Водогрійний твердопаливний котел довгого горіння

Реферат: UA 105538 U UA 105538 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель стосується засобів для виробництва теплової енергії, а більш конкретно вона стосується конструкції водогрійних котлів довгого горіння, які працюють на твердому паливі і призначені для теплопостачання та гарячого водопостачання об'єктів, не підключених до центральних систем опалення. Високі ціни на газ та рідке паливо стали серйозним стимулом для все більшого використання твердого палива. Серед твердопаливних котлів останнім часом широкого розповсюдження набули котли довгого горіння. Простота конструкції і безпечність експлуатації, невисока ціна та можливість застосування у віддалених від газових магістралей районах дозволяють легко вирішувати проблеми теплопостачання і гарячого водопостачання окремих об'єктів (шкіл, торгівельних підприємств, адміністративних будівель та ін.), які не підключені до центральних систем опалення. В патентній та науково-технічній літературі описано багато конструкцій твердопаливних котлів довгого горіння. Ці котли мають вертикальну циліндричну камеру горіння з подачею палива зверху і вивантаженням попелу знизу. Камера горіння у таких котлів охоплена водяною сорочкою з вхідним та вихідним штуцерами для підключення до локальної мережі теплопостачання. Подача повітря здійснюється зверху через пристрій, що складається з встановленої по осі камери телескопічної труби, на нижньому кінець якої змонтовано розподільник повітря, а верхній її кінець виходить у камеру підігріву вхідного повітря, яке надходить до неї через отвір у кришці камери. З рівня техніки відомо багато конструкцій твердопаливних котлів довгого горіння, які відрізняються виконанням окремих елементів та пристроїв. Відомі котли [1 і 2] з різними конструкціями розподільників повітря в камері горіння, відомі котли з додатковою водяною сорочкою в камері підігріву повітря [3] та з додатковою подачею повітря в нижню частину камери горіння [4], а також котли, оснащені засобами регулювання тяги [5], та ін. Найближчим до запропонованої корисної моделі серед відомих, за конструкцією та досягнутим результатом, є котел [6], який має вертикальну циліндричну камеру горіння, охоплену водяною сорочкою з вхідним та вихідним штуцерами для підключення до локальної системи теплопостачання. Подача повітря здійснюється зверху через пристрій, який складається з встановленої по осі камери телескопічної труби, на нижньому кінці якої змонтовано розподільник повітря, а верхній її кінець виведений у камеру підігріву вхідного повітря, яке надходить до неї через отвір у кришці камери. Внизу камери горіння встановлена колосникова решітка, яка відділяє камеру горіння від камери накопичення попелу. При цьому видалення попелу з камери накопичення здійснюється оператором через дверцята. Основний недолік описаного котла обумовлений саме операцією видалення попелу, яку оператор виконує після закінчення кожного циклу горіння, шляхом вигрібання попелу з камери накопичення через дверцята за допомогою кочерги в совок, який заздалегідь розміщують перед дверцятами котла. При видаленні попелу оператор згинається або присідає перед дверцятами котла, тому приміщення, у якому встановлено такий котел, повинно бути настільки просторим, щоб оператор міг вільно маніпулювати кочергою та совком. У тісному приміщенні оператор скований у своїх діях, що може привести до помилкових рухів з совком, наповненим гарячим попелом. Задачею запропонованої корисної моделі є удосконалення відомого водогрійного твердопаливного котла довгого горіння шляхом спрощення операцій по його обслуговуванню. Поставлена задача вирішується тим, що в у відомому водогрійному твердопаливному котлі довгого горіння змінено конструкцію засобу для видалення попелу. Технічним результатом від запропонованих удосконалень є значне зменшення розмірів площадки, необхідної для обслуговування котла, що дає можливість зменшити габарити котельні, яка оснащається таким котлом. Спільними суттєвими ознаками корисної моделі з прототипом слід вважати: - водогрійний твердопаливний котел довгого горіння; - котел має вертикальний циліндричний теплоізольований ззовні корпус, в якому розташована камера горіння, охоплена водяною сорочкою з вхідним і вихідним патрубками для води та оснащена пристроєм для подачі повітря; - пристрій для подачі повітря включає телескопічну трубу, нижній кінець якої оснащено розподільником повітря, а верхній кінець виведено в камеру для підігріву вхідного повітря; - у верхній частині камери горіння встановлена місткість для підігріву вхідного повітря та дверцята для подачі палива, а нижня частина камери горіння перекрита колосником, під яким розташована камера збору попелу з дверцятами для його вилучення. Новими суттєвими ознаками корисної моделі у порівнянні з прототипом є такі: 1 UA 105538 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - під колосником встановлено збірник попелу; - збірник попелу виконаний у вигляді лійки, що звужується донизу, та розміщений під лійкою короб-накопичувач для попелу; - короб-накопичувач виконаний так, що розміри його перерізу у площині, паралельній дверцятам для видалення попелу, менші розмірів прохідного отвору цих дверцят; - розміри перетину короба-накопичувача горизонтальною площиною відповідно більші розмірів отвору лійки. Суть корисної моделі ілюструється кресленням, на якому зображено поздовжній розріз запропонованого котла. Запропонований котел є твердопаливним котлом довгого горіння з вертикальною камерою горіння і з верхнім завантаженням палива та верхньою подачею повітря. Котел має циліндричну вертикальну камеру горіння 1, утворену циліндричною стінкою 2, вкритою з зовні теплоізоляцією 3. Зсередини камера горіння охоплена другою циліндричною стінкою 4, а порожнина 5 між обома стінками заповнена водою, тобто є водяною сорочкою, яка сполучена через вхідний 6 та вихідний 7 патрубки з системою циркуляції води. По осі камери горіння встановлено пристрій для підведення повітря, який включає телескопічну трубу 8, нижній кінець якої оснащено розподільником повітря 9, а верхній кінець - виведено в місткість 10 для підігріву вхідного повітря. Повітря подається до камери горіння через отвір 11 в верхній кришці котла, а продукти горіння відводяться через димохід 12, перекритий регулюючим газовий потік шибером 13. Дно камери горіння закрите теплоізоляційним матеріалом 14 та зверху закрите колосником 15. Тверде паливо подається в камеру горіння зверху через дверцята 16, а попіл видаляється знизу через дверцята 17. Для піднімання телескопічної труби з розподільником повітря служить трос 18. Під колосником 15 встановлена лійка 19, яка звужується донизу, а під лійкою розміщений короб-накопичувач 20 для попелу. Зазначений короб-накопичувач виконаний так, що розміри його перерізу у площині, паралельній дверцятам для видалення попелу, менші розмірів прохідного отвору цих дверцят, а розміри перетину короба-накопичувача горизонтальною площиною - більші розмірів отвору лійки. Короб-накопичувач доцільно виконати змінним та встановити його у поступальних напрямних, змонтованих на дні камери для збору попелу (на кресленні не показано). Лійка може бути виконана у вигляді зрізаного конуса або зрізаної піраміди, а короб-накопичувач виконаний відповідно до форми лійки. Запропонований котел доцільно оснастити засобами автоматичного регулювання інтенсивності горіння палива шляхом регулювання подачі повітря до камери горіння через отвір 11, та використовуючи шибер 13, виходячи з температури води, що видається з котла у локальну систему опалення. В процесі роботи запропонованого котла нагрівання води забезпечується за рахунок згоряння твердого палива (вугілля, торфу, брикетів, дров, тирси, відходів деревообробки, пресованої біомаси та ін.). Залежно від виду палива цикл горіння у котлі триває від доби до трьох діб. Перед кожним циклом роботи котел повинен бути виведеним у вихідне положення, при якому розподільник повітря 9 піднятий і зафіксований у верхньому положенні, порожній короб 20 встановлений під лійкою 19, дверцята 17 закриті, а дверцята 16 відкриті. Оператор, стоячи у повний зріст, вручну звантажує паливо в камеру горіння 1 через відчинені дверцята 16 котла. Заповнивши камеру горіння до верху, оператор розкладає поверх твердого палива легкозаймистий матеріал (сухі тріски, стружки) і закриває дверцята 16. За цим оператор опускає розподільник повітря до упору в паливо, перевіряє тягу в котлі та розпалює паливо. У процесі горіння палива повітря надходить через отвір 11 (по стрілці А на кресленні) до камери 10, де воно нагрівається, і далі (по тих же стрілках А) по телескопічній трубі 8 та через розподільник 9 надходить у зону горіння. Повітря, що подається до камери згоряння 1, розподіляється рівномірно по фронту горіння завдяки розподільнику. До камери згоряння доцільно направляти таку кількість повітря, щоб вогнище ефективного горіння становило 10-15 см шару палива. У міру згоряння палива і зменшення його об'єму рівень вогнища горіння опускається донизу. Одночасно з ним опускається і розподільник 9 повітря, який спирається на робочу поверхню палива. При цьому тепло, що виділяється при згорянні палива, передається, воді, яка знаходиться у водяній сорочці. Залишки попелу після закінчення циклу роботи котла висипаються (по стрілках В) крізь колосник 15 і по похилій поверхні лійки 19 скочуються у короб 20. Утворені пічні гази, під впливом розрідження, яке регулюється шибером 13 в димоході 12, та під впливом тангенціального потоку повітря в камері горіння піднімаються вгору (по стрілках Б) і проходять через зазор між стінкою камери для нагрівання повітря та водяною сорочкою і виходять назовні через димохід (по стрілці Б). При цьому пічні гази з одного боку нагрівають вхідне повітря перед подачею його у зону горіння, а з другого боку нагрівають воду у водяній сорочці. По закінченні кожного циклу горіння оператор виконує дії по видаленню попелу. При 2 UA 105538 U 5 10 15 20 25 30 35 цьому він, стоячи у повний зріст, чіпляє кочергою короб-накопичувач 20 за вухо 21 та витягує його через дверцята 17, а далі виносить його з приміщення, у якому встановлено котел. Таким чином у даній операції повністю відсутні дії з розміщення совка для попелу перед дверцятами та дії по вигрібанню попелу з камери під колосником в совок. Всі операції по обслуговуванню котла, як завантаження палива, так і видалення попелу, виконуються оператором стоячи, тому нема потреби у великій площадці перед дверцятами котла для безперешкодних та безпечних дій оператора. Оскільки зазначений короб-накопичувач виконаний так, що розміри його перерізу у площині, паралельній дверцятам для видалення попелу, менші розмірів прохідного отвору цих дверцят, то він безперешкодно проходить крізь дверцята при встановленні під лійку та вийманні звідти. Виконання короба-накопичувача таким, що розміри його перетину горизонтальною площиною, більші розмірів отвору лійки, забезпечують потрапляння попелу з лійки в короб без висипання за його межі. При використанні змінних коробів-накопичувачів скорочується процес вилучення попелу, який зводиться до заміни повного короба порожнім. Поступальні напрямні для короба-збірника, змонтовані на дні камери для збору попелу, спрощують та полегшують виконання дій по вилученню та встановленню короба під лійкою. При виконанні лійки у вигляді зрізаного конуса, а короба циліндричним, спрощується процес виготовлення котла. У випадку виконання лійки у вигляді зрізаної піраміди ускладнюється виготовлення, однак з'являється можливість виконати короб-накопичувач прямокутним з довжиною, набагато більшою відповідного розміру горловини лійки, що збільшить місткість короба. Запропонований котел зберігає всі позитивні якості прототипу, тобто він використовує дешеве та доступне (у порівнянні з газом чи мазутом) тверде паливо, має просту конструкцію і тому дешевий у виготовленні, а також безпечний в експлуатації. Разом з цим запропоновані удосконалення забезпечують йому суттєву перевагу, яка полягає у спрощенні обслуговування та зменшенні простору навколо котла, необхідного для виконання операцій по його обслуговуванню. В результаті цього, для встановлення запропонованого котла, потрібна площа приміщення значно менша ніж для прототипу. Іншими словами, котельня з запропонованим котлом має менші габарити, в результаті чого знижується її ціна та скорочуються витрати енергії на обігрівання повітря у приміщенні котельні, а також на компенсацію втрат тепла через стіни та стелю контейнера великих розмірів. Джерела інформації: 1. UA 50141 по МПК F23B 10/00. 2. UA 57194 по МПК F23 L 1/00. 3. UA 48303 по МПК F23B 60/00. 4. UA 74485 по МПК F23 L 1/00; F23B 60/00. 5. UA 51473 по МПК F23L 1/00. 6. UA 89114 по МПК F23L 1/00 - прототип. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 1. Водогрійний твердопаливний котел довгого горіння, що має вертикальний циліндричний теплоізольований ззовні корпус, в якому розташована камера горіння, охоплена водяною сорочкою з вхідним і вихідним патрубками для води та оснащена пристроєм для подачі повітря, що включає телескопічну трубу, нижній кінець якої оснащено розподільником повітря, а верхній кінець виведено в камеру для підігріву вхідного повітря, при цьому у верхній частині камери горіння встановлена камера для підігріву вхідного повітря та дверцята для подачі палива, а нижня частина камери горіння перекрита колосником, під яким розташована камера збору попелу з дверцятами для його вилучення, який відрізняється тим, що під колосником встановлено збірник попелу, виконаний у вигляді лійки, що звужується донизу, та розміщений під лійкою короб-накопичувач для попелу, виконаний так, що розміри його перерізу у площині, паралельній дверцятам для видалення попелу, менші розмірів прохідного отвору цих дверцят, а розміри перетину короба-накопичувача горизонтальною площиною - більші розмірів отвору лійки. 2. Водогрійний твердопаливний котел довгого горіння за п. 1, який відрізняється тим, що короб встановлений у поступальних напрямних, змонтованих на дні камери для збору попелу. 3. Водогрійний твердопаливний котел довгого горіння за п. 1, який відрізняється тим, що короб виконаний змінним. 4. Водогрійний твердопаливний котел довгого горіння за п. 1, який відрізняється тим, що лійка виконана у вигляді зрізаного конуса або зрізаної піраміди, короб-накопичувач виконаний відповідно до форми лійки. 3 UA 105538 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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