КОТЕЛ ПИРОЛИЗНЫЙ

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, а именно к бытовым печам для твердого топлива.
Известен газогенераторный котел с подогреваемым воздуховодом, содержащий корпус в виде обшивки из листового металла, в котором размещены пиролизная камера с колосниковой решеткой, теплообменник, выполненный в виде ряда полых секций, сообщенных с внешней водяной рубашкой жидкого теплоносителя и межсекционным пространством, связанным с дымоходом, зольный отсек, блок управления, систему рециркуляции жидкого теплоносителя, систему подачи воздуха с вентилятором, и дымоотвод, связанный с вытяжной трубой, при этом пиролизная камера и зольный отсек имеют люки с дверцами (сайт http://defro.ua/rus/defro-optima-komfort-plus-rus/).
Недостатками указанного котла являются невысокая эффективность вследствие неравномерного прогрева теплообменника и меньшей площади водяной рубашки, а также ограниченная производительность.
Известен так же пиролизный газогенераторный котел на твердом топливе длительного горения (патент на полезную модель №139114, МПК F24B 1/14, 2014 г.), содержащий корпус в виде обшивки из листового металла, в котором размещены пиролизная камера с колосниковой решеткой в ее нижней части, сопряженная с теплообменником, выполненным в виде ряда секций с пустотами, пиролизная камера имеет внешнюю водяную рубашку с жидким теплоносителем, ограниченную листами обшивки корпуса и теплообменника, в котором между секциями образован дымоход, выполненный с возможностью прохождения по нему отработавших газов, и зольный отсек; загрузочное устройство с дверцей; система подачи воздуха с воздухонагнетателем и дымоотвод, связанный с вытяжной трубой, причем в корпусе в зоне пиролизной камеры над колосниковой решеткой и под ней - в зоне зольного отсека - выполнены вырезы, в которые вставлены рамки с дверцами, и систему рециркуляции жидкого теплоносителя, включающую в себя входной и выходной патрубки, сообщенные с водяной рубашкой и секциями теплообменника, а также блок управления, связанный с элементами системы отопления, воздухонагнетатель снабжен регулятором подачи воздуха, пиролизная камера и теплообменник сопряжены и разнесены в горизонтальной плоскости на расстояние, ограниченное равномерно распределенными распорками с возможностью образования между ними внутренней водяной рубашки, сообщенной с внешней водяной рубашкой, причем омываемая наружная поверхность теплообменника образована его обшивкой, а наружная поверхность упомянутых водяных рубашек ограничена листами обшивки корпуса и смежным с теплообменником листом пиролизной камеры и герметично замкнута поддоном, совмещенным с листом днища или верха зольного отсека, или отдельным листом, расположенным на расстоянии от указанных листов днища или верха зольного отсека с возможностью образования полости, сообщенной с упомянутыми водяными рубашками, при этом пиролизная камера расположена с передней, а прикрепленный к ней теплообменник размещен с задней стороны котла, причем секции теплообменника расположены вертикально, а ширина части его дымохода, ориентированного к пиролизной камере, в 1,5-3 раза превышает ширину последующих частей дымохода, упомянутая колосниковая решетка выполнена из труб, отверстия которых с обоих концов сообщены с внешней водяной рубашкой, загрузочное устройство размещено на наклонной поверхности среза, выполненного в верхней части корпуса, где во внутренней обшивке над пиролизной камерой и над теплообменником размещены люки для их прочистки, охваченные одной общей герметично соединенной с листом обшивки корпуса рамкой, снабженной крышкой, разъемно соединенной с последней посредством резьбового соединения, при этом крышка с внутренней стороны снабжена прокладкой из термостойкого материала, в нижней части корпуса со стороны теплообменника смонтирована кольцевая муфта, один торец которой приварен к теплообменнику, а на другом торце разъемно закреплена крышка со сливной пробкой, средство подачи воздуха в пиролизную камеру выполнено в виде двух коробов П-образного поперечного сечения - основного и дополнительного, прикрепленных открытой частью к боковым сторонам корпуса над вертикальным рядом сквозных отверстий в корпусе, соединенных с пиролизной камерой посредством распорных втулок, герметично прикрепленных к листам обшивки последней, и корпуса, при этом на основном коробе установлен упомянутый воздухонагнетатель, противолежащий которому конец основного короба и оба конца дополнительного короба закрыты заглушками, причем в нижней части основного короба выполнен выходной при верхнем расположении воздухонагнетателя или выходной и входной проемы при нижнем расположении воздухонагнетателя, а в нижней части дополнительного короба - входной проем, сообщенные с зольным отсеком, дверца в котором, дверца в загрузочном устройстве пиролизной камеры и дверца в пиролизной камере шарнирно прикреплены одной стороной к корпусу и снабжены резьбовой рукояткой, сопряженной с вырезом в пластине, прикрепленной к дверце и с резьбовым пальцем, шарнирно прикрепленным к корпусу, при этом каждая дверца с внутренней стороны имеет слои: усилитель, жаростойкий шнур, асбестовые листы и огнезащитный лист, сопрягаемые с рамкой дверцы в ее закрытом состоянии.
Недостатками указанного котла являются невысокая эффективность и недостаточная надежность, обусловленные сложной конструкцией, необходимостью использования воздухонагнетателя в системе подачи воздуха.
Известен газогенераторный котел с подогреваемым воздуховодом (патент на полезную модель №143 749, МПК F24H 3/02, 2014 г.), содержащий корпус в виде обшивки из листового металла, в котором размещены пиролизная камера с колосниковой решеткой, теплообменник, выполненный в виде ряда полых секций, сообщенных с внешней водяной рубашкой жидкого теплоносителя и межсекционным пространством, связанным с дымоходом, зольный отсек, блок управления, систему рециркуляции жидкого теплоносителя, систему подачи воздуха с вентилятором, и дымоотвод, связанный с вытяжной трубой, при этом пиролизная камера и зольный отсек имеют люки с дверцами, пиролизная камера и теплообменник разнесены в горизонтальной плоскости на расстояние, равное высоте распорок между ними, являющееся внутренней водяной рубашкой, при этом внешняя водяная рубашка размещена выборочно - на уровне колосниковой решетки или ниже нее, пиролизная камера расположена с передней стороны котла, а прикрепленный к ней теплообменник размещен с задней стороны котла, причем секции теплообменника расположены вертикально, а ширина части его дымохода, ориентированной к пиролизной камере, в 1,5-3 раза превышает ширину последующих частей дымохода, упомянутая колосниковая решетка выполнена из труб, сообщенных с внешней водяной рубашкой, во внутренней обшивке над пиролизной камерой и над теплообменником выполнены люки, сгруппированные в одну рамку со съемной крышкой, а в нижней части котла смонтирован сливной узел с пробкой, при этом средство подачи воздуха в пиролизную камеру выполнено в виде основного и дополнительного коробов-воздуховодов П-образного поперечного сечения, размещенных во внешней водяной рубашке между обшивкой корпуса и обшивкой пиролизной камеры и прикрепленных открытой частью к последней над вертикальным рядом сквозных отверстий в ней, при этом на основном коробе установлен упомянутый вентилятор, верхние торцы обоих коробов-воздуховодов закрыты заглушками, а их нижние торцы размещены в зольном отсеке, причем указанные дверцы шарнирно прикреплены к обшивке котла и снабжены резьбовым запором с рукояткой, а каждая дверца с внутренней стороны имеет термо-огнезащитные элементы.
Данное техническое решение является наиболее близким к заявляемой полезной модели, поэтому принято за прототип.
Недостатками прототипа являются высокие энергозатраты на подогрев воздуха для горения топлива и сложность конструкции.
Технический результат от использования заявленного технического решения заключается в повышении эффективности устройства за счет снижения энергозатрат на подогрев воздуха для горения топлива.
Технический результат достигается тем, что в котле пиролизном, содержащем корпус в виде обшивки из листового металла, в котором размещены пиролизная камера, расположенная с передней стороны котла, и трубчатый теплообменник, размещенный с задней стороны котла, сообщенный с внешней водяной рубашкой жидкого теплоносителя, зольный отсек, дымоотвод, связанный с вытяжной трубой, средство подачи воздуха в пиролизную камеру, выполненное в виде воздуховода, в пиролизной камере размещена колосниковая решетка, выполненная из труб, сообщенных с внешней водяной рубашкой, при этом пиролизная камера и зольный отсек имеют люки с дверцами, оснащенными с внутренней стороны термо-огнезащитой, отличающемся тем что трубы колосниковой решетки изогнуты под углом 70-120° вершина которого ориентирована вниз, колосниковая решетка оснащена дополнительным колосником, изогнутым под углом 70-120°, вершина которого ориентирована вверх, установленным на трубах колосниковой решетки с образованием пространства, в котором размещена труба указанного воздуховода, верхняя поверхность которой перфорирована, входное отверстие - труба указанного воздуховода - расположено с передней стороны котла, оснащено заслонкой, снабженной регулятором тяги, а выходное отверстие сопряжено с двумя патрубками, вертикальные участки которых расположены у стенки теплообменника, а горизонтальные участки расположены вдоль боковых стенок пиролизной камеры в зоне горения газов и перфорированы, причем концы патрубков-воздуховодов заглушены, вдоль боковых стенок пиролизной камеры вертикально установлены короба-газоводы, сообщающие зону горения с зольным отсеком.
Сущность полезной модели поясняется чертежами: на фиг. 1 представлен КПМ в изометрии, на фиг. 2. представлен поперечный разрез пиролизной камеры, где сплошными стрелками показано поступление воздуха в пиролизную камеру, пунктирными стрелками поступление смеси продуктов пиролиза с подогретым воздухом в зону дожига.
Котел пиролизный Молодцова (КПМ) содержит корпус 1 в виде обшивки из листового металла. В корпусе 1 размещены пиролизная камера 2, расположенная с передней стороны котла, и трубчатый теплообменник 3, размещенный с задней стороны котла. Внешняя водяная рубашка 4 жидкого теплоносителя размещена вдоль боковых, передней и верхней стенок корпуса 1, это значительно увеличивает площадь теплосъема КПМ. Трубы теплообменника 3 установлены горизонтально и сообщены с внешней водяной рубашкой 4 жидкого теплоносителя, размещенной вдоль боковых стенок корпуса 1 (на чертеже не показано). Пространство между трубами теплообменника 3 сообщено с дымоотводом 5 отработанных газов. Зольный отсек 6 соединен дымоотводом 5 отработанных газов с вытяжной трубой 7. В пиролизной камере 2 размещена колосниковая решетка выполненная из труб 8, сообщенных с внешней водяной рубашкой 4. Трубы 8 колосниковой решетки изогнуты под углом 70-120° вершина, которого ориентирована вниз. Колосниковая решетка оснащена дополнительным колосником 9, изогнутым под углом 70-110° вершина которого ориентирована вверх, установленным на трубах 8 колосниковой решетки с образованием пространства, в котором размещена труба 10 воздуховода подачи воздуха в пиролизную камеру 2. Верхняя поверхность трубы 10 воздуховода перфорирована. Входное отверстие трубы 10 воздуховода расположено с передней стороны котла, оснащено заслонкой снабженной регулятором тяги (на чертеже не показан). Выходное отверстие трубы 10 воздуховода сопряжено с двумя патрубками 11, вертикальные участки которых расположены у стенки теплообменника 3, а горизонтальные участки расположены вдоль боковых стенок в верхней части пиролизной камеры 2 и перфорированы. Концы патрубков 11 заглушены. Вдоль боковых стенок пиролизной камеры 2 вертикально установлены короба-газоводы 12 сообщающие зону горения с зоной дожига в зольном отсеке 6. Пиролизная камера 2 и зольный отсек 6 имеют люки 13 с дверцами, оснащенными с внутренней стороны термо-огнезащитой.
Котел пиролизный Молодцова (КПМ) работает следующим образом. КПМ встраивается в жидкостную систему обогрева и может длительно работать без обслуживания до закладки следующей порции топлива. В качестве теплоносителя может использоваться вода или незамерзающие жидкости типа тосола. Твердое топливо загружают в пиролизную камеру 2 на колосник 9 и на трубы колосниковой решетки 8. Осуществляют розжиг твердого топлива. Интенсивность горения топлива, т.е. мощность котла регулируется количеством поступающего воздуха через входное отверстие трубы 10 воздуховода заслонкой с регулятором тяги. Воздух по перфорированной трубе 10 воздуховода поступает в зону сжигания топлива (зона над колосником 9 и над трубами колосниковой решетки 8). В этой зоне создаются условия, при которых происходит обугливание и выделение древесного газа, то есть собственно пиролиз. Полученный газ в верхней части пиролизной камеры 2 смешивается с подогретым воздухом, поступающим через отверстия перфорированных патрубков 11 (воздух нагревается проходя по трубе 10 и патрубкам 11). Смесь продуктов пиролиза с подогретым воздухом, по коробам-газоводам 12 поступает в зону под трубы колосниковой решетки 8, где происходит их дожиг. Часть тепла при этом возвращается к нижнему слою твердого топлива и поддерживает пиролиз, а так же идет на нагрев воздуха в трубе 10 воздуховода. Полученное тепло используется для нагрева теплоносителя системы обогрева. КПМ не требует электроснабжения, так как он работает на естественной тяге. Развиваемая мощность котла позволяет обеспечить естественную циркуляцию теплоносителя в системе отопления.