CZ12372U1 - Topeniště, zejména pro spalování peletek ze slisované biomasy - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká uspořádání topeniště, zejména pro spalování peletek ze slisované biomasy, například dřevěných pilin, kůry, odřezků a slámy, případně drobného uhlí.

Dosavadní stav techniky

V současné době se jako pevné palivo kromě dřeva a uhlí na trhu stále více rozšiřují peletky ze slisované biomasy, které obsahují například dřevní piliny, kůru, rychle rostoucí dřeviny, zrní, pecky, slámu, seno, konopí a podobně. Mají zpravidla tvar válečků o průměru v rozmezí 6 až 10 mm o délce v rozmezí 5 až 35 mm. Nezřídka obsahují i nežádoucí látky, například písek a anorganické nečistoty, které se při hoření roztaví a dalším hořením se na roztavenou hmotu natavuje další, takže vzniká vrstva, která zabraňuje hoření a zanáší topeniště.

Do prostoru topeniště se peletky dopravují obvykle šnekovým dopravníkem spodní cestou, kdy jsou vytlačovány přes zahnuté potrubí vzhůru. Alternativně se peletky dopravují šnekovým dopravníkem shora nad topeniště, do kterého volně padají a spalují se. Společnou nevýhodou současných provedení je zanášení topeniště škvárou, která zabraňuje hoření. Topeniště je nutno pravidelně mechanicky čistit a udržovat bez škváry. Dosavadní provedení topeniště, která se týkají uvedeného problému, jsou konstrukčně a výrobně složitá a nákladná, obdobně je tomu i s přívodem paliva. Jsou popsána v následujících dokumentech. Patent US 5 295 474 popisuje uspořádání korýtka topeniště pro spalování peletek se soustavou roštu, ve kterém jsou v nepravidelných odstupech od sebe tyče, zabraňující shromažďování popela a škváry, přívod paliva k topeništi je shora, prostřednictvím šnekového dopravníku, navazujícího na výstup zásobníku. Patent US 5 873 356 popisuje obdobné základní uspořádání topeniště s mikroprocesorovou regulací přívodu paliva a primárního vzduchu. Patent US 5 183 028 popisuje uspořádání topeniště pro spalování peletek, které je odděleno od průhledu kotle, ve kterém jsou simulovaná polena dřeva. Variantní uspořádání topeniště pro peletky jsou znázorněna a popsána v dalším patentu US 5 941 234. Další uspořádání kotle pro spalování peletek s jediným dopravníkem a integrovaným zásobníkem, ze kterého peletky volně padají do prostoru dopravníku a postupně vytlačují spálené zbytky popela a škváry do popelníku, je popsáno v patentu US 5 137 012. V patentu US 5 151 000 je popsáno uspořádání kotle pro spalování peletek s horním přívodem paliva, odděleným od vlastního korýtka topeniště. Na trhu jsou provedení kotlů pro spalování peletek se spodním přívodem paliva a dvěma dopravníky výškově navzájem přesazenými, které jsou od sebe odděleny přídavným podávacím turniketem, oddělujícím zásobník peletek od topeniště.

Podstata technického řešení

Topeniště pro spalování peletek ze slisované biomasy, například dřevěných pilin, kůry, odřezků a slámy, je vytvořeno s regulovaným přívodem paliva a s přívodem primárního a sekundárního vzduchu. Cílem předloženého řešení je zjednodušit konstrukci celku přívodního systému paliva a topeniště, zajistit účinné odstraňování spálených zbytků škváry a popela z prostoru topeniště a současně zlepšit účinnost spalování. Podstata tohoto vynálezu spočívá v tom, že topeniště je tvořeno dutým tělesem ve tvaru podélného, dolů skloněného korýtka, do kterého je zaústěno šikmo zespodu potrubí pro přívod paliva, ve kterém je podávači dopravník. Otevřený dolní konec korýtka zasahuje do prostoru popelníku Podávači dopravník je přitom propojen se zásobníkem peletek prostřednictvím výškově přesazeného druhého dopravníku, který je opatřen regulačními prostředky v závislosti na vyprázdnění podávacího dopravníku. Duté těleso korýtka, které je propojeno s nuceným přívodem vzduchu, je opatřeno pro přívod primárního vzduchu soustavou

-1 CZ 12372 Ul štěrbin v bočních stěnách a/nebo dně korýtka. Podávači dopravník a/nebo druhý dopravník mohou být tvořeny šnekovým dopravníkem.

Výhody tohoto technického řešení spočívají zejména vtom, že nedochází kzanášení funkčního prostoru topeniště spalovaným materiálem. Ten je průběžně po svém spálení mechanicky odstraňován působením přiváděného čerstvého paliva - peletek. Nedochází k propékání neshořelého paliva, ani kjeho přichycování na stěny topeniště. Spalování je bezpečné, regulovaným přívodem paliva je vyloučeno prohoření dopravních cest.

Podávači dopravník a druhý dopravník mohou být propojeny ohebnou hadicí. To usnadňuje a zlevňuje propojení obou výškově vůči sobě přesazených dopravníků.

Duté těleso korýtka může být propojeno se vstupem paliva do podávacího dopravníku. Spojením vnitřního prostoru topeniště (s nuceným přívodem vzduchu z ventilátoru) se vstupem paliva do podávacího dopravníku se vytvoří vzduchová klapka, zamezující průniku kouře do okolního prostředí.

Topeniště může být s výhodou alespoň částečně, nejlépe zcela, shora zakryto vypouklým keramickým krytem. Tento kryt umožňuje otočení plamenů směrem k přívodům sekundárního vzduchu (plameny mají srdcovitý tvar), výsledkem je dokonalejší spalování a výrazné omezení úletu nespáleného paliva.

Ve dně a/nebo vrcholových částech bočních stěn dutého tělesa korýtka mohou být šikmo vzhůru proti sobě uspořádané otvory pro přívod sekundárního vzduchu, které mohou být případně propojeny s vnějšími konci štěrbin. Alternativně může být podél dutého tělesa korýtka nad jeho vnějšími boky po každé straně uspořádáno děrované přívodní potrubí sekundárního vzduchu s otvory ve směru nad těleso korýtka. Výhodou je zlepšené spalování peletek, případně drobného kusového uhlí.

V oblasti otevřeného dolního konce korýtka je jeho dno s výhodou opatřeno průběžnou příčnou štěrbinou, která napomáhá rychlému prohoření a následnému ochlazení případných zbytků paliva.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení podle tohoto vynálezu bude blíže osvětleno na příkladech pomocí připojených výkresů. Na obrázku 1 je v půdorysném pohledu příklad schematického zobrazení dutého tělesa topeniště s korýtkem otevřeným do své přední dolů skloněné strany. V zadní části topeniště je do korýtka zespodu zaústěn šikmo vzhůru orientovaný přívod peletek, stěny korýtka jsou dále opatřeny průchozími podlouhlými štěrbinami pro přívod primárního vzduchu. Po stranách korýtka topeniště jsou průchozí otvory, které jsou uspořádány šikmo proti sobě z každé strany korýtka, ve směru k horní části plamenů. Na obrázku 2 je schematicky zobrazen příklad uspořádání topeniště, napojeného na dva výškově přesazené dopravníky paliva, které jsou vzájemně propojeny ohebnou hadicí a mají vzájemnou funkční vazbu pro regulovaný přívod paliva do prostoru topeniště.

Příklady provedení technického řešení

Do topeniště i je z jeho zadní strany zespodu zaústěn šikmo vzhůru orientovaný přívod 2 paliva (peletek), ve kterém je uspořádán šnekový podávači dopravník 3, poháněný elektrickým motorem 6. Vstup peletek, které mají tvar válečků o průměru v rozmezí od 6 do 10 mm a délku v rozmezí od 5 do 35 mm, je v zadní části topeniště 1 s uzavřeným koncem. Topeniště I je tvořeno dutým tělesem, do jehož zadní části je zaústěn ventilátor, a je opatřeno řadou průchozích podlouhlých štěrbin 4 pro přívod primárního vzduchu. Je vytvořeno ve tvaru korýtka, mírně skloněného, například pod úhlem 15°, k přední hraně topeniště, tak, že jeho otevřený dolní konec zasahuje do prostoru popelníku. Sekundární vzduch je přiváděn po stranách korýtka topeniště i

-2CZ 12372 Ul průchozími otvoiy 5, které jsou uspořádány šikmo proti sobě z každé strany korýtka topeniště 1, ve směru k horní části plamenů (funkčně i výrobně je výhodné, jestliže jsou otvory 5 jsou propojeny s vnějšími konci štěrbin 4). Alternativně může být podél dutého tělesa korýtka nad jeho vnějšími boky po každé straně uspořádáno děrované přívodní potrubí sekundárního vzduchu s otvory ve směru nad těleso korýtka. V oblasti otevřeného dolního konce korýtka je jeho dno s výhodou opatřeno průběžnou příčnou štěrbinou 11, která napomáhá rychlému prohoření a následnému ochlazení případných zbytků paliva.

Šnekový podávači dopravník 3 (přívod 2 paliva) je ohebnou hadicí 9 propojen se šnekovým druhým dopravníkem 7, napojeným na zásobník 8 paliva. Výstup druhého dopravníku 7 je umístěn výškově přesazené nad podávacím dopravníkem 3. Vnitřní prostor dutiny topeniště 1, do jejíž zadní strany je zaústěn přívod nuceného toku vzduchu z ventilátoru (není znázorněn), je potrubím 10 propojen se vstupem paliva do podávacího dopravníku 3.

Peletky procházejí kontinuálně činností šnekového druhého dopravníku 7 a podávacího dopravníku 3 do zadní části topeniště I, kde jsou vytlačovány nad průchozí podlouhlé štěrbiny 4, které tvoří přívody primárního vzduchu do topeniště i, a zde jsou spalovány. Průběžným doplňováním paliva se částečně spálená a spálená hmota posouvá po skloněné ploše korýtka topeniště I do jeho přední části, palivo postupně dohořívá a vzniklá škvára a popel jsou vytlačovány doplňovaným čerstvým palivem do popelníku.

Z výrobního hlediska i z hlediska funkčnosti je uspořádání dutého korýtka topeniště I ve tvaru širokého písmene U, o výšce korýtka přibližně 40 mm, šířce asi 240 mm (podle výkonu topeniště) a délce asi 300 mm (pro výkon kotle přibližně 30 kW). Tloušťka topeniště i je přibližně 80 mm. Topeniště i je vytvořeno jako plechový svařenec z nerezavějící oceli tloušťky 1 až 5 mm, může být také z litiny, případně keramiky. ,

Protože plameny obklopují topeniště i ze všech stran, je vhodné, když jsou jeho boční a spodní stěny tepelně izolovány vrstvou tepelně izolačního materiálu. Tato vrstva přiléhá z bočních stran a spodní strany ke svařenci topeniště I aje z vnější strany překryta pláštěm, například nasunutým nebo přivařeným plechem z nerezavějící oceli. Do dutého svařence topeniště 1 je ze zadní strany nucené přiváděn vzduch, který pak vystupuje průchozími štěrbinami 4 a otvory 5 jako primární, případně sekundární vzduch.

Při provozu jsou peletky přiváděny ze zásobníku 8 šnekovým druhým dopravníkem 7, případně pneumaticky, do propojovací ohebné hadice 9, kterou procházejí dolů do šnekového podávacího dopravníku 3. Ten má oproti druhému dopravníku 7 určité časové zpoždění (například při délce šneku 30 cm je to asi 8 sekund). Jinými slovy, je ve funkci přerušovaně, vždy po uplynutí určitého časového intervalu od dodání určité dávky peletek do ohebné hadice 9, kterou se pak dopraví dolů do podávacího dopravníku 3 a naplní jej. Po nadávkování paliva ze zásobníku 8 druhým dopravníkem 7 se palivo přesune do spodního podávacího dopravníku 3. Jakmile druhý dopravník 7 ukončí dodávku, je podávači dopravník 3 v provozu ještě přibližně 8 sekund (podle délky jeho šneku). Tím dojde k úplnému vyčištění dopravní cesty od paliva (vyčištění podávacího dopravníku 3). To je z důvodu, aby nedocházelo k prohoření dopravních cest od topeniště I až do zásobníku 8.

Aby nedocházelo k možnému průniku kouře z prostoru topeniště 1 do dopravních cest, zásobníku 8 a do okolního prostředí, je zadní vnitřní prostor topeniště I (dutina korýtka) propojen s dopravní cestou, v daném případě potrubím 10 s vstupem paliva do podávacího dopravníku 3.

Claims (9)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   45 1. Topeniště, zejména pro spalování peletek ze slisované biomasy, například dřevěných pilin, kůry, odřezků a slámy, případně drobného uhlí, s regulovaným přívodem paliva a s přívodem

   -3 CZ 12372 Ul primárního a sekundárního vzduchu, vyznačující se tím, že topeniště (1) je tvořeno dutým tělesem ve tvaru podélného, dolů skloněného korýtka, do kterého je zaústěno šikmo zespodu potrubí (
2. 2) pro přívod paliva, ve kterém je podávači dopravník (3), otevřený dolní konec korýtka zasahuje do prostoru popelníku, kde podávači dopravník (3) je propojen se zásobníkem

   5 (8) peletek prostřednictvím výškově přesazeného druhého dopravníku (7), přičemž druhý dopravník (7) je opatřen regulačními prostředky v závislosti na vyprázdnění podávacího dopravníku (3), a kde duté těleso korýtka, které je propojeno s nuceným přívodem vzduchu, je opatřeno pro přívod primárního vzduchu soustavou štěrbin (4) v bočních stěnách a/nebo dně korýtka.

   ío 2. Topeniště podle nároku 1, vyznačující se tím, že podávači dopravník (3) a druhý dopravník (7) jsou propojeny ohebnou hadicí (9).
3. 3. Topeniště podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že duté těleso korýtka je propojeno se vstupem paliva do podávacího dopravníku (3).
4. 4. Topeniště podle některého z nároků laž3, vyznačující se tím, že podávači

   15 dopravník (3) a/nebo druhý dopravník (7) jsou tvořeny šnekovým dopravníkem (3, 7).
5. 5. Topeniště podle některého z nároků laž4, vyznačující se tím, že je shora alespoň částečně zakryto vypouklým keramickým krytem.
6. 6. Topeniště podle některého z nároků laž5, vyznačující se tím, že ve dně a/nebo vrcholových částech bočních stěn dutého tělesa korýtka jsou šikmo vzhůru proti sobě

   20 uspořádané otvory (5) pro přívod sekundárního vzduchu.
7. 7. Topeniště podle nároku 6, vyznačující se tím, že otvory (5) jsou propojeny s vnějšími konci štěrbin (4).
8. 8. Topeniště podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že podél dutého tělesa korýtka je nad jeho vnějšími boky po každé straně uspořádáno děrované přívodní

   25 potrubí sekundárního vzduchu s otvory ve směru nad těleso korýtka.
9. 9. Topeniště podle některého z nároků laž8, vyznačující se tím, že v oblasti otevřeného dolního konce korýtka je jeho dno opatřeno průběžnou příčnou štěrbinou (11).