Універсальний опалювальний котел

Реферат: Універсальний опалювальний котел містить змінний колосник, зольник, циліндричний корпус теплообмінника з розміщеною по його осі вертикальною трубою, який утворює з корпусом кільцеву камеру згорання, і патрубок підводу повітря. При цьому співісно з паливною трубою над зольником розміщено колосник, крім того він обладнаний патрубками підводу та відводу рідкого теплоносія і кришкою, і систему теплообміну, яка сформована таким чином, що циліндричні трубопроводи, по яким відведено продукти горіння, розміщені вертикально по окружності між циліндричним корпусом і паливною трубою. В зольнику коаксіально розміщена камера зольника з отворами для підігріву і подачі первинного повітря у камеру згорання, над камерою згоряння розміщено наглядове вікно для контролю процесу горіння та автоматичного завантажування пелет у камеру згоряння, крім того колосник виконаний з можливістю його зміни на другій. В корпусі камери згоряння по радіусу розміщені отвори для підведення вторинного підігрітого повітря для покращення згоряння твердого палива та допалення піролізних газів . UA 113982 U (12) UA 113982 U UA 113982 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до теплоенергетики і може бути використана в опалювальних системах, які виробляють як продукт-теплоносій гарячу воду або будь-який інший рідкий теплоносій, і спрямована на збільшення універсальності котла. Відомий отеплювальний котел з верхнім завантажуванням твердого палива (корисна модель Росії № 95388 МПК F24H 1/08 2010), який містить у собі колосник, зольник, паливну трубу, циліндричний корпус з патрубком для відводу продуктів горіння, патрубки підводу та відводу рідкого теплоносія і кришку, а також систему відводу гарячих продуктів горіння, яка містить циліндричні трубопроводи, які розміщені вертикально в один або кілька (2-5) рядків по окружності між циліндричним корпусом і паливною трубою, при цьому теплоносій циркулює в міжтрубному просторі, а циліндричні трубопроводи відділені від циліндричного корпусу і паливної труби потоком теплоносія. Недоліками відомого пристрою є мала універсальність, невеликі розміри завантажувальної камери, відсутність камери згоряння, відсутність вторинного повітря та підігріву первинного та вторинного повітря, що призводить до зниження ефективності роботи котла; Найближчим аналогом є отеплювальний котел, який містить колосник, зольник, паливну трубу, циліндричний корпус з патрубком для відводу продуктів горіння, патрубки підводу та відводу рідкого теплоносія і кришку, камеру згоряння твердого палива, вісь симетрії якої співпадає з віссю симетрії циліндричного корпусу, та також систему теплообміну, у якій направлені по газоходам гарячі продукти горіння передають тепло циркулюючому рідкому теплоносію крізь розділяючі стінки. У центрі кришки опалювального котла встановлено пальниковий пристрій для підводу вертикально униз і спалювання газоподібного палива у верхній частині паливної труби, що дає можливість експлуатувати опалювальний котел на різноманітних видах палива: твердого та газоподібного. Корисна модель Росії № 103178 МПК F24H 1/08, 2010. Недоліками відомого пристрою є те, що він має невелику завантажувальну камеру, що обмежує ефективність пристрою. Другим недоліком є те, що він не може використовувати різноманітні види палива, тому що він має стаціонарний колосник, який неможливо змінювати для використанні різноманітних видів палива. Крім цього в ньому відсутнє вторинне повітря для спалювання палива. Також немає підігріву первинного та вторинного повітря, що обумовлює відсутність процесу піролізного допалювання газів. Другими недоліками такого опалювального котла є те, що він виконаний частково розбірним, що ускладнює його транспортування та зміну деталей котла. Крім цього цей котел має подачу тільки первинного не підігрітого повітря, що не забезпечує високу температуру горіння та допалювання піролізних газів і не дозволяє спалювати важке паливо (торф, брикети, пелети з соломи та бурого вугілля, агропелети), а це, в свою чергу, обмежує галузь використання відомого котла. Задачею корисної моделі, що заявляється, є удосконалення конструкції пристрою, а також підвищення його універсальності. Поставлена задача вирішується тим, що в універсальному опалювальному котлі, що містить змінний колосник, зольник, циліндричний корпус теплообмінника з розміщеною по його осі вертикальною трубою, який утворює з корпусом кільцеву камеру згорання, і патрубок підводу повітря, при цьому співвісно з паливною трубою над зольником розміщено колосник, крім того він обладнаний патрубками підводу та відводу рідкого теплоносія і кришкою, і систему теплообміну, яка сформована таким чином, що циліндричні трубопроводи, по яким відводяться продукти горіння, розміщені вертикально по окружності між циліндричним корпусом і паливною трубою, згідно з корисною моделлю, в зольнику коаксіально розміщена камера зольника з отворами для підігріву і подачі первинного повітря у камеру згорання, над камерою згоряння розміщено наглядове вікно для контролю процесу горіння та автоматичного завантажування пелет у камеру згоряння, крім того колосник виконаний з можливістю його зміни на другий, а в корпусі камери згоряння по радіусу розміщені отвори для підведення вторинного підігрітого повітря для покращення згоряння твердого палива та допалення піролізних газів, що виділяються з палива в процесі горіння. В універсальному опалювальному котлі, який містить колосник, зольник, паливну трубу, циліндричний корпус з патрубком для відводу продуктів горіння, патрубки підводу та відводу рідкого теплоносія і кришку, камеру згоряння твердого палива, вісь симетрії якої співпадає з віссю симетрії циліндричного корпусу, і також систему теплообміну, у якій направлені по газоходам гарячі продукти горіння передають тепло циркулюючому рідкому теплоносію крізь розділяючі стінки, при цьому система теплообміну між гарячими продуктами горіння і рідким теплоносієм сформована таким чином, що циліндричні трубопроводи, по яким відводяться продукти горіння, розміщені вертикально по окружності між циліндричним корпусом і паливною трубою, колосник виконаний з можливістю його заміни на другий тип, а в зольнику коаксіально 1 UA 113982 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 розміщена камера зольника з отворами для підігріву та подачі первинного повітря у камеру згорання, крім того над камерою згорання розміщено оглядове вікно для контролю процесу горіння та автоматичного завантажування пелет у камеру згорання. Суттєвими ознаками корисної моделі, є те, що універсальний опалювальний котел містить: колосник; зольник; паливну трубу; циліндричний корпус з патрубком для відводу продуктів горіння; патрубки підводу та відводу рідкого теплоносія і кришку; камеру згоряння твердого палива, вісь симетрії якої співпадає з віссю симетрії циліндричного корпусу; систему теплообміну, у якій направлені по газоходам гарячі продукти горіння передають тепло циркулюючому рідкому теплоносію крізь розділяючі стінки; система теплообміну між гарячими продуктами горіння і рідким теплоносієм сформована таким чином, що циліндричні трубопроводи, по яким відводяться продукти горіння, розміщені вертикально по окружності між циліндричним корпусом і паливною трубою; Новими суттєвими ознаками корисної моделі є: - в зольнику коаксіально розміщена камера зольника з отворами для підігріву і подачі первинного повітря у камеру згорання; колосник виконаний з можливістю його зміни на другій; - над камерою згоряння розміщено наглядове вікно для контролю процесу горіння та автоматичного завантажування пелет у камеру згоряння; - в корпусі камери згоряння по радіусу розміщені отвори для підведення вторинного підігрітого повітря для покращення згоряння твердого палива та допалення піролізних газів, що виділяються з палива в процесі горіння; - для підвищення коефіцієнта корисної дії в циліндричних трубопроводах, по яким відводяться продукти горіння, можливе вставлення спіральних турбулізаторів потоку. Таким чином завдяки сукупності відомих і нових суттєвих ознак стало можливим здійснення причинно-наслідкового зв'язку між ними та одержаним технічним результатом. Завдяки тому, що в зольнику коаксіально розміщена камера зольника з отворами для підігріву і подачі первинного повітря у камеру згорання з'являється можливість підвищити температуру згоряння твердого палива, що призводить до збільшення корисної дії котла. Завдяки тому, що колосник виконаний з можливістю його зміни на другій з'являється можливість використовувати різні типи твердого палива, в тому числі застосовувати важке паливо (торф, вугільні та солом'яні брикети, агропелети). Завдяки тому, що над камерою згоряння розміщено наглядове вікно для контролю процесу горіння і автоматичного завантажування пелет, у камери згорання з'являється можливість застосовувати автоматизовану подачу твердого палива (пелет) безпосередньо прямо в камеру згоряння. Завдяки тому, що в корпусі камери згоряння по радіусу розміщені отвори для підведення вторинного підігрітого повітря, процеси згоряння твердого палива покращуються, відбувається допалення піролізних газів, що виділяються з палива в процесі горіння У зв'язку з вказаними конструктивними особливостями пристрою стає можливим удосконалення конструкції пристрою, а також підвищення його універсальності та ефективності. Суть корисної моделі, пояснюється кресленням, де схематично зображений загальний вигляд пристрою та його переріз А-А. Конструктивно котел являє собою збірно-зварену конструкцію, що складається з трьох частин: камери накопичування теплової енергії 1, корпуса теплообмінника 2, кришки-збірника газовідводу 3. В камері накопичування теплової енергії розміщені: 4 - колосник, 5 - камера згоряння, 6 - камера зольника. Універсальний опалювальний котел містить: змінний колосник 4, зольник 7, циліндричний корпус теплообмінника 2, кришку - збірник газовідводу 3 з люком для завантаження палива 8, патрубок відводу продуктів горіння 9, патрубки підводу 10 і відводу 11 рідкого теплоносія, камеру згорання твердого палива 5 над колосником 4 з отворами 12 для підігрітого вторинного повітря, циліндричну паливну трубу 13 для верхнього завантажування твердого палива, вісь симетрії якої співпадає з віссю симетрії циліндричного корпусу теплообмінника 2. Система теплообміну між гарячими продуктами горіння і рідким теплоносієм сформована таким чином, що димові циліндричні труби теплообмінника 14, по яким відводяться продукти горіння - димові гази, розташовані вертикально по окружності між циліндричним корпусом теплообмінника 2 і циліндричною паливною трубою 13, теплоносій циркулює в міжтрубному просторі 15 (переріз АА), а в зоні виходу продуктів горіння тепло передається шляхом конвекції теплоносієм через стінки теплообмінника 16, який циркулює в кільцевому міжтрубному просторі 15. Котел також вміщає камеру зольника 6 з отворами для первинного підігрітого повітря 17. Колосник 2 UA 113982 U 5 10 15 20 25 30 виконаний з можливістю його заміни на другий в залежності від використовуваного типу палива (вугілля, дрова, брикети, пелети, тощо). Над камерою згорання 5 розміщено наглядове вікно 18 для контролю процесу горіння та автоматичного завантаження пелет у камеру згоряння. При цьому камера згоряння виконує функцію ретортної пелетної горілки. Для подачі повітря в камеру горіння на котлі розташований патрубок подачі повітря 19. Горіння палива в камері згоряння відбувається за участю підігрітого повітря, яке проходить по отворах 12 та 17. Котел працює наступним чином. Для розпалювання основного палива на колосник 4 складають легкозаймисте паливо, наприклад дерев'яні щепки, стружка та ін. Після розпалювання і прогріву паливну трубу 13 заповнюють твердим паливом. Тверде паливо, яке завантажене зверху в паливну трубу 13, розміщується на колосникові 4 і під дійством сили важкості під кутом природного відкосу надходить на його периферійну частку. Подача первинного повітря здійснюється через патрубок 16 між зольником 6 і камерою накопичування теплової енергії 1 через отвори 17 та через усю площу колосника 4. Частка підігрітого вторинного повітря спрямовується вверх між камерою накопичування теплової енергії 1 і камерою згорання 5 через отвори 12 для покращення горіння та допалення піролізних газів. Продукти згорання надходять через димові циліндричні труби теплообмінника 11, віддають тепло через стінку теплообмінника 16 шляхом конвекції теплоносію 15, при цьому нагрівають його до необхідної температури. Після цього димові гази надходять в кришку газовідводу 3 і виходять в димову трубу через патрубок 9. Процес горіння протікає в центральній зоні камери згорання 5 менш інтенсивно ніж на периферії самої камери згорання, в зоні горіння. По мірі горіння зола з зони, яка розміщена під паливної трубою 13 надходить під дією сили вагомості в камеру зольника 6. Гази згорання з цієї зони частку свого тепла передають шару палива, котре вже підігрітим надходить в зону горіння, змішується з виділеними газами, віддає тепло водяному носію 15. Опалювальний котел має КПД 85-90 % в залежності від типу палива, температура одержуваної гарячої води 90 °C, періодичність обслуговування котла - 1 раз протягом 12-48 годин в залежності від якості палива і погодних умов. Для підтримки найбільш економічного режиму роботи системи температура відведених газів повинна бути в межах 100-120 °C (але не більше 180 °C і не менше 60-80 °C). Конструкція опалювального котла з верхньою подачею палива в зону горіння забезпечує саморегулювання товщини шару палаючого твердого палива, стабільність процесу горіння, економічність і легкість обслуговування. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 Універсальний опалювальний котел, що містить змінний колосник, зольник, циліндричний корпус теплообмінника з розміщеною по його осі вертикальною трубою, який утворює з корпусом кільцеву камеру згорання, і патрубок підводу повітря, при цьому співвісно з паливною трубою над зольником розміщено колосник, крім того він обладнаний патрубками підводу та відводу рідкого теплоносія і кришкою, і систему теплообміну, яка сформована таким чином, що циліндричні трубопроводи, по яким відводяться продукти горіння, розміщені вертикально по окружності між циліндричним корпусом і паливною трубою, який відрізняється тим, що в зольнику коаксіально розміщена камера зольника з отворами для підігріву і подачі первинного повітря у камеру згорання, над камерою згоряння розміщено наглядове вікно для контролю процесу горіння та автоматичного завантажування пелет у камеру згоряння, крім того колосник виконаний з можливістю його зміни на другий, а в корпусі камери згоряння по радіусу розміщені отвори для підведення вторинного підігрітого повітря для покращення згоряння твердого палива та допалення піролізних газів, що виділяються з палива в процесі горіння. 3 UA 113982 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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