PL202124B1 - Sposób spalania paliw stałych oraz bojler grzewczy - Google Patents

Abstract

1. Sposób spalania paliwa sta lego, wed lug którego powietrze doprowadza si e z góry do rurowej komory spalania, znamienny tym, ze powietrze w komorze spalania rozprowadza si e dostarczaj ac je w ilo sci 40- -60% do strefy spalania, 10-30% na brzegi strefy spala- nia oraz 20-40% nad stref e spalania. 2. Bojler grzewczy, który ma podwójn a scian e, która tworzy zbiornik wody przeznaczonej do podgrzewania, zainstalowan a pionowo rurow a komor e spalania o kszta lcie okr aglego lub wielok atnego cylindra, pola- czonego od góry z rur a zasilaj aca w powietrze, otwiera- j acy si e wylot dymu, otwór do za ladunku paliwa, otwór usuwania popio lu z otwieraj acymi si e z drzwiczkami oraz wlot i wylot wody, znamienny tym, ze rura (2) zako nczona jest dystrybutorem (3) o ksztalcie dysku i zamontowana jest przesuwnie w kierunku pionowym tak, ze mo ze przemieszcza c si e swobodnie w gór e i spoczywa na powierzchni paliwa w komorze spalania, przy czym dystrybutor (3) ma kszta lt kolisty z zako ncze- niem od góry (18) laczacym si e z rur a (2) oraz g lowi- ca (19), od do lu wyposa zonej w otwory (3a, 18a, 19a, 19b) komunikuj ace si e z powietrzem dystrybutora we- wn atrz dystrybutora (3). PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Niniejszy wynalazek należy do dziedziny technik grzewczych i dotyczy nowego sposobu spalania paliw stałych oraz bojlera centralnego ogrzewania. Bojler dostarcza również gorącej wody dla celów domowych.

Znany jest bojler z zespawanym wymiennikiem ciepła składający się z komory spalania połączonej z kominem zawierająca drzwiczki do ładowania paliwa powyżej oraz drzwiczki do czyszczenia poniżej, powietrzny zawór ssawny, palenisko ciśnieniowe, pojemnik na popiół oraz przelotowy dopływ i odpływ ciepłej wody (patrz: Bojler grzewczy Atrama - 9 ogrzewany paliwem stałym, Podręcznik eksploatacji, Kaunas, 2001).

Działanie takiego bojlera centralnego ogrzewania oparte jest na spalaniu od dołu do góry. Taki sposób spalania jest odpowiedni dla małych palenisk gdzie ładunek paliwa nie przekracza wysokości 20 cm i nie jest odpowiedni dla bojlerów centralnego ogrzewania, w których ładunek paliwa jest znacznie większy. Podczas procesu spalania powstające płomienie opalają całe paliwo w komorze spalania. Kiedy całość paliwa się podgrzewa, duża ilość łatwopalnego gazu zostaje uwolniona i nie spalony całkowicie gaz dostaje się do komina, zaś później przedostaje się do środowiska.

Znane jest urządzenie grzewcze składające się z pierwszej oraz drugiej komory spalania. Pierwsza komora spalania połączona jest u spodu poprzez kratę ze źródłem powietrza - komorą zbierającą popiół oraz drugą komorą spalającą. Ściana drugiej komory spalania jest podwójna i znajduje się tam zbiornik z wodą. W drugiej komorze spalania znajdują się co najmniej dwa wgłębienia wypełnione porcjami wody, które przedłużają drogę dymu do komina, przez co zwiększają produkcję ciepła. Dostarczanie powietrza do pierwszej komory jest kontrolowane przez otwierające się wloty powietrza komorę zbierającą popiół, podczas gdy do drugiej komory spalania - poprzez otwierający się zawór doprowadzania powietrza (patrz patent LT 4588 B).

Konstrukcja takiego bojlera jest skomplikowana; Niedoskonałością takiego rozwiązania jest to, że paliwo spalane jest w pierwszej komorze nieefektywnie. Skomplikowane lub nawet niemożliwe jest uniknięcie dostarczenia nadwyżki powietrza do drugiej komory spalania, w następstwie czego zmniejsza się wydajność. Jak w analogicznych przypadkach opisanych powyżej pierwsza komora spalania takiego bojlera wykorzystuje paliwo spalając je od dołu do góry. Gorący gaz wznosi się, podgrzewając cały ładunek, później zimny gaz opada i podczas oziębiania w pierwszej komorze przepływa do drugiej komory spalania.

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest nowy sposób spalania paliw stałych, który pozwoli na zwiększenie wydajności bojlera oraz uproszczenie jego konstrukcji.

Sposób spalania paliwa stałego według wynalazku, zgodnie z którym powietrze doprowadza się z góry do rurowej komory spalania, wyróż nia się tym, ż e powietrze w komorze spalania rozprowadza się dostarczając je w ilości 40-60% do strefy spalania, 10-30% na brzegi strefy spalania oraz 20-40% nad strefę spalania.

Bojler grzewczy według wynalazku, który ma podwójną ścianę tworzącą zbiornik wody przeznaczonej do podgrzewania, zainstalowaną pionowo rurową komorę spalania o kształcie okrągłego lub wielokątnego cylindra, połączonego od góry z rurą zasilającą w powietrze, otwierający się wylot dymu, otwór do załadunku paliwa, otwór usuwania popiołu z otwierającymi się z drzwiczkami oraz wlot i wylot wody, wyróżnia się zaś tym, że wspomniana rura zakończona jest dystrybutorem o kształcie dysku i zamontowana jest przesuwnie w kierunku pionowym tak, że moż e przemieszczać się swobodnie w górę i spoczywa na powierzchni paliwa w komorze spalania, przy czym dystrybutor ma kształ t kolisty z zakończeniem od góry łączącym się z wymienioną komorą rurową oraz głowicą, od dołu, wyposażoną w otwory komunikujące się z powietrzem dystrybutora wewnątrz dystrybutora.

Według jednej z postaci realizacji wynalazku, powierzchnia dysku dystrybutora powietrza stanowi 03-05 przekroju komory spalania.

Komora rurowa może mieć korzystnie budowę teleskopową. Wspomniany cel jest osiągany w sytuacji, gdy ł adunek paliwa stał ego jest podpalany, powietrze dostarczane do paleniska komory i rozprowadzane w niej od góry.

W celu osiągnięcia celu niniejszego wynalazku istotne są wymienione poniżej jego cechy:

- powietrze jest dostarczane przez rurę posiadającą na końcu dozownik, który opiera się na paliwie w komorze spalania i obniża się, kiedy ilość paliwa w komorze spalania zmniejsza się;

- powietrze jest dostarczane w nastę pują cy sposób: 40-60% dostaje się do paleniska komory, 10-30 % na brzeg paleniska komory, 20-40% nad palenisko komory;

PL 202 124 B1

- taka ilość powietrza jest dostarczana, aby palenisko komory mogło się uformować na wysokości 15-20 cm ładunku paliwa w komorze spalania.

Kolejnym przedmiotem wynalazku jest konstrukcja bojlera grzewczego urzeczywistniającego wspomniany sposób spalania paliwa stałego.

Wspomniany cel jest osiągany w przypadku, gdy bojler grzewczy składa się z komory spalania, której podwójne ściany posiadają zbiornik wypełniony wodą, która zostaje podgrzewana, otwierane ujście dymu, ładunek paliwa oraz otwory usuwania popiołu z drzwiczkami, a także ujście i otwór wlotowy wody, komorę spalania zainstalowaną pionowo, o kształcie obłego lub wielokątnego cylindra, na szczycie którego znajduje się otwór, gdzie znajduje się rura dopływu powietrza zdolna do swobodnego wznoszenia się i opadania łącznie z dozownikiem powietrza opartym na paliwie w komorze spalania.

Dla łatwiejszego osiągnięcia celu opisanego powyżej zasadnicze cechy bojlera grzewczego zostały wymienione poniżej:

- dozownik powietrza jest wydrążony w ś rodku i posiada kształ t dysku, w którego górnej strefie znajduje się zakończenie dla jego połączenia z rurą dopływu powietrza, a na którego dolnej strefie znajduje się stożkowa głowica. W strefie zewnętrznej dozownika powietrza na zakończeniu, na jego wąskim końcu głowicy oraz jego bokach znajdują się otwory stykające się z wewnętrznymi wgłębieniami wspomnianego dozownika;

- powierzchnia dysku dozownika powietrza tworzy 0,3-0,5 pola przekroju poprzecznego komory spalania;

- rura dopływu powietrza jest konstrukcji teleskopowej będąca w stanie zmniejsza ć swoją długość (rura o mniejszej średnicy jest wprowadzana do innej rury i jest ona w stanie poruszać się swobodnie wewnątrz rury o średnicy większej).

Istota wynalazku może być lepiej zrozumiała na podstawie niżej podanego szczegółowego opisem odnoszącym się do rysunku, na którym pokazano przekrój wzdłużny bojlera grzewczego. Bojler grzewczy składa się z następujących części głównych: komory spalania 1, rury dopływu powietrza 2, dozownika powietrza 3, pokrywy 4 oraz walca przesyłania powietrza 5 przyłączonego do niego, zabezpieczającą obudową 6 i opaską izolującą ciepło 7.

Komora spalania 1 ma kształt pionowego walca i posiada dwie ścianki, wewnętrzną 8 i zewnętrzną 9. Zbiornik w ściance wypełniony jest wodą 10. W górnej części komory spalania 1 znajduje się otwarte ujście dymu 11 oraz otwór ładowania paliwa 12. W dolnej części komory spalania 1 znajduje się otwór do usuwania popiołu 13. Otwory załadunku paliwa oraz usuwania popiołu 12 i 13 mają odpowiednio drzwiczki 14 i 15. Szczyt komory spalania i pokryty jest pokrywą 4, a walec przesyłania powietrza 5 znajduje się w środku wyższej części komory spalania 1. Pomiędzy walcem przesyłania powietrza 5 oraz wewnętrzną ścianką 8 komory spalania 1 znajduje się szczelina 16, tak więc dym podąża wzdłuż ścianki 8. Dno walca przesyłania powietrza 5 posiada przegrody przedłużające ścieżkę dymu w górę do otworu wylotowego 11. W pokrywie 4 znajduje się wlotowy otwór powietrza 17.

Rura dopływu powietrza 2 ma konstrukcję teleskopową będąca w stanie zmniejszać swoją długość (rura o mniejszej średnicy jest wprowadzana do innej rury i jest ona w stanie poruszać się swobodnie wewnątrz takiej rury). Rura dopływu powietrza 2 pokazana na rysunku składa się z trzech rur różnej średnicy. Rura dopływu powietrza 2 jest włożona do wewnątrz komory spalania i przez otwór w spodzie walca przesyłania powietrza 5.

Dozownik powietrza jest wydrążony w środku i posiada kształt dysku. Na jego górnej części znajduje się zakończenie 18, a na jego dolnej części stożkowa głowica 19. Na zewnętrznej strefie dozownika powietrza 3 na zakończeniu 18 i bokach głowicy 19 znajdują się odpowiednio otwory 3a, 18a, 19a, 19b, stykające się z wewnętrznymi wgłębieniami dozownika powietrza.

Dozownik powietrza 3 połączony jest do wewnętrznej rury dopływu powietrza 2a poprzez zakończenie 18. Do wewnętrznej rury źródła powietrza dołączona jest cienka lina 20, która prowadzi na zewnątrz bojlera grzewczego przez pokrywę 4 i ponad krążki 21 i 22.

Zawór 23 zamocowany jest przy otworze wlotu powietrza 17. Bojler grzewczy osadzony na podstawie 24 wytworzonej z cegły lub ogniotrwałego betonu. Rysunki nie pokazują żadnych wlotów i wylotów wody.

Bojler grzewczy przygotowuje się do spalania w opisany poniżej sposób. Kiedy lina 20 jest naciągnięta, dozownik powietrza 3 wraz z rurą dopływu powietrza 2 jest przyciągnięty do spodu walca przesyłania powietrza 5. Drzwiczki 14 zostają otworzone i przez otwór załadunku paliwa 12 paliwo jest ładowane do komory spalania 1 w górę do jej szczytu; na szczycie zostaje zapalone; kiedy zaś lina 20 zostaje zwolniona, dozownik powietrza 3 opiera się o palenisko i górną część paliwa.

PL 202 124 B1

Bojler grzewczy funkcjonuje, jak opisano poniżej. Kiedy drzwiczki 14 i zawór 23 są otwarte, rozpałka zostaje podpalona przez otwór załadunku paliwa 12 i drzwiczki 14 są zamykane. Podczas spalania paliwa jego ilość w komorze spalania 1 maleje, a palenisko komory obniża się. Ponieważ dozownik powietrza 3 opiera się na palącym się paliwie, on również obniża się do spodu komory spalania 1, aż do czasu, gdy paliwo spali się całkowicie. Uwolnione podczas spalania ciepło jest przenoszone do wody 10 przez ściankę 8.

Spalanie zachodzi w opisany poniżej sposób. Powietrze dostaje się do komory spalania 1 poprzez otwór dopływu powietrza 17, walec przesyłania powietrza 5, rurę dopływu powietrza 2 oraz dozownik powietrza 3. Powietrze z pomocą dozownika powietrza 3 dostarczane jest w taki sposób, że jego części dostaje się bezpośrednio do ogniska spalania przez otwory 19a i 19b, a druga część dostaje się na brzegi ogniska poprzez otwór 3a, podczas gdy trzecia część dostaje się ponad dozownik powietrza 3 przez otwór 18a. Powietrze dostające się do ogniska spalania przez głowicę 19 (otwory 19a i 19b) używane jest do wytwarzania CO, powietrze dostarczane przez otwór 3a częściowo służy wytworzeniu CO i częściowo jego spaleniu, a powietrze dostarczane przez otwór 18a jest użyte do spalania CO. Powietrze dostarczane do komory spalania jest rozprowadzane w następujący sposób: 40-60% dostaje się do ogniska spalania, 10-30% dostaje się na brzegi ogniska spalania, 20-40% nad ognisko spalania.

Korzyścią z metody spalania paliw stałych opisanej powyżej jest fakt, że podczas podstawowego czasu spalania bojler grzewczy działa w optymalnych warunkach, to jest górna część paliwa pali się intensywnie, uwolniony palny gaz nie ochładza się, nie ogrzewa całego paliwa w komorze spalania i pali się efektywnie.

Bojler grzewczy opisany powyżej spala drewno i odpady drewniane, na przykład trociny. Wydajność bojlera grzewczego zależy od powierzchni przekroju poprzecznego, czas spalania - od wysokości komory spalania. Intensywność spalania paliwa może być określana ręcznie lub przez monitoring automatyczny zanurzonego urządzenia pomiarowego poprzez otwieranie lub zamykania zaworu 23.

Sposób spalania paliwa stałego przedstawiony powyżej może być stosowany do wyposażenia urządzeń grzewczych o rożnych mocach.

Claims (4)

1. Sposób spalania paliwa stałego, według którego powietrze doprowadza się z góry do rurowej komory spalania, znamienny tym, że powietrze w komorze spalania rozprowadza się dostarczając je w ilości 40-60% do strefy spalania, 10-30% na brzegi strefy spalania oraz 20-40% nad strefę spalania.

2. Bojler grzewczy, który ma podwójną ścianę, która tworzy zbiornik wody przeznaczonej do podgrzewania, zainstalowaną pionowo rurową komorę spalania o kształcie okrągłego lub wielokątnego cylindra, połączonego od góry z rurą zasilającą w powietrze, otwierający się wylot dymu, otwór do załadunku paliwa, otwór usuwania popiołu z otwierającymi się z drzwiczkami oraz wlot i wylot wody, znamienny tym, że rura (2) zakończona jest dystrybutorem (3) o kształcie dysku i zamontowana jest przesuwnie w kierunku pionowym tak, że może przemieszczać się swobodnie w górę i spoczywa na powierzchni paliwa w komorze spalania, przy czym dystrybutor (3) ma kształt kolisty z zakończeniem od góry (18) łączącym się z rurą (2) oraz głowicą (19), od dołu wyposażonej w otwory (3a, 18a, 19a, 19b) komunikujące się z powietrzem dystrybutora wewnątrz dystrybutora (3).

3. Bojler grzewczy według zastrz. 2, znamienny tym, że powierzchnia dysku dystrybutora (3) powietrza stanowi 03-05 przekroju komory spalania.

4. Bojler grzewczy według zastrz. 2, znamienny tym, że rura powietrzna (2) ma budowę teleskopową.