CZ15544U1 - Kotel pro pyrolýzní spalování paliv - Google Patents

Description

(54) Název užitného vzoru:

Kotel pro pyrolýzní spalování paliv

Tř

N

O

CZ 15544 Ul

Kotel pro pyrolýzní spalování paliv

Oblast techniky

Technické řešení se týká konstrukce teplovodního kotle pro pyrolýzní spalování tuhých paliv, jako jsou všechny druhy uhlí, dřevo, dřevní odpad, mokrá paliva či biomasa. Řešení se týká kotle, který sestává z tělesa, v jehož středové části je uložen rošt s přívodem a výstupem vzduchu, nad nímž je vytvořen zásobník paliva a vyvíječi komora plynů vznikajících z paliva a pod nímž je vytvořen popelník a spalovací komora plynů vznikajících z paliva.

Dosavadní stav techniky

Dosud známé kotle a kamna pro pyrolýzní spalování uhlí a dřeva sestávají z oplášťovaného těle10 sa, v jehož vnitřním prostoru, do kterého je přiváděn primární vzduch, jsou uloženy různé typy roštových zařízení. Nad roštovým zařízením je vytvořena násypka a zásobník paliva a pod roštovým zařízením je upraven spalovací a popelníkový prostor, přičemž vzduch je přiváděn buď pod rošt nebo do zásobníku paliva a umožňuje odpopelňování paliva. Tato známá provedení zajišťují prohořívací nebo odhořívací systém spalování.

Je znám způsob pyrolýzního spalování dřeva, kdy jeho zplyňování je prováděno na plné žáruvzdorné tvarovce opatřené tryskou, která má štěrbinový, kruhový nebo oválný průřez. Nevýhodou tohoto způsobu spalování je, že neumožňuje spalování uhlí vzhledem k jeho velké popelnatosti a zejména vzhledem k vysoké teplotě zplyňování uhlí, která by způsobila poškození tvarovky. Další nevýhodou řešení je, že po vyhoření zůstává popel v násypce a kotel se musí nechat každý den vyhasnout a vyčistit.

U jiného známého způsobu spalování dle zapsaného užitného vzoru CZ 5670 je zplyňování dřeva nebo uhlí prováděno v kotli, jehož topeniště je tvořeno bočními zešikmenými žáruvzdornými keramickými vyzdívkami, mezi nimiž je otočně uložena roštová mechanika s přívodem a vývodem primárního vzduchu. Tímto řešením se dosahuje dobré účinnosti spalování při zajištění sní25 žení úletu popílku a zachování požadovaných ekologických parametrů procesu spalování. Nevýhodou tohoto uspořádání je možnost zaseknutí škváry ve štěrbinách mezi bočními tvarovkami a roštovou mechanikou, čímž se znemožní další otáčení roštové mechaniky a nemůže docházet ke spalování s požadovanými parametry spalovacího procesu. Kotel se tak musí odstavit z provozu a po jeho vychladnutí roštovací mechanismus uvolnit, což způsobuje problémy v různých provo30 zech, kde je nutno zajistit nepřetržitý provoz kotle.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody odstraňuje do značné míry kotel pro pyrolýzní spalování paliv, který sestává z tělesa tvořeného dvouvrstvým pláštěm, v jehož středové části je uložen rošt s přívodem a výstupem vzduchu, nad nímž je vytvořena zásobníková a vyvíječi komora plynů vznikajících z paliva a pod nímž je vytvořena spalovací a popelníková komora plynů vznikajících z paliva, kde podstata řešení spočívá v tom, že rošt sestává ze středového dutého směšovače a bočních dutých výměníků, mezi nimiž jsou vytvořeny podélné štěrbiny, kde směšovač je vytvořen tak, že jeho průřez se od horizontální horní základny směrem dolů zmenšuje, je opatřen přívodním otvorem sekundárního vzduchu a minimálně jedním výfukovým otvorem směrovaným do spalovací a popelníkové komory, přičemž profily výměníků jsou tvarovány tak, že jejich horní stěny jsou vedeny šikmo dostředně dolů směrem k horní základně směšovače a dutiny výměníků jsou propojeny sadami přepouštěcích otvorů s meziprostorem pláště naplněného topným médiem.

Další podstatou řešení je, že je tvořen dutým svařencem upevněným mezi přední a zadní stěnu pláště kotlového tělesa, přičemž ve výhodném provedení má průřez směšovače tvar obráceného pravidelného lichoběžníka.

- 1 CZ 15544 Ul

Dále je výhodné, když k horní základně směšovače je připevněn dutý sedlový nástavec, který je jednak propojen propojovacími otvory s vnitřkem směšovače a jednak je propojen přifukovacími otvory s prostorem zásobníkové a vyvíjecí komory. Přitom je vrcholová část nástavce opatřena horizontálním horním krytem a na bocích je nástavec opatřen bočními kryty.

Také je podstatou řešení, že boční výměníky jsou vytvořeny ve formě dutých tvarovaných profilů přivařených k bočním stěnám pláště a dále že na přední stěně pláště je umístěn ventilátor k zabezpečení přívodu primárního a sekundárního vzduchu do vnitřního prostoru tělesa, když propojení se zásobníkovou a vyvíjecí komorou je realizováno pomocí kanálů vyvedených do oblasti přikládacích dvířek a propojení se spalovací a popelníkovou komorou přes přívodní otvor a vý10 fukové otvory směšovače.

Konečně je podstatou řešení, že na vnitřní straně přikládacích dvířek je umístěn usměrňovač proudu primárního vzduchu a dále že horní základna směšovače tvoří v podstatě třetinu horizontálního průřezu vnitřního prostoru tělesa.

Novou konstrukční úpravou kotle se dosahuje nového vyššího účinku v tom, že je dosaženo do15 konalého odhoření paliva se vznikem minimálního množství popele a s účinností téměř 90%, což umožňuje ekologické spalování uhlí, dřeva i dalších tuhých paliv. Samovolné odpopelňování pak umožňuje vysokou bezobslužnost kotle při běžném provozu s minimálním rizikem narušení spalovacího procesu.

Přehled obrázků na výkresech

Konkrétní příklad konstrukce podle technického řešení je schematicky znázorněn na připojených výkresech, kde:

obr. 1 je příčný řez kotlem, obr. 2 je podélný řez kotlem, obr. 3 je detail příčného řezu základního provedení směšovače z obr. 1, obr. 4 je detail příčného řezu alternativního provedení směšovače, obr. 5 je podélný řez směšovačem z obr. 4.

Příklady provedení technického řešení

Teplovodní kotel pro pyrolýzní spalování uhlí zplyňováním sestává z kotlového tělesa 1 tvořeného dvouvrstvým pláštěm 11, uvnitř jehož vnitřního prostoru 12 je uložen rošt 2, rozdělující tento vnitřní prostor 12 na dvě komory 3, 4. Horní zásobníková a vyvíjecí komora 3 slouží současně jako násypka, zásobník paliva a nahořívací komora plynů vznikajících z paliva, a spodní spalovací a popelníková komora 4 slouží jako spalovací komora plynů vznikajících z paliva a zároveň jako popelník. Na přední stěně pláště 11 je pak umístěn vzduchový ventilátor 5 k zabezpečení přívodu primárního a sekundárního vzduchu do vnitřního prostoru 12 tělesa 1, když propojení se zásobníkovou a vyvíjecí komorou 3 je realizováno pomocí kanálů 6 vyvedených do oblasti přikládacích dvířek 7, na jejichž vnitřní straně je umístěn usměrňovač 71 proudu primárního vzduchu.

Rošt 2 sestává ze středového směšovače 2J a bočních výměníků 22, mezi nimiž jsou vytvořeny po celé délce podélné štěrbiny 23. Směšovač 21 je tvořen dutým svařencem upevněným mezi přední a zadní stěnu pláště JJ. kotlového tělesa J. Směšovač 21 je pak v základním provedení detailně vyobrazeném na obr. 3 vytvořen tak, že jeho průřez se od horizontální horní základny 211 směrem dolů zmenšuje, jak je patrné z obr. 1, kde průřez směšovače 21 má tvar obráceného pravidelného lichoběžníka. Směšovač 21 je pak na svém čele přilehlém přední stěně pláště 11 opatřen přívodním otvorem 212 sekundárního vzduchu a na bočních stěnách sadou směrem šikmo dolů směrovaných výfukových otvorů 213 pro zajištění výstupu sekundárního vzduchu směrem do spodní spalovací a popelníkové komory 4. Boční výměníky 22 jsou vytvořeny ve formě dutých tvarovaných profilů přivařených k bočním stěnám pláště JJ.. Profily výměníků 22 jsou tvarovány tak, že jejich horní stěny 221 jsou vedeny šikmo dostředně dolů směrem k horní

-2CZ 15544 Ul základně 211 směšovače 21. Dutiny 222 výměníků 22 jsou pak propojeny sadami přepouštěcích otvorů 223 s meziprostorem 111 pláště 11 naplněného topným médiem.

V optimálním případě pak tvoří horní základna 211 směšovače 21 třetinu horizontálního průřezu vnitřního prostoru 12 tělesa 1, a tedy oba boční výměníky 22 přibližně další dvě třetiny průřezu, pokud se pomine plocha štěrbin 23.

Při provozu teplovodního kotle je ventilátorem 5 vháněn jednak primární vzduch pomocí kanálů 6 vyvedených do oblasti přikládacích dvířek 7 shora do zásobníkové a vyvíjecí komory 3 a jednak sekundární vzduch přes výfukové otvory 213 směšovače 21 do spalovací a popelníkové komory 4. Prouděním plynů a plamene štěrbinami 23 dochází k ideálnímu vyhoření paliva a ío vzniklý popel padá samovolně z horních stěn 221 výměníků 22 štěrbinami 23 do popelníku spalovací a popelníkové komory 4. Dochází tak k postupnému odpopelňování zásobníkové a vyvíjecí komory 3, přičemž horní základna 211 směšovače 21 je ochlazována proudem vzduchu z ventilátoru 5 a horní stěny 221 směšovačů 22 jsou ochlazovány topným médiem, takže nedochází k jejich deformaci a jinému poškození vlivem vysokých teplot spalin.

Popsané provedení není jedinou možnou konstrukcí podle technického řešení, ale směšovač 21 nemusí mít průřez lichoběžníkový a může být jiného směrem dolů se zužujícího tvaru, například obloukový, trojúhelníkový apod. Jak plyne ze znázornění na obr. 4 a obr. 5, může být k horní základně 211 směšovače 21 připevněn, s výhodou přivařen, dutý sedlový nástavec 214. který je jednak propojen propojovacími otvory 215 s vnitřkem směšovače 21 a jednak je propojen smě20 rem šikmo vzhůru vedenými přifukovacími otvory 216 s prostorem zásobníkové a vyvíjecí komory 3. Vrcholová část nástavce 214 je opatřena horizontálním horním krytem 217 zabraňujícím zanášení přifukovacích otvorů 216 a na bocích je nástavec 214 opatřen bočními kryty 218, zabraňujícími nežádoucímu bočnímu proudění vzduchu. Kanály 6 pro propojení prostoru ventilátoru 5 se zásobníkovou a vyvíjecí komorou 3 nemusí být vyvedeny do oblasti přikládacích dvířek

7, ale do jiné horní části vnitřního prostoru 12 tělesa 1, a směšovače 22 mohou být různého profilování při zachování dostředného zešikmení jejich horních stěn 221.

Průmyslová využitelnost

Kotel podle technického řešení může být použit pro pyrolýzní spalování různých druhů tuhých paliv, jako jsou všechny druhy uhlí koksovatelných i nekoksovatelných, dřevo, dřevní odpad, mokrá paliva či biomasa. Jeho využití je jak pro vytápění obytných budov tak pro vytápění průmyslových objektů.

Claims (8)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Kotel pro pyrolýzní spalování paliv, který sestává z tělesa (1) tvořeného dvouvrstvým pláštěm (11), v jehož středové části je uložen rošt (2) s přívodem a výstupem vzduchu, nad nímž je

   35 vytvořena zásobníková a vyvíjecí komora (3) plynů vznikajících z paliva a pod nímž je vytvořena spalovací a popelníková komora (4) plynů vznikajících z paliva, vyznačující se tím, že rošt (2) sestává ze středového dutého směšovače (21) a bočních dutých výměníků (22), mezi nimiž jsou vytvořeny podélné štěrbiny (23), kde směšovač (21) je vytvořen tak, že jeho průřez se od horizontální horní základny (211) směrem dolů zmenšuje, je opatřen přívodním otvorem

   40 (212) sekundárního vzduchu a minimálně jedním výfukovým otvorem (213) směrovaným do spalovací a popelníkové komory (4), přičemž profily výměníků (22) jsou tvarovány tak, že jejich horní stěny (221) jsou vedeny šikmo dostředně dolů směrem k horní základně (211) směšovače (21) a dutiny (222) výměníků (22) jsou propojeny sadami přepouštěcích otvorů (223) s meziprostorem (111) pláště (11) naplněného topným médiem.

   -3CZ 15544 Ul
2. 2. Kotel podle nároku 1, vyznačující se tím, že směšovač (21) je tvořen dutým svařencem upevněným mezi přední a zadní stěnu pláště (11) kotlového tělesa (1).
3. 3. Kotel podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že průřez směšovače (21) má tvar obráceného pravidelného lichoběžníka.
4. 5 4. Kotel podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se t í m , že k horní základně (211) směšovače (21) je připevněn dutý sedlový nástavec (214), který je jednak propojen propojovacími otvory (215) s vnitřkem směšovače (21) a jednak je propojen přifukovacími otvory (216) s prostorem zásobníkové a vyvíjecí komory (3).

   5. Kotel podle nároku 4, vyznačující se tím, že vrcholová část nástavce (214) je ío opatřena horizontálním horním krytem (217) a na bocích je nástavec (214) opatřen bočními kryty (218).
5. 6. Kotel podle některého z nároků laž5, vyznačující se tím, že boční výměníky (22) jsou vytvořeny ve formě dutých tvarovaných profilů přivařených k bočním stěnám pláště (11).

   15
6. 7. Kotel podle některého z nároků laž6, vyznačující se tím, že na přední stěně pláště (11) je umístěn ventilátor (5) k zabezpečení přívodu primárního a sekundárního vzduchu do vnitřního prostoru (12) tělesa (1), když propojení se zásobníkovou a vyvíjecí komorou (3) je realizováno pomocí kanálů (6) vyvedených do oblasti přikládacích dvířek (7) a propojení se spalovací a popelníkovou komorou (4) přes přívodní otvor (212) a výfukové otvory (213) směšo20 vače(21).
7. 8. Kotel podle nároku 7, vyznačující se tím, že na vnitřní straně přikládacích dvířek (7) je umístěn usměrňovač (71) proudu primárního vzduchu.
8. 9. Kotel podle některého z nároků laž8, vyznačující se tím, že horní základna (211) směšovače (21) tvoří v podstatě třetinu horizontálního průřezu vnitřního prostoru (12) tě25 lesa (1).