PL247412B1 - Kocioł grzewczy zgazowujący paliwa stałe - Google Patents

Abstract

Kocioł grzewczy zgazowujący paliwa stale, stanowiący jednolitą konstrukcję spawaną w kształcie prostopadłościanu, charakteryzuje się tym, że w dolnej części komory spalania (7) znajduje się ruszt składający się z dwóch elementów zbudowanych z metalowych blach o grubości co najmniej 3 mm, nachylonych w kierunku do środka komory spalania (7) pod kątem co najmniej 30°. Na ruszcie znajdują się co najmniej trzy poziome radiatory (2) na ukośnej części oraz co najmniej dwa otwory w dolnej części u podstawy. Pod rusztem znajduje się rynna o średnicy co najmniej 10 cm, utworzona z blachy metalowej o grubości co najmniej 3 mm, pełniąca rolę dopalacza spalin oraz popielnika. Spaliny z popielnika (5) trafiają na spowalniacze ślimakowe (12) znajdujące się w rurach drugiego płaszcza wodnego (14), całkowicie odseparowanego od komory spalania (7), a następnie kanałem wodnym (20) przedostają się do filtra wodnego (17), posiadającego dwie dysze (15) i wykonanego z blachy nierdzewnej, w której pochłaniane będą znaczące ilości dwutlenku węgla i inne cząstki stałe. Ponadto komora spalania (7) otoczona jest pierwszym płaszczem wodnym (6) o grubości co najmniej 30 mm i usytuowanym na wysokości głównego procesu spalania czyli do 70 cm od podstawy komory spalania (7), a obszar u dołu komory spalania (7) oraz poniżej komory spalania (7) jest wyłożony płytką ceramiczną szamotową o grubości co najmniej 35 mm.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest kocioł grzewczy zgazowujący paliwa stałe, który maksymalizuje odzysk energii cieplnej ze spalanych paliw stałych, minimalizuje emisję dwutlenku węgla i minimalizuje ilość szkodliwych substancji lotnych, które się wydzielają podczas spalania na przykład węglowodory aromatyczne.

Znanych jest szereg konstrukcji kotłów grzewczych do spalania paliw stałych, zwłaszcza drewno bądź pellet. Z opisu polskiego zgłoszenia wynalazku Nr 375326 znane jest palenisko kotła do spalania granulowanego paliwa, posiadające w ścianie przedniej drzwiczki paleniskowe i popielnikowe a w ścianie tylnej osadzony korpus z zamocowanym od strony zewnętrznej wentylatorem, a od strony wewnętrznej wyposażony w palnik szufladowy, charakteryzuje się tym, że od strony górnej ma wymiennik ciepła, który zajmuje całą powierzchnię paleniska. W korpusie wymiennika znajdują się rurowe kanały przelotowe z umieszczonymi w nich kierownicami gazów wykonane ze skręconego płaskownika. Palnik szufladowy, znajdujący się bezpośrednio pod wymiennikiem ciepła jest odkryty, w dolnej części zaopatrzony w płaszcz wewnętrzny z otworami doprowadzającymi powietrze, rozmieszczonymi na całej powierzchni ścianek. Znany jest również z polskiego zgłoszenia wynalazku Nr 381102 kocioł wodny na paliwo stałe, zwłaszcza na biomasę wyposażony w korpus ze sklepieniem z płaszczem wodnym, pod którym znajduje się komora spalania. 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. Górna część rekuperacyjnej komory spalania jej zaopatrzona w przewód wlotowy dodatkowego powietrza wtórnego. Usytuowane pod sklepieniem z płaszczem wodnym rurowe rusztowania są chłodzone wodą i czyszczone za pomocą znajdujących się między nimi zgarniaków. Kolektor gazów wylotowych jest zaopatrzony w sondę tlenową sterującą silnikami krokowymi.

Znane są też kotły czeskiej firmy Atmos, które stosują ceramiczne podłoża, najczęściej w postaci szamotu.

Najbardziej zbliżony piec typu dolnego spalania gdzie główny odbiornik ciepła jest scalony z całym urządzeniem grzewczym, co wpływa na poziom i efektywność spalania paliw stałych. W tym przypadku komora spalania nie ma pełnego przekazu mocy, co za tym idzie spada efektywność spalanych paliw stałych. Ponadto, płaszcz wodny w momencie, kiedy skoroduje i dojdzie do jego pęknięcia, to konstrukcja pieca uniemożliwia w wielu przypadkach naprawę urządzenia.

Celem wynalazku było opracowanie takiej konstrukcji kotła grzewczego, który zmaksymalizuje odzysk energii cieplnej ze spalanych paliw stałych, w szczególności drewna i zminimalizuje emisję dwutlenku węgla oraz innych szkodliwych substancji osiągając bardzo wysoką sprawność cieplną.

Istota wynalazku polega na tym, że kocioł grzewczy zgazowujący paliwa stałe, którego część zasadnicza stanowi jednolitą konstrukcję spawaną w kształcie prostopadłościanu, charakteryzujący się tym, że w dolnej części komory spalania znajduje się ruszt składający się z dwóch elementów i zbudowanych z metalowych blach o grubości co najmniej 3 mm nachylonych w kierunku do środka komory spalania pod kątem co najmniej 30°. Ruszt posiada co najmniej trzy poziome radiatory na ukośnej części oraz co najmniej dwa otwory w dolnej części u podstawy. Pod rusztem znajduje się półokrągły element o średnicy co najmniej 15 cm utworzony z blachy żaroodpornej lub innych stopów i metali o grubości co najmniej 3 mm pełniąca rolę dopalacza spalin oraz popielnika. Spaliny z popielnika trafiają na spowalniacze ślimakowe znajdujące się w rurach drugiego płaszcza wodnego całkowicie odseparowanego od komory spalania a następnie kanałem wodnym przedostają się do filtra wodnego w którym pochłaniane będą znaczące ilości dwutlenku węgla i innych cząstek stałych. Filtr wodny posiada dwa zraszacze wodne i wykonany jest z blachy nierdzewnej. Ponadto komora spalania otoczona jest pierwszym płaszczem wodnym o grubości co najmniej 30 mm i usytuowanym na wysokości głównego procesu spalania czyli do 70 cm od podstawy komory spalania a obszar u dołu komory spalania oraz poniżej komory spalania jest wyłożony płytką ceramiczną szamotową o grubości 35 mm.

Korzystnie ukośny ruszt zbudowany jest z blachy o grubości 5 mm.

Korzystnie ukośny ruszt zbudowany jest z blachy o grubości 8 mm.

Korzystnie nachylenie części ukośnych rusztu wynosi 45°.

Korzystnie nachylenie części ukośnych rusztu wynosi 60°.

Korzystnie liczba radiatorów na części ukośnej rusztu wynosi 5 sztuk.

Korzystnie grubość pierwszego płaszcza wodnego wynosi 50 mm.

Korzystnie grubość pierwszego płaszcza wodnego wynosi 80 mm.

Korzystnie filtr wodny posiada dwa zraszacze wodne, znajdujące się w drugiej części filtra.

Rozwiązanie według wynalazku cechuje prosta niezawodna i bezpieczna w eksploatacji budowa.

Zaletą wynalazku jest zwiększenie efektywności spalania paliw stałych, co za tym idzie zmniejszeniu kosztów ogrzewania oraz zmniejszenie ilości spalin, które dostają się do atmosfery dzięki zastosowaniu filtra wodnego.

Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zewnętrzną budowę kotła z układem pierwszego płaszcza wodnego, fig. 2 przedstawia zewnętrzną budowę kotła z układem pierwszego płaszcza wodnego, układ i budowę drugiego płaszcza wodnego oraz budowę filtra wodnego, fig. 3 przedstawia budowę ukośnego rusztu, fig. 4 przedstawia przekrój wewnętrzny komory spalania ze szczegółami usytuowania i budowy rusztu oraz popielnika i leja dopalającego spaliny.

Część zasadnicza kotła 1 jest wykonana z blachy kotłowej i jest scalona metodą spawalną. Zasyp kotła 1 znajduje się nad komorą spalania 7. Zasyp kotła jest ręczny. Komora spalania 7 składa się z ukośnych metalowych blach z radiatorami 2. Paliwo stałe spala się na ukośnych rusztach 10 a powietrze jest doprowadzane poprzez wentylator 3, który jest zamontowany na wysokości drugich drzwiczek od góry, to jest na wysokości głównej komory spalania 7. Ogień, który powstaje w wyniku spalania jest skierowany ku dołowi. Jest dopalany poprzez otwory 4, które są wywiercone w dolnej części ukośnego rusztu 10, po obu stronach. Taka konstrukcja rusztu 10 i komory spalania 7 powoduje, że wszelki popiół jaki się wytrąca, osadza się na rozgrzanym do czerwoności popielniku 5, którego stanowi półokrągły element stalowy, co zwiększa efektywność dopalania się tego paliwa. Popielnik 5 ze stali żaroodpornej lub innych stopów i metali, stoi na dwóch cienkich nogach z blachy o długości od 12 do 30 cm i około 3 do 8 mm grubości, znajduje się poniżej rusztu spalania, aby dzięki niej dopalać spaliny paliw stałych. Obszar u dołu komory spalania oraz poniżej komory spalania jest wyłożony płytką ceramiczną szamotową 8 o grubości między 35 mm a 70 mm. Owy element półokrągły czyli popielnik 5 służy również do opróżniania po wygaszeniu kotła i naturalnym wystudzeniu elementu. Ruszt 10 gdzie wydziela się najwyższa temperatura, to jest 70 cm od dołu jest owinięty pierwszym płaszczem wodnym 6. Chodzi o to aby woda, która dostaje się do pierwszego płaszcza wodnego 6 o grubości od 3 do 8 cm, umiejscowionego na wysokości głównego procesu spalania, to jest do 70 cm od podstawy komory spalania 7, dynamicznie się nagrzewała. Woda trafiająca do pierwszego płaszcza wodnego 6 pochodzi z drugiego płaszcza wodnego 14, pełniącego funkcję buforu cieplnego, który jest odseparowany od komory spalania 7 i od miejsca ręcznego zasypu paliwa stałego. Pozwala to na bardzo szybkie oddanie ciepła oraz nie wpływa na szybkie wychłodzenie komory spalania 7, poprzez zastosowanie dostępnego już rozwiązania, jakim jest zawór trójdrożny 18, który mierzy temperaturę wpływającej wody do płaszcza wodnego i temperatury wychodzącej z pieca. Komora spalania 7 jest połączona z drugim płaszczem wodnym 14 połączeniem kołnierzowym 9. Wymiennik ciepła, jakim jest drugi płaszcz wodny 14 składa się z trzech rzędów rur 11 ze stali kotłowej, po cztery sztuki w rzędzie. W rurach zostały zamontowane spowalniacze ślimakowe 12, aby spowolnić ruch powietrza, zwiększyć powierzchnię grzewczą i zatrzymać cząstki stałe w piecu. Na ostatnim rzędzie u dołu rur i drugim rzędzie rur też u dołu znajduje się połączenie rzędów z blachy 6 mm 19 oraz wyczystka 13. Na ostatnim rzędzie rur jest umieszczony kanał 20, który będzie prowadził do filtra wodnego. Filtr wodny 17 wykonany z blachy nierdzewnej, będący jednolitą całością kotła jest w kształcie litery U. W drugiej pionowej części filtra wodnego 21 będą zamontowane dwa zraszacze wodne 15, które będą miały za zadanie wyłapywać ciężkie cząstki za pomocą rozpylonej wody. Filtr ten będzie pochłaniał znaczącą ilość dwutlenku węgla i innych cząstek stałych. Filtr wodny 21 jest wykonany ze stali kwasoodpornej ze względu na wydzielające się kwasy. U dołu filtra zamontowano zawór spustowy 16, dzięki któremu będzie można spuścić wodę po to, aby woda po jakimś czasie mogła być wymieniona, a poza tym musi być przepompowywana do górnej części filtra.

Claims (9)

1. Kocioł grzewczy zgazowujący paliwa stałe, którego część zasadnicza stanowi jednolitą konstrukcję spawaną w kształcie prostopadłościanu, znamienny tym, że w dolnej części komory spalania (7) znajduje się ruszt (10) składający się z dwóch elementów (10a) i (10b) zbudowanych z metalowych blach o grubości co najmniej 3 mm nachylonych w kierunku do środka komory spalania (7) pod kątem co najmniej 30°, z co najmniej trzema poziomymi radiatorami (2) na ukośnej części oraz z co najmniej dwoma otworami (4) w dolnej części u podstawy, pod rusztem (10) znajduje się półokrągły element o średnicy co najmniej 15 cm utworzony z blachy żaroodpornej o grubości co najmniej 3 mm pełniąca rolę dopalacza spalin oraz popielnika (5) a spaliny z popielnika (5) trafiają na spowalniacze ślimakowe (12) znajdujące się w rurach drugiego płaszcza wodnego (14) całkowicie odseparowanego od komory spalania (7) a następnie kanałem wodnym (20) przedostają się do filtra wodnego (17), którego zadaniem jest minimalizacja emisji dwutlenku węgla i ilości innych cząstek stałych posiadającego dwa zraszacze wodne (15) i wykonanego z blachy nierdzewnej, ponadto komora spalania (7) otoczona jest pierwszym płaszczem wodnym (6) o grubości co najmniej 30 mm i usytuowanym na wysokości głównego procesu spalania czyli do 70 cm od podstawy komory spalania (7) a obszar u dołu komory spalania (7) oraz poniżej komory spalania (7) jest wyłożony płytką ceramiczną (8) szamotową o grubości 35 mm.

2. Kocioł grzewczy według zastrz. 1, znamienny tym, że ruszt (10) zbudowany jest z blachy o grubości 5 mm.

3. Kocioł grzewczy według zastrz. 1, znamienny tym, że ruszt (10) zbudowany jest z blachy o grubości 8 mm.

4. Kocioł grzewczy według zastrz. 1, znamienny tym, że nachylenie części ukośnych rusztu (10) wynosi 45°.

5. Kocioł grzewczy według zastrz. 1, znamienny tym, że nachylenie części ukośnych rusztu (10) wynosi 60°.

6. Kocioł grzewczy według zastrz. 1, znamienny tym, że liczba radiatorów na części ukośnej rusztu wynosi 5 sztuk.

7. Kocioł grzewczy według zastrz. 1, znamienny tym, że grubość pierwszego płaszcza wodnego wynosi 50 mm.

8. Kocioł grzewczy według zastrz. 1, znamienny tym, że grubość pierwszego płaszcza wodnego wynosi 80 mm.

9. Kocioł grzewczy według zastrz. 1, znamienny tym, że filtr wodny (17) posiada dwa zraszacze wodne (15), znajdujące się w drugiej części filtra (21).