ГАЗОГЕНЕРАТОРНЫЙ КОТЕЛ
GAS-GENERATING BOILER

Изобретение относится к энергетике, в частности к твердотопливным котлам для отопления производственных и жилых помещений и снабжения горячей водой для бытовых нужд.
Известен газогенераторный котел, имеющий: топочную камеру, выполненную в форме замкнутой цилиндрической емкости, водяную рубашку, охватывающую топочную камеру, впускной и выпускной патрубки, для циркуляции воды, зольник, выхлопную трубу, дверцу для загрузки топлива в топочную камеру, экран, распределяющий поток вводимого воздуха над поверхностью топлива, при этом экран находится в подвижном состоянии и касается поверхности топлива, механизм смешивания горючих газов с воздухом [1].
Технический результат заключается в полноте сгорания горючих газов и возможности дозагрузки топлива на любой стадии горения.
Сущность устройства газогенераторного котла заключается в том, что топочная камера разделена секторами на камеру газификации и камеру дожигания газов, при этом в камере газификации располагаются дверца для загрузки топлива, зольник и экран, поворачивающийся вокруг оси топочной камеры, а в камере дожигания газов располагаются механизм смешивания горючих газов с воздухом и выхлопная труба, при этом камера дожигания газов выполнена колпакового типа и устроена таким образом, что механизм смешивания горючих газов с воздухом находится вверху, а выхлопная труба для вывода выхлопных газов - внизу. Камера газификации отделена от камеры дожигания газов перегородкой. А механизм смешивания состоит из трубчатого коллектора для распределения потока воздуха и отверстия в перегородке для ввода горючих газов в камеру дожигания газов. При этом поток воздуха из трубчатого коллектора направлен к отверстию.
На фиг.1 изображена аксонометрическая проекция пиролизного котла.
На фиг.2 изображен пиролизный котел в разрезе.
Пиролизный котел состоит из топочной камеры 1, выполненной в виде замкнутой цилиндрической емкости, имеющий водяную рубашку 2. К водяной рубашке 2 присоединены впускной 3 и выпускной 4 патрубки для циркуляции воды. Топочная камера 1 освещена с торца: дверцей 5, для загрузки топлива, дверцей поддувала 6, для вывода золы и подачи воздуха, горловиной 7 для подачи воздуха в зону сжигания, выхлопной трубой 8. Внутреннее пространство топочной камеры 1 разделено секторами на камеры: газификации и дожигания газов. Камера газификации занимает нижний сектор топочной камеры 1. А камера дожигания газов - верхний сектор. Они разделены перегородками 9. Камера газификации занимает большую часть пространства топочной камеры 1. В камере газификации размещаются: дверца 5 для загрузки топлива, располагаемая в верхней части камеры газификации, рядом с перегородкой 9, смотровое окно 10, зольник, состоящий из поддувала 6 и колосниковой решетки 11, через которые оседает зола, и несгоревший остаток топлива. В камере газификации установлен также экран 12, касающийся поверхности топлива и распределяющий поток вводимого воздуха. Экран 12 выполнен из площадки труб - полая цилиндрическая труба 13, устанавливается на оси топочной камеры, а к радиальной поверхности цилиндрической трубы 13 присоединены несколько труб 34, имеющих отверстия 15, для вывода воздуха в камеру газификации. Трубы 14 и полая цилиндрическая труба 13 имеют в месте сопряжения проходные отверстая 16. Экран 12 может совершать вращательное движение до соприкосновения с перегородками 9. Для ручного углового перемещения экрана 12 установлена ручка 17. К ручке 17 прикреплен противовес 18 с целью вывода экрана 12 из нижнего положения выше по ходу углового движения. Для полноты при сжигании топлива в камере газификации отверстия 15 выполнены в трубах 14 сквозными, перпендикулярно площадке. Причем, нижние отверстия выполнены с большим диаметром, так как внизу осуществляется основной процесс сгорания топлива.
Камера дожигания газов изолирована от камеры газификации перегородками 9. Они имеют проходные отверстия 19. Над проходным отверстием 19 установлен трубчатый коллектор для распределения потока воздуха 20 в камеру дожигания газов.
Камера дожигания газов представляет собой элемент печи колпакового типа. В нижней части камеры дожигания газов с торца топочной камеры 1 располагается отверстие 21 от выхлопной трубы 8.
Газогенераторный котел работает следующим образом.
Перед загрузкой топлива экран 12 устанавливают в вертикальное положение. Для этого ручку 17 поворачивают до упора вверх.
3
4
Открывают дверцу 5. В топочную камеру 1 укладывают топливо. К примеру, дрова. Дрова распределяются в топочной камере 1 на / объема. Затем разжигают топливо, забрасывая легкогорючие материалы через смотровое окно 10. Экран 12 опускают вниз до упора с дровами. Дрова разгораются. Подачу воздуха в камеру газификации регулируют шибером, устанавливаемым над горловиной 7 (на фиг. не указан)
2
м
n
При горении дров происходит химический процесс соединения окислителя (воздуха) с горючими элементами топлива. К горючим элементам топлива относятся: углерод (C), водород (H), сера (S), а также горючие газы CO, H, СH. Температура воспламенения горючих газов в воздухе имеет следующие значения: водорода 580-:-590 градусов, окиси углерода 644-:-658 градусов, метана 650-:-750 градусов. При невысоких температурах горения дров в камере газификации средняя энергия молекул значительно ниже энергии активации и поэтому лишь небольшая доля молекул топлива и окислителя способна к реакции.
Основная часть горючих элементов топлива выделяются из дров в виде горючих газов, которые переходят в камеру дожигания газов через отверстия 19 в перегородке. Там при соответствующей температуре 580-:-750 градусов и подаче окислителя (воздуха) через трубчатый коллектор 20 они сгорают. Затем исходящие выхлопные газы входят в отверстие 21 дымовой трубы 8 и выходят в атмосферу. Создаваемая внутри топочной камеры 1 высокая температура от сгорания дров прогревает воду в водяной рубашке 2.
Вода, циркулируя по трубопроводам и отопительным приборам, прогревает помещение. В процессе горения центр тяжести заложенной в топочную камеру 1 охапки дров смешается влево. Дрова сдвигаются вправо. Происходит это периодически, пока горят дрова. В момент, когда экран 12 займет нижнее положение в действие, вступает противовес 18, который поворачивает экран 12 влево, по ходу вращения. Этим маневром создаются условия для полноты сгорания топлива. Зола, образующаяся от сгорания дров, проходит через колосниковые решетки 11 и выводится через дверцу поддувала 6.
В процессе горения можно подкладывать дрова в камеру газификации через дверцу 5, не подымая экран 12. В этом случае за счет постепенного смещения центра тяжести охапки дров вправо экран 12 будет подыматься вверх. При этом древесный уголь, как более легкий, и расположенный на нем экран 12 будут располагаться выше уровня загрузочной дверцы 5.
Применение газогенераторного котла с такой конфигурацией позволит осуществлять дозагрузку топлива на любой стадии горения и более эффективно сжигать генераторные газы.
Источники информации
1. Котел на твердом топливе STROPUVA.
http://www.stropuva.lt/new/index.php?cid=362&lang=ru, 23.02.2010 г.