PL240517B1

PL240517B1 - Piec centralnego ogrzewania

Info

Publication number: PL240517B1
Application number: PL431606A
Authority: PL
Inventors: Marian Strzelczyk
Original assignee: Strzelczyk Humienny Agnieszka; Strzelczyk Marian Eko Wery; Wroblewska Zaneta
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2022-04-19
Also published as: PL431606A1

Abstract

Piec modułowy centralnego ogrzewania, zawiera moduł (1) komory paleniskowej, w przedniej ścianie zespół drzwiczek (4, 5, 6) oraz ruszt obrotowy (7). Moduł (1) komory paleniskowej zawiera w strefie tylnej ściany zespół równoległych do siebie płyt termicznych (9, 10) dopalania spalin, tworzących kanał (11) dopalania spalin. Wlot spalin do tego kanału (11) znajduje się w sąsiedztwie rusztu (7). Moduł (2) wymiennika ciepła stanowi korpus dołączony do modułu (1) i zawiera zespół rur (12) osadzonych w przegrodach (13). Moduł (2) wymiennika ciepła wyposażony jest w zespół wyciągu spalin. W module (1) wlot spalin do kanału (11) dopalania spalin znajduje się w pobliżu rusztu (7), zaś wylot spalin z kanału (11) dopalania spalin do modułu (2) wymiennika ciepła znajduje się w górnej części ściany łączącej oba moduły (1, 2). Czopuch (14) wylotu spalin z modułu (2) wymiennika ciepła znajduje się w dolnej części tego modułu (2) wymiennika ciepła. Ruszt obrotowy (7) modułu (1) stanowi obrotowy walec o osi obrotu równoległej do płaszczyzny ściany przedniej tego modułu (1), zawierający na powierzchni cylindrycznej równoległe do osi symetrii tego walca karby (8) rusztu.

Description

PL 240 517 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest piec centralnego ogrzewania, przeznaczony do zasilana paliwem stałym, zawierający co najmniej jedną komorę paleniska oraz komorę wymiennika ciepła. Komora paleniska jest przeznaczona do prowadzenia procesu spalania paliwa stałego i zawiera własny płaszcz wodny, natomiast komora wymiennika ciepła stanowi odrębny układ rur zasilanych w przepływie wodą przekazywaną dalej do odbiorników ciepłej wody lub pary.

Znanych jest szereg rozwiązań pieców centralnego ogrzewania zasilanych paliwem stałym w postaci węgla koksu, ekogroszku, pelletów i innych odmian paliwa stałego.

W rozwiązaniu znanym z dokumentu patentowego CN 204787216 przedstawiono kocioł grzewczy z funkcją dopalania spalin. Konstrukcja obejmuje korpus pieca z płaszczem wodnym. Przegroda składa się z wysokotemperaturowej komory wstępnego spalania, i połączonej z nim kanałem spalin komory wymiany ciepła. Obie komory są połączone ze sobą szeregowo i są umieszczone w płaszczu wodnym, gdzie komora wstępnego spalania jest połączone z komorą wymiany ciepła pokrywą. Dolna przestrzeń komory wstępnego dopalania stanowi komorę odpopielania za pomocą rusztu i charakteryzuje się tym, że zwiera przewód spalinowy łączący komorę wstępnego spalania z komorą wymiennika ciepła. Przewód ten jest wyposażony w zespół doprowadzenia powietrza uzupełniającego tlen, a rura odbierająca spaliny tworzy strukturę wtórnego spalania gazów spalinowych.

W innym rozwiązaniu, znanym z dokumentu patentowego CN 103759413 przedstawiono wielokorpusowy, ekologiczny kocioł na biomasę składający się z korpusu głównego i korpusów pomocniczych. W górnej części korpusu kotła znajduje się komin. W głównym korpusie kotła umieszczone są wielowarstwowe, obrotowe wkładki wymiennika ciepła. W dolnej części wewnątrz każdego pomocniczego korpusu kotła znajduje się palenisko. Na środku każdego paleniska znajduje się ruszt. Nad każdym paleniskiem w palenisku znajduje się komora paliwowa. Pod każdym rusztem paleniskowym znajduje się komora spalania. Nad każdym rusztem ogniowym i w środku każdego pomocniczego korpusu kotła rozmieszczonych jest pierścieniowo wiele rur wentylacyjnych. Górna część każdego pomocniczego korpusu kotła jest połączona z głównym korpusem kotła za pomocą rury wodnej. Dolna część każdego pomocniczego korpusu kotła jest połączona z głównym korpusem kotła poprzez przewód spalinowy. Płaszcz wodny każdego pomocniczego korpusu kotła połączony jest z płaszczem wodnym korpusu głównego kotła poprzez odpowiednią rurę wodną. Do modułu wymiennika ciepła dołączony jest drugi moduł komory paleniskowej.

W dalszym rozwiązaniu znanym z dokumentu patentowego DE 1112618 przedstawiono kocioł stojący do zbiorczych instalacji grzewczych z szybem zasypowym na paliwa stałe umieszczonym za przednią ścianą kotła, rusztem skośnym wystającym z przedniej ściany kotła i zasadniczo ograniczającym przednią ścianę paleniska dla dolnego spalania. Ruszt obrotowy rolkowy zawiera kilku oddalonych od siebie płyt rozmieszczonych na wale i zaopatrzonych w zęby na obwodzie. Nachylone płyta ponad rusztem jest zamocowana w jej górnej części tylnej ściany korpusu, na poziomej osi i jest podparta za pomocą sprężyny.

W innym rozwiązaniu, znanym z opisu patentowego CN 205481730 przedstawiono kocioł węglowy, w szczególności wędzarnię, który charakteryzuje się podwyższoną powierzchnią grzewczą w postaci zespołu połączonych ze sobą pionowych rur osadzonych w poziomych przegrodach tworzących labiryntowy układ kanału przepływu spalin. W tym znanym rozwiązaniu przedstawiono komorę wędzarniczą z wykorzystaniem odlotowych spalin do nagrzewania pionowych rur labiryntowego wymiennika ciepła.

W kolejnym rozwiązaniu znanym ze zgłoszenia nr P.423274 przedstawiono kocioł centralnego ogrzewania, gdzie w korpusie z komorami wodnymi znajduje się zespół płyt dopalania spalin oraz w górnej części kotła, ponad komorą paleniskową znajduje się wymiennik ciepła z poziomymi przegrodami stanowiącymi labiryntowy wymiennik ciepła.

W innym rozwiązaniu pieca centralnego ogrzewania, znanym ze zgłoszenia wynalazku nr P.422712 przedstawiono zespół dopalania spalin do pieca centralnego ogrzewania, który ma postać elementów wytworzonych w postaci płyt termicznych z betonu zawierającego cement oraz kruszywo odporne na temperaturę od 1500°C do 2000°C i jest osadzony wewnątrz pieca, równolegle do tylnej ścianki pieca. Zespół dopalania spalin stanowi przestrzeń zamkniętą pomiędzy elementami z betonu w postaci ścian bocznych, ściany czołowej przedniej i ściany tylnej które tworzą kanał dopalania spalin. Wnętrze kanału dopalania spalin otwarte jest od dołu oraz od góry, zaś w pobliżu krawędzi dolnej płyty

PL 240 517 B1 czołowej kanału dopalania spalin znajduje się wlot spalin do tego kanału. Tworzywo termiczne zastosowanych płyt betonowych nagrzewa się do wskazanych temperatur i jak wykazały badania powoduje dopalenie większości niespalonych składników zwartych w wylotowych spalinach z komory paleniskowej.

Celem wynalazku jest opracowanie nowej konstrukcji pieca centralnego ogrzewania o obniżonej toksyczności spalin i o konstrukcji modułowej. Piec ma mieć możliwość wykorzystania jako piec złożony z dwóch modułów w postaci modułu komory paleniskowej i modułu wymiennika ciepła, z możliwością rozbudowy poprzez dołączenie do modułu wymiennika ciepła kolejnego modułu komory paleniskowej współpracującego z tym samym wymiennikiem ciepła. Moduły mogą być dostosowane do spalania różnych paliw.

Według wynalazku, piec centralnego ogrzewania, zawiera komorę paleniskową w postaci korpusu z płaszczem wodnym, w przedniej ścianie zespół drzwiczek zawierający drzwiczki zasypowe, drzwiczki rusztowe oraz drzwiczki popielnika, oraz zawiera ruszt, przy czym komora paleniskowa zawiera w strefie tylnej ściany, od strony wymiennika ciepła, zespół równoległych do siebie płyt termicznych dopalania spalin, równoległych do tej tylnej ściany i tworzących kanał dopalania spalin, oraz zawiera wlot spalin do kanału dopalania spalin, przy czym wymiennik ciepła stanowi korpus połączony z korpusem komory paleniskowej, zawierający zespół rur osadzonych w przegrodach prowadzących przepływające spaliny do czopucha i na wylocie spalin wymiennik ciepła wyposażony jest w zespół wyciągu spalin.

Piec centralnego ogrzewania według wynalazku charakteryzuje się tym, że w komorze paleniskowej wlot spalin do kanału dopalania spalin znajduje się bezpośrednio ponad rusztem, który stanowi ruszt obrotowy, zaś wylot spalin z kanału dopalania spalin z komory paleniskowej do wymiennika ciepła znajduje się w górnej części ściany pomiędzy komorą paleniskową oraz wymiennikiem ciepła. Czopuch wylotowy spalin z wymiennika ciepła znajduje się w dolnej części wymiennika ciepła. Komora paleniskowa oraz wymiennik ciepła stanowią moduły połączone rozłącznie.

W korzystnej wersji rozwiązania według wynalazku, ruszt obrotowy modułu komory paleniskowej stanowi obrotowy walec o osi obrotu równoległej do płaszczyzny ściany przedniej tego modułu, zawierający na powierzchni cylindrycznej równoległe do osi symetrii tego walca karby.

Pojedynczy karb korzystnie stanowi odcinek kątownika zamocowany do walca krawędziami obu ramion.

Do strefy wlotu spalin do kanału dopalania spalin korzystnie doprowadzony jest przewód powietrza dodatkowego.

W module wymiennika ciepła, zespół rur może stanowić układ połączonych przepływowo pionowych rur osadzonych w otworach w poziomych przegrodach tworzących labiryntowy układ kanału przepływu spalin od strony wlotu spalin w górnej części tego modułu wymiennika ciepła do strony wylotu spalin do czopucha w dolnej części tego modułu wymiennika ciepła.

W innej korzystnej wersji rozwiązania według wynalazku, do modułu wymiennika ciepła dołączony jest drugi moduł komory paleniskowej z którego wlot spalin do modułu wymiennika ciepła znajduje się w górnej części tego drugiego modułu komory paleniskowej.

W dalszej korzystnej wersji rozwiązania według wynalazku, drugi moduł komory paleniskowej może zawierać w dolnej części palnik retortowy oraz w centralnej części zespół poziomych płyt termicznych dopalania spalin zamocowanych naprzemianlegle do przeciwległych ścian tego drugiego modułu komory paleniskowej, przy czym te płyty termiczne tworzą kanał labiryntowy przepływu spalin z palnika retortowego do wylotu spalin do modułu wymiennika ciepła.

Według wynalazku opracowano nową konstrukcję pieca centralnego ogrzewania o obniżonej toksyczności spalin i o konstrukcji modułowej. Piec ma możliwość wykorzystania go jako piec złożony z dwóch modułów w postaci modułu komory paleniskowej i modułu wymiennika ciepła, ale także ma możliwość rozbudowy poprzez dołączenie do modułu wymiennika ciepła kolejnego, trzeciego modułu współpracującego z tym samym wymiennikiem ciepła. Pierwszy moduł komory paleniskowej oraz trzeci moduł komory paleniskowej mogą być dostosowane do spalania różnych paliw stałych.

W rozwiązaniu według wynalazku zastosowano wyciąg spalin w dolnej części komory paleniskowej, w okolicach rusztu obrotowego. Spaliny z niedopalonymi składnikami trafiają tu pomiędzy płyty termiczne stopniowo nagrzane do temperatury przekraczającej temperaturę spalania tych niedopalonych składników spalin. Następnie tak oczyszczone spaliny trafiają z górnej części połączenia modułu komory paleniskowej z modułem wymiennika ciepła do modułu wymiennika ciepła gdzie labiryntowo

PL 240 517 B1 opływają rury wymiennika ciepła i w dolnej części wymiennika ciepła oczyszczone z niespalonych resztek i wstępnie ochłodzone, poprzez znany wyciąg trafiają do instalacji wylotowej. W rozwiązaniu według wynalazku uzyskano jednocześnie oczyszczenie spalin oraz odzyskanie ciepła i jednocześnie ochłodzenie spalin na wylocie.

Modułowa konstrukcja pieca pozwoliła na przyłączenie z drugiej strony tego samego modułu wymiennika ciepła, trzeciego modułu komory paleniskowej przystosowanego do spalania innego rodzaju paliwa, przystosowując piec do zasilania różnymi paliwami.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania na załączonym rysunku na którym poszczególne figury rysunku ilustrują:

Fig. 1 - piec w przekroju płaszczyzną poprzeczną do osi obrotu rusztu w pierwszym przy- kładzie wykonania,

Fig. 2 - piec według fig. 1 w widoku z przodu,

Fig. 3 - piec w przekroju płaszczyzną poprzeczną do osi obrotu rusztu w drugim przykła- dzie wykonania,

Fig. 4 - obieg spalin w drugim i trzecim module pieca według drugiego przykładu wyko- nania.

Na rysunku fig. 1 pokazano piec według wynalazku w pierwszym przykładzie wykonania. Piec jest w tym przykładzie wykonania zestawiony z modułu komory paleniskowej 1 w postaci korpusu ze znanym płaszczem wodnym 3 oraz modułu wymiennika ciepła 2. Moduł 1 komory paleniskowej zawiera w przedniej ścianie drzwiczki zasypowe 4, drzwiczki rusztowe 5 oraz drzwiczki popielnika 6. Moduł 1 komory paleniskowej wyposażony jest w dolnej części w ruszt obrotowy 7.

Ruszt obrotowy 7 modułu 1 komory paleniskowej stanowi w tym przykładzie wykonania obrotowy stalowy walec o osi obrotu równoległej do płaszczyzny ściany przedniej tego modułu 1. Walec zawiera na powierzchni cylindrycznej równoległe do osi symetrii tego walca karby 8 rusztu. Pojedynczy karb 8 w tym przykładzie wykonania stanowi odcinek kątownika przyspawany do powierzchni walca () krawędziami obu ramion. W innych przykładach wykonania karby 8 mogą mieć inny kształt, na przykład płaskownika. Karby 8 rozmieszczone są na całej powierzchni walca. Ruszt obrotowy 7 napędzany jest znanym silnikiem z napędem krokowym i powoduje skokowy obrót rusztu 7 o część obrotu w jednostce czasu. Silnik sterowany jest znanym układem sterującym pozwalającym na regulację ilości skoków w jednostce czasu. Przykładowo jeden obrót rusztu 7 o 20 stopni kątowych następuje co 5 minut pracy pieca.

Moduł 1 komory paleniskowej zawiera w strefie tylnej ściany, łączącej ten moduł 1 z modułem 2 wymiennika ciepła, zespół równoległych do siebie płyt termicznych 9, 10 dopalania spalin, równoległych do tej tylnej ściany i tworzących kanał 11 dopalania spalin. Płyty termiczne 9, 10 stanowią w tym przykładzie wykonania elementy płytowe ceramiczne szamotowe wypalane w wysokich temperaturach, lub w innych przykładach wykonania mogą to być elementy płytowe z betonu zawierającego cement oraz kruszywo odporne na temperaturę od 1500°C do 2000°C, Płyty termiczne w innych przykładach wykonania mogą być wykorzystane także na innych powierzchniach komory paleniskowej. Przykładowo pokazano na rysunku fig. 1 oraz fig. 3 płytę termiczną 19 zamocowaną ukośnie pomiędzy ścianą czołową a rusztem obrotowym 7.

Wlot spalin do tego kanału 11 dopalania spalin znajduje się w sąsiedztwie rusztu 7 jak pokazano to na rysunku fig. 1 oraz fig. 3. Moduł 2 wymiennika ciepła stanowi korpus dołączony do modułu 1 komory paleniskowej. Moduł 2 zawiera zespół rur 12 osadzonych w przegrodach 13 prowadzących przepływające spaliny do czopucha 14 wylotu spalin. Na wylocie spalin, moduł 2 wymiennika ciepła wyposażony jest w znany zespół wyciągu spalin.

W module 1 komory paleniskowej wlot spalin do kanału 11 dopalania spalin znajduje się w pobliżu rusztu 7, zaś wylot spalin z kanału 11 dopalania spalin z modułu 1 komory paleniskowej do modułu 2 wymiennika ciepła znajduje się w górnej części ściany łączącej oba moduły 1,2. Czopuch 14 wylotowy spalin z modułu 2 wymiennika ciepła znajduje się w dolnej części tego modułu 2 wymiennika ciepła.

Do strefy wlotu spalin do kanału 11 dopalania spalin korzystnie doprowadzony jest przewód 15 powietrza dodatkowego.

W module 2 wymiennika ciepła, zespół rur 12 stanowi znany układ połączonych przepływowo pionowych rur osadzonych w otworach w poziomych przegrodach 13 tworzących labiryntowy układ kanału przepływu spalin od strony wlotu spalin w górnej części tego modułu 2 wymiennika ciepła do strony wylotu spalin do czopucha 14, w dolnej części tego modułu 2 wymiennika ciepła. W tym przykładzie

Claims

PL 240 517 B1 wykonania zastosowano również dodatkową płytę termiczną 19 zamocowaną ukośnie pomiędzy czołową ścianą modułu 1 a rusztem obrotowym. W module 1 komory paleniskowej może być w innych przykładach wykonania wykorzystana kolejna płyta termiczna w sąsiedztwie pionowej komory wodnej 3 pokazanej na rysunku fig. 1 oraz fig. 3.

Na rysunku fig. 3 oraz fig. 4 pokazano piec według wynalazku w drugim przykładzie wykonania, gdzie do modułu 2 wymiennika ciepła, z drugiej strony, dołączony jest drugi moduł 16 komory paleniskowej z którego wlot spalin do modułu 2 wymiennika ciepła znajduje się w górnej części tego drugiego modułu 16 komory paleniskowej. W tym przykładzie wykonania, drugi moduł 16 komory paleniskowej zawiera w dolnej części znany palnik retortowy 17 na pelety oraz w centralnej części zespół poziomych płyt termicznych 18 dopalania spalin zamocowanych naprzemianlegle do przeciwległych ścian tego drugiego modułu () komory paleniskowej. W module 16 płyty termiczne 18 tworzą kanał labiryntowy przepływu spalin z palnika retortowego 17 do wylotu spalin do modułu () wymiennika ciepła w górnej części modułu 16.

Na rysunkach fig. 3 oraz fig. 4 pokazano przepływ spalin w modułach 1, 2, 16. Spaliny w obu przykładach wykonania przechodzą przez układ płyt termicznych 9, 10, 18, gdzie następuje dopalenie niespalonych składników stałych i gazowych spalin w kierunku wymuszonym przez znany wyciąg, a następnie trafiają do modułu 2 wymiennika ciepła od góry i po przejściu przez moduł w kierunku do dna wymiennika ciepła 2, zostają ochłodzone. Spaliny oczyszczone z niespalonych resztek oraz ochłodzone w module 3 wymiennika ciepła trafiają do znanej instalacji wyciągowej i wylotowej.

Na rysunku fig. 2 pokazano w przykładzie wykonania dodatkowe wyposażenie pieca w postaci króćców czerpni powietrza 20 oraz układu napędu 23 rusztu obrotowego 7. Układ napędowy 23 jest sterowany znanym sterownikiem 21 za pomocą którego ustala się częstotliwość skoku rusztu obrotowego 7. Pokazano także schematycznie zespół wentylatora wywiewnego 22 dołączonego do czopucha 14.

Wykaz oznaczeń na rysunkach

1. Moduł komory paleniskowej
2. Moduł wymiennika ciepła
3. Płaszcz wodny
4. Drzwiczki zasypowe
5. Drzwiczki rusztowe
6. Drzwiczki popielnika
7. Ruszt obrotowy
8. Karb rusztu
9. Płyta termiczna
10. Płyta termiczna
11. Kanał dopalania spalin
12. Zespół rur wymiennika ciepła
13. Przegroda
14. Czopuch
15. Przewód powietrza dodatkowego
16. Drugi moduł komory paleniskowej
17. Palnik retortowy
18. Płyta termiczna
19. Płyta termiczna
20. Czerpnia powietrza
21. Sterownik elektroniczny
22. Wentylator wywiewny
23. Napęd rusztu obrotowego

Zastrzeżenia patentowe

1. Piec centralnego ogrzewania, zawierający komorę paleniskową w postaci korpusu z płaszczem wodnym, w przedniej ścianie zespół drzwiczek zawierający drzwiczki zasypowe, drzwiczki rusztowe oraz drzwiczki popielnika, oraz zawierający ruszt, przy czym komora paleniskowa zawiera w strefie tylnej ściany, od strony wymiennika ciepła, zespół równoległych do

PL 240 517 B1 siebie płyt termicznych dopalania spalin, równoległych do tej tylnej ściany i tworzących kanał dopalania spalin, oraz zawiera wlot spalin do kanału dopalania spalin, przy czym wymiennik ciepła stanowi korpus połączony z korpusem komory paleniskowej, zawierający zespół rur osadzonych w przegrodach prowadzących przepływające spaliny do czopucha i na wylocie spalin wymiennik ciepła wyposażony jest w zespół wyciągu spalin, znamienny tym, że w komorze paleniskowej (1) wlot spalin do kanału (11) dopalania spalin znajduje się bezpośrednio ponad rusztem, który stanowi ruszt obrotowy (7), zaś wylot spalin z kanału (11) dopalania spalin z komory paleniskowej (1) do wymiennika ciepła (2) znajduje się w górnej części ściany pomiędzy komorą paleniskową (1) oraz wymiennikiem ciepła (2), zaś czopuch (14) wylotowy spalin z wymiennika ciepła (2) znajduje się w dolnej części wymiennika ciepła (2), przy czym komora paleniskowa (1) oraz wymiennik ciepła (2) stanowią połączone moduły.

2. Piec modułowy centralnego ogrzewania według zastrz. 1, znamienny tym, że ruszt obrotowy (7) modułu (1) komory paleniskowej stanowi obrotowy walec o osi obrotu równoległej do płaszczyzny ściany przedniej tego modułu (1), zawierający na powierzchni cylindrycznej równoległe do osi symetrii tego walca karby (8) rusztu.

3. Piec modułowy centralnego ogrzewania według zastrz. 2, znamienny tym, że pojedynczy karb (8) stanowi odcinek kątownika zamocowany do walca rusztu (8) krawędziami obu ramion.

4. Piec modułowy centralnego ogrzewania według zastrz. 1, znamienny tym, że do strefy wlotu spalin do kanału (11) dopalania spalin doprowadzony jest przewód (15) powietrza dodatkowego.

5. Piec modułowy centralnego ogrzewania według zastrz. 1, znamienny tym, że w module (2) wymiennika ciepła, zespół rur (12) stanowi układ połączonych przepływowo pionowych rur osadzonych w otworach w poziomych przegrodach (13) tworzących labiryntowy układ kanału przepływu spalin od strony wlotu spalin w górnej części tego modułu (2) wymiennika ciepła do wylotu spalin do czopucha (14), w dolnej części tego modułu (2) wymiennika ciepła.

6. Piec modułowy centralnego ogrzewania według zastrz. 1, znamienny tym, że do modułu (2) wymiennika ciepła dołączony jest drugi moduł (16) komory paleniskowej z którego wlot spalin do modułu (2) wymiennika ciepła znajduje się w górnej części tego drugiego modułu (16) komory paleniskowej.

7. Piec modułowy centralnego ogrzewania według zastrz. 1, znamienny tym, że drugi moduł (16) komory paleniskowej zawiera w dolnej części palnik retortowy (17) oraz w centralnej części zespół poziomych płyt termicznych (18) dopalania spalin zamocowanych naprzemianlegle do przeciwległych ścian tego drugiego modułu (16) komory paleniskowej, przy czym te płyty termiczne (18) tworzą kanał labiryntowy przepływu spalin z palnika retortowego (17) do wylotu spalin do modułu (2) wymiennika ciepła.