Піч на твердому паливі

Корисна модель має відношення до побутових печей для твердого палива й може бути використана при будівництві житлових і не житлових приміщень. Відома паливна піч, описана в патенті №5965U (МПК7 F24B1/24, 2005) [1]. Піч містить корпус із димоходом і кожухом із вхідними отворами. Корпус складається з топки з отворами, зольника з отворами для подачі підігрітого повітря, що сполучений з димоходом. У корпусі розташовані колосник і відбивач, розміщений перед димоходом. У цій печі отвори в зольнику виконані над відбивачем. Димохід сполучений з димососом, що сприяє при розпалу виникненню більше інтенсивної тяги. Це забезпечує ефективне протікання процесу. Тепло, що утвориться при згорянні твердого палива, нагріває корпус печі й кожух. Повітря, що пройшло між корпусом і кожухом, нагрівається, а потім через отвори в корпусі попадають у топку. Тут він проводить сублімацію й сушіння палива. Пари, смолистих сполук і вологи що утворилися при цьому, попадають на колосник, де відбуваються процеси горіння й розкладання, і більша частина їх згоряє. Смолисті сполуки, що залишилися, і ви-гарний газ попадають на відбивач, на якому догоряють при додатковій подачі гарячого повітря через отвори в зольнику. Таким чином, конструкція паливної печі, описаної в [1], забезпечує ефективне згоряння твердого палива, що обумовлює більше високий ККД печі. Однак наявність димососа ускладнює конструкцію печі й вимагає додаткових енергетичних витрат на початковій стадії розігріву печі. Крім того, при завантаженні топки сипучим паливом (тирса, лузга й т.п.) колосник перекривається і вихід продуктів горіння з топки утр уднений. При цьому послу підпалювання палива процес горіння вповільнюється й навіть може припинитися. Таким чином, відома піч обмежена розміром використовуваного твердого палива. Відома піч на твердому паливі, описана в патенті України №59142А на винахід "Теплогенератор" (МПК7 F24B7/02, 2003) [2]. Піч містить корпус із димоходом і кожухом із вхідними отворами, що складається зі сполученої з димоходом через патрубок із заслінкою топки з отворами, перегородки, установленої в топці перед димоходом, зольника, що сполучений з димоходом, колосника. Топка складається з камери згоряння й допалювання. У камеру допалювання через отвори уведені інжектори з патрубками підведення підігрітого повітря. Перегородка виконана горизонтально й примикає до задньої стінки корпуса. Колосник має вертикальні перфоровані колони. До камери допалювання топки додатково приєднаний вертикальний опускний канал з камерою золовловлення для сполучення з димоходом. Зольник має впускний регульований шибер і виконаний з можливістю сполучення з димоходом за допомогою випускної заслінки крізь опускний канал. У початковий період роботи печі паливо в ній горить у режимі прямого горіння, при якому продукти горіння в основному відводяться з камери допалювання безпосередньо в димохід. Режим прямого горіння сприяє швидкому прогріву корпуса, перегородки й інжекторів. Після розігріву топки продукти горіння виходять із камери допалювання в димохід через вертикальний опускний канал. Пари смолистих сполук, потрапляють в камеру допалювання, змішуються з підігрітим вторинним повітрям, що надходить через інжектори, і догоряють. Регулювання процесу горіння здійснюють шляхом регулювання впускного шибера й випускної заслінки зольника, а також випускного шибера камери золовловлення. Наявність у колосника вертикальних перфорованих колон сприяє підведенню повітря усередину маси сипкого палива й об'ємного шару горіння. Однак наявність впускного регульованого шибера в зольнику обумовлює горіння твердого палива, при якому повітря проходить за схемою: зольник-топка-камера допалювання. Це сприяє утворенню вигарного газу й взаємодії парів води із твер дим паливом у топці. Це веде до значно го зниження ККД печі. Крім того, наявність камери допалювання, а також вертикальних перфорованих колон, установлених у топці, зменшує простір для розміщення топкової сировини. І для збереження корисного об'єму топки виникає необхідність у збільшенні масогабаритних параметрів усього пристрою. Введення в камеру допалювання інжекторів з патрубками підведення підігрітого повітря й наявність вертикального опускного також спричиняє збільшення масогабаритних параметрів. В основу корисної моделі поставлене завдання - створити таку піч на твердому паливі, що у порівнянні з піччю, обраною як прототип, мала більше високий ККД і низькі масогабаритні параметри. Поставлене завдання вирішується в пропонованій печі, що містить корпус із димоходом, кожухом із вхідними отворами, що складається зі сполученої з димоходом через патрубок із заслінкою топки з отворами й зольника, що повідомляється з димоходом, перегородку, установлену в топці перед димоходом, інжектор і колосник, установлені в корпусі. Відповідно до корисної моделі вхідний отвір кожуха має регулятор подачі повітря, перегородка з'єднана з колосником і перекриває переріз корпуса з боку топки, колосник постачений бічними перфорованими стінками, установленими із зазором щодо корпуса, зольник з'єднаний безпосередньо з димоходом через окремий патрубок із заслінкою. Для досягнення більш високого результату інжектор розташований під колосником і виконаний, принаймні, у ви гляді однієї трубки з отворами уздовж її й з регульованим вхідним отвором. Трубка розташована в площині паралельної площини колосника, причому осі отворів уздовж тр убки спрямовані до площини колосника під кутом 0°-90°. З'єднання перегородки з колосником і перекриття нею перерізу корпуса з боку топки перешкоджає потраплянню продуктів горіння безпосередньо в димохід, сприяє проходженню їх, завдяки отворам у топці, через колосники. При такому способі спалювання твердого палива виключається зіткнення вуглекислого газу з вуглецем, що приводить до збільшення ККД печі. Крім того, при такому розташуванні перегородки виключається камера допалювання, що веде до зниження масогабаритних параметрів. Наявність у колосника бічних перфорованих стінок, установлених із зазором щодо корп уса забезпе чує форм уванн ю по ток у гарячо го по ві тря між корпусом і перфорованою стінкою, сприяє більше інтенсивній передачі тепла корпусу топки й підвищенню ККД. Крім того, наявність бічних стінок колосника замість об'ємних вертикальних колосників, дозволяє зменшити масогабаритні параметри печі. З'єднання зольника безпосередньо з димоходом через окремий патрубок із заслінкою виключає, у порівнянні з відомою піччю [2], вертикальний опускний канал, що спричиняє зменшення масогабаритних параметрів. Поряд із цим виключається камера золовловлення, що усуває з устрічні потоки повітря з газоподібними продуктами горіння в топці, що сприяє збільшенню тяги й , як наслідок, підвищенню ККД печі. Розташування інжектора під колосником і виконання його, принаймні, у вигляді однієї трубки з отворами уздовж її й з регульованим вхідними отвором, а також розташування трубки в площині паралельної площині колосника так, що осі отворів уздовж трубки спрямовані до площини колосника під кутом 0°-90°, дозволяє нагрівати повітря біля колосника до більше високої температури, що веде до підвищення ККД. Разом з тим, таке розташування інжектора дозволяє виключити завихрювач які є в інжекторі, описаному в [2], що сприяє зниженню масогабаритних параметрів. На Фіг.1 зображений вигляд попереду пропонованої печі; на Фіг.2 зображений переріз печі по А-А. Пропонована піч містить корпус 1 з димоходом 2, кожухом 3 із вхідними отворами 4. Корпус складається зі сполученої з димоходом 2 через патрубок 5 із заслінкою 6 топки 7 з отворами 8 і зольника 10, що сполучений з димоходом 2. Корпус 1 містить перегородку 9, установлену в топці 7 перед димоходом 2, колосник 11 і інжектор. Перегородка 9 з'єднана з колосником 11 і перекриває переріз корпуса з боку топки 7. Колосник 11 має бічні перфоровані стінки 12, установлені із зазором 13 щодо корпуса 1. Зольник 10 з'єднаний безпосередньо з димоходом 2 через окремий патрубок 14 із заслінкою 15. Інжектор розташований під колосником 11 і виконаний, у вигляді трубок 16 з регульованим вхідним отвором і в площині паралельної площині колосника 11. Уздовж трубок 16, виконані отвори 17, осі яких спрямовані до площини колосника під кутом 0°-90°. Вхідний отвір 4 кожуха 3 має регулятор 18 подачі повітря. Пропонована піч на твердому паливі працює в такий спосіб. Для розпалу печі через завантажувальний люк на колосник 11 спочатку кладуть дрова середньої товщини невеликим шаром, зверху розташовують тріски, а потім папір або інший легко займистий матеріал. Відкривають заслінку 6 при закритій заслінці 15. Запалений факел поміщають у топку 7 і закривають завантажувальний люк. Полум'я від факела переходить на тріски, і вона загоряється. Тепло від палаючої тріски сушить і нагріває дрова, створюючи необхідні умови для запалення товсти х дров. На цьому етап розпалу закінчується. Із цього моменту заслінку 6 закривають, а заслінку 15 відкривають. Тепло, що утворилося при згорянні дров, нагріває корпус 1 і димохід 2, створюючи при цьому тягу. Повітря із вхідного отвору 4 проходить між кожухом 3 і корпусом 1 і нагрівається. Потім він попадає в топку 7 через отвори 8 у верхній її частині, суши ть верхні ряди дров, здійснює сублімацію смолистих речовин з деревини й наповнює киснем топку 7. Пари смолистих з'єднань під дією зниженого тиску, створюваного тягою, попадають на колосник 11, і деяка їхня частина запалюється. Колосник 11 у цьому випадку виконують функцію накопичувача тепла, забезпечуючи умо ви окислювання поруч розташованого вуглецю - твердого палива (для протікання реакції окислювання вуглецю необхідна початкова температура від 300-500°С). Полум'я проникає через колосник 11 у зольник 10. У цьому місці незгоріла частина смолистих з'єднань при зустрічі з теплим утримуючий кисень повітрям, що надходить із отворів 17 у трубці 16, догоряє, і тут також протікає реакція 2СО+О2=2СО2. (СО утворюється в незначній кількості при взаємодії гарячих парів води із твердим паливом). При такому способі спалювання твердого палива виключається зіткнення вуглекислого газу з вуглецем і реакція, при якій утвориться вигарний газ із поглинанням тепла, не відбувається. Провалена частина вугі ль у зольник 10 повільно згоряє, тому що тут висока температура й потік збідненого киснем повітря. Частина попелу, що утворюється в зольнику 10, вилітає в димохід 2 і осідає в нижній його частині. У міру згоряння дров чергову порцію підкладають у топку 7 через завантажувальний люк. Швидкість спалювання твердого палива регулюється за допомогою регулятора 18 у вхідному отворі 4 кількістю забірного повітря. Таким чином, пропонована піч на твердому паливі в порівнянні з піччю, обраної як прототип, має біль ше високий ККД за ра хунок створення такої схеми проходження повітря: топка-зольник, що обумовлює більш ефективне спалювання палива, і більш низькі масогабаритні параметри за рахунок виключення камери допалювання, об'ємних вертикальних колосників, вертикального опускного каналу.