PL66124Y1 - Piec do centralnego ogrzewania na paliwo stale - Google Patents

Description

2 PL 66 124 Υ1

Opis wzoru

Przedmiotem wzoru użytkowego jest piec do centralnego ogrzewania na paliwo stałe, stosowany, jako element systemów grzewczych służących do podgrzewania wody w instalacjach centralnego ogrzewania zarówno w budynkach mieszkalnych jak i przemysłowych.

Istnieje bardzo wiele konstrukcji pieców na paliwo stałe. Z opisu innego polskiego wzoru użytkowego nr 59000 (publ. BUP Nr 21/1998) znane jest rozwiązanie pt.: „Piec węglowy dolnopalny do instalacji centralnego ogrzewania”. Posiada on komorę ogniową otoczoną płaszczem wodnym, ruszta wodne i komorowe występy: zasypowy, ogniowy i popiołu z przodu pieca i charakteryzuje się tym, że posiada umieszczony nad rusztami wodnymi przewał zamknięty, usytuowany pod kątem tak, że jego górna część jest bliżej ściany czołowej pieca niż jego część dolna. Jest on połączony dwustronnie z płaszczem wodnym. Dalej, w głębi piec posiada kolejne przewały, dolny i górny, przy czym przewał górny połączony jest trójstronnie z płaszczem wodnym, zaś obieg wodny przewału dolnego połączony jest dodatkowo z obiegiem wodnym ruszt wodnych.

Inne rozwiązanie przedstawione jest w polskim wzorze użytkowym nr zgłoszenia 106658 (publ. BUP Nr 26/1998) pt.: „Kocioł grzewczy, węglowy”. Istota tego kotła polega na tym, że w pionowej przegrodzie, oddzielającej komorę zasypową od komory konwekcyjnej, umieszczone są pionowo rury, doprowadzające powietrze wtórne do komory paleniskowej. Ich wlot usytuowany jest w bezpośrednim sąsiedztwie drzwiczek zasypowych, zaś wylot usytuowany jest w strefie spalania komory paleniskowej. W drzwiczkach zasypowych zamocowana jest przepustnica powietrza wtórnego, natomiast, usytuowane naprzemianstronnie i równo oddalone od siebie poziome półki mają wysięg równy co najmniej połowie szerokości komory konwekcyjnej, korzystnie nie mniejszy niż komory. Z opisu innego polskiego wzoru użytkowego nr 62741 (publ. BUP Nr 26/2004) znane jest także rozwiązanie pt.: „Kocioł wodny centralnego ogrzewania do spalania węgla i/lub speletyzowanej biomasy”. Kocioł ten wyposażony jest w palenisko retortowe z układem podającym paliwo z zasobnikiem paliwa. Charakteryzuje się on tym, że obudowa układu podającego paliwo stanowi jedną całość z koroną paleniska retortowego i wyposażona jest w górnej części - przy wlocie do paleniska retortowego, mającego kształt zbliżony do prostokąta - w dwa skośne otwory dozujące dopływ powietrza pierwotnego do paleniska retortowego. Natomiast pokrywa górna tego paleniska ma 4 otwory dozujące pod pewnym kątem powietrze wtórne pod diflektor zamocowany nad paleniskiem retortowym. Kocioł ma nad paleniskiem retortowym zamontowane pod kątem do jego osi trzy płyty wodne, za którymi ma pionowo również zamontowane dalsze trzy płyty wodne. W znanych powszechnie piecach do centralnego ogrzewania z paleniskami zsypowymi, zasada ich działania polega na tym, iż paliwo jest do nich wprowadzane powyżej miejsca spalania, rurą zsypową, przez którą spada do paleniska na jego ruszt. Dodatkowe powietrze konieczne do wspomagania procesu spalania może być podawane od spodu albo z boku na ruszt. W tego rodzaju piecach najczęściej stosowane są wymienniki cieplne typu rurowego, jedno lub dwuciągowe, umieszczone nad paleniskiem. Dzięki odpowiedniemu dobraniu przekroju i właściwemu rozmieszczeniu rur - spaliny są równomiernie rozprowadzane. Natomiast wadą opisanych wymienników rurowych jest ich niska wydajność mocy w stosunku do powierzchni wymiennika. Aby poprawić tę wydajność stosuje się różnego rodzaju zawirowywacze, które poprawiają skuteczność odbioru ciepła, przy zachowaniu tej samej powierzchni wymiennika. Tego rodzaju konstrukcje wymagają jednak częstego czyszczenia. W innych piecach o znanej konstrukcji stosowane są wymienniki płaszczyznowe. W tym przypadku spaliny są odprowadzane wzdłuż płaszczyzn poziomych lub pionowych wymiennika. W wymiennikach płaszczyznowych pionowych uzyskuje się dobry stosunek mocy i przejmowanego ciepła do powierzchni wymiennika. Natomiast wymiennik płaszczyznowy poziomy dorównuje sprawnością wymiennikowi pionowemu, lecz wymaga częstszego czyszczenia, ponieważ w przeciwnym wypadku sadza gromadząca się na poziomych powierzchniach zmniejsza wydajność wymiennika. Z kolei w piecach z paleniskiem wrzutowym, z otwartą komorą spalania, problemy stwarza spadający pellet, tj. drobny materiał opałowy ze sprasowanych pod wysokim ciśnieniem odpadów z biomasy, zwłaszcza z odpadów drzewnych, który odbija się od podłoża i wypada do popielnika. Z opisu polskiego wzoru użytkowego nr 52819 (publ. BUP Nr 04/1992) znany jest „Piec węglowy centralnego ogrzewania”. Piec ten posiada na pionowej ścianie czołowej nad paleniskiem z rusztem umocowane wkłady ceramiczne, między którymi znajdują się kanały spalinowe. U góry nad kanałami spalinowymi osadzona jest kierownica powietrza górnego spalania i przegroda przepływu turbu- 3 PL 66 124 Υ1 lentnego spalin. U dołu pod kanałami spalinowymi znajduje się kierownica powietrza środkowego i dolnego.

Celem opracowanego rozwiązania jest uzyskanie jak najwyższej sprawności cieplnej pieca przy jak najmniejszym zużyciu paliwa, a także wydłużenie żywotności pieca.

Cel ten osiągnięto poprzez opracowanie nowej konstrukcji pieca, z nowym rodzajem paleniska, składającym się z żeliwnego rusztu obudowanego skośnymi bocznymi ściankami i osłaniającą blachą, przy czym palenisko umieszczane w komorze spalania oraz rurowy wymiennik umieszczony w komorze wymiennika - usytuowane są względem siebie szeregowo we wspólnym korpusie, zaś komora spalania oraz komora wymiennika połączone są ze sobą kanałem. Natomiast skośne boczne ścianki paleniska uformowane są z elementów zasadniczo pustych w środku, tworzących kanały powietrzne wyprowadzone ponad ruszt.

Korzystnie żeliwny ruszt posiada co najmniej jedną skośną napowietrzającą szczelinę.

Korzystnie skośne boczne ścianki osłaniające palenisko wyposażone są w napowietrzające otwory.

Korzystnie po bokach paleniska umieszczony jest pionowy płaszcz wodny, zaś znajdujący się w komorze wymiennika rurowy wymiennik jest połączony z płaszczyznowym wymiennikiem.

Korzystnie osłaniająca blacha paleniska - umieszczona przed żeliwnym rusztem w przedniej części komory spalania - umieszczona jest pod skosem, zaś w palenisku zamontowany jest zautomatyzowany pogrzebacz usuwający ewentualne spieki powstające na palenisku podczas spalania, przy czym napowietrzająca szczelina lub napowietrzające otwory stanowią końcowe wyloty obwodowego kanału. W piecu do centralnego ogrzewania na paliwo stałe, według opracowanego wzoru użytkowego, w bezpośrednim pobliżu paleniska usytuowany jest jedynie pionowy płaszcz wodny. Odbiera on stosunkowo niewielką ilość ciepła spalin.

Temperatura tych spalin - przemieszczających się w górną część komory spalania, a następnie kanałem w dół do dolnej części komory wymiennika - jest wciąż bardzo wysoka. Tym samym gorące spaliny wprowadzone do komory wymiennika, pod rurowym wymiennikiem ogrzewają natychmiast dolną część płaszczyznowego wymiennika oraz rurowego wymiennika, gdzie woda w wymienniku ma najniższą temperaturę. Dzięki temu temperatura spalin w dolnej części komory wymiennika jest wysoka, a temperatura rurowego wymiennika i płaszczyznowego wymiennika niska - ewentualne skropliny są szybko osuszane. Wydłuża to żywotność obu wymienników. Umiejscowienie wylotu spalin w górnej części komory wymiennika powoduje, iż temperatura spalin jest najniższa w górnej części wymiennika, gdzie temperatura wody w rurowym wymienniku oraz płaszczyznowym wymienniku jest najwyższa, co podobnie zmniejsza ryzyko pojawienia się na nich skroplin. W opracowanej konstrukcji pieca rozwiązano także problem wypadającego do popielnika pelle-tu. Zastosowano tu bowiem blachę osłaniającą. Stanowi ją zamocowana pod skosem ostatnia blacha paleniska, która umieszczona jest za żeliwnym rusztem i przed popielnikiem. Dzięki niej pellet nie wpada już w nieopalonej postaci do popielnika. Konstrukcja ta nie utrudnia wysypywania się popiołu z paleniska. Równocześnie uzyskuje się możliwość zupełnego spalania podawanego paliwa, a tym samym wyższą sprawność cieplną pieca przy tym samym zużyciu paliwa, niż w dotychczas znanych konstrukcjach.

Dodatkowo, w opracowanym rozwiązaniu ruszt paleniska wykonany jest z żeliwa, co wpływa na wydłużenie żywotności paleniska, ponieważ pomimo zastosowania niewłaściwego, zanieczyszczonego paliwa, ruszt żeliwny jest bardziej odporny na korozję i przegrzania, niż stosowane dotychczas ruszta metalowe. W przypadku zużycia się żeliwnego rusztu można go łatwo wymienić. Natomiast pozostała część paleniska zbudowana jest ze stali żaroodpornej, dzięki czemu nie reaguje ona na wysokie temperatury spalania paliwa. Poszczególne elementy paleniska są też zasadniczo puste w środku i jest do nich wprowadzane powietrze, którego obieg wspomagany jest przez dmuchawę. Powietrze wychładza w pewnym stopniu te elementy i wstępnie ogrzane w obwodowym kanale wprowadzane jest poprzez napowietrzające szczeliny i napowietrzające otwory do paleniska.

Funkcjonalność opracowanego rozwiązania podnosi także konstrukcja jego zautomatyzowanego pogrzebacza, który czyści ruszt zarówno ruchem do przodu, jak i ruchem do tyłu. Dodatkowo, wówczas, kiedy zautomatyzowany pogrzebacz, znajduje się w pozycji spoczynku - osłania on tylną ściankę popielnika i podobnie jak umieszczona z przodu osłaniająca blacha - zapobiega niepożądanemu przesypywaniu się nieopalonego pelletu bezpośrednio do popielnika. 4 PL 66 124 Υ1

Dzięki specyficznej budowie paleniska i odpowiedniemu napowietrzaniu - zarówno pierwotnemu, jak i wtórnemu - uzyskuje się dobre wyniki spalania bez konieczności stosowania elementów z szamotu.

Opracowane palenisko bardzo dobrze przewodzi ciepło, w związku z tym wymaga ono chłodzenia, które realizowane jest poprzez powietrze dostarczane do spalania poprzez napowietrzające szczeliny.

Dodatkowo sprawność paleniska podniesiona jest dzięki temu, że powietrze dostarczane do niego zostaje wstępnie ogrzane powietrzem odzyskanym z obudowy paleniska. Powietrze to jest przeprowadzane wzdłuż stref najcieplejszych paleniska, czyli za pogrzebaczem i wzdłuż rury zsypowej paliwa, a dopiero potem wprowadzane jest do otworów napowietrzających, zabezpieczając obudowę paleniska przed nadmiernym przegrzewaniem.

Zaletą opracowanej konstrukcji jest także rozwiązanie problemu zalegających spieków i resztek popiołu, które gromadząc się i zalegając w palenisku powodują zmniejszenie mocy oraz sprawności paleniska. Problem ten został rozwiązany poprzez zastosowanie zautomatyzowanego pogrzebacza.

Piec do centralnego ogrzewania na paliwo stałe, według opracowanego wzoru użytkowego został bliżej przedstawiony na rysunku, który przedstawia przekrój pieca.

Jak pokazano na rysunku, w opracowanym piecu pellet 1 podawany jest do paleniska 2 poprzez ślimakowy podajnik 3 do materiałów sypkich bez rdzenia. Ślimakowy podajnik 3 połączony jest z motoreduktorem poprzez zdawczy wałek umocowany osiowo w dwóch łożyskach - tak, aby nie przenosił momentów skrętnych i aby nie tracił osiowości względem łożysk. Moment napędowy przekazywany jest poprzez pośredni wałek z zawleczką. Ma to na celu wyeliminowanie ewentualnych nie-osiowości pomiędzy wałkiem motoreduktora, a zdawczym wałkiem. Wszelkie odchylenia osi pomiędzy wałkiem motoreduktora, a zdawczym wałkiem niwelowane są na połączeniu luźnym pomiędzy pośrednim wałkiem z zawleczką, a zdawczym wałkiem. Rozwiązanie takie zapewnia wydłużoną żywotność motoreduktora, który pracuje cały czas osiowo.

Aby pellet 1 nie spadał do popielnika 4 ostatnią blachę paleniska 2 stanowi osłaniająca blacha 5, która umieszczona jest pod skosem przed popielnikiem 4.

Opracowany piec posiada palenisko 2 z otwartą komorą spalania 6, przy czym spalanie odbywa się w nim na żeliwnym ruszcie 7, specjalnie odlanym, w którym wykonane są napowietrzające szczeliny 8. Umieszczone w żeliwnym ruszcie 7 napowietrzające szczeliny 8 oraz napowietrzające otwory 9 wykonane w skośnych bocznych ściankach 10 - są skośne. Dzięki temu te pierwsze, które są szczególnie narażone na zapychanie - oczyszczają się w chwili przepływu przez nie strumienia powietrza. Powietrze pierwotne podawane jest od spodu żeliwnego rusztu 7. Powietrze wtórne podawane jest napowietrzającymi otworami 9, umieszczonymi nad żeliwnym rusztem 7, w skośnych bocznych ściankach 10 paleniska 2. Skośne boczne ścianki 10 dodatkowo powodują zawirowanie i „ściśnięcie” płomienia, powodując lepsze napowietrzenie płomienia.

Chłodzenie paleniska 2 realizowane jest poprzez powietrze dostarczane do spalania. Powietrze to przechodzi wzdłuż stref najcieplejszych paleniska 2 - za zautomatyzowanym pogrzebaczem 11 i wzdłuż zsypowej rury 12 pelletu 1, a dopiero potem do napowietrzających otworów 9, zabezpieczając obudowę paleniska 2 przed nadmiernym przegrzewaniem.

Po bokach paleniska 2 umieszczono pionowy płaszcz wodny 13, który łączy się z rurowym wymiennikiem 14, przy czym rurowy wymiennik 14 ustawiony jest względem paleniska 2 szeregowo w znajdującej się obok komory spalania 6 komorze wymiennika 15. Dzięki umieszczeniu wokół paleniska 2 pionowego płaszcza wodnego 13 - następuje wstępne ogrzanie wody przy jednoczesnym jedynie wstępnym schłodzeniu spalin. Dzięki temu spaliny unoszące się w górę ponad paleniskiem 2, a następnie przemieszczające się w dół kanałem 16 do dolnej części komory wymiennika 15 - mają wciąż bardzo wysoką temperaturę i skutecznie ogrzewają nawet najniższe części rurowego wymiennika 14 i znajdującego się obok niego płaszczyznowego wymiennika 17. W opracowanym rozwiązaniu -inaczej, niż w znanych dotychczas piecach - spaliny docierające do dolnych elementów rurowego wymiennika 14 mają wysoką temperaturę. Wpływa to na znaczne ograniczenie procesu skraplania, które powstaje na skutek różnicy temperatur, jaka zazwyczaj występuje pomiędzy dolną częścią rurowego wymiennika 14 wypełnionego zimną wodą a temperaturą docierających tu spalin. W efekcie rurowy wymiennik 14 zostaje natychmiast jednolicie rozgrzany, a jednocześnie zmniejszone zostaje zagrożenie jego niszczenia poprzez mieszaninę wytwarzających się w procesie spalania związków szkodliwych dla zwykłej stali ze skroploną parą wodną.

Claims (8)

1. 5 PL 66 124 Υ1 W opisanym urządzeniu jego korpus 18 składa się tym samym z dwóch usytuowanych obok siebie komór, tj. z komory spalania 6 oraz ze znajdującej się obok komory wymiennika 15, połączonych ze sobą kanałem 16. Dodatkowo, sprawność paleniska 2 podniesiona jest dzięki temu, że powietrze dostarczane do niego poprzez obwodowe kanały 19 zostaje wstępnie ogrzane ciepłem odzyskanym z obudowy paleniska 2, tj. z korpusu 18. Powietrze to jest przeprowadzane wzdłuż stref najcieplejszych paleniska 2, czyli za zautomatyzowanym pogrzebaczem 11 i wzdłuż zsypowej rury 12 paliwa, a dopiero potem wprowadzane jest do napowietrzających szczelin 8 lub napowietrzających otworów 9, zabezpieczając obudowę paleniska przed nadmiernym przegrzewaniem. Zastrzeżenia ochronne 1. Piec do centralnego ogrzewania na paliwo stale, wyposażony w palenisko połączone układem podającym paliwo z zasobnikiem paliwa oraz z rurowym wymiennikiem ciepła, a także płaszczyznowym wymiennikiem ciepła, znamienny tym, że składające się z żeliwnego rusztu (7) obudowanego skośnymi bocznymi ściankami (10) i osłaniającą blachą (5) palenisko (2) umieszczane w komorze spalania (6) oraz rurowy wymiennik (14) umieszczony w komorze wymiennika (15) - usytuowane są względem siebie szeregowo we wspólnym korpusie (18), przy czym komora spalania (6) oraz komora wymiennika (15) połączone są ze sobą kanałem (16), natomiast skośne boczne ścianki (10) paleniska (2) uformowane są z elementów zasadniczo pustych w środku, tworzących kanały powietrzne wyprowadzone ponad ruszt (7).
2. 2. Piec do centralnego ogrzewania na paliwo stałe, według zastrz. 2, znamienny tym, że żeliwny ruszt (7) posiada co najmniej jedną skośną napowietrzającą szczelinę (8).
3. 3. Piec do centralnego ogrzewania na paliwo stale, według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że osłaniające palenisko (2) skośne boczne ścianki (10) wyposażone są w napowietrzające otwory (9).
4. 4. Piec do centralnego ogrzewania na paliwo stałe, według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że po bokach paleniska (2) umieszczono pionowy płaszcz wodny (13).
5. 5. Piec do centralnego ogrzewania na paliwo stale, według jednego z zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że znajdujący się w komorze wymiennika (15) rurowy wymiennik (14) połączony jest z płaszczyznowym wymiennikiem (17).
6. 6. Piec do centralnego ogrzewania na paliwo stałe, według jednego z zastrzeżeń od 1 do 5, znamienny tym, że osłaniająca blacha (5) paleniska (2) - umieszczona przed żeliwnym rusztem (7) w przedniej części komory spalania (6) - umieszczona jest pod skosem.
7. 7. Piec do centralnego ogrzewania na paliwo stałe, według jednego z zastrzeżeń od 1 do 6, znamienny tym, że w palenisku (2) zamontowany jest zautomatyzowany pogrzebacz (11) usuwający ewentualne spieki powstające na palenisku (2) podczas spalania.
8. 8. Piec do centralnego ogrzewania na paliwo stałe, według jednego z zastrzeżeń od 1 do 7, znamienny tym, że napowietrzająca szczelina (8) lub napowietrzające otwory (9) stanowią końcowe wyloty obwodowego kanału (19).