ГАЗОГЕНЕРАТОРНЫЙ КОТЁЛ

Полезная модель относится к теплоэнергетике, в частности к водогрейным твердотопливным котлам шахтного типа с опрокинутым процессом горения, и предназначена для нагрева воды и отопления различных зданий и сооружений.
Известен пиролизный котел утилизатор (RU 2 660987,кл. F24H 1/ 00, опубл. 11.07.2018), который имеет в своей конструкции вертикально ориентированный корпус, камеру загрузки топлива, камеру сгорания (дожигания) и вертикально ориентированные газоходы. В этом и подобных конструкциях котлов газоходы имеют вертикальное расположение, занимают достаточно значительное пространство и имеют ограниченное количество оборотов дымовых газов, короткое расстояние и время прохождения от момента сгорания до момента выхода в дымовую трубу, при том, что камера сгорания, где происходит сгорание и дожиг пиролизных газов, имеет хороший запас свободного пространства, и чем больше мощность котла, тем больше размеры этого пространства. Это пространство конструктивно возникает, ввиду того что расположенная выше камера загрузки топлива значительна по своим размерам и имеет смежное расположение с камерой сгорания, а также из-за особенностей конструкции и изготовления котла. Также конструктивными недостатками таких котлов является то, что при открытии дверцы камеры загрузки топлива, без предварительного открытия заслонки перепуска дымовых газов, происходит неконтролируемое воспламенение топочных газов и, вследствие этого, термические ожоги обслуживающего персонала.
Технической проблемой является устранение отмеченных недостатков.
Технический результат заключается в максимально плотном использовании внутреннего пространства для устройства и размещения дополнительных теплообменников, при тех же габаритных размерах.
Проблема решается, а технический результат обеспечивается тем, что газогенераторный котёл содержит корпус, камеру загрузки топлива, связанную с ней форсункой камеру сгорания, соединённую дымовыми каналами с вертикально расположенными газоходами, состоящими из блока теплообменников, соединённых с дымоходом, при этом ниже камеры загрузки топлива, параллельно и продольно камере сгорания, расположены  дополнительные газоходы, состоящие из блока теплообменников, имеющих обратный ход с возможностью от 2 разворотов до 6 разворотов дымовых газов на 180° с движением  параллельно и продольно камере сгорания. По бокам камеры сгорания или по меньшей мере с одной из её сторон могут быть расположены дополнительные  газоходы, состоящие из блока теплообменников, которые могут быть выполнены из жаровых дымогарных труб профильного или круглого сечения. В корпусе котла могут быть выполнены каналы подачи первичного и вторичного воздуха для протекания процесса газификации и горения топлива. Стенки корпуса котла в самых нагруженных высокотемпературных участках могут быть снабжены тепловой защитой из огнеупорного материала. Камера загрузки корпуса котла может быть соединена с дымоходом отверстием с заслонкой перепуска дымовых газов в верхней части для возможности растопки котла. Котёл может быть снабжен рычагом управления открытием и закрытием заслонки перепуска дымовых газов, который в закрытом положении в передней части может иметь загиб книзу, так что его ручка располагается напротив дверцы камеры загрузки топлива с возможностью препятствования открытию дверцы во время работы котла. Во время открытия заслонки перепуска дымовых газов ручка рычага управления заслонкой перепуска дымовых газов может перемещаться по оси вращения вверх, тем самым давая возможность для открытия дверцы. Поперечно в нижней части внутри камеры сгорания могут быть расположены дополнительные водотрубные теплообменники из блока труб.
На фиг.1 представлен продольный разрез котла в районе газоходов блоков теплообменников, состоящих из жаровых дымогарных труб со схемой движения дымовых газов по ним, схемой движения теплоносителя между стенками котла и в межтрубном пространстве блоков теплообменников.
На фиг.2 - поперечный разрез в районе камеры загрузки и камеры сгорания;
На фиг.3 - передняя часть котла с дверцами камеры загрузки, камеры сгорания, дверцы обслуживания и чистки газоходов блоков теплообменников;
На фиг.4 - продольный разрез котла в районе камеры загрузки топлива и камеры сгорания, со схемой движения первичного воздуха из отверстий воздушного канала камеры загрузки и отверстий форсунки, соединяющей обе камеры между собой.
Котёл в своей конструкции, наряду с вертикально расположенными газоходами 1, состоящими из блока теплообменников в задней части котла, имеет в нижней своей части, параллельно и продольно камере сгорания горизонтально расположенные газоходы 2, состоящие из блоков теплообменников, которые заполняют собой пространство между камерой сгорания 18 и наружными стенками котла и могут дополнительно располагаться как с одной из сторон, по отношению к камере сгорания, так и с обеих его сторон, а также поперечно в нижней части внутри камеры сгорания (на чертежах не показаны). Также для увеличения мощности, эффективности и компактности, в нижней центральной части в камере сгорания расположены водотрубные теплообменники, внутри которых циркулирует теплоноситель, в отличие от дымогарных труб. Корпус котла 23 сварен из листовой стали, и имеет в своём составе: верхнюю загрузочную камеру 3, с дверцей 4 и дымовым каналом 5; нижнюю камеру сгорания 18, с дверцей 6; передние нижние дверцы 7 обслуживания и чистки газоходов блоков теплообменников, расположенные в передней  нижней части котла по бокам от дверцы камеры сгорания; боковые дверцы 8 для обслуживания и чистки расположенных в задней нижней части котла промежуточных дымовых каналов 19; воздушные каналы подачи воздуха 9 по бокам и сзади котла, вентилятор подачи воздуха 10, блок управления вентилятором 11, дымовую камеру 12 , расположенную в верхней задней части котла с люком для чистки газоходов вертикально расположенного блока теплообменников 1, заслонку перепуска дымовых газов камеры загрузки 13 в верхней части котла, и приваренный к ней одним концом рычаг 14, расположенный продольно сверху котла. Рычаг управления 14 расположен сверху котла, продольно корпусу, и сделан так, что своей конструкцией препятствует открытию загрузочной дверцы 4 во время работы котла. Ручка рычага 14 при этом находится напротив дверцы камеры загрузки топлива, во время открытия заслонки 13 ручка перемещается по оси вращения вверх, тем самым давая возможность для открытия дверцы 4. Это, в свою очередь, защищает обслуживающий персонал от термических ожогов, поскольку перед открытием дверцы 4 камеры загрузки 3, должна быть открыта заслонка 13 перепуска дымовых газов для исключения возможности самовоспламенения пиролизных газов. В верхней и нижней части котла находятся приваренные к корпусу патрубки подачи и отвода теплоносителя 15. Сверху корпуса котла приварены гнезда 16 под съёмные датчики и приборы контроля. Теплоноситель 20 циркулирует в пространстве между стенками котла и между стенками газоходов блоков теплообменников, конструкция которых может быть выполнена в жаротрубном, водотрубном или ином исполнении.
В представленном чертеже котла газоходы блоков теплообменников 1 и 2 выполнены с жаровыми дымогарными трубами, а теплообменники 22 камеры сгорания водотрубные, что наиболее лучше подходят для массового производства.
В основу работы котла положен принцип газификации твёрдого топлива. В качестве топлива используются дрова, уголь или топливные брикеты. При работе котла вырабатываемый газ из верхней камеры загрузки 3 (газообразования) проходит через форсунку 17 и смешиваясь со вторичным воздухом выходит открытым пламенем в нижнюю камеру сгорания 18, где происходит сгорание газов. Далее из камеры сгорания 18 горячие газы 21 попадают в расположенный сзади дымового канала 19, после которого, разделяясь на несколько потоков, попадают в газоходы горизонтально расположенных теплообменников, разворачиваясь при этом на 180°. Выходя из газоходов блока теплообменников в передней части котла, горячие газы 21 вновь поворачивают на 180° и заходят обратно в верхние горизонтально расположенные газоходы 2 блока теплообменников, совершая таким образом оборот. Имеется возможность от 2 разворотов до 6 разворотов дымовых газов на 180° с движением параллельно и продольно камере сгорания. Далее проходя дымовой канал 19, горячие газы 21 поворачивают уже на 90° вверх, проходят на своём пути вертикально расположенные газоходы 1 блока теплообменников, расположенные в задней части котла, и выходят остывшими по дымовой трубе в атмосферу.
Таким образом, достигается максимальный теплосъём и высокий КПД сгорания топлива. Проведенные испытания показали, что при температуре в камере сгорания около 1000°С, температура дымовых газов на выходе из котла в рабочем режиме не превышает 100°. В конструкции котла предусмотрены дверцы и люки, которые обеспечивают доступ ко всем внутренним частям, что позволяют легко его чистить, обслуживать и осматривать. Горизонтально расположенные газоходы теплообменников, камеру сгорания и дымовые каналы возможно чистить и осматривать во время работы котла, при открытой заслонке перепуска дымовых газов.
Всё это вместе взятое повышает производительность, надёжность и эффективность работы котла, значительно, по сравнению с другими твердотопливными котлами уменьшает потребление топлива, снижает стоимость выработанной тепловой энергии, и имеет возможности для широкого использования в теплоэнергетике и в народном хозяйстве в целом.