CZ28027U1 - Kotel na pevná paliva - Google Patents

Description

Kotel na pevná paliva

Oblast techniky

Technické řešení dle užitného vzoru se týká teplovodních kotlů na pevná paliva, a to zejména konstrukčního provedení spalovací komory článkového litinového kotle pro ekologické spalování paliva.

Dosavadní stav techniky

V současné době se pro vytápění pevnými palivy používají ze známých typů kotlů nejčastěji kotle prohořívací nebo odhořívací. Převážně se jedná o kotle s ruční dodávkou paliva, kterým je uhlí, koks nebo kusové dřevo. Jednotlivé technologie spalování a konstrukce kotlů se volí zejména podle druhu použitého paliva.

U prohořívacích kotlů palivo postupně prohořívá v topeništi v celé své délce a spaliny jsou odváděny přes palivo. Kotle jsou běžně vybaveny přívodem primárního vzduchu, který je veden přes rošt skrz palivo a přívodem sekundárního vzduchu nad dávku paliva. Přenos uvolněného tepla je v těchto kotlích zajišťován především kontaktem žhavé vrstvy paliva se stěnami kotlového tělesa, proto zde není vhodné použití žáruvzdorné vyzdívky a je nutné použít takový materiál spalovací komory, který vydrží dlouhodobě přímý kontakt s rozžhaveným palivem. Nej vhodnějším materiálem je proto u těchto kotlů litina. Tyto kotle z ekonomických důvodů patří mezi nej rozšířenější, z důvodu nedokonalého spalování však mají nízkou účinnost a v současné době mnohdy již nesplňují předepsané normy v oblasti emisí. Palivo by v těchto kotlích mělo mít nižší obsah prchavé hořlaviny, jako má například koks, který při spalování téměř nehoří, ale žhne. Mnohdy je ale z důvodu ceny používáno nevhodně rovněž palivo, které není certifikováno pro daný typ kotle, například hnědé uhlí nebo dřevo.

Dalším známým typem používaných kotlů jsou kotle odhořívací. U těchto kotlů probíhá spalování paliva na principu odhořívání, to znamená, že celé palivo neprohořívá v topeništi, ale odhořívá pouze v jeho spodní části. Plamen a spaliny jsou pak vedeny mimo topeniště do spalovací komory, kde probíhá konečné spalování. U těchto kotlů je pro odvod spalin využíváno přirozeného tahu, někdy jsou však vybaveny ventilátorem pro odvod spalin. Pro konečné dohoření prchavé hořlaviny musí být spalovací komora vybavena žáruvzdornou vyzdívkou, která odcloní plameny od studených stěn. Přímý kontakt plamene s vodou chlazenou plochou by znamenal přílišné ochlazení plamene a přerušení hoření, což se projevuje zvýšenou koncentrací kysličníku uhelnatého ve spalinách. Regulace hořem u tohoto typu kotlů je řešena množstvím přivedeného vzduchu do kotle. Tyto kotle jsou vhodné pro pevná paliva s vyšším obsahem prchavé hořlaviny, jako je například kusové dřevo nebo uhlí. Nevýhodou kotlů konstruovaných pro příslušný způsob spalování je, že při současných stále se zpřísňujících ekologických normách u nich nelze zaručit univerzální použití, protože u kotlů s odhořívacím způsobem spalování není možné spalovat tuhá paliva s nízkým obsahem prchavé hořlaviny a naopak u kotlů s prohořívacím způsobem spalování se nedají ekologicky spalovat paliva s vyšším obsahem prchavé hořlaviny.

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky doposud používaných prohořívacích a odhořívacích kotlů na pevná paliva odstraňuje kotel na pevná paliva podle technického řešení uvedeného v tomto užitném vzoru, zejména článkový litinový kotel, který sestává z výměníku tepla tvořeného navzájem spojenými kotlovými články, je opatřen topeništěm s roštem, soustavou teplosměnných kanálů, prvním vstupem pro přívod spalovacího vzduchu do prostoru paliva, druhým vstupem spalovacího vzduchu pod rošt kotle a třetím vstupem spalovacího vzduchu do spalovacích cest, jehož podstata spočívá v tom, že poslední dva kotlové články jsou konstrukčně upraveny tak, že po jejich spojení mezi nimi vznikne prostor tvořící spalovací komoru, ve které je umístěna rozebíratelná keramická vyzdívka tvořená nejméně třemi keramickými vložkami a keramickou tryskou pro pří-1 CZ 28027 Ul vod spalovacího vzduchu, které jsou pomocí spojovacích zámkových vybrání složeny do jednoho celku, přičemž spodní keramická vložka je umístěna u roštu kotle a je opatřena otvorem pro odvod spalin z topeniště a otvorem pro přívod spalovacího vzduchu do keramické trysky, střední a vrchní keramické vložky jsou opatřeny otvory pro průchod spalin do odtahových kanálů a kde u obou bočních stěn posledních dvou kotlových článků je pomocí přepážek vytvořen meziprostor pro tepelnou izolaci spalovací komory.

Výhodné je provedení kotle na pevná paliva, pokud je v prostoru topeniště umístěn přídavný šikmý rošt pro posun paliva a když jeho horní část v podstatě navazuje na přikládací otvor. Výhodou je také, když meziprostor pro tepelnou izolaci spalovací komory u obou bočních stěn posledních dvou kotlových článků je vyplněn žáruvzdorným materiálem. Také je výhodné, jsou-li střední a/nebo vrchní keramické vložky opatřeny přepážkami.

Tím se dosáhne vytvoření odhořívacího kotle pro spalování pevného paliva s vysokým podílem prchavé hořlaviny, který lze jednoduchou přestavbou rozebíratelné keramické vyzdívky používat i jako prohořívací kotel pro spalování paliva s nízkým obsahem prchavé hořlaviny, a to při zachování jeho vysoké účinnosti a odolnosti litinové spalovací komory proti žáru a korozi.

Pro spalování pevného paliva s vysokým podílem prchavé hořlaviny je ve spalovací komoře kotle umístěna rozebíratelná keramická vyzdívka a keramická tryska. Do spalovací komory proudí přes spodní keramickou vložku spaliny vzniklé odhoříváním paliva v topeništi a zároveň je do ní pomocí spodní keramické vložky a keramické trysky přiváděn spalovací vzduch, který je díky kontaktu s tepelně vodivými keramickými vložkami a keramickou tryskou předehřát na vysokou teplotu, což zdokonaluje proces hoření prchavé hořlaviny. Keramickou trysku je vhodné umístit do optimálního místa v oblasti vstupu hořlavých plynů do spalovací komory. Přepážky ve střední a vrchní keramické vložce slouží k víření a zpomalení spalin ve spalovací komoře a tím k dalšímu zdokonalení hoření. Šikmý rošt v prostoru topeniště slouží k automatickému posunu paliva a jeho odhořívání.

Výhodou takto konstrukčně provedeného kotle je, že díky umístění tvarově optimalizované keramické vyzdívky ve spalovací komoře, žáruvzdorné izolaci bočních stěn spalovací komory a přísunu dostatečného množství předehřátého vzduchu do spalovací komory je dosaženo vysoké teploty plamene potřebné k optimálnímu vyhoření spalin vzniklých odhořením paliva v topeništi. Tím dochází ke zvýšení účinnosti kotle a zejména pak tento kotel splňuje předepsané normy v oblasti emisí.

Pokud se ze spalovací komory kotle vyjme keramická vyzdívka a keramická tryska, lze kotel provozovat jako prohořívací pro spalování pevného paliva s nízkým podílem prchavé hořlaviny. K prohořívání paliva dochází přímo v topeništi a spaliny jsou odváděny soustavou teplosměnných kanálů.

Podstatná výhoda tohoto konstrukčního provedení spalovací komory kotle spočívá v tom, že kotel lze jednoduchou přestavbou přizpůsobit potřebám uživatele a jeho volbě paliva. Rozebíratelné článkové provedení spalovací komory s vloženou sestavou rozebíratelné keramické vyzdívky dále podstatně ulehčuje systém servisních prací, to je kontrolu, čištění a opravy kotle, což časově i finančně snižuje jejich náročnost. Při poruše kotlových článků nebo opotřebení keramické vyzdívky není nutná výměna celé spalovací komory, ale je možná jen výměna jednoho článku nebo konkrétní části vyzdívky nebo trysky.

Přehled obrázků na výkresech

Na obrázku 1 je schematicky znázorněn kotel na pevná paliva s keramickou vyzdívkou umístěnou ve spalovací komoře, na obrázku 2 je pak znázorněn boční pohled na kotlové těleso a řez tímto kotlovým tělesem.

-2CZ 28027 Ul

Příklad provedení

Na obrázcích 1 a 2 je znázorněno příkladné provedení kotle pro spalování pevného paliva s vysokým podílem prchavé hořlaviny, který sestává z kotlového tělesa tvořeného sestavou navzájem spojených kotlových článků, to je z předního článku 2, čtyř středních článků 3, předposledního článku 4 a zadního článku 5, topeniště 8 s roštem 9 a spalovací komory I s keramickou vyzdívkou a keramickou tryskou 15. Spalovací komora I je vytvořena v prostoru mezi předposledním článkem 4 a zadním článkem 5. Keramická vyzdívka ve spalovací komoře 1 sestává ze spodní keramické vložky 12, střední keramické vložky 13 a vrchní keramické vložky 14, které jsou opatřeny otvory pro průchod spalin do odtahových kanálů. Střední keramická vložka 13 je dělena a opatřena dvěma přepážkami 22, vrchní keramická vložka 14 je opatřena rovněž dvěma přepážkami 20, 21· V prostoru topeniště 8 je umístěn přídavný šikmý rošt 10 pro posun paliva, jehož horní část v podstatě navazuje na přikládací otvor. Kotel je opatřen přikládacími dvířky 6, na kterých je umístěna zatápěcí záklopka H a regulovatelný vstup pro přívod spalovacího vzduchu do prostoru paliva a dále popelníkovými dvířky 7 s regulovatelným vstupem spalovacího vzduchu pod rošt kotle. V zadní části kotle je umístěn regulovatelný vstup 17 spalovacího vzduchu do spalovacích cest a komora 16 pro jeho předehřev. U obou bočních stěn spalovací komory I je pomocí přepážek 19 umístěných na předposledním článku 4 a zadním článku 5 vytvořen meziprostor, který je vyplněn žáruvzdorným materiálem 18.

Průmyslová využitelnost

Řešení dle užitného vzoruje s výhodou použitelné pro litinové článkové kotle na pevná paliva s ručním přikládáním pro přípravu topné a/nebo teplé užitkové vody. Daný způsob lze využít zejména tam, kde je vhodné mít kotel pro různé druhy pevných paliv.

Claims (5)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Kotel na pevná paliva, zejména Článkový litinový kotel, který sestává z výměníku tepla tvořeného navzájem spojenými kotlovými články, je opatřen topeništěm s roštem, soustavou teplosměnných kanálů, prvním vstupem pro přívod spalovacího vzduchu do prostoru paliva, druhým vstupem spalovacího vzduchu pod rošt kotle a třetím vstupem spalovacího vzduchu do spalovacích cest, vyznačující se tím, že poslední dva kotlové články (4, 5) jsou konstrukčně upraveny tak, že po jejich spojení mezi nimi vznikne prostor tvořící spalovací komoru (1), ve které je umístěna rozebíratelná keramická vyzdívka tvořená nejméně třemi keramickými vložkami (12, 13, 14) a keramickou tryskou (15) pro přívod spalovacího vzduchu, které jsou pomocí spojovacích zámkových vybrání složeny do jednoho celku, přičemž spodní keramická vložka (12) je umístěna u roštu (9) kotle a je opatřena otvorem pro odvod spalin z topeniště (8) a otvorem pro přívod spalovacího vzduchu do keramické trysky (15), střední a vrchní keramické vložky (13, 14) jsou opatřeny otvory pro průchod spalin do odtahových kanálů a u obou bočních stěn posledních dvou kotlových článků (4, 5) je pomocí přepážek (19) vytvořen meziprostor pro tepelnou izolaci spalovací komory (1).
2. 2. Kotel na pevná paliva podle nároku 1, vyznačující se tím, že v prostoru topeniště (8) je umístěn přídavný šikmý rošt (10) pro posun paliva.
3. 3. Kotel na pevná paliva podle nároku 2, vyznačující se tím, že přídavný šikmý rošt (10) pro posun paliva je v prostoru topeniště (8) umístěn tak, že jeho horní část v podstatě navazuje na přikládací otvor.

   -3CZ 28027 U1
4. 4. Kotel na pevná paliva podle nároků laž3, vyznačující se tím, že meziprostor pro tepelnou izolaci spalovací komory (1) u obou bočních stěn posledních dvou kotlových článků (4, 5) je vyplněn žáruvzdorným materiálem (18).
5. 5. Kotel na pevná paliva podle nároků laž4, vyznačující se tím, že střední 5 a/nebo vrchní keramické vložky (13,14) jsou opatřeny přepážkami (20,21,22).