ПЕЧЬ НА ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ

Полезная модель имеет отношение к бытовым печам для твердого топлива и может быть использована для обогрева жилых и нежилых помещений.
Известна топливная печь, описанная в патенте №5965U (МПК7 F24B 1/24, 2005) [1]. Печь содержит корпус с дымоходом и кожухом с входными отверстиями. Корпус состоит из топки с отверстиями, зольника с отверстиями для подачи подогретого воздуха, сообщающегося с дымоходом. В корпусе расположены колосник и отражатель, размещенный перед дымоходом. В этой печи отверстия в зольнике выполнены над отражателем. Дымоход сообщен с дымососом, что способствует при розжиге возникновению более интенсивной тяги. Это обеспечивает эффективное протекание процесса. Тепло, которое образуется при сгорании твердого топлива, нагревает корпус печи и кожух. Воздух, прошедший между корпусом и кожухом, нагревается, а затем через отверстия в корпусе попадают в топку. Здесь он производит сублимацию и сушку топлива. Образовавшиеся при этом пары смолистых соединений и влаги попадают на колосник, где происходят процессы горения и разложения, и большая часть их сгорает. Оставшиеся смолистые соединения и угарный газ попадают на отражатель, на котором при дополнительной подаче горячего воздуха через отверстия в зольнике догорают.
Таким образом, конструкция топливной печи, описанной в [1], обеспечивает эффективное сгорание твердого топлива, что обуславливает более высокий КПД печи.
Однако наличие дымососа усложняет конструкцию печи и требует дополнительных энергетических затрат на начальной стадии разогрева печи. Кроме того, при загрузке топки сыпучим топливом (опилки, лузга и т.п.) колосник перекрывается, выход продуктов горения из топки затруднен. При этом после поджига топлива процесс горения замедляется и даже может прекратиться. Таким образом, известная печь ограничена размером используемого твердого топлива.
Известна печь на твердом топливе, описанная в патенте Украины №59142А на изобретение "Теплогенератор" (МПК7 F24B 7/02, 2003) [2]. Печь содержит корпус с дымоходом и кожухом с входными отверстиями, состоящий из сообщающейся с дымоходом через патрубок с заслонкой топки с отверстиями, перегородки, установленной в топке перед дымоходом, зольника, сообщающегося с дымоходом, колосника. Топка состоит из камеры сгорания и дожигания. В камеру дожигания через отверстия введены инжекторы с патрубками подвода подогретого воздуха. Перегородка выполнена горизонтально и примыкает к задней стенке корпуса. Колосник снабжен вертикальными перфорированными колоннами. К камере дожигания топки дополнительно подсоединен вертикальный опускной канал с камерой золоулавливания для сообщения с дымоходом. Зольник снабжен впускным регулируемым шибером и выполнен с возможность сообщения с дымоходом через выпускную заслонку и опускной канал.
В начальный период работы печи топливо в ней горит в режиме прямого горения, при котором продукты горения в основном отводятся из камеры дожигания непосредственно в дымоход. Режим прямого горения способствует быстрому прогреву корпуса, перегородки и инжекторов. После разогрева топки продукты горения направляют из камеры дожигания в дымоход через вертикальный опускной канал. Пары смолистых соединений, поступая в камеру дожигания, смешиваются с подогретым вторичным воздухом, поступающим через инжекторы, и догорают. Регулирование процесса горения осуществляют путем регулирования впускного шибера и выпускной заслонки зольника, а также выпускного шибера камеры золоулавливания.
Наличие у колосника вертикальных перфорированных колонн способствует подведению воздуха внутрь массы сыпучего топлива и объемного слоя горения.
Однако наличие впускного регулируемого шибера в зольнике определяет схему горения твердого топлива, при которой прохождение воздуха происходит по схеме: зольник - топка - камера дожигания, что приводит к образованию угарного газа и взаимодействию паров воды с твердым топливом
в топке. Это ведет к значительному снижению КПД печи. Кроме того, наличие камеры дожигания, а также вертикальных перфорированных колонн, установленных в топке, уменьшает пространство для размещения топочного сырья. И для сохранения полезного объема топки возникает необходимость в увеличении массогабаритных параметров всего устройства. Введение в камеру дожигания инжекторов с патрубками подвода подогретого воздуха и наличие вертикального опускного также влечет за собой увеличение массогабаритных параметров
В основу полезной модели поставлена задача - создать такую печь на твердом топливе, которая по сравнению с печью, выбранной в качестве прототипа, имела более высокий КПД и низкие массогабаритные параметры.
Поставленная задача решается в предлагаемой печи, содержащая корпус с дымоходом, кожухом с входным отверстием, который содержит сообщающуюся с дымоходом через патрубок с заслонкой топку с отверстиями и зольник, сообщающийся с дымоходом, перегородку, установленную в топке перед дымоходом, инжектор и колосник, установленные в корпусе. В соответствии с полезной моделью входное отверстие кожуха снабжено регулятором подачи воздуха, перегородка соединена с колосником и перекрывает сечение корпуса со стороны топки, колосник снабжен боковыми перфорированными стенками, установленными с зазором относительно корпуса, зольник соединен непосредственно с дымоходом через отдельный патрубок с заслонкой. Для достижения более высокого результата инжектор расположен под колосником и выполнен, по крайней мере, в виде одной трубки с отверстиями вдоль нее и с регулируемым входными отверстием. Трубка расположена в плоскости параллельной плоскости колосника, причем оси отверстий вдоль трубки направлены к плоскости колосника под углом 0°-90°.
Соединение перегородки с колосником и перекрытие ею сечения корпуса со стороны топки препятствует попаданию продуктов горения непосредственно в дымоход, способствует прохождению их, благодаря отверстиям в топке, через колосники. При таком способе сжигания твердого топлива исключается соприкосновение
углекислого газа с углеродом, что приводит к увеличению КПД печи. Кроме того, при таком расположении перегородки исключается камера дожигания, что ведет к снижению массогабаритных параметров.
Наличие у колосника боковых перфорированных стенок, установленных с зазором относительно корпуса обеспечивает формированию потока горячего воздуха между корпусом и перфорированной стенкой, способствует более интенсивной передаче тепла корпусу топки и повышению КПД. Кроме того, наличие боковых стенок колосника вместо объемных вертикальных колосников, позволяет уменьшить массогабаритные параметры печи.
Соединение зольника непосредственно с дымоходом через отдельный патрубок с заслонкой исключает, по сравнению с известной печью [2], вертикальный опускной канал, что обуславливает уменьшение массогабаритных параметров. Наряду с этим исключается камера золоулавливания, что устраняет встречные потоки воздуха с газообразными продуктами горения в топке, что способствует увеличению тяги и, как следствие, повышению КПД печи.
Расположение инжектора под колосником и выполнение его, по крайней мере, в виде одной трубки с отверстиями вдоль нее и с регулируемым входными отверстием, а также расположение трубки в плоскости параллельной плоскости колосника так, что оси отверстий вдоль трубки направлены к плоскости колосника под углом 0°-90°, позволяет нагревать воздух в области около колосника до более высокой температуры. Это ведет к повышению КПД. Вместе с тем, такое расположение инжектора позволяет исключить завихрители, которые имеются в инжекторе, описанном в [2], что способствует снижению массогабаритных параметров.
На фиг.1 изображен вид спереди предлагаемой печи; на фиг.2 изображено сечение печи по А-А.
Предлагаемая печь содержит корпус 1 с дымоходом 2, кожухом 3 с входными отверстиями 4. Корпус 1 содержит сообщающуюся с дымоходом 2 через патрубок 5 с заслонкой 6 топку 7 с отверстиями 8 и зольник 10, сообщающийся с дымоходом 2. Корпус 1 содержит перегородку 9, установленную
в топке 7 перед дымоходом 2, колосник 11 и инжектор. Колосник 11 снабжен боковыми перфорированными стенками 12, установленными с зазором 13 относительно корпуса 1. Зольник 10 соединен непосредственно с дымоходом 2 через отдельный патрубок 14 с заслонкой 15. Инжектор расположен под колосником 11 и выполнен, по крайней мере, в виде одной трубки 16 с регулируемым входным отверстием и в плоскости параллельной плоскости колосника 11. Вдоль трубок 16, выполнены отверстия 17, оси которых направлены к плоскости колосника под углом 0°-90°. Входное отверстие 4 кожуха 3 снабжено регулятором 18 подачи воздуха. Перегородка 9 соединена с колосником 11 и перекрывает сечение корпуса со стороны топки 7.
Предлагаемая печь на твердом топливе работает следующим образом.
Для розжига печи через загрузочный люк на колосник 11 сначала кладут дрова средней толщины небольшим слоем, сверху располагают щепу, а затем бумагу или другой легко воспламеняемый материал. Открывают заслонку 6 при закрытой заслонке 15. Зажженный факел помещают в топку 7 и закрывают загрузочный люк. Пламя от факела переходит на щепу, и она загорается. Тепло от горящей щепы сушит и нагревает дрова, создавая необходимые условия для воспламенения толстых дров. На этом этап розжига заканчивается. С этого момента заслонку 6 закрывают, а заслонку 15 открывают. Образовавшееся при сгорании дров тепло нагревает корпус топки 1 и дымоход 2, создавая при этом тягу. Воздух из входного отверстия 4 проходит между кожухом 3 и корпусом 1 и нагревается. Затем он попадает в топку через отверстия 8 в верхней ее части, сушит верхние ряды дров, осуществляет возгонку смолистых веществ из древесины и наполняет кислородом топку 7. Пары смолистых соединений под действием пониженного давления, создаваемого тягой, попадают на колосник 11, и некоторая их часть воспламеняется. Колосник 11 в этом случае выполняют функцию накопителя тепла, обеспечивая условия окисления рядом расположенного углерода (для протекания реакции окисления углерода необходима начальная температура от 300-500°С). Пламя проникает через колосник 11 в зольник 10. В этом месте несгоревшая
2
2
часть смолистых соединений при встрече с теплым содержащим кислород воздухом, который поступает из отверстий 17 в трубке 16, догорает, и здесь также протекает реакция 2СО+О=2СО. (СО образуется в незначительном количестве при взаимодействии горячих паров воды с твердым топливом). При таком способе сжигания твердого топлива исключается соприкосновение углекислого газа с углеродом и реакция, при которой образуется угарный газ с поглощением тепла, не происходит. Провалившаяся часть углей в зольник 10 медленно сгорает, так как здесь высокая температура и поток обедненного кислородом воздуха. Часть пепла, образующегося в зольнике 10, вылетает в дымоход 2 и оседает в нижней его части.
По мере сгорания дров очередную порцию подкладывают в топку 7 через загрузочный люк. Скорость сжигания твердого топлива регулируется с помощью регулятора 18 во входном отверстии 4 количеством заборного воздуха.
Таким образом, предлагаемая печь на твердом топливе по сравнению с печью, выбранной в качестве прототипа, имеет более высокий КПД и более низкие массогабаритные параметры.