PL231209B1 - Kocioł centralnego ogrzewania, dolnego spalania, opalany drewnem zwłaszcza do współpracy z buforem cieczowym - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest kocioł centralnego ogrzewania, dolnego spalania, opalany drewnem zwłaszcza do współpracy z buforem cieczowym. Zalecanym paliwem jest kawałkowe drewno odpadowe, z konarów drzew, gałęzi, krzewów, odpadów tartacznych lub uzyskana z wyżej wymienionych surowców zrębka drzewna.

Znane i używane do celów centralnego ogrzewania (c.o.) kotły zbudowane są na ogół z czterech sekcji. Pierwszą stanowi komora zasypowa usytuowana nad rusztem służąca do zgromadzenia porcji paliwa uzupełnianego od góry; niepełne spalanie (gazyfikacja) następuje od dołu na żaroodpornym ruszcie z otworami do przesypu popiołu do znajdującego się poniżej popielnika. Drugą sekcję stanowi pionowy kanał spalinowy wyłożony w dolnej części kształtkami ceramicznymi utrzymującymi wysoką temperaturę, gdzie następuje dopalenie wytworzonego w komorze zasypowej gazu drzewnego. Trzecią i czwartą sekcję stanowią pionowe kanały spalinowe gdzie następuje przekazywanie ciepła ze spalin do cieczy grzewczej krążącej w płaszczach wodnych osłaniających kanały spalinowe.

Zgodnie z powyższą zasadą działania zbudowana jest większość kotłów dolnego spalania, na przykład kocioł typu WATT Brennt Plus według opisu patentowego 215763 lub znany z opisu patentowego Nr 212375 kocioł c.o. i cwu zwłaszcza do spalania drewna i zrębki drzewnej.

Kocioł według wynalazku przeznaczony jest do współpracy z akumulatorem energii cieplnej buforem, zbudowanym z jednego lub paru zbiorników cieczy grzewczej o budowie i połączeniach umożliwiających uzyskanie maksymalnej stratyfikacji termicznej. Posiada moc nominalną przekraczającą bieżące zapotrzebowanie oraz dużą komorę zasypową paliwa drzewnego, które spalane jest przy stałej, najbardziej ekonomicznie dobranej mocy. Nadwyżka energii cieplnej gromadzona jest w buforze i wykorzystywana przy zapotrzebowaniu szczytowym lub w okresach 2-3 dni do celów ogrzewania lub/i wytwarzania cwu przy niepracującym kotle.

Kocioł według wynalazku zbudowany jest z pięciu sekcji:

- komory paliwowej ładowanej paliwem od góry, zlokalizowanej w przedniej części kotła wyłożonej częściowo płytami szamotowymi, z fragmentów płaszcza wodnego służącego do podgrzewania paliwa gdy komora jest pełna lub chłodzenia jej w końcowej fazie wypalania się paliwa. Wyposażona jest w dwoje drzwiczek: drzwiczki załadunkowe i drzwiczki popielnika obejmujące również część wstępnej komory spalania. Za drzwiczkami załadunkowymi zamontowana jest na zawiasie wahliwa rynna wsypowa stanowiąca po zamknięciu przegrodę termoizolacyjną. W drzwiczkach popielnika zabudowane są regulowane otwory zasysowe powietrza pierwotnego „p.p.” i powietrza wtórnego „p.w.”, które mogą być całkowicie zamknięte miarkownikiem ciągu gdy temperatura cieczy grzewczej w przewodzie zasilającym kotła przekroczy 95°C przy czym musi być zapewniony dopływ niewielkiej ilości „p.w.” aby następowało spalanie wytworzonych gazów. W dolnej części komory zasypowej znajduje się żaroodporny ruszt, na którym przebiega pierwszy etap spalania, głównie gazyfikacja. Przebieg spalania może być obserwowany przez układ optyczny zbudowany z rury-wziernika z szybą-soczewką umieszczonymi pod dogodnym do obserwacji kątem. Wokół komory zasypowej umieszczona jest pod kątem ostrym „ p” osłona z otworami doprowadzającymi „p.p.”. Zadaniem osłony jest zapobieganie całkowitemu zasypaniu płonącego żaru uzupełnianym paliwem i wybuchom gazu po ponownym pojawieniu się płomienia. Tangens kąta „p” pochylenia osłony powinien być większy od współczynnika tarcia pomiędzy tą osłoną a drewnem lub popiołem aby następowało ich zsuwanie się. Na skrajach rusztu umieszczona jest ramka z prostokątnej rury doprowadzająca „p.w.” do ceramicznej komory spalania. Powietrze to jest podgrzewane od rusztu w trakcie przepływu. Na samym dole komory paliwowej umieszczona jest szuflada popielnika z przegrodą kierującą „p.p.” w strefę rusztu gdzie następuje pierwszy etap spalania, przy niedoborze powietrza - gazyfikacja. Ostatni fragment szuflady służy do umieszczenia podpałki. Wyposażony jest w boczny otwór do zasysania z zewnątrz kotła powietrza do palenia podpałki. Otwór ten samoczynnie zamyka się klapką po wypaleniu podpałki odcinając niekontrolowany dopływ powietrza.

- montowanej z boku kotła wymiennej, ceramicznej komory spalania umieszczonej na dole drugiej sekcji, gdzie następuje mieszanie się gazu drzewnego z podgrzanym „p.w.” równomiernie rozprowadzanym kalibrowanymi otworami wykonanymi w poprzecznie usytuowanym profilu zamkniętym. Palna mieszanina paliwowo-powietrzna o nadmiarze powietrza spalana

PL 231 209 B1 jest w podwyższonej temperaturze utrzymywanej przez nagrzaną ceramiczną komorę spalania przysłoniętą od góry zawieszonym deflektorem - zawirowywaczem. Zbudowany jest on z ceramicznych płyt usytuowanych pod kątem ostrym w stosunku do kierunku przepływu głównego strumienia spalin. W tej części następuje najbardziej intensywna wymiana ciepła spaliny-ciecz grzewcza „c.g.” gdyż jest największa różnica temperatur. Góra kotła zamknięta jest zespoloną, zdejmowaną pokrywą wyczystki z żaroodporną termoizolacyjną wykładziną;

- trzecią sekcję stanowi pionowy, opadający na dół, podzielony na dwie części kanał spalinowy, w którym następuje dalsze oddawanie ciepła do płaszcza z „c.g.”,

- czwartą sekcję stanowi wznoszący się kanał spalinowy o powierzchni ścian około dwa razy mniejszej od poprzedniego. Zadaniem tej sekcji jest końcowy odbiór ciepła i wychłodzenie spalin do temperatury 115°C - 130°C na wlocie do czopucha. Zadanie to wspomagane jest przez żebra przyspawane na zewnątrz kanałów spalinowych zwiększające powierzchnię wymiany ciepła i kierujące równocześnie część „c.g.” ku górze, w naroże kotła, gdzie mocowany jest czopuch. Ta część „c.g.” zasysana jest przez pompę obiegową tworząc dodatkowy mały obieg lub w przypadku braku pompy, przy działaniu termograwitacyjnym, tworzy drugie podłączenie z tyłu kotła do instalacji c.o.. W ten sposób uzyska się intensywniejsze chłodzenie spalin przed ich ujściem do czopucha przy utrzymaniu temperatury ścianek kotła powyżej punktu rosy.

Drugi podzielony kanał spalinowy i trzeci mogą być wyłączone z pracy podczas rozpalania kotła po przestawieniu pierwszej przepustnicy skracającej drogę spalinom;

- piątą sekcję stanowi demontowalny, odporny na korozję, stalowy czopuch montowany w górnej narożnej części kotła. W czopuchu zainstalowane są: wentylator wzmacniający ciąg, druga przepustnica spalin i termometr dający sygnał do wyłączenia wzmacniacza ciągu gdy temperatura spalin opuszczających czopuch przekroczy np. 115°C.

Kocioł według wynalazku charakteryzuje się wysoką sprawnością przy dwuetapowym spalaniu zdrewniałych biomas. Pierwszy etap to gazyfikacja - niepełne spalanie, drugi dopalanie wytworzonych gazów w podwyższonej temperaturze utrzymywanej wewnątrz ceramicznej komory spalania przy dostarczaniu w nadmiarze podgrzanego „p.w.”. Może być stosowany do wysoko-temperaturowego ładowania buforów cieczowych - akumulatorów energii cieplnej.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony na przykładzie wykonania na rysunku, w którym: Fig. 1 przedstawia przekrój pionowy przez kocioł, Fig. 2 przekrój poziomy górnej części kotła (A-A), Fig. 3 przekrój poziomy dolnej części kotła (B-B), Fig. 4 przekrój przez szufladę popielnika, Fig. 5 przekrój przez rurę wziernika.

Kocioł centralnego ogrzewania zbudowany jest z blachy stalowej z termiczną izolacją korpusu kotła 1 z fragmentami płaszcza wodnego 2 stanowiącymi obudowę komory paliwowej 18 wyłożonej częściowo płytami szamotowymi 25, kanałów spalinowych 31 oraz zainstalowanej wewnątrz, montowanej z boku, dwuczęściowej, ceramicznej komory spalania 12.

Kocioł wyposażony jest w dwoje drzwiczek: drzwiczki załadunkowe 3 i drzwiczki popielnika 4 obejmujące również część wstępnej komory spalania 5. Za drzwiczkami załadunkowymi 3 zamontowana jest na zawiasie 44 wahliwa rynna wsypowa 43 stanowiąca po zamknięciu przegrodę termoizolacyjną. W drzwiczkach popielnika 4 zabudowane są regulowane otwory zasysowe „p.p.” 6 i otwory zasysowe „p.w.” 7 przymykane miarkownikiem ciągu 8. W dolnej części komory paliwowej 18 znajduje się żaroodporny ruszt 10. Przebieg spalania we wstępnej komorze spalanie 5 może być obserwowany przez układ optyczny zbudowany z rury-wziernika 41 z szybą-soczewką 42 umieszczonymi pod kątem p. Wokół dolnej części rusztu umieszczona jest ramka 11 z prostokątnej rury doprowadzająca „p.w.” do ceramicznej komory spalania 12, które wydostając się kalibrowanymi otworami 15 miesza się z płonącym gazem drzewnym zapewniając pełne spalanie. Na dole komory paliwowej umieszczona jest pod kątem β osłona z otworami doprowadzającymi „p.p,” 33 przy czym tangens kąta p pochylenia osłony jest większy od współczynnika tarcia pomiędzy tą osłoną a drewnem lub popiołem. Na dole kotła umieszczona jest szuflada popielnika 13 z przegrodą szuflady 34 kierującą „p.p.” w strefę gazyfikacji. Końcowy fragment szuflady 35 służy do umieszczenia podpałki 36. Powietrze do palenia podpałki dostarczane jest rurą 9 do bocznego otworu 37, przez rurę 9 zamykanego klapką 45 po wypaleniu się podpałki 36.

W dolnej części drugiej sekcji kotła montowana jest ceramiczna komora spalania 12 składająca się z dwóch części - górnej części komory spalania 38 i dolnej części komory spalania 39 wkładane

PL 231 209 B1 z boku kotła po zdjęciu pokrywy wyczystki bocznej 17. Nad górną częścią komory spalania 39 zawieszony jest deflektor - zawirowywacz 19 zbudowany z ceramicznych płyt 40 zawieszonych pod kątem ostrym a w stosunku do kierunku przepływu głównego strumienia spalin. Góra kotła zamknięta jest zespoloną pokrywą wyczystki 20 z żaroodporną termoizolacyjną wykładziną 21. Drugi kanał spalinowy przedzielony jest przegrodą 22. Na zewnątrz bocznych części kanałów spalinowych w płaszczu wodnym przyspawane są żebra 24 zwiększające powierzchnię wymiany ciepła i kierujące część „c.g.” ku górze, w naroże kotła, gdzie mocowany jest czopuch 23. Kocioł wyposażony jest w dodatkowy mały obieg z przewodem 27, którym powraca część „c.g.”, regulowana zaworem dławiącym 28 do przewodu powrotnego 26. Przy zasilaniu termograwitacyjnym, bez pompy obiegowej, przewód 27 tworzy drugie podłączenie górnej części tyłu kotła do instalacji c.o.. Drugi podzielony kanał spalinowy i trzeci mogą być wyłączone z pracy po przestawieniu pierwszej przepustnicy spalin 16 skracającej drogę spalinom. Do narożnej części kotła montowany jest stalowy czopuch 23, w którym zainstalowany jest wentylator wzmacniający ciąg 30, druga przepustnica spalin 29 i termometr 32 dający sygnał do wyłączenia wentylatora wzmacniającego ciąg 30.

Claims (13)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Kocioł centralnego ogrzewania, dolnego spalania, opalany drewnem, zwłaszcza do współpracy z buforem cieczowym, zbudowany z izolowanej termicznie blachy stalowej tworzącej płaszcz wodny, obudowanej komory paliwowej z umieszczoną na jej dole wstępną komorą spalania, ceramicznej komory spalania, kanałów spalinowych i czopucha, znamienny tym, że wyposażony jest w wymienną ceramiczną komorę spalania (12) składającą się z dwóch części: górnej części komory spalania (38) i dolnej części komory spalania (39) montowanych z boku kotła po zdjęciu wyczystki bocznej (17).
2. 2. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że komora paliwowa (18) w częściach bocznych i czołowej wyłożona jest płytami szamotowymi (25) a część górną i tylną tej komory stanowią fragmenty płaszcza wodnego (2).
3. 3. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że wokół dolnej części rusztu (10) umieszczona jest ramka (11) z rury doprowadzająca powietrze wtórne do ceramicznej komory spalania (12), które wydostaje się kalibrowanymi otworami (15).
4. 4. Kocioł według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że na dole komory paliwowej (18) umieszczona jest osłona z otworami doprowadzającymi „p.p.” (33) przy czym tangens kąta (p) pochylenia tej osłony jest większy od współczynnika tarcia pomiędzy tą osłoną a drewnem lub popiołem.
5. 5. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że nad górną częścią komory spalania (39) zawieszony jest deflektor - zawirowywacz (19) zbudowany z ceramicznych płyt (40) zawieszonych pod kątem ostrym (a) w stosunku do kierunku przepływu głównego strumienia spalin.
6. 6. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że drugi kanał spalinowy przedzielony jest przegrodą (22).
7. 7. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że na zewnątrz kanałów spalinowych, w płaszczu wodnym przyspawane są żebra (24) kierujące część cieczy grzewczej w naroże kotła gdzie mocowany jest czopuch (23).
8. 8. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że przy stosowaniu pompy obiegowej wyposażony jest w dodatkowy mały obieg z przewodem (27), którym powraca część cieczy grzewczej do przewodu powrotnego (26).
9. 9. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że przy zasilaniu termograwitacyjnym przewód (27) tworzy drugie podłączenie górnej części tyłu kotła do instalacji c.o..
10. 10. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że do narożnej części kotła montowany jest czopuch (23) z zainstalowanym wentylatorem wzmacniającym ciąg (30), z drugą przepustnicą spalin (29) i termometrem (32) dającym sygnał do załączania wentylatora wzmacniającego ciąg (30).
11. 11. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że szuflada popielnika (13) posiada przegrodę (34) kierującą powietrze pierwotne w strefę gazyfikacji (14) a końcowy fragment szuflady (35) służy do umieszczenia podpałki (36), której palenie zapewnia powietrze dostarczane przez rurę (9) do bocznego otworu (37) zamykanego klapką (45) po wypaleniu się podpałki (36).

    PL 231 209 Β1
12. 12. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że wyposażony jest w układ optyczny do obserwacji płomienia w wstępnej komorze spalania (5) zbudowany z rury-wziernika (41) z szybą-soczewką (42) umieszczonymi pod kątem (β).
13. 13. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że wyposażony jest w zamocowaną na zawiasie (44) rynnę wsypową (43) stanowiącą po zamknięciu drzwiczek załadunkowych (3) przegrodę termoizolacyjną.