PL224333B1 - Piec centralnego ogrzewania z funkcją produkcji pary technologicznej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest piec centralnego ogrzewania z funkcją produkcji pary technologicznej w skojarzeniu oraz wykorzystujący wodę jako nośnik energii. Przedmiot wynalazku znajduje zastosowanie jako piec centralnego ogrzewania wszędzie tam, gdzie wymagana jest wysoka czystość spalin oraz specyficzne warunki środowiskowe. Znana jest technologia wykorzystująca wodę przy procesie spalania opisana w polskim zgłoszeniu patentowym nr PL 337767 pt „Piec do ciągłego spalania sprasowanych bel słomy”. Rozwiązanie to dotyczy spalania bel wilgotnej słomy, gdzie w procesie zgazowywania i pod niskim ciśnieniem woda przekształca się wraz z innymi gazami w wodór, tlenek węgla, tlen i podlega spalaniu w komorze spalania gazów.

Celem wynalazku jest zaprojektowanie pieca centralnego ogrzewania z funkcją generowania pary technologicznej, który w procesie spalania węgla nie emituje zanieczyszczeń uciążliwych dla środowiska, wykorzystującym paliwa stałe lub płynne jako nośnik energii oraz wodę, która procesowo zamienia się w tlenek węgla oraz wodór, dzięki czemu możemy doprowadzić do całkowitej przemiany paliwa w energię.

Istotą wynalazku jest piec centralnego ogrzewania z funkcją produkcji pary technologicznej, zawierający komorę spalania, otoczoną wymiennikiem ciepła i komorę pary technologicznej, umieszczone we wspólnej obudowie, charakteryzujący się tym, że komora spalania podzielona jest na trzy sekcje: komorę główną, komorę odpadów stałych, komorę dopalania gazów, przy czym komora dopalania gazów jest połączona z komorą główną co najmniej jednym otworem o średnicy mniejszej niż średnica przewodu spalinowego. Komora główna posiada ruszt połączony z wymiennikiem ciepła. Komora odpadów stałych posiada kanał doprowadzenia powietrza oraz kanał doprowadzenia powietrza z parą wodną lub z mgłą wodną, wyposażony w ultradźwiękowy generator mgły wodnej, przy czym kanały te są wyposażone w zawory regulujące przepływ powietrza. Komora spalania posiada przewód spalinowy, którego wlot znajduje się w komorze głównej, a wylot w komorze dopalania gazów, przy czym przewód spalinowy przeprowadzony jest przez wymiennik ciepła, komorę pary technologicznej i ponownie przez wymiennik ciepła. Przewód spalinowy na swoim dolnym odcinku w komorze pary technologicznej jest wyposażony w zbiornik skroplin. Komora dopalania gazów jest połączona z turbiną wyciągową, posiadającą wylot do komina. Komora dopalania gazów posiada dodatkowy dopływ powietrza, regulowany zaworem. Wymiennik ciepła połączony jest zaworami z komorą pary technologicznej. Wymiennik ciepła jest odizolowany od komory pary technologicznej. W górnej części wymiennika ciepła umieszczony jest zawór odpływu ciepłej wody, będącej nośnikiem energii (zasilanie układu c.o. lub układu wody użytkowej), natomiast w dolnej części wymiennika ciepła znajduje się zawór powrotny wody (powrót wody z układu c.o. lub układu wody użytkowej). Komora pary technologicznej posiada w górnej części zawór upustu pary, zaś w dolnej zawór spustowy wody. Komora pary technologicznej posiada manometr. Obudowa pieca centralnego ogrzewania z funkcją produkcji pary technologicznej wykonana jest z metalu.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku Rys. 1, który jest schematycznym przekrojem pieca centralnego ogrzewania z funkcją produkcji pary technologicznej.

Piec centralnego ogrzewania z funkcją produkcji pary technologicznej zawiera komorę spalania, otoczoną wymiennikiem ciepła 19 i komorę pary technologicznej 7, umieszczone we wspólnej obudowie, przy czym komora spalania podzielona jest na trzy sekcje: komora główna 21, komora odpadów stałych (popielnik) 3, komora dopalania gazów 14, połączona otworem z komorą główną. Komora główna 21 posiada drzwiczki 15, ruszt 1 połączony z wymiennikiem ciepła 19. Komora odpadów stałych 3 posiada kanał doprowadzenia powietrza 2 oraz kanał doprowadzenia powietrza z mgłą wodną 16, wyposażony w ultradźwiękowy generator mgły wodnej 16a. Kanały 2 i 16 są wyposażone w zawory regulujące przepływ powietrza. Komora spalania posiada przewód spalinowy 4, którego wlot znajduje się w komorze głównej 21, a wylot w komorze dopalania gazów 14, przy czym przewód spalinowy 4 przeprowadzony jest przez wymiennik ciepła 19, komorę pary technologicznej 7 i ponownie przez wymiennik ciepła 19. Przewód spalinowy 4 na swoim dolnym odcinku w komorze pary technologicznej jest wyposażony w zbiornik skroplin 18. Komora dopalania gazów 14 jest połączona z turbiną wyciągową 12, posiadającą wylot do komina 13. Komora dopalania gazów 14 posiada dodatkowy dopływ powietrza 20, regulowany zaworem. W górnej części wymiennika ciepła 19 umieszczony jest zawór odpływu ciepłej wody 11, będącej nośnikiem energii (zasilanie układu c.o. lub układu wody użytkowej), natomiast w dolnej części wymiennika ciepła znajduje się zawór powrotny wody 5 (powrót wody z układu c.o. lub układu wody użytkowej). Wymiennik ciepła 19 połączony jest zaworami 10 z komorą pary technologicznej 7. Wymiennik ciepła 19 jest odizolowany od komory pary technologicznej 7. Komora pary technologicznej posiada w górnej części zawór upustu pary 9,

PL 224 333 B1 zaś w dolnej zawór spustowy wody 6. Komora pary technologicznej posiada manometr 8. Obudowa 17 pieca centralnego ogrzewania z funkcją produkcji pary technologicznej wykonana jest z metalu.

Działanie pieca jest następujące: po dostarczeniu wsadu do komory głównej 21 poprzez drzwiczki 15, powietrze niezbędne do spalania jest dostarczane kanałami 2 i 16 wyposażonymi w zawory regulujące ilość dostarczanego powietrza, przy czym kanał 16 jest wyposażony w ultradźwiękowy generator mgły wodnej 16a, która jest dostarczana do komory spalania w celu zainicjowania reakcji z węglem kamiennym mającej na celu wytworzenie wodoru i tlenku węgla.

Spaliny z komory głównej 21 (obieg pierwotny) są kierowane do komory pary technologicznej 7 za pomocą przewodu spalinowego 4 gdzie ulegają schłodzeniu przez znajdującą się tam wodę, która odbierając temperaturę z przewodu spalinowego wykonanego z metalu zamienia się w parę technologiczną. Powstające w tym procesie skropliny są kierowane do zbiornika skroplin 18 znajdującym się w najniższym punkcie przewodu spalinowego 4. Z komory pary technologicznej 7 spaliny nasycone palnymi gazami trafiają do komory dopalania gazów 14, gdzie następuje zapłon gazów i emisja ciepła na ścianki wymiennika ciepła 19. Zapłon gazów zawartych w spalinach pochodzących z obiegu wtórnego jest inicjowany przez płomienie, dostające się do komory dopalania gazów przez otwór z komory głównej 21. W celu lepszego dopalenia mieszanki gazowej można użyć zaworu 20, który służy do dostarczenia dodatkowej porcji powietrza. Następnie spaliny są kierowane do turbiny wyciągowej 12, która wywołując ruch wymuszony przepływu powietrza/spalin poprzez piec kieruje spaliny przez komin 13 do atmosfery. Narastające ciśnienie pary wodnej w komorze pary technologicznej 7 można obserwować za pomocą manometru 8. Wytworzoną parę technologiczną upuszczamy za pomocą zaworu 9. W dolnej części komory pary technologicznej 7 znajduje się zawór spustowy wody 6. W wymienniku ciepła 19, otaczającym komorę spalania, umieszczony jest w górnej części zawór odpływu ciepłej wody 11, będącej nośnikiem energii (zasilanie układu c.o. lub układu wody użytkowej), natomiast w dolnej części wymiennika ciepła znajduje się zawór powrotny wody 5 (powrót wody z układu c.o. lub układu wody użytkowej).

W przypadku zapotrzebowania na większe ilości ciepłej wody dla potrzeb c.o. lub ciepłej wody użytkowej można połączyć wymiennik ciepła 19 za pomocą zaworów 10 z komorą pary technologicznej, uzyskując większy rezerwuar wody.

Turbina wyciągowa 12 zasysa spaliny powodując wymuszony obieg powietrza. Zasysając spaliny zasysa również do wewnątrz komory spalania powietrza wraz z wodą w postaci pary lub mgły wodnej dostarczanej z zewnętrznego źródła bądź z komory pary technologicznej 7 wytwarzając jednocześnie podciśnienie w komorze spalania. Przepływ powietrza i wody do komory spalania jest regulowany za pomocą zaworów umieszczonych na wlotach powietrza. W wyniku dostarczenia wody do rozgrzanego węgla oraz podciśnienia w komorze spalania wytwarza się dodatkowa ilość energii w postaci gazu tlenku węgla oraz wodoru wynikająca z reakcji

C + H2O --- CO + H2.

W wyniku tej reakcji otrzymujemy dodatkową ilość ciepła oraz zredukowaną ilość substancji toksycznych w spalinach. Potencjalny nadmiar wody jest usuwany poprzez odpływ skroplin procesowych zrealizowany w dolnej części przewodu spalinowego.

Rozwiązanie znajduje zastosowanie w szczególności jako piec centralnego ogrzewania domów a przy wykorzystywaniu pary technologicznej również do ogrzewania zakładów i innych obiektów gdzie są zaostrzone warunki emisji zanieczyszczeń.

Claims (8)

1. Piec centralnego ogrzewania z funkcją produkcji pary technologicznej, zawierający komorę spalania, otoczoną wymiennikiem ciepła i komorę pary technologicznej, umieszczone we wspólnej obudowie, znamienny tym, że komora spalania podzielona jest na trzy sekcje: komorę główną (21), komorę odpadów stałych (3), komorę dopalania gazów (14), przy czym komora dopalania gazów (14) jest połączona z komorą główną (21) co najmniej jednym otworem o średnicy mniejszej niż średnica przewodu spalinowego (4), zaś komora główna (21) posiada ruszt (1) połączony z wymiennikiem ciepła (19), natomiast komora odpadów stałych (3) posiada kanał doprowadzenia powietrza (2) oraz kanał doprowadzenia powietrza z parą wodną lub z mgłą wodną (16), przy czym komora spalania posiada przewód spalinowy (4), którego wlot znajduje się w komorze głównej (21), a wylot w komorze dopalania gazów (14), zaś przewód spalinowy (4) przeprowadzony jest przez wymiennik ciepła (19), komo4

PL 224 333 B1 rę pary technologicznej (7) i ponownie przez wymiennik ciepła (19), a ponadto komora dopalania gazów (14) jest połączona z turbiną wyciągową (12), posiadającą wylot do komina (13), natomiast w górnej części wymiennika ciepła (19) umieszczony jest zawór odpływu ciepłej wody (11), będącej nośnikiem energii, a w dolnej części wymiennika ciepła znajduje się zawór powrotny wody (5), zaś komora pary technologicznej posiada w górnej części zawór upustu pary (9).

2. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że kanał doprowadzenia powietrza z parą wodną lub z mgłą wodną (16) jest wyposażony w ultradźwiękowy generator mgły wodnej (16a).

3. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że kanały (2) i (16) są wyposażone w zawory regulujące przepływ powietrza.

4. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że przewód spalinowy (4) na swoim dolnym odcinku w komorze pary technologicznej jest wyposażony w zbiornik skroplin (18).

5. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że komora dopalania gazów (14) posiada dodatkowy dopływ powietrza (20), regulowany zaworem.

6. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że wymiennik ciepła (19) jest odizolowany od komory pary technologicznej (7).

7. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że wymiennik ciepła (19) połączony jest zaworami (10) z komorą pary technologicznej (7).

8. Piec według zastrz. 1 albo 6 albo 7, znamienny tym, że komora pary technologicznej (7) posiada w dolnej części zawór spustowy wody (6) zaś w górnej części manometr (8), przy czym obudowa (17) pieca wykonana jest z metalu.