EA012313B1 - Отопительный водогрейный котел юнилюкс-3 - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к теплотехнике, работающей на твердом топливе и может быть использовано для отопления и горячего водоснабжения жилых и производственных помещений. Отопительный котел содержит корпус с водяной рубашкой, камеру сгорания со сводом и подом, колосник, зольник, топочное устройство в виде топливного бункера и вертикальной топливной трубы, под которой соосно с ней на колоснике установлен конус, систему поддува воздуха, теплообменник, дифузор и дымоход. В первом варианте конус на золотнике выполнен полым со сквозными отверстиями в нем, а полость конуса сообщена с системой поддува воздуха. Во втором варианте предлагаемого отопительного котла свод камеры сгорания выполнен по меньшей мере из двух слоев, причем оба слоя имеют сквозные отверстия, а полость между слоями сообщается с системой поддува воздуха.

Description

Изобретение относится к теплотехнике, работающей на твердом топливе и может быть использовано для отопления и горячего водоснабжения жилых и производственных помещений.

Известен отопительный котел (патент РФ № 2009406, Ρ 24Н 1/08, опубл. в 1994 г.), содержащий корпус с камерой сгорания со сводом и подом, теплообменник, дымоход, колосник и зольник. В камере сгорания установлено топочное устройство в виде пакета конусообразных колец, скрепленных между собой стержнями и расположенных ярусами с образованием зазоров между собой и кольцевого зазора с камерой сгорания. Кольца направлены своим меньшим диаметром в сторону колосника и имеют конусность с углом, превышающим угол естественного откоса топлива. Недостаток указанного отопительного котла заключается в низкой эффективности сгорания топлива вследствие затруднения горения топлива в центральной части топочного устройства из-за периферийного поддува окислителя - воздуха и образования застойных зон в процессе горения.

За прототип принят отопительный котел (патент РФ №2222754, Ρ 24 Н 1/00, опубл.2004 г.), содержащий корпус, камеру сгорания со сводом и подом, водяную рубашку, теплообменник, дымоход, колосник и зольник, а также установленное в камере сгорания устройство подачи топлива в виде вертикальной топливной трубы, под которой соосно с ней на колоснике установлен конус с диаметром основания, равным диаметру топливной трубы, и углом при основании, равным углу естественного откоса топлива. Величина зазора между колосником и нижней кромкой топливной трубы должна быть такой, чтобы топливо полностью покрывало площадь между конусом дополнительного топочного устройства и подом камеры сгорания. Конструкция устройства подачи топлива с установленным на колоснике конусом позволяет предотвратить образование застойных зон с неполным сгоранием топлива в центральной части колосника, что позволяет увеличить полноту сгорания топлива и повысить эффективность работы.

К недостаткам отопительного котла относится прямая утилизация непосредственно в дымоход пиролизных газов, образующихся от первичного горения топлива, что повышает шлакообразование, снижает КПД котла и его экологические показатели.

Техническая задача изобретения - повышение КПД котла и его экологических показателей за счет оптимизации процесса горения топлива.

Поставленная задача решается тем, что в отопительном котле, содержащем корпус с водяной рубашкой, камеру сгорания со сводом и подом, теплообменник, дымоход, колосник и зольник, устройство подачи топлива в виде вертикальной топливной трубы с дозатором топлива, под которой соосно с ней на колоснике установлен конус с углом при основании, близким к углу естественного откоса топлива, систему поддува воздуха и дымоход, конус выполнен полым со сквозными отверстиями в нем, а его полость сообщена с системой поддува, свод камеры сгорания выполнен двухслойным, с равномерно разнесенными по поверхности верхнего и нижнего слоев сквозными каналами - патрубками, сообщающими полость камеры сгорания с дымоходом, причем, полость между слоями свода сообщена с системой поддува воздуха, а каналы - патрубки верхнего слоя выполнены так, что образуют зазоры с каналами-патрубками нижнего слоя, кроме того, устройство подачи топлива снабжено дозатором топлива, а под камеры сгорания выполнен с конусообразной, сужающейся к низу, внутренней поверхностью.

Внутренняя поверхность пода камеры сгорания может содержать расположенные по периметру вертикальные прорези, например, прямоугольного сечения, причем, предпочтительно, глубина прорезей в нижней части больше, чем в верхней части. Такие прорези образуют ребристую поверхность пода, улучшающую условия сгорания топлива. Предпочтительно под изготавливать из керамики или, по меньшей мере, изготавливать керамической его внутреннюю поверхность.

Лучшие результаты достигаются при размещении дополнительно между сводом камеры сгорания и подом камеры сгорания конусообразного экрана, расширяющегося книзу и установленного с образованием кольцевого зазора между ним и верхней частью пода. Предпочтительно экран изготавливать из керамики или, по меньшей мере, изготавливать керамической его нижнюю поверхность. Керамика, ввиду ее низкой теплопроводности, позволяет поддерживать высокую температуру в зоне горения, обеспечивая оптимальные условия горения и способствуя более быстрому переходу к такому режиму горения новых порций топлива.

Выполнение конуса со сквозными отверстиями в нем и сообщение его полости с системой поддува создает возможность равномерной подачи окислителя по всему объему топлива в процессе горения, что способствует его полному сгоранию. При этом подача окислителя (воздуха) через колосники не осуществляется. Предпочтительно выполнять отверстия в углублениях на наружной поверхности, например, в кольцевых отбортованных канавках, отстоящими друг от друга по высоте, при этом оси отверстий предпочтительно размещать горизонтально или с наклоном вниз от оси конуса, что предотвращает опасность забивания отверстий мелкими фракциями топлива.

Выполнение свода камеры сгорания двухслойным, с равномерно раз-несенными по его поверхности сквозными каналами-патрубками, сообщающими топочную полость камеры сгорания с дымоходом, сообщение полости между слоями с системой наддува воздуха и выполнение верхнего слоя с образованием зазоров с каналами-патрубками, создает возможность сжигания пиролизных газов с отдачей тепла непосредственно водяной рубашке и диффузор, что повышает КПД котла.

Размещение в бункере или топливной трубе дозатора топлива любого известного устройства позво

- 1 012313 ляет в процессе горения регулировать количество поступаемого на колосник топлива, что повышает экономичность работы котла.

Полость конуса дополнительно может быть сообщена с каналом подачи горючего, например газа. Подведение к полости конуса канала подачи горючего, например газа упрощает процесс разогрева камеры сгорания и поджига твердого топлива.

Отопительный котел иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид в разрезе, на фиг. 2 - вид С - частичный разрез конуса топочного устройства, на фиг. 3 - вид Р - частичный разрез свода, экрана и пода камеры сгорания.

Отопительный котел состоит из корпуса 1 с водяной рубашкой 2 и камерой сгорания 3 с наклонным керамическим подом 4 с ребристой поверхностью 26 по периметру камеры сгорания 3. В нижней части камеры сгорания 3 размещен колосник 5, зольник 6, а в верхней - устройство подачи топлива в виде бункера 23 с дозатором 22 и вертикальной топливной трубой 7, под которой соосно с ней на колоснике 5 установлен конус 8. В зольнике 6 размещена система поддува окислителя-воздуха в виде патрубков 9, 10, а также патрубок 11 подачи горючего, например газа, подведенный к полости конуса 8. Над сводом 12 камеры сгорания 3 расположен теплообменник 13 с вертикальными газоходными каналами, соединенный с водянной рубашкой 2 и патрубками ввода и вывода теплоносителя 24, над которыми расположены диффузор 14 и дымоходная труба 15. На наружной поверхности конуса 8 параллельные основанию выполнены кольцевые отбортованные канавки с рядами сквозных отверстий 16. Свод 12 выполнен двухслойным, с равномерно разнесенными по его поверхности сквозными каналами-патрубками 17. Полость 18 между слоями 19 и 20 свода 12 сообщена с патрубками 9 и 10 поддува окислителя-воздуха. Каналыпатрубки 17 верхнего слоя 20 выполнены с образованием зазоров 21 с каналами-патрубками нижнего слоя 19. Топливная труба 7 соединена с дозатором 22 бункера 23 для твердого топлива. Бункер герметично закрывается крышкой 25. На нижней части топливной трубы, между сводом и подом камеры сгорания, расположен керамический экран 27.

Отопительный котел работает следующим образом.

Из бункера 23 под собственным весом топливо через дозатор 22 по топливной трубе 7 поступает на конус 8 и колосник 5, заполняя камеру сгорания 3. Поступившую порцию твердого топлива предварительно разогревают до температуры 600-700°С при сжигании смеси окислителя - воздуха, подаваемого через патрубки 9 и 10, и горючего газа, подаваемого через патрубок 11, в полость конуса 8.

В условиях высокой температуры и поддува окислителя происходит первичное горение топлива с выделением пиролизного газа. Пиролизный газ с высокой температурой вытесняется через каналыпатрубки нижнего слоя свода 19 вверх, одновременно через зазоры 21 между каналами-патрубками 17 верхнего слоя свода 20 и каналами-патрубками нижнего слоя свода 19 поступает окислитель, нагнетаемый в полость 18 между слоями свода, в результате эжекторного смешения происходит полное сгорание пиролизного газа. Горячие газообразные продукты горения поступают в газоходные каналы теплообменника 13, где отдают тепло теплоносителю в теплообменнике 13, водяной рубашке 2 и диффузору 14, а затем поступают в дымоходную трубу 15. По мере сгорания топлива и оседания золы в зольнике 6 на вершину конуса 8 подают через дозатор 22 новую порцию топлива. Процессом поддержания заданной температуры теплоносителя - воды управляют с помощью дозатора 22, регулируя подачу топлива через топливную трубу 7 в камеру сгорания 3, при этом загрузку топлива в бункере 23 можно пополнять не ожидая его полного освобождения. Ребристая конусообразная поверхность пода и экран, выполненные из керамики позволяют повысить температуру в камере сгорания, увеличивая полноту сгорания топлива и уменьшая зашлаковывание камеры сгорания.

Использование отопительного котла предлагаемой конструкции позволяет повысить эффективность сгорания топлива и увеличить КПД котла при экономии расхода топлива и более полном выполнении экологических требований, предъявляемых к данному типу устройств.

Claims (16)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Отопительный котел, содержащий корпус с водяной рубашкой, камеру сгорания со сводом и подом, колосник, зольник, топочное устройство в виде топливного бункера и вертикальной топливной трубы, под которой соосно с ней на колоснике установлен конус, систему поддува воздуха, теплообменник, дифузор и дымоход, отличающийся тем, что конус выполнен полым со сквозными отверстиями в нем, а полость конуса сообщена с системой поддува воздуха.
2. 2. Отопительный котел по п.1, отличающийся тем, что полость конуса сообщена с каналом подачи горючего.
3. 3. Отопительный котел по любому из пп.1,2, отличающийся тем, что свод камеры сгорания выполнен по меньшей мере из двух слоев, причем оба слоя имеют сквозные отверстия, а полость между слоями сообщается с системой поддува воздуха.
4. 4. Отопительный котел по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что поверхность пода выполнена ребристой.
5. 5. Отопительный котел по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что, по меньшей мере, внутренняя

   - 2 012313 поверхность пода выполнена из керамики.
6. 6. Отопительный котел по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что между подом и сводом камеры сгорания расположен экран.
7. 7. Отопительный котел по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что, по меньшей мере, нижняя поверхность экрана выполнена из керамики.
8. 8. Отопительный котел по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что между бункером и топливной трубой расположен дозатор.
9. 9. Отопительный котел, содержащий корпус с водяной рубашкой, камеру сгорания со сводом и подом, колосник, зольник, топочное устройство в виде топливного бункера и вертикальной топливной трубы, под которой соосно с ней на колоснике установлен конус, систему поддува воздуха, теплообменник, дифузор и дымоход, отличающийся тем, что свод камеры сгорания выполнен по меньшей мере из двух слоев, причем оба слоя имеют сквозные отверстия, а полость между слоями сообщается с системой поддува воздуха.
10. 10. Отопительный котел по п.9, отличающийся тем, что конус выполнен полым со сквозными отверстиями, а полость конуса сообщена с системой поддува воздуха.
11. 11. Отопительный котел по п.10, отличающийся тем, что полость конуса сообщена с каналом подачи горючего.
12. 12. Отопительный котел по любому из пп.9-11, отличающийся тем, что поверхность пода выполнена ребристой.
13. 13. Отопительный котел по любому из пп.9-12, отличающийся тем, что, по меньшей мере, внутренняя поверхность пода выполнена из керамики.
14. 14. Отопительный котел по любому из пп.9-13, отличающийся тем, что между подом и сводом камеры сгорания расположен экран.
15. 15. Отопительный котел по любому из пп.9-14, отличающийся тем, что, по меньшей мере, нижняя поверхность экрана выполнена из керамики.
16. 16. Отопительный котел по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что между бункером и топливной трубой расположен дозатор.