CS217301B1 - Teplovodní kotel s topeništěm pro dokonalé spalování tuhých paliv - Google Patents

Abstract

Vynález řeší teplovodní kotel pro dokonalá spalování tuhých paliv jako uhlí a^ dřeva. Podstata teplovodního kotle podle vynálezu spočívá v tom, že v horní části tělesa kotle je v trubkovnicích uchycen alespoň jeden plamenec ústící svou zádní částí do kouřové komory a přední částí do vratné komory usavřené čisticími dvířky. V plemenici je uložena spirálově točená přepážka. Pod prostorem,ve kterém jeou-2- uloženy plamence je umístěna přepážka 30 topeniště rozdělující vnitřní část kotle na proetor pro palivo, z vnějSí strany uzavřený násypnými dvířky, a dohořívací proetor. Přepážka topeniště je ve evé horní Části opatřena čisticí klapkou, sa kterou je v dohořívacím prostoru umístěna alespoň jedna trubka. Pod přepážkou topeniště je umístěn přívod pomocného primárního vzduchu, který je z prostoru pro palivo obklopen žebrováným roštěm a přívod sekundárního vzduchu, který obklopuje vložka sekundám. Vynález se týká oboru kotlů menších výkonů

Description

Vynález 3β týká teplovodního kotle e topeništěm pro dokonalé spalování tuhých paliv jako uhlí a dřeva. Dosud známé kotle pracují na systému odhořívání a konvekční plocha s dohořívacím prostorem je oddělena přepážkou od násypky. U těchto kotlů je primární vzduch veden pód roět a sekundární vzduch je veden buá např. za litinovou,desku, nebo za přepážku před dohořívacím prostorem trubkou. Při hoření, zvláště při sníženém výkonu, je omezen přístup primárního vzduchu pod rošt.

Dochází pak k tomu, že palivo je okysličováno jen v omezené nízké vrstvě na roštu a podle odhořívací přepážky se neustále posouvá na rošt čerstvé neokysličené a nespálené palivo. Těžká frakce plynů, které se na nové vrstvě násypné hranice odplynují, zvyěují obsah kysličníku uhelnatého ve spalinách, snižují účinnost a značně zamořují ovzduěí.

K tomuto procesu dochází také v tom případě, kdy začne klesat výkon kotle a je nutné proroStovat a čerstvé palivo se sesype do topeniště.

Další nevýhodou uvedených kotlů je nízké životnost. Kotle mají konvekční plochy uspořádané ve svislé poloze (kanály), trubky). Příčina nízké životnosti je v tom, že při každém zátopu se sráží kondenzáty hlavně na spodní části teplosměnných ploch, kapou do prostoru vratné komory a postupně se zase odpařují a mísí spalinami a kysličníkem siřičitým SO^ a způsobují silnou korozi na spodní části tělesa kotle.

Výáe uvedené nedostatky udstraňuje teplovodní kotel s topeništěm pro dokonalé spalování tuhých paliv podle vynálezu, jako uhlí a dřeva, tvořený tělesem kotle opatřeným násypkou a dvířky a kouřovodem se záklopkou.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že v horní části tělesa kotle je v trubkovnicích uchycen alespoň jeden plamenec ústící svou zadní částí do kouřové komory a přední částí do vratné komory uzavřené čisticími dvířky. V plamenci je uložena spirálově točená pře pážka. Pod prostorem, ve kterém jsou umístěny plamence, je ve střetní části tělesa kotle uložena přepážka topeniště rozdělující vnitřní část kotle na prostor pro palivo, z vnější strany uzavřený násypnými dvířky a dohořívací prostor. Přepážka topeniště je ve své horní části opatřena čisticí klapkou, za kterou je v dohořívacím prostoru umístěna alespoň jedna trubka. Pod přepážkou topeniště je umístěn přívod pomocného primárního vzduchu, který je z prostoru pro palivo obklopen žebrovaným roštem a přívod sekundárního vzduchu, který obklopuje vložka sekundéru. V dolní části tělesa kotle je umístěn vodorovný rošt, nad kterým je z přední strany šikmo uložen svislý rošt. Ze zadní strany je šikmo k vodorovnému roštu umístěna šamotová tvarovka.

Podstatou je též to, že na vložku obépínající přívod sekundárního vzduchu dosedá krycí plech a svoji přední stěnou, která ve své spodní části přechází v odbočku zasahující pod přívod pomocného primárního vzduchu, vložka sekundéru odděluje přívody pomocného primárního vzduchu a sekundárního vzduchu a je na straně dohořívacího prostoru opatřena otvory. Další podstata spočívá v tom, že žebrovaný rošt je na své dolní části opatřen výstupky, kde horní výstupek zasahuje pod žebro přední stěny vložky sekundéru a.spolu a dolním výstupkem tvoří prostor pro uložení chladící mezi stěny.

-51' 'III

217 301

Podstatou je též to, že žebrovaný rošt spolu s vložkou sekundářů tvoří jedno těleso kruhového nebo jiného osově shodného průřezu, kde žebrovaný rošt je umístěn v dolní polovině tělesa a vložka sekundéru rozdělená přepážkou dosedající na vnitřní část Žebrovaného roštu je umístěna v horní polovině tělesa. Přepážka rozděluje vložku na přívod pomocného primárního vzduchu a přívod sekundárního vzduchu. Další podstata spočívá v tom, že spirálově točená přepážka avou zadní částí doléhá na žebro záklopky a na přední straně je opatřena vyjímacím prvkem nebo otvorem. Další podstata spočívá v tom, že čisticí a násypná dvířka jsou na přední stěně umístěna tak, že čisticí dvířka vystupují šikmo od vrchní kapotáže kotle, pod nimi jsou umístěna násypná dvířka, přičemž nejvyšší bod odklonu je pod dolní částí násypných dvířek, kde je rovněž nejvyšší bod odklonu násypky, která následně šikmo ustupuje až k popelníkovým dvířkům.

Podstatou je též to, že čisticí dvířka jsou umístěna souosé s tělesem kotle a násypná dvířka vystupují šikmo z obrysu tělesa kotle, přičemž nejvyšší bod odklonu je pod dolní částí Čisticích dvířek, kde je rovněž nejvyšší bod odklonu násypky, která následně Šikmo ustupuje až k popelníkovým dvířkům.

Hlavní předností teplovodního kotle podle vynálezu je, že v něm nedochází prakticky k tvoření kondenzátu a jeho stékání po teplosměnných plochách. Dokonalým spalováním paliva se zvyšuje účinnost a značně se snižuje zamořování ovzduší. Tím, že na sponí části přepážky topeniště ve směru do násypného prostoru je přiváděn pomocný primární vzduch žebrovaným roštěm, který je 3 primárním vzduchem přiváděným pod rošty, vytvoří se ucelená žhavé vrstva paliva. Touto vrstvou musí projít veškeié těžké plyny, které se redukují a po nasycení sekundárním vzduchem, který je přiváděn za přepážku topeniště z vložky se kundéru za hranou difuzoru, dochází ve velkém dohořívacím prostoru k dokonalému vyhoření.

Další velkou Výhodou a předností teplovodního kotle podlé vynálezu je konvekční plocha, kterou tvoří alespoň jeden plamenec, který je rozdělen po celé délce spirálově točenou přepážkou, která způsobuje, že spaliny proudí v plamenci směrem do přední části kotle, kde se ve vratná komoře otočí a proudí zpět stejnými plamenci do prostoru kouřovodu. Spirálově točené přepážka udává spalinám turbulenci v obou směrech, a tím přispívá k vysokému přestupu tepla a zvyšuje měrný výkon.

Další výhodou těchto spirálově točených přepážek je to, že současně slouží k čištění plamenců, a to jejich vytažením a opětným zasunutím.

Na výkresech je znázorněn příklad provedení teplovodního kotle a topeništěm pro dokonalé spalování tuhých paliv podle vynálezu, kde obr. 1 znázorňuje celkový bokorysný oohlsd n* kotel v řezu, obr. 2 znázorňuje pohled na kotel zepředu v částečném řezu, obr.

znázorňuje detailní pohled na přívody sekundárního a pomocného primárního vzduchu spolu s rošty z obr. 1, obr. 4 je detailní pohled ve směru P z obr. 3, obr. 5 je detailním pohledem zepředu na horní část kotle, a to na plamence v Částečném řezu, obr. 6 znázor ňuje variantu vložky sekundéru a žebrovaného roštu, které tvoří jedno těleso kruhového průřezu, obr. 6a znázorňuje nárysný pohled na Žebrovaný rošt, obr. 6b znázorňuje půdorysný pohled na žebrovaný rošt, obr. 6c znázorňuje bokorysný pohled na Žebrovaný rošt,

217 301 přičemž všechny tyto pohledy jsou částečnými řezy, obr. 7 je detsilníID. pohledem δ Z obr. 6 znázorňujícím pohled na jednotlivé roštnice seřazené do půlkruhu, obr. 8 představuje detail ohniště známého druhu kotle, stejně jako obr. 9, který zobrazuje jiné známé provedení. Na obr. 8 a 9 jsou znázorněné známé typy kotlů, u kterých je konvekční plocha s dohořívacím prostorem vzájemně oddělena přepážkou 6 od násypky.

Tyto kotle pracují na systému odhořívéní. U provedení podle obr. 8 je sekundární vzduch A přiveden na přepážku 6 před dohořívacím prostorem přívodem 23 sekundárního vzduchu. Přístup primárního vzduchu B je omezen pouze pod rošty £, J. U tohoto typu kotle dochází pak k tomu, že palivo je Okysličováno jen v omezené nízké vrstvě na roštu a podle přepážky 6 topeniště se neustále posouvá na rošty 2, 2 čerstvé neokysličené a nespálené palivo. Těžké frakce plynů, které se na nové vrstvě násypné hranice odplynují, zvyšují obsah CO ve spalinách, snižují účinnost a značně zamořují ovzduší. U provedení podle,obr.

je primární vzduch B veden pod svislý rošt £ a sekundární vzduch A je veden za litinovou desku 3a. Tento kotel je zatížen stejnými nevýhodami jako kotel u provedení podle obr.

8.

Teplovodní kotel s topeništěm pro dokonalé spalování tuhých paliv podle vynálezu je tvořen podle obr. 1 tělesem 1 hranolovitého tvaru s vystupujícími čisticími a násypnými dvířky 16, 15 před obrys kotle. V horní části je těleso 1 kotle opatřeno vrchní kapotáží 40 a izolací, do které je zaústěno výstupní hrdlo 39 napájecí vody napojené na sběrnou komoru 47 napájecí vody. V této horní části tělesa 1 kotle je umístěna trubkovnice 42« viz též obr. 2 a 5, ve které jsou uloženy plamence 13. resp. alespoň jeden plamenec 13.

V našem případě se jedná o tři plamence 13. ale jejich počet se podle potřeby může snížit nebo zvýšit.

V plamencích 13 je umístěna spirálově točená přepážka 11. Plamence ústí svojí zadní části do kouřové komory 37 a přední částí do vratné komory 41. které je uzavřena čisticími dvířky 16. Bpirálově točená přepážka 11 je v podstatě plech, který je stočen do pozvolné šroubovice a těsně dolíhá na vnitřní stěny plamence 13. Svou zadní čáatí spirálově točená přepážka 11 doléhá na žebro 35 záklopky 10, které zasahuje do kouřové komory 37. Přední strana spirálově točené přepážky 11 je opatřena vyjímacím prvkem nebo otvorem.

Otvor nebo vyjímací prvek slouží pro lepěí uchopení spirálově točené přepážky 11.které se tahem směrem ven z čisticích dvířek 16 vysune, a tím současně dojde i vyčištění plamence 13 od sazí. Aby vypadávající saze neznečistily podlahu u kotle je možno .do rámečku 17 pod čisticími dvířky 16 opřít nádobu, do které by se saze vysypaly. Na zadní části tělesa 1 kotle je umístěn termostat 36 spojený prostřednictvím ovladače 34. jímž může být např. řetěz, s dusivkou £ umístěnou v dolní části tělesa 1 kotle.

Pod trubkovnicí 42 s plamenci 13 je uvnitř tělesa 1 kotle, v podstatě v jeho středčásti, umístěn opěrný plech 48 o který se opírá čisticí klapka 20 umístěná na horní částipřepážky 6 topeniště. Přepážka 6 topeniště rozděluje vnitřní část tělesa 1 kotle na prostor 31 pro palivo a na dohořívací prostor 32. Za čisticí klapkou 20 ve směru kouřové komoře 37 je umístěna alespoň jedna trubka 18. Je-li těchto trubek 18 více, v našem případě se jedná o dvě trubky 18, jsou mezi sebou vyplněny šamotem 19.

217 301

Tyto trubky 18 jaou umístěny v dohořívacím prostoru j2 a jsou vlastně překážkou spalinám a prodlužuji jejich cestu.

Jak je patrno z obr..3 přepážka 6 topeniětě je na$vó spodní straně zakončena přívo dem 29 pomocného primárního vzduohu s žebrovaným roětem 2 a přívodem 23 sekundárního vzduchu, který obklopuje vložka 8. Pod přívodními otvory 53 pomocného primárního vzduchu C je žebrovaný rošt 4 opatřen výstupky 22.» 50 přičemž horní výstupek 49 zasahuje pod žebro Ji přední stěny 22 vložky 8 sekundéru a spolu s dolním výstupkem 50 uchycují chladicí mezistěnu 33. Vložka 8 sekundéru svoji přední stěnou 44 odděluje přívod 29 pomocného primárního vzduchu od přívodu 23 sekundárního vzduchu. Tato přední stěna 44 ve své spodní části přechází v žebro 46 zasahující pod přívod 29 pomocného primárního vzduchu. Na horní část vložky 8 sekundéru dosedá krycí plech 21» zasahující svou zadní části pod přepážku 6 topeniště, přičemž tato zadní část může být s výhodou zahnutá. Na zadní části vložky 8 jsou vytvořeny otvory 51 pro přívod sekundárního vzduchu A.

U provedení podle obr. 6 Žebrovaný roSt 4 spolu s vložkou 8 tvoří jedno těleso kruhového nebo jiného osově shodného průřezu, kde žebrovaný rošt 4 je umístěný v dolní polovině tělesa a vložka 8 rozdělena přepážkou 22» dosedající na střední část žebrováného roštu 2 j® umístěna v horní části tělesa. Přepážka 45 rozděluje vložku 8_ na přívod 29 pomocného primárního vzduchu a přívod 23 sekundárního vzduchu. Obrázky 6a, 6b a 6c znázorňuji pohled na Žebrovaný roět 2 ⁷ částečném řezu, kde obr. 6a je nárysným pohledem na žebrovaný rošt 2» obr. 6b je jeho půdorysným pohledem a obr. 6c je bokorysným pohledem.

Obr. 4 je pohledem z prostoru 31 pro palivo na přední stranu žebrovaného roštu 2 ^z obr. 6, kde je znázorněn příklad jeho provedení ae žebry 54 a přívodními otvory 53 pomocného primárního vzduchu £.

Obr.7 znázorňuje jiná provedení žebrovaného roštu 2* Jedná se rovněž o pohled z obr.6 z prostoru 31 pro palivo na přední stranu žebrovaného roštu 2· Jsou zde znázorněny opět přívodní otvory 53 pomocného primárního vzduchu C.

Na přední straně tělesa 1 kotle, viz obr. 1, čisticí dvířka 16 a násypná dvířka 1£, která jsou pod ním umístěna, vystupují šikmo od vrcbní kapotáže 40 kotle. Mezi čisticími dvířky 16 a násypnými dvířky 1£ je umístěn rámeček. NejvySší bod odklonu násypných a čisticích dvířek 15 a 16 je pod dolní částí násypných dvířek 1£, kde je současně nejvySší bod odklonu násypky 2» která následně šikmo ustupuje až k popelníkovým dvířkům 14.

Je možné i taková provedení, že čisticí dvířka 16 nejsou odkloněna a odkloněna jaou pouze násypná dvířka 15. NejvySší bod odklonu je opět pod dolní částí násypných dvířek 15 kde je i nejvySší bod odklonu násypky 2, která následně šikmo ustupuje až k popelníkovým dvířkům 14.

Násypka 2 má z vnitřní strany skluz jO. který svou prodlouženou spodní částí zasahuje nad šamotovou výplň 28. Skluz 30 má výhodně stejný sklon jako svislý rošt 2, který je v podstatě jeho pokračováním. Pod násypkou 2 jsou umístěna popelníková dvířka 12, za kterými je popelníkový prostor 24.

217 301

Na svislý rošt 2 v jeho spodní části navazuje vodorovný rošt 2 ovládaný pákou 27 upevněnou u dna tělesa 1 kotle na čepu 26. Páka je uchycena na přední části vodorovného roštu J. Na jeho zadní části ze spodní strany jsou vytvořeny zářezy 22, kterými vodo rovný rošt 2 dosedá na podpěru 25 pro potřebu roštování. Od zadního konce se šikmo vzhůru zvedá chlazená stěna tělesa 1 kotle,, na jejíž spodní části je upevněn zahnutý podpěrný plech 52 zachycující šamotovou tvarovku 12.

Po nasypání paliva násypnými dvířky 1£ do prostoru 2i pro palivo a po jeho zapálení, palivo klesá na rošty 2» 2· ^z poú roštů 2, 2 se přivádí primární vzduch B, složkou 8 se přivádí sekundární vzduch A a přívodními otvory £2 žebrovaného roštu 4 se přivádí pomocný primární vzduch C.

Palivo se spaluje plynule, vlivem dostatečného redukčního pásma, které není narušeno ani při odpopelňování. Netvoří se tak těžké frakce plynů ani nedochází ke tvoření kondenzátu a jeho stékání po teplosměnných plochách.

V dohořívacím prostoru 32 dochází k úplnému spálení zplodin. Trubka nebo trubky 18 tvoří překážku spalinám, a tím prodlužují jejich cestu, aby došlo k dokonalému spálení zplodin před jejich vstupem do plamenců 13.

Spaliny jsou vedeny do kouřové komory 37 a odtud do plamenců 13. které jsou po celé délce rozděleny spirálově točenou přepážkou 11. Touto přepážkou proudí spaliny směrem do přední části kotle, kde se ve vratné komoře 41 otočí a proudí zpět ve stejném plamenci 12, ale po druhé straně spirálově točené přepážky 11 do prostoru kouřovodu 2· Spirálově točená přepážka 11 udává spalinám turbulenci v obou směrech, a tím přispívá k vysokému přestupu tepla a zvyšuje měrný výkon.

Teplovodní kotel podle vynálezu je možno využít zejména pro vytápění menších objektů, zejména je vhodný k ekonomickému vytápění rodinných domků. Teplovodní kotel může být vyráběn podle potřeby v celé škále výkonů od 10 do 50 KW.

Claims (9)

1. Teplovodní kotel s topeništěm pro dokonalé spalování tuhých paliv jako uhlí a dřeva, tvořený tělesem kotle opatřeným násypkou s dvířky a kouřovodem, vyznačený tím, že v horní části tělesa (1) kotle je v trubkovnicích (42)uchycen alespoň jeden plamenec(13) ústící svou zadní částí do kouřové komory (37) a přední částí do vratné komory (41) uzavřené čistícími dvířky (16), přičemž v plamenci (13) je uložena spirálově točená přepážka (11), pod prostorem, ve kterém jsou umístěny plamence (13),je ve střední části tělesa (1) kotle uložena přepážka (6) topeniště, rozdělující vnitřní část tělesa (1) kotle na prostor (31) pro palivo, z vnější strany uzavřený násypnými dvířky (15), a dohořívací prostor (32), přičemž přepážka (6) topeniště je ve 3vé horní části opatřena čisticí klapkou (20), za kterou je v dohořívacím prostoru (32) umístěna alespoň jedna trubka (18), pod přepážkou (6) topeniště je umístěn přívod (29) pomocného primárního vzduchu, který je v prostoru (31) pro palivo obklopen žebrovaným roštem (4)a přívod

2Π 301 (23) sekundárního vzduchu, který obklopuje vložka (8), v dolní části tělesa (1) kotle je umístěn vodorovný roSt (3), nad kterým je z přední strany Šikmo uložen svislý roět (2) a ze zadní strany je Šikmo k vodorovnému roštu (3) umístěna šamotová tvarovka (12).

2. Teplovodní kotel podle bodu 1, vyznačený tím, že na vložku (8) obepínající přívod (23) sekundárního vzduchu dosedá krycí plech (43) a svoji přední stěnou (44), která ve své spodní části přechází v odbočku (46) zasahující pod přívod (29) pomocného primárního vzduchu, vložka (8). odděluje přívody (29), (23) pomocného primárního a sekundárního vzduchu a je na straně dohořívacího prostoru (32) opatřena otvory (51).

3· Teplovodní kotel podle bodů 1 a 2, vyznačený tím, že žebrovaný rošt (4) je na své dolní Části opatřen výstupky (49 , 50), kde horní výstupek (49) zasahuje pod žebro (46) přední stěny (44) vložky (8) a spolu s dolním výstupkem (50) tvoří prostor pro uložení chladicí mezistšny (33).

4. Teplovodní kotel podle bodu 1, vyznačený tím, že žebrovaný rošt (4) spolu s vložkou (8) tvoří jedno těleso kruhového nebo jiného osově shodného průřezu, kde žebrovaný rošt (4) je umístěn v dolní polovině tělesa a vložka (8) rozdělena přepážkou (45) dosedající na vnitřní část žebrovaného roštu (4) je umístěna v horní polovině tělesa, přičemž přepážka (45) rozděluje vložku (8) na přívod (29) pomocného primárního vzduchu a přívod (23) sekundárního vzduchu.

5· Teplovodní kotel podle bodu 1, vyznačený tím, že spirálově točená přepážka (11) svou zadní části doléhá na žebro (35) záklopky (10) a na přední straně je opatřena vyjímacím prvkem nebo otvorem.

6. Teplovodní kotel podle bodu 1, vyznačený tím, že čisticí a násypná dvířka (16, 15) jsou na přední stěně umístěna tak, že čisticí dvířka (16) vystupují šikmo od vrchní kapotáže (40) kotle, pod nimi jsou umístěna násypná dvířka (19, přičemž nejvyáší bod odklonu je pod dolní části násypných dvířek (15), kde je rovněž nejvyáší bod odklonu násypky (7), která následně šikmo ustupuje až k popelníkovým dvířkům (14).

7· Teplovodní kotel podle bodů 1 a 6 vyznačený tím, že čisticí dvířka (15) jsou umístěna souose s tělesem (1) kotle a násypná dvířka (16) vystupují šikmo z obrysu tělesa (1) kotle, přičemž nejvyšší bod odklonu je pod dolní částí čisticích dvířek (15), kde je rovněž nejvyšší bod odklonu násypky (7), která následně šikmo ustupuje až k popelníkovým dvířkům (14).

8. Teplovodní kotel podle bodu 1, vyznačený tím, že svislý rošt (2) svou horní částí s-uiá až k dolní části násypky (7) a svou dolní částí k přední straně vodorovného roštu (3).

9. Teplovodní kotel podle bodu 1, vyznačený tím, že na vnější zadní straně tělesa (1) kotle je v jeho dolní části umístěna dusivka (5) spojená prostřednictvím ovladače (34) s termostatem (36).