Котел на твердом топливе

Предлагаемая полезная моделей относится к теплоэнергетике и касается конструкции  котла на твердом топливе, преимущественно на биотопливе в виде пеллет и сухой щепы, которая может быть использована при производстве котлов большой мощности.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к предлагаемой полезной модели является котел на твердом топливе, защищенный патентом RU 157016 U1, кл. F24H 1/00, опубл. 20.11.2015, принятый за ближайший аналог (прототип).
Котел по прототипу содержит водяную рубашку, вертикальную цилиндрическую топку, закрытую сверху, вертикальную цилиндрическую камеру сгорания и горелку, установленные в топке, вертикальные дымогарные трубы,  радиально установленные вокруг топки на одном расстоянии от центральной оси котла, с установленными в трубах зачистными щетками – турбулизаторами. В данной схеме котла используется реверс пламени в топке. Пламя идет из камеры сгорания по центру топки вверх, затем отражается от верхней крышки топки и опускается вниз вдоль стенок топки. При этом эффективно решаются две задачи: во-первых горячая камера сгорания отделена от холодных стенок топки и получается адиабатный котел, во-вторых вся поверхность топки участвует в теплообмене. Радиальная схема позволяет минимизировать геометрические и весовые характеристики котла в сравнении с другими конструкциями, например, линейными. Последнее актуально при возможности размещения дымогарных труб по окружности в один ряд вокруг камеры сгорания, т.е. для котлов малой и средней мощности до 90 кВт.
Преимуществами и общими признаками устройства по прототипу с предлагаемой полезной моделью является наличие водяной рубашки, вертикальной цилиндрической топки, закрытой сверху, вертикальной цилиндрической камеры сгорания и горелки, установленных в топке, вертикально размещенных дымогарных труб, с установленными в них зачистными щетками – турбулизаторами, что позволяет использовать схему с реверсом пламени в топке котла, в том числе отделение горячих стенок камеры сгорания от холодных стенок топки и эффективное использование всей теплообменной поверхности топки.
Однако, устройство по прототипу, не лишено недостатков. В первую очередь - это сложность масштабирования. Конструкция котла спроектирована и оптимизирована для котлов малой и средней мощности. В расчете котла существует жесткая взаимосвязь между объемом камеры сгорания и площадью дымогарных труб. Эта зависимость мало меняется с изменением мощности котла, она определяется процессами горения топлива и передачи тепла водяной рубашке. С другой стороны, при прочих равных условиях, объем камеры сгорания пропорционален квадрату радиуса камеры, а поверхность дымогарных труб – соответственно их количеству. При масштабировании котла, например, при увеличении мощности котла в два раза, радиус камеры сгорания увеличивается пропорционально корню из двух, а количество труб в два раза. Таким образом, при увеличении мощности котла вокруг камеры сгорания необходимо разместить дымогарные трубы в два, и более рядов. Площадь поперечного сечения котла при этом будет использоваться не рационально. Котел становится слишком большим, широким и неудобным для обслуживания по эргономическим параметрам (длины человеческих рук не хватает). Преимущество радиальной схемы при большой мощности котла исчезает.
В задачу предлагаемой полезной модели положено усовершенствование конструкции котла на твердом топливе большой мощности.
Технический результат от использования полезной модели заключается в уменьшении внешних габаритов котла на твердом топливе и его веса.
Поставленная задача достигается тем, что в котле на твердом топливе, содержащем водяную рубашку, вертикальную цилиндрическую топку, закрытую сверху, вертикальную цилиндрическую камеру сгорания и горелку установленные в топке, вертикальные дымогарные трубы, дымогарные трубы установлены с одной стороны от топки и размещены в линейном порядке по прямоугольной сетке; водяная рубашка образована двумя полуцилиндрами и двумя плоскостями.
На фиг.1 представлен вертикальный разрез котла на твердом топливе.
На фиг.2 представлен горизонтальный разрез котла на твердом топливе.
Конструктивно котел на твердом топливе на  фиг. 1-2 содержит:
1 - водяную рубашку;
2 – вертикальную цилиндрическую топку (жаровую трубу);
3 – вертикальную цилиндрическую камеру сгорания;
4 – горелку;
5 – вертикальные дымогарные трубы$
6 – зачистные щетки-турбулизаторы.
Водяная рубашка 1 образована двумя полуцилиндрами – и двумя плоскостями.
Вертикальная цилиндрическая топка 2 размещена в центре одного из полуцилиндров водяной рубашки 1. Вертикальная цилиндрическая топка 2 выполнена закрытой сверху.
Вертикальная цилиндрическая камера сгорания 3 установлена в вертикальной цилиндрической топке 2 на оси.
В нижней части вертикальной цилиндрической топки 2 под вертикальной цилиндрической камерой сгорания 3 установлена горелка 4.
Вертикальные дымогарные трубы 5 установлены с одной стороны от топки 2 и размещены в линейном порядке по прямоугольной сетке.
В вертикальных дымогарных трубах 5 установлены зачистные щетки–турбулизаторы 6.
Предлагаемая полезная модель работает следующим образом.
Топливо (пеллеты) подаются и сгорают на горелке 4 в присутствии первичного воздуха. В процессе нагрева топлива из него выделяются горючие газы, которые дожигаются в вертикальной цилиндрической камере сгорания 3 при подаче вторичного воздуха. В верхней части вертикальной цилиндрической топки 2 сгоревшие газы разворачиваются (выполняют реверс хода), опускаются вниз вдоль стенок топки и поступают в вертикальные дымогарные трубы 5, где отдают тепло водяной рубашке 1.
Установка вертикальных дымогарных труб с одной стороны от топки и размещение их в линейном порядке по прямоугольной сетке обеспечивает уменьшение габарита котла на твердом топливе большой мощности по ширине, снижает его вес, а также облегчает его обслуживание.
В тоже время все преимущества схемы с реверсом пламени в топке котла, в том числе отделение горячих стенок камеры сгорания от холодных стенок топки и эффективное использование всей теплообменной поверхности топки, сохраняются.