SK9596Y1

SK9596Y1 - Solid fuel boiler

Info

Publication number: SK9596Y1
Application number: SK500162022U
Authority: SK
Inventors: Aleš Buřič
Original assignee: LITECONNECT s.r.o
Priority date: 2021-03-23
Filing date: 2022-02-25
Publication date: 2022-09-28
Also published as: CZ35081U1; SK500162022U1; PL130094U1

Abstract

The solid fuel boiler according to the technical solution consists of a boiler body (1) formed by a fireplace (2) with a grate (8) and a combustion chamber (3) with a ceramic lining, which is located in the rear part of the boiler. The combustion air supply to the fireplace (2) and under the boiler grate (8) and also into the combustion paths in the combustion chamber (3). The ceramic lining located in the combustion chamber (3) is detachable and adapted for flue gas discharge from the fireplace (2) and consists of a lower ceramic insert (5) and an upper ceramic insert (6), which are connected to each other by means of locking recesses. The lower ceramic insert (5) is provided on both outer sidewalls with flow channels (16) for uniform supply of combustion air to the ceramic nozzle (4). The ceramic nozzle (4) with an inner hole (17) is mounted on the lower ceramic insert (5) and has at least two a series of through holes (7) for supplying combustion air to the combustion chamber (3). The inner hole (17) of the ceramic nozzle (4) has a conical cross-section with a taper to the centre of the ceramic nozzle (4). The solid fuel boiler according to the technical solution can be advantageously used for combustion chambers (3) of solid fuel boilers with manual addition for the preparation of heating water or domestic hot water.

Description

Oblasť technikyThe field of technology

Technické riešenie sa týka teplovodných splyňovacích kotlov na pevné palivá, a to najmä konštrukčného prevedenia spaľovacej komory kotla, v ktorej prebieha konečné spaľovanie paliva.The technical solution concerns hot water gasification boilers for solid fuels, and in particular the design of the combustion chamber of the boiler, in which the final combustion of the fuel takes place.

Doterajší stav technikyCurrent state of the art

Pri spaľovaní pevných palív, ktorými môžu byť kusové drevo, drevné brikety alebo uhlie, sa pri ručnej dodávke paliva dnes najčastejšie používajú splyňovacie kotly, kedy pri týchto kotloch palivo neprehorieva v kúrenisku. V samotnom kúrenisku, ktoré ma pevné či pohyblivé rošty, palivo iba v jeho spodnej časti odhorieva a plameň a spaliny sú potom vedené mimo kúreniska do spaľovacej komory kotla, kde prebieha ďalšie efektívnejšie spaľovanie paliva. Na dosiahnutie vysokej účinnosti kotla a nízkych emisií je preto výhodné, aby spaľovanie v spaľovacej komore prebiehalo čo najdokonalejšie.When burning solid fuels, which can be pieces of wood, wood briquettes or coal, gasification boilers are most often used for manual fuel delivery, when with these boilers the fuel does not burn in the heating area. In the firebox itself, which has fixed or movable grates, the fuel burns only in its lower part, and the flame and flue gases are then led outside the firebox into the combustion chamber of the boiler, where more efficient fuel combustion takes place. In order to achieve high boiler efficiency and low emissions, it is therefore advantageous for the combustion in the combustion chamber to take place as perfectly as possible.

Pri známych typoch splyňovacích kotlov je spalinová komora umiestnená v zadnej časti telesa kotla. Na ekologickejší spôsob spaľovania je spaľovacia komora vyložená výmurovkou a do spaľovacej komory je privedený pomocou sústavy otvorov do horných plameňov spaľovací vzduch, ktorý sa mieša s nezhorenými zvyškami plynov a umožňuje ich lepšie spálenie.In known types of gasification boilers, the flue gas chamber is located in the rear part of the boiler body. For a more ecological way of burning, the combustion chamber is lined with lining, and combustion air is introduced into the combustion chamber using a system of holes in the upper flames, which mixes with unburned gas residues and enables them to burn better.

Známe sú dokonalejšie technické riešenia spaľovacej komory, kde je v spaľovacej komore umiestnená keramická výmurovka a keramická rúrka s otvormi na prívod vzduchu. Do spaľovacej komory prúdia spaliny vzniknuté odhorením paliva v kúrenisku a zároveň je do nej privádzaný spaľovací vzduch, ktorý je vopred predhriaty, čo čiastočne zdokonaľuje horenie.More perfect technical solutions of the combustion chamber are known, where a ceramic lining and a ceramic pipe with holes for air supply are placed in the combustion chamber. The flue gases created by the burning of fuel in the firebox flow into the combustion chamber, and at the same time, combustion air is fed into it, which is preheated in advance, which partially improves combustion.

Nevýhodou týchto konštrukcií je, že spaľovacie komory sú z dôvodu dlhých spalinových ciest relatívne veľké a odťah spalín je nutné zaisťovať pomocou odťahových ventilátorov. Tým sa zvyšujú materiálové náklady na zodpovedajúci stavebný priestor spaľovacej komory a prevádzkové náklady spojené s potrebou elektrickej energie na pohon ventilátorov. Nevýhodou je aj to, že aj napriek dokonalejšiemu konštrukčnému riešeniu spaľovacích komôr s prívodmi vzduchu sa do stredu jadra prúdu horiacej prchavej horľaviny nedostane dostatočné množstvo vzduchu a tento podiel prúdu horiacej prchavej horľaviny sa nepremieša a dostatočne nespáli. Tieto nespálené častice potom zaťažujú okolité prostredie.The disadvantage of these constructions is that the combustion chambers are relatively large due to the long flue gas paths, and exhaust fumes must be ensured by means of exhaust fans. This increases the material costs for the corresponding building space of the combustion chamber and the operating costs associated with the need for electricity to drive the fans. The disadvantage is that, despite the more perfect design solution of the combustion chambers with air inlets, not enough air gets into the center of the core of the burning volatile fuel stream, and this portion of the burning volatile fuel stream is not mixed and burned sufficiently. These unburned particles then burden the surrounding environment.

Z úžitkového vzoru CZ 31661 U1 je známe konštrukčné riešenie, ktorého podstata spočíva v tom, že v spaľovacej komore je umiestnená rozoberateľná výmurovka na odvod spalín z kúreniska tvorená keramickými vložkami a keramickou dýzou s prietokovým kanálom v tvare T na prívod spaľovacieho vzduchu. Toto riešenie zaisťuje prívod spaľovacieho vzduchu do jadra prchavej horľaviny a vďaka kontaktu s tepelne vodivými keramickými vložkami a keramickou dýzou aj čiastočný predohrev spaľovacieho vzduchu. Jeho nevýhodou je však jediný jednokanálový prívod vzduchu do dýzy v tvare T, ktorý vzhľadom na krátke privádzacie cesty neumožňuje prísun dostatočného množstva predhriateho spaľovacieho vzduchu do spaľovacej komory na spaľovanie väčšieho množstva prchavej horľaviny. Nevýhodou používaného zariadenia prívodu spaľovacieho vzduchu je aj nízka životnosť dýzy, pretože jej spodná časť je v priamom kontakte s palivom a pri roštovaní paliva kutacím náradím môže dôjsť k poškodeniu kanála prívodu spaľovacieho vzduchu do dýzy.From the utility model CZ 31661 U1, a design solution is known, the essence of which is that the combustion chamber is equipped with a removable lining for the removal of flue gases from the fireplace, formed by ceramic inserts and a ceramic nozzle with a T-shaped flow channel for the supply of combustion air. This solution ensures the supply of combustion air to the core of the volatile fuel and, thanks to the contact with the thermally conductive ceramic inserts and the ceramic nozzle, partial preheating of the combustion air. However, its disadvantage is the single single-channel air supply to the T-shaped nozzle, which, due to the short supply paths, does not allow the supply of a sufficient amount of preheated combustion air into the combustion chamber for burning a large amount of volatile combustibles. The disadvantage of the used combustion air supply device is also the short service life of the nozzle, because its lower part is in direct contact with the fuel, and the combustion air supply channel to the nozzle may be damaged when grating the fuel with a cutting tool.

Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution

Uvedené nedostatky doteraz používaných kotlov na pevné palivá odstraňuje kotol na pevné palivá podľa technického riešenia uvedeného v tomto úžitkovom vzore, najmä kotol, ktorý pozostáva z kotlového telesa tvoreného kúreniskom s roštom a zo spaľovacej komory s keramickou výmurovkou, ktorá je umiestnená v zadnej časti kotla, a prívodom spaľovacieho vzduchu jednak do priestoru kúreniska paliva, jednak pod rošt kotla, a tiež do spaľovacích ciest v spaľovacej komore, ktorého podstata spočíva v tom, že keramická výmurovka umiestnená v spaľovacej komore je rozoberateľná a upravená na odvod spalín z kúreniska a pozostáva zo spodnej keramickej vložky a hornej keramickej vložky, ktoré sú vzájomne spojené pomocou zámkových vybraní, pričom spodná keramická vložka je vybavená na oboch vonkajších bočných stenách prietokovými kanálmi na rovnomerný prívod spaľovacieho vzduchu do keramickej dýzy s vnútorným otvorom, ktorá je usadená na spodnej keramickej vložke a má najmenej dva rady priechodných otvorov na prívod spaľovacieho vzduchu do spaľovacej komory.The mentioned shortcomings of the solid fuel boilers used so far are eliminated by the solid fuel boiler according to the technical solution mentioned in this utility model, especially the boiler, which consists of a boiler body formed by a heating chamber with a grate and a combustion chamber with a ceramic lining, which is located in the rear part of the boiler. and the supply of combustion air both to the space of the fuel firebox, on the one hand under the boiler grate, and also to the combustion paths in the combustion chamber, the essence of which is that the ceramic lining placed in the combustion chamber can be dismantled and adjusted for exhaust fumes from the firebox and consists of the lower ceramic insert and upper ceramic insert, which are connected to each other by means of locking recesses, while the lower ceramic insert is equipped on both outer side walls with flow channels for the uniform supply of combustion air to the ceramic nozzle with an internal hole, which is seated on the lower ceramic insert and has at least two rows of through holes ov for the supply of combustion air to the combustion chamber.

Výhodné je uskutočnenie kotla na pevné palivo, v ktorom je keramická dýza vybavená prietokovým vnútorným otvorom na prechod a rozdelenie spaľovacieho vzduchu, ktorý má prierez kónického tvaru so zúžením do stredu keramickej dýzy.It is advantageous to implement a solid fuel boiler in which the ceramic nozzle is equipped with a flow-through internal opening for the passage and distribution of combustion air, which has a conical cross-section with a narrowing in the center of the ceramic nozzle.

SK 9596 Υ1SK 9596 Υ1

Do spaľovacej komory prúdia cez spodnú keramickú vložku spaliny vzniknuté odhorievaním paliva v kúrenisku a zároveň je do spaľovacej komory privádzaný spaľovací vzduch. Spaľovací vzduch je nasávaný do tvarovanej dutiny umiestnenej v spodnej časti keramickej vložky, kde sa prúd spaľovacieho vzduchu rovnomerne rozdeľuje do privádzacích kanálov umiestnených na vonkajších stenách spodnej keramickej vložky a je pri prechode ohrievaný na vysokú teplotu. Privádzacie kanály sú napojené do bočných prietokových kanálov keramickej dýzy, ktorá je rozoberateľné usadená na protiľahlých koncoch v hornej časti spodnej keramickej vložky a je vybavená sústavou najmenej dvoch radov priechodných otvorov na prívod spaľovacieho vzduchu do spaľovacej komory. Výhodné je uskutočnenie kotla na pevné palivo, ak má keramická dýza vnútorný prierez kónického tvaru so zúžením do svojho stredu, pretože týmto sa prispôsobuje rýchlosť prúdenia spaľovacieho vzduchu rýchlosti prúdu prchavej horľaviny v spaľovacej komore.The flue gases created by the combustion of fuel in the firebox flow into the combustion chamber through the lower ceramic insert, and at the same time, combustion air is supplied to the combustion chamber. Combustion air is sucked into a shaped cavity located in the lower part of the ceramic insert, where the combustion air stream is evenly distributed into the supply channels located on the outer walls of the lower ceramic insert and is heated to a high temperature during the passage. The supply channels are connected to the side flow channels of the ceramic nozzle, which is demountably located on the opposite ends in the upper part of the lower ceramic insert and is equipped with a system of at least two rows of through holes for the supply of combustion air to the combustion chamber. It is advantageous to build a solid fuel boiler if the ceramic nozzle has a conical cross-section with a narrowing in the middle, because this adjusts the speed of the combustion air flow to the speed of the flow of volatile fuel in the combustion chamber.

Obzvlášť výhodné je uvedené rozdelenie jedného prúdu spaľovacieho vzduchu na viac prúdov spaľovacieho vzduchu pomocou prietokových kanálov umiestnených na vonkajších stenách spodnej keramickej vložky s priamym napojením do keramickej dýzy, pretože vďaka prísunu väčšieho objemu spaľovacieho vzduchu a jeho dlhšiemu kontaktu s tepelne vodivou dýzou je v dostatočnom množstve ohrievaný na vysokú teplotu, a týmto sa potom aj lepšie premiešava v kontakte s väčším množstvom prchavej horľaviny pri vstupe do spaľovacej komory.The mentioned division of one stream of combustion air into several streams of combustion air using flow channels located on the outer walls of the lower ceramic insert with direct connection to the ceramic nozzle is particularly advantageous, because thanks to the supply of a larger volume of combustion air and its longer contact with the thermally conductive nozzle, it is in sufficient quantity heated to a high temperature, and thus it is also better mixed in contact with a larger amount of volatile combustible when entering the combustion chamber.

Výhodné je umiestniť keramickú dýzu do optimálneho miesta prívodného vzostupného ťahu spaľovacej komory, aby pri priamom kontakte prchavej horľaviny so spodným plášťom keramickej dýzy došlo k rozdeleniu prchavej horľaviny na dva prúdy spalín prechádzajúcich okolo keramickej dýzy a predhriaty spaľovací vzduch mohol do rozdelených prúdov prchavej horľaviny pomocou tangenciálne vedených priechodných otvorov ľahšie a veľmi rýchlo preniknúť. V dôsledku tohto rovnomerného a objemovo dostatočného premiešania ohriateho spaľovacieho vzduchu s prchavou horľavinou sa tak zodpovedajúcim spôsobom zvyšuje oxidácia v plynnej fáze a klesajú emisie uhľovodíkov, oxidu uhoľnatého a nespálených častíc, ale taktiež sa tým zmenšuje požadovaný priestor na výrobu spaľovacej komory a keramických výmuroviek.It is advantageous to place the ceramic nozzle in the optimal location of the combustion chamber supply upward draft, so that when the volatile fuel is in direct contact with the lower shell of the ceramic nozzle, the volatile fuel is divided into two streams of flue gas passing around the ceramic nozzle, and the preheated combustion air can enter the divided streams of volatile fuel by means of a tangential guided through holes easier and very quickly to penetrate. As a result of this uniform and volumetrically sufficient mixing of the heated combustion air with the volatile fuel, the oxidation in the gas phase increases accordingly and the emissions of hydrocarbons, carbon monoxide and unburned particles decrease, but also the space required for the production of the combustion chamber and ceramic linings is reduced.

Prehľad obrázkov na výkresochOverview of images on drawings

Na obr. 1 je schematicky znázornený kotol na pevné palivá s priestormi na spaľovanie paliva v kúrenisku a v spaľovacej komore, na obr. 2 je znázornený bočný pohľad na keramickú výmurovku a na obr. 3 je pohľad na rez keramickej dýzy s vnútorným prierezom kónického tvaru.In fig. 1 is a schematic representation of a solid fuel boiler with spaces for burning fuel in the heating area and in the combustion chamber, in fig. 2 shows a side view of the ceramic lining and fig. 3 is a cross-sectional view of a ceramic nozzle with a conical internal cross-section.

Príklady uskutočneniaImplementation examples

Na obrázkoch 1 až 3 je znázornený príklad uskutočnenia kotla na spaľovanie pevného paliva, ktorý pozostáva z kotlového telesa 1 tvoreného kúreniskom 2 s roštom 8 a spaľovacou komorou 3 s keramickou výmurovkou a keramickou dýzou 4. Keramická výmurovka v spaľovacej komore 3 pozostáva zo spodnej keramickej vložky 5 s prietokovými kanálmi 16 na oboch bočných stenách, na ktorú je usadená keramická dýza 4, a ďalej z hornej keramickej vložky 6, ktoré sú pomocou spojovacích zámkových vybraní zložené do jedného celku. Keramická dýza 4 má prietokový vnútorný otvor 17 v tvare zúženom do stredu keramickej dýzy 4 a má najmenej dva rady priechodných otvorov 7 na prívod spaľovacieho vzduchu do spaľovacej komory 3. V priestore kúreniska 2 je umiestnený šikmý prídavný rošt 11 na posun paliva, ktorého horná časť v podstate nadväzuje na prikladacie dvierka 12, pričom na odvod spalín vzniknutých odhorievaním paliva v kúrenisku 2 je v jeho zadnej spodnej časti umiestnený otvor do priestoru spaľovacej komory 3. Kotol je vybavený prikladacími dvierkami 12 s regulovaným prívodom spaľovacieho vzduchu do priestoru paliva a popolníkovými dvierkami 13 s regulovaným prívodom spaľovacieho vzduchu pod rošt kotla. V zadnej časti kotla je umiestnený prívod spaľovacieho vzduchu na jeho regulovaný vstup 14 do spaľovacích ciest v priestore spaľovacej komory 3 a komora 15 na jeho predohrev od tepelne vodivých keramických výmuroviek.Figures 1 to 3 show an example of a boiler for burning solid fuel, which consists of a boiler body 1 consisting of a firebox 2 with a grate 8 and a combustion chamber 3 with a ceramic lining and a ceramic nozzle 4. The ceramic lining in the combustion chamber 3 consists of a lower ceramic insert 5 with flow channels 16 on both side walls, on which the ceramic nozzle 4 is seated, and further from the upper ceramic insert 6, which are folded into a single unit by means of connecting locking recesses. The ceramic nozzle 4 has an internal flow opening 17 in a shape narrowed to the center of the ceramic nozzle 4 and has at least two rows of through holes 7 for the supply of combustion air to the combustion chamber 3. In the space of the firebox 2 there is an inclined additional grate 11 for moving the fuel, the upper part of which in essence, it is connected to the side door 12, while for the removal of flue gases created by the combustion of fuel in the firebox 2, there is an opening in its rear lower part into the space of the combustion chamber 3. The boiler is equipped with side door 12 with a regulated supply of combustion air to the fuel space and an ashtray door 13 with regulated supply of combustion air under the boiler grate. In the rear part of the boiler, there is a supply of combustion air for its regulated inlet 14 to the combustion paths in the space of the combustion chamber 3 and a chamber 15 for its preheating from thermally conductive ceramic linings.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability

Uvedené technické riešenie je výhodne použiteľné pre spaľovacie komory kotlov na pevné palivá s ručným prikladaním na prípravu vykurovacej vody alebo teplej úžitkovej vody. Daný spôsob je možné využiť najmä na ekologické spaľovanie palivového dreva a drevených brikiet.The mentioned technical solution is advantageously applicable for combustion chambers of solid fuel boilers with manual application for the preparation of heating water or hot service water. This method can be used mainly for ecological burning of firewood and wood briquettes.

Claims

CLAIMS FOR PROTECTION

1. A solid fuel boiler, which consists of a boiler body formed by a firebox with a grate and a combustion chamber with a ceramic lining, which is located in the rear part of the boiler, and a supply of combustion air 5 both to the space of the fuel firebox, on the one hand under the boiler grate and also to of combustion paths in the combustion chamber, characterized by the fact that the ceramic lining placed in the combustion chamber (3) is removable and adapted for the removal of flue gases from the firebox (2) and consists of a lower ceramic insert (5) and an upper ceramic insert (6), which are connected to each other by means of locking recesses, while the lower ceramic insert (5) is equipped on both outer side walls with flow channels 10 (16) for the uniform supply of combustion air to the ceramic nozzle (4) with an internal hole (17), which is located on the lower ceramic insert (5) and has at least two rows of through holes (7) for the supply of combustion air to the combustion chamber (3).

2. Solid fuel boiler according to claim 1, characterized in that the inner opening (17) of the ceramic nozzle (4) has a conical cross-section with a narrowing to the center of the ceramic nozzle (4).