Котел газогенераторний твердопаливний

Реферат: Котел газогенераторний твердопаливний містить топку з піролізною камерою, зольником та колосниковою решіткою, яка розділяє піролізну камеру від зольника та утворена центральною ділянкою, передньою похилою плитою, що виконана у вигляді порожнистого короба з щілинним соплом, який з'єднаний з каналом нагнітання первинного повітря, та задньою похилою плитою, що виконана з отворами, які з'єднують підколосниковий простір зольника з піролізною камерою. Вхід пальникового пристрою сполучений з вихідним вікном піролізної камери. Котел містить засоби утилізації тепла продуктів згорання піролізних газів, засоби подачі первинного повітря в піролізну камеру і вторинного повітря в пальниковий пристрій. Колосникова решітка топки виконана в вигляді реторти, утвореної днищем у вигляді колосників, встановлених похило в напрямку від передньої до задньої стінки топки, зазначеними передньою і задньою похилими плитами та боковими плитами, що виконані похилими в напрямку від днища та з отворами, що з'єднують підколосниковий простір зольника з надколосниковим простором піролізної камери. Щілинне сопло порожнистого короба передньої плити розташоване в підколосниковому просторі зольника. Канал нагнітання первинного повітря в зазначений порожнистий короб проходить через нагріту зону зазначеного жаротрубного блока. UA 106650 U (12) UA 106650 U UA 106650 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до пристроїв для спалювання твердого палива, зокрема до твердопаливних котлів газогенераторного типу, в яких паливо піддається піролізу з наступним спалюванням піролізних газів для отримання теплової енергії. В даний час газогенераторні твердопаливні котли є альтернативою твердопаливним котлам з традиційною схемою прямого спалювання палива. В основу роботи газогенераторного твердопаливного котла покладено процес піролізу (або сухої перегонки) твердого органічного палива з отриманням піролізних газів, подальшим їх спалюванням і утилізацією теплової енергії згорання піролізних газів. Піроліз твердого органічного палива відбувається в діапазоні температур 200-800 °C в умовах нестачі кисню. Процес екзотермічний, тобто проходить з виділенням тепла, за рахунок якого здійснюється прогрівання і підсушування палива, відбувається підігрів повітря, що надходить в зону горіння. В умовах піролізу органічне паливо розкладається на летучу частину піролізний газ і твердий залишок - золу. Склад піролізного газу багатокомпонентний. Летуча частина (парогазова суміш) складається з газів, які є сполуками вуглецю, водню, кисню (CO, CO2, СН4, С2Н4, О2, Н2), парів смол, оцтової кислоти (СН3СООН), води та інше. Змішування піролізного газу з повітрям при високій температурі викликає процес горіння піролізного газу з отриманням теплової енергії. Використання газогенераторних твердопаливних котлів вирішує одну з проблем сьогоднішнього часу - виробництво теплової енергії без нанесення шкоди навколишньому середовищу, так як продукти згорання на виході газогенераторного котла практично не містять шкідливих домішок, є, здебільшого, сумішшю вуглекислого газу і водяної пари. Головними агрегатами відомих газогенераторних твердопаливних котлів є: топка з піролізною камерою (камерою газифікації палива), з засобами завантаження палива і подачі первинного повітря; пальниковий пристрій з засобами подачі вторинного повітря, в якому згорають піролізні гази, засоби утилізації тепла продуктів згорання піролізних газів. В топці здійснюють спалювання (газифікація) відповідного палива в умовах утворення піролізних газів, які згорають в пальниковому пристрої. Теплова енергія продуктів згорання піролізних газів утилізується (передається робочому теплоносію) в засобах утилізації тепла продуктів згорання. Прикладом газогенераторних твердопаливних котлів (аналогом запропонованої корисної моделі) є твердопаливний газогенераторний котел ОВСГДВД піролізного типу, http://aom.at.ua/index/kotel_ovsgdvd/0-45. Переважним паливом для котла служить дерево (дрова, обрізки), відходи деревини (тріски, стружка, тирса) вологістю до 60 %, а також пілети, брикети тирси і частково торф. Котел призначений для систем центрального водяного опалювання виробничих приміщень, цехів і індивідуальних житлових будинків. Топка котла запатентована (патент України на винахід № 17695, МПК F23B 1/12, дата подання заявки 06.02.1996). Котел містить піролізну камеру (газогенератор) з дверцятами для завантаження палива та решіткою для нагнітання повітря, камеру згорання піролізного газу і утилізатор тепла, виконаний у вигляді водяної сорочки, яка охолоджує розжарені гази і відбирає тепло продуктів згорання. У піролізну камеру повітря подається за допомогою вентилятора надування повітря. Між піролізною камерою і камерою згорання встановлений пальниковий пристрій у вигляді сопла. Сопло, через яке проходить піролізний газ в камеру згорання, нагріваючись від жару спалювання палива, інтенсифікує запалювання піролізного газу, тобто виконує роль свічки запалювання. Факел полум'я направлений в камеру згорання, в якій відбувається згорання піролізного газу. Котел виготовляється відповідно до ТУУ 25.2-2466607016.001-2002. Котел працює наступним чином. Паливо через дверцята завантажують у піролізну камеру і запалюють при відкритому клапані, що з'єднує піролізну камеру з витяжним каналом. При цьому через решітку відбувається природний доступ повітря у піролізну камеру (проходить прямий процес горіння палива). Після розпалювання палива до утворення жарового шару піролізну камеру довантажують паливо, закривають зазначений клапан та дверцята і подають первинне повітря у піролізну камеру через повітряні канали та решітку. Паливо спалюється з виділенням піролізного газу, який в нагрітому жаром соплі загорається і проходить у камеру, де згорає і виділяє тепло, яке використовують для опалення. Продукти згоряння виходять через витяжний канал. Утилізація тепла здійснюється водяною сорочкою, яка охолоджує розжарені гази і відбирає тепло продуктів згорання для подальшого використання. Загальними ознаками аналога та корисної моделі, що запропонована, є: котел газогенераторний твердопаливний, який містить топку, що забезпечує спалювання палива з утворенням піролізних газів, пальниковий пристрій, що забезпечує згорання піролізних газів, та засоби утилізації тепла продуктів згорання піролізних газів. 1 UA 106650 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Зазначений котел (з урахуванням його конструктивних особливостей) призначений для роботи на традиційних видах палива - дерево (дрова, обрізки), відходи деревини (тріски, стружка, тирса), а також пелети, брикети тирси, торф, тобто є критичним до видів палива. При використанні нетрадиційних видів палива, наприклад, гуми, пластмас та інших органічних відходів, котел не може забезпечити ефективний режим спалювання палива з максимальним ККД при мінімальних шкідливих викидах в навколишнє середовище. Найближчим аналогом є котел газогенераторний твердопаливний, що відомий за патентом України № 94800, МПК F23B 80/00, F23B 10/00, дата подання заявки 09.10.2009. Котел містить топку, що призначена для завантаження палива та його спалювання з утворенням піролізного газу, пальниковий пристрій, який забезпечує згорання піролізного газу, утвореного в процесі спалювання палива в топці, засоби утилізації тепла, що забезпечують передачу теплової енергії від продуктів згорання піролізного газу до теплоносія (води), а також засоби подачі первинного повітря в топку для спалювання палива і вторинного повітря в пальниковий пристрій для згорання піролізних газів. Топка містить піролізну камеру та зольник, які розділенні колосниковою решіткою і розміщені в єдиному корпусі з водяною сорочкою. Конструкція топки запатентована в Україні (патент України на винахід № 95347, МПК F23B 10/02, F23B 90/00, F23B 60/02, F23G 5/027, дата подання заявки 09.10.2009). На передній стінці піролізної камери виконані порожнисті дверцята для завантаження палива в піролізну камеру. Зольник також виконаний з порожнистими дверцятами на його передній стінці. Корпус топки ізольований водяною сорочкою. Колосникова решітка містить передню плиту (передню ділянку), що розміщена вздовж передньої стінки піролізної камери, та задню плиту (задню ділянку), що розміщена вздовж задньої стінки піролізної камери, які виконані похилими в бік від центральної частини піролізної камери. Центральна частина колосникової решітки виконана випуклою вверх. Передня плита виконана у вигляді порожнистого короба, що з'єднаний з засобами нагнітання в нього первинного повітря та виконаний з щілинним соплом, розташованим в піролізній камері над центральною частиною колосникової решітки. Задня плита утворена колосниками з зазорами між ними для подачі первинного повітря із зольника в задню частину піролізної камери. При завантаженні палива в піролізну камеру головна частина палива розміщується на центральній частині колосникової решітки. Частина палива розміщується на передній плиті уздовж передньої стінки піролізної камери, частина палива - на задній плиті уздовж задньої стінки піролізної камери. Паливо на передній плиті знаходиться практично без доступу первинного повітря. В таких умовах паливо без горіння прогрівається теплом піролізної камери, частково піддається піролізу і підготовлюється до процесу основного піролізу. Процес основного піролізу здійснюється в зоні центральної частини колосникової решітки. Частина палива на задній плиті колосникової решітки в умовах достатнього доступу первинного повітря піддається процесу прямого горіння з утворенням факелу горіння, який підводиться на вхід пальникового пристрою. В процесі горіння палива на центральній частині колосникової решітки в об'ємі палива утворюється високотемпературний коксовий (жаровий) шар горіння палива, який забезпечує газифікацію палива з утворенням піролізних газів. Над задньою плитою колосникової решітки встановлений ковпак з вихідним отвором, через який факел горіння палива підводиться на вхід пальникового пристрою. Пальниковий пристрій розміщений в верхній частині піролізної камери. Вхід пальникового пристрою сполучений з піролізною камерою, а вихід - з вхідною ділянкою жарової труби засобів утилізації тепла, яка утворює камеру згорання піролізних газів (камера згорання розміщена в межах вхідної ділянки жарової труби). Пальниковий пристрій виконаний у вигляді газового пальника, який обладнаний засобами регульованої подачі вторинного повітря. Канали подачі вторинного повітря проходять через нагріту зону засобів утилізації тепла. Пальниковий пристрій містить корпус, термічний екран, кільцеву порожнину для подачі основного вторинного повітря, кільцеву порожнину для подачі додаткового вторинного повітря, вхідний термостабілізатор в вигляді тепломісткого кільця з завихрювачем піролізних газів, вихідний термостабілізатор в вигляді тепломісткого кільця. Уздовж подовжньої осі пальникового пристрою розміщений стрижень, який виконує роль свічки, як запальника піролізних газів в суміші з вторинним повітрям. Пальниковий пристрій з камерою згорання забезпечує приготування газоповітряної суміші шляхом змішування піролізних газів з вторинним повітрям, запалювання та згорання газоповітряної суміші. Засоби утилізації тепла, являють собою теплообмінник, що забезпечує передачу теплової енергії продуктів згорання піролізного газу до теплоносія (води), який виконаний в вигляді 2 UA 106650 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 жаротрубного блока, що включає систему жарових труб, по яким протікають продукти згорання піролізних газів, розміщених в воді водяної сорочки жаротрубного блока. Вода є теплоносієм. На виході жаротрубного котла встановлено витяжний вентилятор, як засіб забезпечення тяги для подачі первинного повітря в піролізну камеру та вторинного повітря в пальниковий пристрій. Паливо завантажують у піролізну камеру і запалюють в режимі прямого горіння палива. Після розпалювання палива до жару (до утворення коксового шару горіння), піролізну камеру довантажують паливом, котел переводять в робочий режим. Первинне повітря подають в топку безпосередньо з навколишнього середовища через щілинне сопло порожнистого короба передньої плити, що розташоване в надколосниковому просторі піролізної камери, та через дверцята камери і зольника, які обладнані регуляторами витрат первинного повітря. Піролізний газ з піролізної камери надходить до пальникового пристрою, загорається і згорає у камері згорання. Для забезпечення повноти згорання піролізного газу передбачена регульована подача вторинного повітря до пальникового пристрою, яку здійснюють через відповідні канали з регуляторами витрат вторинного повітря. Зазначені канали проходять через нагріту зону жаротрубного блока, що забезпечує попереднє підігрівання вторинного повітря, яке подається до пальникового пристрою. Для спалювання піролізного газу використана так звана жаротрубна система спалювання, коли камера згорання піролізного газу розташована в системі жарових труб жаротрубного котла (в даному випадку камера згорання піролізного газу влаштована в межах вхідної ділянки жарової труби жаротрубного котла). Подача первинного повітря в піролізну камеру та вторинного повітря в пальниковий пристрій забезпечується вентилятором тяги, що встановлений на виході жаротрубного котла. Управління режимом роботи котла здійснюють шляхом контролю температури горіння та складу вихідних газів відповідними датчиками та регулювання витрат первинного повітря в піролізну камеру та вторинного повітря в пальниковий пристрій. Процес управління може бути автоматизованим. Паливом може служити дерево (дрова, обрізки), відходи деревини (тріска, стружка, тирса), пелети, брикети тирси та інше органічне паливо. Загальними ознаками найближчого аналога і запропонованої корисної моделі, є: котел газогенераторний твердопаливний, що містить топку з піролізною камерою, зольником та колосниковою решіткою, яка розділяє піролізну камеру від зольника та утворена центральною ділянкою, передньою похилою плитою, що виконана у вигляді порожнистого короба з щілинним соплом, який з'єднаний з каналом нагнітання первинного повітря, та задньою похилою плитою, що виконана з отворами, які з'єднують підколосниковий простір зольника з піролізною камерою, пальниковий пристрій, вхід якого сполучений з вихідним вікном піролізної камери, засоби утилізації тепла продуктів згорання піролізних газів, що виконані в вигляді жаротрубного блока, який містить систему жарових труб, розміщених в водяній сорочці жаротрубного блока, вхід якої сполучений з виходом пальникового пристрою, а вихід - з вентилятором тяги, засоби подачі первинного повітря в піролізну камеру і вторинного повітря в пальниковий пристрій. Виконання центральної ділянки колосникової решітки випуклою вверх затрудняє підтримання рівномірного шару палива на колосниках. Для стабільної роботи необхідно періодично вирівнювати шар палива для підтримання товщини і потужності коксового шару, достатніми для піролізу конкретного палива. Розташування щілинного сопла порожнистого короба передньої плити в піролізній камері з нагнітанням первинного повітря в надколосниковий простір піролізної камери сприяє швидкому вигоранню палива в передній частині колосникової решітки. В результаті нерівномірного вигорання шару палива первинне повітря отримує можливість безперешкодного (неконтрольованого) доступу із підколосникового простору зольника в піролізну камеру. В піролізній камері утворюється надлишок первинного повітря, наслідком чого є зниження температури в піролізної камері, зменшується підпір первинного повітря в задній частині колосникової решітки, в тому числі і на задній плиті колосникової решітки, де паливо згорає з утворенням факела, що може визвати зрив факела горіння. Крім того, нагнітання первинного повітря в піролізну камеру зазначеним вище чином обмежує можливості попадання вторинного повітря безпосередньо в жаровий (коксовий) шар горіння палива. Подача первинного повітря безпосередньо з навколишнього середовища через порожнистий короб передньої плити та канали в дверцятах піролізної камери і зольника, тобто через вузли передньої "холодної" зони топки, не забезпечує необхідний підігрів первинного повітря до його попадання в зону горіння та газифікації палива. Наслідком є небажане охолодження передньої плити колосникової решітки, зниження температури в піролізної камері, що погіршує процеси підсушки, згорання та газифікації палива. 3 UA 106650 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Загально відомо, що оптимальні режими спалювання та газифікації різних видів палива (від традиційних - дрова, обрізки деревини, відходи деревини, пілети та брикети деревини, торф, вугілля, до нетрадиційних - резина, пластмаса, органічні побутові відходи, органічні відходи промислового та сільськогосподарського виробництва, інші біомаси) істотно відрізняються. Наприклад, оптимальний режим спалювання та газифікації дров, вугілля та інших традиційних видів палива здійснюється при температурі в межах 300-700 °C. Для спалювання та газифікації резини необхідна більш висока температура в обмеженому діапазоні - 700-800 °C. При більш низьких температурах процес буде млявим і супроводжуватися неповним розпадом резини, а при температурі більше 800 °C процес може переходить в неконтрольований. Тобто для спалювання та газифікації різноманітних видів палива (традиційних та нетрадиційних) виконання топки котла та засобів подачі первинного повітря в топку повинні забезпечувати можливість вибору оптимальних режимів та їх регулювання в широкому діапазоні параметрів спалювання та газифікації палива. Особливості виконання котла-найближчого аналога, зокрема топки котла та засобів подачі первинного повітря в топку, таких можливостей не забезпечують по зазначеним вище причинам. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення котла газогенераторного твердопаливного, в якому за рахунок особливостей конструктивного виконання забезпечується розширення сировинної бази палива за рахунок можливостей ефективного спалювання та газифікації нетрадиційних видів палива, таких як резина, пластмаса, органічні побутові відходи, органічні відходи промислового та сільськогосподарського виробництва, інші біомаси. При вирішенні поставленої задачі котел газогенераторний твердопаливний, що запропонований, виконує функції як теплового агрегату, так і функції утилізатора різноманітних органічних відходів. Поставлена задача вирішується тим, що в котлі газогенераторному твердопаливному, який містить топку з піролізною камерою, зольником та колосниковою решіткою, яка розділяє піролізну камеру від зольника та утворена центральною ділянкою, передньою похилою плитою, що виконана у вигляді порожнистого короба з щілинним соплом, який з'єднаний з каналом нагнітання первинного повітря, та задньою похилою плитою, що виконана з отворами, які з'єднують підколосниковий простір зольника з піролізною камерою, пальниковий пристрій, вхід якого сполучений з вихідним вікном піролізної камери, засоби утилізації тепла продуктів згорання піролізних газів, що виконані в вигляді жаротрубного блока, що містить систему жарових труб, розміщених в водяній сорочці жаротрубного блока, вхід якої сполучений з виходом пальникового пристрою, а вихід - з вентилятором тяги, засоби подачі первинного повітря в піролізну камеру і вторинного повітря в пальниковий пристрій, згідно з корисною моделлю, колосникова решітка топки виконана в вигляді реторти, утвореної днищем у вигляді колосників, встановлених похило в напрямку від передньої до задньої стінки топки, зазначеними передньою і задньою похилими плитами та боковими плитами, що виконані похилими в напрямку від днища та з отворами, що з'єднують підколосниковий простір зольника з надколосниковим простором піролізної камери, зазначене щілинне сопло порожнистого короба передньої плити розташоване в підколосниковому просторі зольника, а канал нагнітання первинного повітря в зазначений порожнистий короб проходить через нагріту зону зазначеного жаротрубного блока. Зазначені ознаки є суттєвими ознаками корисної моделі. Доцільно вихідне вікно піролізної камери обрамити обичайкою, яка виступає в об'єм піролізної камери. Таке виконання попереджує попадання охолоджених піролізних газів, що контактують з холодною водяною сорочкою топки, на вхід пальникового пристрою. Доцільно також між боковими плитами колосникової решітки та боковими стінками топки виконати зазори, які забезпечують термічну ізоляцію палива від холодної водяної сорочки топки та доступ первинного повітря до отворів в бокових плитах, через які первинне повітря поступає безпосередньо в коксовий (жаровий) шар горіння палива. Суттєві ознаки корисної моделі знаходяться в причинно-наслідковому зв'язку з технічним результатом - розширення сировинної бази палива за рахунок можливостей ефективного спалювання та газифікації нетрадиційних видів палива, таких як резина, пластмаса, органічні побутові відходи, органічні відходи промислового та сільськогосподарського виробництва, інші біомаси. Так, виконання колосникової решітки у вигляді реторти, утвореної плоским днищем, похилим в напрямку від передньої до задньої стінки топки, передньою, задньою та боковими плитами, що виконані похилими в напрямку від днища, забезпечує рівномірне розподілення та рівномірне вигорання палива на колосниковій решітці, концентрацію більшої маси палива в зоні задньої 4 UA 106650 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 плити (в зоні утворення факелу), де витрати палива в два три рази більше, ніж на основній колосниковій частині решітки. Нагнітання первинного повітря в топку через канал, що проходить через нагріту зону жаротрубного блока забезпечує підігрів первинного повітря, попереджує небажане охолодження передньої плити колосникової решітки, зниження температури в піролізній камері, забезпечує ефективне протікання процесів підсушки, згорання та газифікації палива. Розташування щілинного сопла порожнистого короба передньої плити, через яке підігріте первинне повітря регульовано нагнітається в топку, в підколосниковому просторі зольника попереджує швидке вигорання палива в передній частині колосникової решітки (нерівномірність вигорання палива по площині колосникової решітки), забезпечує рівномірний підпір первинного повітря в підколосниковому просторі зольника, як в зоні колосникового днища, так і в зоні задньої плити колосникової решітки. Виконання в бокових плитах колосникової решітки отворів, що з'єднують підколосниковий простір зольника з надколосниковим простором піролізної камери, дозволяє подавати підігріте первинне повітря безпосередньо в пористий коксовий (жаровий) шар горіння палива на колосниковій решітці, забезпечує ефективне спалювання слабко горючих нетрадиційних видів палива, таких як резина, пластмаса, органічні побутові відходи, органічні відходи промислового та сільськогосподарського виробництва, інші біомаси (по принципу примусового роздування "млявого" вогнища). Особливості виконання котла та регулювання режимів його роботи розширюють сировинну базу палива за рахунок можливостей ефективного спалювання та газифікації нетрадиційних видів палива, що дозволяє використовувати даний котел не тільки як тепловий агрегат (генератор теплової енергії), а і як утилізатор побутових відходів, органічних відходів промислового та сільськогосподарського виробництва. Нижче наводиться докладний опис котла газогенераторного твердопаливного, що запропонований, з посиланнями на креслення, на яких показано: Фіг. 1 - Котел газогенераторний твердопаливний, структурна схема. Фіг. 2 - Котел газогенераторний твердопаливний, схема топки котла, поздовжній розріз. Фіг. 3 - Котел газогенераторний твердопаливний, схема топки котла, поперечний розріз. Фіг. 4 - Котел газогенераторний твердопаливний, схема колосникової решітки, поздовжній розріз. Фіг. 5 - Котел газогенераторний твердопаливний, схема колосникової решітки, поперечний розріз. Фіг. 6 - Котел газогенераторний твердопаливний, схема пальникового пристрою, поздовжній розріз. Відомості, які підтверджують можливість здійснення корисної моделі Структурна схема котла газогенераторного твердопаливного, що показана на фіг. 1, містить наступні головні агрегати котла: - топку 1, яка призначена для завантаження палива та його спалювання з утворенням піролізного газу; - пальниковий пристрій 2, який забезпечує згорання піролізного газу, утвореного в процесі спалювання палива в топці 1; - засоби утилізації тепла, які забезпечують передачу теплової енергії продуктів згорання піролізного газу до води (теплоносія) та виконанні в вигляді жаротрубного блока 3, що включає систему жарових труб 4, по яким протікають продукти згорання піролізних газів, розміщених в проточній водяній сорочці 5 жаротрубного блока 3; - вентилятор тяги 6, який забезпечує протікання газових потоків в процесах спалювання палива, згорання піролізного газу та передачі теплової енергії (забезпечує примусову тягу); - засоби подачі первинного повітря в топку 1 з каналом 7, що проходить через нагріту зону жаротрубного блока 3, та з вентилятором 8 наддуву підігрітого первинного повітря в топку 1. Топка 1 включає піролізну камеру 9 та зольник 10, які розділенні колосниковою решіткою 11 і розміщені в єдиному корпусі 12 з водяною сорочкою 13. Схема топки 1 показана на фіг. 2 (поздовжній розріз топки) та на фіг. 3 (поперечний розріз топки). В передній частині топки 1 (в передній стінці корпуса 12) виконані дверцята 14 піролізної камери 9 та дверцята 15 зольника 10. В верхній частині піролізної камери 9 виконано вихідне вікно 16, через яке піролізні гази та факел горіння палива підводяться з піролізної камери 9 до пальникового пристрою 2. В дверцятах 14 піролізної камери 9 та в дверцятах 15 зольника 10 виконані регульований канал 17 для подачі первинного повітря в піролізну камеру 9 та регульований канал 18 для подачі первинного повітря в зольник 10 безпосередньо з зовнішнього середовища. 5 UA 106650 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Колосникова решітка 11 виконана в вигляді реторти, що утворена плоским днищем 19 в вигляді колосників 20 з радіаторами 21 (направляючими 21 для золи), передньою плитою 22, задньою плитою 23 та боковими плитами 24,. Днище 19 виконано похилим в напрямку від передньої плити 22 до задньої плити 23. передня плита 22, задня плита 23 та бокові плити 24 виконані похилими в бік днища 19. Передня плита 22 виконана у вигляді порожнистого короба 25, що з'єднаний з каналом 7 нагнітання первинного повітря, з щілинним соплом 26, розташованим в підколосниковому просторі зольника 10. В бокових плитах 24 виконані отвори 27, через які первинне повітря подається у надколосникову зону піролізної камери 9. В задній плиті 23 виконані отвори 28, через які первинне повітря подається у зону факелу горіння палива на задній плиті 23. Між боковими плитами 24 та водяною сорочкою 13 топки 1 (боковими стінками топки 1) виконані зазори 29, які забезпечують термічну ізоляцію палива від холодної водяної сорочки 13. та доступ первинного повітря до отворів 28 в бокових плитах 24. Вихідне вікно 16 обрамлене обичайкою 30, яка виступає в бік піролізної камери 9 (фіг. 2, 3, 4, 5). Виконання колосникової решітки 11 в вигляді реторти, що утворена плоским похилим днищем 19, передньою плитою 22, задньою плитою 23 та боковими плитами 24 забезпечує рівномірне розподілення та рівномірне вигорання палива на колосниковій решітці 11, концентрацію більшої маси палива в зоні задньої плити 23, (де паливо згорає в режимі утворення факела з витратами палива в два три рази більше, ніж на основній колосниковій частині решітки 11), балансування витрат палива по всій площі колосникової решітки 11 в процесі його спалювання. Первинне повітря нагрівається в каналі 7 до температури 70-80 °C та подається до порожнистого короба 25 і далі через щілинне сопло 26 в підколосниковий простір зольника 10. Далі, частина первинного повітря обтікає радіатори 21 колосників 20, додатково нагрівається, охолоджуючи колосники 20, та через зазори між колосниками 20 в нагрітому стані поступає в зону спалювання та газифікації палива в піролізній камері 9. Частина підігрітого первинного повітря через зазори 29 та отвори 28 в бокових плитах 24 подається в безпосередньо в пористий коксовий (жаровий) шар горіння палива. Частина підігрітого первинного повітря через отвори 28 в задній плиті 23 подається в зону горіння палива на задній плиті 23, де горіння відбувається з утворенням факелу, який подається на вхід пальникового пристрою 2. Виконання вихідного вікна 16 з обичайкою 30, що виступає в бік піролізної камери 9, попереджує попадання охолоджених піролізних газів, що контактують з холодною водяною сорочкою 13 топки 1, на вхід пальникового пристрою 2. Пальниковий пристрій 2 може мати різне виконання. Як приклад, пальниковий пристрій 2 може бути виконаний в вигляді корпусу 31, який утворює об'ємну камеру згорання 32. У нижній частині камери згоряння 32 виконано забірне (вхідне) вікно 33, яке розташоване над факелом горіння палива в піролізної камері 9. У обичайці 34 забірного вікна 33 встановлено ґратчастий пластинчастий каталізатор 35 горіння піролізних газів. У корпусі 31 виконані канали фіксованої подачі вторинного повітря у вигляді каліброваних отворів 36, розташованих по периметру камери згорання 32, і каналу 37 регульованої подачі вторинного повітря, що виконаний в передній частині камери згорання 32 та оснащений засобами регулювання витрат вторинного повітря (не показані). У задній частині камери згорання 32 встановлено сопло 38 пальникового пристрою 2 з розсікачем полум'я 39. Схема пальникового пристрою 2, поздовжній розріз, показана на фіг. 6. Процес згорання піролізних газів відбувається наступним чином. Утворені в піролізній камері 9 гази, заздалегідь збагачені киснем первинного повітря, надходять у забірне (вхідне) вікно 33 камери згоряння 32, що розташоване над факелом горіння палива в піролізної камері 9. У обичайці 34 забірного вікна 33 піролізні гази взаємодіють з ґратчастим пластинчастим каталізатором горіння 35. Частина легко займистих газів згорає тут же, підвищуючи температуру і сприяючи розкладанню більш важких компонентів піролізного газу. Згорання піролізних газів відбувається в камері згорання 32. Тяговим зусиллям гази відводяться в сопло 38. В камері згорання 32 згорає переважна частина піролізних газів. Незгоріла частина піролізних газів допалюється в камері допалювання 40, яка являє собою вхідну ділянку системи жарових труб 4 жаротрубного блока 3. Розсікач полум'я 39 попереджує утворення небажаної високотемпературної голки факела полум'я у разі неповного згорання деяких компонентів, наприклад, парів сполук сірки. Оптимальні параметри згорання піролізних газів задаються шляхом регулювання подачі вторинного повітря через регульований канал 37. Засоби утилізації тепла продуктів згорання являють собою теплообмінник, що виконаний по відомій схемі жаротрубного блока. Жаротрубний блок 3 включає систему жарових труб 4, по 6 UA 106650 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 яким протікають продукти згорання піролізних газів, розміщених в проточній водяній сорочці 5 жаротрубного блока 3. Вода виконує функції теплоносія. Засоби подачі первинного повітря в топку 1 містять канал 7, що проходить через нагріту зону жаротрубного блока 3, з вентилятором наддуву 8, короб 25, що з'єднаний з каналом 7 та виконаний з щілинним соплом 26, розташованим в підколосниковому просторі зольника 10, отвори 27, що виконані в бокових плитах 24, через які первинне повітря подається у жаровий (коксовий) шар горіння палива, отвори 28, що виконані в задній плиті 23, через які первинне повітря подається у зону факелу горіння палива на задній плиті 23. Засоби подачі вторинного повітря містять канали фіксованої подачі вторинного повітря у камеру згорання 32 в вигляді каліброваних отворів 36, розташованих по периметру камери згорання 32, і канал 37 регульованої подачі вторинного повітря, виконаний в передній частині камери згорання 32 та оснащений засобами регулювання витрат вторинного повітря. Котел газогенераторний твердопаливний працює наступним чином. Для запуску котла в роботу в піролізну камеру 9 завантажують кускове паливо на 2/3 від максимального об'єму завантаження. Паливо рівномірно розподіляють по всій площі колосникової решітки. Включають вентилятор тяги, розпалюють паливо. Подача первинного повітря відбувається через підколосниковий простір зольника 10 через колосники 20, отвори 27, 28 в бокових 24 та задній 23 плитах в надколосниковий простір. Обмежена кількість первинного повітря подається через дверцята 14 піролізної камери 9. Регулюючи продуктивність вентилятора тяги 6 встановлюють необхідне розрідження в топці. На цьому етапі відбувається утворення коксового шару, розігрівається пальниковий пристрій 2 і система підігріву повітря. Завантажувати паливо для піролізу можна тільки після отримання стабільного жарового (коксового) шару. Під впливом високої температури коксового шару починається процес газифікації палива. Котел налаштовують на спалювання конкретного палива. Для того, щоб створити необхідне розрідження для забору газів і сформувати необхідний факел полум'я поступово збільшують продуктивність вентилятора тяги 6 до моменту впевненого стабільного забору газоповітряної суміші. Оскільки надходження первинного повітря обмежено, то газоповітряна суміш сильно збагачена газами піролізу. Поступово додають первинне повітря через регульований канал 17 в дверцятах 14 піролізної камери 9 до моменту появи білого факела полум'я на вході в пальник 2. Для виведення котла на повну потужність активізують процес піролізу включенням вентилятора 8 наддуву підігрітого первинного повітря. Частина підігрітого первинного повітря збільшує підпір в підколосниковому просторі, друга частина первинного повітря подається через отвори 27 в похилих плитах 24 безпосередньо в пористий коксовий шар горіння палива, частина повітря через отвори 28 задньої плити 23 в зону утворення факела в піролізній камері 9. Регулюючи продуктивність вентилятора 8 наддуву, встановлюють бажаний режим газифікації. У разі спалювання палива з високою вологістю або з великим вмістом летучих речовин, таких як гума, пластик, недостачу первинного повітря компенсують додатковою подачею повітря через регульований канал 18 в дверцятах 15 зольника 10. Правильним налаштуванням режиму можна вважати утворення синього полум'я на вході пальника 2. Колосникова решітка здатна працювати в шаровому, змішаному і піролізному режимах спалювання палива. При спалюванні якісних видів палива таких як антрацит, брикети, суха кускова деревина, вміст піролізних газів швидко зменшується, процес спалювання переходить в режим шарового горіння. Змішаний і піролізний режими спалювання виникають при спалюванні палива з підвищеною вологістю, палива дрібної фракції з великим вмістом піролізних газів, а також при спалюванні гуми, пластиків, інших органічних речовин, як нетрадиційних видів палива. Піролізні гази, збагачені киснем первинного повітря, разом з факелом полум'я подаються на вхід пальникового пристрою 2, де газоповітряна суміш взаємодіє з ґратчастим пластинчастим каталізатором горіння 35. Під впливом високої температури відбувається відновлення двоокису вуглецю в окис вуглецю, а водяної пари в водень, протікають інші хімічні процеси залежно від складу палива. В камері 32 відбувається згорання піролізних газів. Недостачу кисню компенсують подачею вторинного повітря в камеру згоряння через отвори 36. При спалюванні палива з великим вмістом піролізних газів додаткову кількість вторинного повітря подають в камеру згорання 32 через регульований канал 37, переводячи його в положення максимальної подачі повітря. Незгоріла частина піролізних газів допалюється в камері допалювання 40, яка являє собою вхідну ділянку системи жарових труб 4 жаротрубного блока 3. Продукти згорання піролізних газів подаються в першу трубу системи жарових труб 4 жаротрубного блока 3, послідовно протікають по жаровим трубам 4, розміщених в проточній 7 UA 106650 U 5 10 водяній сорочці 5 жаротрубного блока 3. Протікання продуктів згорання по жаровим трубам 4 забезпечується тягою, яку створює вентилятор тяги 6. В результаті теплова енергія продуктів згорання піролізних газів передається до води (теплоносія), що протікає через водяну сорочку 5, з подальшим її використанням споживачами. Особливості виконання котла газогенераторного твердопаливного, що заявляється, забезпечують йому виконання функцій як теплового агрегату (генератора теплової енергії), так і утилізатора відходів таких як гума, пластмаса, органічні побутові відходи, органічні відходи промислового та сільськогосподарського виробництва, інші біомаси. З урахуванням зазначеного даний котел в комерційному обороті буде мати назву "Котел водогрійний газогенераторний твердопаливний - утилізатор (КВГТ-У)". ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 35 1. Котел газогенераторний твердопаливний, що містить топку з піролізною камерою, зольником та колосниковою решіткою, яка розділяє піролізну камеру від зольника та утворена центральною ділянкою, передньою похилою плитою, що виконана у вигляді порожнистого короба зі щілинним соплом, який з'єднаний з каналом нагнітання первинного повітря, та задньою похилою плитою, що виконана з отворами, які з'єднують підколосниковий простір зольника з піролізною камерою, пальниковий пристрій, вхід якого сполучений з вихідним вікном піролізної камери, засоби утилізації тепла продуктів згорання піролізних газів, що виконані в вигляді жаротрубного блока, що містить систему жарових труб, розміщених в водяній сорочці жаротрубного блока, вхід якої сполучений з виходом пальникового пристрою, а вихід - з вентилятором тяги, засоби подачі первинного повітря в піролізну камеру і вторинного повітря в пальниковий пристрій, який відрізняється тим, що колосникова решітка топки виконана в вигляді реторти, утвореної днищем у вигляді колосників, встановлених похило в напрямку від передньої до задньої стінки топки, зазначеними передньою і задньою похилими плитами та боковими плитами, що виконані похилими в напрямку від днища та з отворами, що з'єднують підколосниковий простір зольника з надколосниковим простором піролізної камери, зазначене щілинне сопло порожнистого короба передньої плити розташоване в підколосниковому просторі зольника, а канал нагнітання первинного повітря в зазначений порожнистий короб проходить через нагріту зону зазначеного жаротрубного блока. 2. Котел за п. 1, який відрізняється тим, що вихідне вікно піролізної камери обрамлене обичайкою, яка виступає в об'єм піролізної камери. 3. Котел за п. 1, який відрізняється тим, що між боковими плитами колосникової решітки та боковими стінками топки виконані зазори. 8 UA 106650 U 9 UA 106650 U 10 UA 106650 U Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11