Пристрій для ефективного спалювання палива без доступу атмосферного повітря

Реферат: Пристрій для ефективного спалювання палива без доступу атмосферного повітря складається з опалювального котла з димарем і камери згорання, виконаної з можливістю подачі палива. Опалювальний котел додатково обладнаний парогенератором, стінки якого виконані подвійними з можливістю заповнення простору між ними водою, при цьому парогенератор встановлений на димарі або виконує роль димаря, забезпечений системою подачі водяної пари в камеру згорання, системою подачі води, а камера згорання забезпечена колосниками. UA 103458 U (12) UA 103458 U UA 103458 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області енергетики, а саме до способу спалювання палива (рідкого, твердого, газоподібного) в опалювальних котлах індивідуального і колективного користування, та може бути використана в енергетиці, в житловому - комунальному господарстві для забезпечення опалювання, гарячого водопостачання та ін. Відомий опалювальний котел, що містить вертикальний циліндровий корпус з димарем, кожух, встановлений на корпусі котла із забезпеченням водяної сорочки, циліндровий теплообмінник, встановлений у верхній частці корпусу котла із зазором, камеру згорання палива, встановлену в нижній частині корпусу котла, в якій виконаний отвір для подачі палива, дверний отвір, засіб подачі повітря, при цьому в камеру згорання палива встановлений похилий випарний майданчик так, що верхній край похилого випарного майданчика розташований з боку дверного отвору, а отвір для подачі палива виконаний з боку дверного отвору, і в нього встановлена трубка подачі палива, при цьому трубка подачі палива встановлена безпосередньо на верхній край похилого випарного майданчика, а засіб подачі повітря виконаний у вигляді вентилятора, закріпленого на дні кожуха котла (див. пат. RU №2546370, МПК F 24Н 1/00, 1/24, опубл. 10.04.2015). Відомий пристрій вибраний як прототип. Прототип і пристрій, що заявляється, мають наступні спільні ознаки: - вертикальний циліндровий корпус, виконаний у вигляді кожуха із забезпеченням водяної сорочки; - камера згорання палива, виконана з можливістю подачі палива; - димар. Проте відомий опалювальний котел має наступні недоліки: - використовується лише для рідкого палива; - має низьку ефективність згорання палива. В основу корисної моделі поставлено задачу створення високоефективного пристрою для спалювання палива без доступу атмосферного повітря при одночасному зменшенні шкідливих викидів в атмосферу. Поставлена задача вирішується у пристрої для ефективного спалювання палива без доступу атмосферного повітря, що складається з опалювального котла з димарем і камери згорання, виконаної з можливістю подачі палива, тим, що опалювальний котел додатково обладнаний парогенератором, стінки якого виконані подвійними з можливістю заповнення простору між ними водою, при цьому парогенератор встановлений на димарі або виконує роль димаря, забезпечений системою подачі водяної пари в камеру згорання, системою подачі води, а камера згорання забезпечена колосниками. При цьому парогенератор може бути забезпечений системою контролю надлишку водяної пари. Новим у корисній моделі є те, що опалювальний котел додатково обладнаний парогенератором, стінки якого виконані подвійними з можливістю заповнення простору між ними водою, при цьому парогенератор встановлений на димарі або виконує роль димаря, забезпечений системою подачі водяної пари в камеру згорання, системою подачі води, а камера згорання забезпечена колосниками. При цьому парогенератор може бути забезпечений системою контролю надлишку водяної пари. Відомо, що дрова - найбільш поширений вид палива, вони горять при температурі 800900 °C. Відомо, що спалювання вуглеводневого палива передбачає подачу атмосферного повітря в зону горіння. Також відомо, що в повітрі міститься близько 21 % кисню, необхідного для горіння, а основна частка повітря - азот, який служить баластом, що відбирає для свого нагріву тепло із зони горіння. При цьому частка азоту повітря окислюється з утворенням отруйного газу - діоксиду азоту. Крім того, необхідність мати постійну протоку атмосферного повітря в камері згорання приводить до винесення та неповного використання кисню повітря, і, як наслідок, існує необхідність мати надлишкову кількість повітря, що подається, а неповне згорання вуглеводневого палива, приводить до зменшення теплотворної здатності палива і викидів в атмосферу продуктів неповного згорання палива, чадного газу, золи і SO2. Процес горіння, будь-якого виду палива, зводитьсяв основному до окислення вуглецю і водню, а також їх похідних. Наприклад, при нагріванні до 350 °C у присутності залізного або нікелевого каталізатора відбувається розкладання метану. Пристрій, що заявляється, дозволяє здійснювати ефективне спалювання палива, без доступу атмосферного повітря у присутності водяної пари і продуктів її розкладання у присутності каталізатора і при відсутності кисню повітря, при температурі 400-960 °C та атмосферному тиску, а як каталізатор використовують залізо, нікель і їх оксиди. Таким чином кисень, необхідний для горіння палива, витягується з води шляхом її каталітичного низькотемпературного піролізу в камері згорання. При цьому отриманий з води 1 UA 103458 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 кисень покриває потреби горіння палива, внаслідок чого, відсутня необхідність у використанні кисню з атмосферного повітря. Через відсутність в зоні горіння палива атмосферного азоту утворення діоксиду азоту NO2 не відбувається. А наявність в зоні горіння палива додаткового горючого газу водню, як продукту піролізу води, приводить до збільшення часу горіння палива і його повнішому згоранню. Що, в свою чергу, істотно знижує викиди шкідливих речовин в атмосферу. Крім того, відсутня витрата тепла на нагрівання азоту повітря, відбувається витрачання цього тепла на повніше згорання продуктів розкладання палива. Все наведене вище приводить до збільшення часу згорання однієї і тієї ж кількості палива в 2-3 рази відносно часу згорання палива в звичайних умовах, а також до істотної економії палива, зниження кількості викидів шкідливих газів в атмосферу. Технічний результат корисної моделі, що заявляється, полягає в інтенсифікації процесів горіння та теплообміну, підвищенні ефективності згорання палива. Зовнішній вигляд парогенератора наведений на фіг. 1, де: а) вигляд збоку, в) вигляд зверху. Опалювальний котел, обладнаний парогенератором, наведений на фіг. 2, де: 1) корпус парогенератора 2) порожнина для води 3) внутрішня стінка парогенератора 4) рівень води 5) підривний клапан 6) пристрій для підведення води 7) пробка 8) штуцер 9) паропровід, розташований назовні опалювального котла 10) каталізатор 11) димар 12) опалювальний котел 13) паропровід, розташований усередині котла 14) колосники 15) камера згорання (топка) 16) пристрій для подачі палива 17) пристрій для подачі повітря 18) пристрій для подачі водяної пари в камеру згорання 19) технологічний вузол для ревізії. Пристрій, який заявляється, працює таким чином: Парогенератор наповнюють водою до необхідного рівня. У камеру згорання опалювального котла через пристрій подачі палива 16 завантажують будь-яке паливо і підпалюють його. Пристрій для подачі повітря 17 відкрито. У димар 11 надходять гарячі димові гази і віддають тепло воді, яка знаходиться в парогенераторі 1. Парогенератор 1 розміщується на димарі 11 опалювального котла 12, або внутрішня стінка парогенератора 3 утворює димар. Для забезпечення безпеки на парогенераторі 1 встановлений підривний клапан 5. Водяна пара по паропроводу 9, розташованому назовні або усередині 13 опалювального котла 12, прямує в камеру згорання 15. Пристрій подачі повітря 17 закривається і водяна пара проходить по паропроводу 9, або 13 крізь пристрій 18 для подачі водяної пари, в камеру згорання 15. Далі водяна пара крізь колосники 14 надходить на каталізатор 10, який розігрівається, при цьому температура горіння палива досягає 400-960 °C. Відбувається піроліз водяної пари на водень і кисень. Кисень окислює паливо та підтримує його горіння. Водень горить і виділяє додаткове тепло. При цих температурах всі хімічні реакції проходять з великою швидкістю. При цьому згорання палива відбувається при закритому пристрої подачі повітря 17. Проведення горіння палива в цих умовах дозволяє одночасно збільшити кількість корисного тепла на 28,4 % а також понизити його втрати на розігрів димових газів і підвищити пірометричний ефект горіння. Кисень, що виділяється, вистачає на якісне горіння палива. Експеримент показав, що навіть пелети, які вимагають великої кількості кисню і додаткового наддуву повітрям, горять при закритому пристрої для подачі повітря 17. Дослідним шляхом встановлено стабільне збільшення часу горіння всіх видів палива. При однакової кількості дров час їх горіння при працюючому парогенераторі 1 збільшується 2-2,5 разу, а вугілля у 2,5-3 рази, при цьому збільшується кількість корисного тепла. Наприклад, 1,6 кг дров в процесі згорання звичайним способом за 25-30 хвилин свого горіння нагріли 150 літрів води на 4 градуси. При працюючому парогенераторі 1,6кг дров горять 70-80 хвилин і нагрівають це ж об'єм води на 6 градусів. При спалюванні вугілля бажано використовувати дрібну фракцію або 2 UA 103458 U 5 10 вугільний пил, вони згорають краще. Дуже добрі результати отримані при спалюванні залишків шинної переробки (сажі) та вугілля. В процесі горіння вугілля час згорання збільшився 2,5 разу, тобто, більше 2,5 години в порівнянні з однією контрольною годиною. При цьому 2,2 кг вугілля у присутності працюючого парогенератора нагріло 150 літрів води на 6 градусів вище, ніж така ж кількість вугілля при спалюванні звичайним способом. В процесі горіння палива при працюючому парогенераторі з димаря не йде дим. Оскільки в камеру згорання палива 15 не надходить повітря, що містить азот, зменшуються викидання діоксиду азоту в атмосферу. Все вищеперелічене приводить до значного зниження викидання шкідливих речовин в атмосферу і до істотної економії вуглеводневого палива, в порівнянні з відомим способом спалювання палива. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 1. Пристрій для ефективного спалювання палива без доступу атмосферного повітря, що складається з опалювального котла з димарем і камери згорання, виконаної з можливістю подачі палива, який відрізняється тим, що опалювальний котел додатково обладнаний парогенератором, стінки якого виконані подвійними з можливістю заповнення простору між ними водою, при цьому парогенератор встановлений на димарі або виконує роль димаря, забезпечений системою подачі водяної пари в камеру згорання, системою подачі води, а камера згорання забезпечена колосниками. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що парогенератор додатково забезпечений системою контролю надлишку водяної пари. 3 UA 103458 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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 4