Твердотопливный котел длительного горения

Полезная модель относится к энергетике, в частности к устройствам для получения тепловой энергии в виде жидкого теплоносителя (обычно вода), используемой для отопления жилых домов, зданий производственного и общественного назначения для закрытых и открытых систем отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя, организации горячего водоснабжения, а также для технологических нужд.
Из уровня техники известен водогрейный твердотопливный котел (патент РФ №118033, МПК F24H1/12, опубликовано 10.07.2012), содержащий зольник, корпус, включающий топочную камеру с колосниковым барабаном, имеющим привод, и теплообменник с блоком мультициклонов, а также топливный бункер с загрузочным люком, расположенный над топочной камерой, механизм подачи и дозировки топлива и систему вытяжки и очистки дымовых газов, при этом на одной стороне топочной камеры расположен смотровой люк, а трубки запальников вварены в боковые стенки водяной рубашки топочной камеры, притом теплообменник разделен перегородкой на две секции, топливный бункер расположен над топочной камерой с зазором, заполненным термоизоляционным материалом, блок мультициклонов выполнен в виде отдельного узла, расположенного на теплообменнике с общей откидывающейся верхней крышкой, трубки запальников вварены в боковые стенки водяной рубашки топочной камеры с зазором 13 мм между трубкой и нижней частью рубашки, привод вращения колосникового барабана установлен на удлиненных кронштейнах и вынесен из зоны интенсивного нагрева топочной камеры, а опоры вращения колосникового барабана выполнены из стали с легкозаменяемыми чугунными втулками, при этом на второй стороне топочной камеры расположен дополнительный смотровой люк, а на боковых сторонах зольника, топочной камеры и задней стенке теплообменника симметрично установлены по два штуцера, закрытых резьбовыми пробками, кроме того, загрузочный люк топливного бункера имеет овальную форму.
Недостатком данного технического решения является сложность конструкции котла при небольшом объеме топочной камеры.
Известен водогрейный твердотопливный котел (патент РФ №2477823, МПК F24H 1/00, опубликовано 20.03.2013), 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. Теплообменник футерован 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 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 горения через телескоп, а воздух из вторичной камеры подогрева подается в зону горения над телескопом. Вторичная камера подогрева воздуха расположена под первичной камерой подогрева воздуха, а воздух из вторичной камеры направлен в виде рассеивающегося потока в сторону боковой поверхности котла.
Недостатком данного технического решения является сложность конструкции котла при небольшом объеме загрузочного бункера.
Известен твердотопливный котел длительного горения «Universal» НПП Пеллетрон (www.Pelletron.ru), состоящий из корпуса, имеющего закладочную камеру прямоугольной формы, вокруг которой расположен контур теплоносителя, и снабженную верхней загрузочной дверкой, оборудованной механизмом газового лифта, систему принудительной вентиляции шахты, отдельный кожухотрубчатый теплообменник, снабженный крышкой для его очистки, охлаждаемый колосник со встроенной гребенкой с внешним приводом для очистки просвета колосника и контур теплоносителя. Котлы Universal применяют технологию нижнего горизонтального горения, при которой верхняя часть закладки не продувается горячими дымовыми газами, что позволяет снизить химический недожог топлива, однако данные котлы имеют следующие недостатки:
- котел имеют закладочную камеру небольшого объема, до 110 л;
использован теплообменник трубчатого типа, что усложняет его конструкцию и чистку;
- отсутствует перекрестная подача воздуха в топочную камеру, что не позволяет интенсифицировать процесс горения.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности работы котла за счет увеличения объема закладки дров, достигаемое выносом камеры сгорания из топливного бункера, и применения перекрестной подачи воздуха в камеру сгорания через газовое окно и окно подачи дополнительного воздуха, обеспечивающее интенсификацию процесса горения.
Технический результат достигается твердотопливным котлом длительного горения, который содержит металлический корпус, состоящий из двойных вертикальных стенок, образующих водяную рубашку, внутри которого расположен топливный бункер с колосником и зольником, оборудованным дверкой, на которой размещено окно регулировки подачи воздуха, причем сверху бункера расположен загрузочный люк, а справа - теплообменник с дымоходом, верхней и нижней боковой крышками для его чистки, под которым расположена камера сгорания, соединенная с топливным бункером посредством газового окна и имеющая окно подачи вторичного воздуха, причем водяная рубашка расположена также между топливным бункером и теплообменником, и сверху и снизу камеры сгорания, образуя связанный контур, и оборудована снизу патрубком обратной подачи холодной воды, а на противоположной стенке сверху - патрубком отбора горячей воды.
Согласно полезной модели теплообменник оборудован поворотными заслонками.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид твердотопливного котла длительного горения, а на фиг. 2 показаны вертикальный и горизонтальный разрезы.
Котел (фиг. 1, 2) содержит металлический корпус 1, состоящий из двойных вертикальных стенок 2, образующих водяную рубашку, внутри которого расположен топливный бункер 3 с колосником 4 и зольником 5, оборудованным дверкой 6, на которой размещено окно 7 регулировки подачи воздуха, причем сверху бункера 3 расположен загрузочный люк 8, а справа - теплообменник 9 с дымоходом 10, верхней 11 и нижней боковой 12 крышками для его чистки. Под теплообменником 9 расположена камера сгорания 13, соединенная с топливным бункером 3 посредством газового окна 14 и имеющая окно подачи вторичного воздуха 15. Водяная рубашка расположена также между топливным бункером 3 и теплообменником 9, и сверху и снизу камеры сгорания 13, образуя связанный контур, и оборудована снизу патрубком обратной подачи холодной воды (на чертеже не показан), а на противоположной стороне сверху - патрубком 16 отбора горячей воды. Между теплообменником 9 и камерой сгорания 13 закреплен кирпич 17 (фиг. 2) для формирования оптимального потока дымовых газов. Теплообменник 9 может быть оборудован поворотными заслонками (на чертеже не показано), которые повышают КПД котла на 20%. Сбоку камеры сгорания 13 и на загрузочном люке 8 расположены смотровые окошки (на чертеже не показаны) для контроля процесса горения. В нижней части водяной рубашки камеры сгорания расположен патрубок 18 для слива теплоносителя.
Работа котла происходит следующим образом.
Для работы котла открывают дверку 6 зольника 5, затем открывают загрузочный люк 8 и укладывают небольшое количество растопки на колосник 4 (бумага, щепки, опилки пропитанные маслом и т.д.). Затем через загрузочный люк укладывают дрова в топливный бункер 3 котла. Чем более плотно уложены поленья дров, тем более равномерно будет происходить выгорание закладки. При укладке дров в верхней части котла следят за тем, чтобы поленья не упирались в загрузочный люк и не открывали его. Закрывают загрузочный люк, поджигают растопку. При устойчивом горении растопки и начале горения закладки закрывают дверку зольника.
Заявленный котел - это шахтный котел с горизонтальным слоевым сгоранием топлива. В котле с горизонтальным сгоранием топлива горение происходит вблизи колосника 4, при этом образующиеся дымовые газы с температурой до 1000°C большей частью уходят в вертикальный теплообменник 9, вынесенный за пределы топливного бункера, и далее в дымоход 10. Тепло, образующееся при сгорании топлива, воспринимается стенками топочной камеры и теплообменником и нагревает теплоноситель до 20-99°C, причем кирпич 17, закрепленный между камерой сгорания и теплообменником, не позволяет дымовым газам сразу выходить в теплообменник, а направляет их вкруговую по камере сгорания 13, отдавая дополнительное тепло теплоносителю в водяной рубашке, образованной вокруг камеры сгорания, и только потом дымовые газы попадают в теплообменник. В дымовую трубу выбрасываются газы с невысокой температурой, необходимой для создания тяги. В подобной конструкции котла закладка дров не продувается горячими дымовыми газами, что существенно снижает ее преждевременное тепловое разложение, вдвое снижает химический недожог топлива и уменьшает его удельный расход. Вода выполняет функцию теплоносителя. Допускается использование антифриза для систем отопления. Циркуляцию теплоносителя через теплообменник котла обеспечивает циркуляционный насос.
В случае конкретного выполнения котел имеет габаритные размеры 635×573×1261 мм, объем топливного бункера 200 литров. Стенки корпуса выполнены из стали, толщина внутренней стенки 4 мм. - наружной стенки 3 мм. Котел имеет мощность 25-30 квт.
Таким образом, повышается эффективность работы твердотопливного котла за счет применения топливного бункера увеличенного размера, достигаемого посредством выноса из него камеры сгорания, а также применения перекрестной подачи воздуха в камеру сгорания через газовое окно и окно подачи дополнительного воздуха, обеспечивающее интенсификацию процесса горения.