CS215307B1

CS215307B1 - Appliance for combustion of wood and wood waste

Info

Publication number: CS215307B1
Application number: CS954479A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Rybin; Radovan Drapal; Jan Kucka
Original assignee: Miroslav Rybin; Radovan Drapal; Jan Kucka
Priority date: 1979-12-28
Filing date: 1979-12-28
Publication date: 1982-08-27

Description

Vynález se týká zařízení pro spalování dřeva a dřevného odpadu, zejména pro ohřev vody pro ústřední vytápění.The invention relates to an apparatus for burning wood and wood waste, in particular for heating water for central heating.

Dosud známé konstrukce kotlů pro ústřední vytápění jsou určeny pro spalování jakostních druhů tříděného černého, nebo hnědého uhlí nebo koksu a při použití vhodných hořáků nebo adaptérů též pro spalování kapalných nebo plynných paliv.The prior art central heating boiler designs are designed for the combustion of grades of sorted black or brown coal or coke and, using suitable burners or adapters, also for the combustion of liquid or gaseous fuels.

Současná palivo-energetická situace a stále se zvyšující nedostatek všech druhů jakostních paliv (tuhých, kapalných, plynných) určených zejména pro široké vrstvy obyvatelstva k vytápění, nutí hledat nové zdroje, které by pomohly řešit tuto nepříznivou situaci. Jedním z těchto zdrojů je dřevo, které je k dispozici jako palivové dříví anebo se vyskytuje jako odpad při těžbě a zpracování dřeva přímo v lesích.The current fuel-energy situation and the ever-increasing scarcity of all types of quality fuels (solid, liquid, gaseous), intended especially for the general population for heating purposes, are forcing new sources to help address this unfavorable situation. One of these sources is wood, which is available as firewood or occurs as waste in timber harvesting and processing directly in forests.

Nevýhodou současného stavu techniky je skutečnost, že palivové dříví a dřevný odpad z těžby a zpracování dřeva nelze ve stávajících kotlích ústředního vytápění spalovat a tudíž nelze tento náhradní palivový zdroj efektivně využívat a tak spořit jakostní tuhá, kapalná a plynná paliva.The disadvantage of the current state of the art is that firewood and wood waste from timber harvesting and wood processing cannot be burned in existing central heating boilers and therefore this substitute fuel source cannot be used efficiently and thus save quality solid, liquid and gaseous fuels.

Účelem vynálezu je vytvořit zařízení k efektivnímu spalování dřeva a dřevného odpadu, zejména pro ohřev vody ústředního vytápění a k jiným účelům. Pokud se až dosud používalo dřeva ja/ko paliva pro malé tepelné výkony, například v domácnostech, bylo nutno používat dřeva v poměrně malých kusech či polenech, což vyžadovalo přídavnou práci s nařezáním a štípáním dřeva. Podle vynálezu se umožní spalování poměrně velkých kusů dřeva či polen o délce až 500 mm, čímž se dalekosáhle odstraní namáhavá práce s přípravou dřeva pro spalování.The purpose of the invention is to provide an apparatus for efficiently burning wood and wood waste, in particular for heating central heating water and for other purposes. If wood has been used to date as a fuel for low heat outputs, for example in homes, it has been necessary to use wood in relatively small pieces or logs, which required additional work with sawing and splitting wood. According to the invention, it is possible to burn relatively large pieces of wood or logs of up to 500 mm in length, thereby eliminating the laborious preparation of wood for combustion.

Zařízení, na něž se vynález vztahuje, je opatřeno spalovacím prostorem se sestupnou částí pro přísun paliva a vzestupnou částí k zajištění spalovacího procesu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že v sestupné části spalovacího prostoru přechází jeho svislá plnicí šachta nejprve v úsek, jehož vnější stěna je skloněna pod úhlem 60 až 70°, na nějž navazuje pevný, vodou chlazený trubkový rošt, skloněný pod úhlem 40 až 50° a přecházející v pohyblivý vodorovný rošt, jehož roštnice jsou proti sobě skloněny pod úhlem 5 až 15°, načež navazuje vzestupná část spalovacího prostoru, jejíž stěna je nejprve skloněna navenek, pak se lomí směrem dovnitř až k místu výstupu sekundárního vzduchu ve vrcholu lomu této stěny, pak opět navenek, kde na konci přechází do obratového prostoru, přičemž přímo nad výstupem sekundárního vzduchu je umístěna klenba, tvořící nejprve zaoblenou náběhovou plochu, vybíhající do spalovací215307 ho prostoru a zúžující jeho průřez a pak přecházející v ustupující plochu, tvořící rozšíření průtočného průřezu spalovacího prostoru.The apparatus to which the invention relates is provided with a combustion chamber with a downward portion for fuel supply and an upward portion to provide a combustion process. SUMMARY OF THE INVENTION In the downstream part of the combustion chamber, its vertical feeder shaft first passes into a section whose outer wall is inclined at an angle of 60 to 70 °, followed by a solid, water-cooled tubular grate inclined at an angle of 40 to 50 ° and moving into a movable horizontal grate whose grate is inclined at an angle of 5 to 15 °, followed by the upward part of the combustion chamber, the wall of which is first inclined outward, then breaks inwards to the point of secondary air outlet at the top of the quarry wall , then again outwardly, where at the end it passes into the maneuvering space, and directly above the secondary air outlet there is a vault forming first a rounded start surface, extending into the combustion space and narrowing its cross-section and then passing into a receding surfacespace.

Výhodou vynálezu je úspora nedostatkových kvalitních druhů tuhých, kapalných a plynných paliv a jejich náhrada palivovým dřívím a dřevným odpadem z těžby a zpracování dřeva v lesích, o takových rozměrech, které minimalizují práči potřebou k přípravě dřeva pro spalování. Přípravu a vytváření zásob palivového dříví pro zařízení podle vynálezu lze zabezpečit individuálně provozovatelem zařízení, čímž se na jedné straně využívá jeho pracovní síly, na druhé straně se tím šetří náklady a energiena přípravu paliva použitím jiných prostředků. Konstrukce zařízení je navržena tak, aby se zajistilo dokonalé vyhoření vysokého podílu prchavé hořlaviny, kterým se dřevo vyznačuje.The advantage of the invention is the saving of scarce quality types of solid, liquid and gaseous fuels and their replacement with firewood and wood waste from forest logging and wood processing, in such dimensions that minimize washing by the need to prepare wood for combustion. The preparation and stockpiling of the firewood for the device according to the invention can be provided individually by the operator of the device, which on the one hand utilizes its workforce, on the other hand it saves the costs and energy of fuel preparation using other means. The design of the device is designed to ensure a perfect burn-out of the high proportion of volatile combustible wood.

Příklad zařízení vytvořeného podle vynálezu je znázorněn schematicky na výkresu, kde obr. 1 představuje řez kotlem a obr. 2 detail regulace množství sekundárního vzduchu.An example of a device made according to the invention is shown schematically in the drawing, wherein Fig. 1 is a sectional view of the boiler;

Velkoprostorové ohniště či spalovací· prostor, označený povšechně vztahovou značkou 1, tvoří zprvu svislou šachtu, (tj. jakýsi zásobník], jejíž stěna 2 je ve střední části šachty zkosena, účelně pod úhlem 60 až 70°. Na spodním konci na ni navazuje pevný, vodou chlazený trubkový rošt 3, skloněný v úhlu 45 až 50°. Na něj navazuje pohyblivý, vodorovný rošt 4 jakéhokoli známého typu, ale účelně je použit rošt 4 tvořený dvěma řadami roštnic, např. litinových, jež jsou skloněny proti sobě podílem asi 5 až 15°. Roštnice jsou spolu spojeny soustavou táhel 5, 6, s nimiž je spojena neznázorněná páka, umístěná vně zařízení, kterou lze roštnice střídavě vyklápět, takže jedna řada se zvedá a druhá klesá.The open-hearth or combustion chamber, generally designated by reference numeral 1, forms initially a vertical shaft (i.e., a container) whose wall 2 is chamfered in the central part of the shaft, expediently at an angle of 60 to 70 °. A water-cooled tubular grate 3 inclined at an angle of 45 to 50 ° is followed by a movable horizontal grate 4 of any known type, but a grate 4 consisting of two rows of grates, eg cast iron, is inclined against each other by about 5 The grates are connected to each other by a system of rods 5, 6, to which is connected a lever (not shown) located outside the device by which the grates can be tilted alternately so that one row is raised and the other is lowered.

Popsaná sestupná část ohniště či spalovacího prostoru 1 přechází pak ve vzestupnou část spalovacího prostoru, označenou povšechně vztahovou značkou 7. Na rošt 4 navazuje nejprve úsek, ohraničený navenek skloněnou stěnou 8, pak.se stěna lomí směrem do spalovacího prostoru 7 až k vrcholu 9, kde se opět lomí směrem navenek a je ohraničena stěnou 10. Tato část spalovacího prostoru ústí do Obratového prostoru 11 a z něho do sestupného tahu 12 a vzestupného tahu 13.The descending part of the furnace or combustion chamber 1 then becomes the ascending part of the combustion chamber, indicated generally by the reference numeral 7. The grate 4 is first followed by a section bounded by an outwardly inclined wall 8, then the wall breaks towards the combustion space 7 up to the top 9. This part of the combustion chamber opens into the maneuvering space 11 and from there to the downward thrust 12 and the upward thrust 13.

Ve vrcholu 9 lomu stěny 8 je umístěn přívod 14 sekundárního vzduchu. Účelně je tvořen přívodní trubkou 15, jež je znázorněna podrobněji na obr. 2. Je opatřena řadou výtokových otvorů 16 a uvnitř je vložena regulační trubka 17, jež má v jednom místě podélnou regulační štěrbinu 18. Otáčením regulační trubky 17 lze výtokové otvory 16 přivírat nebo otvírat podle potřeby.A secondary air inlet 14 is located at the top 9 of the quarry wall 8. It is expediently constituted by a lance 15 shown in more detail in FIG. 2. It is provided with a plurality of outlets 16 and a regulating tube 17 having a longitudinal control slot 18 at one place is inserted therein. to open as needed.

Přívodní trubka 15 je umístěna ve vodním prostoru 19 kotle tak, že ve vrcholu 9 vyúsťují její výtokové otvory 16 bezprostředně do spalovacího prostoru 7. Tím, že přívodní trubka 15 sekundárního vzduchu je vedena ve vodním prostoru 19 kotle je jednak chráněna proti opálu horkými spalinami ze spalovacího prostoru 7, jednak se proudící spalovací vzduch v ní ohřívá přestupem tepla z vodního prostoru 19 kotle.The inlet pipe 15 is located in the boiler water space 19 so that at its apex 9 its outflow openings 16 directly into the combustion chamber 7. By passing the secondary air supply pipe 15 in the boiler water space 19, it is protected against opal by hot flue gases. on the one hand, the combustion air flowing therein is heated by the transfer of heat from the boiler water space 19.

Nad vrcholem 9, těsně nad vyústěním výtokových otvorů 16, je upravena klenba 20 z keramické hmoty, tvarovaná tak, že nad výtokovými otvory 16 tvoří nejprve náběhovou plochu 21, která vybíhá do spalovacího prostoru 7 tak, že zúžuje jeho průtočný průřez, načež přechází v ustupující plochu 22, takže se průtočný průřez opět rozšiřuje.Above the aperture 9, just above the outlet of the outlets 16, is a ceramic vault 20 shaped so that above the outlets 16 first forms a run-in surface 21 which extends into the combustion chamber 7 so that it narrows its flow cross section, the recessing surface 22, so that the flow cross section expands again.

Popsaný lomený tvar stěny 8, 10 umožňuje jednak zvětšení výhřevné plochy kotle a jednak ve spojení s keramickou klenbou 20 zajišťuje dokonalé promíchání hořícího obsahu spalovacího prostoru 7 se sekundárním vzduchem, jak bude popsáno v dalším.The angled shape of the wall 8, 10 described above allows both an increase in the boiler heating surface and, in conjunction with the ceramic vault 20, ensures a perfect mixing of the burning content of the combustion chamber 7 with secondary air, as will be described below.

V obratovém prostoru 11 je umístěna běžná klapka 23 a za ní je kouřové hrdlo 24. Ve vodorovném horním víku 25 kotle je upraven pozorovací otvor 26, sloužící též pro přívod terciárního vzduchu do spalovacího prostoru 7. Horní úsek spalovacího prostoru 7 je, omezen jednak navenek skloněnou stěnou 10 a jednak s ní přibližně rovnoběžnou stěnou 27, jež vytváří rozšiřující se vodní prostor 28 pro umístění baterie 29 pro ohřev vody.In the reversal space 11 there is a common flap 23 and behind it is a smoke socket 24. In the horizontal upper lid 25 of the boiler there is an observation opening 26, also used for supplying tertiary air into the combustion space 7. The upper section of the combustion space 7 is limited a sloping wall 10 and, on the other hand, an approximately parallel wall 27 therebetween, which creates an expanding water space 28 for accommodating a water heating battery 29.

Popsané zařízení pracuje takto:The described device works as follows:

Kusy dřeva se sesouvají ze svislé šachty či zásobníku, vytvořeného v horní části spalovacího prostoru 1 po šikmé skluzné ploše 2, skloněné pod úhlem 60 až 70° na pevný vodou chlazený trubkový rošt 3 a po něm na pohyblivý vodorovný rošt 4, vytvořený ze dvou řad roštnic. Toto uspořádání zajišťuje plynulé sesouvání paliva, protože nejprve klesá ve svislé šachtě, pak přechází na strmě skloněnou stěnu 2 a pak na méně strmě skloněný rošt 3. Tímto odstupňováním se docílí plynulého pohybu paliva na pohyblivý vodorovný rošt 4.The pieces of wood slide down from a vertical shaft or stack formed in the upper part of the combustion chamber 1 on an inclined sliding surface 2 inclined at 60 to 70 ° to a solid water-cooled tubular grate 3 and thereafter to a movable horizontal grate 4 formed from two rows. roštnic. This arrangement provides for a continuous sliding of fuel as it first descends in a vertical shaft, then passes to a steeply inclined wall 2 and then to a less steeply inclined grate 3. This gradation results in a smooth movement of the fuel onto the movable horizontal grate 4.

Prchavé složky uvolněné ze dřeva hoří ve vzestupné části spalovacího prostoru 7, ohraničeného výhřevnými plochami 8 a narážejí na keramickou klenbu 20, pod kterou vytéká z výtokových otvorů 18 sekundární spalovací vzduch do spalovacího prostoru 7.The volatile components released from the wood burn in the upward part of the combustion chamber 7 bounded by the heating surfaces 8 and impinge on the ceramic vault 20 below which the secondary combustion air flows out of the outlets 18 into the combustion chamber 7.

V důsledku popsaného zvláštního vytvoření a umístění klenby 20, vzniká v nejužším místě profilu spalovacího prostoru 7 účinek, který lze srovnat s účinkem směšovací trysky. V tomto místě, v němž mají spaliny největší rychlost, dochází k účinnému promísení se sekundárním vzduchem, vystupujícím z přívodní trubky 15 a v místě ustupující plochy 22 nastává expanze spalin a tím ještě další promísení.Due to the particular design and location of the dome 20 described above, an effect comparable to that of the mixing nozzle occurs at the narrowest point of the profile of the combustion chamber 7. At this point where the flue gas has the highest velocity, there is effective mixing with the secondary air exiting the inlet pipe 15, and at the location of the recessing surface 22 the flue gas expands and thus further mixing.

Účinek tohoto uspořádání spočívá v tom, že při smísení sekundárního vzduchu s hořlavou složkou spalin dochází k intenzivnímu hoření a vzhledem ke zvětšenému objemu vzniklých spalin, v důsledku přivedeného spalovacího vzduchu, se zvýší rychlost proudících spalin, čímž se intenzifiku(je 'spalovací pročeš. To má ovšem za následek zvýšení účinnosti spalovacího procesu.The effect of this arrangement is that, when the secondary air is mixed with the combustible component of the flue gas, intense combustion occurs and due to the increased volume of flue gas produced by the incoming combustion air, the flow rate of the flue gas is increased, thereby intensifying it. however, it results in increased efficiency of the combustion process.

Podtlak potřebný k nasávání sekundárního vzduchu se vytváří tahem neznázorněného komínového průduchu, napojeného na kouřové hrdlo 24.The vacuum required to suck in the secondary air is generated by drawing a chimney vent (not shown) connected to the smoke nozzle 24.

Spaliny proudí ze spalovacího prostoru 7 přes horní obratový prostor 11 pod vodorovným horním víkem 25 kotle do vychlazovacího prostoru, vytvořeného soustavou svislých trubek či tahů 12, 13 a odtud kouřovým hrdlem 24 do komína. Sekundární vzduch, jak bylo již uvedeno,- je nasáván podtlakem vytvořeným ve spalovacím prostoru 7 do přívodní trubky 15, ze které vytéká do spalovacího prostoru 7 výtokovými otvory 16. Množství sekundárního vzduchu se reguluje regulační trubkou 17, která je zasunuta do přívodní trubky 15. Otáčením regulační trubky 17 se přivírají nebo otevírají výtokové otvory 16 pro sekundámí wzduch. Ve vodorovném horním víku kotle je uzavíratelný pozorovací otvor 26, kterým lze přivádět do spalovacího prostoru 7 přídavný terciární vzduch; tento otvor 26 slouží zároveň jako pozorovací okénko.The flue gas flows from the combustion space 7 through the upper turnover space 11 under the horizontal upper lid 25 of the boiler into the cooling space formed by the system of vertical pipes or strokes 12, 13 and from there through the smoke connection 24 into the chimney. The secondary air, as already mentioned, is sucked by the vacuum created in the combustion chamber 7 into the inlet pipe 15, from which it flows into the combustion chamber 7 through the outflow openings 16. The amount of secondary air is controlled by a control tube 17 which is inserted into the inlet pipe 15. By turning the regulating tube 17, the outflow openings 16 are closed or opened for the second air. In the horizontal upper lid of the boiler there is a closable observation opening 26 through which additional tertiary air can be supplied to the combustion chamber 7; this opening 26 also serves as a viewing window.

Kdyby se ukázalo, že při zvýšeném výkonu nestačí přivedený sekundární vzduch, lze pozorovacím otvorem 26 přivádět ještě další terciární vzduch pro zajištění dokonalého vyhoření spalin.Should it prove that the secondary air supplied is not sufficient at an increased output, additional tertiary air can be supplied through the observation opening 26 to ensure complete combustion of the flue gas.

Tuhé zbytky pro spálení dřeva se odstraňují z vodorovného roštu 4 ručně neznázorněnou pákou, jejímž kývavým pohybem se prostřednictvím táhel 5, 6 vyklápějí roštnice, vždy střídavě přední a zadní řada a popel žních se sesouvá do popelníku 30 pod nimi.The solid wood residues are removed from the horizontal grate 4 by means of a lever (not shown), by which the grates are pivoted by means of the rods 5, 6, alternately the front and rear rows and the ash trays slide into the ashtray 30 below.

Zařízení podle vynálezu lze použít jako zdroje tepla pro ústřední vytápění rodinných domků, rekreačních objektů a obytných budov všude tam, kde je k dispozici jako palivová základna palivové dříví a dřevný odpad z těžby a zpracování dřeva v lesích.The device according to the invention can be used as a heat source for central heating of family houses, holiday homes and residential buildings wherever there is available as a fuel base firewood and wood waste from logging and wood processing in forests.

Claims

SUBJECT

An apparatus for burning wood and wood waste, in particular for heating water for central heating, the combustion chamber of which has a downward part for fuel supply and an upward part for ensuring the combustion process, characterized in that its downward part of the combustion space (1) passes vertically the filling shaft first into a section whose outer wall (2) is inclined at an angle of 60 to 70 °, followed by a solid, water-cooled tubular grate (3) inclined at an angle of 40 to 50 ° and turning into a movable horizontal grate (4) whose grates are inclined at an angle of 5 to 15 °, followed by the upward part of the combustion chamber (7), whose wall (8) is first inclined outwardly, then breaks inwards to the point of secondary air outlet at the top (9) ) of the quarry of this wall, then again outwards, where at the end it passes into the maneuvering space (11), a vault (20) forming the invention, first rounded, extends into the combustion chamber (7) and narrows its cross-section and then passes into a recessing surface (22) forming an extension of the flow cross-section of the combustion space (7).

Device according to claim 1, characterized in that the secondary air inlet (14), eg the inlet pipe (15), is located in the apparatus water space (19), at the top (9) of the fracture wall (8) of the combustion space (7). and its outflow openings (16) open directly in the top (9j).

Device according to claim 2, characterized in that a control tube (17) with a control slot (18) is arranged in the supply pipe (15).

Device according to claim 1, characterized in that the upper section of the combustion chamber (7) is limited by both an outwardly inclined wall (10) and a parallel wall (27) which forms an expanding water space (28) for housing the battery (7). 29) for water heating.