ВОДОГРЕЙНЫЙ ТВЕРДОТОПЛИВНЫЙ КОТЕЛ

Полезная модель относится к энергетике, в частности, к устройствам для получения тепловой энергии в виде жидкого теплоносителя (обычно вода), используемой для отопления жилых домов, зданий производственного, общественного и другого назначения в условиях, когда не требуется постоянное присутствие обслуживающего персонала.
Известен стальной водогрейный котел малой мощности для слоевого сжигания твердого топлива, содержащий корпус со стальными теплоизолированными стенками, систему подачи топлива в засыпную топочную камеру с экранами из стальных труб и колосниковой решеткой, под которой расположен зольный бункер с системой золоудаления, трубопровод подвода холодной воды и трубопровод отвода горячей воды (патент RU №2238480, МПК F24H 1/12, опубл. 20.10.2004).
Недостатком известного котла является низкая эффективность сжигания углей, особенно низкокачественных, высокая загрязненность поверхностей нагрева, снижающая эффективность теплопередачи, неудобство обслуживания в процессе эксплуатации.
Наиболее близким техническим решением является твердотопливный котел типа «CARBOROBOT», содержащий корпус, включающий топочную камеру с колосниковым барабаном, имеющим привод, под которой расположен зольник, и теплообменник с блоком мультициклона, а также топливный бункер с загрузочным люком, расположенный над топочной камерой, механизм подачи и дозировки топлива и систему вытяжки и очистки дымовых газов, при этом на одной стороне теплообменника расположен смотровой люк, а трубка запальника вварена в боковые стенки водяной рубашки топочной камеры с зазором между трубкой и нижней частью рубашки. (http://www.carborobot.com)
Недостатком известного устройства является недостаточная интенсификация процессов теплообмена, следовательно, недостаточная величина КПД, возможность зависания топлива из-за перегрева корпуса топливного бункера и перегревание привода вращения колосникового барабана, что может привести к сокращению срока службы котла, недостаточное удобство обслуживания.
Технической задачей, для решения которой предлагается данное устройство, является интенсификация процессов горения и теплообмена, повышение эффективности сгорания топлива и накопления тепловой энергии, создание оптимальных условий для смывания водяных рубашек и водонагревательных труб топливными горячими газами, улучшение циркуляции воды при ее нагревании в котле, облегчение доступа к внутренним поверхностям нагрева при их очистке в процессе эксплуатации, исключение возможности зависания топлива, повышение эксплуатационной надежности и уменьшение затрат времени на производство работ по обслуживанию и ремонту котла.
Техническая задача решается за счет того, что в водогрейном твердотопливном котле, содержащем зольник, корпус, включающий топочную камеру с колосниковым барабаном, имеющим привод, и теплообменник с блоком мультициклонов, а также топливный бункер с загрузочным люком, расположенный над топочной камерой, механизм подачи и дозировки топлива и систему вытяжки и очистки дымовых газов, при этом на одной стороне топочной камеры расположен смотровой люк, а трубки запальников вварены в боковые стенки водяной рубашки топочной камеры, согласно полезной модели, теплообменник разделен перегородкой на две секции, топливный бункер расположен над топочной камерой с зазором, заполненным термоизоляционным материалом, блок мультициклонов выполнен в виде отдельного узла, расположенного на теплообменнике, с общей откидывающейся верхней крышкой, трубки запальников вварены в боковые стенки водяной рубашки топочной камеры с зазором 13 мм между трубкой и нижней частью рубашки, привод вращения колосникового барабана установлен на удлиненных кронштейнах и вынесен из зоны интенсивного нагрева топочной камеры, а опоры вращения колосникового барабана выполнены из стали с легкозаменяемыми чугунными втулками, при этом на второй стороне топочной камеры расположен дополнительный смотровой люк, а на боковых сторонах зольника, топочной камеры и задней стенке теплообменника симметрично установлены по два штуцера, закрытых резьбовыми пробками, кроме того загрузочный люк топливного бункера имеет овальную форму.
Сущность полезной модели иллюстрируется чертежами. На фиг.1 представлена конструктивная схема котла, фиг.2 изображен общий вид котла.
Водогрейный твердотопливный котел содержит зольник 1 корпус, в котором расположены топочная камера 2, теплообменник 3, разделенный перегородкой 4 на две секции, механизм подачи и дозировки топлива и систему вытяжки и очистки дымовых газов (на чертеже не показаны). Блок мультициклонов 5 выполнен в виде отдельного узла, который расположен на теплообменнике 3 и закрывающийся откидывающейся общей крышкой 6. Топливный бункер 7 с загрузочным люком 8, имеющим овальную форму, расположен с зазором 9, заполненным термоизоляционным материалом, над топочной камерой 2. Привод вращения 10 колосникового барабана крепится на удлиненных кронштейнах 11, присоединенных к корпусу котла, и вынесен из зоны интенсивного нагрева топочной камеры 2. Опоры вращения 12 колосникового барабана выполнены из стали с легкозаменяемыми чугунными втулками. С двух сторон топочной камеры 2 расположены смотровые люки 13, через которые также производится и очистка поверхности колосникового барабана. На боковых сторонах зольника 1, топочной камеры 2 и задней стенке теплообменника 3 симметрично установлены по два штуцера 14, закрытых резьбовыми пробками. Трубки запальников 15 вварены в боковые стенки водяной рубашки топочной камеры 2 с зазором 13 мм между трубкой и нижней частью рубашки.
Принцип работы котла заключается в следующем. Подсоединенный к внешнему тепловому контуру заполненный жидким теплоносителем и подключенный к источнику электроснабжения котел загружают каменным или бурым углем с размером фракций от 5 до 25 мм и производят его растопку. Трубка запальника 15 вварена в боковые стенки водяной рубашки топочной камеры 1 с зазором равным 13 мм между трубкой и нижней частью рубашки. Увеличенный зазор, не засоряясь отложениями накипи, позволяет теплоносителю свободно циркулировать не вызывая местного перегрева металла. Одновременно включается электропитание вытяжного вентилятора (дымососа). Наружный воздух через патрубки и колосниковый барабан поступает в топочную камеру 2, где на поверхности колосникового барабана происходит активация процесса горения с выделением тепла и дымовых газов, движущихся к своду топочной камеры 2. Топливный бункер 7, во избежание чрезмерного нагрева стенок и днища и, как следствие, коксования и прилипания к нагретому металлу слоя угля в бункере 7, расположен с зазором, примерно 20 мм, над топочной камерой, который должен быть заполнен термоизоляционным материалом. Дымовые газы, смешиваясь с поступающим через устройство вторичного воздуха воздухом, продолжают процесс горения с выделением дополнительного количества тепловой энергии.
Выделенное тепло передается теплоносителю на своде и части боковых стенок топочной камеры 2, а также в теплообменнике 3, в каждой трубе которого с целью максимальной отдачи тепла установлены завихрители. Теплообменник 3 разделен перегородкой 4 на две части для управления движением потока теплоносителя и более полного отъема тепла от дымовых газов, что повышает КПД котла. Охлажденные дымовые газы входят в блок мультициклона 5, где, резко изменяя направление и теряя скорость, оставляют в осадке твердые летучие продукты сгорания топлива, а очищенные дымовые газы отсасываются на выход в дымовую трубу. Для удобства обслуживания блок мультициклонов 5 выполнен отдельным узлом, смонтированным на теплообменнике 3 с общей откидывающейся верхней крышкой 6. Для контроля состояния и обслуживания участка интенсивного горения топлива и колосникового барабана с обеих сторон топочной камеры 2 выполнены смотровые люки 13, закрытые жаропрочными стеклами. Во избежание перегрева и ускоренного выхода из строя привод вращения 10 колосникового барабана вынесен из зоны интенсивного нагрева путем его монтажа на удлиненных кронштейнах 11, снижающих теплопередачу от раскаленных стенок котла до элементов привода-редуктора и электродвигателя. Ввиду короткого срока службы опор вращения 12 колосникового барабана данный узел выполнен из стали с легкозаменяемыми чугунными втулками, замена которых не потребует длительной остановки котла. Для улучшения обслуживания, а именно, с целью быстрой и эффективной чистки и промывки котла от шламовых отложений установлены шесть (симметрично по три с каждой боковой стороны) штуцеров 14, закрытых резьбовыми пробками. Для повышения эксплуатационных качеств загрузочный люк 8 топливного бункера 7 имеет овальную форму, которая позволяет быстрее и более аккуратно загружать бункер 7, в том числе механизированным способом (в частности, ковшовым погрузчиком).
Предлагаемая совокупность признаков водогрейного твердотопливного котла позволяет устранить существующие недостатки аналогичных котлов, связанные с недостаточно высокой интенсивностью процесса теплообмена, случаями зависания объемов угля на внутренних поверхностях бункера, возникающих из-за прилипания слоя угля к раскаленному металлу стенок, наличием застойных зон в объеме циркулирующей внутри котла жидкости, нарушающей ее циркуляцию и способствующей возникновению зон термических разрушений металла, трудностью доступа к внутренним поверхностям нагрева при их очистке от продуктов сгорания и к возможным зонам застоя и ошлаковывания участков водяной рубашки.