Твердопаливний котел тривалого горіння

Реферат: Твердопаливний котел тривалого горіння містить циліндричні корпус і паливну трубу з водяними сорочками, які розташовані концентрично і разом утворюють кільцеву камеру згоряння з кришкою в її верхній частині, а також колосник і зольник з повітропроводом. В проміжку між нижньою кромкою паливної труби і колосником додатково встановлено ще один повітропровід у вигляді пустотілого кільця з соплами. При цьому кришка камери згоряння виконана пустотілою, обладнана патрубком для примусової подачі повітря і служить ємністю для його підігріву, причому обидва повітроводи підключено до пустотілої кришки кільцевої камери згоряння. UA 119043 U (12) UA 119043 U UA 119043 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до теплоенергетики, а саме, до теплогенеруючих пристроїв, що працюють на твердому паливі і можуть бути використані для опалення житлових і промислових будівель, а також для гарячого водопостачання. Відомий "Водогрійній твердопаливний котел тривалого горіння", Патент UA 74485 U 10.05.2012, опубл. 25.10.2012, бюл. № 20, що містить циліндричний корпус з водяною сорочкою, колосник, зольник, бокові дверцята для завантаження котла і видалення золи, верхній і нижній повітропроводи з проміжною ємністю для підігріву повітря, причому верхній повітропровід оснащений телескопічним пристроєм, що забезпечує його переміщення вниз по мірі згоряння палива в верхньому шарі. Недоліками такого рішення є: - неефективне використання поверхні теплообміну котла, тому що паливо горить лише у верхньому шарі і велика частина поверхні теплообмінника стикається з холодним паливом, що зберігається в ньому, а не з газоповітряною сумішшю палаючого палива в зоні горіння, особливо на початковій стадії горіння, коли весь об'єм котла зайнято паливом; - утрудненість подачі повітря в зону горіння знизу через великий по висоті шар палива над нижнім повітропроводом, особливо при повному завантаженні котла вугіллям і, як наслідок, неповне згоряння палива і зниження продуктивності котла; - неможливість видалення попелу під час роботи котла, тому що горіння відбувається у верхньому шарі і зола накопичується, погіршуючи подачу повітря знизу; - утрудненість дозавантаження котла паливом через бокові дверцята до повного закінчення процесу горіння, тому що горіння відбувається у верхньому шарі палива і доступ до нього перекрито верхнім повітропроводом; - неможливість застосування колосника, який був би заповнений теплоносієм, що не дозволяє забезпечити передачу через нього тепла з зони горіння. Найбільш близьким з відомих технічних рішень до описуваного є "Отопительный котёл с верхней подачей угля в зону горения" [патент РФ RU 2357156 від 21.03.2008, опубл. 27.05.2009], який містить циліндричний корпус з розташованою по його осі вертикальною паливною трубою, обидва з водяними сорочками, причому корпус і паливна труба разом утворюють кільцеву камеру згоряння з кришкою в її верхній частині, зольник з повітропроводом, круглий колосник, що являє собою два розрізаних по діаметру півкола, поворотних на певний кут. Недоліками такого технічного рішення є: - неповноцінне згоряння палива, так як повітропровід зольника, що подає повітря тільки знизу, не забезпечує ефективне продування досить великого по висоті шару палива під паливної трубою і це знижує продуктивність котла, а також призводить до підвищеного золооутворення; - неповноцінне використання повітропроводу, який подає з зольника холодне, не підігріте повітря, що знижує ККД котла; - неможливість застосування колосника, який був би заповнений теплоносієм, через необхідність забезпечення йому можливості повороту на певний кут, і це останнє не дозволяє забезпечити передачу тепла теплоносію через колосник, а також перегріває його. В основу корисної моделі поставлена задача в відомій конструкції котла підвищити ефективність згоряння палива і, відповідно, збільшити ККД котла за рахунок установки додаткового кільцевого повітропроводу, який забезпечує подачу повітря зверху в зону горіння, причому підігрітого в ємності підігріву повітря у вигляді пустотілої кільцевої кришки кільцевої камери згоряння, яка водночас використовується і для підігріву повітря з повітропроводу зольника. При цьому завдяки тому, що нижня частина камери згоряння обладнана ежекційною системою, ефект від застосування додаткового повітропроводу посилюється. Також ККД збільшується завдяки виконанню колосника проточним, наповненим теплоносієм. Поставлена задача вирішується тим, що твердопаливний котел тривалого горіння,що містить циліндричні корпус і паливну трубу з водяними сорочками, які розташовані концентрично і разом утворюють кільцеву камеру згоряння з кришкою в її верхній частині, а також колосник і зольник з повітропроводом, відповідно до корисної моделі, в проміжку між нижньою кромкою паливної труби і колосником встановлено ще один повітропровід у вигляді пустотілого кільця з соплами, при цьому кришка камери згоряння виконана пустотілою, обладнана патрубком для примусової подачі повітря і служить ємністю для його підігріву, причому обидва повітроводи підключено до пустотілої кришки кільцевої камери згоряння. Крім цього, зазначений результат досягається тим, що додатково установлений повітропровід обладнано повітронаправляючою пластиною, яка встановлена уздовж його 1 UA 119043 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 периметру похило до площини повітропроводу, що разом з внутрішньою стінкою корпусу котла утворює ежекційну систему Крім цього, зазначений результат досягається тим, що колосник виконано проточним, наповненим теплоносієм. Перераховані вище нові ознаки - додатковий кільцевий повітропровід з соплами, що разом з повітропроводом зольника підключені до ємності підігріву повітря - при їх взаємодії з відомими корпусом котла, паливною трубою, колосником, зольником - дозволяють забезпечити нові технічні властивості корисної моделі - підвищення ефективності використання обладнання і поліпшення якості процесу горіння палива, що дозволяє отримати суттєвий позитивний ефект підвищити коефіцієнт корисної дії котла, збільшити його продуктивність і поліпшити експлуатаційні характеристики. На кресленні показано схему котла відповідно до корисної моделі. Твердопаливний котел тривалого горіння складається з корпусу 1 і паливної труби 2, обидва з водяними сорочками 3, які з'єднані патрубками між собою, при цьому паливна труба 2 обладнана знімною кришкою 4. Також котел складається з кільцевої камери згоряння 5, проточного колосника 6, заповненого теплоносієм, зольника 7 з нижнім повітропроводом 8. Крім цього, котел додатково обладнано верхнім кільцевим повітропроводом 9, що має поздовжні щілинні сопла 10 по всьому його периметру. Обидва повітропроводи - верхній і нижній приєднано до пустотілої кришки 11, що є ємністю підігріву повітря і має патрубок 12 для його примусової подачі. Кільцевий повітропровід по всьому периметру обладнано повітронаправляючою пластиною 13, яка спільно з внутрішньою поверхнею корпусу 1 котла утворює кільцевий ежекційний канал 14. На схемі показано потоки повітря і димогазів: 15 - нижнього повітропроводу, 16 - верхнього повітропроводу, суміші повітря і димогазів 17 в камері згоряння і патрубку 18 виходу димогазів. Котел працює наступним чином. Через патрубки холодної та гарячої води котел підключають до системи опалення, а патрубок 18 виходу димогазів - до димоходу або димососу. При цьому пустотілу кришку 11 кільцевої камери згоряння через патрубок 12 підключають, наприклад, до турбовентилятора, що забезпечує примусову подачу повітря в повітропроводи 8 і 9. Тверде паливо завантажують в паливну трубу 2 через знімну кришку 4. Це паливо під власною вагою надходить в зону горіння - нижню частину камери згоряння над проточним колосником 6. Більша частина (80 %) повітряного потоку 15 нижнього повітропроводу проходить в кільцеву камеру згоряння через відносно тонкий шар палива в ній, забезпечуючи активне окислення цього тонкого шару палива. Утворений в результаті горіння цього палива газоповітряний потік, створений нижнім повітропроводом 8, змішується з частиною газоповітряного потоку 16, створеного верхнім повітропроводом 9 при горінні палива під паливною трубою і через ежекційний канал 14 надходить до кільцевої камери згоряння 5. У той же час менша частина (20 %) газоповітряного потоку, створеного нижнім повітропроводом 8 при горінні палива під паливної трубою, також змішується з повітряним потоком верхнього повітропроводу, який далі проникає через зазори під і над верхнім кільцевим повітропроводом в камеру згоряння. Обидва потоки повітря 15 і 16 забезпечують необхідний процес окислення палива як в тонкому його шарі кільцевої камери згоряння, так і в зоні горіння під паливною трубою. При цьому суміш димогазів і повітряних потоків верхнього і нижнього повітропроводів, що утворилася в зазорі між повітронаправляючою пластиною 13 і внутрішньою стінкою корпусу котла, має більші швидкість і тиск в ежекційному каналі 14, ніж суміш димогазів і повітряних потоків в зазорі між паливною трубою і направляючою пластиною. Це викликано тим, що повітряний потік нижнього повітропроводу проходить через відносно менший шар палива в зоні горіння кільцевої камери згоряння, ніж повітряний потік того ж повітропроводу через зону горіння під паливною трубою. В результаті виникає ежекційний ефект в кільцевому каналі 14, завдяки якому димогази із зони горіння під паливною трубою набувають додаткову тягу і ефективніше видаляються з зазначеної зони горіння. Виділена в процесі горіння палива теплова енергія передається теплоносію через стінки корпусу 1 і паливної труби 2, а також через проточний колосник 6. Таким чином, застосування в конструкції котла додаткового верхнього повітропроводу забезпечує ефективне постачання повітряним киснем верхнього шару палива, особливо в зоні горіння під паливної трубою, що істотно підвищує ефективність горіння і зменшує відсоток палива, яке не догоріло, а також покращує здатність самоподачі палива з паливної труби в зону горіння. 2 UA 119043 U 5 10 Наявність ежекційної системи в зоні горіння завдяки установки повітронаправляючої пластини підсилює зазначені ефекти. Переваги запропонованого опалювального котла з верхньою подачею палива в зону горіння полягають у тому, що завдяки забезпеченню ефективного процесу горіння палива як в кільцевій камері, так і особливо під паливною трубою, з'являється можливість широкодіапазонного керування продуктивністю котла шляхом незалежного регулювання повітряних потоків верхнього і нижнього повітропроводів різними можливими способами (заслінками, турбонагнітачами і ін.). Крім цього, завдяки застосуванню додаткового верхнього повітропроводу забезпечується ефективне горіння палива на його конусній поверхні природного укосу, що покращує умови самоподачі палива в зону горіння і суттєво зменшує золоутворення. Останнє дозволяє при наявності водонаповнених колосників обладнати зольник простими механічними золовидаляючими пристроями, як то шуровки, протряски і т. ін., що істотно підвищує тривалість роботи котла без частих завантажень і розпалень. Крім цього, наявність ємності підігріву повітря, що подається в обидва повітропроводи, істотно підвищує ККД котла. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 1. Твердопаливний котел тривалого горіння, що містить циліндричні корпус і паливну трубу з водяними сорочками, які розташовані концентрично і разом утворюють кільцеву камеру згоряння з кришкою в її верхній частині, а також колосник і зольник з повітропроводом, який відрізняється тим, що в проміжку між нижньою кромкою паливної труби і колосником додатково встановлено ще один повітропровід у вигляді пустотілого кільця з соплами, при цьому кришка камери згоряння виконана пустотілою, обладнана патрубком для примусової подачі повітря і служить ємністю для його підігріву, причому обидва повітроводи підключено до пустотілої кришки кільцевої камери згоряння. 2. Котел за п. 1, який відрізняється тим, що додатково установлений повітропровід обладнано повітронаправляючою пластиною, яка встановлена уздовж його периметра похило до площини повітропроводу, що разом з внутрішньою стінкою корпусу котла утворює ежекційну систему. 3. Котел за п. 1, який відрізняється тим, що колосник виконано проточним, наповненим теплоносієм. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3