Способ сжигания твердого топлива в бытовом твердотопливном отопительном устройстве с помощью колосникового устройства и колосниковое устройство для осуществления этого способа
METHOD FOR BURNING SOLID FUEL IN A HOUSEHOLD SOLID FUEL HEATING DEVICE USING A GRATE AND A GRATE FOR IMPLEMENTING THIS METHOD

Изобретение относится к тепловой энергетике и может быть использовано в бытовых твердотопливных отопительных устройствах, как при изготовлении новых бытовых твердотопливных отопительных устройств, так и при усовершенствовании существующих бытовых твердотопливных отопительных устройств. Например, изобретение может быть использовано в бытовых отопительных печах, в бытовых отопительно-варочных печах, в банных печах, каминах, а также в бытовых твердотопливных водогрейных котлах.
Известен способ работы горизонтального двухконтурного твердотопливного котла, который включает загрузку твердого топлива (дров) в установленный объем горизонтального двухконтурного твердотопливного котла, приспособленный для полного сжигания твердого топлива, на нижнюю поверхность установленного объема горизонтального двухконтурного твердотопливного котла, сжигание твердого топлива (дров), в установленном объеме горизонтального двухконтурного твердотопливного котла, приспособленном для полного сжигания твердого топлива, с образованием жара, дополнительную загрузку твердого топлива (дров) на жар, неполное сжигание твердого топлива (дров), с образованием пиролизного газа, дополнительную подачу воздуха в установленный объем горизонтального двухконтурного твердотопливною котла, приспособленный для полного сжигания твердого топлива, к твердому топливу, сжигание пиролизного газа, после чего удаления золы из установленною объема горизонтального двухконтурного твердотопливного котла, и удаления дымовых газов из установленного объема горизонтального двухконтурного твердотопливного котла, при сгорании твердого топлива, через дымоход (патент Украины на полезную модель № 76243, опубл. 25.12.2012, бюл. №24) [1].
Для использования этого способа прежде всего требуется изменение конструкции самого твердотопливного отопительного устройства.
Во-вторых, здесь никак не регулируют подачу воздуха к твердому топливу при сгорании твердого топлива.
Наиболее близким является способ сжигания твердого топлива с помощью колосниковой решетки, который включает загрузку твердого топлива в установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленного для полного сжигания твердого топлива, подачу воздуха через верхние основные отверстия топливодержащей детали колосникового устройства к твердому топливу, и через, по меньшей мере, один канал топливодержащей детали колосникового устройства, и также через, по меньшей мере, одно боковое дополнительное отверстие топливодержащей детали колосникового устройства к твердому топливу, при сгорании твердого топлива, регулирование объема воздуха, который подают через верхние основные отверстия топливодержащей детали колосникового устройства, и через боковое дополнительное отверстие топливодержащей детали колосникового устройства к твердому топливу в единицу времени в установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленный для полного сжигания твердого топлива при сгорании твердого топлива, в самом установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленном для полного сжигания твердого топлива, и полное сжигание твердого топлива в установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленном для полного сжигания твердого топлива, после чего удаления золы из установленного объема бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленном для полного сжигания твердого топлива, и удаления дымовых газов из установленного объема бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленном для полного сжигания твердого топлива (патент Украины на изобретение № 117895, опубл. 10.10.2018, бюл. №19) [2].
Недостатком этого способа, прежде всего, является недостаточная точность и удобство регулирования, в самом установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленном для полного сжигания твердого топлива, подачи объема воздуха в единицу времени, в установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленный для полного сжигания твердого топлива, естественным путем, к твердому топливу, при сгорании твердого топлива. Это обусловлено тем, что для регулирования подачи воздуха через дополнительное боковое отверстие колосникового устройства (колосниковой решетки) используют именно твердое топливо и/или золу. Регулирование подачи воздуха через дополнительное боковое отверстие колосниковой решетки в этом способе осуществляют используя валок с самого твердого топлива и/или золы, частично или полностью закрывая дополнительное боковой отверстие колосниковой решетки.
Недостаточная точность и неудобство регулирования подачи воздуха к твердому топливу, приводит к неполному сгоранию пиролизного газа, который выделяется при неполном сгорании твердого топлива, или до поступления к твердому топливу лишнего, (балластного) воздуха. Все это уменьшает температуру в самом установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, который приспособлен для полного сжигания твердого топлива при сгорании твердого топлива, и тем самым увеличивает время нагревания отапливаемого помещения. Это приводит к излишнему расходу твердого топлива, при отоплении помещения. Увеличение температуры в установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, при сгорании твердого топлива, увеличивает поток тепловой энергии в отапливаемое помещение.
Коэффициент полезного действия бытового твердотопливного отопительного устройства, который приспособлен для полного сжигания твердого топлива, как правило, лежит в пределах от 60 до 80 процентов. (80 процентов в бытовых водогрейных котлах.). То есть от 20 до 40 процентов тепловой энергии, выделяемой при сгорании твердого топлива, выбрасывается в окружающую среду вместе с дымовыми газами. Увеличение времени нагрева отапливаемого помещения увеличивает количество тепловой энергии, которая выбрасывается в окружающую среду вместе с дымовыми газами.
Во-вторых, в этом способе регулирования смешивания газа, выделяющегося при полном и/или неполном сгорании твердого топлива, с воздухом, который подают в установленный объем бытовою твердотопливного отопительного устройства, приспособленного для полного сжигания твердого топлива при сгорании твердого топлива в самом установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленном для полного сжигания твердого топлива, вообще никак не осуществляют.
Наиболее близким является колосниковое устройство, которое содержит топливодержащую деталь, где топливодержащая деталь колосникового устройства содержит верхние основные отверстия для прохождения воздуха, содержит канал для прохождения воздуха, а также топливодержащая деталь колосникового устройства содержит дополнительное боковое отверстие для прохождения воздуха к твердому топливу в установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленного для полного сжигания твердого топлива (патент Украины на изобретение № 117895, опубл. 10.10.2018, бюл. №19).
Недостатком этого колосникового устройства, которым является колосниковая решетка, также является недостаточная точность и удобство регулирования в самом установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленного для полного сжигания твердого топлива, подачи объема воздуха в единицу времени в установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленного для полного сжигания твердого топлива. Это приводит к увеличению времени нагрева отапливаемого помещения и лишних расходов твердого топлива.
Регулирование смешивания газа, выделяющегося при полном и/или неполном сгорании твердого топлива, с воздухом, который подают в установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленного для полного сжигания твердого топлива при сгорании твердого топлива в самом установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленного для полного сжигания твердого топлива, здесь также никак не осуществляют.
К тому же это устройство является недостаточно надежным в работе поскольку его изготавливают из чугуна путем литья металла в форму. При значительных тепловых нагрузках, возникающих при сгорании пиролизного газа (температура сгорания может достигать 1200°С), в этом устройстве могут возникать трещины.
В основу изобретения поставлена задача - путем усовершенствования способа сжигания твердого топлива в бытовом твердотопливном отопительном устройстве с помощью колосникового устройства увеличить точность и удобство регулирования в самом установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленного для полного сжигания твердого топлива, подачи объема воздуха в единицу времени в установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленный для полного сжигания твердого топлива, естественным путем к твердому топливу при сгорании твердого топлива, а также обеспечить регулирование смешивания газа, выделяющегося при полном и/или неполном сгорании твердого топлива, с воздухом, который подают в установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленный для полного сжигания твердого топлива при сгорании твердого топлива в самом установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленном для полного сжигания твердого топлива, и путем усовершенствования конструкции самого колосникового устройства для осуществления этого способа, обеспечить с помощью колосникового устройства увеличение точности и удобства регулировки в самом установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленном для полного сжигания твердого топлива, подачи объема воздуха в единицу времени в установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленном для полного сжигания твердого топлива, естественным путем к твердому топливу при сгорании твердого топлива, обеспечить регулирование смешивания газа, выделяющегося при полном и/или неполном сгорании твердого топлива с воздухом, который подают в установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленный для полного сжигания твердого топлива, при сгорании твердого топлива в самом установленном объеме бытового твердотопливного устройства, приспособленном для полного сжигания твердого топлива, а также увеличить надежность работы колосникового устройства.
1. Поставленная задача решается тем, что в способе сжигания твердого топлива в бытовом твердотопливном отопительном устройстве с помощью колосникового устройства, который включает загрузку твердого топлива в установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленного для полного сжигания твердого топлива, подачу воздуха через верхние основные отверстия топливодержащей детали колосникового устройства к твердому топливу, и через, по меньшей мере, один канал топливодержащей детали колосникового устройства, и также через, по меньшей мере, одно боковое дополнительное отверстие топливодержащей детали колосникового устройства к твердому топливу при сгорании твердого топлива, регулирование объема воздуха, который подают через верхние основные отверстия топливодержащей детали колосникового устройства, и через боковое дополнительное отверстие топливодержащей детали колосникового устройства к твердому топливу в единицу времени в установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленный для полного сжигания твердого топлива, при сгорании твердого топлива, в самом установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленном для полного сжигания твердого топлива, и полное сжигание твердого топлива в установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленном для полного сжигания твердого топлива, после чего удаления золы из установленного объема бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленном для полного сжигания твердого топлива, и удаления дымовых газов из установленного объема бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленном для полного сжигания твердого топлива, новым является то, что регулируют в самом установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленном для полного сжигания твердого топлива, подачу объема воздуха в единицу времени в установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленный для полного сжигания твердого топлива, естественным путем к твердому топливу при сгорании твердого топлива, и регулируют в самом установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленном для полного сжигания твердого топлива, подачу газов, выделяющихся при полном и/или неполном сгорании твердого топлива, к твердому топливу при сгорании твердого топлива, и при этом регулируют смешивание газов, выделяющихся при полном и/или неполном сгорании твердого топлива, с воздухом, который подают в установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленного для полного сжигания твердого топлива при сгорании твердого топлива в самом установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленном для полного сжигания твердого топлива.
2. Поставленная задача решается тем, что в колосниковом устройстве, которое содержит топливодержашую деталь, где топливодержащая деталь колосникового устройства содержит верхние основные отверстия для прохождения воздуха, содержит канал для прохождения воздуха, а также топливодержащая деталь колосникового устройства содержит дополнительное боковое отверстие для прохождения воздуха к твердому топливу, в установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленного для полного сжигания твердого топлива, новым является то, что колосниковое устройство содержит, по меньшей мере, одну заслонку, которая способна полностью закрывать, или частично, или полностью открывать дополнительное боковой отверстие топливодержащей детали колосникового устройства для прохождения воздуха к твердому топливу в установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленного для полного сжигания твердого топлива при сгорании твердого топлива.
Все детали колосникового устройства изготовлены из жаростойкого неметаллического материала.
На фиг. 1 схематически изображено выполнение способа сжигания твердого топлива в бытовом твердотопливном отопительном устройстве (бытовой отопительно-варочной печи) с помощью колосникового устройства при верхнем горении твердого топлива в установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленного для полного сжигания твердого топлива. Дополнительное боковое отверстие топливодержащей детали колосникового устройства здесь полностью открыто. Сплошными темными стрелками указаны направления движения воздуха в бытовом твердотопливном отопительном устройстве (бытовой отопительно-варочной печи) при сгорании твердого топлива в установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленном для полного сжигания твердого топлива. Сплошной светлой стрелкой указано направление движения дымовых газов из установленного объема бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленного для полного сжигания твердого топлива, при сгорании твердого топлива.
На фиг. 2 схематически изображено выполнения способа сжигания твердого топлива в бытовом твердотопливном отопительном устройстве (бытовой отопительно-варочной печи) с помощью колосникового устройства при полностью закрытом дополнительном боковом отверстии топливодержащей детали колосникового устройства. Сплошными темными стрелками указаны направления движения воздуха в бытовом твердотопливном отопительном устройстве (бытовой отопительно-варочной печи) при сгорании твердого топлива в установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленного для полного сжигания твердого топлива. Сплошной светлой стрелкой указано направление движения дымовых газов из установленного объема бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленного для полного сжигания твердого топлива, при сгорании твердого топлива.
На фиг. 3 схематически изображено выполнение способа сжигания твердого топлива, в бытовом твердотопливном отопительном устройстве (бытовой отопительно-варочной печи) с помощью колосникового устройства при частично открытом дополнительном боковом отверстии топливодержащей детали колосникового устройства. Сплошными темными стрелками указаны направления движения воздуха в бытовом твердотопливном отопительном устройстве (бытовой отопительно-варочной печи) при сгорании твердого топлива в установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, который приспособлен для полного сжигания твердого топлива. Пунктирными стрелками указаны направления движения газов, выделяющихся при полном и/или неполном сгорании твердого топлива, в твердом топливе и из твердого топлива. Сплошными светлыми стрелками указаны направления движения дымовых газов из установленного объема бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленного для полного сжигания твердого топлива, при сгорании твердого топлива.
На фиг. 4 изображено сечение А-А, указанное на фиг. 1.
На фиг. 5 изображено сечение В-В, указанное на фиг. 3. Пунктирной линией обозначено воздушное отверстие, находящееся под топливодержащей деталью колосникового устройства.
На фиг. 6 схематически изображено выполнение способа сжигания твердого топлива в бытовом твердотопливном отопительном устройстве (бытовой отопительно-варочной печи) с помощью колосникового устройства, изготовленного из жаростойкого неметаллического материала, который содержит две заслонки, где одна (нижняя) заслонка вставлена в отверстие другой (верхней) заслонки. При этом верхняя заслонка расположена так, чтобы дополнительное боковое отверстие топливодержащей детали колосникового устройства было частично открытым. Нижняя заслонка расположена так, что полностью закрывает отверстие верхней заслонки. Сплошными темными стрелками указаны направления движения воздуха в бытовом твердотопливном отопительном устройстве (бытовой отопительно-варочной печи, при сгорании твердого топлива в установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленном для полного сжигания твердого топлива. Пунктирными стрелками указаны направления движения газов, выделяющихся при полном и/или неполном сгорании твердого топлива, в твердом топливе и из твердого топлива. Сплошными светлыми стрелками указаны направления движения дымовых газов из установленного объема бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленном для полного сжигания твердого топлива, при сгорании твердого топлива.
На фиг. 7 схематически изображено выполнения способа сжигания твердого топлива в бытовом твердотопливном отопительном устройстве (бытовой отопительно-варочной печи) с помощью колосникового устройства, изготовленного из жаростойкого неметаллического материала, которое содержит две заслонки, где одна (нижняя) заслонка может быть вставлена в отверстие другой (верхней) заслонки. При этом верхняя заслонка расположена так, что закрывает дополнительное боковой отверстие топливодержащей детали колосникового устройства сверху. Нижняя заслонка расположена так, что полностью открывает отверстие верхней заслонки. Сплошными темными стрелками указаны направления движения воздуха в бытовом твердотопливном отопительном устройстве (бытовой отопительно-варочной печи), при сгорании твердого топлива, в установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленном для полного сжигания твердого топлива. Пунктирными стрелками указаны направления движения газов, выделяющихся при полном и/или неполном сгорании твердого топлива, в твердом топливе, и из твердого топлива. Сплошными светлыми стрелками указаны направления движения дымовых газов, из установленного объема бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленного для полного сжигания твердого топлива, при сгорании твердого топлива.
На фиг. 8 схематически изображено выполнение способа сжигания твердого топлива в бытовом твердотопливном отопительном устройстве (бытовой отопительно-варочной печи) с помощью колосникового устройства, изготовленного из жаростойкого неметаллического материала, которое содержит одну заслонку. Сплошными темными стрелками указаны направления движения воздуха в бытовом твердотопливном отопительном устройстве (бытовой отопительно-варочной печи) при сгорании твердого топлива в установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленном для полного сжигания твердого топлива. Пунктирными стрелками указаны направления движения газов, выделяющихся при полном и/или неполном сгорании твердого топлива в твердом топливе, и из твердого топлива. Сплошными светлыми стрелками указаны направления движения дымовых газов, из установленного объема бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленного для полного сжигания твердого топлива, при сгорании твердого топлива.
Способ осуществляют следующим образом.
Твердое топливо 1 загружают в установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства 2 (топливник), приспособленный для полного сжигания твердого топлива 1, через открытые загрузочные дверцы 3. Твердым топливом могут быть, например, дрова, уголь, торф.
Твердотопливным отопительным устройством может быть бытовая отопительно-варочная печь 4, которая схематически изображена на фиг. 1 - 3. После чего зажигают твердое топливо 1, в установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства 2. В бытовой отопительно-варочной печи 4, установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства 2 (топливник), сверху закрыт чугунной варочной плитой 5.
При горении твердого топлива 1, воздух подают к твердому топливу 1 через воздушный канал 6 (поддувало), который находится под установленным объемом бытового твердотопливного отопительного устройства 2 (топливника), через воздушное отверстие 7, которое находится под топливодержащей деталью 8 колосникового устройства, естественным путем.
С помощью топливодержащей детали 8 колосникового устройства воздух подают к твердому топливу 1 через верхние основные отверстия 9 топливодержащей детали 8 колосникового устройства, также воздух подают к твердому топливу 1 через, по меньшей мере, один канал 10 топливодержащей детали 8 колосникового устройства, приспособленный для прохождения воздуха к твердому топливу 1, и по меньшей мере одно дополнительное боковое отверстие 11 топливодержащей детали колосникового устройства, приспособленное для прохождения воздуха к твердому топливу 1. Каналов 10 топливодержащей детали колосникового устройства и дополнительных боковых отверстий 11 топливодержащей детали колосникового устройства может быть и несколько в одном колосниковом устройстве. Направления движения воздуха указаны сплошными темными стрелками на фиг. 1, 2, 3, 6, 7, 8.
Твердое топливо 1 полностью сжигают в установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства 2 (топливнике). После чего удаляют золу из установленного объема бытового твердотопливного отопительного устройства 2, приспособленного для полного сжигания твердого топлива, через загрузочные дверцы 3, и частично через воздушный канал 6 (поддувало). Через воздушный канал 6 (поддувало) удаляют золу, которая просыпалась через отверстия 9 и 11 топливодержащей детали 8 колосникового устройства.
Удаление дымовых газов из установленного объема бытовою твердотопливного отопительного устройства 2, приспособленного для полного сжигания твердого топлива, при сгорании твердого топлива 1, осуществляют через дымоходное отверстие 12 в дымоход. При этом поток дымовых газов регулируют с помощью шибера 13. Вместо шибера 13 возможно использовать дымоходную заслонку. Направления движения дымовых газов указаны сплошными светлыми стрелками на фиг. 1, 2, 3, 6, 7, 8.
При сжигании твердого топлива 1 в установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства 2 (топливнике) увеличивают точность и удобство регулирования в самом установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства 2 подачи объема воздуха в единицу времени в установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства 2 естественным путем к твердому топливу 1 при сгорании твердого топлива 1.
Для этого используют заслонку 14, которая способна полностью закрывать, или частично, или полностью открывать дополнительное боковое отверстие топливодержащей детали колосникового устройства 11 для прохождения воздуха естественным путем к твердому топливу 1 в установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства 2 при сгорании твердого топлива 1.
Регулирование подачи объема воздуха в единицу времени в установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленного для полного сжигания твердого топлива 2, осуществляют через открытые загрузочные дверцы 3, передвигая заслонку 14 вперед и назад в горизонтальной плоскости с помощью, по меньшей мере, одного кольца 15 (фиг. 1-3). Передвижения заслонки 14 возможно осуществлять с помощью кочерги, вставленной в кольцо 15 (на фиг. не указано).
С помощью заявляемого колосникового устройства по-разному сжигают твердое топливо 1, в установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленном для полного сжигания твердого топлива 2.
Сжигание твердого топлива 1 в установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства 2 можно осуществлять с полностью открытого дополнительного бокового отверстия 11 топливодержащей детали колосникового устройства. При полностью открытом отверстии 11 возможна максимальная загрузка твердым топливом 1 установленного объема бытового твердотопливного отопительного устройства 2 так, что отверстия 9 топливодержащей детали колосникового устройства при этом могут быть полностью закрытыми для прохождения воздуха самим твердым топливом. Максимальный объем твердого топлива может быть загружен в установленный объем 2 перед разжиганием отопительно-варочной печи 4. Открытое отверстие 11, в этом случае, обеспечивает прохождение воздуха к твердому топливу 1, и обеспечивает верхнее горения твердого топлива 1 (фиг. 1).
Сжигание твердого топлива 1 в установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленном для полного сжигания твердого топлива 2 можно осуществлять с полностью закрытым дополнительным боковым отверстием 11 топливодержащей детали колосникового устройства. При полностью закрытом отверстии 11 используют колосниковое устройство, которое заявляется как обычная колосниковая решетка, которая содержит только верхние отверстия. Для этого необходимо загружать столько твердого топлива 1 в установленный объем 2, чтобы обеспечить прохождение воздуха через отверстия 9 топливодержащей детали колосникового устройства и твердое топливо 1. Указанное колосниковое устройство при полностью закрытом отверстии 11 целесообразно использовать в летний период для приготовления пищи на отопительно-варочной печи 4, когда отопления помещения не требуется (фиг. 2).
Сжигание твердого топлива 1 в установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленного для полного сжигания твердого топлива 2, можно осуществлять с частично открытым дополнительным боковым отверстием 11 топливодержащей детали колосникового устройства. В этом случае воздух подают к твердому топливу 1, как через отверстия 9 топливодержащей детали колосникового устройства, так и через дополнительное боковое отверстие 11 топливодержащей детали колосникового устройства. При использовании такого сжигания твердого топлива 1 в установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства 2 возможно неполное сжигание твердого топлива 1 с образованием газа, который выделяется при неполном сжигании твердого топлива (пиролизного газа), и дальнейшее сжигание пиролизного газа, используя воздух, который подают через отверстие 11. Воздух, необходимый для неполного сжигания твердого топлива 1, подают к твердому топливу 1 через отверстия 9 топливодержащей детали колосникового устройства (фиг. 3).
Если на жар, образовавшийся после сгорания твердого топлива, дополнительно загрузить твердое топливо, то пиролизный газ может выделяться и без поступления воздуха к твердому топливу 1 через отверстия 9 топливодержащей детали колосникового устройства, как это, например, указано в источнике информации [1].
Используя заслонку 14, регулируют подачу воздуха необходимого для сжигания пиролизного газа и необходимого для верхнего горения твердого топлива 1.
При недостатке воздуха необходимого для сжигания пиролизного газа и необходимого для верхнего горении твердого топлива 1 часть не сожженного пиролизного газа выбрасывается в окружающую среду через дымоходное отверстие 12. Это приводит к излишним расходам топлива при отоплении помещения.
При превышении объема воздуха необходимого для сжигания пиролизного газа и необходимого для верхнего горении твердого топлива 1, лишний (балластный) воздух также выбрасывается в окружающую среду через дымоходное отверстие 12 и уносит с собой часть тепловой энергии, образовавшейся при сгорании твердого топлива. Это также приводит к излишним расходам топлива при отоплении помещения.
Чтобы наиболее полно использовать тепловую энергию, выделяемую при полном или неполном сгорании твердого топлива, и тепловую энергию, выделяемую при сжигании пиролизного газа, необходимо наиболее точно регулировать подачу объема воздуха в единицу времени в установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства, который приспособлен для полного сжигания твердого топлива 2, естественным путем, к твердому топливу 1 при сгорании твердого топлива 1. При регулировании потока воздуха в установленный объем 2 целесообразно использовать шибер 13 для регулирования тяги в дымоходе.
Регулирование подачи воздуха через верхние основные отверстия 9 топливодержащей детали колосникового устройства осуществляют регулируя толщину и фракционный состав твердого топлива 1 на поверхности топливодержащей детали колосникового устройства.
В отличие от способа регулирования подачи воздуха в установленный объем 2, который указан в источнике информации [2], использование заслонки 14 увеличивает точность и удобство регулирования в самом установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства 2 подачи объема воздуха в единицу времени в установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства 2, естественным путем, к твердому топливу 1 при сгорании твердого топлива 1.
Использование валка, из золы и/или жара, образовавшихся после сгорания твердого топлива, и/или самого твердого топлива в источнике информации [2], не может обеспечить большую точность регулирования подачи воздуха в установленный объем 2, поскольку зола, жар и твердое топливо могут иметь различные объемные формы и менять объемные формы при выгорании. К тому же такое регулирование является не удобным для человека.
Колосниковое устройство, которое заявляется, позволяет увеличить точность и удобство регулирования в самом установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства 2, который приспособлен для полного сжигания твердого топлива, подачи объема воздуха в единицу времени, в установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства 2, который приспособлен для полного сжигания твердого топлива, естественным путем, к твердому топливу 1 при сгорании твердого топлива 1.
Движение воздуха к дополнительному боковому отверстию 11 топливодержащей детали колосникового устройства проходит в, но меньшей мере, одном канале 10 топливодержащей детали колосникового устройства. Это обусловливает создание в канале 10 зоны пониженного атмосферного давления и это обусловливает поступление в канал 10 газов, выделяющихся при полном, и/или неполном сгорании твердого топлива, через отверстия 9 топливодержащей детали колосникового устройства. На фиг. 3, 6, 7, 8, направления движения газов, выделяющихся при полном и/или неполном сгорании твердого топлива, указаны пунктирными стрелками.
В канале 10 происходит смешивание газов, выделяющихся при полном и/или неполном сгорании твердого топлива, с воздухом, который подают в установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства 2 естественным путем.
При выполнении способа, который заявляется, регулируют смешивание газов, выделяющихся при полном и/или неполном сгорании твердого топлива, с воздухом, который подают в установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства 2 при сгорании твердого топлива 1 в самом установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства 2.
Для этого используют колосниковое устройство, которое содержит не менее двух заслонок. Где одна заслонка может быть вставлена в отверстие другой заслонки и все заслонки способны полностью закрывать, или частично, или полностью открывать дополнительное боковое отверстие 11 топливодержащей детали колосникового устройства для прохождения воздуха к твердому топливу в установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства 2 при сгорании твердого топлива 1. На фиг. 6 и 7 изображено колосниковое устройство, которое дополнительно содержит верхнюю заслонку 16, в которой есть отверстие 17. В отверстие 17 верхней заслонки 16 вставляют нижнюю заслонку 18, регулируя прохождения воздуха через отверстие 17 к твердому топливу 1.
В том случае, когда с помощью верхней заслонки 16 частично открывают отверстие 11, а отверстие 17 верхней заслонки 16 полностью закрыто (рис. 6), поток воздуха по каналу 10, проходит у отверстий 9 топливодержащей детали 8 колосникового устройства. Это обеспечивает поступление в поток воздуха в канале 10 топливодержащей детали колосникового устройства газов, выделяющихся при полном и/или неполном сгорании твердого топлива, и смешивании их с воздухом через отверстия 9.
Газ, образовавшийся при неполном сгорании твердого топлива (пиролизный газ), сгорает в потоке воздуха в канале 10, нагревая воздух, и ускоряя движение воздуха в установленный объем 2 к твердому топливу 1. Это положительно влияет на горение твердого топлива 1 в установленном объеме 2.
Газ, образовавшийся при полном сгорании твердого топлива, смешиваясь с воздухом, уменьшает концентрацию кислорода в воздухе, что негативно влияет на горение твердого топлива 1 в установленном объеме 2. Но вместе с тем эти газы также нагревают воздух, что положительно влияет на горении твердого топлива 1.
В том случае, когда с помощью верхней заслонки 16 отверстие 11 полностью закрыто, а отверстие 17 верхней заслонки 16 полностью открыто (рис. 7), поток воздуха по каналу 10 не проходит у отверстий топливодержащей детали колосникового устройства. И в поток воздуха в канале 10 газы через отверстия 9 могут вообще не поступать.
В результате, передвигая заслонки 16 и 18 вперед или назад в горизонтальной плоскости, закрывают или открывают, частично или полностью, отверстия 11 и 17. Таким образом, возможно осуществлять регулирование смешивания газов, выделяющихся при полном и/или неполном сгорании твердого топлива, с воздухом, который подают в установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства 2 при сгорании твердого топлива 1 в самом установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства 2.
Регулирование подачи объема воздуха в единицу времени в установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства 2, а также регулирование нагрева воздуха газами, которые подают в установленный объем 2, дает возможность обеспечить максимальную температуру сгорания твердого топлива. А это ускоряет нагрев отапливаемого помещения и уменьшает выбросы тепловой энергии в окружающую среду, что приводит к экономии твердого топлива.
Колосниковое устройство, которое заявляется, позволяет обеспечить регулирование смешивания газа, выделяющегося при полном и/или неполном сгорании твердого топлива 1, с воздухом, который подают в установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства 2, приспособленного для полного сжигания твердого топлива, при сгорании твердого топлива 1 в самом установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства 2.
Колосниковое устройство возможно изготавливать из чугуна путем литья металла в форму. На фиг. 4 и фиг. 5 изображено колосниковое устройство, изготовленное из чугуна. В этом устройстве топливодержащая деталь 8 колосникового устройства имеет объемную форму, изогнутую вверх, подобную конусу, перерезанного плоскостью, параллельной его высоте. Такая арочная форма топливодержащей детали 8 колосникового устройства, прежде всего, позволяет выдерживать большие тепловые и механические нагрузки, в отличие от плоской колосниковой решетки, без увеличения ее материалоемкости. Во-вторых, не препятствует удалению золы из установленного объема бытового твердотопливного отопительного устройства, который приспособлен для полного сжигания твердого топлива 2, через загрузочные дверцы 3.
Заслонка 14 колосникового устройства имеет клиновидную форму и свободно входит в боковое отверстие 11 топливодержащей детали колосникового устройства и канал 10 при регулировании подачи воздуха к твердому топливу 1 (фиг. 5).
При сгорании пиролизного газа, в канале 10 топливодержащей детали колосникового устройства, колосниковое устройство может иметь значительные тепловые нагрузки. (Температура при сгорании пиролизного газа может достигать 1200°С). При таких тепловых нагрузках в чугунных деталях могут возникать трещины.
Чтобы уменьшить тепловые нагрузки на чугунные детали колосникового устройства, поток воздуха в канале 10 нужно направлять на определенном расстоянии от отверстий 9 топливодержащей детали так, как это указано на фиг. 7. Это уменьшит попадание пиролизного газа в канал 10. При этом не обязательно использовать две заслонки 16 и 18. Достаточно использовать одну заслонку, которая будет расположена в колосниковом устройстве так, как расположена нижняя заслонка 18. Ту часть отверстия 11, которую сверху закрывает верхняя заслонка 16 (на фиг. 7), возможно закрывать ограничительной частью 19 топливодержащей детали 8 (фиг. 8).
Чтобы увеличить надежность работы колосникового устройства, все детали колосникового устройства изготавливают из жаростойкого неметаллического материала. Таким материалом может быть материал на основе волокон из муллитокремниземистого состава (см. Фасонные изделия НПП «Теплоограждение», РФ, Московская обл. Наро-Фоминский район, г. Апрелевка). Это может быть материал на основе керамического волокна (см. Огнестойкий фетр «Инвентум Украина», Украина, г. Сумы, https://inventum.com.ua/fetr.html). Такой материал способен выдерживать механические и тепловые нагрузки при значительных температурах. Детали из такого материала являются надежными в работе.
Таким образом, способ сжигания твердого топлива в бытовом твердотопливном отопительном устройстве с помощью колосникового устройства позволяет увеличить точность и удобство регулирования в самом установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленном для полного сжигания твердого топлива, подачи объема воздуха в единицу времени в установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленного для полного сжигания твердого топлива, естественным путем к твердому топлив, при сгорании твердого топлива, а также позволяет обеспечить регулирование смешивания газа, выделяющегося при полном и/или неполном сгорании твердого топлива с воздухом, которой подают в установленный объем бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленного для полного сжигания твердого топлива при сгорании твердого топлива в самом установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства, приспособленного для полного сжигания твердого топлива.
Само колосниковое устройство обеспечивает выполнение способа, который заявляется, имеет простую конструкцию и является надежным в работе. Колосниковое устройство может быть расположено в существующих бытовых отопительных устройствах без изменения их конструкции. А также колосниковое устройство может быть изготовлено без использования литейного производства.
ПРИМЕР КОНКРЕТНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ
Способ опробован в бытовой отопительно-варочной печи при сжигании дров и угля. При этом, в качестве топливодержащей детали колосникового устройства использовали обычную существующую чугунную колосниковую решетку. Колосниковую решетку располагали в отопительно-варочной печи в ее установленном объеме, приспособленном для полного сжигания твердого топлива так, как показано на фиг. 1-3. Колосниковую решетку устанавливали на треугольные конструкции, изготовленные из глины и битого кирпича, которые были изготовлены в бытовой отопительно-варочной печи, прямо на нижней поверхности установленного объема, приспособленного для полного сжигания твердого топлива. В качестве заслонок использовали сварные стальные конструкции, изготовленные из листовой стали, путем сварки. С помощью сварных стальных заслонок, регулирующих подачу воздуха к твердому топливу, регулировали смешивания воздуха с газами при полном и/или неполном сгорании твердого топлива. Температуру в установленном объеме бытового твердотопливного отопительного устройства измеряли на поверхности чугунной варочной плиты, с помощью пирометра. Температура на поверхности чугунной варочной плиты, достигала почти 900°С. (Температура покраснение чугуна около 700°С.)