ГАЗОГЕНЕРАТОРНЫЙ ТВЕРДОТОПЛИВНЫЙ КОТЕЛ

Полезная модель относится к энергетике и может быть использована для водяного отопления индивидуальных и промышленных помещений и других технологических нужд.
Известен отопительный аппарат, относящийся к тепловой технике и может быть использован для обогрева жилых зданий, производственных помещений и индивидуальных жилых домов. Отопительный аппарат содержащий топочную камеру с потолком в форме козырька, с загрузочной дверцей в ее верхней части и колосниковой решеткой, зольную камеру с выдвижным ящиком, дымоход, патрубки подвода холодной воды и отвода горячей воды, Между стенками корпуса, топочной камеры и зольной камеры имеется полость для теплоносителя: воздуха или воды, при заполнении водой образуется водяная рубашка (RU №102765).
Недостатком данного отопительного аппарата является быстрое сгорание одной закладки топлива, недостаточная эффективность сжигания топлива, приводящая к его не полному сгоранию и выбросу не сгоревших продуктов горения (сажи) в атмосферу
Известен котел, включающий корпус, имеющий на боковых верхней и задней поверхностях камеру-рубашку, для водного теплоносителя, на передней части загрузочную дверцу, дверцу регулировки подачи воздуха, полку для колосников, камеру сгорания твердого топлива, с наличием на корпусе передней камеры вторичного воздуха, наличием нижней камеры вторичного воздуха, наличием дополнительной камеры сжигания отходящих газов, наличием в верху камеры сгорания твердого топлива нижней направляющей отходящих газов, наличием трубы подвода вторичного воздуха с пламягасителями, объединенной с передней камерой вторичного воздуха, наличием верхней направляющей отходящих газов для направления их через камеру отвода (RU №128294, прототип).
Недостатком известного котла является низкая теплопроизводительность, т.е. малая удельная мощность (на единицу объема или массы). Увеличение мощности котла невозможно без увеличения объема его топки, т.е. размеров и массы котла.
Технической задачей полезной модели является создание эффективного твердотопливного котла и расширение арсенала твердотопливных отопительных котлов и расширение возможности использования твердого топлива для отопительных целей, повышение экономичности и эффективности использования, уменьшение выбросов в атмосферу.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи состоит в повышении теплопроизводительности, т.е. удельной мощность (на единицу объема или массы) котла за счет значительного увеличения площадей теплового съема, от нагреваемых поверхностей камер-рубашек по всем стенкам котла и трубам теплообменника и теплосъемника, при сгорании твердого топлива и сгорания сгенерированных газов.
Сущность полезной модели состоит в том, что котел содержит корпус с загрузочной дверцей на лицевой стороне, топку для сгорания твердого топлива, соединенную с патрубками подачи первичного воздуха, расположенный под топкой теплосъемник и расположенный над топкой теплообменник, трубы которого размещены в камере сжигания отходящих газов, связанной через инжекторы и воздуховод с патрубком наддува вторичного воздуха, а также выполненные многосекционными камеры-рубашки для жидкого теплоносителя, одна из которых выполнена на лицевой стенке корпуса, имеет патрубок для подачи жидкого теплоносителя через трубы теплосъемника в связанные между собой прорезями секции, верхняя из которых соединена с потребителем, а другая камера-рубашка выполнена на боковых и задней стенках корпуса, имеет патрубок для подачи жидкого теплоносителя в связанные между собой прорезями секции, верхняя из которых подведена к трубам теплообменника, которые соединены с потребителем.
При этом камера сжигания отходящих газов теплообменника соединена с дымоходным патрубком, теплообменник выполнен цилиндрической формы, а его трубы расположены в корпусе вдоль боковых стенок, многосекционные камеры-рубашки для жидкого теплоносителя выполнены многоуровневыми с горизонтальными параллельными секциями и размещены на наружной стороне стенок корпуса, воздуховод размещен на внутренней стороне задней стенки корпуса, трубы теплосъемника расположены под топкой, вдоль лицевой и задней стенок, выше патрубков подвода первичного воздуха, патрубок для подачи жидкого теплоносителя в трубы теплосъемника и через них в камеру-рубашку на лицевой стенке корпуса расположен в нижней задней части корпуса, а патрубок для подачи жидкого теплоносителя в камеру-рубашку на боковых верхней и задней стенках корпуса расположен в нижней части корпуса выше патрубка для подачи жидкого теплоносителя в трубы теплосъемника и в камеру-рубашку на лицевой стенке.
На чертеже фиг. 1 изображен разрез котла со схемой движения газов, с разрезом А-А через теплообменник, на фиг. 2 - схема движения теплоносителя в камере-рубашке для жидкого теплоносителя на боковых и задней стенках корпуса, с видами справа и слева, на фиг. 3 - схема движения теплоносителя в камере-рубашке для жидкого теплоносителя на лицевой стенке корпуса, с видами справа и слева, на фиг. 4 - вид котла под углом слева, на фиг. 5 - вид котла под углом справа.
Котел содержит корпус 3 с топкой 7 для сгорания твердого топлива, соединенной с патрубками 1 подачи первичного воздуха, расположенный под топкой 7 теплосъемник 4 и расположенный над топкой теплообменник 13 цилиндрической формы, трубы 14 которого размещены в объеме (камере) сжигания отходящих газов теплообменника 13, связанной через воздуховод 23 и инжекторы 6 с патрубком 2 наддува вторичного воздуха.
В корпусе 3 выполнена многоуровневая многосекционная водяная камера-рубашка 18 для жидкого теплоносителя на лицевой стенке корпуса 3, которая имеет в патрубок 16 для подачи жидкого теплоносителя в трубы 17 трубного теплосъемника 4 (проложенные под топкой 7 вдоль лицевой и задней стенок корпуса 3) и далее в разделенные на связанные между собой прорезями 10 (на фиг. 3 обозначены вертикальными стрелками) параллельные горизонтальные секции камеры-рубашки 18, в верхней части корпуса 3 соединенные с потребителем (системой отопления) патрубком 19 на верхней стенке корпуса 3.
В корпусе 3 выполнена также многоуровневая многосекционная водяная камера-рубашка 9 для жидкого теплоносителя на боковых и задней стенках корпуса 3, которая имеет патрубок 8 для подачи жидкого теплоносителя и разделена на связанные между собой прорезями 10 параллельные горизонтальные секции 11, верхняя из которых подведена к трубам 14 теплообменника 13, трубы 14 которой соединены с потребителем (системой отопления) патрубком 15 на верхней стенке корпуса 3.
Камера сжигания отходящих газов теплообменника 13 соединена с дымоходным патрубком 5. Многоуровневые камеры-рубашки 9, 18 для жидкого теплоносителя размещены на наружной стороне стенок корпуса 3. Воздуховод 23 размешен на внутренней стороне задней стенки корпуса 3.
Трубы 17 трубного теплосъемника 4 расположены под топкой 7 выше патрубков 1 подвода первичного воздуха, вдоль боковых стенок. Патрубок 16 для подачи жидкого теплоносителя в трубы 17 трубного теплосъемника 4 и в камеру-рубашку 18 на лицевой стенке корпуса 3 расположен в нижней задней части корпуса 3. Патрубок 8 для подачи жидкого теплоносителя в камеру-рубашку 9 на боковых верхней и задней стенках корпуса 3 расположен в нижней части корпуса 3 выше патрубка 16.
Котел, как правило, снабжен средствами контроля температуры теплоносителя на выходе из котла и связанным с ними блоком автоматики для регулировки интенсивности подачи первичного и вторичного воздуха (не изображены).
На лицевой стенке корпуса 3 имеется загрузочная дверца 20 для подачи твердого топлива (горючего) в топку 7, дверца зольника 21, регламентная дверца 22.
Корпус 3 котла имеет, как правило, форму прямоугольного параллелепипеда с плоскими стенками, и выполнен с выступом на лицевой стороне в зоне расположения дверцы 22, и с выступом на задней стороне в зоне дымоходного патрубка 5.
Газогенераторный твердотопливный котел работает следующим образом.
Первичный воздух подается через четыре или два патрубка 2, расположенные попарно по бокам корпуса 3 котла, под трубы 17 теплосъемника 4, для поступления воздуха в топку 7.
Первичный воздух предназначен для горения и интенсивного тления твердого топлива (горючего) в топке 7 котла, происходящего за счет естественной тяги в дымоходном патрубке 5.
Вторичный воздух подается через патрубок 2 наддува, расположенный на задней стенке корпуса 3 котла, в воздуховод 23 на задней стенке корпуса 3. Далее воздух поступает в инжекторы 6, расположенные по боковым и задней стенкам топки 7 котла.
Прогретый до определенной температуры, вторичный воздух предназначен для горения газов, полученных (генерируемых) при тлении твердого топлива в топке 7 котла. Для увеличения объема вырабатываемых генерированных газов, в топке 7 котла создается искусственное кислородное голодание, путем частичного ограничения доступа кислорода в топку 7 котла.
Прогретый от 600°C до 1000°C воздух в топке котла 7 и теплообменнике 13, отдает тепло воде, протекающей в камерах-рубашках 9,18 и трубах 14 теплообменника 13.
Увеличение мощности данной конструкции котла, достигается не за счет увеличения объема топки 7 котла, а за счет значительного увеличения площадей теплового съема от нагреваемых поверхностей (труб 14, 17 и камер-рубашек 9, 18) в котле, от сгорания твердого топлива в топке 7 и от сгорания в объеме теплообменника 13 сгенерированных в топке 7 газов.
В котле сгорает топливо в топке 7, и сгорают газы в объеме теплообменника 13, полученные (генерированные) при тлении топлива в топке 7. Сажа при работе котла не возникает. В остатке остается только пепел, удаляемый через дверцу 21.
Регулировка интенсивности подачи первичного и вторичного воздуха, осуществляется блоком автоматики, на который подается информация о температуре теплоносителя на выходе из котла (патрубки 15, 19).
На фиг. 2 стрелками показана схема движения теплоносителя по водяной камере-рубашке 9 первого контура котла. Теплоноситель (далее: вода) подается через патрубок 8 на задней части котла. Далее вода расходится по нижней секции 11 камеры-рубашки 9 влево и вправо, проходит по боковым стенкам, вблизи лицевой стенки котла через специальные прорези 10 в секциях 11 камеры-рубашки 9 поднимается на следующий, верхний уровень камеры-рубашки 9. Под принудительным давлением в системе отопления, вода возвращается к задней стенке котла и поднимается через прорезь 10 на следующий уровень (секцию) 11 водяной рубашки. Такой цикл повторяется от трех до семи раз, в зависимости от мощности изготавливаемого котла. Далее вода подается через три врезки (по стрелке 12), расположенные по бокам и сзади корпуса 3 котла, в трубы 14 теплообменника 13 цилиндрический формы, в котором проходят трубы 14 теплосъемника. Далее прогретая вода подается из труб 14 в систему отопления через патрубок 15.
На фиг. 3 стрелками показана схема движения теплоносителя по водяной камере-рубашке 18 второго контура котла. Теплоноситель подается через патрубок 16 расположенный на задней части котла, на уровне трубного теплосъемника 4. Теплоноситель поступает в трубы 17 трубного теплосъемника 4, выполняющие дополнительную функцию колосниковой решетки (служащую для поддержания слоя твердого топлива. Колосниковая решетка (из труб 17) имеет отверстия или щели, через которые, в частности, под нее просыпается пепел). Вода проходит через трубы 17 и выходит на лицевую стенку корпуса 3 котла. Далее вода движется до верха котла по многоуровневой водяной камере-рубашке 18 с прорезями 10 между ее уровнями и у верхней стенки корпуса 3 проходит в дополнительный патрубок 19 выхода горячей воды.
Оба патрубка 15, 19 горячей воды, объединяются через тройник (не изображен) и теплоноситель поступает в отопительную систему.
Возврат теплоносителя из отопительной системы, также объединяются через тройник (не изображен) и теплоноситель поступает в котел через патрубки 8, 16.
Движение теплоносителя, по первому водяному контуру камеры-рубашки 9 и второму водяному контуру камеры-рубашки 18 котла, происходит не смешиваясь. Второй водяной контур котла, по объему значительно меньше первого, скорость прохождения воды в нем выше. Это дает возможность, использовать его в отопительной системе в качестве байпаса (подмеса), при запуске котла и прогреве отопительной системы.
Увеличение мощности данной конструкции котла, достигается не за счет увеличения объема топки котла, что не возможно без увеличения габаритов котла и значительного увеличения расхода твердого топлива (горючего), а благодаря значительному увеличению площадей теплового съема, а также максимально полному сгоранию твердого топлива и генерированных газов.
Генерированные газы образуются при тлении твердого топлива в топке 7 котла. Для увеличения объема вырабатываемых генерированных газов, в топке котла создается искусственное кислородное голодание, путем частичного ограничения доступа кислорода в топку котла.
В результате созданных условий работы котла, из твердого топлива максимально выбирается его теплотворная емкость.