CZ13298U1 - Kotel na ohřev topné vody pro spalování dvou paliv s dvěma spalovacími prostory - Google Patents

Description

Kotel na ohřev topné vody pro spalování dvou paliv s dvěma spalovacími prostory

Oblast techniky

Technické řešení se týká kotle na ohřev topné vody se dvěma spalovacími prostory pro spalování dvou paliv, umístěnými nad sebou, ke kterým po výšce přiléhá zadní kanál, uzpůsobený pro připojení do komína, kde spalovací prostory, jejichž spalovací komory jsou opatřené zepředu dvířky, jsou každý z nich na zadní straně s tímto zadním kanálem propojeny.

Dosavadní stav techniky

Známá technická řešení popisují buď jednoúčelová spalovací zařízení, u nichž je možné použití jen jednoho druhu paliva, nebo spalovací zařízení s širším použitím, kdy je třeba při přechodu z jednoho druhu paliva na jiné kotel do určité míry přestavět. To je pracné, náročné na kvalifikaci obsluhy, a nese sebou i určitá bezpečnostní rizika při nedokonalém přestavění. Jsou také známá spalovací zařízení se dvěma oddělenými spalovacími komorami. Ty je možné uspořádat buď vedle sebe, nebo i nad sebou, jako je tomu u předkládaného technického řešení. Tak například ve spise DE 36 14 998 jsou popsána kamna se dvěma spalovacími komorami nad sebou a s možností spalování paliva v jedné z nich nebo v obou současně. Jedná se však vždy o tuhá paliva, kde nevadí společný odvod kouřových plynů. Kromě toho je odvod kouřových plynů proveden kouřovody procházejícími vně kamen, což je náročné na instalaci i na prostor. Je též známé řešení podle patentu US 1 450 039, obsahující kamna rovněž se dvěma spalovacími komorami, umístěnými nad sebou, na spalování dřeva a uhlí. U těchto kamen je odvádění kouřových plynů řešeno vertikálně od spalovacích komor odděleným prostorem uvnitř kamen a společným pro obě spalovací komory. Používání jedné nebo druhé komory, nebo obou komor současně je řešeno polohou jedné, vhodně umístěné otočné klapky. Není však možné tato kamna používat na různé druhy paliv, zejména na plyn nebo lehký topný olej, ani na spalování peletek.

Podstata technického řešení

Tyto nedostatky se snaží zlepšit technické řešení podle užitného vzoru, jehož podstatou je, že horní spalovací prostor, určený pro spalování kusového dřeva zplyňováním, má dvě navzájem propojené spalovací komory uspořádané pod sebou, a dolní spalovací prostor, určený pro spalování plynu, lehkých topných olejů nebo peletek, má dolní spalovací komoru opatřenou tlakovým hořákem, kde spodní spalovací komora horního spalovacího prostoru a dolní spalovací komora dolního spalovacího prostoru jsou každá opatřena keramickou tvarovkou, která tvoří částečné obložení každé spalovací komory tak, že s jejími stěnami současně vymezuje spojitý prostor pro průchod kouřových plynů do zadního kanálu. V kotli popsané konstrukce je možné spalovat současně kusové dřevo a další palivo, spalované pomocí tlakového hořáku, například plyn, ale i lehké topné oleje, případně peletky, a to v jednom kompaktním celku. Zplyňovací zařízení je situováno v horní části vertikálně uspořádaného kotle, což je pohodlné z hlediska obsluhy (přikládání, popel, čistění). Kotel daného typu se nemusí adaptovat při přechodu na jiný druh paliva. Je možné přitom ekonomicky využívat jak levné dřevo, tak pohotový a snadno regulovatelný plyn nebo olej. Poslední dobou je zvlášť výhodné použití peletek, které představují zpracování dřevného odpadu. Peletky jsou malé briketky, lisované z dřevního odpadu nebo jiných, například biologických odpadů a jedná se, na rozdíl od plynu a lehkých topných olejů, o obnovitelné zdroje. Kotel podle technického řešení představuje jednoduché, uživatelsky pohodlné a bezpečné zařízení.

Pokud není požadován oddělený odvod spalin do komínového průduchu, je výhodné, když je zadní kanál opatřen jen jedním, společným horním kouřovým hrdlem.

Je však také možné, aby zadní kanál byl pro připojení každého z obou spalovacích prostorů na svůj komínový průduch opatřen horním kouřovým hrdlem a dolním kouřovým hrdlem, mezi kterými je zadní kanál předělen pevnou příčnou přepážkou.

-1 CZ 13298 Ul

Je výhodné, když je zadní kanál opatřen odtahovým ventilátorem. Řízený chod ventilátoru reguluje nebo zvyšuje odtah spalin, což umožňuje jednak vyšší výkon kotle, jednak reguluje spalování, zamezuje kouření do místnosti při zapalování, bezprašné čistění teplosměnných ploch kotle.

Je výhodné z hlediska účinnosti spalování a snížení emisí, když je možné použít spalování dřeva zplyňováním. To je umožněno řešením, kdy horní spalovací komora horního spalovacího prostoru má dvířka opatřená přívodem primárního vzduchu, a je s jeho spodní spalovací komorou propojena keramickou tryskou, uloženou ve dně horní spalovací komory. Zúžená obvodová plocha keramické trysky vymezuje se stěnou horní spalovací komory spojitý rozváděči prostor, napojený na jedné straně na přívod sekundárního vzduchu, a na druhé straně na průchozí otvory, uspořádané v zúžené části keramické trysky. Horní spalovací prostor je se zadním kanálem propojen jednak horním spojovacím kanálem, uspořádaným v horní části horní spalovací komory a opatřeným zavírací klapkou, a jednak spodním spojovacím kanálem, uspořádaným u dna spodní spalovací komory, přičemž oba procházejí vodním pláštěm kotle.

Je výhodné spalování více druhů paliva v jednom zařízení, zejména kombinace dřeva a paliva, jehož spalování je možné regulovat. Jsou-li tímto palivem peletky, je třeba přizpůsobit tvar a velikost druhé keramické tvarovky dolní spalovací komory tak, aby její plocha byla poměrně velká. Toho je dosaženo, je-li druhá keramická tvarovka ve tvaru dutého prostorového tělesa, do něhož je zaústěn tlakový hořák, upevněný ve dvířkách dolní spalovací komory, která je se zadním kanálem propojená dolním spojovacím kanálem, uspořádaným u dna dolní spalovací komory a procházejícím vodním pláštěm kotle.

Je-li tímto druhým palivem plyn nebo lehké topné oleje, pak je třeba, aby keramická tvarovka měla menší rozměry. Potom dolní spalovací komora, která je se zadním kanálem propojená dolním spojovacím kanálem, uspořádaným u dna dolní spalovací komory a procházejícím vodním pláštěm kotle, má tlakový hořák, upevněný ve dvířkách. Ten je vyústěný do prostoru dolní spalovací komory nad druhou keramickou tvarovkou, která je ve tvaru misky, uspořádané nad dnem dolní spalovací komory a dosahující svým vyhnutým zadním horním okrajem k zadní stěně dolní spalovací komory nad dolním spojovacím kanálem.

Pro dosažení kompaktnosti a malého zastavěného prostoru mají výhodně oba spalovací prostory nad sebou uspořádané, stejný vnější obrys, takže tvoří jako celek kompaktní těleso, které je opatřeno vodním pláštěm, k němuž ze zadní strany přiléhá po celé výšce zadní kanál. Je přitom dosahováno výhod velké teplosměnné plochy, neboť vodní plášť obklopuje prakticky obě spalovací komory.

Přehled obrázků na výkresech

Příkladné provedení kotle podle technického řešení je znázorněno na připojených obrázcích, kde na obr. 1 je pohled na kotel zepředu a v řezu, a to v provedení pro spalování peletek, na obr. 2 je stejné zařízení, ale v bočním pohledu, a s jedním společným kouřovým hrdlem, na obr. 3 se dvěma kouřovými hrdly a předěleným zadním kanálem.

Na obr. 3, 4 a 5 jsou obdobná zobrazení, ale jedná se o alternativní provedení kotle pro spalování plynu nebo lehkých topných olejů.

Na všech obrázcích je vyznačeno proudění spalin šipkami.

Příklady provedení technického řešení

Kotel pro ohřev topné vody je tvořen tělesem s vodním pláštěm 13 a se dvěma spalovacími prostory 1, 2, uspořádanými nad sebou, a je určen pro spalování kusového dřeva v horním spalovacím prostoru i, a spalování plynu, lehkých topných olejů nebo peletek v dolním spalovacím prostoru 2. Oba spalovací prostory I, 2 jsou s výhodou shodného vnějšího tvaru a velikosti, takže těleso kotle je jeden kompaktní celek. Vodní plášť 13 je dvojitý plášť, který je protékán ohříva-2CZ 13298 Ul nou vodou, s přívodem studené vody ve spodní části kotle, a odvodem teplé vody v horní části kotle. K zadním částem obou spalovacích prostorů £, 2, proti dvířkům kotle, přiléhá zadní kanál pro odvod kouřových plynů. Zadní kanál 9 je buď opatřený dvěma výškově přesazenými kouřovými hrdly 7, 8 pro spojení se dvěma oddělenými komínovými průduchy pro odvod kouřových plynů odděleně z horního spalovacího prostoru £ a dolního spalovacího prostoru 2, což je třeba při spalování plynu nebo lehkých topných olejů a dřeva, a pak je vertikálně rozdělen pevnou příčnou přepážkou 19 na úrovni mezi horním a dolním kouřovým hrdlem 7, 8, nejlépe na horní hranici dolního spalovacího prostoru 2. Zadní kanál 9 také nemusí být příčně předělen, a to v případě, kdy nevadí společný odvod kouřových plynů do jediného komínového průduchu, umístěného v takovém případě v horní části kotle. To je v tom případě, kdy není kotel určen pro současné spalování dvou paliv, jako je plyn a dřevo, anebo když se spalují dřevité peletky a dřevo.

Horní spalovací prostor £ je v příkladu provedení proveden pro o sobě známé spalování dřeva zplyňováním. Tento horní spalovací prostor £ sestává z horní spalovací komory 3 s přikládacími dvířky, opatřenými přívodem primárního spalovacího vzduchu, a s horním průchozím spojovacím kanálem 20 pro odvod kouřových plynů do zadního kanálu 9, uzavíratelným s výhodou ručně ovladatelnou klapkou. Tato horní spalovací komora 3 slouží i jako zásobník dřeva, kde se kusové dřevo zapaluje a částečné se spaluje za současného zplyňování. Horní spalovací prostor £ dále sestává ze spodní spalovací komory 4, umístěné pod horní spalovací komorou 3 a opatřenou čisticími dvířky a první keramickou tvarovkou ££. Ve spodní spalovací komoře 4 zbytky dřeva dohořívají a současně se zde spalují hořlavé plyny, čímž se známým způsobem zvyšuje účinnost spalování a snižuje obsah škodlivin v kouřových plynech, odcházejících do komína. Tvar této první keramické tvarovky ££, která je uzpůsobena pro daný způsob spalování, vymezuje spolu se stěnami spodní spalovací komory 4 kanály pro průchod kouřových plynů do zadního kanálu 9, v příkladném provedení vpředu, na bocích a vzadu, jak je vidět na obrázcích, a současně slouží jako rošt pro popel. V příkladném provedení má první keramická tvarovka 11 formu hmcovitého tělesa, otevřeného směrem k čisticím dvířkům, a směrem k vyústění keramické trysky 10. Čisticí dvířka jsou rovněž opatřena obložením ze žáruvzdorné keramiky. Tato první keramická tvarovka 11 v podstatě obloží stěny spodní spalovací komory 4, ke kterým přiléhá v části svého dna, na němž je usazena. Po bocích a v zadní části je ale od nich odsazena, čímž se vytvoří vůči stěnám kotle kanál pro průtok kouřových plynů ve formě spodního spojitého prostoru 15, propojený s vnitřním prostorem této spodní spalovací komory 4 prostřednictvím částečného seříznutí první keramické tvarovky 11 na bocích. Spodní spalovací komora 4 horního spalovacího prostoru £ je potom opět propojena se zadním kanálem 9, a to pomocí spodního spojovacího kanálu 16, procházejícího vodním pláštěm 13 kotle v její zadní části a u dna této spodní spalovací komory 4. Obě spalovací komory 3, 4 horního spalovacího prostoru £ jsou navzájem propojeny přes trysku ze žáruvzdorného, nejlépe keramického materiálu. Těleso keramické trysky 10 leží na dně horní spalovací komory 3. V příkladném provedení má keramická tryska 10 tvar horního okraje svého vnějšího obvodu prakticky shodný s průřezem obou spalovacích komor 3, 4 horního spalovacího prostoru £, s odsazením části výšky svého obvodového pláště od stěn tělesa kotle v místě horní spalovací komory 3, čímž se v této části vytvoří spojitý rozváděči prostor 14. V odsazené části keramické trysky JO jsou v řadě rozmístěny průtokové otvory 17 propojené pomocí rozváděcího prostoru 14 s přívodem sekundárního spalovacího vzduchu, potřebného pro jeho promíchání s plynem za účelem účinného spalování plynu ve spodní spalovací komoře 4. Průchodem přívodu sekundárního vzduchu zadním kanálem 9 (nezobrazeno) se sekundární vzduch současně předehřívá.

Dolní spalovací prostor 2 je tvořen dolní spalovací komorou 5 s dvířky, v nichž je upevněn tlakový hořák 6 na plyn (ale může být použit i tlakový hořák na lehké topné oleje nebo pelety). V dolní spalovací komoře 5 je upevněna druhá keramická tvarovka 12, jejíž velikost a tvar jsou řešeny různě, podle použitého paliva. Velikost její žáruvzdorné keramické plochy a velikost jejích průřezů totiž ovlivňuje teplotu prostředí ve spalovací komoře 5 i proudění, a tak i průběh spalování, který s ohledem na účinnost a minimální obsah škodlivin musí být co nejdokonalejší. V zásadě platí, že pro spalování peletek musí být plocha keramiky větší, neboť je zapotřebí vy-3CZ 13298 Ul vinout větší teplotu, aje též zapotřebí její funkce jako záchytné plochy pro lehké polétavé úlety, které na keramických plochách dodatečně dohoří. U olejů a plynu naopak je nejvhodnější teplota přiměřená, aby nedocházelo ke spalování příliš intenzivnímu, a tak odcházející kouřové plyny obsahovaly jen přípustné množství škodlivin. Druhá keramická tvarovka 12 má proto podle příkladného provedení dvě alternativy. V jednom provedení, pro spalování peletek, je tvořena opět hmcovitým tělesem obdobného vytvoření jako první keramická tvarovka 11, a rovněž obdobným způsobem tvoří částečné obložení stěn dolní spalovací komory 5 a vymezuje s nimi kanály ve formě dolního spojitého prostoru 22, kudy procházejí spaliny přes dolní spojovací kanál 21, procházející vodním pláštěm 13 u dna dolní spalovací komory 5, do zadního kanálu 9. V druhém provedení tvoří druhá keramická tvarovka 12 se dvěma spalovacími prostory lehce prohnutého, miskovitého tvaru jen zvýšené obložení dna dolní spalovací komory 5, které svým horním okrajem přiléhá ke stěnám této spalovací komory 5, ale po zbývající ploše je od ní odsazeno a tak vymezuje dolní spojitý prostor 22 pro odcházející spaliny, který je s dolní spalovací komorou 5 propojen zepředu, neboť druhá keramická tvarovka 12 má menší hloubku než je hloubka dolní spalovací komory 5.

Kotel může být opatřen odtahovým ventilátorem 18, uspořádaným ve stěně zadního kanálu 9, což je výhodné resp. nutné v případě požadovaného vyššího výkonu kotle anebo jsou-li jako palivo použity peletky.

Kotel je technicky možné provozovat současně na obě paliva, nebo, zejména v závislosti na předpisech, jen najedno z nich. Při dvoustupňovém spalování kusového dřeva se zplyňováním, což je samo o sobě známé, se dřevo naloží do horní spalovací komory 3, za přívodu primárního vzduchu zapálí, a otevře se horní klapka, zkratující odvod kouřových plynů rovnou do komína. Po rozhoření se klapka zavře, palivo se účinkem primárního vzduchu a jeho prostupu shora dolů vrstvou dřeva postupně zplyňuje, vznikající plyny jsou odváděny keramickou tryskou JO dolů, do spodní spalovací komory 4, a přitom sebou strhávají popel a tuhé nespálené zbytky dřeva. Ve spodní spalovací komoře 4 se tyto plyny promíchávají se sekundárním vzduchem a spalují. Popel se hromadí na dně spodní spalovací komory 4, do které je přístup čisticími dvířky. Spaliny ve spodní spalovací komoře 4 jdou dopředu, kde má první keramická tvarovka Π. seříznuté boční části, a tak je umožněno jejich další proudění v obráceném směru spodním spojitým prostorem 15 přes spodní spojovací kanál 16 do zadního kanálu 9, odkud jsou odváděny do horního kouřovodu 7. Rovněž provoz dolní spalovací komory 5 s tlakovým hořákem 6 na peletky, plyn nebo lehlý topný olej je obvyklý. Spaliny zde jdou rovněž nejprve shora dopředu, kde se otáčejí a opět dolním spojitým prostorem 22 mezi druhou keramickou tvarovkou 12 a stěnami dolní spalovací komory 5 protékají do zadního kanálu 9, a zde buď do horního kouřového hrdla 7, nebo, při příčném předělení zadního kanálu 9, do dolního kouřového hrdla 8. U obou spalovacích prostorů i, 2 je potom výhodné, že rozpálené keramické plochy udržují ve spalovacích prostorách I, 2 vysokou teplotu a zvyšují tak účinnost spalování. Spaliny předávají své teplo ze spalovacích komor 3, 4, 5 přes teplosměnné plochy dvojitého pláště kotle do protékající vody, která se ohřívá.

Claims (9)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Kotel na ohřev topné vody pro spalování dvou paliv se dvěma spalovacími prostory, umístěnými nad sebou, ke kterým po výšce přiléhá zadní kanál (9), uzpůsobený pro připojení do komína, kde spalovací prostory (1, 2), jejichž spalovací komory (3, 4, 5) jsou opatřené zepředu dvířky, jsou každý z nich na zadní straně s tímto zadním kanálem (9) propojeny, vyznačující se tím, že horní spalovací prostor (1), určený pro spalování kusového dřeva zplyňováním, má dvě navzájem propojené spalovací komory (3, 4) uspořádané pod sebou, a dolní spalovací prostor (2), určený pro spalování plynu, lehkých topných olejů nebo peletek, má dolní spalovací komoru (5), opatřenou tlakovým hořákem (6), kde spodní spalovací komora (4) horního

   -4CZ 13298 Ul spalovacího prostoru (1) a dolní spalovací komora (5) dolního spalovacího prostoru (2) jsou každá opatřena keramickou tvarovkou (11, 12), která tvoří částečné obložení každé spalovací komory (4, 5) tak, že s jejími stěnami současně vymezuje spojitý prostor (15, 22) pro průchod kouřových plynů do zadního kanálu (9).
2. 2. Kotel podle nároku 1, vyznačující se tím, že zadní kanál (9) je opatřen společným horním kouřovým hrdlem (7) pro připojení na komínový průduch.
3. 3. Kotel podle nároku 1, vyznačující se tím, že zadní kanál (9) je pro připojení každého z obou spalovacích prostorů (1, 2) na svůj komínový průduch opatřen horním kouřovým hrdlem (7) a dolním kouřovým hrdlem (8), mezi kterými je zadní kanál (9) předělen pevnou příčnou přepážkou (19).
4. 4. Kotel podle některého z nároků 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že zadní kanál (9) je opatřen odtahovým ventilátorem (18).
5. 5. Kotel podle některého z nároků laž4, vyznačující se tím, že horní spalovací komora (3) horního spalovacího prostoru (1), jejíž dvířka jsou opatřena přívodem primárního vzduchu, je s jeho spodní spalovací komorou (4) propojena keramickou tryskou (10), uloženou ve dně horní spalovací komory (3), přičemž zúžená obvodová plocha keramické trysky (10) vymezuje se stěnou horní spalovací komory (3) spojitý rozváděči prostor (14), napojený na jedné straně na přívod sekundárního vzduchu, a na druhé straně na průchozí otvory (17), uspořádané v zúžené části keramické trysky (10). i
6. 6. Kotel podle některého z nároků laž5, vyznačující se tím, že horní spalovací prostor (1) je se zadním kanálem (9) propojen jednak horním spojovacím kanálem (20), uspořádaným v horní části horní spalovací komory (3) a opatřeným zavírací klapkou, a jednak spodním spojovacím kanálem (16), uspořádaným u dna spodní spalovací komory (4), přičemž oba procházej í vodním pláštěm (13) kotle.
7. 7. Kotel podle některého z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že druhá keramická tvarovka (12) dolní spalovací komory (5) je ve tvaru dutého prostorového tělesa, do něhož je zaústěn tlakový hořák (6), upevněný ve dvířkách dolní spalovací komory (5), která je se zadním kanálem (9) propojená dolním spojovacím kanálem (21), uspořádaným u dna dolní spalovací komory (5) a procházejícím vodním pláštěm (13) kotle.
8. 8. Kotel podle některého z nároků laž6, vyznačující se tím, že dolní spalovací komora (5), která je se zadním kanálem (9) propojená dolním spojovacím kanálem (21), uspořádaným u dna dolní spalovací komory (5) a procházejícím vodním pláštěm (13) kotle, má tlakový hořák (6), upevněný ve dvířkách, vyústěný do prostoru dolní spalovací komory (5) nad druhou keramickou tvarovkou (12), která je ve tvaru misky, uspořádané nad dnem dolní spalovací komory (5) a dosahující svým vyhnutým zadním horním okrajem k zadní stěně dolní spalovací komory (5) nad dolním spojovacím kanálem (21).
9. 9. Kotel podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že oba spalovací prostory (1, 2) nad sebou uspořádané, mají stejný vnější obrys, takže tvoří jako celek kompaktní těleso, které je opatřeno vodním pláštěm (13), k němuž ze zadní strany přiléhá po celé výšce zadní kanál (9).