PL215299B1 - Palnik retortowy na paliwa stałe - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest palnik retortowy na paliwa stałe, znajdujący zastosowanie w szczególności w domowych kotłach grzewczych centralnego ogrzewania i w piecach piekarniczych.

Znane są powszechnie kotły centralnego ogrzewania, w których paliwem jest przykładowo biomasa, zrębki drewniane, czy też węgiel. Przykładowo, zgodnie z opisem polskiego wzoru użytkowego nr Ru 63959, znany jest automatyczny kocioł dwupaleniskowy na paliwa stałe, wyposażony w górnej części w tradycyjną komorę spalania z dodatkową, stalową komorą spalania, w której znajduje się palenisko retortowe, składające się ze ślimakowego podajnika paliwa, żeliwnej retorty i mieszacza powietrza rusztu żeliwnego. Palniki retortowe mają zróżnicowaną postać. Znany jest z polskiego zgłoszenia wynalazku nr P-381167 palnik na paliwa stale z podajnikiem ślimakowym, przeznaczony do spalania drobnych frakcji węglowych oraz granulatu drewnopodobnego. Palnik ten ma gniazdo żarowe ukształtowane w przekroju poziomym na kształt elipsy i na obudowie głowicy ma rozmieszczone szczelinowe kanały napowietrzające. Paliwo z kosza zasypowego dostarczane jest do palnika za pomocą podajnika ślimakowego.

W innym rozwiązaniu, ujawnionym w opisie polskiego wzoru użytkowego nr Ru 62648, urządzenie palnikowe ma głowicę o obudowie w kształcie prostopadłościanu, w której po bokach i od spodu wykonane są kanały przepływu powietrza. W rozwiązaniu tym zarówno element spodni, jak i ściany boczne są perforowane.

Znane jest również, na przykład z polskiego opisu wzoru użytkowego Ru 64094, rozwiązanie szczelinowego palnika retortowego z sekcyjnym palnikiem ślimakowym, w którym palnik ma prostokątną głowicę wyposażoną w szereg pionowych, równoległych szczelin, rozmieszczonych na jej ścianach, którymi przepływa powietrze rozdmuchowe, tłoczone obwodowym kanałem powietrznym przez wentylator nadmuchowy i napowietrzające górną część złoża paliwa i żaru. Podajnik ślimakowy jest zaś wyposażony w obrębie przestrzeni roboczej, pod gardzielą palnika, we fragmenty wstęgi ślimakowej o przeciwnym kierunku zwojów, powodujące rozgęszczenie podawanego paliwa oraz jego równomierne rozmieszczenie w całej objętości gardzieli i głowicy palnika.

W innym, znanym na przykład z opisu patentowego US 5,070,798 rozwiązaniu palnika jego korpus ma w przekroju kształt prostokąta, którego górne krawędzie wyznaczają płaszczyznę nachyloną pod kątem do osi pionowej i prostopadłej do osi podajnika ślimakowego. Górne krawędzie nakryte są nakładkami, poniżej których rozmieszczone są kanały usytuowane w dwóch rzędach. Taki kształt palnika nie jest korzystny, jako że przy spalaniu paliwa skłonnego do tworzenia spieków, zwiększającego w czasie spalania swoja objętość, następować będzie zatykanie przestrzeni palnika i tłumienie spalania, co zasadniczo pogarsza sprawność palnika.

Duża ilość rozwiązań palników retortowych, zwłaszcza ich kształty, wynika z dążenia do osiągnięcia jak najwyższej sprawności technicznej oraz ekonomicznej kotła. Dotyczy to również umiejscowienia kanałów doprowadzających powietrze do palącego się złoża, a także stopnia zagęszczenia doprowadzanego do palnika paliwa.

Celem wynalazku jest dalsze doskonalenie konstrukcji palnika retortowego w powiązaniu z układem transportu paliwa z kosza zasypowego, zmierzające do osiągnięcia wysokich parametrów techniczno-użytkowych palnika na paliwa stałe oraz uniwersalności spalania w zakresie różnych charakterystyk paliw stałych.

Istota wynalazku polega na tym, że górne krawędzie retorty wyznaczają w widoku z góry kształt zbliżony do trapezu równoramiennego, którego dłuższa podstawa położona jest niżej, niż krótsza podstawa. Górne powierzchnie nakładek zamykających od góry dłuższą podstawę i krótszą podstawę tego trapezowego kształtu są względem siebie zasadniczo równoległe, natomiast łączące je nakładki na ramionach bocznych górnymi powierzchniami wyznaczają płaszczyznę nachyloną pod kątem zbliżonym do 50°-60° do płaszczyzny pionowej przez oś retorty i prostopadłej do osi podajnika ślimakowego. Jednocześnie naprzeciw wielu rozmieszczonych obok siebie na długości dłuższej podstawy usytuowany jest tylko jeden centralny kanał krótszej podstawy doprowadzający do retorty powietrze o większej prędkości strugi. Kanały powietrzne ramion bocznych i dłuższej podstawy rozmieszczone są z pominięciem odcinków narożnych o długości stanowiącej 25% długości każdego z tych boków, zaś podajnik ślimakowy ma element rozluźniający zamocowany na końcu płata ślimaka o postaci płaskownika wzdłużnie skręconego spiralnie.

W najkorzystniejszym wykonaniu palnika osie kanałów doprowadzających powietrze, zlokalizowanych na dolnej, dłuższej podstawie i ramionach bocznych trapezowego kształtu retorty zlokalizoPL 215 299 B1 wane są w jednej, wspólnej płaszczyźnie, natomiast oś kanału zlokalizowanego na górnej, krótszej podstawie trapezowego kształtu retorty zlokalizowana jest w przybliżeniu poziomo w płaszczyźnie prostopadłej do dolnej, dłuższej podstawy i jest nachylona pod kątem zbliżonym korzystnie do 35° do płaszczyzny wyznaczanej przez górne powierzchnie płaskowników na ramionach bocznych trapezowego kształtu.

Pożądanym jest również, aby poniżej górnego rzędu kanałów doprowadzających powietrze w obudowie retorty umieszczony był dolny rząd kanałów powietrznych, o osiach korzystnie rozmieszczonych w płaszczyźnie prostopadłej do osi retorty.

Dodatkowo korzystnym jest również, gdy obudowa podajnika ślimakowego ma w przekroju poprzecznym kształt zbliżony do prostokąta, a najlepiej do kwadratu, co czyni bardziej płynnym transport zrębków drewnianych.

Dla lepszego przemieszczania grubszych sortymentów paliwa celowym jest takie wykonanie obudowy podajnika ślimakowego, w którym ma ona w swej górnej części wzdłużny kanał na całej swojej długości. Kanał ten przy prawych obrotach jest zlokalizowany po prawej stronie obudowy, a przy lewych obrotach - po lewej stronie.

Zasadniczą zaletą palnika według wynalazku jest bardzo równomierne podawanie paliwa do retorty na całej jej powierzchni trapezowego kształtu wylotu oraz eliminowanie przytykania się palnika przy spalaniu paliwa skłonnego do spiekania.

Jednocześnie dzięki właściwemu rozmieszczeniu kanałów doprowadzających powietrze, a także odpowiedniemu ukierunkowaniu osi tych kanałów ze zróżnicowaniem na poszczególnych bokach względem krótszej, górnej podstawy trapezu, uzyskuje się bardzo dokładne spalanie połączone z dopalaniem doprowadzonego paliwa. Efekt ten jest dodatkowo wyraźniejszy, gdy w obudowie retorty, poniżej górnych kanałów doprowadzających powietrze zainstalowane są również dolne kanały powietrzne, napowietrzające wstępnie złoże paliwa i powodujące bardziej równomierne jego spalanie. Dodatkowo zauważyć trzeba, że pojedynczy kanał zlokalizowany na krótszej podstawie trapezowego kształtu palnika podaje powietrze o większej prędkości nad palące się złoże, dzięki czemu wytwarzana jest swoista kurtyna zapobiegająca wyrzucaniu do góry części palącego się złoża, a jednocześnie powietrze w rejonie spalania poddawane jest zawirowaniu, powodującemu lepsze efekty spalania. Odpowiednie wyposażenie ślimaka podajnika w prostokątną obudowę oraz w element rozluźniający powoduje płynną dostawę paliwa do retorty, zwłaszcza przy spalaniu zrębków drewnianych, a także rozluźnienie doprowadzanej strugi, skutkujące lepszymi warunkami do dokładnego spalania paliwa. Palnik według wynalazku wykorzystuje również na swoją korzyść dotychczas traktowane jako negatywne zjawisko tzw. puchnięcia złoża, które uprzednio powodowało zwiększenie oporów pracy podajnika ślimakowego, a obecnie ułatwia podchodzenie złoża w górę, do strefy spalania. Należy również zauważyć, że palnik według wynalazku ma stosunkowo prostą budowę, co również znacznie wpływa na jego obsługę i funkcjonowanie.

Wynalazek został bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, gdzie fig. 1 przedstawia uproszczony widok z góry palnika retortowego z podajnikiem ślimakowym paliwa, fig. 2 - rysunek palnika retortowego w uproszczonym przekroju płaszczyzną pionową przechodzącą przez oś podajnika ślimakowego, a fig. 3 - podawarkę ślimakową w uproszczonym przekroju poprzecznym.

Podajnik ślimakowy 1 (fig. 1) odbiera paliwo stałe, zwłaszcza węgiel lub zrębki drewniane z kosza zasypowego 2 i transportuje je do palnika retortowego 3 dzięki napędzanemu ślimakowi 4. Podajnik ślimakowy 1 ma w przekroju poprzecznym obudowę 5 o kształcie zbliżonym do prostokąta i w górnej części obudowy 5 (fig. 3) przy prawych obrotach ślimaka 4 - w prawej, górnej części obudowy 5 - ma wzdłużny kanał 6, służący transportowi frakcji o większych wymiarach i przez to obniżeniu oporów ruchu ślimaka 4. Palnik retortowy 3 (fig. 2) ma postać przestrzennej konstrukcji skrzynkowej o kształcie zbliżonym do pobocznicy graniastosłupa o podstawie trapezowej, zwężającego się ku dołowi, gdzie znajduje się wlot 7 podajnika ślimakowego 1 do palnika retortowego 3. Górne krawędzie 8a, 8b, 8c, 8d retorty 3 wyznaczają w widoku z góry kształt trapezu równoramiennego, którego krótsza podstawa 8c znajduje się nad wlotem 7 podajnika ślimakowego 1, a dłuższa podstawa 8a znajduje się naprzeciw krótszej podstawy 8c, przy czym krótsza podstawa 8c położona jest wyżej od leżącej poniżej, dłuższej podstawy 8a. Górne krawędzie 8a, 8b, 8c, 8d mają od góry zamocowane nierozłączne nakładki 9a, 9b, 9c, 9d, mające postać płaskowników, z których nakładki 9a, 9c na dłuższej podstawie 8a i krótszej podstawie 8c swymi górnymi powierzchniami wyznaczają dwie, w przybliżeniu równoległe względem siebie płaszczyzny, a górne powierzchnie nakładek 9b, 9d wyznaczają jedną, nachyloną płaszczyznę K. Retorta 3 na ściankach bocznych, bezpośrednio poniżej nakładek 9a, 9b, 9c, 9d ma

PL 215 299 B1 rozmieszczone kanały 10a, 10b, 10c, 10d doprowadzające powietrze, przy czym na krawędziach 8a, 8b, 8d znajduje się jeden rząd tych kanałów 10a, 10b, 10d, których osie 11 leżą w jednej, nachylonej płaszczyźnie, natomiast na krawędzi 8c znajduje się jeden centralnie umiejscowiony kanał 10c o osi 12 zbliżonej do poziomej i skierowanej prostopadle względem krawędzi 8a. Kanał 10c podaje powietrze pod wyższym ciśnieniem, niż kanały 10a, 10b, 10d. Płaszczyzna K przechodząca przez górne powierzchnie nakładek 9b, 9d, stanowiących ramiona boczne trapezowego kształtu, nachylona jest względem płaszczyzny L przechodzącej przez pionową oś O retorty 3 i prostopadłej do ślimaka 4 podajnika ślimakowego 1 pod kątem α z zakresu 50°-60°, najlepiej natomiast oś 12 kanału 10c nachylona jest do płaszczyzny K pod kątem β 30 - 40°, korzystnie 35°. Kanały 10a, 10b, 10d rozmieszczone są obok siebie i nie występują w narożach 13, które zajmują długość a około 25% długości po obu bokach każdej krawędzi 8a, 8b, 8d. Korzystnie w retorcie 3, poniżej górnych krawędzi 8a, 8b, 8d znajdują się dolne kanały 14 doprowadzające powietrze do retorty 3. Na końcu ślimaka 4, wchodzącym do retorty 3, do jego płaszcza przyspawany jest element rozluźniający 15 (fig. 1), mający postać płaskownika skręconego przestrzennie o kąt 180°.

Claims (5)

1. Palnik retortowy na paliwa stałe, umieszczony w komorze paleniskowej kotła grzewczego lub pieca piekarskiego, wyposażony podajnik paliwa, korzystnie poziomy podajnik ślimakowy, podający paliwo z kosza zasypowego i posiadający na końcu płata element rozluźniający złoże, posiadający kanały doprowadzające powietrze zainstalowane w górnej części obudowy retorty i rozmieszczone na obwodzie tej obudowy retorty poza odcinkami narożnymi mającej konstrukcję przestrzenną skrzynkową zbliżona do graniastosłupa, zwężającą się ku wylotowi podajnika ślimakowego, przy czym płaszczyzna przechodząca przez górne krawędzie retorty przykryte nakładkami jest nachylona pod kątem do płaszczyzny pionowej przechodzącej przez oś retorty prostopadłej do osi wzdłużnej ślimaka podajnika, znamienny tym, że górne krawędzie (8a, 8b, 8c, 8d) retorty (3) wyznaczają w widoku z góry kształt zbliżony do trapezu równoramiennego, którego dłuższa podstawa (8a) położona jest niżej, niż krótsza podstawa (8c), a górne powierzchnie nakładek (9a, 9c) zakrywających od góry dłuższą podstawę (8a) i krótszą podstawę (8c) są względem siebie zasadniczo równoległe, natomiast łączące je nakładki (9b, 9d) ramion bocznych (8b, 8d) górnymi powierzchniami wyznaczają płaszczyznę (K) nachylona pod kątem (α) zbliżonym do 50° - 60°, przy czym naprzeciw wielu usytuowanych obok siebie kanałów (10a) dłuższej podstawy (8a) znajduje się tylko jeden, usytuowany centralnie kanał (10c) krótszej podstawy (8c) doprowadzający do retorty (3) powietrznej o większej prędkości strugi, natomiast kanały (10b, 10d) ramion bocznych (8b, 8d) dłuższej podstawy (8a), rozmieszczone są z pominięciem odcinków narożnych (13) o długości (a) zbliżonej do 25% długości każdego z boków (8a, 8b, 8c, 8d), a podajnik ślimakowy (1) ma element rozluźniający (15) zamocowany na końcu płata ślimaka (4) o postaci płaskownika wzdłużnie skręconego spiralnie.

2. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że osie (11) kanałów (10a, 10b, 10d) doprowadzających powietrze, zlokalizowanych na dolnej, dłuższej podstawie (8a) i ramionach bocznych (8b, 8d) trapezowego kształtu retorty (3) zlokalizowane są w jednej płaszczyźnie, natomiast oś (12) kanału (10c) zlokalizowanego na górnej, krótszej podstawie (8c) trapezowego kształtu retorty (3) zlokalizowana jest w przybliżeniu poziomo w płaszczyźnie prostopadłej do dolnej, dłuższej podstawy (8a) i jest nachylona pod kątem (β) równym korzystnie 35° do płaszczyzny (K) wyznaczanej przez powierzchnie płaskowników (9b, 9d) ramion bocznych (8b, 8d).

3. Palnik według zastrz. 2, znamienny tym, że poniżej górnego rzędu kanałów (10a, 10b, 10c, 10d) w obudowie retorty (3) umieszczony jest dolny rząd kanałów (14) powietrznych o osiach w przybliżeniu rozmieszczonych w płaszczyźnie prostopadłej do osi (O) retorty (3).

4. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że obudowa (5) podajnika ślimakowego (1) ma w przekroju poprzecznym kształt zbliżony do prostokąta, a najlepiej kwadratu.

5. Podajnik według zastrz. 4, znamienny tym, że obudowa (5) podajnika ślimakowego (1) ma w górnej swej części wykonany wzdłużny kanał (6) na całej swej długości.