^ isilli a Opublikowano dnia 12 sierpnia 1958 r.POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 40716 KI. 17 e, 7 Stefan Slawinski Lódz, Polska Urzqdzenie do wykorzystywania ciepla spalin w niskopreinych kotlowniach centralnego ogrzewania Patent trwa od dnia 9 maja 1957 i\ Patent dodatkowy do patentu nr 40425 Urzadzenie wedlug wynalazku oparte jest na zasadzie dzialania pluczek i filtrów wodnych (mieszalników), sluzacych do oczyszczania gazów w przemysle chemicznym. Przeznaczone jest ono dla kotlowni niskopreznych centralnego ogrzewa¬ nia. Zastosowanie go w kotlowniach da oszczed¬ nosci na opale dzieki temu, ze wykorzystuje sie cieplo zawarte w spalinach do przygotowania wody cieplej uzytkowej dla celów sanitarnych i gospodarczych. Równoczesnie uzyskuje sie po¬ prawe stanu sanitarnego miast i osiedli, gdyz urzadzenie daje dodatkowy efekt przez to, ze oczyszcza spaliny od zawieszonych czastek (sadza, czesci niespalone opalu) oraz pozbawia spaliny czesci lotnych siarkowych. Urzadzenie daje sie zastosowac we wspólnym ukladzie z wymienni¬ kiem korytowym dla wód odpadkowych wedlug patentu nr 40425 i ta okolicznosc stanowi jego ceche istotna. Calosc daje znaczne zwiekszenie sprawnosci srednich i duzych kotlowni central¬ nego ogrzewania i obniza roczne wydatki eksplo¬ atacyjne.Urzadzenie wedlug wynalazku uwidocznione na rysunku, na którym ' fig. 1 przedstawia przekrój pionowy aparatu, fig. 2 — przekrój poprzeczny przez komore wlotowa spalin ze wskazaniem urza¬ dzenia rozdzielczego spalin, fig. 3 — przekrój po¬ przeczny przez komore wylotowa spalin, fig. 4 — schemat polaczenia urzadzenia z wymiennikiem korytowym ciepla oraz komora chlodzaca w wido¬ ku z boku, a fig. 5 — ten sam schemat w widoku z góry.Do górnego zbiornika a urzadzenia doplywa samoczynnie zimna woda (8—10°C), która splywa strumieniami na dól na tak zwany ociekacz c wy¬ konany ze sztabek o przekroju prostokatnym w postaci stosu, po czym splywa do dolnego zbior¬ nika i zatrzymujacego grubsze czastki zawiesin zawartych w spalinach. Górna czesc dolnego zbiornika posiada króciec h, przez który odplywa poprzez syfon g ogrzana przez spaliny woda (35— 45°C) do wymiennika korytowego (fig. 4 i 5), gdzie cieplo tej wody jest wykorzystywane do przygotowania cieplej wody uzytkowej. W prze- ciwpradzie do wody spaliny sa doprowadzanaprzez otwór.7 do komofy wlotowej e, zaopatrzonej w specjalna przegrode rozdzielcza zapewniajaca równomierny doplyw spalin poprzez szczeliny p.W czasie ruchu spalin w przeciwpradzie do opa¬ dajacych strumieni wody nastepuje nie tylko ogrzanie wody, lecz i wytracenie ze spalin czastek pylu i sadzy. Osadzaniu czastek stalych sprzyja konstrukcja przegrody rozdzielczej w komorze wlotowej e. Spaliny poprzez ociekacz labiryntowy c dostaja sie do komory wylotowej b, zaopatrzo¬ nej analogicznie jak i na wlocie w przegrode roz¬ dzielcza h jako kanal ze szczelinami o równo¬ miernym wydatku i przez króciec m zasysane sia przez wentylator promieniowy oraz tloczone do komina. Czesci stale gromadzace sie w zbiorniku 1 usuwa sie przez otwarcie zasuwy /.Ogrzana woda jako odpadkowa kierowana jest do wymiennika (fig. 4), skad po ochlodzeniu kie¬ ruje sie ja do studzienki zbiorczej 15. Pompa 8 tloczy te wode przewodem 9 do komory chlodza¬ cej 10 w postaci zbiornika betonowego, umieszczo¬ nego na zewnatrz kotlowni w strefie przemarzania gruntu jako komora do zsypywania odpadków lo¬ dowych i sniegu z powierzchni ulicy. Rura tlo¬ czona zawieszona u stropu zbiornika jest dziurko¬ wana. Woda ciepla splywa na nagromadzony lód i snieg i powoduje jego topnienie. Ochlodzona woda odplywa przewodem 11 do zbiornika a i ogrzewa sie uchodzacymi spalinami. W ten spo¬ sób zamyka sie obieg wody. Nadmiar wody ze zbiornika 10 odprowadza sie przelewem do kana¬ lizacji 20.Urzadzenie jest zaopatrzone w rurke kontrolna z zaworem d, która sluzy do sprawdzenia, czy nad ociekaczem nie nastepuje parowanie. W przypad¬ ku stwierdzenia parowania zwieksza sie doplyw wody zimnej przez regulacje zaworu 18. Dla oczyszczenia komory wlotowej spalin zastosowano otwór rewizyjny /.W przebiegu procesu' chlodzenia spalin naste¬ puje nie tylko zwykla wymiana ciepla pomiedzy woda a spalinami, ale i dodatkowy odzysk ciepla utajonego, zawartego w spalinach i powstalego ze skroplenia pary wodnej spalin, gdyz spaliny ochla¬ dza sie ponizej punktu rosy. Poniewaz spaliny z kotlów niskopreznych domowych instalacji cen¬ tralnego ogrzewania maja dosc niska temperature (150—160°C) oraz wskutek uzycia gorszych gatun¬ ków opalu o duzej wilgotnosci wzglednej, punkt rosy dla spalin jest wysoki (100—110°C). Przez ochlodzenie spalin zimna woda uzyskuje sie znaczny spadek temperatury spalin oraz duza do¬ datkowa ilosc ciepla utajonego. Podwyzsza to efekt grzejny calego urzadzenia. Okolicznosc ta byla powodem, ze opisane w literaturze fachowej dotychczasowe próby wykorzystania ciepla spalin za" pomoca podgrzewaczy powierzchniowych (wo¬ da w rurkach — spaliny na zewnatrz) nie daly efektu, gdyz dopuszczalna odlotowa temperatura spalin nie mogla byc nizsza od 110°C, aby nie powodowac roszenia zewnetrznych powierzchni rur i ich korozji. Ten sam warunek dotyczyl i wo¬ dy doplywowej do nagrzewnicy, co wymagalo uprzedniego podgrzewania wody.W komorze wlotowej e nastepuje czesciowe od¬ parowanie wody, lecz para ta ulega skropleniu w ociekaczu labiryntowym c na zasadzie dzialania garnka kondensacyjnego. Stopien odparowania za¬ lezy od wlasciwego doboru ilosci wody chlodzacej i jej temperatury w stosunku do ilosci doprowa¬ dzanych spalin. Im wiecej doprowadza sie wody, tym odparowanie jest mniejsze i na odwrót. Wyso¬ kosc koncowej temperatury wody zalezy od sto¬ sunku ilosci wody do ilosci spalin. Przy malej ilosci wody w obiegu oszczedza sie na energii elektrycznej (pompa 8). W przypadku braku zapo¬ trzebowania na wode ciepla uzytkowa, która nor¬ malnie gromadzi sie w zbiorniku 12, korzysta sie z przewodu obejsciowego przy wymienniku ko¬ rytowym 13 i wode ogrzana kieruje sie z urza¬ dzenia poprzez studzienke 14 przewodem 16 do kanalizacji. Mozna równiez przewodem 21 dopro¬ wadzic goraca wode do studzienki 15 i tloczyc ja nastepnie do komory chlodzacej 10 w okresie silnych opadów sniegu. Na zasadzie danych do¬ swiadczalnych uzyskanych przy oczyszczaniu bar¬ dzo zanieczyszczonych gazów chemicznych w pluczkach mozna przyjac ilosc wody wynoszaca od 15 do 20 m3 (m2)/godz. wolnego przekroju pod¬ grzewacza o temperaturze 6—8°C. Woda ta ogrze¬ wa sie w urzadzeniu do temperatury 35—45°C.W wymienniku korytowym obniza sie jej tempe¬ rature do okolo 10—15°C i o tej temperaturze kieruje sie ja dla dalszego ochlodzenia do tempe¬ ratury 6—8°C, co przy uzyciu komory jako zbior¬ nicy sniegu lub przez zwykle rozdeszczenie latwo osiagnac. Do wymiennika korytowego 13 dopro¬ wadza sie wode uzytkowa z wodociagu 19, która po podgrzaniu do temperatury 35—40°C kiero¬ wana jest do zbiornika 12, skad za pomoca ptmrpy obiegowej doprowadzana jest do odbiorników.Zbiornik 12 winien otrzymac nagrzewnice od kotla jako zabezpieczenie awaryjne i uzupelnienie.Zasadnicze wymiary urzadzenia ustala sie zgod¬ nie z teoria obliczania mieszalników gazów i wo¬ dy. Szybkosc przeplywu spalin nalezy dobrac tak, aby przez spaliny nie byly unoszone czastki wody.Krytyczny przekrój w komorze wylotowej b znaj¬ duje sie ponad powierzchnia ociekacza, gdzie szybkosc wylotu spalin jest duza. Przy ustalaniu wolnego przekroju dla ruchu spalin uwzglednia sie przekrój zajety przez strumienie wody w prze- ciwpradzie. Wydatek obliczeniowy spalin przyj¬ muje sie dla srednich warunków obciazenia kot¬ lów — 0,6 wielkosci maksymalnej (pelne obcia¬ zenie przy tz —20°C). Odpowiada to zewnetrznej temperaturze okolo —4°C. Przy spadku tempera¬ tury zewnetrznej kotly beda pracowac ze wzrasta¬ jaca wydajnoscia podczas; gdy wydajnosc urza¬ dzenia pozostanie nie zmieniona. Nadmiar spalin odprowadza sie z czopucha 6 regulowanego za¬ suwa 5 wprost do komina. Zasuwa 4 jest czescio¬ wo przymknieta. Wentylator wyciagowy spalin oblicza sie na ilosc spalin odpowiadajaca 0,6 maksymalnej wydajnosci kotlów. Sprezanie wen¬ tylatora jest niewielkie, oblicza sie je przez usta¬ lenie oporów przeplywu przez komory i ociekacz.Dobór wlasciwego wentylatora nalezy jednak w kazdym przypadku sprawdzic doswiadczalnie tak, aby nie spowodowac zaburzen naturalnego ciagu w kotlach.Orientacyjne obliczenia wykazuja, ze koszty urzadzenia amortyzuja sie w przeciagu 2 lat, przy czym okres ten moze ulec skróceniu przy pelnym wykorzystaniu urzadzenia dla topnienia sniegu.Powstale w wyniku dzialania urzadzenia osad i szlam mozna wykorzystac po wysuszeniu go do wyrobu brykietów. Jesli przyjac, ze ilosc czesci stalych uzyskanych ze spalin wynosi okolo 5% ogólnej ilosci zuzytego paliwa, to przy wiekszych kotlowniach ilosc osadu bedzie dostatecznie duza, aby oplacala sie produkcja brykietów, które moga byc ponownie uzyte do spalania lacznie z paliwem zasadniczym.Wymiennik korytowy moze byc w.zaleznosci od wielkosci wykonany jako budowla podziemna obok kotlowni lub tez umieszczony w dodatko¬ wym pomieszczeniu obok kotlowni. Otrzymuje wtedy lekkie' przekrycie z plyt betonowych odej¬ mowanych. Pomieszczenie to winno byc utrzymy¬ wane w temperaturze + 24°C.Dla realizacji wynalazku konieczne jest opraco¬ wanie szczególowych rysunków wykonawczych urzadzenia poprzedzonych obliczeniami. Rysunki te moga byc opracowane jako typowe i powta¬ rzalne dla kotlowni centralnego ogrzewania o okreslonych wielkosciach.Inwestor bedac w posiadaniu takich typowych rysunków moze zlecic opracowanie projektu adaptacji urzadzenia do warunków miejscowych.Adaptacja dotyczy lokalizacji urzadzenia, ukladu polaczen i wymiarów przewodów, wielkosci wen¬ tylatora i pomp. \ Urzadzenie wedlug wynalazku w zasadzie winno byc stosowane przy projektowaniu nowych kotlo¬ wni, jednakze moze byc zmontowane równiez w istniejacych kotlowniach. Dla przystosowania urzadzenia do istniejacych warunków konieczna jest uprzednio szczególowa ekspertyza w terenie oraz materialy inwentaryzacyjne dotyczace istnie¬ jacej kotlowni. PL