PL222775B1

PL222775B1 - Urządzenie do podgrzewania powietrza w układzie pracy kotła grzewczego

Info

Publication number: PL222775B1
Application number: PL387357A
Authority: PL
Inventors: Stanisław Roszkowski; Bartosz Roszkowski
Original assignee: Stanisław Roszkowski
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2016-09-30
Also published as: PL387357A1; EP2236953A2; US20100233641A1; EP2236953A3; JP2010266184A

Abstract

Urządzenie do podgrzewania powietrza w układzie pracy kotła grzewczego opalanego, zwłaszcza paliwem stałym lub biomasą, składające się z kanału doprowadzającego powietrze do paleniska oraz kanału wypływu spalin z kotła grzewczego do komina, charakteryzuje się tym, że ma wyprowadzony zamknięty kanał spalinowy (2), który na długości w połączeniu z kominem (8) ma kształt zbliżony do cosinusoidy z korzystnie pionowymi kanałami spalinowymi (4), które stykowo połączone są z pionowymi kanałami powietrznymi (11), które na długości kanału powietrznego (3) mają kształt zbliżony do sinusoidy, przy czym na ostatnim pionowym kanale (5) w miejscu wyprowadzenia końcówki (7) kanału spalinowego (2) do komina (8), ma wentylator tłoczący /(6). Zamknięty kanał spalinowy (2) w kształcie zbliżonym do cosinusoidy ma pomniejszającą się pojemność pionowych kanałów spalinowych (4), w kierunku komina (8), zaś kanał powietrzny (3) w kształcie zbliżonym do sinusoidy ma powiększającą się pojemność pionowych kanałów powietrznych (11) w kierunku kotła (1).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do podgrzewania powietrza w układzie pracy kotła grzewczego, zwłaszcza do kotłów wodnych centralnego ogrzewania na paliwo stałe lub biomasę.

Znany jest z opisu zgłoszenia wynalazku nr P-378 703 ekologiczny kocioł wodny c. o. na paliwa stałe, w szczególności węgla i drewna, przeznaczony do centralnego ogrzewania domów mieszkalnych oraz innych obiektów. Płaszcz wodny, otaczający komorę spalania, umieszczoną wewnątrz korpusu kotła, ogrzany jest dodatkowo od zewnętrznej strony przez spaliny, uchodzące przez biegnące wokół niego przegrody spalinowe, a te z kolei odizolowane są termicznie od otoczenia cegłami szamotowymi i matami z wełny mineralnej.

Znany jest z opisu zgłoszenia wynalazku nr P-380 100 sposób i kocioł do spalania, ograniczający emisję tlenków azotu w spalinach z kotła, z wsadem na paliwo stałe, z palnikiem retortowym poprzez obniżenie temperatury jądra płomienia. Dokonuje się tego za pomocą strumienia recyrkulowanych spalin, mieszaniny spalin i powietrza, pary wodnej lub mieszaniny pary wodnej i powietrza doprowadzonych do palnika retortowego lub do komory spalania bezpośrednio nad płomień, za pomocą wentylatora przez ruchomą rurę recyrkulacyjną lub dysze zamontowane z suficie kotła albo dysze wokół palnika retortowego lub ich kombinacje.

Znany jest z opisu zgłoszenia wynalazku nr P-381 102 kocioł wodny na paliwo stałe, zwłaszcza na biomasę, który wyposażony jest w korpus ze sklepieniem z płaszczem wodnym, pod którym znajduje się komora spalania, przy czym to sklepienie z płaszczem wodnym jest połączone z komorą wodną korpusu kotła, a równocześnie dolne zakończenia jego ramion są zaopatrzone w przewody dla części powietrza wtórnego, którego objętość jest regulowana klapami obrotowymi uruchamianymi przez dolny elektryczny silnik krokowy. Górna część rekuperacyjnej komory spalania jest zaopatrzona w przewód wlotowy dodatkowego powietrza wtórnego, którego objętość jest regulowana klapą uruchamianą górnym elektrycznym silnikiem krokowym. Usytuowane pod sklepieniem z płaszczem wodnym rurowe rusztowiny są chłodzone wodą i są czyszczone za pomocą znajdujących się między nimi zgarniaków przemieszczanych liniowym elektromagnetycznym zespołem napędowym. Kolektor gazów wylotowych jest zaopatrzony w sondę tlenową sterującą silnikami krokowymi, zapewniając bardzo niski poziom substancji toksycznych w gazach wylotowych. Dla zapewnienia użytkownikowi kotła jego wygodnej obsługi, kocioł może być wyposażony w automatyczny podajnik paliwa oraz w czujnik laserowy wykrywający czy został osiągnięty określony górny poziom paliwa w rekuperacyjnej komorze spalania, albo nawet w drugi czujnik laserowy, wykrywający czy został osiągnięty dolny poziom paliwa w rekuperacyjnej komorze spalania i uruchamiający automatyczny podajnik paliwa.

Znany jest z opisu zgłoszenia wynalazku nr P-381 355 kocioł wodny centralnego ogrzewania, który jest wyposażony w system podawania powietrza pierwotnego i powietrza wtórnego do komory spalania. System stanowią rozmieszczone po bokach kotła tłoczące dysze, współpracujące z nadmuchowym wentylatorem, zainstalowanym w powietrznym kanale, tłoczącym powietrze do przestrzeni pomiędzy wodnym płaszczem, a zewnętrznym płaszczem. Tłoczące dysze mają postać rurek, zamontowanych trwale pomiędzy ściankami płaszcza wodnego, łączącymi komorę spalania z przestrzenią. Ilość tłoczących dysz jest uzależniona od wielkości oraz mocy kotła.

Znany jest z opisu zgłoszenia wynalazku nr P-368 210 kocioł grzewczy, który ma komorę paleniskową z paleniskiem, dmuchawą doprowadzającą sprężone powietrze oraz podajnikiem nadawy, która w górnej części ma posadowiony wymiennik ciepła w postaci zbliżonej do walczaka z umocowanymi wewnątrz pierścieniami pionowych rur spalinowych, rozmieszczonych promieniowo względem osi wzdłużnej wymiennika i umieszczonych w płaszczu wodnym, ma co najmniej jeden pierścień zewnętrzny tworzony przez rury spalinowe o wylotach uchodzących bezpośrednio do części kominowej kotła, a wlotach usytuowanych nad komorą paleniskową, poniżej wylotów tworzących co najmniej jeden pierścień wewnętrzny rur spalinowych, których wloty znajdują się w komorze nawrotu spalin.

Znany jest z opisu zgłoszenia wynalazku nr P-376 356 kocioł wodny opalany węglem kamiennym, który ma wymiennik ciepła z dwoma paleniskami retortowymi, zasilanymi paliwem poprzez symetryczne, odrębne układy nawęglania. Powietrze, niezbędne do spalania, jest doprowadzane do paleniska symetrycznym podwójnym układem powietrza pierwotnego i nad palenisko symetrycznym podwójnym układem powietrza wtórnego, które są zasilane oddzielnymi wentylatorami. Wymiennik ciepła jest połączony z wyciągowym wentylatorem spalin poprzez multicyklon.

Znany jest z opisu patentowego nr 196 625 kocioł spalinowy, zwłaszcza mający zespół wentylatora wyposażony w silnik napędowy, wentylator ssania zamocowany na wale obrotowym silnika napęPL 222 775 B1 dowego i umieszczony w przewodzie zasysania zasysający w sposób wymuszony powietrze z pomieszczenia lub z zewnątrz i wentylator wylotowy zamocowany na wale obrotowym silnika napędowego i umieszczony w przewodzie wylotowym usuwający w sposób wymuszony gaz spalinowy na zewnątrz. Z tego względu powietrze z pomieszczenia lub z zewnątrz jest w sposób wymuszony zasysane do przewodu zasysania za pomocą wentylatora ssania, a gaz wylotowy jest w sposób wymuszony usuwany do przewodu wylotowego za pomocą wentylatora wylotowego. W ten sposób, przepływ powietrza jest stale utrzymywany we wszystkich przewodach ssania, spalania i wylotowym.

Znany jest z opisu patentowego nr 192 574 kocioł z paleniskiem retortowym o rozszerzonej powierzchni grzewczej. Kocioł jest ekologiczny o dwustopniowym palenisku i rozszerzonej powierzchni grzewczej przeznaczony do produkcji energii cieplnej na bazie paliwa stałego. Palenisko retortowe jest dwustopniowe i zaopatrzone jest w szczeliny powietrzne, zaś symetryczna budowa kolektora umożliwia zasilanie kotła w paliwo i powietrze zarówno z prawej jak i z lewej strony. Wymiennik ciepła wykonany jako wieloczęściowy stanowi jedną wodną całość i obejmuje część dolną wokół paleniska, część środkową, którą stanowi walczak wypełniony rurami, część górną wokół kolektora spalin oraz część zewnętrzną stanowiącą kieszenie przelotowe. Całość kotła wykonana jest w jednolitej konstrukcji spawanej.

Znany jest z opisu patentowego nr 188 246 kocioł grzejny ze zgazowaniem, na paliwo stałe, zwłaszcza drewno. Kocioł grzejny ma komorę paliwową i zgazowania w przekroju w kształcie gruszki i zbiega się w środku w linii wierzchołkowej. W obszarze linii wierzchołkowej i jej środka rozciąga się szczelinowy ruszt ma około 1/5 do 1/3 długości linii wierzchołkowej. Nad rusztem znajdują się obustronne otwory doprowadzania powietrza pierwotnego, w przybliżeniu w obszarze od 0,4 do 0,6 maksymalnej wysokości komory paliwowej i zgazowania. W obszarze pod rusztem jest przewidziana szczelinowa dysza spalania, której długość odpowiada w przybliżeniu długości rusztu, jako połączenie z komorą spalania, Komora spalania jest podzielona przez lekko nachyloną poziomą ściankę na komorę wstępnego spalania i mieszania i leżącą pod nią komorę dopalania. Obydwie komory mają w przekroju kształt nerki, który zwiększa się w sposób ciągły w kierunku przepływu. Do komory wstępnego spalania i mieszania wpada powietrze wtórne prowadzone przez rurę doprowadzania powietrza i podgrzewacz powietrza. Na wyjściu komory wstępnego spalania i mieszania, a w związku z tym i na wejściu komory dopalania znajduje się komora nawrotna i dopalania. Pomiędzy wyjściem komory dopalania i ciągiem gazów spalinowych znajduje się dalsza komora dopalania, przez którą prowadzi się rurę doprowadzania powietrza wtórnego do podgrzewacza powietrza.

Istotą wynalazku jest urządzenie do podgrzewania powietrza zasilającego kocioł grzewczy, zwłaszcza kocioł na paliwo stałe, np. biomasę, składające się z kanału doprowadzającego powietrze do paleniska oraz kanału wypływu spalin z kotła grzewczego do komina, przy czym oba te kanały mają kształt sinusoidalny i są ze sobą stykowo połączone, charakteryzujące się tym, że kanał wypływu spalin ma kształt zbliżony do przebiegającej poziomo cosinusoidy, której przebieg zaczyna się bezpośrednio od połączenia kanału z górną częścią kotła grzewczego i kończy się w obszarze połączenia kanału z kominem, przy czym poprzeczne odcinki kanału wypływu spalin, korzystnie pionowe, mają zmniejszającą się pojemność w kierunku komina i są stykowo połączone z poprzecznymi odcinkami kanału doprowadzającego powietrze, który ma kształt zbliżony do przebiegającej poziomo sinusoidy, której przebieg z przesunięciem fazowym 1/4 pojedynczego przebiegu sinusoidalnego zaczyna się bezpośrednio od połączenia kanału z dolną częścią kotła grzewczego, korzystnie odpowiadającą usytuowaniu popielnika i kończy się na wentylatorze tłoczącym, zamontowanym na ostatnim poprzecznym odcinku kanału, w miejscu wyprowadzenia końcówki kanału wypływu spalin do komina, przy czym poprzeczne odcinki kanału doprowadzającego powietrze mają zwiększającą się pojemność w kierunku kotła grzewczego.

Korzystnie, kanał powietrzny doprowadzony jest do popielnika kotła grzewczego.

Korzystnie, poprzeczne odcinki kanału doprowadzającego powietrze w części dolnej mają spusty kondensatu, zaś wewnątrz kierownice powietrza.

Urządzenie według wynalazku pozwala na wykorzystanie ciepła spalin do ogrzania powietrza wprowadzonego do popielnika kotła. Odzysk ciepła ze spalin rozpoczyna się przez tłoczenie osobnym kanałem powietrznym w przeciwnym kierunku niż przelot gorących gazów. Kanał powietrzny w nawrotnicy ciepła rozpoczyna pochłanianie ciepła od kanału wypływu spalin do komina, a kończy na czopuchu kotła. Taka konstrukcja urządzenia i zastosowanie procesu wykorzystania ciepła spalin pozwala na wprowadzenie do komory spalania kotła, ciepłego powietrza, przez co poprawia się sprawność kotła. Ciepło to jest z powrotem wprowadzane do kotła przez popielnik lub może służyć

PL 222 775 B1 ogrzaniu innego wymiennika ciepła, jak również do bezpośredniego ogrzewania pomieszczeń przez nawiew. Tak wysoki - 90% odzysk ciepła otrzymywany z tego urządzenia zastosowanego w przydomowej kotłowni centralnego ogrzewania, który zaoszczędził opał w granicach od 50 do 60%. Urządzenie to może być zastosowane w kotłowniach przemysłowych i przy odzyskiwaniu ciepła z innych urządzeń, które odprowadzają zużyte ciepło spalin bezpośrednio do atmosfery.

W dobie walki z ocieplającym się klimatem urządzenie to może spowodować ograniczenie emisji spalin do atmosfery, a z nimi wydobywającego się ciepła, co przy zastosowaniu urządzenia według wynalazku można ograniczyć emisje w granicach do 90%.

Urządzenie to przeszło próby techniczne, jest eksploatowane w kotłowni domu jednorodzinnego i spełnia warunki ograniczenia emisji ciepła do atmosfery.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony został na rysunku, na którym przedstawiony został układ połączeń dwóch ukształtowanych kanałów: spalinowego i powietrznego.

P r z y k ł a d w y k o n a n i a I

Wynalazek w przykładzie wykonania składa się z kanału doprowadzającego powietrze 3 do paleniska pieca grzewczego 1 oraz kanału wypływu spalin z kotła grzewczego 1 do komina 8. Kanał wypływu spalin 2 ma kształt zbliżony do przebiegającej poziomo cosinusoidy, której przebieg zaczyna się bezpośrednio od połączenia kanału 2 z górną częścią kotła grzewczego 1 i kończy się w obszarze połączenia kanału 2 z kominem 8. Poprzeczne odcinki 4 kanału wypływu spalin 2, ukształtowane pionowo, mają zmniejszającą się pojemność w kierunku komina 8 i są stykowo połączone z poprzecznymi odcinkami 11 kanału doprowadzającego powietrze 3, który ma kształt zbliżony do przebiegającej poziomo sinusoidy, której przebieg z przesunięciem fazowym 1/4 pojedynczego przebiegu sinusoidalnego zaczyna się bezpośrednio od połączenia kanału 3 z dolną częścią kotła grzewczego, odpowiadającą usytuowaniu popielnika i kończy się na wentylatorze tłoczącym 6, zamontowanym na ostatnim poprzecznym odcinku 5 kanału 3, w miejscu wyprowadzenia końcówki 7 kanału wypływu spalin 2 do komina 8. Poprzeczne odcinki 11 kanału doprowadzającego powietrze 3 mają zwiększającą się pojemność w kierunku kotła grzewczego 1.

P r z y k ł a d w y k o n a n i a II

Wynalazek w przykładzie wykonania składa się z kanału doprowadzającego powietrze 3 do paleniska pieca grzewczego 1 oraz kanału wypływu spalin z kotła grzewczego 1 do komina 8. Kanał wypływu spalin 2 ma kształt zbliżony do przebiegającej poziomo cosinusoidy, której przebieg zaczyna się bezpośrednio od połączenia kanału 2 z górną częścią kotła grzewczego 1 i kończy się w obszarze połączenia kanału 2 z kominem 8. Poprzeczne odcinki 4 kanału wypływu spalin 2, ukształtowane pionowo, mają zmniejszającą się pojemność w kierunku komina 8 i są stykowo połączone z poprzecznymi odcinkami 11 kanału doprowadzającego powietrze 3, który ma kształt zbliżony do przebiegającej poziomo sinusoidy, której przebieg z przesunięciem fazowym 1/4 pojedynczego przebiegu sinusoidalnego zaczyna się bezpośrednio od połączenia kanału 3 z dolną częścią kotła grzewczego, w miejscu popielnika 12 i kończy się na wentylatorze tłoczącym 6, zamontowanym na ostatnim poprzecznym odcinku 5 kanału 3, w miejscu wyprowadzenia końcówki 7 kanału wypływu spalin 2 do komina 8. Poprzeczne odcinki 11 kanału doprowadzającego powietrze 3 mają zwiększającą się pojemność w kierunku kotła grzewczego 1. Poprzeczne odcinki 11 kanału doprowadzającego powietrze 3 w części dolnej mają spusty kondensatu 10, zaś wewnątrz umieszczone kierownice powietrza 9.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie do podgrzewania powietrza zasilającego kocioł grzewczy, zwłaszcza kocioł na paliwo stałe, np. biomasę, składające się z kanału doprowadzającego powietrze do paleniska oraz kanału wypływu spalin z kotła grzewczego do komina, przy czym oba te kanały mają kształt sinusoidalny i są ze sobą stykowo połączone, znamienne tym, że kanał wypływu spalin (2) ma kształt zbliżony do przebiegającej poziomo cosinusoidy, której przebieg zaczyna się bezpośrednio od połączenia kanału (2) z górną częścią kotła grzewczego (1) i kończy się w obszarze połączenia kanału (2) z kominem (8), przy czym poprzeczne odcinki (4) kanału wypływu spalin (2), korzystnie pionowe, mają zmniejszającą się pojemność w kierunku komina (8) i są stykowo połączone z poprzecznymi odcinkami (11) kanału doprowadzającego powietrze (3), który ma kształt zbliżony do przebiegającej poziomo sinusoidy, której przebieg z przesunięciem fazowym 1/4 pojedynczego przebiegu sinusoidalnego zaczyna się bezpośrednio od połączenia kanału (3) z dolną częścią kotła grzewczego, korzystnie odpoPL 222 775 B1 wiadającą usytuowaniu popielnika (12) i kończy się na wentylatorze tłoczącym (6), zamontowanym na ostatnim poprzecznym odcinku (5) kanału (3), w miejscu wyprowadzenia końcówki (7) kanału wypływu spalin (2) do komina (8), przy czym poprzeczne odcinki (11) kanału doprowadzającego powietrze (3) mają zwiększającą się pojemność w kierunku kotła grzewczego (1).
2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że kanał powietrzny (3) doprowadzony jest do popielnika (12) kotła grzewczego (1).
3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że poprzeczne odcinki (11) kanału doprowadzającego powietrze (3) w części dolnej mają spusty kondensatu (10), zaś wewnątrz kierownice powietrza (9).