PL212375B1 - Kocioł centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej zwłaszcza do spalania drewna i zrębków drewnianych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest kocioł centralnego ogrzewania („co”) i cieplej wody użytkowej(„cwu”), dla którego zalecanym paliwem jest kawałkowe drewno odpadowe z konarów drzew, gałęzi, krzewów, odpadów tartacznych lub uzyskane z powyżej wymienionych tzw. zrębki, czyli cienkie skrawki drewniane podawane w zautomatyzowanym, regulowanym cyklu przez przenośnik ślimakowy.

Znane i używane do celów „co” i „cwu” kotły budowane są jako dwusekcyjne dla paliw krótkopłomieniowych (koks, węgiel) i kotły trzy lub czterosekcyjne, stosowane jako uniwersalne, do spalania różnych paliw (drewno kawałkowe, zrębki, ekogroszek, pellets, owies, koks, węgiel). Pierwsza sekcja kotła służy jako komora zasypowa i palenisko, druga, niekiedy wyłożona warstwą ceramiczną, pracuje jako komora spalania a następne sekcje jako kanały spalinowe, gdzie następuje przekazywanie ciepła spalin do czynnika grzewczego kotła.

W celu zautomatyzowania podawania rozdrobnionego paliwa do komory spalania, dostawiane są do pieca przystawki podające paliwo ze zbiornika, najczęściej przenośnikiem ślimakowym, zakończonym głowicą „wulkanową” stanowiącą jednocześnie palenisko podawanego paliwa.

Niekorzystną cechą tych znanych rozwiązań jest konieczność wprowadzania do kotła, przez specjalnie wykonany otwór boczny lub drzwiczki, końcówki przenośnika ślimakowego do wewnątrz komory spalania lub stosowania dodatkowych rusztów. Powyższe rozwiązania w znaczącym stopniu utrudniają przestawienie kotła na inne paliwa.

Rozwiązanie kotła według wynalazku eliminuje te niedogodności.

Kocioł według wynalazku zbudowany jest z czterech wydzielonych sekcji:

- komory zasypowej 1 zlokalizowanej w przedniej części kotła i tylko od strony kotła posiada płaszcz wodny. Wyposażona jest w troje drzwiczek: drzwiczki załadunkowe, drzwiczki paleniska 2 i drzwiczki popielnika 2. W dolnej części komory znajduje się żeliwny ruszt stanowiący palenisko 2 i szuflada popielnika paleniska 2,

- komory spalania, która jest wyłożona warstwą ceramiczną w celu akumulacji i zmniejszenia odprowadzania ciepła do płaszczy wodnych. W komorze zainstalowana jest specjalna „krzyżowa wkładka ceramiczna zbudowana w ten sposób, aby następowało w niej mieszanie z powietrzem wtórnym i dopalanie wytworzonego w paleniskach gazu drzewnego. W dolnej części komory zainstalowana jest szuflada popielnika i „głowica wulkanowa” podajnika ślimakowego,

-I. kanału spalinowego osłoniętego ze wszystkich stron płaszczem wodnym gdzie następuje najbardziej intensywne przekazywanie ciepła ze spalin do czynnika grzewczego. Kanał ten może być wyłączony z pracy podczas rozpalania pieca poprzez odchylenie przepustnicy skracającej drogę spalinom,

- II. kanału spalinowego, w którym następuje druga faza przekazywania ciepła, kanał ten szczególnie w pobliżu czopucha narażony jest na korozję wynikającą z możliwości pracy poniżej punktu rosy.

W płaszczu wodnym kotła zainstalowane są wymienniki „cwu”, które mogą pracować w ramach priorytetu w stosunku do „co”. Przełączania priorytetu „cwu” dokonuje samoczynny, trzydrogowy, membranowy zawór stanowiący integralną część kotła. Cały kocioł obudowany jest warstwą izolacji termicznej.

Kocioł posiada dwa paleniska służące do gazyfikacji drewna pracujące na wspólnej komorze spalania. Pierwsze palenisko znajduje się w głowicy wulkanowej stanowiącej zakończenie przenośnika ślimakowego, drugie zaś na ruszcie komory zasypowej. Piec w zależności od potrzeb i posiadanego paliwa może pracować na jednym lub drugim palenisku. Komora zasypowa podczas pracy na palenisku pierwszym może służyć do suszenia drewna kawałkowego w przypadku jego wilgotności przekraczającej 20%. Warunkiem podstawowym rozpoczęcia pracy kotła jest utworzenie w palenisku strefy zgazowania (gorącego jądra). Do strefy zgazowania dostarczane jest powietrze pierwotne w takiej ilości, aby nie następowało całkowite spalanie. Rozgrzana mieszanina płonącego gazu drzewnego kierowana jest do ceramicznej komory spalania, gdzie następuje krzyżowe mieszanie jej z powietrzem wtórnym, dostarczanym w nadmiarze, zapewniającym pełne spalanie.

Krzyżowa komora spalania w części dolnej wykonana jest z ceramiki, w górnej części wyłożona płytkami szamotowymi umożliwiającymi utrzymanie wysokiej temperatury i odizolowania jej od metalowych, chłodzonych cieczą ścianek kotła. Temperatura uzyskiwana w komorze spalania osiąga poziom 1200°C zapewniający spalenie wszystkich składników gazu drzewnego.

W gospodarstwach rolnych oraz małych i średnich domkach jednorodzinnych wykonanych zgodnie z obowiązującymi normami izolacji cieplnej, wielkość zapotrzebowania na moc cieplną do

PL 212 375 B1 centralnego ogrzewania mieści się w granicach 8+25 kW. Zapotrzebowanie na moc cieplną do przygotowania ciepłej wody użytkowej, przy przyjęciu strumienia masy ciepłej wody 0,15 kg/s wynosi ok. 28kW i jest większe niż zapotrzebowanie na moc cieplną do centralnego ogrzewania. W tego typu obiektach priorytet ciepłej wody zapewnia się przez całkowite wyłączenie obwodu centralnego ogrzewania przy wystąpieniu zapotrzebowania na ciepłą wodę. Charakter poboru ciepła na potrzeby „cwu” jest krótkotrwały i całkowite odcięcie dopływu nośnika ciepła do grzejników nie spowoduje zauważalnego obniżenia temperatury w ogrzewanych pomieszczeniach.

Moc pieca powinna pokryć maksymalne zapotrzebowanie na moc cieplną do przygotowania „cwu”.

Do sterowania obiegami „co” i „cwu” na zasadzie jej priorytetu zaprojektowano samoczynny zawór trzydrogowy bezpośredniego działania. Działa on na zasadzie przeniesienia różnic ciśnienia w przewodzie „cwu” przez sprężystą przeponę na płynne otwieranie lub zamykanie przelotów małego lub dużego obiegu „co”. Podczas pobierania „cwu” zawór ten zmniejsza lub zamyka przepływ czynnika grzewczego przez obieg duży „co”.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania, schematycznie na rysunkach, w których: Fig. 1 przedstawia pionowy, osiowy przekrój wzdłużny kotła, Fig. 2 - pionowy przekrój poprzeczny przez komorę spalania kotła, podajnika ślimakowego z wentylatorem nadmuchowym powietrza pierwotnego i zbiornika wodnego z zaworem p.poż., Fig. 3 - przekrój samoczynnego, trzydrogowego zaworu do sterowania priorytetu „cwu”, Fig. 4 - poprzeczny, pionowy przekrój krzyżowej wkładki ceramicznej, Fig. 5 - wzdłużny, pionowy przekrój krzyżowej wkładki ceramicznej.

Dwupaleniskowy kocioł zbudowany jest z blachy stalowej z termiczną izolacją kotła 25, stanowiącej obudowę czterech wydzielonych sekcji, z których pierwszą stanowi komora zasypowa i osłonięta z jednej strony płaszczem wodnym 24. Komora ta wyposażona jest w drzwiczki załadunkowe 20 z regulowaną klapką powietrza do suszenia 15, drzwiczki paleniska 14 i drzwiczki popielnika 13. W dolnej części komory znajduje się palenisko drugie - 4 na żeliwnym ruszcie 26 i szuflada popielnika 23. Drugą sekcję stanowi komora spalania 2. Jest ona wyłożona w górnej części płytkami szamotowymi 8, w środkowej części zainstalowana jest krzyżowa wkładka ceramiczna 7, w której następuje mieszanie i dopalanie płomienia gazu drzewnego 46 doprowadzonego pod kątem B z powietrzem wtórnym 16. Ilość dopływającego powietrza wtórnego jest regulowana przesłoną w klapce powietrza do suszenia 15 lub klapką powietrza wtórnego 12.

Do obserwacji płomienia przy regulacji powietrza pierwotnego i wtórnego służy wziernik paleniska 21. W dolnej części komory i zainstalowana jest głowica wulkanowa 10 stanowiąca zakończenie przenośnika ślimakowego 9. Spalanie przebiega w izolowanej termicznie przestrzeni stanowiącej palenisko pierwsze 3. Pod głowicą wulkanową umieszczona jest szuflada popielnika 22.

Trzecią sekcję stanowi I kanał spalinowy 5.

Czwartą sekcję stanowi II kanał spalinowy 6 zakończony czopuchem 45.

I i II kanał spalinowy mogą być wyłączone z pracy, szczególnie podczas rozpalania kotła, poprzez odchylenie przepustnicy 19. Wówczas następuje krótki przepływ spalin przy rozpalaniu - 17.

Układ automatycznego podawania paliwa przedstawiony na Fig. 2 zbudowany jest z zbiornika paliwa stałego 35, w którym zgromadzone jest paliwo stałe 41 podawane przenośnikiem ślimakowym 9. Paliwo tworzy jądro żaru 42 w palenisku pierwszym głowicy wulkanowej 10 przy niepełnym dopływie powietrza dostarczanego przez wentylator powietrza pierwotnego 11. Ślimak podający 38 w postaci bezosiowej spirali jest napędzany silnikiem elektrycznym 37 za pośrednictwem dwustopniowej przekładni ślimakowej 36. System przeciwpożarowy stanowi zbiornik wodny 39 i parafinowy zawór p.poż. 40.

Podczas pracy paleniska drugiego 4 jądro żaru 43 podtrzymywane jest przez dopływ powietrza regulowany klapką 12, natomiast powietrze wtórne regulowane jest wydajnością wentylatora 11.

W płaszczu wodnym 24, zainstalowane są wymienniki płytowe „cwu” 27. Przełączenie priorytetu „cwu” dokonuje samoczynny, trzydrogowy, membranowy zawór 28 (Fig. 3), zbudowany z membrany 30 przestawiającej klapkę 29, która otwiera lub zamyka mały obieg „co” 33 lub duży obieg „co” 34. Zawór ten połączony jest kalibrowanym przewodem 31 z przewodem „cwu” zakończonym zaworem czerpalnym 44. Obieg czynnika grzewczego wymusza pompa 32.

Claims (3)

1. Kocioł centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej zwłaszcza do spalania drewna i zrębków drewnianych zbudowany z izolowanej termicznie blachy stalowej tworzącej płaszcz wodny i obudowę czterech wydzielonych sekcji, z których pierwszą stanowi komora zasypowa, drugą komora spalania, trzecią i czwartą kanały spalinowe, wyposażony w przenośnik ślimakowy zakończony głowicą wulkanową, znamienny tym, że wyposażony jest w palenisko pierwsze (3) umieszczone w dolnej części komory spalania (2) i palenisko drugie umieszczone w komorze zasypowej (1) pracujące do wspólnej komory spalania (2) wyposażonej w krzyżową wkładkę ceramiczną (7) o kanałach przelotowych powodujących krzyżowanie się gazów pod kątem ostrym (B).

2. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że wewnątrz płaszczy wodnych (24) zabudowane są płytowe wymienniki ciepłej wody użytkowej (27).

3. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że wyposażony jest w trzydrogowy samoczynny membranowy zawór (28) połączony kalibrowanym przewodem (31) z przewodem ciepłej wody użytkowej, którego membrana (30) przestawia klapkę (29) z dużego obiegu centralnego ogrzewania (34) na mały obieg centralnego ogrzewania (33).