ВОДОГРЕЙНЫЙ ТВЕРДОТОПЛИВНЫЙ КОТЕЛ
HOT-WATER SOLID-FUEL BOILER

Изобретение относится к энергетике, в частности к твердотопливным котлам для отопления производственных и жилых помещений и снабжения горячей водой для бытовых нужд.
Известен твердотопливный котел, состоящий из корпуса, загрузочного бункера для топлива, расположенного внутри корпуса и имеющего дверцу для загрузки топлива, теплообменника, располагаемого в полости корпуса, системы подачи воздуха в зону горения (1).
Технический результат заключается в полноте сгорания топлива.
Сущность устройства водогрейного твердотопливного котла, состоящего из корпуса, загрузочного бункера для топлива, расположенного внутри корпуса и имеющего дверцу для загрузки топлива, теплообменника, располагаемого в полости корпуса, системы подачи воздуха в зону горения, заключается в том, что теплообменник выполнен футерованным жаростойким материалом, футеровка выполнена с постепенным увеличением толщины слоя от верха котла до низа, а полость корпуса выполнена с постепенным увеличением ширины от низа котла до верха. Система подачи воздуха в зону горения имеет заслонку регулирования количества потока воздуха, направляемого в зону газогенерации и в зону дожига горючих газов. Система подачи воздуха в зону горения состоит из первичной камеры подогрева воздуха и вторичной камеры подогрева воздуха, установленных над загрузочной дверцей, при этом воздух из первичной камеры подогрева подается в зону газогенерации через телескоп, а воздух из вторичной камеры подогрева подается в зону дожига горючих газов над телескопом. Вторичная камера подогрева воздуха расположена под первичной камерой подогрева воздуха, а воздух из вторичной камеры направляется в виде рассеивающегося потока в сторону боковой поверхности котла.
На фиг.1 изображен водогрейный твердотопливный котел.
На фиг.2 изображен вид А, фиг.1.
Водогрейный твердотопливный котел состоит из корпуса 1, теплообменника 2, располагаемого в полости корпуса 1, по которому циркулирует теплоноситель (вода, антифриз). Теплообменник 2 футерован жаростойким материалом 3. Футеровка выполнена с постепенным увеличением толщины слоя от верха котла до низа, а полость корпуса 1 выполнена с постепенным увеличением ширины от низа котла до верха.
Внутри котла располагается загрузочный бункер 4. Для загрузки топлива в загрузочном бункере 4 предусмотрена дверца 5. Над загрузочной дверцей 5 установлены первичная камера 6 подогрева воздуха и вторичная камера 7 подогрева воздуха. Вторичная камера 7 подогрева воздуха установлена под первичной камерой 6 подогрева воздуха. Воздух из первичной камеры 6 подогрева воздуха подается в зону газогенерации через внутренний канал телескопа 8, на рассекатель потока 9, а воздух из вторичной камеры 7 подогрева воздуха подается в зону дожига горючих газов над телескопом 8 через сопла 10 в виде рассеивающегося воздушного потока. Наружный воздух подается в первичную камеру 6 и вторичную камеру 7 подогрева воздуха через патрубки 11 и 12. Для распределения количества потока воздуха в первичную камеру 6 и вторичную камеру 7 подогрева воздуха установлена регулируемая поворотная заслонка 13. Она соединена с помощью цепочки 14 с терморегулятором рычажного типа 15. Имеется пружина 16 для удерживания заслонки 13 в заданном положении. На боковой поверхности котла, над дверцей 5, установлена дымоотводящая труба 17, которая соединена с загрузочным бункером 4. Через нее дымогазы выводятся наружу.
Водогрейный твердотопливный котел работает следующим образом.
Поднимают телескоп 8 с помощью гибкого троса. Фиксируют его в верхнем положении. В загрузочный бункер 4 через дверцу 5 закладывают топливо - дрова. Поворотную заслонку 13 настраивают таким образом, чтобы канал в патрубок 11 подачи воздуха в первичную камеру 6 подогрева воздуха был максимально открыт при минимально установленной температуре теплоносителя в терморегуляторе 15. Топливо разжигают, дверцу 5 закрывают. Телескоп 8 опускают.
2
В период розжига и начале процесса горения максимальный поток воздуха направляется через патрубок 11 и первичную камеру 6 подогрева воздуха, по телескопу 8 на рассекатель потока 9, который лежит на верхнем слое топлива. Топливо начинает гореть. При горении дров происходит химический процесс соединения окислителя (воздуха) с горючими элементами топлива. К горючим элементам топлива относятся: углерод (С), водород (Н), сера (S), а также горючие газы СО, Н, CmHn. 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 под телескопом 8 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 зоне газогенерации в виде горючих газов, которые поднимаются наверх. Там при соответствующей температуре 580÷750 градусов и подаче воздуха из вторичной камеры 7 подогрева воздуха они сгорают в зоне дожита горючих газов. Футеровка котла внутри из жаростойкого материала 18 позволяет поддерживать достаточно высокую температуру в очаге горения, при которой возможен дожиг горючих газов.
При повышении температуры теплоносителя 3 рычаг терморегулятора 14 поворачивается, ослабляя натяг цепочки 13. Поворотная заслонка 12 с помощью пружины 15 прикрывает канал в патрубок 10 подачи наружного воздуха в первичную камеру 6. Поток воздуха в рассекатель потока 9 ослабевает. Процесс горения топлива замедляется.
Одновременно, поворотная заслонка 12 открывает канал в патрубок 11 подачи наружного воздуха во вторичную камеру 7 подогрева воздуха. Поток воздуха через сопла 10 увеличивается. Процесс дожига горючих газов активизируется. Температура в зоне горения увеличивается. Увеличивается температура теплоносителя. В этой связи рычаг терморегулятора 14 поворачивается, еще ослабляя цепочку 13. Поворотная заслонка 12 за счет пружины 15 еще более открывает канал в патрубок 11 подачи наружного воздуха во вторичную камеру. Поток наружного воздуха через сопла 10 еще более возрастает. Наступает момент, когда излишний поток наружного воздуха через сопла 10 уменьшает температуру в зоне горения. При этом действия механизмов осуществляются в обратной последовательности. Процесс горения топлива в котле входит в оптимальный режим. Применение футеровки в котлах - аналогах Стропува и вторичного дутья - позволит более эффективно сжигать твердые виды топлива.
Источники информации
1. Котел на твердом топливе STROPUVA, http://www.stropuva.lt/index.php?cid=366&lang=ru, 12.10.2011 г.