ВОДОГРЕЙНЫЙ ТВЕРДОТОПЛИВНЫЙ КОТЕЛ (ВАРИАНТЫ)

Группа полезных моделей относится к теплоэнергетике, а именно к устройствам для обогрева, приготовления горячей воды или подачи тепла в жилые помещения, а также для технологических нужд в бытовые, производственные и другие помещения различного предназначения, в которых оборудована система центрального отопления.
Из "Уровня техники" известен водогрейный твердотопливный котел-плита, содержащий корпус со стальными двойными стенками, образующими водяную рубашку, варочную плиту, топочную камеру, колосниковую решетку, подвод холодной и отвод горячей воды. Корпус представляет собой теплообменник, сваренный из листов стали, образующих наружную водяную рубашку, в которую перпендикулярно приварены внутренние водяные рубашки, а колосниковая решетка имеет два положения.
Недостатками известного устройства являются низкая эффективность сгорания топлива и небольшая продолжительности его горения от загрузки до загрузки.
Кроме того, из "Уровня техники" известен водогрейный твердотопливный котел, содержащий корпус, камеру топки, теплообменник, колосниковую решетку, зольник. Корпус котла представляет собой конструкцию, образованную из стальных листов и вертикальных и горизонтальных труб, соединенных через коллектор, корпус снаружи покрыт щитами с термоизоляционным материалом. Жаротрубный теплообменник (барабан) состоит из двух пакетов горизонтальных труб, между которыми приварен разделительный щит. В трубы вставлены извлекаемые турбулизаторы, для эффективного отбора тепла, теплообменник закрывается дверцей, выполненной полой, в которой предусмотрена циркуляция воды. Корпус котла проточно соединен с дверцей теплообменника, на дверце теплообменника установлен взрывной клапан. Камера топки выполнена в виде трубного каркаса с циркулирующим теплоносителем и чередующимся шамотным кирпичом, что позволяет достичь более высокую температуру горения в камере топки. В трубе, по которой остывшая возвратная вода подается в самое интенсивно нагреваемое место котла (камеру топки), установлена перегородка, которая позволяет увеличить скорость протекания возвратной воды и удалить образующиеся осадки из самой опасной зоны возможного образования накипи (см. патент РФ №121042, опубл. 10.10.2012).
Недостатком известного устройства является низкая производительность горячей воды, небольшая продолжительность сгорания топлива.
Задачей настоящей группы полезных моделей является устранение вышеуказанных недостатков.
Технический результат заключается в увеличении производительности, в повышении эффективности сгорания топлива и увеличении продолжительности его горения от загрузки до загрузки.
Технический результат обеспечивается тем, что водогрейный твердотопливный котел по первому варианту содержит корпус, камеру топки, колосник, зольную камеру, водяную рубашку, трубу подачи воздуха с автоматической регулировочной заслонкой, дымоход с регулятором заслонки шибера, патрубки ввода и вывода воды. Труба подачи воздуха соединена с телескопическим распределителем, выполненным с возможностью увеличения его длины сверху вниз по мере сгорания топлива.
Технический результат обеспечивается тем, что водогрейный твердотопливный котел по второму варианту содержит корпус, боковую водяную рубашку, переднюю водяную рубашку, заднюю водяную рубашку и верхнюю водяную рубашку, камеру топки, камеру для отвода в дымоход отходящих газов, средство подачи первичного воздуха, трубу подачи вторичного воздуха, дымоход с регулятором заслонки шибера, колосник, патрубки ввода и вывода воды первого контура, включающего боковую водяную рубашку, заднюю водяную рубашку, переднюю водяную рубашку и верхнюю водяную рубашку, теплообменник, содержащий два пакета горизонтальных труб. Трубы теплообменника размещены в камере для отвода в дымоход отходящих газов поперек движения отходящих газов и обеспечивают возможность турбулизации потока отходящих газов и дополнительного теплосъема. Кроме того, котел дополнительно содержит камеру дожигания отходящих газов, образованную горизонтальными стенками, отделяющими камеру дожигания от камеры топки и камеры для отвода в дымоход отходящих газов. При этом в камере дожигания расположен инжектор вторичного воздуха, соединенный с трубой подвода вторичного воздуха, проходящей через камеру топки и обеспечивающей возможность подачи вторичного воздуха снизу-вверх из камеры вторичного воздуха и его нагрева, выполненной под камерой топки, патрубки ввода и вывода воды второго контура, включающего теплообменник.
В соответствии с частным случаем выполнения устройство по второму варианту имеет следующие особенности.
Камера дожигания отходящих газов имеет шамотную обмуровку.
Технический результат также обеспечивается тем, что водогрейный твердотопливный котел по третьему варианту, содержит корпус, боковую водяную рубашку, заднюю водяную рубашку и верхнюю водяную рубашку, камеру топки, камеру для отвода в дымоход отходящих газов, средства подачи первичного и вторичного воздуха, дымоход с регулятором заслонки шибера, колосник, патрубки ввода и вывода воды водяного контура, включающего боковую водяную рубашку, заднюю водяную рубашку и верхнюю водяную рубашку. Котел дополнительно содержит камеру дожигания отходящих газов, образованную горизонтальными стенками, отделяющими камеру дожигания от камеры топки и камеры для отвода в дымоход отходящих газов. При этом в камере дожигания расположен инжектор вторичного воздуха, соединенный с передней камерой подвода вторичного воздуха, кроме того, в нижней части котла выполнено окно для забора вторичного воздуха, соединенное с нижней камерой вторичного воздуха, сообщенной с передней камерой подвода вторичного воздуха.
В соответствии с частным случаем выполнения устройство по третьему варианту имеет следующие особенности.
Камера дожигания отходящих газов имеет шамотную обмуровку.
Сущность настоящей группы технических решений поясняется следующими иллюстрациями:
фиг. 1 - отображен вид спереди котла по первому варианту;
фиг. 2 - отображен вид сбоку котла по первому варианту;
фиг. 3 - отображен продольный разрез котла по первому варианту;
фиг. 4 - отображен продольный разрез котла по второму варианту;
фиг. 5 - отображен продольный разрез котла по третьему варианту.
На фиг. 1-3 отображены следующие конструктивные элементы устройства по первому варианту:
1 - зольная камера;
2 - дверца зольной камеры;
3 - водяная рубашка;
4 - загрузочная дверца;
5 - труба подачи воздуха;
6 - автоматическая регулировочная заслонка подачи воздуха;
7 - дымоход;
8 - регулятор заслонки шибера;
9 - патрубок ввода воды;
10 - патрубок вывода воды;
11 - крышка котла;
12 - колосник;
12 - распределитель воздуха;
13 - зона рекуперации.
Водогрейный твердотопливный котел содержит корпус. В нижней части имеется зольная камера 1 с дверцей 2. Котел имеет водяную рубашку 3, выполненную из стальных листов сварной конструкции. Загрузку топлива осуществляют в камеру топки через загрузочную дверцу 4. Подачу воздуха, необходимого для горения топлива, осуществляют через трубу подачи воздуха 5, имеющую регулировочную заслонку подачи воздуха 6. В верхней части корпус соединен с дымоходом 7, снабженным регулятором тяги 8. Вода для нагрева поступает через патрубок 9 и выходит через патрубок 10. Корпус котла выполнен с крышкой 11, а в корпусе установлен колосник 12. Труба подачи воздуха 5 соединена с телескопическим распределителем 13, выполненным с возможностью увеличения его длины сверху вниз по мере сгорания топлива. Изменение длины телескопического распределителя 13 может производиться вручную. Его фиксация может быть обеспечена по средством полок или тросика, который может быть ослаблен в процессе сгорания топлива. При этом распределитель воздуха 13 опускается вниз. Теплосъем осуществляют в зоне рекуперации 14.
На фиг. 4 отображены следующие конструктивные элементы устройства по второму варианту:
14 - дверца камеры топки;
15 - дверца регулировки подачи первичного воздуха;
16 - патрубок вывода воды;
17 - шибер дымохода;
18 - патрубок ввода воды;
19 - дверка технологического окна;
20 - окно для забора вторичного воздуха;
21 - боковая водяная рубашка;
22 - верхняя водяная рубашка;
23 - нижняя камера вторичного воздуха;
24 - дополнительная водяная рубашка в передней части;
25 - камера дожигания отходящих газов;
26 - камера для отвода в дымоход отходящих газов;
27 - камера топки;
28 - полка для колосников;
29 - пол топочной камеры;
30 - горизонтальная стенка;
31 - инжектор подвода вторичного воздуха.
Водогрейный твердотопливный котел по второму варианту содержит корпус, в передней части которого выполнена дверца топки 14 и дверца регулировки подачи первичного воздуха 15 (окно, через которое поступает воздух является средством подачи первичного воздуха). Вода для нагрева поступает через патрубок 18 и выходит через патрубок 16. Патрубки 16, 18 являются патрубками первого контура, включающего все водяные рубашки. В верхней части корпус соединен с дымоходом, снабженным шибером 17 с регулятором заслонки. Кроме того, в передней части корпуса предусмотрено технологическое окно, снабженное дверкой 19.В нижней части корпуса имеется окно для забора вторичного воздуха 20. Котел предусматривает наличие боковой водяной рубашки 21 и верхней водяной рубашки 22. В нижней части предусмотрена камера вторичного воздуха 23, из которой поступает вторичный воздух через окно 20. В передней части предусмотрена дополнительная водяная рубашка 24. Котел содержит несколько камер: камера дожигания отходящих газов 25, расположенную между камерой для отвода в дымоход отходящих газов 26 и камерой топки 27, включающей колосник, полку для колосников 29 и пол камеры 29, в котором выполнено окно для забора вторичного воздуха 20.
Камера дожигания отходящих газов 25 имеет шамотную обмуровку. Она образована горизонтальными стенками 30, отделяющими камеру дожигания 25 от камеры топки 27 и камеры для отвода в дымоход отходящих газов 26. При этом в камере дожигания 25 расположен инжектор 31 вторичного воздуха, соединенный с трубой подвода вторичного воздуха, проходящей через камеру топки 27 и обеспечивающей возможность подачи вторичного воздуха снизу-вверх из камеры вторичного воздуха 23, выполненной под камерой топки 27.
В камере для отвода в дымоход отходящих газов 26 предусмотрен теплообменник, содержащий два пакета горизонтальных труб, которые размещены в камере для отвода в дымоход отходящих газов 26 поперек движения отходящих газов (под разными углами) и обеспечивают возможность турбулизации потока отходящих газов. При этом трубы по всей длине омываются отходящими газами с обеспечением теплосъема и нагрева воды. Кроме того, в теплообменник встроена муфта установки электроТЭНа.
Котел имеет также патрубки ввода и вывода воды второго контура, включающего теплообменник.
Котел по второму варианту обеспечивает подачу воды на обогрев помещения из первого контура, и получение горячей воды для водоснабжения из второго контура.
На фиг. 5 отображены следующие конструктивные элементы устройства по третьему варианту:
32 - дверца камеры топки;
33 - дверца регулировки подачи первичного воздха;
34 - патрубок вывода воды;
35 - патрубок подвода воды;
36 - дверка технологического окна;
37 - окно забора вторичного воздуха;
38 - боковая водяная рубашка;
39 - верхняя водяная рубашка;
40 - задняя водяная рубашка;
41 - нижняя камера вторичного воздуха;
42 - передняя камера вторичного воздуха;
43 - камера дожигания отходящих газов;
44 - камера для отвода в дымоход отходящих газов;
45 - камера топки;
46 - верхняя горизонтальная стенка;
47 - полка для колосников;
48 - пол топочной камеры;
49 - нижняя горизонтальная стенка;
50 - инжектор подвода вторичного воздуха.
Водогрейный твердотопливный котел по второму варианту содержит корпус, в передней части которого выполнена дверца топки 32 и дверца регулировки подачи первичного воздуха 33 (окно, через которое поступает воздух является средством подачи первичного воздуха). Вода для нагрева поступает через патрубок 35 и выходит через патрубок 34. В верхней части корпус соединен с дымоходом, снабженным шибером с регулятором заслонки. Кроме того, в передней части корпуса предусмотрено технологическое окно, снабженное дверкой 36. В нижней части корпуса имеется окно для забора вторичного воздуха 37 (средство подачи вторичного воздуха). Котел предусматривает наличие боковой водяной рубашки 38 и верхней водяной рубашки 39. В нижней части предусмотрена камера вторичного воздуха 41, из которой поступает вторичный воздух в переднюю камеру вторичного воздуха 42. Котел содержит несколько камер: камера дожигания отходящих газов 43, расположенную между камерой для отвода в дымоход отходящих газов 44 и камерой топки 45, включающей колосник, полку для колосников 47 и пол камеры 48.
Камера дожигания отходящих газов 43 имеет шамотную обмуровку. Она образована горизонтальными стенками 46, 49, отделяющими камеру дожигания 43 от камеры топки 45 и камеры для отвода в дымоход отходящих газов 44. При этом в камере дожигания 43 расположен инжектор 50 вторичного воздуха, соединенный с передней камерой подвода вторичного воздуха 42. Окно для забора вторичного воздуха 37 соединено с нижней камерой вторичного воздуха 41, сообщенной с передней камерой подвода вторичного воздуха 42.
Котел по первому варианту работает следующим образом.
В качестве топлива используют дрова, древесные брикеты, древесные отходы.
Котел необходимо подключить непосредственно к дымоходу, а также к системе отопления с помощью соединительных муфт. Осуществляют наполнение всей установки водой.
Перед растопкой котла необходимо полностью открыть регулятор заслонки шибера 8 и полностью закрыть заслонку подачи воздуха 6. Распределитель воздуха 13 необходимо поднять и зафиксировать на специальных полках.
Загружают котел дровами (брикетом или отходами древесины), которые укладывают как можно плотнее. Плотная укладка топлива позволит сжечь его более качественно. При плотной укладке топлива помещается больше, что приведет к более продолжительной работе котла.
Сверху уложенного топлива, если это дрова или брикеты насыпают немного стружки для розжига котла.
Опускают распределитель воздуха 13 на мелкие щепки или стружку; подпаливают стружку, дождаться разгорания стружки (или щепок). Обычно это 20-30 секунд.
Закрывают загрузочную дверцу 4 и сразу открывают заслонку 6 подачи воздуха. Происходит разгорание топлива в центре под распределителем воздуха 13 (обычно около минуты), затем прикрывают заслонку подачи воздуха 6 и задают нужную температуру на автоматическом тягорегуляторе (например, фирмы HONEYWELL (США)), который самостоятельно будет закрывать и открывать заслонку подачи воздуха. Оставляют в таком положении до прогревания системы. После прогревания системы заслонка 6 прикрывается до требуемого уровня (зависит от требуемой мощности работы котла). По мере сгорания топлива раздвигается распределитель воздуха 13 и корректируется подача воздуха с помощью регулировочной заслонки 6.
На продолжительность работы котла влияет тяга в дымоходе 7 - чем сильнее тяга, тем мощнее горит котел, но продолжительность работы котла снижается.
Котел по второму варианту работает следующим образом.
Для котлов длительного горения с дожитом дымовых газов основным видом топлива являются дрова или опилочные брикеты, так же в качестве альтернативного топлива может быть использован уголь.
Открывают дверцу топки 14, закладывают бумагу или щепу для розжига. Устанавливают дверцу регулировки подачи воздуха 15 под углом 45°, открывают шибер 17 (с помощью регулятора заслонки) в дымоотводящем патрубке дымохода полностью для обеспечения максимальной тяги. Поджигают заложенные щепу или бумагу, на образовавшийся огонь докладывают немного дров небольшого размера, закрывают дверцу топки 14. Затем закладывают 1/3 камеры топки дровами.
Через пять-семь минут закладывают топку дровами полностью. После этого дверцу регулировки подачи воздуха 15 необходимо прикрыть, на половину, так чтобы через воздушный зазор не выходил дым. После того как воздух в отапливаемом помещении нагреется, прикрывают дверцу регулировки подачи воздуха 15, оставив воздушный зазор примерно - 3-5 мм. Далее закрывают на половину шибер 17 в дымоотводящем патрубке. Таким образом, будет обеспечена правильная работа котла и соответственно максимально эффективный и достаточно длительный режим работы. Режим работы котла является также экономичным, поскольку в камере 25 осуществляется дожигание отходящих газов. Поступающий в камеру 25 вторичный воздух не снижает температуру, так как труба подвода вторичного воздуха проходит через камеру топки 27, что обеспечивает нагрев вторичного воздуха. Кроме того, в устройстве эффективно используется тепло отходящих газов. В камере для отвода в дымоход отходящих газов 26 предусмотрен теплообменник, содержащий два пакета горизонтальных труб, которые размещены в камере для отвода в дымоход отходящих газов 26 поперек движения отходящих газов (под разными углами) и обеспечивают возможность турбулизации потока отходящих газов. При этом трубы по всей длине омываются отходящими газами с обеспечением теплосъема и нагрева воды.
Котел по третьему варианту работает следующим образом.
Для котлов длительного горения с дожигом дымовых газов основным видом топлива являются дрова, так же в качестве альтернативного топлива может быть использован уголь.
Открывают дверцу топки 32, закладывают бумагу или щепу для розжига. Устанавливают дверцу регулировки подачи воздуха 33 под углом 45°, открывают шибер (с помощью регулятора заслонки шибера) в дымоотводящем патрубке дымохода полностью для обеспечения максимальной тяги. Поджигают заложенные щепу или бумагу, на образовавшийся огонь докладывают немного дров небольшого размера, закрывают дверцу топки 32. Затем закладывают 1/3 камеры топки дровами.
Через пять-семь минут закладывают топку дровами полностью. После этого дверцу регулировки подачи воздуха 33 необходимо прикрыть, на половину, так чтобы через воздушный зазор не выходил дым. После того как воздух в отапливаемом помещении нагреется, прикрывают дверцу регулировки подачи воздуха 33, оставив воздушный зазор примерно - 3-5 мм. Далее закрывают на половину шибер в дымоотводящем патрубке. Таким образом, будет обеспечена правильная работа котла и соответственно максимально эффективный и достаточно длительный режим работы. Режим работы котла является также экономичным, поскольку в камере 43 осуществляется дожигание отходящих газов. Поступающий в камеру 43 вторичный воздух не снижает температуру в камерах котла, поскольку его нагрев происходит в нижней камере вторичного воздуха 41 и продолжается при перемещении в переднюю камеру 42.