PL226550B1 - Kocioł grzewczy na rozdrobnione paliwo stałe lub biomasę - Google Patents

Abstract

Kocioł grzewczy na rozdrobnione paliwo stałe lub biomasę składający się z zasobnika paliwa z podajnikiem, komory zgazowania, komory wysokich temperatur z palnikiem, wymiennika spaliny - woda - powietrze połączonego z obiegiem wodnym oraz obiegiem powietrza, wymiennika powietrze - spaliny do zasilania kotła w ciepłe powietrze, charakteryzujący się tym, że przed komorą wysokich temperatur (15) ma komorę zgazowania (22) połączoną z palnikiem (11) umieszczonym w komorze wysokich temperatur (15), która w części górnej ma wkład dopalający (23) stanowiący układ labiryntowy poziomy (24) oraz układ labiryntowy pionowy (7), które obudowane są elementami (25) pochłaniającymi i utrzymującymi ciepło, i ma wypływ spalin (10) korzystnie z boku, połączony z wymiennikiem spaliny - woda - powietrze (8), który kolektorem spalin (5) połączony jest z wymiennikiem spaliny - powietrze (3), zaś w części dolnej po przeciwnej stronie palnika (11) ma dopływ powietrza (16) poprzez kolektor (17) do komory wysokich temperatur (15), który dalej połączony jest, korzystnie z gałęzią (18) przyłączoną do gałęzi (19), która połączona jest z komorą zgazowania (22) i z wymiennikiem spaliny - powietrze (3), przy czym komora wysokich temperatur (15) okolona jest, korzystnie w częściach bocznych i górnej płaszczem wodnym.

Description

Przedmiotem wynalazku jest kocioł grzewczy na rozdrobnione paliwo stałe lub biomasę zasilany ciepłym powietrzem z wymiennika spaliny - powietrze oraz wymiennika spaliny - woda - powietrze, który pozwala na dopalanie spalanego paliwa w podwyższonych temperaturach.

Znany jest z opisu patentowego nr PL 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 kom ory 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.

Znany jest z opisu zgłoszenia wynalazku nr PL 326 090 kocioł grzewczy centralnego ogrzewania, który charakteryzuje się tym, że komora paleniskowa łączy się kanałami pierwszego ciągu konwekcyjnego z dolną komorą nawrotną spalin mającą połączenie kanałami drugiego ciągu konwekcyjnego z komorą zbiorczą spalin, przy czym kanały pierwszego ciągu konwekcyjnego i kanały drugiego ciągu konwekcyjnego są usytuowane promieniowo do płaszcza komory paleniskowej i po przeciwnej stronie włazu zasypowego.

Znany jest z opisu zgłoszenia wynalazku nr PL 347 377 system obiegu wody w kotle centralnego ogrzewania oraz kocioł grzewczy, wielopaliwowy na paliwo stale, ciekle i gazowe, który charakteryzuje się tym, że ciecz grzewczą wstępnie ogrzewa się w czopuchu i tłoczy do rusztu wodnego i płaszcza otulającego komorę spalania, a następnie przetłacza się do przegrzewacza, zainstalowanego w komorze spalania kotła. System obiegu cieczy grzewczej jest wyposażony w zespolone przesłony sterowane mechanizmem zębatkowym, które uruchamiane są sygnałem ze zwężki Venturiego i umożliwiają obieg cieczy grzewczej w systemie przeciwprądowym lub grawitacyjnym. Kocioł posiada oddzielne wymienniki ciepła tworzące czopuch, płaszcz wodny, ruszt wodny i przegrzewacz, przy czym wyjście wymiennika czopucha połączone jest poprzez ruszt wodny króćcem z płaszczem wodnym, którego wyjście połączone jest z wymiennikiem przegrzewacza, połączonego z kolektorem zasilania, a drugie wyjścia wymiennika czopucha i płaszcza wodnego połączone są z kolektorem zasilania poprzez zespolone przesłony sterowane impulsem z zaworu Venturiego. Korzystnie, płaszcz wodny w przekroju poprzecznym ma zarys okręgu lub owalu.

Znany jest z opisu zgłoszenia wynalazku nr PL 386 715 kocioł grzewczy wielopaleniskowy składający się z palnika stanowiącego pierwsze palenisko, zbiornika paliwa, wentylatora i wspólnego wymiennika ciepła, posiada drugie palenisko z dolnym spalaniem z przyłączonymi do jego komory paliwowej za pomocą króćca, jednym lub dwoma przed paleniskami.

Znany jest z opisu patentowego nr PL196 625 kocioł spalinowy, zwłaszcza mający zespół wentylatora wyposażony w silnik napędowy, wentylator ssania zamocowany na wale obrotowym silnika napędowego 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 zgłoszenia wynalazku nr PL 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

PL 226 550 B1 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 PL 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 PL 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 PL 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 patentowego nr PL 188 939 kocioł wodny centralnego ogrzewania, który jest zbudowany z korpusu w formie wodnego płaszcza, umieszczonego w obudowie, przy czym pomiędzy wodnym płaszczem, a obudową znajduje się izolacja. Zasypowa komora łącząca się z komorą spalaniadopalania, ma u dołu zamontowany obrotowo-wstrząsowy ruszt z dźwignią, zakończoną ramieniem, wysuniętym poza obudowę. Obrotowo-wstrząsowy ruszt od strony kanałów konwekcyjno-nawrotowych wylotu spalin, jest zakończony wodną belką z przymocowaną do niej płytą. Pomiędzy płytą a przegrodą wodnego płaszcza jest utworzony kanał przepływu powietrza wtórnego z komory wtórnego powietrza, usytuowanej pomiędzy popielnikiem a komorą nawrotną spalin. Pomiędzy czołową ścianką a obudową znajduje się kanał, zakończony u góry szczeliną, zaś u dołu zamykany klapą. Ścianka komory spalaniadopalania jest wyłożona płytą, kumulującą ciepło.

Istotą wynalazku jest kocioł grzewczy na rozdrobnione paliwo stałe lub biomasę składający się z zasobnika paliwa z podajnikiem, komory zgazowania, komory wysokich temperatur z palnikiem, wymiennika spaliny - woda - powietrze połączonego z obiegiem wodnym oraz obiegiem powietrza, wymiennika powietrze - spaliny do zasilania kotła w ciepłe powietrze, charakteryzujący się tym, że przed komorą wysokich temperatur ma komorę zgazowania połączoną z palnikiem umieszczonym w komorze wysokich temperatur, która w części górnej ma wkład dopalający stanowiący układ labiryntowy poziomy oraz układ labiryntowy pionowy, które obudowane są elementami pochłaniającymi i utrzymującymi ciepło i ma wypływ spalin, korzystnie z boku, połączony z wymiennikiem spaliny - woda - powietrze, który kolektorem spalin połączony jest z wymiennikiem spaliny - powietrze, zaś w części dolnej po przeciwnej stronie palnika ma dopływ powietrza poprzez kolektor do komory wysokich temperatur, który dalej połączony jest, korzystnie z gałęzią przyłączoną do gałęzi, która połączona jest z komorą zgazowania i z wymiennikiem spaliny - powietrze, przy czym komora wysokich temperatur okolona jest, korzystnie w częściach bocznych i górnej płaszczem wodnym.

PL 226 550 B1

Korzystnie, wkład dopalający stanowiący układ labiryntowy poziomy umieszczony jest w części górnej, zaś układ labiryntowy pionowy umieszczony jest w części dolnej.

Korzystnie, komora zgazowania ma umieszczone wewnątrz regulowane dysze powietrza, które połączone są z gałęzią powietrza z wymiennikiem spaliny - powietrze.

Korzystnie, komora zgazowania ma kształt ostrosłupa ściętego o podstawie sześciokąta.

Korzystnie, palnik ma od strony komory zgazowania kanał napowietrzający z wypływem kątowym od dołu i dalej kanał napowietrzający z wypływem pionowym od dołu.

Korzystnie, w części górnej wymiennika spaliny - powietrze ma wentylator tłoczący świeże powietrze oraz ma wyprowadzenie spalin do komina.

Korzystnie, wypływ spalin jest umieszczony w połowie wysokości wkładu dopalającego w komorze wysokich temperatur.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia dopalenie paliwa w części górnej pieca w układach labiryntowych zabezpieczonych przed przedostawaniem się wytworzonego ciepła, co pozwala na uzyskanie wzrostu temperatury i pełne spalenie resztek cząsteczek paliwa. Wytworzone poprzez nadmuch powietrze, które ogrzewane jest w wymiennikach spaliny powietrze oraz spaliny - woda - powietrze pozwala na utrzymanie stałego ciśnienia powietrza w całym obiegu pracy kotła, zaś regulowane dysze w palniku pozwalają na wstępne zgazowanie paliwa oraz sterowanie procesem spalania paliwa palnikiem z regulowanym powietrzem. Spaliny, które w obiegu dopalania oraz w obiegach wymiennika spaliny - woda - powietrze oraz wymiennika spaliny - powietrze, które wchodzą do komina są oczyszczone i schłodzone dając znaczące zmniejszenie zanieczyszczeń.

Spaliny z kotła grzewczego przechodzą przez dwa wymienniki, co pozwala na możliwość odbierania energii ze spalin i przekazywania jej do przepływającego powietrza, jak i do przepływającej wody w płaszczu wodnym, podgrzewając jednocześnie świeże powietrze czerpane z zewnątrz oraz wodę powracającą z układu grzewczego, która wracając do kotła z instalacji grzewczej płynie przez wymiennik w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu spalin. Zastosowany wymiennik spaliny - woda - powietrze, powoduje wzrost sprawności energetycznej kotła grzewczego w porównaniu do standardowych kotłów grzewczych. Rozwiązanie konstrukcyjne pieca pozwala na zmniejszenie gabarytów przy zwiększeniu efektywności procesu spalania w porównaniu do wcześniejszych rozwiązań.

Wynalazek uwidoczniono na rysunku, gdzie fig. 1 przestawia układ schematyczny kotła grzewczego z wymiennikami ciepła oraz obiegiem spalin i powietrza, fig. 2 przestawia palnik z komorą zgazowania w przekroju wzdłużnym w widoku z góry.

P r z y k ł a d w y k o n a n i a I

W przykładzie wykonania kocioł grzewczy na rozdrobnione paliwo stałe składa się z podajnika 20, komory zgazowania 22, komory wysokich temperatur 15 z umieszczonym palnikiem 11, wymiennikiem spaliny - woda - powietrze 8 połączonym z obiegiem wodnym oraz obiegiem powietrza, wymiennika powietrze - spaliny 3 do zasilania kotła w ciepłe powietrze. Przed komorą wysokich temperatur 15 ma komorę zgazowania 22 połączoną z palnikiem 11 umieszczonym w komorze wysokich temperatur 15, która w części górnej ma wkład dopalający 23 stanowiący układ labiryntowy poziomy 24 oraz układ labiryntowy pionowy 7, które obudowane są elementami 25 pochłaniającymi i utrzymującymi ciepło. Wypływ spalin 10 jest umieszczony z boku, poniżej połowy wysokości wkładu dopalającego 23 i połączony z wymiennikiem spaliny - woda - powietrze 8, który kolektorem spalin 5 połączony jest z wymiennikiem spaliny - powietrze 3, zaś w części dolnej po przeciwnej stronie palnika 11 ma dopływ powietrza 16 poprzez kolektor 17 do komory wysokich temperatur 15, który dalej połączony jest z gałęzią 18 przyłączoną do gałęzi 19, która połączona jest z komorą zgazowania 22 i z wymiennikiem spaliny powietrze 3. Komora wysokich temperatur 15 okolona jest w częściach bocznych i górnej płaszczem wodnym 6. Wkład dopalający 23 stanowiący układ labiryntowy poziomy 24 umieszczony jest w części górnej, zaś układ labiryntowy pionowy 7 umieszczony jest w części dolnej. Komora zgazowania 22 ma kształt ostrosłupa ściętego o podstawie sześciokąta, zaś wewnątrz ma regulowane dysze powietrza 21, połączone z gałęzią powietrza 19 z wymiennikiem spaliny - powietrze 3. Palnik 11 ma od strony komory zgazowania 22 kanał napowietrzający z wypływem kątowym 27 od dołu i dalej kanał napowietrzający z wypływem pionowym od dołu 26. Wymiennik spaliny - powietrze 3 w części górnej ma wentylator 2 tłoczący świeże powietrze oraz wyprowadzenie spalin do komina 1.

P r z y k ł a d w y k o n a n i a II

W przykładzie wykonania kocioł grzewczy na rozdrobnioną biomasę składa się z podajnika 20, komory zgazowania 22, komory wysokich temperatur 15 z umieszczonym palnikiem 11, wymiennikiem spaliny - woda - powietrze 8 połączonym z obiegiem wodnym oraz obiegiem powietrza, wymiennika

PL 226 550 B1 powietrze - spaliny 3 do zasilania kotła w ciepłe powietrze. Przed komorą wysokich temperatur 15 ma komorę zgazowania 22 połączoną z palnikiem 11 umieszczonym w komorze wysokich temperatur 15, która w części górnej ma wkład dopalający 23 stanowiący układ labiryntowy poziomy 24 oraz układ labiryntowy pionowy 7, które obudowane są elementami 25 pochłaniającymi i utrzymującymi ciepło. Wypływ spalin 10 jest umieszczony z boku w połowie wysokości wkładu dopalającego 23 i połączony z wymiennikiem spaliny - woda - powietrze 8, który kolektorem spalin 5 połączony jest z wymiennikiem spaliny - powietrze 3, zaś w części dolnej po przeciwnej stronie palnika 11 ma dopływ powietrza 16 poprzez kolektor 17 do komory wysokich temperatur 15, który dalej połączony jest z gałęzią 18 przyłączoną do gałęzi 19, która połączona jest z komorą zgazowania 22 i z wymiennikiem spaliny - powietrze 3. Komora wysokich temperatur 15 okolona jest w częściach bocznych i górnej płaszczem wodnym 16. Wkład dopalający 23 stanowiący układ labiryntowy poziomy 24 umieszczony jest w części górnej, zaś układ labiryntowy pionowy 7 umieszczony jest w części dolnej. Komora zgazowania 22 ma kształt ostrosłupa ściętego o podstawie sześciokąta, zaś wewnątrz ma regulowane dysze powietrza 21, połączone z gałęzią powietrza 19 z wymiennikiem spaliny - powietrze 3. Palnik 11 ma od strony komory zgazowania 22 karlał napowietrzający z wypływem kątowym 27 od dołu i dalej kanał napowietrzający z wypływem pionowym od dołu 26. Wymiennik spaliny - powietrze 3 w części górnej ma wentylator 2 tłoczący świeże powietrze oraz wyprowadzenie spalin do komina 1.

Claims (9)

1. Kocioł grzewczy na rozdrobnione paliwo stałe lub biomasę składający się z zasobnika paliwa z podajnikiem, komory zgazowania, komory wysokich temperatur z palnikiem, wymiennika spaliny - woda - powietrze połączonego z obiegiem wodnym oraz obiegiem powietrza, wymiennika powietrze - spaliny do zasilania kotła w ciepłe powietrze, znamienny tym, że przed komorą wysokich temperatur (15) ma komorę zgazowania (22) połączoną z palnikiem (11) umieszczonym w komorze wysokich temperatur (15), która w części górnej ma wkład dopalający (23) stanowiący układ labiryntowy poziomy (24) oraz układ labiryntowy pionowy (7), które obudowane są elementami (25) pochłaniającymi i utrzymującymi ciepło i ma wypływ spalin (10), korzystnie z boku, połączony z wymiennikiem spaliny - woda - powietrze (8), który kolektorem spalin (5) połączony jest z wymiennikiem spaliny - powietrze (3), zaś w części dolnej po przeciwnej stronie palnika (11) ma dopływ powietrza (16) poprzez kolektor (17) do komory wysokich temperatur (15), który dalej połączony jest korzystnie z gałęzią (18) przyłączoną do gałęzi (19), która połączona jest z komorą zgazowania (22) i z wymiennikiem spaliny - powietrze (3), przy czym komora wysokich temperatur (15) okolona jest korzystnie w częściach bocznych i górnej płaszczem wodnym (6).

2. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że wkład dopalający (23) stanowiący układ labiryntowy poziomy (24) umieszczony jest w części górnej, zaś układ labiryntowy pionowy (7) umieszczony jest w części dolnej.

3. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że komora zgazowania (22) ma umieszczone wewnątrz regulowane dysze (21) powietrza.

4. Kocioł według zastrz. 3, znamienny tym, że regulowane dysze (21) powietrza połączone są z gałęzią powietrza (19) z wymiennikiem spaliny - powietrze (3).

5. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że komora zgazowania (22) ma kształt ostrosłupa ściętego o podstawie sześciokąta.

6. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że palnik (11) ma od strony komory zgazowania (22) kanał napowietrzający z wypływem kątowym (27) od dołu i dalej kanał napowietrzający z wypływem pionowym od dołu (26).

7. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że wymiennik spaliny - powietrze (3) w części górnej ma wentylator (2) tłoczący świeże powietrze.

8. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że wymiennik spaliny - powietrze (3) w części górnej ma wyprowadzenie spalin do komina (1).

9. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że wypływ spalin (10) jest umieszczony w połowie wysokości wkładu dopalającego (23) w komorze wysokich temperatur (15).