CZ35300U1 - Spalovací komora hybridního tepelného zdroje - Google Patents

Description

Spalovací komora hybridního tepelného zdroje

Oblast techniky

Technické řešení se týká spalovací komory teplovodního kotle připraveného k hybridnímu provozu ve spolupráci s tepelným čerpadlem. Zařízení je vhodné pro veškeré teplovodní kotle na pevná paliva s hořákem s vodorovnou osou hoření paliva.

Dosavadní stav techniky

Dosud jsou spalovací komory teplovodních kotlů opatřeny šamotovou vyzdívkou, která není tvarována, a proto plamen z hořáku postupuje nekontrolovatelným směrem. Nevýhodou tohoto dosavadního stavuje nižší účinnost kotle opatřeného takovouto spalovací komorou.

Je taky známo opatřovat spalovací komory teplovodních kotlů různými žáruvzdornými elementy, které mají za úkol chránit kovové stěny spalovací komory před žárem z hořáku a usměrňovat jeho plamen. Tyto žáruvzdorné elementy jsou však složitější konstrukce, což je výrobně dražší a složitější a může být zdrojem poruch.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody do značné míry odstraňuje spalovací komora teplovodního kotle podle tohoto technického řešení, které bylo vyvinuto v rámci projektu FV40307 - Inteligentní hybridní tepelný zdroj o výkonu do 100 kW.

Podstata tohoto řešení spočívá v tom, že je jednoduchého tvaru kvádru postaveného na podstavu, což zajišťuje relativně jednoduchou výrobu. Tato kvádrová spalovací komora má čtyři stěny tvaru obdélníku. Jednou stranou je čelní stěna, kterou prochází hořák s vodorovně nasměrovaným výtokem plamene. Stěna naproti čelní stěny je protilehlá stěna a tvar kvádru uzavírají dvě boční stěny. Kotel je teplovodní. Otopná voda je známým způsobem situována do prostoru mezi kvádr, který je tvořený čelní stěnou, dvěma bočními stěnami a protilehlou stěnou a kovový plášť kotle, kterým je kotel oplášťován. Na protilehlé stěně je umístěna keramická tvarovka s dutinou ve tvaru korýtka. Korýtko se všemi stranami směrem k hořáku rozevírá. Na obou bočních stěnách spalovací komory jsou umístěny boční keramické ochrany, těsně přiléhající ke keramické tvarovce. Spalovací komora tvaru kvádru má ještě dvě boční stěny, které jsou proti teplotě plamene chráněny, a to každá boční keramickou ochranou. Boční keramické ochrany obou stěn jsou tvarově shodné. Každá z boční keramické ochrany dosedá svou hranou na keramickou tvarovku, a to jedna keramická ochrana z jedné strany a druhá keramická ochrana z druhé strany keramické tvarovky. Takto je protilehlá stěna a obě boční stěny chráněny keramikou. Přitom nemusí být takto chráněna čelní stěna, která obsahuje hořák s vodorovně nasměrovaným výtokem plamene, který tak tepelně zatěžuje pouze protilehlou a obě boční stěny, a nikoliv čelní stěnu.

Podstatou technického řešení je rovněž to, že boční keramické ochrany jsou dvě, přičemž každáje tvaru pravoúhlého lichoběžníku, přilehajícího ke keramické tvarovce svým delším ramenem.

Podstatou technického řešení je rovněž to, že vnitřní spodní strana keramické tvarovky je vůči hořáku otevřena tak, že vůči vodorovné rovině svírá úhel 5° až 60°, přičemž hořák je na spodní stranu keramické tvarovky situován svým výtokem plamene.

Dále je podstatné, že vnitřní spodní strana keramické tvarovky svírá vůči vodorovné rovině úhel 15°.

- 1 CZ 35300 UI

Podstatou technického řešení rovněž je, že vnitřní horní strana keramické tvarovky je vůči hořáku otevřena tak, že vůči vodorovné rovině svírá úhel 5° až 50°.

Podstatné je rovněž, že vnitřní horní strana keramické tvarovky svírá vůči vodorovné rovině úhel 15°. Konečně je podstatné, že keramická tvarovka i boční keramická ochrana jsou provedeny z žáruvzdorného materiálu o teplotní odolnosti min. 1000 °C.

Objasnění výkresů

Technické řešení bude blíže objasněno pomocí výkresů, na kterých je znázorněna spalovací komora teplovodního kotle podle tohoto technického řešení, přičemž na obr. 1 je znázorněn příčný řez teplovodním kotlem, na kterém je patrna jeho spalovací komora; na obr. 2 je znázorněna keramická tvarovka a boční keramická ochrana a jejich vzájemná aretace; a na obr. 3 je znázorněn příčný řez keramickou tvarovkou.

Příklady uskutečnění technického řešení

Záměrem je realizovat teplovodní kotel na pevná paliva o výkonu 100 kW, který může spolupracovat s hybridním čerpadlem. Známým způsobem jez kotlových plechů svařen kvádr o velikosti podstav až 800 x800 mm a výšce do 2000 mm. Horní podstava tohoto kvádru je opatřena odvodem spalin do komínu a spodní podstava 12 popelníkem. Na jedné stěně kvádru čelní stěně 1 je umístěn hořák 2, ze kterého je vodorovně nasměrován výtok plamene 3, ato přímo na protilehlou stěnu 4. Výtok plamene 3 je na obr. 1 vyznačen šipkou. Na této protilehlé stěně 4 je umístěna keramická tvarovka 5, která je vytvořena z žáruvzdorného materiálu o teplotní odolnosti 1250 °C. Keramická tvarovka 5 je opatřena dutinou ve tvaru korýtka 6. Korýtko 6 se všemi stranami směrem k hořáku 2 rozevírá.

Na každé boční stěně spalovací komory je umístěna boční keramická ochrana 8, těsně přiléhající ke keramické tvarovce 5, tak, aby plamen z hořáku 2 nebyl nikde v kontaktu s kovovou boční stěnou spalovací komory. Keramická tvarovka 5 má ze směru od hořáku 2 čelní stranu 9, která je vytvořena hranami korýtka 6, které jsou v jedné rovině. Celní strana 9 keramické tvarovky 5 se směrem nahoru přiklání k protilehlé stěně 4. Tím je vytvořena šikmá plocha, na kterou navazuje boční keramická ochrana 8. Boční keramické ochrany 8 jsou dvě a každá je tvaru pravoúhlého lichoběžníku, přilehajícího ke keramické tvarovce 5 svým delším ramenem, jak patrno na obr. 2. Vnitřní spodní strana 10 keramické tvarovky 5 je situována na úrovni hořáku 2 a je vůči němu otevřena tak, že vůči vodorovné rovině svírá úhel 15°. Vnitřní horní strana 11 keramické tvarovky 5 je situována tak, že vůči vodorovné rovině svírá úhel 18°.

Funkce spalovací komory teplovodního kotle je následující:

Plamen z hořáku 2, který je situován svým výtokem 3 na vnitřní spodní stranu 10 keramické tvarovky 5, je nucen být odkloněn směrem nahoru pod úhlem 15°, kde omývá dno korýtka 6 a následně je naveden na vnitřní horní stranu 11 keramické tvarovky 5, která jej pod úhlem 18° směřuje zpět do centra spalovací komory. Spalovací komora je chráněna ze tří stran keramickým materiálem keramické tvarovky 5 a dvou bočních keramických ochran 8. Čtvrtou stranou je čelní stěna 1, která není výtokem 3 plamene hořáku 2 nebezpečně teplotně namáhána, a proto nemusí být chráněná keramickým materiálem. Keramický materiál je sestavený ze tří částí, které vzájemně vzhledem k tvaru čelní strany 9 keramické tvarovky 5 a tvaru bočních keramických ochran 8 vzájemně dostatečně drží.

-2 CZ 35300 UI

Průmyslová využitelnost

Technické řešení je možné využít při konstrukci spalovací komory teplovodního kotle, zejména teplovodního kotle na tuhá paliva, který je připraven k hybridnímu provozu ve spolupráci 5 s tepelným čerpadlem.

Claims (8)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Spalovací komora hybridního teplovodního kotle, vyznačující se tím, že její čelní stěnou (1) prochází hořák (2) s vodorovně nasměrovaným výtokem (3) plamene na protilehlou stěnu (4), na které je umístěna keramická tvarovka (5) s dutinou ve tvaru korýtka (6), které se všemi svými čtyřmi stranami směrem k hořáku (2) rozevírá, přičemž na obou bočních stěnách spalovací komory jsou umístěny boční keramické ochrany (8), těsně přiléhající ke keramické tvarovce (5).
2. 2. Spalovací komora hybridního teplovodního kotle podle nároku 1, vyznačující se tím, že čelní strana (9) keramické tvarovky (5) se směrem nahoru přiklání k protilehlé stěně (4).
3. 3. Spalovací komora hybridního teplovodního kotle podle nároku 2, vyznačující se tím, že boční keramické ochrany (8) jsou dvě a každá je tvaru pravoúhlého lichoběžníku, přilehajícího ke keramické tvarovce (5) svým delším ramenem.
4. 4. Spalovací komora hybridního teplovodního kotle podle některého z předchozích nároků, vyznačující setím, že vnitřní spodní strana (10) keramické tvarovky (5) je vůči hořáku (2) otevřena tak, že vůči vodorovné rovině svírá úhel 5° až 60°, přičemž hořák (2) je situován svým výtokem (3) plamene na spodní stranu (10) keramické tvarovky (5).
5. 5. Spalovací komora hybridního teplovodního kotle podle nároku 4, vyznačující se tím, že vnitřní spodní strana (10) keramické tvarovky (5) vůči vodorovné rovině svírá úhel 15°.
6. 6. Spalovací komora hybridního teplovodního kotle podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že vnitřní horní strana (11) keramické tvarovky (5) je vůči hořáku (2) otevřena tak, že vůči vodorovné rovině svírá úhel 5° až 50°.
7. 7. Spalovací komora hybridního teplovodního kotle podle nároku 6, vyznačující se tím, že vnitřní horní strana (11) keramické tvarovky (5) vůči vodorovné rovině svírá úhel 15°.
8. 8. Spalovací komora hybridního teplovodního kotle podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že keramická tvarovka (5) i boční keramická ochrana (8) je provedena z žáruvzdorného materiálu o teplotní odolnosti min. 1000 °C.