MD1417Z

MD1417Z - Solid wood fuel hot-water boiler

Info

Publication number: MD1417Z
Application number: MDS20180114A
Authority: MD
Inventors: Игорь ЦУРКАН
Original assignee: Игорь ЦУРКАН
Priority date: 2018-11-29
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2020-10-31
Also published as: MD1417Y

Abstract

The invention relates to heat engineering, in particular to hot-water boilers, and can be used in the combustion of wood, coal and/or plant waste.The solid wood fuel hot-water boiler comprises a body (1) in the form of a water jacket (2), which is divided into three chambers, an upper (3) fuel storage one, a lower (4) combustion one, and a heat transfer chamber (5). The space of the upper chamber (3) is separated from the heat transfer chamber (5) by means of a vertical wall behind the upper chamber (3), equipped, in the upper part, with a horizontal arm (10). Above the horizontal arm (10) is made an opening, equipped with a valve (11).

Description

Invenţia se referă la termotehnică, în special la cazane de încălzit apă, şi poate fi utilizată la arderea lemnului, cărbunilor şi/sau resturilor vegetale. The invention relates to thermotechnics, in particular to water heating boilers, and can be used for burning wood, coal and/or vegetable waste.

Este cunoscut un cazan cu combustibil solid, alcătuit din trei camere, una superioară cu rol de înmagazinare a încărcăturii de combustibil, una inferioară cu rol de colectare, ce constituie vatra cazanului, acoperită cu o căptuşeală şi o cameră destinată transferului termic. Incinta camerei superioare cu rol de înmagazinare a încărcăturii de combustibil este separată de camera de transfer termic, prin intermediul unui perete despărţitor prin care circulă agentul termic, camera fiind alcătuită dintr-o tubulatură de schimb termic, compusă din segmenţi de ţeavă de lungimi egale, dispuşi în aşa fel, încât pe verticală, cât şi pe orizontală, distanţele dintre segmenţi se reduc de la partea inferioară spre cea superioară a camerei de transfer termic, încărcătura introducându-se în camera superioară printr-o gură de alimentare [1]. A solid fuel boiler is known, consisting of three chambers, an upper one with the role of storing the fuel charge, a lower one with the role of collecting, which constitutes the hearth of the boiler, covered with a lining and a chamber intended for heat transfer. The enclosure of the upper chamber with the role of storing the fuel charge is separated from the heat transfer chamber, by means of a partition wall through which the thermal agent circulates, the chamber being composed of a heat exchange tube, composed of pipe segments of equal lengths, arranged in such a way that vertically, as well as horizontally, the distances between the segments are reduced from the lower to the upper part of the heat transfer chamber, the charge being introduced into the upper chamber through a feed opening [1].

Dezavantajele soluţiei prezentate constau într-un cost ridicat, întreţinere dificilă, funcţionarea unui astfel de cazan fiind dependentă de calitatea combustibilului utilizat şi de starea tehnică a ventilatorului. The disadvantages of the presented solution consist of high cost, difficult maintenance, the operation of such a boiler being dependent on the quality of the fuel used and the technical condition of the fan.

Problema pe care o rezolvă invenţia constă în realizarea unui cazan cu combustibil solid lemnos, fără elemente mecanice în mişcare şi cu încărcare la intervale de timp cât mai mari. The problem that the invention solves consists in creating a solid wood fuel boiler, without moving mechanical elements and with loading at the longest possible time intervals.

Problema se rezolvă prin aceea că cazanul de încălzit apă cu combustibil solid lemnos conţine un corp dreptunghiular în formă de cămaşă de apă, care cuprinde trei pereţi laterali şi partea de sus a corpului. Corpul este separat în trei camere, una superioară de înmagazinare a combustibilului, una inferioară de ardere, şi o cameră de transfer termic. Camera superioară, în partea din faţă, este dotată cu o uşă superioară de încărcare a combustibilului şi o uşă inferioară de admisie a aerului primar, care printr-un lanţ este unită cu un regulator de tiraj. Incinta camerei superioare este separată de camera de transfer termic printr-un perete vertical din spatele camerei superioare, dotat, în partea de sus, cu un braţ orizontal, ambii fiind parte a cămăşii. Deasupra braţului orizontal este formată o deschizătură, dotată cu o clapetă. De-a lungul peretelui vertical, pe centru, este amplasată o conductă de aer secundar cu o serie de orificii. În partea de jos a camerei superioare este amplasat un focar, pe centrul căruia sunt executate o deschizătură, care, printr-un canal, este unită cu conducta, şi o gură a unui canal de alimentare cu aer secundar din peretele lateral al corpului. Camera inferioară de ardere este amplasată sub camera superioară şi comunică cu aceasta prin deschizătură, totodată camera inferioară este dotată din faţă cu o uşă de evacuare a cenuşii, iar din spate este unită cu camera de transfer termic, care este formată dintr-un şir de canale verticale, înconjurate de cămaşă, cu o ieşire comună la un racord de evacuare a fumului. The problem is solved by the fact that the solid wood fuel water heating boiler contains a rectangular body in the shape of a water jacket, which comprises three side walls and the upper part of the body. The body is separated into three chambers, an upper one for fuel storage, a lower one for combustion, and a heat transfer chamber. The upper chamber, in the front, is equipped with an upper door for fuel loading and a lower door for primary air intake, which is connected to a draft regulator by a chain. The enclosure of the upper chamber is separated from the heat transfer chamber by a vertical wall behind the upper chamber, equipped, at the top, with a horizontal arm, both being part of the jacket. An opening is formed above the horizontal arm, equipped with a flap. Along the vertical wall, in the center, a secondary air duct with a series of holes is placed. At the bottom of the upper chamber there is a firebox, in the center of which there is an opening, which, through a channel, is connected to the pipe, and a mouth of a secondary air supply channel in the side wall of the body. The lower combustion chamber is located under the upper chamber and communicates with it through the opening, at the same time the lower chamber is equipped at the front with an ash discharge door, and at the back it is connected to the heat transfer chamber, which is formed by a row of vertical channels, surrounded by a jacket, with a common outlet to a smoke exhaust connection.

Cazanul de încălzit apă cu combustibil solid lemnos, conform invenţiei, prezintă următoarele avantaje: The solid wood fuel water heating boiler, according to the invention, has the following advantages:

- datorită poziţiei clapetei este posibilă schimbarea direcţiei tirajului în focarul cazanului; - due to the position of the damper it is possible to change the direction of the draft in the boiler firebox;

- cazanul este ecologic curat, nu poluează mediul extern; - the boiler is ecologically clean, does not pollute the external environment;

- permite alimentarea cu diverse forme şi dimensiuni de material lemnos şi/sau resturi vegetale; - allows feeding with various shapes and sizes of wood material and/or plant residues;

- asigură o ardere completă a combustibilului pe o durată mai lungă între alimentări; - ensures complete combustion of the fuel over a longer period between refueling;

- nu conţine piese într-o mişcare mecanică; - does not contain parts in a mechanical movement;

- prezintă randament termic ridicat; - has high thermal efficiency;

- poate fi exploatat drept cazan cu ardere de tip clasic sau cu ardere de tip piroliză. - can be operated as a boiler with classic combustion or with pyrolysis combustion.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-7, care reprezintă: The invention is explained by the drawings in Fig. 1-7, which represent:

- fig. 1, cazanul de combustibil solid lemnos, secţiune longitudinală; - Fig. 1, solid wood fuel boiler, longitudinal section;

- fig. 2, cazanul la iniţierea arderii, secţiune longitudinală; - Fig. 2, the boiler at the start of combustion, longitudinal section;

- fig. 3, cazanul, vedere de sus; - Fig. 3, the boiler, top view;

- fig. 4, cazanul, vedere din faţă; - Fig. 4, the boiler, front view;

- fig. 5, cazanul, vedere laterală din dreapta; - Fig. 5, boiler, right side view;

- fig. 6, cazanul, vedere laterală din stânga; - Fig. 6, boiler, left side view;

- fig. 7, cazanul, vedere din spate. - Fig. 7, boiler, rear view.

Cazanul de încălzit apă cu combustibil solid lemnos conţine corpul 1 dreptunghiular în formă de cămaşă de apă 2, care cuprinde trei pereţi laterali şi partea de sus a corpului 1. Corpul 1 este separat în trei camere, cea superioară 3 de înmagazinare a combustibilului (spaţiul A), cea inferioară 4 de ardere (spaţiul B), şi camera de transfer termic 5 (spaţiul C). Camera superioară 3, în partea din faţă, este dotată cu uşa superioară 6 de încărcare a combustibilului şi uşa inferioară 7 de admisie a aerului primar, care prin lanţul 8 este unită cu regulatorul de tiraj 9 (în sine cunoscut, dar nedescris aici). Incinta camerei superioare 3 este separată de camera de transfer termic 5 prin peretele vertical din spatele camerei superioare 3, dotat, în partea de sus, cu braţul orizontal 10, ambii fiind parte a cămăşii 2. Deasupra braţului orizontal 10 este formată deschizătura, dotată cu clapeta 11. De-a lungul peretelui vertical, pe centru, este amplasată conducta 12 de aer secundar cu seria de orificii 13. Înălţimea conductei 12 este cuprinsă între 0,5...0,75 din înălţimea camerei superioare 3. În partea de jos a camerei superioare 3 este amplasat focarul 14, căptuşit cu cărămizi de şamotă 15. Pe centrul focarului 14 sunt executate deschizătura 16, care, prin canalul 17, este unită cu conducta 12, şi gura 18 a canalului de alimentare cu aer secundar din peretele lateral al corpului 1. Camera inferioară 4 de ardere este căptuşită cu cărămizi de şamotă 15 în întregime, şi este amplasată sub camera superioară 3 şi comunică cu aceasta prin deschizătura 16. Camera inferioară 4 este dotată din faţă cu uşa 19 de evacuare a cenuşii, iar din spate este unită cu camera de transfer termic 5, care este formată din şirul de canale verticale 20, înconjurate de cămaşa 2, cu ieşire comună la racordul 21 de evacuare a fumului. Cazanul mai conţine capacul 22 pentru curăţarea canalelor 20. Pe exteriorul corpului 1, pe pereţii săi laterali, sunt montaţi racordul 23 de admisie a apei reci, racordul 24 de evacuare a apei fierbinţi, şi mânerul 25 al clapetei 11. The solid wood fuel water heating boiler contains a rectangular body 1 in the form of a water jacket 2, which comprises three side walls and the upper part of the body 1. The body 1 is separated into three chambers, the upper one 3 for fuel storage (space A), the lower one 4 for combustion (space B), and the heat transfer chamber 5 (space C). The upper chamber 3, in the front, is equipped with the upper door 6 for fuel loading and the lower door 7 for primary air intake, which through the chain 8 is connected to the draft regulator 9 (per se known, but not described here). The enclosure of the upper chamber 3 is separated from the heat transfer chamber 5 by the vertical wall behind the upper chamber 3, equipped, at the top, with the horizontal arm 10, both being part of the jacket 2. Above the horizontal arm 10, the opening is formed, equipped with the flap 11. Along the vertical wall, in the center, the secondary air duct 12 with the series of holes 13 is located. The height of the duct 12 is between 0.5...0.75 of the height of the upper chamber 3. In the lower part of the upper chamber 3, the firebox 14 is located, lined with fireclay bricks 15. On the center of the firebox 14, the opening 16 is made, which, through the channel 17, is connected to the duct 12, and the mouth 18 of the secondary air supply channel in the side wall of the body 1. The lower chamber The combustion chamber 4 is lined with fireclay bricks 15 in its entirety, and is located under the upper chamber 3 and communicates with it through the opening 16. The lower chamber 4 is equipped at the front with the ash evacuation door 19, and at the back it is connected to the heat transfer chamber 5, which is formed by the row of vertical channels 20, surrounded by the jacket 2, with a common exit to the smoke evacuation connection 21. The boiler also contains the cover 22 for cleaning the channels 20. On the outside of the body 1, on its side walls, are mounted the cold water inlet connection 23, the hot water evacuation connection 24, and the handle 25 of the flap 11.

Cazanul funcţionează în felul următor. The boiler operates as follows.

Tipul de ardere clasic. Cu ajutorul mânerului 25 se pune clapeta 11 în poziţia „deschis”. Astfel, fumul va fi îndreptat spre racordul 21. Prin uşa superioară 6, în camera superioară 3 este încărcat combustibilul până la braţul orizontal 10. Se dă foc. Combustibilul, arzând, încălzeşte cămaşa de apă 2 care aparţine camerei superioare 3. Tirajul, în dependenţă de necesitate, este reglat automat de regulatorul 9 prin gradul de deschidere a uşii inferioare 7, acţionată prin lanţul 8. Aerul pentru menţinerea arderii este livrat şi prin orificiile 13. Transferul termic se efectuează doar în camera superioară 3. Acest tip de încălzire este de obicei folosit pe timp de toamnă sau iarna la temperaturi nu prea joase. Classic type of combustion. Using the handle 25, the damper 11 is placed in the “open” position. Thus, the smoke will be directed towards the connection 21. Through the upper door 6, the fuel is loaded into the upper chamber 3 up to the horizontal arm 10. It is ignited. The fuel, burning, heats the water jacket 2 belonging to the upper chamber 3. The draft, depending on the need, is automatically regulated by the regulator 9 by the degree of opening of the lower door 7, operated by the chain 8. The air to maintain combustion is also supplied through the holes 13. Heat transfer is carried out only in the upper chamber 3. This type of heating is usually used in autumn or winter at not too low temperatures.

Arderea de tip piroliză. Pornirea cazanului se efectuează după cum a fost descris mai sus. După ce focul ia amploare, cu ajutorul mânerului 25 clapeta 11 se pune în poziţia „închis”. Intensitatea arderii în camera superioară 3 scade, scade şi concentraţia de oxigen, se adună gazele emanate prin descompunere termică a compuşilor sau a substanţelor chimice organice în condiţii de temperaturi înalte. Totodată tirajul îşi schimbă direcţia din camera superioară 3 în camera inferioară 4 de ardere, iar de acolo în camera de transfer termic 5. Acum gazele de piroliză sunt direcţionate prin deschizătura 16 în camera inferioară 4. Tot acolo ele sunt alimentate cu aerul secundar prin canalul 17 şi se produce arderea lor completă la temperaturi de 600...800°C. Întrucât camera inferioară 4 este izolată termic prin căptuşeală, aceste gaze sunt evacuate prin camera de transfer termic 5, unde se efectuează transferul termic în cămaşa de apă 2. Mai departe, prin racordul 24 apa încălzită este direcţionată în sistemul de încălzire. Datorită regulatorului de tiraj 9 arderea combustibilului poate fi menţinută într-un larg diapazon, de la ardere mocnind până la flacără intensă. Pyrolysis combustion. The boiler is started as described above. After the fire has gained momentum, the valve 11 is set to the “closed” position using the handle 25. The combustion intensity in the upper chamber 3 decreases, the oxygen concentration also decreases, and gases released by thermal decomposition of organic compounds or chemicals under high temperature conditions are collected. At the same time, the draft changes direction from the upper chamber 3 to the lower combustion chamber 4, and from there to the heat transfer chamber 5. Now the pyrolysis gases are directed through the opening 16 into the lower chamber 4. There they are also supplied with secondary air through the channel 17 and their complete combustion occurs at temperatures of 600...800°C. Since the lower chamber 4 is thermally insulated by the lining, these gases are discharged through the heat transfer chamber 5, where the heat transfer is carried out in the water jacket 2. Further, through the connection 24, the heated water is directed into the heating system. Thanks to the draft regulator 9, the fuel combustion can be maintained in a wide range, from smoldering combustion to intense flame.

Cazanul, conform invenţiei, este mai eficient, menţine arderea porţiei de combustibil pe timp îndelungat, datorită arderii complete nu produce multă cenuşă. The boiler, according to the invention, is more efficient, maintains the combustion of the fuel portion for a long time, and due to complete combustion, does not produce much ash.

1. RO 120865 B1 2006.08.30 1. EN 120865 B1 2006.08.30

Claims

Solid wood fuel water heating boiler, comprising a rectangular body (1) in the shape of a water jacket (2), comprising three side walls and the upper part of the body (1); the body (1) is separated into three chambers, an upper one (3) for fuel storage, a lower one (4) for combustion, and a heat transfer chamber (5); the upper chamber (3), in the front, is equipped with an upper door (6) for fuel loading and a lower door (7) for primary air intake, which is connected to a draft regulator (9) by a chain (8); the enclosure of the upper chamber (3) is separated from the heat transfer chamber (5) by a vertical wall behind the upper chamber (3), equipped, at the top, with a horizontal arm (10), both being part of the jacket (2), at the same time above the horizontal arm (10) an opening is formed, equipped with a flap (11); along the vertical wall, in the center, a secondary air duct (12) is located with a series of holes (13); at the bottom of the upper chamber (3) a firebox (14) is located, in the center of which an opening (16) is made, which, through a channel (17), is connected to the duct (12), and a mouth (18) of a secondary air supply channel in the side wall of the body (1); the lower combustion chamber (4) is located under the upper chamber (3) and communicates with it through the opening (16), at the same time the lower chamber (4) is equipped at the front with a door (19) for ash evacuation, and at the back it is connected to the heat transfer chamber (5), which is formed by a row of vertical channels (20), surrounded by the jacket (2), with a common outlet to a smoke evacuation connection (21).