11
CENTRINIO ŠILDYMO KATILAS 1 Išradimas priklauso šiluminės technikos sričiai. Šis katilas skirtas patalpų šildymui kietu kuru, kuomet šilumos nešikliu yra vanduo. 2 Žinomi kieto kuro katilai skirti patalpoms šildyti. Degimas šiuose katiluose gali būti viršutinis arba apatinis, o kūrenimui naudojamas įvairus kietas kuras: malkos, akmens anglis, durpių briketai, medienos atliekos. Šie katilai yra komplektuojami su integruotais temperatūros ir slėgio matuokliais- termomanometrais - bei su traukos reguliatoriais, kurių pagalba katile automatiškai palaikoma norima temperatūra. 3 Žinomas centrinio šildymo katilas (žiūr. LT Patentas Nr. 3846 publikuotas 1996-04-25) sudarytas iš korpuso, su dvigubomis sienelėmis, šilumokaičio sujungto su dūmtraukiu, degimo kameros, grotelių, pelenų pašalinimo angos ir oro padavimo reguliatoriaus. Šiame katile šilumokaitis gaubia degimo kamerą, kurioje degantis kuras savo šilumą atiduoda šilumokaičiu cirkuliuojančiam vandeniui. Panašios konstrukcijos yra ir katilas „ Atrama 19.1“ (žiūr. Reklaminė medžiaga „Atrama“. Gamintojas AB „Atrama“). Šis katilas pasižymi gera šilumos izoliacija, turi didelio tūrio pakurą, antrinį oro padavimą, automatinį temperatūros reguliavimą, ardelių purtytuvą, dūmų ištraukimo iš pakrovimo kameros įrenginį, bei apsauginius įrenginius, neleidžiančius viršyti ribinių slėgio ir temperatūros dydžių. 4 Žinomas centrinio šildymo katilas (žiūr. LT patentas Nr. 3938 publikuotas 1996-05-27) sudarytas iš suvirintos konstrukcijos pakuros, dūmtraukio, viršutinių užkrovimo, apatinių valymo durelių, ardelių, pelenų surinkimo dėžės, oro įsiurbimo sklendės, grandinėle sujungtos su traukos reguliatoriumi, šildymo sistemos prijungimo atvamzdžių. Šiame katile pertvara dalija pakurą į pirminio ir antrinio degimo kameras, pastaroji padengta keraminiais katalizatoriais, kurių apatinėje dalyje suformuoti antrinio oro padavimo kanalai. 5 Žinomų katilų neigiamos savybės yra tos, kad visų jų konstrukcijose šilumokaitis gaubia degimo kamerą, šildomas vanduo vėsina ją, todėl degimo kameroje sunku pasiekti temperatūrą, kurioje kuras pilnai sudegtų, o nesudegę kuro elementai nusėda ant šilumokaičio sienelių didindami šiluminę varžą, dūmtraukyje 2 kondensuojasi drėgmė, kuri su degimo proceso metu išsiskiriančiais šlakais sudaro rūgštis, ardančias kamino konstrukcijas. Dėl to šiuose katiluose rekomenduojma deginti sausas, ne didesnio kaip 30 procentų drėgnumo ir nesakingas malkas. Šiuos katilus būtina dažnai valyti nuo susidarančių šlakų, kas apsunkina šių katilų eksploataciją. 6 Išradimo tikslas padidinti katilo efektyvumą, degimo proceso stabilumą, maksimaliai sumažinti kenksmingų degimo produktų išmetimą į aplinką, naudojant pigų ir nedžiovintą kurą. 7 Išradimo esmė yra ta, kad šilumokaitį sudaro plieno lakštų korpusas, kuris montuojamas šalia pakuros ir degimo kameros ir su pastarąja sujungtas dūmtakiu, degimo kamera, yra cilindro formos ir sudaryta iš aukštai temperatūrai atsparių keraminių plokščių, kurių vidinėje sienelėje yra horizontalus kanalas, einantis per visą kameros perimetrą ir susisiekiantis su traukos angomis, be to degimo kamera apgaubta plieno lakštais, kurių vidinis, yra nerūdijančio plieno ir turi angas, išdėstytas vienodais tarpais ir lygiagrečiai plokštėse esančiam kanalui. 8 Katilo pakura yra kūgio formos ir karščiui atsparia izoliacine medžiaga sujungta su degimo kamera. 9 Degimo kameros ugniai atsparios plokštės yra iš šamoto. 10 Šilumokaitis viršutinėje dalyje sujungtas su dūmtraukiu, o į vidines jo sienas horizontaliai įmontuoti nerūdijančio plieno vamzdeliai, kuriais cirkuliuoja šilumos nešiklis. 11 Šilumokaičio vamzdeliai nežymiai pasvirę ir išdėstyti šachmatine tvarka. 12 Šilumokaičio korpuse, žemiau dūmtakio yra antrinio oro padavimo anga. 13 Išradimas iliustruojamas Fig 1., Fig. 2. irFig.3. 3 14 Fig. 1- pavaizduota bendra centrinio šildymo katilo schema, Fig.2- pakura su degimo kamera ir degimo kameros skersinis pjūvis, Fig. 3- šilumokaičio skersinis pjūvis. 15 Pareikštas katilas sudarytas iš šilumokaičio (1), pakuros (2), dūmtakio (4), degimo kameros (3), kuri yra cilindro formos ir sudaryta iš plokščių (5), horizontalaus kanalo šiose plokštėse (6), sujungto su oro traukos kanalais (7), degimo kameros plieno korpuso lakštų (8) su angomis (9), izoliacinės medžiagos (10), dūmtraukio (11), šilumokaičio vamzdelių (12), šilumos nešiklio (13), antrinio oro tiekimo kanalo (14), apatinių oro padavimo durelių (16), dangčio kurui pakrauti (17), oro įsiurbimo sklendės (15), oro įsiurbimo sklendės reguliavimo daviklio (24), pakuros grotelių (21), pelenų (dėžes 20), durelių pelenams (22), traukos reguliavimo sklendės (23), viršutinių durelių kurui pakrauti (17), vandens išleidimo (19) ir vandens grįžtamojo (18) atvamzdžio. 16 Šiame katile naudojamas apatinis degimo principas. Degimo procesas vyksta degimo kameroje (3), sudarytoje iš ugniai atsparių (pvz. šamoto) plokščių (5). Katilui užkurti naudojamos sausos susmulkintos malkos ir pjuvenos, kurios į pakurą (1) per dangtį (17) paduodamos ant grotelių (21). Kurui įsidegus, per dangtį (17) pakraunama likusi pakuros dalis- nedžiovinta mediena, smulkintos šakos ar kitas kietas drėgnas kuras. Per oro traukos kanalus (7) į degimo kameros kanalą (6) patenka oras, kuris šiame kanale sušyla, skylutės (9) vidiniame nerūdijančio plieno lakšte (8), padidina oro trauką, kas labai intensyvina degimo procesą per visą degimo kameros perimetrą, ko pasėkoje degimo kameroje greitai pasiekiama temperatūra 900-1000° C, kuriai esant, sudega visos kuro sudedamosios dalys, o medienoje esantis vanduo skyla į 2H+ ir O2. (vandenilio ir deguonies) dujas. Šio skilimo proceso katalizatoriumi yra vidinis degimo kameros nerūdijančio plieno lakštas (8), kurio sudėtyje esantis Ni (nikelis), kontaktuodamas su O2 (deguonimi), skatina vandens skilimo procesą. Skilimo metu išsiskyręs deguonis skatina vandenilio dujų degimą, kurių kaloringumas, pastarosioms degant, yra žymiai didesnis nei kitų dujų, gaunamų įprastos konstrukcijos katiluose. Kadangi degimo kameroje pasiekiama aukšta temperatūra ir sudega visi kuro išskiriami šlakai, tolimesnis švarus vandenio ir deguonies dujų srautas dūmtakiu (4) patenka į šilumokaitį (1), kuriame antrinio oro tiekimo kanalu (14) patenkantis oras maišo vandenilio ir deguonies dujas, skatindamos jų tolimesnį degimą šilumokaityje. Karštis kyla šilumokaičiu aukštyn ir sutikdamas šilumokaičio 4 vamzdelių (12) pasipriešinimą atiduoda šilumą vamzdeliais tekančiam šilumos nešikliui. Horizontalus vamzdelių išdėstymas šachmatine tvarka didina kylančio karšto srauto pasipriešinimą, skatindamas maksimaliai atiduoti šilumą. Vamzdeliai yra šiek tiek pasvirę, kad geriau vyktų vandens cirkuliacija. Kadangi į šilumokaitį patenka švarus H ir O2 (vandenilio ir deguonies) dujų srautas, tai ant šilumokaičio sienelių nesusidaro nuosėdos, kurios didina šiluminę varžą, ir mažina šilumos atidavimo efektyvumą. Degimo procesas ir katilo temperatūra reguliuojama atidarant ar uždarant oro įsiurbimo sklendę (15) sujungtą su davilkliu (24). Pelenai šalinami per pelenų dėžėje (20) esančias dureles (22). Pakura (1) yra kūgio formos, kas užtikrina tolygų kuro slinkimą žemyn į degimo kamerą ir tolygų jo degimą. 17 Pareikštas katilas, palyginus jį su žinomu prototipu, yra žymiai efektyvesnis, nes šilumokaitis, atskirtas nuo degimo kameros neaušina jos, dėl to degimo kameroje pasiekiama aukšta temperatūra, kurioje pilnai sudega visi kuro degimo metu išsiskiriantys šlakai, sakai, drėgnoje medienoje esantis vanduo skyla į vandenilio ir deguonies dujas, kurios toliau degdamos šilumokaityje, neišskiria šlakų, ant šilumokaičio sienelių nesusidaro nuosėdų. Todėl pareikštame katile galima ir rekomenduojama deginti nedžiovintą ir sakingą medieną, o šilumokaitis nereikalauja valymo, kas palengvinama katilo eksploataciją. 18 Apibendrinus galime teigti, kad palyginus su prototipu, pareikšto katilo nauja konstrukcinių elementų visuma leidžia padidinti katilo efektyvumą naudojant pigų ir nedžiovintą kurą ir supaprastinti katilo eksploataciją.The invention relates to the field of thermal engineering. This boiler is designed for space heating with solid fuel, when the water carrier is the heat carrier. 2 Known solid fuel boilers for space heating. Combustion in these boilers can be top or bottom, and various solid fuels are used for firing: firewood, coal, peat briquettes, wood waste. These boilers are equipped with integrated temperature and pressure gauges - thermomanometers - and with traction regulators that automatically maintain the desired temperature in the boiler. 3 A well-known central heating boiler (see LT Patent No. 3846, published April 25, 1996) consists of a housing with double walls, a heat exchanger connected to a chimney, a combustion chamber, a grate, an ash outlet and an air supply regulator. In this boiler, the heat exchanger encircles the combustion chamber, where the combustible fuel gives its heat to the water circulating through the heat exchanger. Similar designs are available at Atrama 19.1 boiler (see Advertising material Atrama, manufacturer Atrama AB). This boiler has good thermal insulation, has a large volume furnace, secondary air supply, automatic temperature control, grate shaker, smoke extractor from the loading chamber device, and safety devices that prevent exceeding the pressure and temperature limits. 4 Known central heating boiler (see LT patent No. 3938 published May 27, 1996) consisting of a welded construction furnace, a chimney, an upper loading, a lower cleaning door, a grate, an ash collection box, an air intake valve, a chain connected to a traction regulator , heating system connection plugs. In this boiler the partition divides the furnace into the primary and secondary combustion chambers, the latter being covered with ceramic catalysts, the lower part of which is formed by secondary air supply channels. 5 The negative properties of known boilers are that in all their constructions the heat exchanger encloses the combustion chamber, the heated water cools it, therefore it is difficult to reach the temperature in the combustion chamber, where the fuel would burn completely and the unburned fuel elements settle on the heat exchanger walls increasing the heat resistance, condensation condensation in the chimney 2. , which, with the slag released during the combustion process, forms acids that disrupt the chimney constructions. As a result, it is recommended to burn dry, not more than 30 percent humidity and wood in these boilers. It is often necessary to clean these boilers from the generated slag, which complicates the operation of these boilers. The aim of the invention is to increase the efficiency of the boiler, the stability of the combustion process, to minimize the release of harmful combustion products into the environment using cheap and non-dried fuel. The essence of the invention is that the heat exchanger consists of a steel sheet casing which is mounted adjacent to the furnace and combustion chamber and is connected to the latter by a flue, a combustion chamber, is cylindrical and consists of high temperature ceramic plates having a horizontal channel in the inner wall passing through throughout the perimeter of the chamber and communicating with the traction openings, the combustion chamber is enclosed in steel sheets with an internal, stainless steel and has openings spaced at equal intervals and parallel to the channel in the plates. 8 The boiler furnace is conical and heat-resistant insulation is connected to the combustion chamber. 9 Combustion chamber fire resistant panels are made of chamotte. 10 The heat exchanger in the upper part is connected to the chimney, and the inner walls of the heat exchanger are fitted with stainless steel tubes that circulate the heat carrier. 11 Heat exchanger tubes slightly inclined and arranged in chess. 12 There is a secondary air inlet in the heat exchanger body below the flue. The invention is illustrated in FIG. 2nd irFig.3. FIG. Fig. 1 shows a general scheme of a central heating boiler, Fig. 2 - with a combustion chamber and a cross-section of a combustion chamber, Fig. 3-cross-section of the heat exchanger. 15 The proposed boiler consists of a heat exchanger (1), a furnace (2), a flue (4), a combustion chamber (3), which is cylindrical and consists of plates (5), a horizontal channel in these plates (6) connected to the air draft. channels (7), combustion chamber steel housing sheets (8) with openings (9), insulating material (10), chimney (11), heat exchanger tubes (12), heat carrier (13), secondary air supply channel (14), lower air supply door (16), lid fuel loading (17), air intake valve (15), air intake valve regulator (24), furnace grille (21), ash (box 20), door ash (22), traction a regulating valve (23), a top door for loading fuel (17), a water outlet (19) and a water return (18) nozzle. 16 This boiler uses the lower combustion principle. The combustion process takes place in a combustion chamber (3) consisting of refractory (e.g., sham) panels (5). Dry chopped firewood and sawdust are used to start the boiler, which is fed into the furnace (1) through the lid (17) on the grill (21). When the fuel is burnt, the remaining part of the furnace - non-dried wood, crushed branches or other hard wet fuel - is loaded through the lid (17). Air flowing through the air ducts (7) into the combustion chamber duct (6), which heats up in this duct, holes (9) inside the stainless steel sheet (8), increases air traction, which greatly intensifies the combustion process throughout the perimeter of the combustion chamber. As a result, the combustion chamber quickly reaches a temperature of 900-1000 ° C, at which all fuel components burn, and the water in the wood decomposes into 2H + and O2. (hydrogen and oxygen). The catalyst for this decomposition process is the internal combustion chamber stainless steel sheet (8), which contains Ni (nickel) in contact with O2 (oxygen) to promote the decomposition process. Degraded oxygen during combustion promotes the combustion of hydrogen gas, the calorific value of which, when burned, is much higher than that of other gases produced by conventional boilers. Since high temperatures are reached in the combustion chamber and all fuel slags are burnt, a further clean flow of water and oxygen in the flue (4) enters the heat exchanger (1), where the air entering the secondary air supply channel (14) blends hydrogen and oxygen gas, further promoting them. combustion in a heat exchanger. The heat rises upwards through the heat exchanger and gives the heat of the heat exchanger 4 tubes (12) resistance to the heat transfer through the tubes. Horizontal tube arrangement in chess increases the resistance of the rising hot stream by encouraging maximum heat transfer. The tubes are slightly inclined to improve water circulation. Due to the clean flow of H and O2 (hydrogen and oxygen) into the heat exchanger, no deposits are formed on the heat exchanger walls that increase the thermal resistance and reduce the efficiency of heat transfer. The combustion process and the boiler temperature are controlled by opening or closing the air intake valve (15) connected to the idler (24). The ash is removed through the door (22) in the ash box (20). The bucket (1) is conical in shape, which ensures that the fuel is flowing down to the combustion chamber and burns evenly. 17 The boiler brought in is much more efficient than the known prototype, because the heat exchanger separated from the combustion chamber does not cool it, resulting in a high temperature in the combustion chamber, which burns all the slags that are burning during the burning of the fuel, and the water in the wet wood breaks down. Hydrogen and oxygen gases that do not emit slags in the heat exchanger do not precipitate on the walls of the heat exchanger. Therefore, it is possible and recommended to burn non-dried and resinous wood in the boiler, and the heat exchanger does not require cleaning, which facilitates the operation of the boiler. In summary, we can state that the new set of construction elements of the boiler, compared to the prototype, allows to increase the efficiency of the boiler using cheap and non-dried fuel and to simplify the operation of the boiler.