RU2488037C1

RU2488037C1 - Water-heating boiler

Info

Publication number: RU2488037C1
Application number: RU2011146837/06A
Authority: RU
Inventors: Юрий Михайлович Селиванов
Original assignee: Юрий Михайлович Селиванов; Селиванов Максим Юрьевич
Priority date: 2011-11-17
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2013-07-20
Also published as: RU2011146837A

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: water-heating boiler comprises a unit of fuel supply, comprising a hopper and a feeder, a heat exchanger, a furnace with a fire grate, where the first air duct channel is connected, stretching via the bottom part of the heat exchanger, an afterburning unit communicated with the furnace and made of fireproof bricks, arranged in the cavity of the heat exchanger and comprising a hollow body, where an afterburner is placed with holes for gases arrival, and communicated with the second air duct channel stretching via the lower part of the heat exchanger, the feeder comprises three open hollow coaxially installed cylinders with longitudinal cuts, geometric dimensions of which correspond to geometric dimensions of the hopper outlet, at the same time the second and second cylinders are installed with the possibility of rotation.

EFFECT: invention makes it possible to increase calorific value and duration of boiler operation.

20 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к устройствам для сжигания топлива, предпочтительно твердого, и может быть использовано в системах водяного обогрева жилых и производственных помещений, а также для горячего водоснабжения.The invention relates to a power system, and in particular to devices for burning fuel, preferably solid, and can be used in water heating systems of residential and industrial premises, as well as for hot water supply.

Известен «Автоматизированный угольный котел» по патенту РФ №104668 на полезную модель, содержащий бункер для твердого топлива, перпендикулярно к нему расположенное устройство подачи топлива, горелочное устройство, устройство подачи воздуха, теплоизолированную водоохлаждаемую топку, состоящую из камеры сгорания и камеры дожигания, теплообменник, экономайзер, золоуловитель, зольник, а также блок автоматизации и электропривод, отличающийся тем, что внутри теплообменника, выполненного в форме вертикального кругового полого цилиндра с крышкой в одном основании, и фланцем крепления в другом основании, расположены камера дожигания с одним или более турбулизаторами, имеющая форму вертикального кругового полого цилиндра, одно основание которого открыто во внутренний объем теплообменника, другое - в канал горловины, соединяющей камеру дожигания с камерой сгорания, кольцевая камера теплоносителя с патрубками подвода и отвода жидкого теплоносителя, образованная корпусом теплообменника и корпусом камеры дожигания, при этом дымогарные трубы крепятся к торцевым поверхностям камеры теплоносителя и образуют сквозные каналы, соединяющие камеру дожигания с экономайзером, представляющим собой кольцевую камеру между двумя вертикальными коаксиальными цилиндрами, внутренний из которых является корпусом теплообменника, внешний располагают таким образом, чтобы между основаниями цилиндров был зазор, камера сгорания выполнена в форме горизонтально расположенного кругового цилиндра, в одном основании которого расположены фланец крепления горелочного устройства и трубка подачи вторичного воздуха, в другом основании - опора для закрепления вала шнека и дверца первичного розжига угля, а устройство подачи твердого топлива выполнено в виде шнекового конвейера, заключенного в цилиндрический корпус, вал которого проходит от бункера через камеру сгорания вдоль оси горелочного устройства, так, что внутренняя полутруба горелочного устройства является продолжением корпуса шнекового конвейера и имеет диаметр, равный диаметру трубы корпуса шнекового конвейера.The well-known "Automated coal boiler" according to the patent of the Russian Federation No. 104668 for a utility model containing a solid fuel hopper, a fuel supply device perpendicular to it, a burner device, an air supply device, a heat-insulated water-cooled furnace, consisting of a combustion chamber and an afterburner, a heat exchanger, an economizer, an ash collector, an ash pan, and also an automation unit and an electric drive, characterized in that inside the heat exchanger made in the form of a vertical circular hollow cylinder from the roofs an afterburner with one or more turbulators, having the form of a vertical circular hollow cylinder, one base of which is open into the internal volume of the heat exchanger, the other into the neck channel connecting the afterburner to the combustion chamber, an annular coolant chamber with nozzles for supplying and discharging liquid coolant, formed by a heat exchanger housing and an afterburner body, while the smoke tubes are attached to the end surfaces of the chambers The heat transfer fluids also form through channels connecting the afterburner with the economizer, which is an annular chamber between two vertical coaxial cylinders, the inner of which is the heat exchanger body, the outer ones are arranged so that there is a gap between the cylinder bases, the combustion chamber is made in the form of a horizontally arranged circular cylinder, in one base of which there is a mounting flange of the burner device and a secondary air supply pipe, in another base - a support for fixing the screw shaft and the door for primary ignition of coal, and the solid fuel supply device is made in the form of a screw conveyor enclosed in a cylindrical housing, the shaft of which passes from the hopper through the combustion chamber along the axis of the burner device, so that the inner half-tube of the burner device is a continuation the housing of the screw conveyor and has a diameter equal to the diameter of the pipe of the housing of the screw conveyor.

Основным недостатком автоматизированного угольного котла является то, что его устройство для подачи топлива выполнено в виде шнекового конвейера. В таких конвейерах часто случается заклинивание шнека при попадании крупных фракций топлива в зону стыка шнека и топки или шнека и бункера. Кроме того, к недостаткам шнековых конвейеров можно отнести перегрев шнека, находящегося в зоне горения, и, следовательно, необходимость его охлаждения. В случае использования такого конвейера, подача воздуха в зону горения будет затруднена, и потребуется наличие дополнительных устройств в виде специальных вентиляторов наддува, что исключает возможность работы котла в энергонезависимом режиме. Также прототип предусматривает размещение шнека в зоне горения. Металл в этом случае под действием высоких температур теряет свои механические свойства и начинает деформироваться, а значит, в конструкцию прототипа необходимо дополнительно вводить приспособления для охлаждения шнека. Это создает дополнительное усложнение конструкции. Более того, поскольку шнек размещен в зоне горения и подвержен воздействию высоких температур, использование легковоспламеняющихся видов топлива становится невозможным, так как возможно его возгорание в бункере.The main disadvantage of an automated coal boiler is that its fuel supply device is made in the form of a screw conveyor. In such conveyors, auger jamming often occurs when large fractions of fuel get into the zone of the junction of the auger and furnace or auger and hopper. In addition, overheating of the auger located in the combustion zone, and, therefore, the need for its cooling, can be attributed to the disadvantages of screw conveyors. In the case of using such a conveyor, air supply to the combustion zone will be difficult, and additional devices will be required in the form of special boost fans, which eliminates the possibility of the boiler working in non-volatile mode. Also, the prototype provides for the placement of the auger in the combustion zone. In this case, the metal under the influence of high temperatures loses its mechanical properties and begins to deform, which means that it is necessary to additionally introduce devices for cooling the screw into the design of the prototype. This creates an additional complication of the design. Moreover, since the auger is located in the combustion zone and is subject to high temperatures, the use of flammable fuels becomes impossible, since it is possible to ignite in the hopper.

Известна также «Печь Михеенко» по патенту РФ №2243450 на изобретение, содержащая топку с колосниками, поддувало и водонагревательный узел, включающий водонаполненную полость, поверхность нагрева которого установлена с возможностью взаимодействия с газообразными продуктами сгорания, и дымовую трубу, отличающаяся тем, что печь снабжена камерой дожигания и теплообменной камерой, в полости которой размещена теплообменная секция, при этом топка посредством канала для выхода топочных газов, выполненного в верхней части торца топки, сообщена с нижним концом камеры дожигания, верхний конец теплообменной камеры газовым каналом сообщен с верхним концом камеры дожигания, а нижний конец теплообменной камеры сообщен дымоходом с дымовой трубой, верхняя стенка теплообменной камеры выполнена в виде водонагревательного узла, полость поддувала сообщена с нижним концом камеры дожигания каналом для подвода дополнительного воздуха, снабженным регулирующей заслонкой, вокруг выпускного отверстия канала сформирован газораспределительный колодец, выполненный в виде рядов шамотных кирпичей, попарно размещенных в шахматном порядке друг на друге, стенки топки и камеры дожигания выполнены из шамотного кирпича. Печь Михеенко принята за прототип.Also known is the “Mikheenko stove” according to RF patent No. 2243450 for an invention containing a firebox with grates, blown and a water heating unit including a water-filled cavity, the heating surface of which is installed with the possibility of interaction with gaseous products of combustion, and a chimney, characterized in that the furnace is equipped with the afterburner and the heat exchange chamber, in the cavity of which the heat exchange section is located, while the furnace is in communication with the channel for the exit of flue gases, made in the upper part of the end of the furnace the lower end of the afterburning chamber, the upper end of the heat exchange chamber by a gas channel is in communication with the upper end of the afterburning chamber, and the lower end of the heat exchange chamber is communicated with a chimney with a chimney, the upper wall of the heat exchange chamber is made in the form of a water heating unit, the cavity of the blower is communicated with the lower end of the afterburning chamber by a supply channel additional air, equipped with a control flap, a gas distribution well is formed around the outlet of the channel, made in the form of rows of chamotte bricks it pairs arranged in a checkerboard pattern on each other, the walls of the furnace and the afterburner chamber are made of refractory bricks. Mikheenko stove is taken as a prototype.

Основным недостатком прототипа является то, что он не предусматривает наличия устройства для подачи топлива, а это, помимо увеличения трудоемкости, увеличивает время нагрева воды, поскольку топливо необходимо закладывать в топку по мере надобности вручную. Кроме того, в прототипе для процесса дожигания используется холодный воздух, что ведет к дополнительному расходу теплоотдачи на подогрев этого воздуха, а значит, снижается КПД котла.The main disadvantage of the prototype is that it does not provide a device for supplying fuel, and this, in addition to increasing the complexity, increases the heating time of the water, since the fuel must be laid in the furnace as needed manually. In addition, in the prototype, cold air is used for the afterburning process, which leads to an additional heat consumption for heating this air, which means that the boiler efficiency is reduced.

Техническими результатами, достигаемыми при использовании заявляемого изобретения, являются:The technical results achieved by using the claimed invention are:

- повышение теплотворной способности печи и длительности работы котла за счет снижения потерь тепла;- increase the calorific value of the furnace and the duration of the boiler by reducing heat loss;

- повышение долговечности работы котла за счет исключения контакта его рабочих элементов с высокими температурами;- increase the durability of the boiler due to the exclusion of contact of its working elements with high temperatures;

- повышение удобства в эксплуатации, за счет автоматизации процессов работы котла;- improving ease of use, by automating the processes of the boiler;

- экологические преимущества за счет полного сгорания топлива.- environmental benefits due to the complete combustion of fuel.

Технические результаты достигаются за счет того, что водогрейный котел, содержащий топку, теплообменник, дымовую трубу, дожигатель с отверстиями для поступления газов, воздуховод, в топке расположена колосниковая решетка, к которой подведен первый воздуховодный канал, топка сообщена с внутренней полостью дожигателя, выполненного из огнеупорного материала, снабжен узлом дожигания, содержащим полый корпус из огнеупорного материала, и сообщенную с ним трубу из огнеупорного материала, узел дожигания расположен в полости теплообменника, корпус узла дожигания сообщен с топкой, при этом в полости корпуса узла дожигания размещен дожигатель, дожигатель сообщен со вторым воздуховодным каналом, проходящим через нижнюю часть теплообменника, нижняя часть дожигателя расположена на уровне канала выхода продуктов горения из топки, первый воздуховодный канал для подвода воздуха к колосниковой решетке проходит через нижнюю часть теплообменника, теплообменник расположен сбоку топки, в верхней и нижней частях корпуса топки выполнены продольные вырезы, котел снабжен узлом подачи топлива, состоящим из бункера и дозатора, дозатор состоит из трех разомкнутых полых цилиндров с продольными вырезами, вырезы всех цилиндров по периметру имеют одинаковые геометрические размеры, первый цилиндр закреплен относительно корпуса топки и выполнен с двумя продольными вырезами, верхний продольный вырез расположен напротив выхода бункера, при этом геометрические размеры по периметру указанного выреза соответствуют геометрическим размерам выхода бункера по его периметру, нижний продольный вырез первого цилиндра расположен напротив верхнего выреза первого цилиндра и сообщен с полостью топки через верхний продольный вырез в корпусе топки, при этом наружная поверхность верхнего выреза топки является ответной по отношению к наружной поверхности первого цилиндра дозатора и плотно прилегает к ней, второй цилиндр дозатора расположен внутри первого цилиндра соосно с ним и с зазором относительно него, второй цилиндр выполнен с одним продольным вырезом для сообщения выхода бункера с внутренней полостью второго цилиндра, третий цилиндр дозатора - отсекатель расположен в зазоре между первым и вторым цилиндрами соосно с ними и выполнен с двумя продольными вырезами, расположенными под углом 90°, первый продольный вырез отсекателя предназначен для обеспечения сообщения внутренней полости второго цилиндра с выходом бункера, второй продольный вырез отсекателя предназначен для сообщения полости второго цилиндра с топкой, второй цилиндр установлен с возможностью вращения по направлению ко второму вырезу отсекателя, третий цилиндр установлен с возможностью вращения по направлению вращения второго цилиндра, дозатор содержит зацепляющее устройство, обеспечивающее совместное вращение отсекателя и второго цилиндра после того, как второй цилиндр повернется на 90° по направлению ко второму вырезу отсекателя, второй цилиндр и отсекатель связаны с приводным устройством.Technical results are achieved due to the fact that the boiler containing a furnace, a heat exchanger, a chimney, an afterburner with gas inlets, an air duct, there is a grate in the furnace, to which the first air duct is connected, the furnace is in communication with the internal cavity of the afterburner made of refractory material, is equipped with an afterburning unit containing a hollow body of refractory material, and a pipe made of refractory material communicated with it, the afterburner is located in the cavity of the heat exchanger, which the body of the afterburner is in communication with the furnace, while a afterburner is located in the cavity of the body of the afterburner, the afterburner is in communication with the second air duct passing through the lower part of the heat exchanger, the lower part of the afterburner is located at the level of the outlet of combustion products from the furnace, the first air duct for supplying air to the grate passes through the lower part of the heat exchanger, the heat exchanger is located on the side of the furnace, longitudinal cutouts are made in the upper and lower parts of the furnace body, the boiler is equipped with a fuel supply unit willow consisting of a hopper and a dispenser, the dispenser consists of three open hollow cylinders with longitudinal cuts, the cuts of all cylinders around the perimeter have the same geometric dimensions, the first cylinder is fixed relative to the furnace body and made with two longitudinal cuts, the upper longitudinal cutout is located opposite the exit of the hopper, the geometrical dimensions along the perimeter of the indicated cut-out correspond to the geometrical dimensions of the hopper exit along its perimeter, the lower longitudinal cutout of the first cylinder is located opposite in the upper cutout of the first cylinder and is in communication with the furnace cavity through the upper longitudinal cutout in the furnace body, while the outer surface of the upper cutout of the furnace is responsive to the outer surface of the first cylinder of the dispenser and the second cylinder of the dispenser is located coaxially with the inside of the first cylinder him and with a gap relative to it, the second cylinder is made with one longitudinal cutout to communicate the output of the hopper with the inner cavity of the second cylinder, the third dispenser cylinder - the cutter is located in the gap between the first and second cylinders is coaxial with them and is made with two longitudinal cutouts located at an angle of 90 °, the first longitudinal cut-out of the cutter is designed to provide communication between the inner cavity of the second cylinder and the hopper exit, the second longitudinal cut-out of the cutter is designed to communicate the cavity of the second cylinder with the furnace , the second cylinder is rotatably mounted towards the second cut-out of the cutter, the third cylinder is rotatably mounted in the direction of rotation of the second cylinder, the dispenser contains an engaging device for joint rotation of the cutter and the second cylinder after the second cylinder rotates 90 ° towards the second cutout of the cutter, the second cylinder and the cutter are connected to the drive device.

Как минимум часть отсекателя, находящаяся напротив верхнего продольного выреза топки, может быть выполнена из огнеупорного теплоизолирующего материала.At least part of the cutter, located opposite the upper longitudinal cutout of the furnace, can be made of refractory heat-insulating material.

В полости бункера над его выходом может быть размещен рыхлитель, связанный с приводным устройством.In the cavity of the hopper above its outlet, a cultivator connected to the drive device can be placed.

Верхний вырез первого цилиндра дозатора может плотно контактировать по периметру с выходом бункера.The upper cutout of the first dispenser cylinder can tightly contact along the perimeter with the output of the hopper.

Под топкой может быть размещен выкатной золосборник.A roll-out ash pan can be placed under the firebox.

Рыхлитель может быть выполнен в виде металлической трубы, к наружной стороне которой прикреплены штыри.The cultivator can be made in the form of a metal pipe, to the outside of which pins are attached.

Топка может быть выполнена цилиндрической.The furnace may be cylindrical.

Топка может быть снабжена огнеупорной теплоизоляцией.The furnace can be equipped with refractory thermal insulation.

В нижней части топки под колосниковой решеткой может быть размещен золоудалитель, выполненный в виде двух цилиндров с продольными вырезами, предназначенными для сбора золы, золоудалитель может быть связан с приводным устройством, обеспечивающим согласованное вращение цилиндров золоудалителя и второго цилиндра с отсекателем, при этом цилиндры золоудалителя механически связаны друг с другом с возможностью обеспечения их вращения в противоположных направлениях относительно друг друга.An ash collector made in the form of two cylinders with longitudinal cuts designed to collect ash can be placed in the lower part of the furnace under the grate; the ash collector can be connected to a drive device that ensures coordinated rotation of the ash and second cylinders with a cutter, while the ash cylinders are mechanically connected with each other with the possibility of ensuring their rotation in opposite directions relative to each other.

Вырез каждого цилиндра золоуловителя в поперечном сечении может иметь форму геометрического сектора.The cutout of each ash collector cylinder in cross section may take the form of a geometric sector.

Золосборник может быть снабжен дверцей.The ash pan can be equipped with a door.

Воздуховодные каналы могут быдь снабжены вентилятором.Air ducts can be equipped with a fan.

Входы обоих воздуховодных каналов могут быть снабжены регулирующими клапанами.The inlets of both air ducts can be equipped with control valves.

Дожигатель может быть снабжен завихрителем, установленным в нижней части дожигателя.The afterburner may be equipped with a swirler mounted at the bottom of the afterburner.

Водогрейный котел может быть снабжен дополнительным третьим воздуховодным каналом, подающим воздух в топку.The hot water boiler can be equipped with an additional third air duct supplying air to the furnace.

Дополнительный воздуховодный канал может проходить через теплообменник.An additional air duct may pass through the heat exchanger.

Дополнительный воздуховодный канал может быть снабжен регулирующим клапаном.An additional air duct may be provided with a control valve.

На входе дополнительного воздуховодного канала может быть установлен вентилятор.A fan can be installed at the inlet of the additional air duct.

Водогрейный котел может быть снабжен блоком управления, электрически связанным с датчиками контроля параметров котла.The boiler can be equipped with a control unit that is electrically connected to the sensors for monitoring the parameters of the boiler.

Топка может быть снабжена дверцей.The furnace can be equipped with a door.

Заявляемое устройство относится к автоматизированным котлам, работающим на любом виде твердого топлива, предпочтительно на угле фракции 0-70, и предназначенным для отопления помещений любой площади или для утилизации отходов.The inventive device relates to automated boilers operating on any type of solid fuel, preferably on a coal of fraction 0-70, and intended for heating rooms of any area or for waste disposal.

Предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить регулируемую подачу твердого топлива в топку, а также своевременное удаление сгоревших остатков (золы). Кроме того, оно конструктивно предотвращает прорыв продуктов горения наружу из зоны горения. Это осуществляется за счет наличия устройства подачи топлива в зону горения котла.The proposed technical solution allows for the regulated supply of solid fuel to the furnace, as well as the timely removal of burnt residues (ash). In addition, it constructively prevents the breakdown of combustion products outward from the combustion zone. This is due to the presence of a device for supplying fuel to the combustion zone of the boiler.

Заявляемый котел содержит топку с устройством подачи топлива, теплообменник, содержащий водонаполненную полость (водяную рубашку), водонаполненные вертикально ориентированные трубы, воздуховод, узел дожигания и дымовую трубу. Котел также содержит золоудалитель, связанный через приводное устройство с дозатором и рыхлителем.The inventive boiler contains a furnace with a fuel supply device, a heat exchanger containing a water-filled cavity (water jacket), water-filled vertically oriented pipes, air duct, afterburner and chimney. The boiler also contains an ash remover connected through a drive unit to a dispenser and a cultivator.

Бункер для топлива расположен над топкой и предназначен для подачи топлива в топку через рыхлитель и дозатор. Топливо помещается в бункер заранее для того, чтобы во время работы котла не надо было каждый раз вручную подкладывать топливо в топку. Режим подачи топлива из бункера в топку согласован работой приводного устройства, задающего режим работы дозатора.The fuel hopper is located above the furnace and is designed to supply fuel to the furnace through the cultivator and dispenser. Fuel is placed in the hopper in advance so that during the operation of the boiler it is not necessary to manually put fuel into the furnace each time. The mode of supply of fuel from the hopper to the furnace is coordinated by the operation of the drive device that sets the dispenser operation mode.

Согласование моментов открытия выхода бункера с работой дозатора позволяет упростить процесс подачи топлива в зону горения, то есть перед запуском котла необходимо один раз засыпать туда топливо, и на протяжении дальнейшей работы котла топливо будет поступать в топку уже из бункера в соответствии с режимом работы дозатора. Объем бункера может быть любым. Он может подбираться таким образом, чтобы обеспечить максимальную продолжительность работы котла в автоматическом режиме.Coordination of the opening moments of the hopper exit with the dispenser operation makes it possible to simplify the process of supplying fuel to the combustion zone, that is, before starting the boiler, it is necessary to add fuel there once, and throughout the further operation of the boiler, fuel will enter the furnace from the hopper in accordance with the dispenser operating mode. The volume of the hopper can be any. It can be selected in such a way as to ensure the maximum duration of the boiler in automatic mode.

Для того чтобы топливо подавалось из бункера в зону горения дозированно, то есть в необходимом, оптимальном для процесса горения количестве, в конструкции заявляемого технического решения предусмотрено наличие дозатора, размещенного под бункером над топкой.In order for fuel to be dispensed from the hopper into the combustion zone in a metered way, that is, in the quantity necessary for the combustion process, the design of the claimed technical solution provides for a dispenser placed under the hopper above the firebox.

Дозатор выполнен в виде трех соосных разомкнутых полых цилиндров с продольными вырезами. Геометрические размеры периметров продольных вырезов цилиндров соответствуют друг другу (равны друг другу) и выходу бункера (также по его периметру) с тем, чтобы в необходимые моменты времени обеспечивать перекрытие поступления топлива в топку.The dispenser is made in the form of three coaxial open hollow cylinders with longitudinal cuts. The geometrical dimensions of the perimeters of the longitudinal cutouts of the cylinders correspond to each other (equal to each other) and to the output of the hopper (also along its perimeter) so as to ensure that the fuel flows into the furnace at the right time.

Первый цилиндр - наружный, представляет собой корпус дозатора с двумя продольными вырезами, расположенными друг напротив друга (первый вырез - для приема топлива из бункера, второй вырез - для выгрузки топлива из дозатора в топку). Первый наружный цилиндр является неподвижным, его положение зафиксировано относительно бункера для подачи топлива. Верхний продольный вырез первого цилиндра зафиксирован напротив выхода бункера. При этом, как указывалось выше, геометрия верхнего продольного выреза первого цилиндра соответствует геометрии выхода бункера с тем, чтобы исключить просыпание топлива из бункера. Возможно, чтобы первый цилиндр по периметру верхнего продольного выреза был жестко соединен (например, посредством сварного соединения) с выходом бункера (также по его периметру). Таким образом будет исключено просыпание топлива из бункера и обеспечена чистота при работе котла. Второй (нижний) продольный вырез первого цилиндра расположен напротив первого верхнего продольного выреза, при этом его размер соответствует размеру верхнего продольного выреза. Нижний продольный вырез первого цилиндра расположен над верхним продольным вырезом топки и предназначен для выгрузки топлива в топку.The first cylinder is the outer one, it is a metering case with two longitudinal cutouts located opposite each other (the first cutout is for receiving fuel from the hopper, the second cutout is for unloading fuel from the metering unit into the furnace). The first outer cylinder is stationary, its position is fixed relative to the fuel supply hopper. The upper longitudinal cutout of the first cylinder is fixed opposite the hopper exit. Moreover, as mentioned above, the geometry of the upper longitudinal cutout of the first cylinder corresponds to the geometry of the output of the hopper in order to prevent spilling of fuel from the hopper. It is possible that the first cylinder along the perimeter of the upper longitudinal cut-out was rigidly connected (for example, by means of a welded joint) to the output of the hopper (also along its perimeter). In this way, fuel spillage from the hopper will be excluded and cleanliness during boiler operation will be ensured. The second (lower) longitudinal cut of the first cylinder is located opposite the first upper longitudinal cut, and its size corresponds to the size of the upper longitudinal cut. The lower longitudinal cutout of the first cylinder is located above the upper longitudinal cutout of the furnace and is designed to discharge fuel into the furnace.

Внутри первого цилиндра с зазором относительно него установлен второй полый разомкнутый цилиндр с одним продольным вырезом, размер которого соответствует размеру верхнего продольного выреза первого цилиндра. Внутренняя полость второго цилиндра предназначена для размещения порции топлива, поступившей из бункера. Объем внутренней полости второго цилиндра определяет объем топлива, подаваемого в топку за один такт. Полость внутри второго цилиндра (барабана) может быть любой формы и любого размера. Целесообразно выполнять эту полость прямоугольной формы, поскольку объем получившегося параллелепипеда легче высчитывается, а значит и проще определяется количество помещающегося туда топлива.Inside the first cylinder with a gap relative to it, a second hollow open cylinder with one longitudinal cut is installed, the size of which corresponds to the size of the upper longitudinal cut of the first cylinder. The inner cavity of the second cylinder is designed to accommodate the portion of fuel received from the hopper. The volume of the inner cavity of the second cylinder determines the amount of fuel supplied to the furnace in one cycle. The cavity inside the second cylinder (drum) can be of any shape and any size. It is advisable to carry out this cavity of a rectangular shape, since the volume of the resulting parallelepiped is easier to calculate, and therefore it is easier to determine the amount of fuel placed there.

В зазоре между первым и вторым цилиндром установлен третий полый разомкнутый цилиндр-отсекатель с двумя продольными вырезами. Размер каждого продольного выреза третьего цилиндра соответствует размеру верхнего продольного выреза первого цилиндра, при этом оба продольных выреза третьего цилиндра смещены относительно друг друга на 90°.In the gap between the first and second cylinders, a third hollow open cylinder-cutter with two longitudinal cuts is installed. The size of each longitudinal cut of the third cylinder corresponds to the size of the upper longitudinal cut of the first cylinder, while both longitudinal cuts of the third cylinder are offset by 90 ° from each other.

Таким образом, геометрические размеры по периметру всех продольных вырезов во всех цилиндрах соответствуют друг другу. Соответствие размеров означает, что они равны друг другу, но при изготовлении могут быть небольшие расхождения в размерах.Thus, the geometric dimensions around the perimeter of all longitudinal cuts in all cylinders correspond to each other. Corresponding sizes mean that they are equal to each other, but there may be slight differences in size during manufacture.

В исходном состоянии (при выгрузке топлива из бункера) положение всех цилиндров дозатора следующее:In the initial state (when unloading fuel from the hopper), the position of all metering cylinders is as follows:

- первый цилиндр является неподвижным, поэтому его положение во время работы котла не изменяется. Верхний продольный вырез расположен напротив выхода бункера, второй нижний вырез расположен непосредственно под первым вырезом напротив верхнего продольного выреза топки;- the first cylinder is stationary, therefore its position during operation of the boiler does not change. The upper longitudinal cutout is located opposite the hopper exit, the second lower cutout is located directly under the first cutout opposite the upper longitudinal cutout of the furnace;

- второй цилиндр расположен продольным вырезом вверх непосредственно под верхним вырезом первого цилиндра и, соответственно, непосредственно под выходом бункера;- the second cylinder is located with a longitudinal cutout upward directly below the upper cutout of the first cylinder and, accordingly, directly under the outlet of the hopper;

- третий цилиндр (отсекатель) расположен таким образом, что его первый вырез расположен непосредственно под верхним вырезом первого цилиндра, а второй продольный вырез, расположенный под углом 90° по отношению к первому, расположен напротив стенок первого и второго цилиндров. В исходном состоянии (когда осуществляется подача топлива из бункера в полость второго цилиндра) нижняя часть отсекателя расположена напротив нижнего выреза первого цилиндра и, соответственно, над верхним вырезом топки, то есть в этом положении нижний участок отсекателя подвергается воздействию высоких температур. В связи с этим целесообразно выполнять отсекатель из огнеупорного теплоизолирующего материала. Такое его выполнение делает производство котла дороже. Для снижения расходов выполнять из огнеупорного теплоизолирующего материала можно только участок отсекателя, расположенный под его первым вырезом (который в исходном положении расположен под выходом бункера).- the third cylinder (cutter) is located in such a way that its first cut is located directly below the upper cut of the first cylinder, and the second longitudinal cut, located at an angle of 90 ° relative to the first, is located opposite the walls of the first and second cylinders. In the initial state (when fuel is supplied from the hopper to the cavity of the second cylinder), the lower part of the cutter is located opposite the lower cutout of the first cylinder and, accordingly, above the upper cutout of the furnace, that is, in this position, the lower portion of the cutter is exposed to high temperatures. In this regard, it is advisable to make a cutter of refractory heat-insulating material. Such its implementation makes the production of the boiler more expensive. To reduce costs, only a cutoff section located under its first cut-out (which in its initial position is located under the outlet of the hopper) can be made of refractory heat-insulating material.

В исходном состоянии топливо имеет возможность быть выгруженным из бункера во внутреннюю полость второго цилиндра, но не может поступить в топку, то есть топливо в бункере не контактирует с раскаленной частью топки. Благодаря этому заявляемый котел может работать на любом твердом сыпучем топливе, даже легковоспламеняющемся (опилки, пеллеты).In the initial state, the fuel has the ability to be unloaded from the hopper into the inner cavity of the second cylinder, but cannot enter the firebox, that is, the fuel in the hopper does not come into contact with the red-hot part of the firebox. Due to this, the inventive boiler can operate on any solid bulk fuel, even flammable (sawdust, pellets).

Для согласования работы топки с дозатором, топка выполнена вытянутой с верхним продольным вырезом, через который обеспечивается подача топлива в топку. Верхний продольный вырез топки имеет геометрию, соответствующую геометрии нижнего продольного выреза первого цилиндра дозатора. При этом топка по наружной поверхности верхнего продольного выреза плотно прилегает к наружной поверхности первого цилиндра дозатора, то есть наружная поверхность верхнего продольного выреза топки является ответной к наружной поверхности первого цилиндра. Верхний продольный вырез топки и нижний продольный вырез первого цилиндра дозатора могут быть жестко соединены между собой (например, при помощи сварки) для исключения просыпания топлива из дозатора мимо топки.To coordinate the operation of the furnace with the dispenser, the furnace is made elongated with the upper longitudinal cut-out, through which fuel is supplied to the furnace. The upper longitudinal cutout of the furnace has a geometry corresponding to the geometry of the lower longitudinal cutout of the first dispenser cylinder. In this case, the furnace on the outer surface of the upper longitudinal cutout fits snugly against the outer surface of the first cylinder of the dispenser, that is, the outer surface of the upper longitudinal cutout of the furnace is mating with the outer surface of the first cylinder. The upper longitudinal cutout of the furnace and the lower longitudinal cutout of the first dispenser cylinder can be rigidly interconnected (for example, by welding) to prevent fuel from spilling from the dispenser past the firebox.

Вращение второго и третьего цилиндров (отсекателя) осуществляется от одного приводного устройства (привода), то есть вращение второго цилиндра и отсекателя осуществляется согласованно, для этого отсекатель механически связан с цилиндром посредством зацепляющих устройств, например, при помощи редуктора.The rotation of the second and third cylinders (cutter) is carried out from one drive device (drive), that is, the rotation of the second cylinder and the cutter is carried out in concert, for this the cutter is mechanically connected to the cylinder by means of gearing devices, for example, using a gearbox.

Для обеспечения работы дозатора вращение отсекателя должно происходить с отставанием на 90° от вращения второго цилиндра. Зацепляющее устройство обеспечивает зацепление отсекателя со вторым цилиндром в момент, когда второй цилиндр повернется на 90° по направлению ко второму вырезу отсекателя, после чего дальнейшее вращение второй цилиндр и отсекатель продолжают вместе. После того как второй цилиндр развернется на 180°, под действием привода происходит реверсирование, и второй цилиндр с отсекателем поворачиваются обратно на 90°. После этого второй цилиндр выходит из зацепления с отсекателем и продолжает поворачиваться на следующие 90° самостоятельно.To ensure the operation of the dispenser, the rotation of the cutter must occur with a delay of 90 ° from the rotation of the second cylinder. The engaging device engages the cutter with the second cylinder at the moment when the second cylinder rotates 90 ° towards the second cut-out of the cutter, after which further rotation of the second cylinder and the cutter continue together. After the second cylinder is rotated 180 °, a reversal occurs under the action of the drive, and the second cylinder with the shut-off device rotates back 90 °. After this, the second cylinder disengages from the cutter and continues to rotate the next 90 ° by itself.

Таким образом, после того, как полость второго цилиндра будет заполнена топливом, второй цилиндр, управляемый приводом, поворачивается на 90° по направлению ко второму вырезу отсекателя и перекрывает выход из бункера, подача топлива из бункера прекращается. При этом продольный вырез второго цилиндра совмещается со вторым продольным вырезом отсекателя. После того, как второй цилиндр повернется на 90°, начинает (совместно со вторым цилиндром) вращаться отсекатель. При повороте отсекателя на 90° внутренняя полость второго цилиндра оказывается напротив открытого выреза в топке, и топливо из дозатора поступает в топку.Thus, after the cavity of the second cylinder is filled with fuel, the second cylinder, controlled by the drive, rotates 90 ° towards the second cut-out of the cutter and blocks the exit from the hopper, the fuel supply from the hopper is stopped. In this case, the longitudinal cut of the second cylinder is combined with the second longitudinal cut of the cutter. After the second cylinder is rotated 90 °, the cutter begins to rotate (together with the second cylinder). When the cutter is rotated 90 °, the internal cavity of the second cylinder is opposite the open cutout in the furnace, and fuel from the dispenser enters the furnace.

Отсекатель в данной конструкции за счет своей формы и возможности синхронного поворота с дозатором перекрывает нижнюю часть бункера, отделяя ее от топки, и предотвращает прорыв продуктов горения в бункер с топливом, а также позволяет избежать потерь температуры в топке, как это происходит при обычной загрузке топлива. Отсекатель, как уже было указано выше, может быть полностью выполнен из огнеупорного теплоизолирующего материала или может быть снабжен вставкой из огнеупорного теплоизолирующего материала. Эта вставка должна быть выполнена в той части отсекателя, которая в исходном состоянии (когда осуществляется подача топлива из бункера в полость второго цилиндра) обращена к топке. За счет вставки отсекатель полностью не нагревается, а значит в дальнейшем, при его повороте и контакте с топливом, топливо тоже нагреваться не будет, так как отсекатель за время одного такта поворачивается только на 90°, а значит, раскаленная вставка с топливом не соприкасается.The cutter in this design, due to its shape and the possibility of synchronous rotation with the dispenser, overlaps the lower part of the hopper, separating it from the furnace, and prevents breakthrough of combustion products into the fuel hopper, and also avoids temperature losses in the furnace, as occurs during normal fuel loading . The cutter, as already mentioned above, can be completely made of refractory heat-insulating material or may be equipped with an insert of refractory heat-insulating material. This insert should be made in that part of the cutter, which in the initial state (when fuel is supplied from the hopper to the cavity of the second cylinder) is facing the firebox. Due to the insertion, the cutter does not completely heat up, which means that in the future, when it is turned and in contact with the fuel, the fuel will not be heated either, since the cutter rotates only 90 ° during one cycle, which means that the hot insert does not come into contact with the fuel.

Для разрыхления и сепарации топлива перед подачей его в дозатор в бункере расположен рыхлитель, представляющий собой трубу, на внешней поверхности которой расположены металлические штыри. Штыри расположены по окружности трубы равномерно рядами с таким шагом, чтобы не пропускать в дозатор куски угля диаметром более 70 см.For loosening and separating the fuel before feeding it into the dispenser, a ripper is located in the hopper, which is a pipe, on the outer surface of which there are metal pins. The pins are arranged evenly around the pipe circumference in rows so as not to let pieces of coal with a diameter of more than 70 cm pass into the dispenser.

Дозатор и рыхлитель также связаны между собой посредством приводного устройства.The dispenser and the cultivator are also interconnected by means of a drive device.

В топке установлена снабженная отверстиями колосниковая решетка, на которую попадает топливо, поступившее из бункера. На колосниковой решетке происходит процесс горения топлива. Диаметр отверстий в колосниковой решетке может быть любым, но он должен быть выбран таким образом, чтобы зола могла свободно высыпаться, а мелкие частицы топлива оставались бы в топке. За счет этих отверстий в топку из воздуховода поступает воздух и происходит газификация нижнего слоя топлива.A grate equipped with holes is installed in the furnace, onto which the fuel coming from the hopper gets. On the grate there is a process of fuel combustion. The diameter of the holes in the grate can be any, but it must be selected so that the ash can freely fall out, and small particles of fuel would remain in the furnace. Due to these openings, air enters the furnace from the duct and gasification of the lower fuel layer takes place.

Топку целесообразно выполнять цилиндрической формы из огнеупорного материала, например из огнеупорного бетона. Такая форма топки позволит, во-первых, уменьшить площадь контакта пламени со стенками, что будет способствовать более длительному сохранению высокой температуры горения пиролизных газов и частичек углерода, а, во-вторых, позволит уменьшить размеры топки. Применение огнеупорного бетона позволит отказаться от традиционного использования шамотного кирпича, как материала для изготовления топки и дожигателя. Это представляется целесообразным, поскольку кладка шамотного кирпича является очень трудоемким процессом, а значит, огнеупорный бетон будет способствовать повышению технологичности. Кроме того, топка может быть дополнительно снабжена внешней огнеупорной теплоизоляцией.It is advisable to perform a firebox of cylindrical shape from refractory material, for example, from refractory concrete. This shape of the furnace will allow, firstly, to reduce the area of contact of the flame with the walls, which will contribute to a longer preservation of the high combustion temperature of pyrolysis gases and carbon particles, and, secondly, will reduce the size of the furnace. The use of refractory concrete will make it possible to abandon the traditional use of fireclay bricks as a material for the manufacture of furnaces and afterburners. This seems appropriate, since the laying of fireclay bricks is a very time-consuming process, which means that refractory concrete will contribute to improving manufacturability. In addition, the furnace can be additionally equipped with external refractory thermal insulation.

Под колосниковой решеткой установлен золоудалитель, предназначенный для сбора несгораемых продуктов горения по всей длине котла. Золоудалитель представляет собой два цилиндра (барабана) одинакового диаметра, которые расположены рядом друг с другом таким образом, что их продольные оси находятся в одной горизонтальной плоскости. В верхней части каждого цилиндра вдоль всей его длины выполнен вырез, причем он выполнен таким образом, что в поперечном сечении каждого цилиндра вырез имеет форму геометрического сектора. Целесообразно выполнять этот вырез так, чтобы угол, расположенный около оси цилиндра, был около 120°, поскольку в этом случае зола будет собираться именно в золоудалитель и не будет просыпаться мимо. Между собой эти цилиндры (барабаны) механически связаны таким образом, что при повороте одного из них по часовой стрелке, второй начинает вращаться в обратную сторону (против часовой стрелки), а вырезы начинают перемещаться в разные стороны.An ash collector is installed under the grate, designed to collect fireproof combustion products along the entire length of the boiler. The ash collector is two cylinders (drums) of the same diameter, which are located next to each other so that their longitudinal axes are in the same horizontal plane. A cutout is made in the upper part of each cylinder along its entire length, and it is made in such a way that the cutout has the shape of a geometric sector in the cross section of each cylinder. It is advisable to make this cutout so that the angle located near the axis of the cylinder is about 120 °, since in this case the ash will be collected exactly in the ash collector and will not wake up past. Between themselves, these cylinders (drums) are mechanically connected in such a way that when you turn one of them clockwise, the second starts to rotate in the opposite direction (counterclockwise), and the cutouts begin to move in different directions.

Цилиндры (барабаны) золоудалителя расположены в нижнем продольном вырезе топки, расположенном напротив верхнего продольного выреза.Ash cylinders (drums) are located in the lower longitudinal section of the furnace, located opposite the upper longitudinal section.

Рыхлитель, дозатор и золоудалитель механически связаны между собой через приводные устройства таким образом, что если дозатор поворачивается вокруг своей продольной оси на определенный угол (90°), то в ту же сторону и на тот же угол поворачиваются и рыхлитель с золоудалителем. Такая синхронная работа может быть обеспечена посредством использования для вращения всех вышеуказанных устройств одного привода, или же для вращения указанных устройств могут использоваться разные приводные устройства, связанные, в свою очередь с общим приводом. Общий привод может быть выполнен в виде любого привода, например, электропривода или гидропривода, с возможностью работы в энергонезависимом режиме.The cultivator, the doser and the ash collector are mechanically interconnected through the drive devices in such a way that if the doser is rotated around its longitudinal axis by a certain angle (90 °), then the cultivator with the ash collector is rotated in the same direction and the same angle. Such synchronous operation can be achieved by using a single drive to rotate all of the above devices, or different drive devices can be used to rotate these devices, which, in turn, are connected to a common drive. The general drive can be made in the form of any drive, for example, an electric drive or hydraulic drive, with the possibility of working in non-volatile mode.

Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает автоматизированную подачу дозированного количества топлива в топку для оптимизации процессов его горения. Это позволяет обеспечить достижение максимальной экономичности и экологичности, а также способствует автоматизации процесса золоудаления, исключая потери тепла из топки и неконтролируемый подсос холодного воздуха в зону горения.Thus, the inventive device provides an automated supply of a metered amount of fuel into the furnace to optimize its combustion processes. This allows you to achieve maximum efficiency and environmental friendliness, and also helps to automate the ash removal process, eliminating heat loss from the furnace and uncontrolled suction of cold air into the combustion zone.

В нижней части заявляемого котла расположен золосборник, выполненный в виде короба. Туда ссыпаются как несгораемые остатки топлива из золоудалителя, так и несгоревшие тяжелые частицы из теплообменника. Золосборник может быть снабжен колесиками для того, чтобы его было удобнее доставать и чистить.In the lower part of the inventive boiler is an ash collector made in the form of a box. Both non-combustible fuel residues from the ash collector and unburnt heavy particles from the heat exchanger are poured there. The ash pan can be equipped with wheels in order to make it easier to remove and clean.

В корпусе топки и в корпусе золосборника расположены дверцы, предназначенные для ручной загрузки топлива и розжига котла, для возможности опционной установки газовой горелки или горелки для жидкого топлива, а также для удаления золы из золосборника.Doors are located in the furnace body and in the ash pan case, designed for manual loading of fuel and ignition of the boiler, for the possibility of optional installation of a gas burner or burner for liquid fuel, as well as for removing ash from the ash pan.

Теплообменник содержит водонаполненную полость (водяную рубашку), нагреваемую теплом отходящих газов, трубы теплообменника и воздуховод.The heat exchanger contains a water-filled cavity (water jacket), heated by the heat of the exhaust gases, heat exchanger pipes and air duct.

При сжигании топлива идет разогрев стенок топки и других элементов печи. Горение топлива поддерживается кислородом воздуха, поступающим через колосниковую решетку и через воздуховод.When burning fuel, the walls of the furnace and other elements of the furnace are heated. Combustion of fuel is supported by atmospheric oxygen entering through the grate and through the duct.

Конструкция заявляемого котла, также как и конструкция прототипа, содержит узел дожигания, предназначенный для дожигания продуктов горения, поступающих из топки в результате горения топлива.The design of the inventive boiler, as well as the design of the prototype, contains an afterburning unit designed to afterburn the combustion products coming from the furnace as a result of fuel combustion.

Разница в том, что в заявляемом котле узел дожигания включает в себя полый корпус и трубу, а также дожигатель, выполненные из огнеупорного бетона. Труба узла дожигания и топка сообщаются с полостью корпуса узла дожигания. Узел дожигания установлен непосредственно в полости теплообменника, а дожигатель установлен в нижней части полости корпуса узла дожигания напротив канала для выхода отходящих продуктов горения из топки, расположенного в верхней части топки. При этом нижняя часть дожигателя расположена напротив канала выхода отходящих продуктов горения из топки.The difference is that in the inventive boiler, the afterburning unit includes a hollow body and a pipe, as well as an afterburner made of refractory concrete. The afterburning unit tube and the furnace communicate with the cavity of the afterburning unit body. The afterburning unit is installed directly in the cavity of the heat exchanger, and the afterburner is installed in the lower part of the body cavity of the afterburning unit opposite the channel for the exit of combustion exhaust products from the furnace located in the upper part of the furnace. At the same time, the lower part of the afterburner is located opposite the channel for the exit of exhaust combustion products from the furnace.

В нижней части теплообменника расположен воздуховод, выполненный в виде двух каналов, один из которых подает внешний воздух под колосниковую решетку, а затем в топку, а второй подает воздух в дожигатель. Такое разделение воздуховода обеспечивает независимое регулирование режимов работы котла. Эти каналы проходят именно через теплообменник для того, чтобы до того как воздух достигнет колосниковой решетки или дожигателя, он успел нагреться. Если в топку будет подаваться подогретый воздух, то тепло, получаемое при сгорании топлива, не будет тратиться на подогрев этого воздуха, а полностью уйдет на нагрев воды, то есть КПД котла увеличится. В дожигатель также целесообразно подавать подогретый воздух, чтобы снизить расход тепла на его подогрев. Воздуховодные каналы могут быть снабжены регулирующими клапанами для контроля количества поступающего по ним воздуха.In the lower part of the heat exchanger there is an air duct made in the form of two channels, one of which supplies external air under the grate, and then into the furnace, and the second supplies air to the afterburner. This separation of the duct provides independent regulation of the boiler. These channels pass precisely through the heat exchanger so that before the air reaches the grate or afterburner, it has time to heat up. If heated air is supplied to the furnace, then the heat received during fuel combustion will not be spent on heating this air, but will be completely spent on heating the water, that is, the boiler efficiency will increase. It is also advisable to supply heated air to the afterburner in order to reduce the heat consumption for its heating. Air ducts can be equipped with control valves to control the amount of air flowing through them.

Дожигатель представляет собой полую трубу из огнеупорного бетона, по поверхности которой расположены сквозные отверстия, предназначенные для того, чтобы продукты горения из топки могли попасть внутрь дожигателя. Продукты горения из топки поступают в нижнюю часть корпуса узла дожигания, а затем в дожигатель. Для того чтобы дожигание продуктов горения обеспечивалось максимально эффективно, в нижней части дожигателя расположен завихритель, который закручивает поступающий в него из второго канала воздух. Таким образом, за счет разницы давлений через описанные выше отверстия в дожигатель попадают продукты горения из топки, где они смешиваются с закрученным завихрителем воздухом, поступающим снаружи, то есть наблюдается эффект эжекции. За счет такого смешения на выходе дожигателя температура резко повышается и происходит дожигание продуктов горения, в результате которого сгорают все возможные горючие частицы и газы. Через трубу узла дожигания раскаленные газы выходят из узла дожигания и попадают в теплообменник.The afterburner is a hollow pipe made of refractory concrete, on the surface of which there are through holes designed to allow combustion products from the furnace to enter the afterburner. The combustion products from the furnace enter the lower part of the body of the afterburning unit, and then into the afterburner. In order for the afterburning of combustion products to be ensured as efficiently as possible, a swirler is located in the lower part of the afterburner, which swirls the air coming into it from the second channel. Thus, due to the pressure difference, the combustion products from the furnace enter the afterburner through the openings described above, where they are mixed with the swirling air coming from the outside, i.e., an ejection effect is observed. Due to this mixing, the temperature at the outlet of the afterburner rises sharply and the combustion products are afterburned, as a result of which all possible combustible particles and gases are burned. Through the tube of the afterburner, the hot gases exit the afterburner and enter the heat exchanger.

Теплообменник содержит водонаполненную полость (водяную рубашку) и вертикально ориентированные трубы, наполненные водой, и расположен вокруг узла дожигания. Вход в теплообменник расположен в нижней части котла, а выход - в верхней. Такое расположение представляется целесообразным из-за того, что плотность воды при нагревании снижается, и она поднимается вверх, а ее место занимает холодная вода. Расположение теплообменника именно вокруг узла дожигания (то есть узел дожигания расположен в полости теплообменника) позволяет обеспечить более быстрый нагрев воды до необходимой температуры. Это достигается за счет того, что раскаленные газы, достигнув верха трубы узла дожигания, разворачиваются и устремляются в нижнюю часть котла, проходя через теплообменник и отдавая тепло трубам теплообменника, а несгоревшие частицы опадают в золосборник. При этом вода, наоборот, движется по трубам снизу вверх, то есть в противоположном газам направлении для обеспечения более эффективной теплопередачи. Кроме того, раскаленные газы, попадая из трубы узла дожигания в теплообменник, кроме нагрева труб теплообменника также нагревают внешнюю поверхность трубы и корпуса узла дожигания. За счет этого труба и корпус узла дожигания нагреваются и позволяют поддерживать высокую температуру внутри узла дожигания. Опускаясь ниже, газы нагревают каналы воздуховода, после чего они попадают в дымовую трубу.The heat exchanger contains a water-filled cavity (water jacket) and vertically oriented pipes filled with water, and is located around the afterburner. The entrance to the heat exchanger is located at the bottom of the boiler, and the exit is at the top. This arrangement seems appropriate due to the fact that the density of water decreases when heated, and it rises, and cold water takes its place. The location of the heat exchanger precisely around the afterburner (that is, the afterburner is located in the cavity of the heat exchanger) allows for faster heating of water to the required temperature. This is achieved due to the fact that the hot gases, having reached the top of the afterburner assembly pipe, are deployed and rush to the lower part of the boiler, passing through the heat exchanger and transferring heat to the heat exchanger pipes, and unburned particles fall into the ash collector. In this case, water, on the contrary, moves through the pipes from the bottom up, that is, in the direction opposite to the gases to ensure more efficient heat transfer. In addition, hot gases falling from the afterburner assembly pipe into the heat exchanger, in addition to heating the heat exchanger pipes, also heat the outer surface of the pipe and the afterburner assembly body. Due to this, the pipe and the body of the afterburning unit are heated and allow maintaining a high temperature inside the afterburning unit. Dropping below, the gases heat the ducts of the duct, after which they enter the chimney.

Снаружи котла к каналам воздуховода может быть присоединен вентилятор, который в момент розжига и разгона котла нагнетает воздух в топку и в завихритель дожигателя для того, чтобы котел из режима разгона быстрее перешел в режим нормальной работы. При достижении необходимых рабочих параметров, вентилятор продолжает нагнетать воздух только в завихритель дожигателя, а в топку воздух попадает самостоятельно через ответвление в первом канале воздуховода. Это позволяет уменьшить энергопотребление в процессе эксплуатации заявляемого котла. Объем поступающего в топку и дожигатель воздуха регулируется их диаметром и регулирующими клапанами. Кроме того, эти клапаны создают необходимую тягу.Outside the boiler, a fan can be connected to the ducts, which, at the time of ignition and acceleration of the boiler, pumps air into the furnace and into the afterburner swirl so that the boiler transfers from acceleration mode to normal operation faster. Upon reaching the required operating parameters, the fan continues to pump air only into the afterburner swirl, and air enters the furnace by itself through a branch in the first duct channel. This allows you to reduce energy consumption during operation of the inventive boiler. The volume of air entering the furnace and afterburner is regulated by their diameter and control valves. In addition, these valves create the necessary traction.

В нижней части водогрейного котла расположена дымовая труба, предназначенная для удаления остатков газов. Причем за счет процесса дожигания продуктов горения сгорают все частицы копоти и сажи, и на выходе дымовой трубы газ получается бесцветным. Это позволяет повысить экологичность заявляемого технического решения.In the lower part of the boiler there is a chimney designed to remove gas residues. Moreover, due to the process of afterburning of combustion products, all soot and soot particles are burned, and at the exit of the chimney the gas turns colorless. This improves the environmental friendliness of the claimed technical solution.

Параметры котла регулируются блоком управления, который может быть расположен на любой наружной стенке котла. Контроль и управление работой котла осуществляются за счет датчиков, которые могут быть расположены в топке, снаружи котла, на выходе трубы узла дожигания, на входе в теплообменник и на выходе из теплообменника. Кроме того, блок управления за счет общего привода может регулировать объем поступающего в топку топлива путем увеличения количества поворотов второго цилиндра дозатора в единицу времени.The parameters of the boiler are regulated by the control unit, which can be located on any external wall of the boiler. Monitoring and control of the boiler operation is carried out by sensors that can be located in the furnace, outside the boiler, at the outlet of the afterburner assembly, at the inlet to the heat exchanger and at the outlet of the heat exchanger. In addition, the control unit due to the common drive can adjust the amount of fuel entering the furnace by increasing the number of turns of the second metering cylinder per unit time.

Применение в конструкции огнеупорных бетонов и специальных огнеупорных теплоизолирующих материалов позволяет обеспечить максимальную технологичность и минимизацию размеров котла. При этом отпадает необходимость применения различных экономайзеров, усложняющих конструкцию, и, как следствие, практически все тепло, вырабатываемое котлом, находится в герметичной зоне и непосредственно передается теплообменнику, что позволяет существенно повысить КПД котла.The use of refractory concretes and special refractory heat-insulating materials in the design allows for maximum manufacturability and minimization of the size of the boiler. At the same time, there is no need to use various economizers, which complicate the design, and, as a result, almost all the heat generated by the boiler is in the sealed area and is directly transferred to the heat exchanger, which can significantly increase the efficiency of the boiler.

Автоматическая подача топлива из бункера в топку и оптимизация количества подаваемого топлива в зону горения позволяют обеспечить полноту сгорания топлива (до 98%). При этом отсутствуют спекание горящего угля, механический недожог, перегрев котла, а также существенно упрощается эксплуатация.Automatic supply of fuel from the hopper to the furnace and optimization of the amount of fuel supplied to the combustion zone allow to ensure complete combustion of fuel (up to 98%). At the same time, there is no sintering of burning coal, mechanical burning, overheating of the boiler, and operation is also greatly simplified.

Экономичность данного устройства обусловлена тем, что топливо в зоне горения и дожигания сгорает практически полностью, то есть за счет повышения теплотворной способности котла достигается 50% экономия топлива по сравнению с обычными котлами на твердом топливе.The efficiency of this device is due to the fact that the fuel in the combustion and afterburning zone burns out almost completely, that is, by increasing the calorific value of the boiler, 50% fuel savings are achieved compared to conventional solid fuel boilers.

Экологичность котла обусловлена отсутствием вредных выбросов за счет их полного сгорания в дожигателе. Благодаря автоматизации подачи и точному дозированию топлива удается достичь высокой температуры топки в рабочем режиме (1500°С), где загрязняющие атмосферу субстанции полностью сгорают. Кроме того, при высокой температуре отсутствует вероятность появления опасных соединений азота из воздуха (как при горении в обычных печах), а ядовитые вещества, в том числе и сильнодействующие - диоксин и фенолы, преобразуются в безопасные вещества. Очистительную функцию выполняет и теплообменная камера. Тяжелые негорючие фракции в ней не поднимаются выше нижней части дымовой трубы и, не выходя из нее, постепенно оседают на дне котла в золосборнике. В результате на выходе из дымовой трубы газы получаются нейтральными и бесцветными, не имеющими запаха и не содержащими частиц дыма, копоти и сажи. Возможна лишь небольшая задымленность только в кратковременный период выхода котла в рабочий режим (первые 25-30 минут).The boiler is environmentally friendly due to the absence of harmful emissions due to their complete combustion in the afterburner. Thanks to the automation of the feed and the precise metering of the fuel, it is possible to achieve a high furnace temperature in the operating mode (1500 ° C), where the air polluting substances completely burn out. In addition, at high temperatures there is no likelihood of the appearance of dangerous nitrogen compounds from the air (as when burning in conventional furnaces), and toxic substances, including potent ones - dioxin and phenols, are converted to safe substances. The cleaning function is also performed by the heat exchange chamber. The heavy non-combustible fractions in it do not rise above the lower part of the chimney and, without leaving it, gradually settle on the bottom of the boiler in the ash pan. As a result, at the exit from the chimney, the gases are neutral and colorless, odorless and free of smoke, soot and soot particles. Only a slight smoke is possible only in the short-term period when the boiler enters the operating mode (first 25-30 minutes).

На фиг.1 показан разрез общего вида заявляемого водогрейного котла.Figure 1 shows a section of a General view of the inventive hot water boiler.

На фиг.2 показан дозатор с отсекателем.Figure 2 shows a dispenser with a shut-off device.

На фиг.3 показан разрез вида сбоку заявляемого водогрейного котла.Figure 3 shows a sectional side view of the inventive hot water boiler.

На фиг.4 показан теплообменник.4 shows a heat exchanger.

Водогрейный котел содержит топку (1) с дверцей (2), теплообменник (3), дымовую трубу (4), узел дожигания, состоящий из корпуса (5), трубы (6) и дожигателя (7) с отверстиями (8) для поступления продуктов горения из топки (1), воздуховод, выполненный в виде двух каналов (9) и (10). Внутри топки расположена колосниковая решетка (11), предназначенная для размещения на ней горящего топлива, к которой для поддержания горения топлива подведен воздуховодный канал (10).The hot water boiler contains a furnace (1) with a door (2), a heat exchanger (3), a chimney (4), an afterburning unit consisting of a body (5), a pipe (6) and an afterburner (7) with openings (8) for entry combustion products from the furnace (1), an air duct made in the form of two channels (9) and (10). Inside the furnace there is a grate (11), designed to place burning fuel on it, to which an air duct (10) is connected to maintain fuel combustion.

Узел дожигания представляет собой полый корпус (5) с трубой (6), причем труба (6) сообщена с полостью в корпусе (5). Внутри корпуса (5) узла дожигания напротив канала (12) для выхода отходящих продуктов горения из топки (1), расположенного в верхней части топки, размещен дожигатель (7). В нижней части дожигателя (7) для обеспечения эффекта эжекции расположен завихритель (13). Топка (1) также сообщена с корпусом (5) узла дожигания. Узел дожигания размещен в полости теплообменника (3) для обеспечения более быстрого нагрева воды.The afterburning unit is a hollow body (5) with a pipe (6), and the pipe (6) is in communication with the cavity in the body (5). In the case (5) of the afterburner, opposite the channel (12), an afterburner (7) is placed for the exhaust combustion products from the furnace (1) located in the upper part of the furnace. In the lower part of the afterburner (7), a swirler (13) is located to ensure the ejection effect. The furnace (1) is also in communication with the body (5) of the afterburner. The afterburning unit is located in the cavity of the heat exchanger (3) to ensure faster heating of the water.

Воздуховодный канал (10) для подвода воздуха к колосниковой решетке (11) проходит через нижнюю часть теплообменника (3) для того, чтобы в топку (1) подавался уже подогретый воздух. В завихритель (13) воздух подается через воздуховодный канал (9), который также проходит через нижнюю часть теплообменника (3).The air duct (10) for supplying air to the grate (11) passes through the lower part of the heat exchanger (3) so that already heated air is supplied to the furnace (1). Air is supplied to the swirl (13) through the air duct (9), which also passes through the lower part of the heat exchanger (3).

Теплообменник (3) расположен сбоку топки (1). Топка (1) выполнена из огнеупорного бетона в виде цилиндра и снабжена дополнительной внешней теплоизоляцией (14), предотвращающей потери тепла из топки (1). В верхней и нижней частях корпуса топки (1) выполнены продольные вырезы (15) и (16).The heat exchanger (3) is located on the side of the furnace (1). The furnace (1) is made of refractory concrete in the form of a cylinder and is equipped with additional external thermal insulation (14), which prevents heat loss from the furnace (1). In the upper and lower parts of the furnace body (1), longitudinal cutouts (15) and (16) are made.

Котел снабжен узлом подачи топлива в топку, состоящим из бункера для топлива (17) и дозатора (18). Дозатор (18) состоит из трех соосных разомкнутых полых цилиндров (19), (20), (21) с продольными вырезами. Вырезы всех цилиндров (19), (20), (21) по периметру имеют одинаковые геометрические размеры. Первый цилиндр (19) закреплен относительно корпуса топки (1) и бункера (17) и выполнен с двумя продольными вырезами (22) и (23). Этот цилиндр представляет собой корпус дозатора (18). Первый верхний продольный вырез (22) расположен напротив выхода (24) бункера (17), при этом геометрические размеры по периметру указанного выреза (22) соответствуют длине и ширине выхода (24) бункера (17) по его периметру. Верхний вырез (22) первого цилиндра (19) дозатора (18) плотно контактирует по периметру с выходом (24) бункера (17). Второй нижний вырез (23) первого цилиндра (19) расположен напротив верхнего выреза (15) и сообщен с полостью топки (1), при этом наружная поверхность верхнего выреза (15) топки (1) является ответной по отношению к наружной поверхности второго выреза (23) первого цилиндра (19) дозатора (18) и плотно прилегает к ней. Нижний вырез (23) первого цилиндра (19) дозатора (18) плотно контактирует по периметру с верхним вырезом (15) топки (1). Второй цилиндр (20) дозатора (18) расположен соосно внутри первого цилиндра (19) с зазором относительно него. Второй цилиндр (20) выполнен с одним продольным вырезом (25) для сообщения выхода (24) бункера (17) с внутренней полостью (26) второго цилиндра (20). Второй цилиндр (20) выполняет функции дозатора, его внутренняя полость (26) предназначена для размещения порции топлива. Третий цилиндр (21) дозатора (18) - отсекатель расположен в зазоре между первым (19) и вторым (20) цилиндрами соосно с ними и выполнен с двумя продольными вырезами (27) и (28), расположенными под углом 90°. Первый продольный вырез (27) отсекателя (21) предназначен для обеспечения сообщения внутренней полости (26) второго цилиндра (20) с выходом (24) бункера (17). Второй цилиндр (20) установлен с возможностью вращения по направлению ко второму вырезу (28) отсекателя (21). Отсекатель (21) установлен с возможностью вращения по направлению вращения второго цилиндра (20). Дозатор (18) содержит зацепляющее устройство (на чертеже не показано), обеспечивающее совместное вращение отсекателя (21) и второго цилиндра (20) после того, как второй цилиндр (20) повернется на 90° по направлению ко второму вырезу (28) отсекателя (21). Второй цилиндр (20) и отсекатель (21) связаны с приводным устройством (29). Часть (30) отсекателя (21), расположенная напротив верхнего продольного выреза (15) топки (1), выполнена из огнеупорного теплоизолирующего материала.The boiler is equipped with a fuel supply unit to the furnace, consisting of a fuel hopper (17) and a dispenser (18). The dispenser (18) consists of three coaxial open hollow cylinders (19), (20), (21) with longitudinal cutouts. Cutouts of all cylinders (19), (20), (21) around the perimeter have the same geometric dimensions. The first cylinder (19) is fixed relative to the furnace body (1) and the hopper (17) and is made with two longitudinal cutouts (22) and (23). This cylinder is a dispenser housing (18). The first upper longitudinal cutout (22) is located opposite the outlet (24) of the hopper (17), while the geometric dimensions along the perimeter of the specified cutout (22) correspond to the length and width of the outlet (24) of the hopper (17) along its perimeter. The upper cut-out (22) of the first cylinder (19) of the dispenser (18) is tightly in contact along the perimeter with the outlet (24) of the hopper (17). The second lower cutout (23) of the first cylinder (19) is located opposite the upper cutout (15) and communicates with the cavity of the furnace (1), while the outer surface of the upper cutout (15) of the furnace (1) is reciprocal with respect to the outer surface of the second cutout ( 23) of the first cylinder (19) of the dispenser (18) and fits snugly against it. The lower cutout (23) of the first cylinder (19) of the dispenser (18) is tightly in contact along the perimeter with the upper cutout (15) of the furnace (1). The second cylinder (20) of the dispenser (18) is located coaxially inside the first cylinder (19) with a gap relative to it. The second cylinder (20) is made with one longitudinal cutout (25) for communicating the output (24) of the hopper (17) with the internal cavity (26) of the second cylinder (20). The second cylinder (20) serves as a dispenser, its internal cavity (26) is designed to accommodate a portion of fuel. The third cylinder (21) of the dispenser (18) - the cutter is located in the gap between the first (19) and second (20) cylinders coaxially with them and is made with two longitudinal cutouts (27) and (28) located at an angle of 90 °. The first longitudinal cut-out (27) of the shut-off device (21) is designed to ensure that the inner cavity (26) of the second cylinder (20) communicates with the output (24) of the hopper (17). The second cylinder (20) is mounted rotatably towards the second cut-out (28) of the shut-off device (21). The cutter (21) is mounted for rotation in the direction of rotation of the second cylinder (20). The dispenser (18) contains an engaging device (not shown in the drawing) that allows the shut-off valve (21) and the second cylinder (20) to rotate together after the second cylinder (20) rotates 90 ° towards the second cut-out (28) of the cutter ( 21). The second cylinder (20) and the shut-off device (21) are connected to the drive device (29). Part (30) of the shut-off device (21), located opposite the upper longitudinal cut-out (15) of the furnace (1), is made of refractory heat-insulating material.

В полости бункера (17) над выходом (24) размещен рыхлитель (31), связанный с приводным устройством (32). Рыхлитель (31) выполнен в виде металлической трубы (33), к наружной стороне которой прикреплены штыри (34). Под топкой (1) размещен выкатной золосборник (35). Для того чтобы золосборник (35) было удобно чистить, в корпусе котла в месте размещения золосборника (35) расположена дверца (36).In the cavity of the hopper (17) above the outlet (24), a ripper (31) is connected to the drive unit (32). The cultivator (31) is made in the form of a metal pipe (33), to the outside of which pins (34) are attached. A roll-out ash collector (35) is placed under the firebox (1). In order for the ash pan (35) to be conveniently cleaned, a door (36) is located in the boiler housing at the location of the ash pan (35).

В нижней части топки (1) под колосниковой решеткой (11) размещен золоудалитель (37), выполненный в виде двух цилиндров (38) и (39) с продольными вырезами (40) и (41), предназначенными для сбора золы. Золоудалитель (37) связан с приводным устройством (42), обеспечивающим согласованное вращение цилиндров (38) и (39) золоудалителя (37) и второго цилиндра (20) с отсекателем (21), при этом при вращении второго цилиндра (20) посредством приводного устройства (42) обеспечена возможность вращения цилиндров (38) и (39) золоудалителя (37) в противоположных направлениях. Вырезы (40) и (41) цилиндров (38) и (39) золоуловителя (37) в поперечном сечении имеет форму геометрического сектора.In the lower part of the furnace (1) under the grate (11) there is an ash collector (37) made in the form of two cylinders (38) and (39) with longitudinal cutouts (40) and (41) designed to collect ash. The ash remover (37) is connected with the drive device (42), which ensures the coordinated rotation of the cylinders (38) and (39) of the ash eliminator (37) and the second cylinder (20) with a shut-off device (21), while rotating the second cylinder (20) by means of the drive devices (42) the possibility of rotation of the cylinders (38) and (39) ash disposal unit (37) in opposite directions. The cutouts (40) and (41) of the cylinders (38) and (39) of the ash collector (37) in the cross section have the shape of a geometric sector.

Воздуховодные каналы (9) и (10) снабжены вентилятором (43). Воздуховодный канал (10) на входе разделен на два канала (44) и (45). Канал (44) на входе снабжен регулирующим клапаном (46) и соединен с вентилятором (43), а канал (45) на входе снабжен регулирующим клапаном (47).The air ducts (9) and (10) are equipped with a fan (43). The air duct (10) at the inlet is divided into two channels (44) and (45). The inlet channel (44) is equipped with a control valve (46) and is connected to a fan (43), and the inlet channel (45) is equipped with a control valve (47).

Работает заявляемое устройство следующим образом. Уголь фракции 0-70 засыпают в бункер (17) вручную или при помощи крана. Топливо (48) под действием своего веса опускается к устройству подачи - дозатору (18). Для предотвращения зависания топлива, в бункере расположен рыхлитель (31). Кроме того, рыхлитель (31), вращаясь, предотвращает попадание крупных фракций топлива между отсекателем (21) и стенками бункера (17). Рыхлитель (31) соединен с приводом (32). Общий привод (49) обеспечивает синхронную работу дозатора (18), рыхлителя (31) и золоудалителя (37) через приводы (32), (29) и (42).The claimed device operates as follows. Coal fractions 0-70 are poured into the hopper (17) manually or using a crane. Fuel (48) under the influence of its weight falls to the feed device - dispenser (18). To prevent freezing of fuel, a ripper (31) is located in the hopper. In addition, the cultivator (31), rotating, prevents the ingress of large fractions of fuel between the cutter (21) and the walls of the hopper (17). The cultivator (31) is connected to the drive (32). The common drive (49) ensures the synchronous operation of the dispenser (18), ripper (31) and ash collector (37) through the drives (32), (29) and (42).

Дозатор (18) работает следующим образом. Внутрь второго цилиндра (20) топливо попадает под действием собственного веса. По команде (ее можно заранее запрограммировать) включается общий привод (49), и второй цилиндр (20) поворачивается против часовой стрелки на 90°, прекращая засыпание в него топлива. После поворота второго цилиндра (20) отсекатель (21) и цилиндр (20) начинают поворачиваться вместе, и при их повороте еще на 90° топливо ссыпается в полость (50) топки (1), при этом поворот отсекателя (21) на 90° дополнительно перекрывает зону бункера (17), предотвращая прорыв продуктов горения наружу. Кроме того, раскаленная теплоизолированная часть отсекателя (21) - вставка из огнеупорного теплоизолирующего материала (30) - не выходит в зону топливного бункера (17) и не соприкасается с топливом (48), то есть топливо в бункере (17) не нагревается. После поворота на 180° относительно первоначального положения второго цилиндра (20), привод (49) переключается на реверс, и второй цилиндр (20) с отсекателем (21) одновременно поворачиваются на 90° обратно. В результате этого, теплоизолированная часть отсекателя (30) запирает зону топки (50). Второй цилиндр (20) выходит из зацепления с отсекателем (21) и продолжает дальше поворачиваться на 90°, занимая первоначальное положение.The dispenser (18) works as follows. Inside the second cylinder (20), fuel enters under its own weight. On command (it can be pre-programmed), the common drive (49) is turned on, and the second cylinder (20) rotates 90 ° counterclockwise, stopping the fuel falling into it. After turning the second cylinder (20), the cutter (21) and the cylinder (20) begin to rotate together, and when they are rotated another 90 °, the fuel is poured into the cavity (50) of the furnace (1), while the cutter (21) is rotated 90 ° additionally closes the area of the hopper (17), preventing breakthrough of combustion products out. In addition, the hot heat-insulated part of the cut-off device (21) - an insert made of refractory heat-insulating material (30) - does not enter the zone of the fuel hopper (17) and does not come into contact with the fuel (48), i.e. the fuel in the hopper (17) does not heat up. After turning 180 ° relative to the initial position of the second cylinder (20), the drive (49) switches to reverse, and the second cylinder (20) with the shut-off (21) simultaneously rotates 90 ° back. As a result of this, the heat-insulated part of the cut-off (30) locks the furnace zone (50). The second cylinder (20) disengages from the shut-off device (21) and continues to rotate 90 ° further, taking its initial position.

Вращение второго цилиндра (20) дозатора (18) с отсекателем (21) на 180° с реверсированием от привода (49) по цепи через приводы (29) и (32) передается на рыхлитель (31), обеспечивая рыхление топлива (48), и через приводы (29) и (42) передается на золоудалитель (37), обеспечивая удаление несгораемых остатков топлива из полости (50) топки (1) в золосборник (35). При этом герметичность топки (1) не нарушается, и отсутствуют потери тепла. При повороте второго цилиндра (20) дозатора (18) на 180°, рыхлитель (31) также поворачивается на 180° в ту же сторону, что и цилиндр (20). Такой поворот рыхлителя (31) позволяет не только разрыхлять топливо (48) в бункере (17), но и сепарировать его, «откидывая» крупные куски от цилиндра (20). При обратном повороте второго цилиндра (20) дозатора (18), рыхлитель (31) вращается в обратную сторону. Цилиндры (38) и (39) золоудалителя (37) при повороте второго цилиндра (20) дозатора (18) также поворачиваются на 90° в разные стороны (один - по часовой стрелке, а другой - против часовой стрелки), и при дальнейшем повороте цилиндра (20) на 90°, они по цепной передаче поворачиваются еще на 90°, и зола из выемок (40) и (41) золоудалителя (37) ссыпается в золосборник (35).The rotation of the second cylinder (20) of the dispenser (18) with the cut-off (21) by 180 ° with reversal from the drive (49) through the chain through the drives (29) and (32) is transmitted to the cultivator (31), providing loosening of the fuel (48), and through the drives (29) and (42) it is transferred to the ash collector (37), ensuring the removal of non-combustible fuel residues from the cavity (50) of the furnace (1) into the ash pan (35). Moreover, the tightness of the furnace (1) is not violated, and there is no heat loss. When the second cylinder (20) of the dispenser (18) is rotated 180 °, the cultivator (31) also rotates 180 ° in the same direction as the cylinder (20). Such rotation of the cultivator (31) allows not only loosening the fuel (48) in the hopper (17), but also separating it, “folding” large pieces from the cylinder (20). When the second cylinder (20) of the dispenser (18) is reversed, the cultivator (31) rotates in the opposite direction. The cylinders (38) and (39) of the ash collector (37), when the second cylinder (20) of the dispenser (18) is rotated, also rotate 90 ° in different directions (one is clockwise and the other counterclockwise), and when further turning cylinder (20) by 90 °, they are rotated by another 90 ° in a chain drive, and ash from the recesses (40) and (41) of the ash collector (37) is poured into the ash collector (35).

После узла подачи, топливо попадает на колосниковую решетку (11) с определенным количеством отверстий заданного размера. На колосниковой решетке (11) топливо поджигается и начинает гореть. В зоне горения дозатор (18) поддерживает оптимальную толщину слоя угля, обеспечивая тем самым оптимизацию процесса горения.After the feed unit, the fuel enters the grate (11) with a certain number of holes of a given size. On the grate (11), the fuel is ignited and begins to burn. In the combustion zone, the dispenser (18) maintains the optimum thickness of the coal layer, thereby ensuring the optimization of the combustion process.

При сжигании топлива идет разогрев стенок топки (1) и других элементов котла, выполненных из огнеупорного бетона. Температура в топке (1) автоматически поддерживается в пределах 750-800°С за счет дозированной подачи подогретого воздуха по каналу (10), которая регулируется регулирующим клапаном (46). Вентилятор (43) работает только в момент розжига и разгона котла для подачи воздуха в канал (10), а затем при достижении заданных температур регулирующий клапан (46) переключается по команде автоматики на энергонезависимый режим, и подача воздуха в топку осуществляется по нижней части (45) канала (10) через регулирующий клапан (47). При этом за счет регулирующих клапанов (46) и (47) осуществляется точная регулировка количества поступающего воздуха, необходимая для оптимизации процессов горения. Дальнейшее горение топлива поддерживается подогретым воздухом, поступающим через колосниковую решетку (11) и канал (10). Количества воздуха, поступающего в топку по каналу (10) и через отверстия колосниковой решетки (11), обычно хватает для окисления углерода до окиси углерода (СО), которая служит горючей составляющей газообразных продуктов термического разложения. Нагретые в топке (1) продукты горения (СО, метан, пылевидные несгоревшие частицы топлива и т.п.) - продукты газифицирования и возгонки твердого топлива - из-за отсутствия отвода тепла, «всплывают» в ее верхнюю часть и попадают в корпус узла дожигания (5), где обтекают дожигатель (7). Дожигатель (7) в процессе разгона котла раскаляется, и температура в зоне узла дожигания достигает 1500°С. В нижней части дожигателя (7) находится завихритель (13), к которому по каналу (9) с помощью вентилятора (43) подается подогретый воздух. В стенках дожигателя (7) расположено определенное количество отверстий (8) заданного размера. Поток воздуха из канала (9) протекает через завихритель (13), попадает в дожигатель (7), который выполняет функцию эжектора, и закручивается в нем. Продукты горения из топки (1) через отверстия (8) также попадают внутрь дожигателя (7), где смешиваются с закрученным воздухом из канала (9), и выходят наружу из торца дожигателя (7) с отдачей большого количества тепла. За счет высокой температуры (1500°С) в узле дожигания сгорают все возможные горючие частицы и газы. Таким образом, в трубе (6) узла дожигания по спирали вверх движется напор всплывающих раскаленных газов, и под действием центробежной силы частички золы и сажи отбрасываются на стенки трубы (6) узла дожигания и сгорают. Раскаленные газы потоком доходят до края трубы (6) узла дожигания, после чего их скорость резко падает, они разворачиваются на 180° и попадают в зону теплообменника (3), где быстро остывают, передавая тепло трубам теплообменника (51). Кроме того, эти газы нагревают внешнюю поверхность узла дожигания. После этого газы опускаются вниз, при этом не сгоревшие частицы выпадают в золосборник (35). Вода по трубам (51) теплообменника (3) движется навстречу газовому потоку, обеспечивая эффективный отбор тепла. Кроме того, за счет терморадиационного эффекта обеспечивается не только дополнительная передача тепла воде в теплообменнике (3), но и сгорание смол, а значит достигается дополнительная экономия топлива.When burning fuel, the walls of the furnace (1) and other elements of the boiler are made of refractory concrete. The temperature in the furnace (1) is automatically maintained within 750-800 ° C due to the dosed supply of heated air through the channel (10), which is regulated by a control valve (46). The fan (43) works only at the moment of ignition and acceleration of the boiler to supply air to the channel (10), and then when the set temperatures are reached, the control valve (46) switches by the automatic command to non-volatile mode, and the air is supplied to the furnace through the lower part ( 45) channel (10) through the control valve (47). In this case, due to the control valves (46) and (47), the exact amount of incoming air is carried out, which is necessary to optimize the combustion processes. Further fuel combustion is supported by heated air entering through the grate (11) and the channel (10). The amount of air entering the furnace through the channel (10) and through the openings of the grate (11) is usually enough to oxidize carbon to carbon monoxide (CO), which serves as the combustible component of the gaseous products of thermal decomposition. The combustion products heated in the furnace (1) (СО, methane, dusty unburned fuel particles, etc.) - products of gasification and sublimation of solid fuel - due to the lack of heat removal, “float” into its upper part and enter the assembly afterburning (5), where the afterburner (7) flows around. The afterburner (7) during the acceleration of the boiler is heated, and the temperature in the area of the afterburner reaches 1500 ° C. In the lower part of the afterburner (7) there is a swirler (13), to which heated air is supplied through the channel (9) using a fan (43). In the walls of the afterburner (7) there is a certain number of holes (8) of a given size. The air flow from the channel (9) flows through the swirl (13), enters the afterburner (7), which serves as an ejector, and swirls in it. The combustion products from the furnace (1) through the holes (8) also enter the afterburner (7), where they are mixed with swirling air from the channel (9), and exit the end of the afterburner (7) with the release of a large amount of heat. Due to the high temperature (1500 ° C) in the afterburner, all possible combustible particles and gases are burned. Thus, in the pipe (6) of the afterburning unit, the pressure of the emerging hot gases moves upward in a spiral, and under the action of centrifugal force, particles of ash and soot are thrown onto the walls of the pipe (6) of the afterburning unit and burn. The hot gases flow to the edge of the pipe (6) of the afterburner, after which their speed drops sharply, they rotate 180 ° and enter the heat exchanger zone (3), where they cool quickly, transferring heat to the heat exchanger pipes (51). In addition, these gases heat the outer surface of the afterburner. After this, the gases go down, while the unburned particles fall into the ash pan (35). Water through the pipes (51) of the heat exchanger (3) moves towards the gas flow, providing effective heat removal. In addition, due to the thermoradiation effect, not only additional heat transfer to the water in the heat exchanger (3) is provided, but also resin combustion, which means that additional fuel economy is achieved.

Помимо нагрева воды в трубах теплообменника (51), необходимо также нагреть воздух в каналах (9) и (10). Таким образом, на воздуховодных каналах (9) и (10) происходит дополнительная отдача тепла дымовых газов. За счет этого осуществляется подача подогретого воздуха в зону (50) топки (1) и зону дожигателя (7).In addition to heating the water in the pipes of the heat exchanger (51), it is also necessary to heat the air in the channels (9) and (10). Thus, on the air ducts (9) and (10), additional heat transfer of the flue gases occurs. Due to this, the heated air is supplied to the furnace zone (50) of the furnace (1) and the afterburner zone (7).

Далее поток газов с температурой 80-90°С попадает в дымовую трубу (4). За счет реакций внутри узла дожигания на выходе дымовой трубы (4) газы получаются бесцветными, и они не содержат частиц копоти.Further, a stream of gases with a temperature of 80-90 ° C enters the chimney (4). Due to the reactions inside the afterburner at the exit of the chimney (4), the gases are colorless and do not contain soot particles.

Соответственно при запуске котла воздух в каналах (9) и (10) подогреваться не будет, но как только первые продукты горения выйдут через дымовую трубу (4) наружу, котел придет в нормальное рабочее состояние.Accordingly, when starting the boiler, the air in the channels (9) and (10) will not be heated, but as soon as the first combustion products exit through the chimney (4), the boiler will return to normal operation.

Таким образом, за счет разделения зоны горения и теплообмена, своеобразного движения газовых потоков, а также за счет терморадиационного эффекта, обеспечивается полное сжигание топлива, что уменьшает количество вредных выбросов в атмосферу. Благодаря описанным нововведениям также достигается значительная экономия топлива, максимально снижаются затраты на очистку котла от смоляных отложений и копоти, увеличивается мощность котла.Thus, due to the separation of the combustion zone and heat transfer, the peculiar movement of gas flows, as well as due to the thermoradiation effect, complete combustion of fuel is ensured, which reduces the amount of harmful emissions into the atmosphere. Thanks to the described innovations, significant fuel savings are also achieved, the cost of cleaning the boiler from tar deposits and soot is minimized, and the boiler power increases.

Работа котла может управляться блоком управления. С его помощью регулируются параметры контроля, а именно производится замер наружной температуры воздуха, замер температуры воды на входе и на выходе теплообменника (3), замер текущей температуры в топке (1), замер температуры в верхней части теплообменника (3) после узла дожигания. Кроме того, за счет наличия блока управления существует возможность дистанционного контроля над работой котла. Также при помощи блока управления регулируются управляющие функции, такие как управление приводом (49) узла подачи топлива, управление частотным регулятором вентилятора (43), управление регулирующими клапанами (46) и (47) для регулировки количества подаваемого воздуха в топку (1) и в дожигатель (7), управление процессом розжига и разгона котла, переключение алгоритмов работы исполнительных механизмов котла при переходе на другие виды топлива и переключение в ручной режим управления с контролем параметров.The operation of the boiler can be controlled by the control unit. With it, the control parameters are adjusted, namely, the outside air temperature is measured, the water temperature at the inlet and outlet of the heat exchanger (3) is measured, the current temperature in the furnace is measured (1), the temperature is measured at the top of the heat exchanger (3) after the afterburning unit. In addition, due to the presence of the control unit, there is the possibility of remote control over the operation of the boiler. The control unit also controls the control functions, such as controlling the drive (49) of the fuel supply unit, controlling the frequency regulator of the fan (43), controlling the control valves (46) and (47) to adjust the amount of air supplied to the furnace (1) and afterburner (7), control of the process of ignition and acceleration of the boiler, switching the operation algorithms of the actuators of the boiler when switching to other types of fuel and switching to manual control mode with parameter control.

Заявляемое техническое решение устраняет все недостатки, имеющиеся в аналогах и, кроме того, является простым в применении и производстве.The claimed technical solution eliminates all the disadvantages that are available in analogues and, in addition, is easy to use and manufacture.

Claims

1. A water boiler containing a firebox, a heat exchanger, a chimney, an afterburner with openings for the entry of gases, an air duct, there is a grate in the furnace, to which the first air duct is connected, the furnace is connected to the internal cavity of the afterburner made of refractory material, characterized in that that the boiler is equipped with an afterburning unit containing a hollow body made of refractory material and a pipe made of refractory material connected to it, the afterburning unit is located in the cavity of the heat exchanger, the body of the afterburning unit is a burner, the afterburner is located in the cavity of the body of the afterburner, the afterburner is in communication with the second air duct passing through the lower part of the heat exchanger, the lower part of the afterburner is located at the level of the outlet of combustion products from the furnace, the first air duct for supplying air to the grate passes through the lower part of the heat exchanger, the heat exchanger is located on the side of the furnace, longitudinal cutouts are made in the upper and lower parts of the furnace body, the boiler is equipped with a fuel supply unit consisting of a hopper and the dispenser, the dispenser consists of three open hollow cylinders with longitudinal cuts, the cuts of all cylinders around the perimeter have the same geometric dimensions, the first cylinder is fixed relative to the furnace body and made with two longitudinal cuts, the upper longitudinal cutout is located opposite the hopper exit, while the geometric dimensions along the perimeter of the specified cutout correspond to the geometric dimensions of the output of the hopper along its perimeter, the lower longitudinal cutout of the first cylinder is located opposite the upper cutout of the first about the cylinder and communicated with the cavity of the furnace through the upper longitudinal cutout in the furnace body, while the outer surface of the upper cutout of the furnace is responsive to the outer surface of the first dispenser cylinder and fits snugly to it, the second dispenser cylinder is located inside the first cylinder coaxially with it and a gap relative to it, the second cylinder is made with one longitudinal cutout for communicating the output of the hopper with the inner cavity of the second cylinder, the third dispenser cylinder - the cutter is located in the gap between the first and with the second cylinders coaxially with them and made with two longitudinal cutouts located at an angle of 90 °, the first longitudinal cut-out of the cutter is designed to provide communication between the internal cavity of the second cylinder and the hopper exit, the second longitudinal cut-out of the cutter is designed to communicate the cavity of the second cylinder with the furnace, the second cylinder is installed rotatably towards the second cut-out of the cutter, the third cylinder is mounted rotatably in the direction of rotation of the second cylinder, the dispenser comprises an engagement severing device, providing a joint rotation and a second clipper cylinder after the second cylinder is rotated by 90 ° towards the second notch clipper, clipper and the second cylinder are connected to a drive device.

2. The hot water boiler according to claim 1, characterized in that at least a part of the cutter, located opposite the upper longitudinal cut-out of the furnace, is made of refractory heat-insulating material.

3. The hot water boiler according to claim 1, characterized in that in the cavity of the hopper above its outlet there is a ripper connected to the drive device.

4. The hot water boiler according to claim 1, characterized in that the upper cutout of the first dispenser cylinder is in tight contact along the perimeter with the outlet of the hopper.

5. The hot water boiler according to claim 1, characterized in that a withdrawable ash pan is placed under the firebox.

6. The boiler according to claim 3, characterized in that the cultivator is made in the form of a metal pipe, the pins are attached to the outside of it.

7. The boiler according to claim 1, characterized in that the furnace is cylindrical.

8. The boiler according to claim 1, characterized in that the furnace is equipped with refractory thermal insulation.

9. The boiler according to claim 1, characterized in that in the lower part of the furnace under the grate there is an ash collector made in the form of two cylinders with longitudinal cuts designed to collect ash, the ash collector is connected to a drive device that ensures coordinated rotation of the ash collector cylinders and the second cylinder with a cutter, while the ash cylinders are mechanically connected to each other with the possibility of ensuring their rotation in opposite directions relative to each other.

10. The hot water boiler according to claim 9, characterized in that the cutout of each cylinder of the ash collector in cross section has the shape of a geometric sector.

11. The boiler according to claim 5, characterized in that the ash pan is equipped with a door.

12. The hot water boiler according to claim 1, characterized in that the air ducts are equipped with a fan.

13. The hot water boiler according to claim 1, characterized in that the inputs of both air ducts are equipped with control valves.

14. The boiler according to claim 1, characterized in that the afterburner is equipped with a swirler installed in the lower part of the afterburner.

15. The hot water boiler according to claim 1, characterized in that it is equipped with an additional third air duct, supplying air to the furnace.

16. The hot water boiler of claim 15, wherein the additional air duct passes through a heat exchanger.

17. The boiler according to claim 15, characterized in that the additional air duct is equipped with a control valve.

18. The boiler according to claim 15, characterized in that a fan is installed at the inlet of the additional air duct.

19. The boiler according to claim 1, characterized in that it is equipped with a control unit, electrically connected to the sensors for monitoring the parameters of the boiler.

20. The boiler according to claim 1, characterized in that the furnace is equipped with a door.