КОТЕЛ
BOILER

Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано в бытовых и промышленных котлах с камерами для сжигания твердого древесного топлива и древесных отходов при увеличенных рабочих объемах топливной загрузки с большим межзагрузочным периодом.
Известен котел, содержащий вертикальную камеру газогенерирования кипящего слоя с потолочным узлом ввода дробленого топлива, подовой топливоудерживающей решеткой и соплами первичного воздуха в решетке, камеру дожигания с вертикальными стенами и дожигающими воздушными соплами третичного дутья, а также соединительный газоход с фильтрующей газозаборной решеткой и воздушными соплами вторичного дутья, ориентированными в камеру дожигания вместе с продуктами газификации (авторское свидетельство СССР №1574988, МПК F23С 11/02 от 05.05.88 г.; БИ №24 от 30.06.90 г.). Недостаток котла - значительный вынос в камеру дожигания влаги, препятствующей выжиганию генераторного газа при подаче в газогенератор древесных отходов и, как результат, низкая эффективность использования потенциальной теплоты топлива.
Известен котел, содержащий вертикальные предтопки с узлами потолочного ввода первичного воздуха, пылевидного и дробленого органического топлива, камеру дожигания с соплами подачи третичного воздуха, соединительных газоходов для перетока продуктов неполного сгорания из предтопков в дожигательную камеру с установленными в них эжекторами, использующими в качестве рабочего агента вторичный воздух (авторское свидетельство СССР №918662, МПК F23С 6/00 от 01.10.79 г.; БИ №13 от 07.04.82 г.). Недостаток котла - высокая степень недожога дробленого топлива, а также значительный выход в атмосферу оксидов азота.
Известен котел с двухкамерной топкой для сжигания дробленых отходов, содержащий камеру газогенерирования кипящего слоя с вертикальными фронтовой, задней и боковыми стенами, потолочным перекрытием, имеющим газоплотный узел ввода отходов, слоеудерживающей подовой решеткой, размещенные на решетке сопла первичного воздушного дутья, призматическую камеру дожигания также с вертикальными фронтовой, задней и боковыми стенами, соплами вторичного и третичного дутья, газоход, соединяющий заднюю стену камеры газогенерирования и фронтовую стену камеры дожигания, размещенный над слоеудерживающей решеткой и над соплами первичного воздушного дутья (патент РФ №2143084; F23С 1/12 от 16.02.1999 г.; БИ №35, 1999 г.). Недостаток устройства - высокий уровень выноса в камеру дожигания и из котла недожженных частиц, плохо улавливаемых в традиционных золоуловителях, что вызывает активное загрязнение окружающей среды, обуславливает недоиспользование потенциальной теплоты подаваемого топлива, в частности древесных отходов.
Известен котел, содержащий вертикальную камеру газогенерирования с вертикальной осью симметрии, стенами, имеющими отверстия для ввода газов рециркуляции, внутреннюю и наружную поверхности, опоясывающей с зазором наружную поверхность стен рубашкой, потолочным окном загрузки твердым древесным топливом, имеющим газоплотное перекрытие, подовым перекрытием, имеющим решетку для выпуска зольных частиц и генераторного газа, размещенными над решеткой соплами для ввода первичного воздуха, установленным между потолочным и подовым перекрытиями вертикальным цилиндрическим патрубком, имеющим отверстия для вывода влаги и летучих веществ, внутреннюю и наружную поверхности и ось симметрии, совмещенную с вертикальной осью симметрии камеры газогенерирования, горизонтальную камеру сгорания с горизонтальной осью симметрии, фронтовой, задней и боковыми стенами, имеющими внутреннюю и наружную поверхности, опоясывающей с зазором для прохода воды наружную поверхность стен рубашкой, потолочным перекрытием, имеющим окна для ввода генераторного газа и выпуска продуктов сгорания, подовым перекрытием, имеющим газоплотную систему сбора и выпуска золы, установленным с торцевыми примыканиями к фронтовой и задней стенам горизонтальным цилиндрическим патрубком, имеющим отверстия для ввода вторичного воздуха, внутреннюю и наружную поверхности и ось симметрии, совмещенную с горизонтальной осью симметрии камеры сгорания, вертикальный газоход с нагревателями воды и воздуха, подовым перекрытием, имеющим окно ввода продуктов сгорания, и потолочным перекрытием, имеющим окно вывода продуктов сгорания в дымовую трубу, причем решетка для выпуска зольных частиц и генераторного газа камеры газогенерирования размещена в окне для ввода генераторного газа камеры сжигания, а окно для вывода продуктов сгорания камеры сжигания совмещено с окном ввода продуктов сгорания газохода (Я.И.Шнеэ. Газовые турбины. Машгиз, М., 1960, с.403-409, фиг.319-327). Недостаток устройства - большой недожог топлива при сжигании древесного топлива.
Известен наиболее близкий к заявляемому устройству котел, содержащий вертикальную камеру газогенерирования с вертикальной осью симметрии, стенами, имеющими отверстия для ввода газов рециркуляции, внутреннюю и наружную поверхности, опоясывающей с зазором наружную поверхность стен рубашкой, потолочным окном загрузки твердым древесным топливом, имеющим газоплотное перекрытие, подовым перекрытием, имеющим решетку для выпуска зольных частиц и генераторного газа, размещенными над решеткой соплами для ввода первичного воздуха, установленным между потолочным и подовым перекрытиями вертикальным цилиндрическим патрубком, имеющим отверстия для вывода влаги и летучих веществ, внутреннюю и наружную поверхности и ось симметрии, совмещенную с вертикальной осью симметрии камеры газогенерирования, горизонтальную камеру сгорания с горизонтальной осью симметрии, фронтовой, задней и боковыми стенами, имеющими внутреннюю и наружную поверхности, опоясывающей с зазором для прохода воды наружную поверхность стен рубашкой, потолочным перекрытием, имеющим окна для ввода генераторного газа и выпуска продуктов сгорания, подовым перекрытием, имеющим газоплотную систему сбора и выпуска золы, установленным с торцевыми примыканиями к фронтовой и задней стенам горизонтальным цилиндрическим патрубком, имеющим отверстия для ввода вторичного воздуха, внутреннюю и наружную поверхности и ось симметрии, совмещенную с горизонтальной осью симметрии камеры сгорания, вертикальный газоход с нагревателями воды и воздуха, подовым перекрытием, имеющим окно ввода продуктов сгорания, и потолочным перекрытием, имеющим окно вывода продуктов сгорания в дымовую трубу, причем решетка для выпуска зольных частиц и генераторного газа камеры газогенерирования размещена в окне для ввода генераторного газа камеры сжигания, а окно для вывода продуктов сгорания камеры сжигания совмещено с окном ввода продуктов сгорания газохода (К.Ф.Роддатис, Э.И.Ромм, Н.А.Семененко, др. Котельные установки. Том II. Котельные агрегаты. Вспомогательные устройства и эксплуатация котельных установок. Госэнергоиздат, М. - Л., 1946, с.105-120, фиг.62, фиг.82). Недостаток устройства - высокий уровень выноса в камеру сжигания и из котла недожженных частиц, плохо улавливаемых в традиционных золоуловителях, что снижает эффективность использования потенциальной теплоты вводимого топлива и вызывает загрязнение окружающей среды.
Задача изобретения - уменьшение недожога вводимых древесных отходов и выбросов вредных веществ в атмосферу.
H
B
1
2
Для этого предлагается котел, содержащий вертикальную камеру газогенерирования с вертикальной осью симметрии, стенами, имеющими отверстия для ввода газов рециркуляции, внутреннюю и наружную поверхности, опоясывающей с зазором наружную поверхность стен рубашкой, потолочным окном загрузки твердым древесным топливом, имеющим газоплотное перекрытие, подовым перекрытием, имеющим решетку для выпуска зольных частиц и генераторного газа, размещенными над решеткой соплами для ввода первичного воздуха, установленным между потолочным и подовым перекрытиями вертикальным цилиндрическим патрубком, имеющим отверстия для вывода влаги и летучих веществ, внутреннюю и наружную поверхности и ось симметрии, совмещенную с вертикальной осью симметрии камеры газогенерирования, горизонтальную камеру сгорания с горизонтальной осью симметрии, фронтовой, задней и боковыми стенами, имеющими внутреннюю и наружную поверхности, опоясывающей с зазором для прохода воды наружную поверхность стен рубашкой, потолочным перекрытием, имеющим окна для ввода генераторного газа и выпуска продуктов сгорания, подовым перекрытием, имеющим газоплотную систему сбора и выпуска золы, установленным с торцевыми примыканиями к фронтовой и задней стенам горизонтальным цилиндрическим патрубком, имеющим отверстия для ввода вторичного воздуха, внутреннюю и наружную поверхности и ось симметрии, совмещенную с горизонтальной осью симметрии камеры сгорания, вертикальный газоход с нагревателями воды и воздуха, подовым перекрытием, имеющим окно ввода продуктов сгорания, и потолочным перекрытием, имеющим окно вывода продуктов сгорания в дымовую трубу, причем решетка для выпуска зольных частиц и генераторного газа камеры газогенерирования размещена в окне для ввода генераторного газа камеры сжигания, а окно для вывода продуктов сгорания камеры сжигания совмещено с окном ввода продуктов сгорания газохода, где согласно изобретению отверстия в стенах и вертикальном патрубке камеры газогенерирования размещены в горизонтальных рядах равномерно по периметру и высоте, вертикальный патрубок в центре камеры газогенерирования имеет потолочное газоплотное перекрытие и подовое перекрытие с окном, подключенным к решетке, причем расстояние между решеткой и осями отверстий стен и патрубка нижних рядов равно Н=(0,15-0,30)Н, расстояние между решеткой и осями отверстий стен и патрубка верхних рядов равно Н=(0,70-0,85)Н, где Н - высота камеры газогенерирования, м, а сопла для ввода первичного воздуха установлены между решеткой и отверстиями стен и патрубка нижних рядов, отверстия в горизонтальном патрубке камеры сгорания размещены равномерно по периметру и длине горизонтального патрубка камеры сгорания, причем расстояние между фронтовой стеной камеры сгорания и осями отверстий первого со стороны этой стены ряда равно L=(0,15-0,30)L, а расстояние между фронтовой стеной и осями отверстий последнего ряда равно L=(0,70-0,80)L, где L - длина камеры сгорания, м.
H
B
1
2
H
B
1
2
Размещение отверстий для ввода газов рециркуляции в стенах камеры газогенерирования в горизонтальных рядах равномерно по периметру и высоте, газоплотное потолочное перекрытие вертикального патрубка в центре камеры газогенерирования, его подключение к решетке подового перекрытия, наличие отверстий для вывода влаги и летучих веществ в вертикальном патрубке, размещенных в горизонтальных рядах равномерно по периметру и высоте, а также выдерживание расстояния между решеткой и осями отверстий стен и патрубка нижних рядов равным Н=(0,15-0,3 0)Н, расстояния между решеткой и осями отверстий стен и патрубка верхних рядов равным Н=(0,70-0,85)Н, где Н - высота камеры газогенерирования, м, установка сопл для ввода первичного воздуха между решеткой и отверстиями стен и патрубка нижних рядов обеспечивают минимизацию недожога древесного топлива в камере газогенерирования, минимальный выход через решетку недожженной золы. Размещение отверстий для ввода вторичного воздуха в рядах горизонтального патрубка камеры сгорания равномерно по его периметру и длине, выдерживание расстояния между фронтовой стеной камеры сгорания и осями отверстий первого ряда со стороны этой стены равным L=(0,15-0,3 0)L, расстояния между фронтовой стеной и осями отверстий последнего ряда со стороны этой стены равным L=(0,70-0,80)L, где L - длина камеры сгорания, м, обеспечивают минимизацию недожога генераторного газа и выхода в атмосферу окиси углерода, пониженную концентрацию оксидов азота. Исключение любого признака из предлагаемой совокупности конструктивных решений, а также отклонение хотя бы на 1% от величины обозначенных параметров Н, H, L, L в большую или меньшую стороны меняет картину тепловых процессов в камерах газогенерирования и сгорания с резким скачкообразным увеличением недожога в частицах золы и газообразных продуктах, выводимых в атмосферу, при увеличении концентрации оксидов углерода и азота. Отсюда обозначенные параметры являются оптимальными, а заявленная совокупность новых предложенных конструктивных решений решает поставленную задачу изобретения.
Схема предлагаемого котла представлена на чертежах. На фиг.1 показан продольный разрез котла; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1, вид в плане на камеру газогенерирования; на фиг.3 - схема камеры газогенерирования с системой автоматической загрузки топливом.
Котел на фиг.1, 2 содержит вертикальную камеру газогенерирования 1 (далее камеру 1), горизонтальную камеру сгорания 2 (далее камеру 2) и вертикальный газоход 3 (далее газоход 3), водонагреватель 4, воздухоподогреватель 5 (далее нагреватели 4 и 5), дымовую трубу 6. Камера 1 имеет вертикальную ось симметрии k, стены 7 с отверстиями 8 для ввода газов рециркуляции 9, внутренней и наружной поверхностями 10, 11 соответственно, опоясывающую стены 7 со стороны наружной поверхности 11 рубашку 12; стены 7 и рубашка 12 образуют зазор 13 для подачи газов рециркуляции 9; кроме того, камера 1 имеет потолочное окно загрузки 14 твердым древесным топливом (дровами) 15 с газоплотным перекрытием 16, в частности, с откидной системой 17 для ручной загрузки дров 15, подовое перекрытие 18 с решеткой 19 для выпуска зольных частиц 20 и генераторного газа 21, размещенные над решеткой 19 сопла 22 для ввода первичного воздуха 23, установленный между газоплотным 16 и подовым 18 перекрытиями вертикальный цилиндрический патрубок 24 (далее патрубок 24) с отверстиями 25 для вывода из камеры 1 влаги 26 и летучих веществ 27, внутренней и наружной поверхностями 28, 29 соответственно, вертикальной осью симметрии m, совмещенной с осью симметрии k камеры 1. В верхней части патрубка 24 установлено газоплотное потолочное перекрытие 30, в нижней - подовое перекрытие 31 с окном 32 выпуска в камеру 2 влаги 26 и летучих веществ 27, подключенных к решетке 19.
Камера 2 имеет горизонтальную ось симметрии d, фронтовую, заднюю и боковые стены 33, 34, 35, 36 соответственно с внутренней и наружной поверхностями 37, 38, опоясыващую водяную рубашку 39, образующую зазор 40 с наружной поверхностью 38 стен 33, 34, 35, 36 для протока воды 41, потолочное перекрытие 42 с окном 43 для ввода генераторного газа 21 и частиц золы 20 и окном 44 для выпуска продуктов сгорания 45, подовое перекрытие 46 с газоплотной системой сбора и выпуска 47 (далее система сбора 47) прогоревших и охлажденных частиц золы 48, установленный с торцевыми примыканиями к фронтовой 33 и задней 34 стенам горизонтальный цилиндрический патрубок 49 (далее патрубок 49) с отверстиями 50 для ввода в камеру 2 вторичного воздуха 51, внутренней и наружной поверхностями 52, 53 соответственно, горизонтальной осью симметрии n, совмещенной с осью симметрии d камеры 2.
H
B
1
2
Газоход 3 с нагревателями 4 и 5 имеет подовое перекрытие 54 с окном 55 для ввода продуктов сгорания 45 и потолочное перекрытие 56 с окном 57 вывода продуктов сгорания 45 в дымовую трубу 6. Решетка 19 для выпуска зольных частиц 20 и генераторного газа 21 камеры 1 размещена в окне 43 для ввода генераторного газа 21 камеры 2, а окно 44 для выпуска продуктов сгорания 45 камеры 2 совмещено с окном 55 ввода продуктов сгорания 45 газохода 3. Отверстия 8 и 25 в стенах 7 и патрубке 24 камеры 1 размещены в горизонтальных рядах равномерно по периметру и высоте; отверстия 8 и 25 имеют оси b и f соответственно; первые ряды отверстий 8, 25 с осями b, f со стороны решетки 19 - нижние ряды 58, 59, последние ряды отверстий 8, 25 с осями b, f co стороны решетки 19 - верхние ряды 60, 61; расстояние между решеткой 19 и осями b, f отверстий 8, 25 стен 7 и патрубка 24 нижних рядов 58, 59 равно Н=(0,15-0,3 0)Н, расстояние между решеткой 19 и осями b, f отверстий 8, 25 стен 7 и патрубка 24 верхних рядов 60, 61 равно Н=(0,70-0,85)Н, где Н - высота камеры 1, м; сопла 22 для ввода первичного воздуха 23 установлены между решеткой 19 и отверстиями 8, 25 стен 7 и патрубка 24 нижних рядов 58, 59. Отверстия 50 в патрубке 49 камеры 2 размещены рядами равномерно по периметру и длине патрубка 49; отверстия 50 имеют оси g; ближний к фронтовой стене 33 ряд отверстий 50 с осями g - первый ряд 62; дальний от фронтовой стены 33 ряд отверстий 50 с осями g - последний ряд 63; расстояние между фронтовой стеной 33 камеры 2 и осями g отверстий 50 первого ряда 62 равно L=(0,15-0,30)L, а расстояние между фронтовой стеной 33 камеры 2 и осями g отверстий 50 последнего ряда 63 равно L=(0,70-0,80)L, где L - длина камеры сгорания, м.
Для организации работы котел оснащен вентилятором 64 газов рециркуляции 9 и вентилятором 65 холодного воздуха 66. Вентилятор 64 установлен на газоходе 67, оснащенном клапаном 68, между дымовой трубой 6 и патрубком 69 в рубашке 12 камеры 1. Вентилятор 65 установлен на воздуховоде 70 с клапаном 71, подключенном к воздухонагревателю 5 газохода 3. В окне 57 газохода 3 перед дымовой трубой 6 установлен фильтр 72 и система его продувки 73 с клапаном 74. Между воздухонагревателем 5 и камерой 1 размещен воздуховод 75 первичного воздуха 23 с клапаном 76; воздуховод 75 подключен к соплам 22 через коллектор 77. Между воздухонагревателем 5 и камерой 2 размещен также воздуховод 78 с клапаном 79; воздуховод 78 подключен к патрубку 49 со стороны задней стены 34 камеры 2.
Водяная рубашка 39 стен 33, 34, 35, 36 камеры 2 оснащена патрубками 80, 81 для ввода и вывода воды 41, патрубок 81 соединен с водонагревателем 4, последний имеет патрубок 82 для вывода нагретой воды 41.
Между газоходом 67 и потолочным перекрытием 56 с окном 57 вывода продуктов сгорания 45 газохода 3 размещен растопочный газоход 83 с клапаном 84.
Работу котла на фиг.1, 2 осуществляют после растопки. Последнюю организуют загрузкой камеры 1 древесным топливом 15, в частности ручной загрузкой дров через окно 14 при откидывании перекрытия люка 85 откидной системы 17. На решетку 19 укладывают слой легковоспламеняющегося материала (бумагу, сухую щепу, хворост и т.п.) Вентилятор 64 отключен, клапан 68 на газоходе 67 перекрыт. Включают вентилятор 65, открывают клапаны 71, 76 на воздуховодах 70, 75. Клапан 79 на воздуховоде 78 перекрыт. Закрывают люк 85 окна загрузки 14. Искрой от запальника или открытым факелом от растопочной газовой горелки (на фиг.1, 2 не показаны) зажигают вначале легковоспламеняющийся материал, выложенный ранее на решетке 19, затем древесное топливо 15. Образующиеся первичные продукты сгорания через сопла 8 в стене 7, зазор 13 между рубашкой 12 и наружной поверхностью 11 стены 7, патрубок 69, газоходы 67, 79 и клапан 84 выводят в газоход 3, дымовую трубу 6 и в атмосферу. При достижении устойчивого горения древесного топлива 15 открывают клапан 79 и по воздуховоду 78 в патрубок 49 камеры 2 подают вторичный воздух 51. Клапан 84 на растопочном газоходе 83 перекрывают. Поток продуктов неполного сгорания поступает из камеры 1 через решетку 19 в камеру 2, где происходит их дожигание вторичным воздухом 86, истекающим из отверстий 50 патрубка 49. Продукты сгорания из камеры 2 через окно 44, совмещенное с окном 55 вывода продуктов сгорания газохода 3, поступают в газоход 3 с нагревателями 4 и 5, затем через окно 57 с фильтром 72 выходят в атмосферу. После этого включают вентилятор 64, открывают клапан 68 на газоходе 67 и через патрубок 69 в зазор 13 начинают нагнетать газы рециркуляции 9.
р
При работе котла в базовых режимах над решеткой 19 камеры 1 подачей струй 86 первичного воздуха 23 через сопла 22 организуют процесс первичного окисления с выделением теплоты и образованием продуктов неполного сгорания - газогенераторных газов 21 и зольных частиц 20, поступающих в камеру 2 через решетку 19. В камере сгорания 2 газогенераторные газы 21 и зольные частицы 20 дожигаются струями 87 вторичного воздуха 51, истекающими из сопл 50 патрубка 49. Охлажденные зольные частицы 48 собираются в сборниках 47, примыкающих к поду 46 камеры 2. При горении генераторного газа 21 и зольных частиц 20 дополнительно выделяется теплота, передаваемая продуктам сгорания 45, эвакуируемым из камеры 2 в газоход 3 с нагревателями 4 и 5. Теплота продуктов сгорания 45 отводится воде в рубашке 39 камеры 2 и водонагревателе 4, а также воздуху в воздухонагревателе 5. В фильтре 72, размещенном в окне 57 потолочного перекрытия 56 газохода 3, производят доочистку продуктов сгорания 45 от мелких частиц; охлажденные продукты сгорания 45 выводят через дымовую трубу 6 в атмосферу. При работе котла происходит расходование древесного топлива 15, его верхний уровень в камере 1 постоянно снижается. Дозагрузку дровами 15 производят при их выгорании до 0,2-0,3 исходного объема (высоты камеры газогенерирования Н=(0,2-0,3)Н, м) при отключенном вентиляторе 64 и перекрытом клапане 68. Для дозагрузки вновь открывают люк 85 в окне 14 камеры 1, после заполнения последней дровами 15 закрывают люк 85, включают вентилятор 64 и открывают клапан 68. Струи газов рециркуляции 9 из газохода 3 через газоход 67, патрубок 69 и зазор 13 рубашки 12 поступают в кольцевой объем камеры 1, разогревают древесину 15 с выделением из нее влаги 26 и летучих веществ 27, удаляемых струями 87 через отверстия 25 патрубка 24 и решетку 19 в камеру 2. В камере 2 летучие горючие вещества 27 выгорают вместе с продуктами газогенерирования 21, 20, выделяя соответствующую часть теплоты.
Конструктивно стены 7 и патрубок 24 камеры 1, а также патрубок 49 камеры 2 могут быть цилиндрической и прямоугольной формы. Люк 85 (согласно фиг.3) может быть подключен к газоплотной системе автоматической загрузки 88 (далее система 88) древесным топливом 15. В этом случае в качестве древесного материала 15 используют древесные дробленые отходы, дробленую щепу и другой древесный сыпучий материал. Система 88 имеет бункер 89 со слоем 90 материала 15, создающим газоплотность системы 88, питатель 91. Растопка и работа в базовых режимах котла с системой 88 на фиг.3 аналогична работе котла с ручной загрузкой древесного материала 15 на фиг.1, 2. Включение вентиляторов 64, 65, клапанов 68, 71, 76, 79, 84, также как питателя 91 производят в автоматических режимах.
Продувку фильтра 72 на фиг.1 осуществляют периодически путем перекрытия клапана 68 на газоходе рециркуляции 67 и открытия клапана 74 продувочной системы 73. При сильном забивании золой фильтра 72 производят его замену. В промышленных условиях с применением системы 88 вместо фильтра 72 используют крупнообъемные осадительные камеры (на фиг.3 не показаны).
H
B
1
2
H
B
1
2
Размещение отверстий 8 для ввода газов рециркуляции в стенах 7 камеры 1 в горизонтальных рядах равномерно по периметру и высоте, газоплотное потолочное перекрытие 16 вертикального патрубка 24 в центре камеры 1, его подключение к решетке 19 подового перекрытия 18, наличие отверстий 25 для вывода влаги 26 и летучих веществ 27 в вертикальном патрубке 24, размещенных в горизонтальных рядах равномерно по периметру и высоте, а также выдерживание расстояния между решеткой 19 и осями b, f отверстий 8, 25 стен 7 и патрубка 24 нижних рядов 58, 59 равным Н=(0,15-0,30)Н, расстояния между решеткой 16 и осями b, f отверстий 8, 25 стен 7 и патрубка 24 верхних рядов 60, 61 равным Н=(0,70-0,85)Н, где Н - высота камеры 1, м, установка сопл 22 для ввода первичного воздуха 23 между решеткой 19 и отверстиями 8, 25 стен 7 и патрубка 24 нижних рядов 58, 59 обеспечивают минимизацию недожога древесного топлива 15 в камере 1, минимальный выход через решетку 19 недожженной охлажденной золы 48. Размещение отверстий 50 для ввода вторичного воздуха 86 в рядах патрубка 49 камеры 2 равномерно по его периметру и длине, выдерживание расстояния между фронтовой стеной 33 камеры 2 и осями g отверстий 50 первого ряда 62 со стороны стены 33 равным L=(0,15-0,30)L, расстояния между фронтовой стеной 33 и осями g отверстий 50 последнего ряда 63 со стороны стены 33 равным L=(0,70-0,80)L, где L - длина камеры 2, м, обеспечивают минимизацию недожога генераторного газа 21 и выхода в атмосферу окиси углерода. Исключение любого признака из предлагаемой совокупности конструктивных решений, а также пониженную конструкцию оксидов азота отклонение хотя бы на 1% от величины обозначенных параметров Н, Н, L, L в большую или меньшую стороны меняет картину тепловых процессов в камерах 1 и 2 с резким скачкообразным увеличением недожога в частицах золы 48 и газообразных продуктах 45, выводимых в атмосферу при увеличении концентрации оксидов углерода и азота. Отсюда обозначенные параметры являются оптимальными, а заявленная совокупность новых предложенных конструктивных решений решает поставленную задачу изобретения.
Основное преимущество совершенствуемого типа котла с инверторной (верхней) загрузкой вертикальной камеры 1 твердым топливом 15 при постепенном его выжигании в нижнем слое на решетке 19, выводе продуктов неполного сгорания 20, 21 из-под решетки и их дожигании в камере 2 определяется его конструктивной возможностью многократного увеличения разового объема загрузки по сравнению с обычным котлом, оснащенным топкой с колосниковой решеткой со снижением частоты загрузки с 3-6 раз в сутки до 1 раза в 1-3 суток, чем высвобождается обслуживающий персонал, упрощается система контроля и автоматического регулирования, обеспечивается стабильность несения тепловой нагрузки. Отсюда и практическое применение котла связано с бытовыми системами выработки теплоты на фиг.1, 2, а также промышленными системами выработки теплоты, например, в деревообрабатывающих производствах с использованием автоматической загрузки дробленого материала 15 на фиг.3.
Для работы котла в промышленных условиях разрабатывают режимные карты, охватывающие температурный и кислородный режимы в камерах 1 и 2, газоходе 3, расходные и температурные характеристики дымовых газов и нагреваемой среды.