Пиролизный котел-утилизатор

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к конструкциям водогрейных аппаратов, и может быть использовано в системах отопления и горячего водоснабжения.
Предлагаемая полезная модель является развитием технического решения по патенту RU 2660987 C1. Данное решение представляет собой пиролизный котел-утилизатор, содержащий корпус, в котором размещена загрузочная камера и связанная с ней по меньшей мере одной форсункой камера сгорания, соединенная с размещенными в водяной рубашке нижним дымовым каналом и с трубами теплообменника, соединенного с дымоходом, при этом теплообменник выполнен водотрубным с горизонтальным продольным размещением труб в шахматном порядке с возможным их наклоном в сторону трубы подачи до 5 градусов, а камера сгорания выполнена восьмиугольной в поперечном сечении.
Для котлов такой конструкции существует ограничение по максимальному объему загрузочной камеры из-за взрывоопасности пиролизных газов в случае резкого доступа воздуха при открытии дверцы загрузочной камеры и, вследствие чего, невозможность дальнейшего увеличения мощности пиролизных котлов нижнего горения. Максимальная мощность таких котлов ~ 180 кВт.
Задачей данного усовершенствования является увеличения мощности пиролизного котла-утилизатора при сохранении всех функций (водотрубный теплообменник, камера горения в виде восьмиугольника, по форме приближенная к полутрубе, что позволяет стыковать ее к прямоугольной наружной рубашке котла, при этом эффективность теплообмена соответствует полутрубе), а также увеличение мощности при работе двух бункеров (камер загрузки) одновременно.
Указанная задача решается применением двухбункерной схемы размещения камеры загрузки (две камеры загрузки) при одной камере сгорания, при этом каждый из бункеров (камер загрузки) может работать независимо от друга. Между собой они разделены двойной стенкой с охлаждением теплоносителем (водяной рубашкой).
Известен двухбункерный пиролизный котел BLAG0-T2T-BC, с встроенным теплообменником (https: //blagott.blogspot.com/2014/05/blago-2.html). В данном котле также реализована двухбункерная схема, однако загрузочные бункеры (камеры) разделены между собой камерой горения/дожига, что предполагает изготовление этой камеры из дорогостоящих жаропрочных сталей и существенно снижает срок службы данного агрегата, горение в камере дожига происходит снизу вверх.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен внешний вид пиролизного котла-утилизатора.
На фиг. 2 представлен поперечный разрез пиролизного котла-утилизатора.
В общем случае устройство содержит камеры загрузки 1, воздуховоды 2 первичного/вторичного воздуха с вентиляторами 3 (каналы вторичного воздуха (воздуховоды) внутри котла - поз. 8), камеру сгорания 4. Камеры загрузки разделены водяной рубашкой 5. Места установки форсунок обозначены позицией 6. По бокам камеры сгорания 4 установлены дополнительные камеры горения 7, для установки дизельных или газовых горелок (предпочтительное использование таких горелок - работа в режиме утилизатора).
Котел-утилизатор работает следующим образом.
В камеры загрузки закладываются горючие материалы, например, дрова, а также различные отходы (резина, пластик и т.п.) и поджигаются. В камерах 1 происходит обугливание и газификация (пиролиз). Это происходит с ограниченной дозированной подачей воздуха через воздуховоды 2 в зависимости от вида горючего материала. Выделяющийся в процессе горения газ (углеводороды, угарный газ и водород, азот из первичного воздуха) проходит через форсунки, где смешивается с дозированным воздухом, поступающим по воздуховодам 2, 8.
Образованная горючая смесь сгорает в камере сгорания 4 пиролизных газов с высокой температурой газов (~ 1200°С). Высокотемпературная смесь проходит через участки камеры сгорания 4 и, контактируя с водяной рубашкой котла (не показана), далее через трубы теплообменника (не показан) удаляется через дымоход. При необходимости (для обеспечения полного дожига), подключаются дизельные или газовые горелки, размещенные в камерах 7.
При горении одновременно двух рядов форсунок, пламя скрещиваясь под углом около 90 градусов, резко увеличивает яркость и температуру горения.
В периоды межсезонья, когда не требуется полной мощности, данные котлы-утилизаторы могут работать одной камерой загрузки, уменьшая мощность наполовину.
Технический результат от реализации предложенного котла-утилизатора: увеличена максимальная мощность с 180 кВт до 400 кВт при незначительном увеличении габаритов, а также повышена экономичность за счет присутствия эффекта интерференции. Сохранены также преимущества котла-прототипа.