ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ТЕПЛОВОЙ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
BURNER DEVICE FOR PRODUCTION OF THERMAL AND ELECTRIC ENERGY

Изобретение относится к областям теплотехники и электротехники, может быть применено в комбинированном устройстве, производящем тепловую и электрическую энергию. Устройство представляет собою энергетическую установку малой мощности, содержит вертикальную цилиндрическую камеру сгорания жидкого топлива, топливную чашу с экраном под крышкой, жаровую камеру с системой вытяжки продуктов сгорания и вторую камеру сгорания с термоэлектрогенератором, преобразующим тепловую энергию в электрическую, бойлер с теплоносителем, систему вытяжки продуктов сгорания.
Известно горелочное устройство для сжигания жидкого топлива (RU №2100698, кл. F23C 11/04). Устройство содержит цилиндрическую камеру сгорания, на боковой поверхности которой имеются отверстия и щели для поступления воздуха для сжигания топлива, трубопровод для подачи топлива в камеру сгорания. Конструкция устройства предопределяет низкий КПД.
Известно устройство для производства тепловой и электрической энергии (RU №2224190 C1). Комбинированное устройство содержит силовую раму, горелку на органическом топливе, теплоприемники, термоэлектрические батареи, систему теплоотвода. Устройство конструктивно сложное и трудоемкое в изготовлении, содержит значительные потери энергии.
Известно горелочное устройство теплогенератора, выбранное в качестве прототипа (RU 139611 U1). Устройство содержит вертикальную цилиндрическую камеру сгорания жидкого топлива, топливную чашу с экраном под крышкой, жаровую камеру с системой вытяжки продуктов сгорания, бойлер для нагрева теплоносителя. Устройство предназначено для утилизации отработанных масел с попутным обогревом помещений, нагрева емкостей с водой для хозяйственных нужд. Общими существенными признаками упомянутого и предлагаемого устройств являются испарительный способ сжигания топлива, цилиндрические камеры сгорания жидкого топлива, подача воздуха в камеру сгорания и жаровую камеру обеспечивается через круговые щели и систему отверстий. Отличительной особенностью предлагаемого горелочного устройства является наличие второй камеры сгорания и термоэлектрогенератора, преобразующего тепловую энергию в электрическую.
Технической задачей изобретения является создание комбинированного жидкотопливного горелочного устройства для производства тепловой и электрической энергии.
Технический результат достигается предлагаемым комбинированным горелочным устройством для одновременной выработки тепловой и электрической энергии. Горелочное устройство содержит вертикальную цилиндрическую камеру сгорания жидкого топлива с топливной чашей и экраном под крышкой топливной чаши, жаровую камеру со второй камерой сгорания для термоэлектрогенератора, преобразующего тепловую энергию в электрическую, бойлер с теплоносителем для нагрева помещений и емкостей с водой для хозяйственных нужд, систему вытяжки продуктов сгорания. Основная часть воздуха в камеру сгорания поступает со всех сторон в радиальном направлении через круговые щели под крышкой топливной чаши. Топливная чаша съемная, крепится к неподвижной крышке, у основания камеры сгорания предусмотрены проемы и отверстия для поступления топлива в камеру сгорания из топливной чаши, над крышкой имеется отверстие для заполнения камеры сгорания топливом и розжига факела. Жаровая камера имеет рециркуляционную зону, круговую систему отверстий для поступления воздуха, над которой расположена вторая камера сгорания с термоэлектрогенератором (ТЭГ), преобразующим тепловую энергию в электрическую. Выходная электрическая мощность ТЭГ 50 Вт (4,5 ампера), выходное напряжение постоянного тока 12 вольт, переменного тока 220 вольт, тепловая мощность может изменяться до 35 кВт., функционирует на основе естественной тяги. При наличии топливной системы с емкостью для топлива может работать в беспрерывной режиме.
Общий вид горелочного устройства с термоэлектрогенератором 12 изображен на фиг. 1. Горелочное устройство термоэлектрогенератора содержит вертикальную цилиндрическую камеру сгорания жидкого топлива 1, топливную чашу 2 для жидкого топлива, экран 3, установленный на уровне верха топливной чаши 2, круговые щели 4 между крышкой 6 и экраном 3 для поступления воздуха в камеру сгорания 1, жаровую камеру 5 со второй камерой сгорания 13 и термоэлектрогенератором 12, вытяжную систему 8, бойлер 7 с теплоносителем, диффлектор 14, штуцер теплоносителя 17.
Горелочное устройство работает следующим образом. Топливная чаша 2 и камера сгорания 1 заполняются топливом до верха топливной чаши 2 и экрана 3 масленкой через отверстие 11 или из топливной системы (не показана). Факелом портативной газовой горелки с пьезоэлементом (например типа «Fenix KW-707»), направленным в отверстие 11 на поверхность топлива, активируется горение смеси паров топлива и воздуха. В случае отсутствия портативной горелки факел зажигается запальником с матерчатым фитилем, пропитанным топливом, в камере сгорания 1 через отверстие 11. Воспламеняется запальник бытовой зажигалкой и помещается в камеру сгорания через отверстие 11 над поверхностью топлива до воспламенения факела. Горение топлива контролируется через отверстия 11, 10 и круговые щели 4, которое сопровождается характерным шумом. После воспламенения факела отверстие 11 необходимо закрыть специальной пробкой. Количество подаваемого воздуха в камеру сгорания для стабильного горения топлива должно быть обеспечено с коэффициентом избытка воздуха 1,20-1,65. Сжигание топлива одновременно осуществляет нагрев теплоносителя для отопления помещений и емкостей с водой для хозяйственных нужд. Жаровая камера 5 с круговой системой отверстий 10 для поступления воздуха содержит вторую камеру сгорания 13 с термоэлектрогенератором 12, преобразующим тепловую энергию в электрическую. Максимальная температура для нормальной работы теплоэлектрогенератора 12 должна быть не более 450 град, которая достигается наличием защитного экрана 22. Термоэлектрогенератор 12 содержит термогенераторные модули (не показаны), вырабатывающие электроэнергию, вентиляторы 16 для охлаждения радиаторов (работают от ТЭГ), зарядно-стабилизационный блок 18 с автомобильным разъемом 15 для зарядки аккумулятора 12 вольт, подключения потребителей электроэнергии малой мощности, инвертора мощностью 60-75 ватт для получения переменного тока 220 вольт суммарной потребляемой мощностью 50 ватт (не показан). Термоэлектрогенератор 12 устанавливается на плиту 23 камеры сгорания 13, крепится винтами 21.Топливная чаша 2 съемная крепится к неподвижной крышке 6 гайками 9. Топливо из камеры сгорания 1 в топливную чашу 2 и обратно поступает через отверстия 19 и 20. Конструкция устройства исключает применение каких-либо нагнетательных устройств типа вентиляторов, насосов и т.п., тепловая мощность базовой модели термогенератора 10 кВт, коэффициент полезного действия около 90%, расход топлива 0,1 л/кВт.
Предлагаемое устройство представляет собою термоэлектрогенератор, вырабатывающий тепловую мощностью до 35 кВт и электрическую энергию суммарной мощностью до 50 ватт (4,5 ампера) с рабочим напряжением постоянного тока 12 вольт и переменного тока 220 вольт. Выбросы продуктов сгорания в атмосферу ниже ПДК по ГОСТ. Основными материалами для изготовления устройства являются стальные трубы и листы, стандартные комплектующие.