ВОДОГРЕЙНЫЙ ТВЕРДОТОПЛИВНЫЙ КОТЕЛ
WATER-HEATING SOLID-FUEL BOILER

Изобретение относится к энергетике, в частности к твердотопливным котлам для отопления производственных и жилых помещений, снабжения паром и горячей водой для производственных и бытовых нужд.
Известен водогрейный твердотопливный котел, содержащий корпус, загрузочный бункер для топлива, герметичный сверху и ограниченный колосниковой решеткой снизу, камеру дожигания горючих газов, установленную за загрузочным бункером для топлива и разделенную от загрузочного бункера вертикальной перегородкой, с проходным отверстием в нижней части перегородки, механизм подачи воздуха в загрузочный бункер для топлива, проходной канал для дымогазов, заслонку перепуска дымогазов, теплообменник в виде емкости, примыкающий к наружным поверхностям загрузочного бункера для топлива и камеры дожигания горючих газов (1). Техническим результатом является упрощение конструкции и обеспечение давления теплоносителя, в том числе и вырабатываемого пара, выше, чем это предусмотрено в пластинчатых теплообменниках. Сущность устройства водогрейного пиролизного котла заключается в том, что проходное отверстие располагается на определенном расстоянии от уровня колосниковой решетки, позволяющем производить термохимическую реакцию соединения кислорода воздуха с углеродом топлива в слое древесного угля, теплообменник выполнен увеличивающимся в объеме на единицу высоты, начиная от уровня колосниковой решетки и выше, в зоне наибольшего объема теплообменника на единицу высоты через теплообменник проходят дымогарные трубы, соединяющие камеру дожигания газов с проходным каналом для дымогазов, при этом между проходным каналом для дымогазов и загрузочным бункером для топлива имеется отверстие с заслонкой перепуска дымогазов. Механизм подачи воздуха в камеру газификации устроен таким образом, что воздух подается под колосниковые решетки с торцевой поверхности котла, а забор воздуха осуществляется сверху, с полости, примыкающей к боковой поверхности котла. Дымогарные трубы проходят через теплообменник вдоль загрузочного бункера и соединяются с проходным каналом для дымогазов над участком расположения загрузочного бункера, а над участком камеры дожигания газов дымогарные трубы поворачивают направление и входят в камеру дожигания газов. Теплообменник, выполненный увеличивающимся в объеме на единицу высоты, начиная от уровня колосниковой решетки и выше, образован между радиальными поверхностями разных по диаметру труб. Ниже уровня колосниковой решетки зола, скапливающаяся на поверхности трубы малого диаметра, сгребается скребком в емкость для сбора золы, располагаемую под котлом.
На чертеже изображен водогрейный твердотопливный котел.
Водогрейный твердотопливный котел содержит корпус 1, загрузочный бункер 2 для топлива, герметичный сверху и ограниченный колосниковой решеткой 3 снизу, камеру дожигания горючих газов 4, установленную за загрузочным бункером 2 для топлива и разделенную от загрузочного бункера 2 вертикальной перегородкой 5, с проходным отверстием 6 в нижней части перегородки 5, теплообменник 7, выполненный в виде емкости и примыкающий к наружным поверхностям загрузочного бункера 2 для топлива и камеры дожигания горючих газов 4. Проводное отверстие 6 располагается на определенном расстоянии от уровня колосниковой решетки 3, позволяющем производить термохимическую реакцию соединения кислорода воздуха с углеродом топлива в слое древесного угля. Теплообменник 7 выполнен увеличивающимся в объеме на единицу высоты, начиная от уровня колосниковой решетки 3 и выше. В зоне наибольшего объема теплообменника 7 на единицу высоты через теплообменник 7 проходят дымогарные трубы 8, соединяющие камеру дожигания горючих газов 4 с проходным каналом 9 для дымогазов. При этом между проходным каналом 9 для дымогазов и загрузочным бункером 2 для топлива имеется отверстие 10 с заслонкой 11 перепуска дымогазов. Механизм подачи воздуха в камеру газификации устроен таким образом, что воздух подается под колосниковые решетки 3 с торцевой поверхности котла, а забор воздуха осуществляется сверху, с полости 12, примыкающей к боковой поверхности котла. Дымогарные трубы 8 проходят через теплообменник 7 вдоль загрузочного бункера 2 и соединяются с проходным каналом 9 для дымогазов над участком расположения загрузочного бункера 2, а над участком камеры дожигания горючих газов 4 дымогарные трубы 8 поворачивают направление и входят в камеру дожигания газов 4. Теплообменник 7, выполненный увеличивающимся в объеме на единицу высоты, начиная от уровня колосниковой решетки 3 и выше, образован между радиальными поверхностями разных по диаметру труб 13 и 14. Ниже уровня колосниковой решетки 3 зола, скапливающаяся на поверхности трубы 13 малого диаметра, сгребается скребком 15 в емкость 16 для сбора золы, располагаемую под котлом, перед этим открывается задвижка 17. Загрузочный бункер 2 с торца имеет дверцу 18, а в камере дожигания горючих газов установлены сопла 19 для подачи дополнительного воздуха.
2
Водогрейный твердотопливный котел работает следующим образом. В загрузочный бункер 2 загружают топливо, к примеру дрова, через дверцу 17. Вниз бункера , на колосниковые решетки 3 укладывают лучинки. Их разжигают, а затем уже укладывают поленья. Заслонку 11 перепуска дымогазов открывают для вывода дыма через отверстие 10. Дверцу 17 закрывают герметично, а заслонку 11 пока оставляют открытой до тех пор, пока дрова не разгорятся. Далее заслонку 11 закрывают. Процесс сжигания топлива с объемного переходит на нижнее, т.е. топливо горит в нижнем слое. В результате сжигания топлива в нижнем слое дрова в загрузочном бункере 2 начинают сохнуть. Из них выделяется влага, а еще ближе к колосниковой решетке 3 начинается карбонизация дров и выход летучих горючих газов и балласта в виде азота и пр. Образуется торрефикат, который при закалке на колосниковой решетке 3 переходит в состояние древесного угля. Влага в состоянии перегретого пара выходит через проходное отверстие 6 в перегородке 5, охлаждая очаг горения. Но остается внутренняя влага в дровах, которая трудно выводится из дров. Но, в то же время, испаряясь в небольших количествах из дров продолжительное время и проходя через слой древесного угля в виде перегретого пара, образует водяной газ, который дожигается в камере дожигания горючих газов 4, в кислороде дополнительного воздуха, поступающего из сопел 18. Из дров также происходит выход горючих газов, которые также сгорают в кислороде дополнительного воздуха, поступающего из сопел 18. Основной процесс горения и выделения тепловой энергии осуществляется при прохождении воздуха через колосниковые решетки 3 в слое древесного угля, располагаемого на колосниковых решетках. В этом случае при соединении кислорода воздуха с углеродом топлива образуется углекислый газ (СО), который дожигается в среде кислорода воздуха, поступающего из сопел 18. Образующиеся дымогазы с приращенной тепловой энергией проходят через дымогарные трубы 8, отдавая тепловую энергию через конвективный теплообмен теплоносителю, располагаемому в теплообменнике 7. Так как теплообменник 7 выполнен из труб 13 и 14 разного диаметра, то можно увеличивать давление в котле и генерировать пар из теплоносителя, не боясь, что котел разорвет от высокого давления, в виду того что статическое напряжение от повышения давления теплоносителя равномерно распределяется по всей радиальной поверхности труб 13 и 14.
Источники информации
1. Водогрейный твердотопливный газогенераторный котел Kalvic - www.kalvis.lt