СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОГО ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА И ТВЕРДОТОПЛИВНЫЙ ТРЕХКАМЕРНЫЙ КОТЕЛ ДЛИТЕЛЬНОГО ГОРЕНИЯ
METHOD OF PROVIDING LONG BURNING OF FUEL AND A SOLID-FUEL THREE-CHAMBER BOILER FOR LONG BURNING

Изобретение относится к отопительным устройствам, в частности, к печам длительного горения для отопления помещений, в том числе, в районах с суровым климатом и при использовании топлива низкого качества.
Известна конструкция котла длительного горения (например, http://wirbel-ru.ru/wirbel-eko-ck-plus/). содержащая корпус, колосники, зольник, регулятор и клапаны воздуха, один дымоход, две топочные камеры с дверцами для топки, предназначенные для твердого топлива и вентиляторной горелки, работающей на дизельном топливе или газе. При этом топочная камера для сжигания жидкого топлива снабжена 5-проходной системой отвода топочного газа.
Способ, обеспечивающий сжигание топлива заключается в том, что через топочные дверцы в топочные камеры помещают топливо, причем в одну камеру - твердое топливо, в другую - жидкое, далее сжигают твердое топливо, при недостатке кислорода и воздействии низких температур (250-350°С) осуществляют процесс пиролиза, направляя продукты сгорания в дымоход, при этом, когда топка на твердом топливе перестает удовлетворять потребностям в тепле, включают жидкотопливную горелку, продукты сгорания от которой также направляют в дымоход.
Длительность горения обеспечивается последовательным сжиганием твердого и жидкого видов топлива в разных топочных камерах. Данные процессы являются независимыми друг от друга, что с одной стороны, позволяет получить необходимую тепловую энергию, а с другой - эффективность сжигания топлива может быть достигнута только при использовании топлива высокого качества, то есть используемые конструкции и способ являются энергозависимыми. К тому же, сложность конструкции котла приводит к снижению надежности работы устройства и повышению трудоемкости его обслуживания.
Известна конструкция котла длительного горения (например, RU 128294, 20.05.2013 г., RU 112349, 10.01.2012 г.), принятая за наиболее близкий аналог к заявляемой конструкции котла, содержащая корпус, одну топочную камеру с дверцей топки, смесительную камеру, расположенную над топочной камерой и отделенную от нее перегородкой, колосники, зольник, теплообменный блок, трубы подвода вторичного воздуха с пламегасителями, дымоход.
Способ сжигания топлива, принятый за наиболее близкий аналог к заявляемому способу, заключается в том, что через дверцу топки помещают твердое топливо и разжигают его, в топочной камере при недостатке кислорода и воздействии низких температур (250-350°С) проводят процесс газификации твердого топлива - пиролиз, образующийся пиролизный газ подают в смесительную камеру, где он соединяется с кислородом нагретого вторичного воздуха, воспламеняется и сгорает, после чего его направляют в дымоход.
Горение пиролизных газов при использовании указанных конструкции и способа зависит от соотношения газо-воздушной смеси при работе труб подвода вторичного воздуха с пламегасителями, что обеспечивает его нестабильность и в итоге приводит к низкой эффективности сжигания топлива и необходимости использования твердого топлива только высокого качества.
Задачей изобретения является обеспечение возможности использования топлива низкого качества.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности сжигания топлива за счет обеспечения стабильности горения пиролизных газов.
Технический результат достигается при использовании твердотопливного трехкамерного котла для длительного горения, содержащего корпус, две топочные камеры, отделенные друг от друга разделительным экраном, имеющие колосники с подогревателями вторичного контура воздуха и общую дверцу топки, смесительную камеру, расположенную над двумя топочными камерами и выходящую в дымоход, зольный ящик, теплообменный блок, при этом корпус котла на уровне смесительной камеры имеет канал для окисления пиролизных газов.
Также технический результат достигается при использовании способа обеспечения длительного горения топлива, заключающегося в том, что закладывают твердое топливо через общую дверцу топки в две топочные камеры, отделенные друг то друга разделительным экраном, сжигают его до получения горящих углей, закладывают твердое топливо в две топочные камеры и запускают пиролиз в первой топочной камере и горение с открытым пламенем во второй топочной камере, в смесительной камере производят смешение пиролизных газов и подогретого вторичного воздуха с наступлением пиролизного горения, образовавшийся газ пропускают через теплообменный блок и направляют в дымоход, далее сжигают твердое топливо до получения горящих углей, затем закладывают твердое топливо в две топочные камеры и повторяют описанные процессы для второй и первой топочной камер соответственно, начиная с обеспечения пиролиза и горения с открытым пламенем.
Наличие разделительного экрана, отделяющего две топочные камеры друг от друга, расположение смесительной камеры, выходящей в дымоход, над обеими топочными камерами, также наличие канала на уровне смесительной камеры для окисления пиролизных газов позволяет запустить в одной из топочных камер процесс пиролиза, а в другой - горение с открытым пламенем, который осуществляет принудительное воспламенение воздушно-пиролизной смеси в смесительной камере с обеспечением полного сгорания пиролизных газов, что повышает эффективность сгорания топлива в целом. Наличие общей дверцы топки для двух топочных камер позволяет своевременно контролировать процесс горения топлива одновременно в каждой из них и при необходимости проводить дозагрузку твердого топлива, что также способствует повышению эффективности сгорания топлива. При этом в топочной камере во время газогенерации происходит сушка топлива, что позволяет использовать заявляемые способ и конструкцию котла для сжигания топлива низкого качества или имеющего повышенное содержание влаги.
На фиг. 1а изображен вид спереди заявляемой конструкции котла, на фиг. 1б - вид сбоку.
Твердотопливный трехкамерный котел для длительного горения содержит корпус 1, две топочные камеры 2 и 3, отделенные друг от друга разделительным экраном 4, имеющие колосники 5 с подогревателями вторичного контура воздуха и общую дверцу топки 6, смесительную камеру 7, расположенную над двумя топочными камерами 2 и 3 и выходящую в дымоход 8, зольный ящик 10, теплообменный блок 10, при этом корпус 1 котла на уровне смесительной камеры 7 имеет канал 11 для окисления пиролизных газов.
Через общую дверцу топки 6 закладывают дрова в две топочные камеры 2 и 3, отделенные друг от друга разделительным экраном 4. Далее сжигают дрова в одной топочной камере снизу вверх, а в другой - сверху вниз или в обеих топочных камерах 2 и 3 - снизу вверх. Достигают уровня горения, когда остаются горящие угли. После чего в первую топочную камеру 2 закладывают твердое топливо и запускают в ней процесс пиролиза. Во вторую топочную камеру 3 закладывают твердое топливо таким образом, чтобы можно было обеспечить горение с открытым пламенем (например, до половины разделительного экрана 4). Далее в смесительной камере 7 производят смешение пиролизных газов 12 и вторичного воздуха 13, подогретого от колосника 5. Последующий режим пиролизного горения с окислением полученной газовой смеси 14 происходит при поступлении воздуха через канал 11, расположенный на уровне смесительной камеры 7. Образовавшийся газ пропускают через теплообменный блок 10 и направляют в дымоход 8. После завершения пиролизного горения запускают обычное горение, при котором твердое топливо сжигают до получения горящих углей. Вторую топочную камеру 3 чистят от шлаков, заполняют твердым топливом и запускают процесс пиролиза, при этом в первую топочную камеру 2 закладывают столько твердого топлива, чтобы было обеспечено горение с открытым пламенем. Далее по мере необходимости для второй 3 и первой 2 топочных камер повторяют процессы, аналогичные описанным выше. Зольный ящик 9 служит для сбора продуктов горения твердого топлива.
Разделение общей камеры на две части посредством экрана позволяет организовать поочередный процесс газообразования в одной топочной камере и открытое горение в другой топочной камере. Данная конструктивная особенность обеспечивает возможность догрузки топлива при работе котла даже на полной мощности.
Расположение смесительной камеры над обеими топочными камерами обеспечивает смешение подогретого вторичного воздуха и пиролизных газов с полным их сгоранием, при этом в качестве топлива могут быть использованы дрова и уголь без предварительной подготовки, также дрова низкого качества и повышенной влажности.
Способ обеспечения длительного горения позволяет управлять мощностью, получаемой при сгорании топлива которую можно регулировать в диапазоне от 5% до 100%.
Заявляемые конструкция котла и стадии способа является простыми и надежными в реализации и эксплуатации, снижают трудоемкость при обслуживании, при этом обеспечивают качественное сжигание пиролизных газов и повышают эффективность сжигания топлива. Также следует отметить, что заявляемые способ и устройство могут быть использованы в районах резко континентальным и континентальным климатом.