a second valve device for the secondary door. DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS The friend boiler according to the invention consists of an outer casing or jacket 11, in which a fireplace room 12 with a fireplace door 13, a box hatch 14, an ashtray 16 and an ﬂextrum 17, located below the ashtray 14, with at least one ﬂextra 18, preferably at least two radial ﬂexters 18a, 18b, radial ﬂexters to provide the required lu ﬁ pressure to the fireplace. A hatch inlet 33 for incoming outdoor hatches is arranged in the lower part of one side wall of the boiler, adjacent to the hatchery 17, see ﬁ g.l.

Eldstadsrummet 12 begränsas nedtill av en rad parallellt intill och på något avstånd från varandra anordnade tuber 19 i form av en tubrad, vilken med sin ena ände kommunicerar med en första samlingskanal 20, som i sin tur kommunicerar med F:\P\pl 6----\Pl6l83\Pl6l 83SEa2s.wpd unnar »»||n 10 15 20 25 30 518 478 3 fläktens 18 tryckkammare 21. Tubraden 19 är med sin andra ände ansluten till en andra sarnlingskanal 22, som utgör del av eldstadens 12 ena sidovägg, på samma sätt som samlingskanalen 20 utgör del av eldstadsrummets motsatta sidovägg.The fireplace space 12 is delimited at the bottom by a row of tubes 19 parallel to each other and at some distance from each other in the form of a row of tubes, which at one end communicates with a first collecting channel 20, which in turn communicates with F: \ P \ pl 6- --- \ Pl6l83 \ Pl6l 83SEa2s.wpd unnar »» || n 10 15 20 25 30 518 478 3 fan chamber 18 pressure chamber 21. The tube 19 is connected with its other end to a second sarnling channel 22, which forms part of one of the fireplace 12 side wall, in the same way as the collecting duct 20 forms part of the opposite side wall of the fireplace room.

En första ventilanordning 29 är anordnad i höjd med askrummet 14 och försett med ett primärluftsintag 25, vilket kommunicerar dels med tryckkarnrnaren 21 och dels med askrummet 14, se ﬁg. 3. Ventilanordningen 29 innefattar ett spjäll 30, vilket är gångj ärnsupphängd och utformat med en klaff 31, vilken är påverkbar av lufttrycket från den inkommande luften, se figur 4. Spjället 30 kan även ges en viss maximal öppningsvinkel med hjälp av en reglerskruv 32 med vred.A first valve device 29 is arranged at a height with the ash chamber 14 and provided with a primary air intake 25, which communicates partly with the pressure core 21 and partly with the ash chamber 14, see ﬁ g. 3. The valve device 29 comprises a damper 30, which is hinged and formed with a flap 31, which can be actuated by the air pressure from the incoming air, see figure 4. The damper 30 can also be given a certain maximum opening angle by means of a regulating screw 32 with turned.

Tryckluftskammaren 21 står även i förbindelse med en sekundärluftskanal 36 via en andra ventilanordning 39 med spjäll 41, se ﬁg. 3. Sekundärluﬁskanalen 36 är ansluten till en fördelningslåda 47 med ett antal genomgående hål 37, vilka passera genom den ena eldstadsväggen och utmynnar i övre delen av eldstadsrummets 12 brännkamrnare.The compressed air chamber 21 is also connected to a secondary air duct 36 via a second valve device 39 with dampers 41, see ﬁ g. 3. The secondary ventilation duct 36 is connected to a distribution box 47 with a number of through holes 37, which pass through one of the fireplace walls and open into the upper part of the combustion chambers of the fireplace room 12.

En av tuberna 19 bildar en förbindelsekanal 38 mellan sekundärluftskanalen 36 och en andra sekundärluftskanal 40, vilken via ett antal motsvarande genomgående hål 37 i en andra iördelningslåda 47 i den motsatta eldstadsväggen kommunicerar med eldstads- rummet 12. Hålen 37 är anordnade i en eldstaden 12 omgivande beklädnad av keramikplattor 45. Keramik är ett utmärkt eldstadsmaterial som bidrar till en jämn och miljövänlig förbränning.One of the tubes 19 forms a connecting duct 38 between the secondary air duct 36 and a second secondary air duct 40, which communicates with the fireplace room 12 via a number of corresponding through holes 37 in a second partition box 47 in the opposite fireplace wall. The holes 37 are arranged in a fireplace 12 surrounding cladding of ceramic tiles 45. Ceramic is an excellent fireplace material that contributes to an even and environmentally friendly combustion.

Företrädesvis är den femte tubkanalen i den nedre tubraden 19, sett från den första ventilanordningen 29, nämnda förbindelsekanal 38, då ﬂäktarna l8a, 18b är anordnade så att lufttrycket är störst i denna femte tubkanal 38, se ﬁg. 2 och 5.Preferably, the fifth tube channel in the lower tube row 19, seen from the first valve device 29, is said connecting channel 38, when the spouts 18a, 18b are arranged so that the air pressure is greatest in this fifth tube channel 38, see ﬁ g. 2 and 5.

Den andra ventilanordningens 39 spjäll 41 är likaledes utformat med en klaff 42, som är gångj ärnsupphängd, och påverkbar av lufttrycket från ﬂäktarna l8a, 18b, vilka bygga upp ett övertryck i utrymmena 36 och 40 mellan den inre och den yttre manteln ll.The damper 41 of the second valve device 39 is likewise formed with a flap 42, which is hinged, and can be actuated by the air pressure from the spheres 18a, 18b, which build up an overpressure in the spaces 36 and 40 between the inner and the outer jacket 11.

Spjället 39 kan även styras manuellt medelst en spak 43 för att reglera förbränningen.The damper 39 can also be controlled manually by means of a lever 43 to regulate the combustion.

Ett länkarm, stång eller liknande (ej visad) kan vara anordnad mellan spj ället 30 till primärluften och till spjället 41 för sekundärluften, så att dessa kan manövreras mrnpis-mwieisswisisssßazewpa annan :apan 10 15 20 25 30 518 478 4 gemensamt, vilket underlättar för en användare styrningen av primärluﬁ- och sekundärluftstillförseln.A link arm, rod or the like (not shown) may be arranged between the damper 30 to the primary air and to the damper 41 for the secondary air, so that these can be operated mrnpis-mwieisswisisssßazewpa other: the monkey 10 15 20 25 30 518 478 4 jointly, which facilitates a user the control of the primary lu och and secondary air supply.

Tryckluften från ﬂäktarna 18 a, 18 b delas i samlingskanalen 20 även i ett tertiärluﬁflöde, som ledes in i en sidokanal 46, vilken kommunicerar med tuberna 19 och 23, dock med undantag av tuben 38, som är förbindelsekanal för fördelningslådorna 47. Tertiärluften utgörs företrädesvis luften för uppvärmning.The compressed air from the spouts 18a, 18b is also divided in the collecting duct 20 into a tertiary air flow, which is led into a side duct 46, which communicates with the tubes 19 and 23, however with the exception of the tube 38, which is the connecting duct for the distribution boxes 47. The tertiary air is preferably the air for heating.

I eldstadsrurnmets 12 övre del är anordnad åtminstone en företrädesvis två rader tuber 23 på ett liknande sätt som tubraden 19, vilka tuber 23 avgränsar eldstadsrurmnet 12 från en rökgasuppsamlingskammare 24 och utloppsrörstos 26 för rökgasema. Den övre av de två tubraderna 23 är företrädesvis anordnad i rökgasuppsamlingskamrnaren 24.Arranged in the upper part of the fireplace tube 12 is arranged at least one preferably two rows of tubes 23 in a similar manner as the tube row 19, which tubes 23 delimit the fireplace tube 12 from a flue gas collection chamber 24 and outlet pipe outlet 26 for the flue gases. The upper of the two rows of tubes 23 is preferably arranged in the flue gas collection chamber 24.

Två styrplåtar 34,35 eller rökgasvändare är anordnade för att styra förbränningsluﬂen ﬁrarnåt tvärs mot tuberna och därefter bakåt i pannan mot utloppsröret 26. Ovanför rökgassamlingskarnrnaren 24 är anordnad ytterligare en sarnlingskarnrnare 27, som kommunicerar med tubradenias 19 och 23 utlopp samt en utloppsstos 28 för varmluften.Two guide plates 34, 35 or flue gas inverters are arranged to steer the combustion hatch at a transverse direction across the tubes and then backwards in the boiler towards the outlet pipe 26. Above the flue gas collection core 24 is arranged a further core 27, which communicates with the hot air vents 19 and 23. .

För att skona den nedre, som rost tjänande tubraden 19, är på tubemas ovansidan anordnade tubskydd bestående av vinkelj ärn lagda som “takformation” över tubema, vilka vinkelj ärn är sinsemellan förbundna med varandra via vid dessa fastsvetsade distansorgan.In order to spare the lower tube row 19 serving as a rust, tube protectors arranged on the upper side of the tubes, consisting of angle irons, are laid as a "roof formation" over the tubes, which angle irons are interconnected via spacers welded to them.

Varmluftspannan enligt uppfinningen är försedd med en gränslägesbrytare 44, som vid öppning av eldstadsluckan 13 stänger av fläkten eller fläktarna l8a, 18b, så att trycket av den till spj ällen 29,39 strömmande luften sjunker, varvid klaffarna 31,42 faller ned och stänger spjällen. Följaktligen stryps den till eldstaden 12 inkommande luften ﬁillständigt.The hot air boiler according to the invention is provided with a limit switch 44, which when opening the fireplace door 13 shuts off the fan or fans 18a, 18b, so that the pressure of the air flowing to the dampers 29,39 drops, whereby the flaps 31,42 fall down and close the dampers . Consequently, the air entering the fireplace 12 is completely throttled.

Varmluﬁspannan kan vara försedd med ett bakre uttag med överhettningsspj äll för exempelvis för 90-150 grader, företrädesvis för 120 grader, samt ett främre uttag för varmluft med brandspjäll för 70-130 grader, företrädesvis för 100 grader. En tempera- turgivare som indikerar förbränningsnivân kan vara anordnad i värmepannan.The hot air boiler can be equipped with a rear socket with overheating dampers for, for example, 90-150 degrees, preferably for 120 degrees, and a front socket for hot air with fire dampers for 70-130 degrees, preferably for 100 degrees. A temperature sensor that indicates the combustion level can be arranged in the boiler.

F:\P\pl 6----\Pl6 l 83\Pl6183SEa2s.wpd uran: 10 15 20 25 30 518 478 5 Värmepannan enligt uppﬁnningen fungerar på följande sätt.F: \ P \ pl 6 ---- \ Pl6 l 83 \ Pl6183SEa2s.wpd uranium: 10 15 20 25 30 518 478 5 The boiler according to the invention works as follows.

Förbränningsluﬁ, exempelvis kall luﬁ utifrån eller frånluft, leds via luftintaget 33, fläktrurnmet 17, tryckkammaren 21 och första ventilanordningen 29 till askrummet 14, varifrån förbränningsluften strömmar genom spalterna mellan tubema 19 till förbrän- ningsrummet 12. Det av fläktarna l8a, l8b åstadkomna lufttrycket öppnar spjället 30 till askrummet 14, så att luften kan strömma till eldstaden 12.Combustion lu ﬁ, for example cold lu ﬁ from outside or exhaust air, is led via the air intake 33, the fan tube 17, the pressure chamber 21 and the first valve device 29 to the ash chamber 14, from where the combustion air flows through the gaps between the tubes 19 to the combustion chamber 12. The fan 188. the damper 30 to the ash chamber 14, so that the air can flow to the fireplace 12.

Sekundärluft avgrenas från primärluftströmmen och leds via spj ället 41 dels till sekundärluftskanalen 36 och vidare till hålen 37 samt dels via förbindelsekanalen 38 till den andra sekundärluftskanalen 40 och vidare genom hålen 37 in i brännkanimaren från eldstadens motstående sida. Sekundärluften åstadkommer en eftertåndning av lågan och därmed en miljövänlig förbränning.Secondary air is branched from the primary air stream and led via the damper 41 partly to the secondary air duct 36 and further to the holes 37 and partly via the connecting duct 38 to the second secondary air duct 40 and further through the holes 37 into the combustion chamber from the opposite side of the fireplace. The secondary air causes a re-ignition of the flame and thus an environmentally friendly combustion.

Från primärluftströmmen avleds även en tertiärluftström som leds till tubradema 19 och 23 och därefter genom kammaren 27 till utloppstosen 28.From the primary air stream a tertiary air stream is also diverted which is led to the tube rows 19 and 23 and then through the chamber 27 to the outlet nozzle 28.

De heta förbränningsgasema avgår från eldstaden 12 via passagema mellan de båda tub- raderna 23, och tvingas av rökgasvändarna 34, 35 anordnade i rökgaskammaren 24 i en fram- och återgående riktning, för att slutligen avgår genom utloppsstosen 26 till skorstenen.The hot combustion gases leave the fireplace 12 via the passages between the two rows of tubes 23, and are forced by the flue gas inverters 34, 35 arranged in the flue gas chamber 24 in a reciprocating direction, to finally exit through the outlet nozzle 26 to the chimney.

Eftersom tubraden 19 tjänar som rost och har således direktkontakt med glöden från brännmaterialet, och de övre tubradema 23 huvudsakligen är utsatta för strålníngsvärrne från elden, kommer den av ﬂäktarna l8a, l8b tillförda luften att upphettas mycket snabbt och effektivt utan annars så vanliga mycket omfattande vänneväxlarytor är nödvändiga.Since the tube line 19 serves as rust and thus has direct contact with the embers from the fuel material, and the upper tube lines 23 are mainly exposed to radiation protection from the fire, the air supplied by the ls 18a, 18b will be heated very quickly and efficiently without otherwise common very extensive friend exchange surfaces. are necessary.

Om eldstadsluckan 13 öppnas under förbränningen i eldstaden 12 bryter gränsläges- brytaren 44 spänningen till ﬂäktarna l8a, l8b, varvid lufttrycket sjunker och trycket mot klaffama 31 och 42 upphör, så att spj ällen 30, 41 stänger och elden i eldstaden 12 stryps och förbränningen upphör, vilket ger mycket hög säkerhet mot att eldslågor slår ut när eldstadsluckan öppnas.If the fireplace door 13 is opened during the combustion in the fireplace 12, the limit switch 44 breaks the voltage to the fittings 18a, 18b, whereby the air pressure drops and the pressure against the flaps 31 and 42 ceases, so that the dampers 30, 41 close and the fire in the fireplace 12 is stopped and the combustion ceases. , which provides very high security against fire flames when the fireplace door is opened.

F:\P\pl6----\Pl6183\Pl6l83SEa2swpd Innan »lrøn 10 15 20 25 30 35 40 45 518 478 6 Uppﬁnníngen är icke begränsad till de visade och beskrivna utfóringsexemplen utan ﬂera variationer är tänkbara inom ramen för patentkraven. Således är det tänkbart att anordna ﬂera tubrader lämpligen förskjutna i förhållande till varandra i pannans övre del.F: \ P \ pl6 ---- \ Pl6183 \ Pl6l83SEa2swpd Before »lrøn 10 15 20 25 30 35 40 45 518 478 6 The invention is not limited to the embodiments shown and described, but your variations are conceivable within the scope of the patent claims. Thus, it is conceivable to arrange tub your tube rows suitably offset relative to each other in the upper part of the boiler.

LISTA ÖVER HÄNVISNINGSBETECKNINGAR 1 1 yttre hölj e/mantel 12 eldstadsrum 13 eldstadlucka 14 askrum 15 askmmslucka 16 asklåda 1 7 ﬂäldrum l 8a, 1 8b fläkt 1 9 tuber/tubrad 20 1:a sarnlingskanal 21 tryckkarnrnare 22 2:a samlingskanal 23 övre tuber 24 uppsamlingskarnmare for rökgas 25 primärluftsintag 26 utloppsrör 27 samlingskammare 28 utloppsstos 29 1:a ventilanordning 30 spjäll 31 klaff 32 reglerskruv 33 luﬁintag 34,35 styrplåt/rökgasvändare 36 1:a sekundärluftskanal 37 hål/rnunstycke 38 fórbindelsekanal 39 2:a ventilanordning 40 2:a sekundärluﬁskanal 41 spjäll 42 klaff 43 spak 44 gränslägesbrytare 45 keramikplattor 46 sidokanal 47 fórdelningslåda F:\P\p16----\P16l 83\P1 61 83SEa2s.wpdLIST OF REFERENCE DESIGNATIONS 1 1 outer casing e / mantle 12 fireplace room 13 fireplace door 14 ash room 15 ashtray door 16 ashtray 1 7 ﬂ age room l 8a, 1 8b fan 1 9 tubes / tube wire 20 1st joint duct 21 pressure vessel tube 22 23rd collection tube flue gas collector 25 primary air inlet 26 outlet pipe 27 collection chamber 28 outlet socket 29 1st valve device 30 damper 31 flap 32 control screw 33 lu ﬁ inlet 34,35 guide plate / flue gas turner 36 1st secondary air duct 37 hole / nozzle piece 38 connection duct 39 2 duct 39 secondary lock channel 41 damper 42 flap 43 lever 44 limit switch 45 ceramic plates 46 side channel 47 distribution box F: \ P \ p16 ---- \ P16l 83 \ P1 61 83SEa2s.wpd

Claims

uuun: 10 15 20 25 15:30 lurar 518 478 7 PATENTKRAV

A tubular boiler for solid fuels and of the kind comprising a fireplace compartment (12), defined at the top and bottom by a row of substantially parallel and spaced apart tubes (19,23), of which the lower row ( 19) forms the grate of the fireplace with an ash chamber (14) below and a flue gas collection chamber (24) above the upper tube row (23) and an ﬂ elctnim (17) with at least one ﬂ ect (18) for forced supply of air through the tubes (19) , 23), characterized in that the air flow from the fan (18) is divided into: a primary air flow, which is controlled via a first valve device (29) to the ash chamber (14) and through the grate to the fireplace room (12), a secondary air flow, which via a second valve device (39) is guided to nozzles (37) opening into the upper part of the fireplace space, and a tertiary air ﬂ desert, which is controlled for passage through the heat exchanger tubes (19,23).

Tube pipe boiler according to claim 1, characterized in that the first valve device (29) consists of a damper (30) pivotable about an axis provided with a flap (31), which is arranged to keep the damper in open position under the influence of the primary pressure. and in the event of a loss of air pressure, close the damper.

Tube tube frame according to Claim 2, characterized in that the damper (30) can be actuated by a control screw (32) for adjusting the maximum opening angle of the damper.

Tube pipe boiler according to claim 1, characterized in that the second valve device (39) consists of a damper (41) pivotable about an axis provided with a clef (42), which is arranged to keep the damper in open position under the influence of the secondary pressure. and in the event of a loss of air pressure close the damper. F: \ P \ pl6 ---- \ Pl6183 \ Pl6l83SEa2s.wpd »: |; n;:» »> 10 15 20 25 518 478

Tube pipe boiler according to claim 1, characterized in that the damper (41) is provided with a lever (43) for manual pivoting of the damper from the outside of the boiler.

Tube pipe boiler according to Claims 1 to 5, characterized in that the two dampers (30, 41) are connected via a linkage system for joint operation of the dampers.

Tube pipe boiler according to Claim 1, characterized in that a limit position switch (44) is arranged at the door (13) of the fireplace (12), which is arranged to cut off the current to the ﬂ (18) when the fireplace door is opened.

Tube tube sperm according to claim 1, characterized in that the nozzle nozzles (37) are arranged on two opposite sides of the fireplace space (12), and that the connecting channel (38) between them is constituted by at least one of the lower row tubes (19). ).

Tube pipe boiler according to claim 1, characterized in that the sides of the fireplace room (12) are clad by means of ceramic plates, in which also the air nozzles (37) are placed. F: \ P \ pl 6 ---- \ P161 83 \ Pl 61 83SEa2s.wpd