ТВЕРДОТОПЛИВНЫЙ КОТЕЛ ДЛИТЕЛЬНОГО ГОРЕНИЯ

Полезная модель относится к теплотехнике, а именно к котлам работающим на твердом топливе и которые могут быть использованы для отопления жилых и других помещений, а также для горячего водоснабжения.
Известен отопительный твердотопливный котел КВр-50К «Теплотрон», производства ООО «Новокузнецкий котельный завод», который представляет собой двойной теплообменник цилиндрической формы с внутренним бункером для твердого топлива и прямоугольным зольником с подвижными колосниковыми решетками. Котел использует вертикальную загрузку топлива. (Интернет-сайт http://www.youtube.com/watch?v=0dzzsI64nks.
Недостатком данной конструкции является неэффективное сжигание твердого топлива и небольшой объем бункера котла, что приводит к необходимости частой загрузки топлива в него, и как следствие небольшому сроку его горения.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является твердотопливный котел сверхдолгого горения, содержащий корпус, который состоит из внешнего и внутреннего баков теплообменника, пространство между которыми заполнено теплоносителем и в последнем из которых расположено загрузочное отверстие, печь с колосниковой решеткой и зольник (патент UA №60970, МКИ F24H 1/24, 2011 г.). Во внутреннем баке установлен как минимум один газоход, заборная часть которого соединена через отверстие с воздухозаборником и через инжекционный канал - с нижней частью печки, а выходная часть выведена в верхнюю часть печи.
Недостатком этого котла является неэффективное сжигание твердого топлива и низкие экологические характеристики выбросов котла.
Технической задачей полезной модели является повышение эффективности сжигания загруженного в котел твердого топлива и улучшение экологических характеристик выбросов котла.
Поставленная техническая задача-решается тем, что твердотопливный котел длительного горения содержит теплообменник с расположенным под ним зольником, к которому присоединен воздухозаборник, теплообменник выполненный в виде вертикально установленного бака, внутри которого в верхней части расположены топливный бункер с дверкой для загрузки топлива и как минимум один газоход, выход которого выведен в верхнюю часть топливного бункера, где к нему присоединен дымоход, а внутри нижней части бака теплообменника расположена топка с колосниковой решеткой и воздуховодами дополнительного воздуха. Новым, согласно полезной модели, является установка в топке вдоль внутренней стенки теплообменника как минимум одной камеры дожига продуктов сгорания и расположение в ней катализаторов горения, причем вход камеры дожига расположен над колосниковой решеткой, а ее выход соединен со входом газохода, причем выходы воздуховодов дополнительного воздуха введены в камеру дожига.
Катализаторы горения расположены в камере дожига продуктов сгорания вдоль внутренней стенки теплообменника.
Камера дожига продуктов сгорания выполнена по периметру теплообменника.
В камере дожига и в газоходе установлены турбулизаторы потоков газа.
В теплообменнике установлены турбулизаторы теплоносителя.
В дымоходе установлена регулируемая заслонка, а дымоход снабжен вытяжным вентилятором
В воздухозаборнике установлен регулятор подачи воздуха на горение, а воздухозаборник снабжен дутьевым вентилятором.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен продольное сечение твердотопливного котла длительного горения; на фиг.2 - поперечное сечение А-А по фиг.1; на фиг.3 - поперечное сечение Б-Б по фиг.1.
Твердотопливный котел длительного горения содержит теплообменник 1, выполненный в виде вертикально установленного бака, под которым расположен зольник 2, снабженный зольной дверкой (не показана) и к которому присоединен воздухозаборник 3. Внутри верхней части теплообменника 1 расположен бункер 4 для загрузки твердого топлива с загрузочной дверкой 5 и как минимум один газоход 6, выход которого выведен в верхнюю часть бункера 4. В теплообменнике 1 настоящего котла выполнено, например, два газохода 6. При установке нескольких газоходов 6, последние распределяются по периметру (окружности) бункера 4. В качестве теплоносителя для теплообменника 1 используют, как правило, воду. К теплообменнику 1 присоединены обратная линия 7 для подачи в него нагреваемой воды и подающая линия 8 для отвода нагретой воды. В нижней части теплообменника 1 расположена топка 9 с колосниковой решеткой 10, воздуховодами дополнительного воздуха 11 и дверкой ревизии (не показана). Под каждым газоходом 6 в топке 9 выполнена камера дожига 12 продуктов сгорания, выход которой соединен со входом газохода 6. Входы воздуховодов дополнительного воздуха 11 расположены над колосниковой решеткой 10 или ниже их, а их выходы введены в камеру дожига 12. В камерах дожига 12 расположены катализаторы горения 13, например, шамотные кирпичи, они расположены вдоль внутренней стенки теплообменника 1. В камерах дожига 12 и в газоходах 6 установлены турбулизаторы 14 потоков газов, а в теплообменнике 1 - турбулизаторы (не показаны) теплоносителя (нагреваемой воды). Над входом в камеру дожига 12 установлен козырек 15 для ее защиты от просыпания угля в зону раскаленного потока газовоздушной смеси, образовавшейся от сжигания угля. К верхней части бункера 4 присоединен дымоход 16, в котором установлена регулируемая заслонка 17, а дымоход 16 снабжен вытяжным вентилятором (не показан). В дымоходе 16 или за ним установлен экономайзер (не показан). В воздухозаборнике 3 установлен регулятор 18 подачи воздуха на горение, а воздухозаборник 3 снабжен дутьевым вентилятором (не показан).
Твердотопливный котел длительного горения работает следующим образом.
Теплообменник 1 через обратную линию 7 и подающую линию 8 присоединяют к отапливаемой системе. Через загрузочную дверку 5 в бункер 4 доверху загружают твердое топливо, в качестве которого можно использовать, уголь, опилки, торф, куски деревьев, смесь названных видов топлива. Чаще всего в качестве твердого топлива используют уголь. Воздух для горения угля поступает через воздухозаборник 3 в зольник 2, а оттуда через колосниковую решетку 10 в топку 9. Розжиг угля производят через дверку ревизии или через зольную дверку (не показаны). Уголь горит на колосниковых решетках 10. Образовавшаяся от сжигания угля раскаленная газовоздушная смесь поступает под козырек 15 в камеру дожига 12, сюда же по воздуховоду 11 поступает дополнительный воздух. Здесь газовоздушная смесь и дополнительный воздух перемешиваются, соприкасаясь с разогретым катализатором горения 13, например шамотным кирпичом, и полностью сгорают. Из камеры дожига 12 сгоревшие раскаленные газы поступают в газоход 6 отдавая тепло внутренней стенке теплообменника 1 и находящемуся в нем теплоносителю - воде, а также подогревают уголь, находящийся в бункере 4, а затем поступают в верхнюю часть бункера 4. Далее сгоревшие газы через дымоход 16 выбрасываются в атмосферу, либо подаются в экономайзер (не показан), где они отдают остаточное тепло. Образовавшаяся от сгорания угля зола просыпается через колосниковые решетки 10 в зольник 2, откуда она периодически, по мере ее накопления удаляется через зольную дверку (не показана).,
Турбулизаторы 14 потоков газа завихряют раскаленные газы в камере дожига 12 и в газоходе 6 без потери тяги и это способствует увеличению теплосъема. Расположенные в теплообменнике 1 турбулизаторы теплоносителя - воды (не показаны) увеличивают поверхность нагрева и перемешивают воду, что также ускоряет ее нагрев.
Регулируемые заслонки 17 и 18, вытяжной вентилятор (не показан) и дутьевой вентилятор (не показан) предназначены для регулирования объема воздуха подаваемого в топку 9 и поддерживают процесс горения угля, который может быть разной марки, фракции, влажности и т.д. Посредством их можно автоматизировать процесс управления котлом.
При полном сгорании газовоздушной смеси уменьшается в них содержание углекислого газа СО, что улучшает экологические характеристики выбросов котла и его эффективность (КПД). Котел данной конструкции выполняет высококачественную подготовку горючей смеси и ее полное сжигание. Из-за этого увеличивается время работы котла на одной загрузке в бункер 4, а также уменьшается содержание окиси углерода (СО) в уходящих топочных газах. Настоящий котел обеспечивает длительный, постепенный и устойчивый обогрев отапливаемых помещений твердым топливом.
Твердотопливный котел длительного горения повышает эффективность сжигания загруженного в него твердого топлива и, соответственно, увеличивает его КПД. При этом продолжительность горения одной загрузки твердого топлива увеличивается и определяется только общей теплотворной способностью загруженной массы твердого топлива за один раз. Кроме того улучшаются экологические характеристики выбросов котла.