Твердопаливний котел тривалого горіння модель kw-gsn

Реферат: Твердопаливний котел тривалого горіння являє собою збірно-зварну конструкцію, містить корпус, між стінками якого розташований теплоносій, топку, лабіринтний теплообмінник, завантажувальний отвір та димовідвідний патрубок. Містить систему регулювання подачі повітря в ручному режимі без автоматики та автоматичному - з автоматикою, короби та труби теплообмінника, канал для димових газів виконаний зигзагоподібної форми, спеціальні ревізійні отвори та отвір для завантаження сипучого палива. UA 109210 U (54) ТВЕРДОПАЛИВНИЙ КОТЕЛ ТРИВАЛОГО ГОРІННЯ МОДЕЛЬ KW-GSN UA 109210 U UA 109210 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до водяного опалення, а саме до автономних побутових котлів, що працюють на твердому паливі та призначені для опалювання житлових і промислових будинків в автоматичному та ручному режимі. Відомий Опалювальний твердопаливний котел з регульованою подачею окислювача (патент України №90631, опублікований 10.06.2014, бюл. № 11/2014) який містить систему подання окислювача до камери згоряння палива, яка включає топку та зольну частину, розташовані у корпусі котла. Система подання окислювача включає засіб подання первинного потоку окислювача, виконаний з можливістю подання окислювача до зольної частини, та засіб подання вторинного потоку окислювача, виконаний з можливістю подання окислювача до топки. При цьому засіб подання вторинного потоку окислювача містить засоби виходу окислювача, розташовані на різній висоті один відносно одного. Засоби подання первинного та вторинного потоку окислювача містять засоби для регулювання швидкості подачі окислювача до топки та зольної частини відповідно. Недоліками аналога є: - недосконала система подачі повітря в топку, що не передбачає регулювання подачі повітря в ручному режимі без автоматики, внаслідок чого відсутня можливість використання котла без електроенергії; - відсутня система подачі повітря в топку на передній і задній стінці топки призводить до швидкого забруднення їх поверхонь та збільшує відсоток недопаленого палива; - недосконала система подачі повітря в топку, не дозволяє повністю вимикати подачу повітря в окремі шари горіння, це робить неможливим використання котла на паливі з високим відсотком вологи; - мала тривалість горіння палива в котлі, яка обумовлена тим що паливо в топці горить одразу все (система подачі повітря в топку не дозволяє повністю вимикати подачу повітря в окремі шари горіння), це також ускладнює регулювання температури та потужності котла; - подача окислювача (повітря) здійснюється в зольну частину (під колосникову решітку) крізь отвори розсікачів, це призводить до того що вони постійно забиваються і потребують ручного зняття та очищення оператором котла та потребують постійного нагляду за котлом; - подача окислювача (повітря) здійснюється в зольну частину через отвори розсікачів, це призводить до швидкого забруднення їх поверхонь та робить неможливим використання котла на паливі з великою зольністю. За найближчий аналог прийнятий Твердопаливний котел тривалого горіння модель GK-1 (патент України №104752, опублікований 10.02.2016 р., бюл. № 3/2016), який являє собою збірно-зварну конструкцію, що складається із таких основних елементів як корпус, між стінками якого розташований теплоносій, топка, лабіринтний теплообмінник, завантажувальний отвір та димовідвідний патрубок. Має систему регулювання горіння в ручному режимі без автоматики. Ряди труб теплообмінника розміщені під кутом від 1° до 3° відносно горизонтальної площини. Недоліками аналога є: - дверцята топки котла не мають водоохолодження, це призводить до суттєвих тепловтрат котла; - складна форма поверхонь полиць лабіринтного теплообмінника робить незручним та складним чистку конвективної зони котла, та ускладнює використання котла на паливі з великою зольністю; - мала теплова потужність, яка обумовлена тим, що корисна модель даної конструкції не дозволяє виготовити котел потужністю більше 250 кВт. - мала кількість форсунок та рядів форсунок в топці, це ускладнює використання котла на паливі з високим відсотком вологи. Задача корисної моделі є розробка більш потужного, універсального, надійного твердопаливного котла тривалого горіння із можливістю його ефективного використання для різних видів твердого палива, підвищення ефективності спалення палива і, відповідно підвищенням коефіцієнта корисної дії котла та збільшеним строком використання, при спрощенні його конструкції, із можливістю регулювання та перемикання шарів горіння палива, а також можливістю регулювання подачі повітря в автоматичному та ручному режимі без автоматики, для використання котла при відсутності електроживлення автоматики котла. Поставлена задача вирішується тим, що твердопаливний котел тривалого горіння являє собою збірно-зварну конструкцію, що складається із таких основних елементів як корпус, між стінками якого розташований теплоносій, топка, лабіринтний теплообмінник, завантажувальний отвір та димовідвідний патрубок, згідно з корисною моделлю: - містить систему регулювання подачі повітря в автоматичному та ручному режимі без автоматики для використання котла за відсутності електроживлення; 1 UA 109210 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - містить короби та труби теплообмінника, які розміщені в котлі за задньою стінкою топкової камери під кутом 90 градусів відносно горизонтальної площини; - містить канал для димових газів зигзагоподібної форми; - містить спеціальні ревізійні отвори для чистки поверхонь на верхніх та нижніх краях теплообмінника; - містить отвір для завантаження сипучого палива, розміщений під кутом від 25° до 45° відносно горизонтальної площини, із дверцятами з системою водоохолодження. Згідно з корисною моделлю, має більшу площу поверхонь теплообмінника з розміщенням в ньому більшої кількості труб, кількості рядів труб, та кількості коробів і наявності більшої кількості форсунок у топці з розміщенням на всіх бокових стінках топки. Конструкція теплообмінника дозволяє виготовляти котли більшої потужності. Канал для димових газів виконано зигзагоподібної форми, завдяки чому збільшується контактна поверхня теплообміну і одночасно довжина каналу, що призводить до збільшення часу та продуктивності теплообміну; Проста форма трубчастих та вертикальних коробів теплообмінника зменшує його забруднення сажею та золою, і робить зручним та простим очищення зовнішніх поверхонь теплообмінника, це дозволяє експлуатувати котел на неякісному паливі з великою зольністю та вологістю; По верхніх та нижніх краях теплообмінник обладнаний спеціальними ревізійними отворами, для чистки поверхонь теплообмінника, це робить більш зручним та простим процес чистки котла, Завантажувальний отвір розміщений в котлі під кутом від 25° до 45° відносно горизонтальної площини, та має форсунку для розпалення палива, що робить зручним завантаження сипучого палива, полегшує розпалення палива, і робить можливим використання котла на неякісному паливі; Дверцята котла мають систему водоохолодження, це значно зменшує втрати тепла та збільшує ККД котла. Твердопаливний котел тривалого горіння модель KW-GSN містить корпус із потрійними стінками, простір між двома стінками заповнено теплоносієм, а простір між другою і третьою стінкою заповнений теплоізолюючим утеплювачем та оснащений каналами подачі повітря з перемикачами шарів горіння палива, завдяки яким можливо точно регулювати і контролювати процес верхнього пошарового горіння палива, та можливо налаштувати котел для горіння неякісного палива з великою зольністю та вологістю. Внутрішній простір котла має топкову камеру із колосниковими решітками, виконаними в вигляді труб, заповнених теплоносієм, трубчасті та вертикальні короби заповнені теплоносієм лабіринтного теплообмінника. Над топкою розташована перша частина теплообмінника в вигляді одного ряду труб не зв'язаних між собою, які розсікають полум'я та сприяють більш правильному розповсюдженню полум'я по теплообміннику. За задньою стінкою топкової камери розміщена друга частина теплообмінника в вигляді двох або трьох рядів труб теплообмінника, та від двох до чотирьох коробів лабіринтного теплообмінника, які розміщені в котлі за задньою стінкою топкової камери під кутом 90 градусів відносно горизонтальної площини. В залежності від необхідної потужності котла збільшується кількість труб, кількість рядів труб та кількість коробів теплообмінника - така конструкція теплообмінника дозволяє виготовляти котли потужністю до 2000 кВт. По верхніх та нижніх краях теплообмінник обладнаний спеціальними ревізійними отворами, для чистки поверхонь теплообмінника. Така конструкція теплообмінника зменшує його забруднення сажею та золою, а наявність по верхніх та нижніх краях теплообмінника ревізійних отворів робить більш зручним та простим, процес чистки котла, та дає можливість використання котла на паливі з великою зольністю та вологістю. Труби та короби лабіринтного теплообмінника, які розміщені в котлі під кутом 90 градусів відносно горизонтальної площини,створюють зигзагоподібний у горизонтальній площині канал для димових газів. Завдяки виконанню каналу для димових газів зигзагоподібним, досягається збільшення контактної поверхні теплообміну та одночасно збільшення довжини каналу, що призводить до збільшення часу та продуктивності теплообміну і, як результат, значного підвищення ефективності роботи водогрійного котла, тобто до підвищення ККД та, відповідно, економія палива. Крім того, збільшення часу теплообміну призводить до зниження викиді шкідливих речовин(СО, NO2) із димовими газами. Дверцята котла мають підривний клапан та систему водоохолодження, це значно зменшує втрати тепла та збільшує ККД котла. 2 UA 109210 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Похилий завантажувальний отвір розміщений в котлі під кутом від 25° до 45° відносно горизонтальної площини, та обладнаний патрубком подачі повітря для розпалення палива і дверцятами з підривним клапаном та системою водоохолодження, робить дуже зручним завантаження сипучого палива, полегшує розпалення палива, і робить можливим використання котла на неякісному паливі з великою зольністю. Топка додатково містить горизонтально розміщені ряди форсунок, які виступають в топку на 10-15 мм, і розташовані між каналом подачі повітря та топкою на всіх стінках топки, тобто на бічних стінках, а також передній та задній стінці топки, кожен ряд обладнаний заслінкою (перемикачем шарів горіння палива), це дозволяє регулювати подачу повітря в верхній, середній та нижній шар горіння для роботи котла в режимі верхнього пошарового спалення палива з регулюванням шарів горіння палива. Також перемикачі шарів горіння палива дозволяють повністю відключати шари горіння палива, і використовувати котел в різних режимах: в режимі "Довантаження палива", в звичайному режимі горіння палива в загальному шарі полум'я, в режимі верхнього пошарового спалення палива, та в інших режимах. Простір під колосниковою решіткою має форсунки для горіння нижнього шару палива та обладнано дверцятами для ручного регулювання інтенсивності горіння палива при відсутності електроживлення автоматики котла. Завдяки перемикачам, якими обладнані форсунки для горіння нижнього шару палива, регулюється подача повітря в нижній шар горіння, для чистки котла, допалення залишків палива в котлі, та при використанні котла в звичайному режимі горіння палива в загальному шарі полум'я. В задній частині теплообмінника розташований димовідвідний патрубок, обладнаний спеціальними ревізійними отворами для чистки димоходу та димовідвідного каналу. Корисна модель пояснюється кресленнями: Фігура 1 - зовнішній вигляд корисної моделі; Фігура 2 - поперечний розріз моделі; Твердопаливний котел тривалого горіння модель KW-GSN являє собою збірно-зварну конструкцію, що складається з корпусу (1), між стінками якого розташований теплоносій (2), який підводиться і відводиться за допомогою патрубків підведення (6) і відведення (7) теплоносія. В корпусі розміщена топка (3), в нижній частині якої розташовані колосникові труби (8). Над топкою та за задньою стінкою топки розташовані трубчасті та вертикальні короби, заповнені теплоносієм лабіринтного теплообмінника (4). По верхніх та нижніх краях теплообмінника розміщені спеціальні ревізійні отвори (25) та (36), для чистки поверхонь теплообмінника (4). Верхній ревізійний отвір (36), оснащений спеціальними дверцятами (30), які виконують функцію вибухового клапану. На зовнішній поверхні корпусу під декоративною обшивкою (15), закріплена теплова ізоляція (5). Корпус містить оснащений горловиною завантажувальний отвір (9), який має дверцята завантажувального отвору (26), з підривнім клапаном (27), дверцята котла (26), (28), мають систему водоохолодження (29). Також корпус містить ревізійний отвір (10), оснащений дверцятами (28), отвір зольника (31), оснащений дверцятами зольника (32), які також використовуються для ручного регулювання горіння в ручному режимі без автоматики, при використанні котла за відсутності електроживлення автоматики котла. Над теплообмінником розташований димовідвідний патрубок (16), обладнаний спеціальним ревізійним отвором для чистки димоходу (17). Котел містить канал подачі повітря (11), з'єднаний з вентилятором (12), та з'єднаний з повітряними форсунками: (13) для розпалення палива, форсунками (18) верхнього шару горіння палива, форсунками (19) середнього шару горіння палива, форсунками (20) для горіння нижнього шару палива, кількість подачі повітря крізь які регулює блок автоматики (14). Канал подачі повітря (11) оснащено, ревізійним отвором (36), та перемикачами шарів горіння палива: (21) для розпалення палива, (22) для регулювання верхнього шару горіння, (23) для регулювання середнього шару горіння, (24) для регулювання нижнього шару горіння палива. На верхній частині корпусу котла розташовані (33), (34) штуцери для підключення клапанів безпеки котла. В нижній частині корпусу котла розташований штуцер зливу води з котла (35). На фігурі 3 та 4 зображено, як в залежності від необхідної потужності котла, збільшується кількість труб, кількість рядів труб, кількість коробів теплообмінника, і збільшується кількість форсунок. Виконаний таким чином котел має аналогічний набір основних частин, як і вищеописаний, аналогічно будується і працює аналогічно, але відрізняється ще більшою тепловою ефективністю роботи та потужністю. У всіх вищезгаданих варіантах забезпечується однакова нескладна технологія виготовлення і висока надійність роботи котла при малих габаритах і масі. 3 UA 109210 U 5 10 15 20 25 30 35 40 В цілому, технічний результат, який досягається при рішенні поставленої задачі і використанні запропонованого водогрійного твердопаливного котла тривалого горіння модель KW-GSN, полягає в можливості ефективного регулювання теплової потужності корисної моделі, із можливістю регулювання та перемикання шарів горіння палива, що заявляється, максимальному використанні палива, що горить, ефективному використанні корисної моделі при спалюванні різних видів палива, наприклад, таких як дрова, вугілля, вугілля з великою зольністю, солома, торф та інше неякісне паливо, що робить її універсальною, можливості використання при відсутності джерел електроживлення, забезпеченні надійної безперебійної роботи, зручного та раціонального використання, збільшення ефективності згоряння палива, збільшення теплової потужності, та ККД. Твердопаливний котел тривалого горіння модель KW-GSN працює наступним чином. Котел за допомогою патрубків (6) та (7) підключають до системи опалення та заповнюють його теплоносієм. Димовідвідний патрубок (16) приєднують до димової труби котельної, де розміщується котел. Після чого до камери згоряння (3) крізь дверцята (26) завантажують тверде паливо. Паливо укладають шаром на колосникові труби (8) до рівня нижніх меж завантажувального отвору (9). Поверх шару палива послідовно розміщують розпалювальний матеріал: папір, тріски, дрова. Відкривають верхню заслінку (21) на каналі подачі повітря (11), інші заслінки закривають. Вмикають блок автоматики (14), який, в залежності від виставленої на ньому користувачем температури теплоносія, керує швидкістю обертання вентилятора (12), який, в свою чергу, постачає повітря у топку (3) крізь патрубок (13) для розпалення палива. Підпалюють розпалювальний матеріал. Направлений потік повітря із патрубка (13) на верхній шар палива робить процес розпалення максимально спрощеним, і комфортним. Після того, як весь верхній шар палива розгориться, заслінку (21) закривають, і в залежності від типу та якості палива, відкривають по черзі перемикачі шарів горіння палива (22), (23), (24), в залежності від типу та якості палива перемикачі можуть відкриваються частково, для більш точного керування процесом верхнього пошарового спалення палива. Наприклад, при спаленні вугілля перемикачі (22), (23) відкривають по черзі залежно від ступеня спалення шару палива, а перемикач (24) відкривається лише частково. При спаленні деревини перемикачі (22), (23) відкривають по черзі, а перемикач (24) можна не відкривати. Якщо, наприклад, як паливо застосовують солом'яні брикети, то всі заслінки, крім верхньої (22), залишають закритими. Високотемпературні продукти згоряння, проходячи між трубами та коробами лабіринтного теплообмінника (4), передають тепло шляхом конвекції теплоносію (2), який циркулює по цих водних трубах і коробах та між стінками котла, та крізь димовідвідний патрубок (16) продукти згоряння виводяться назовні. Застосування в конструкції корисної моделі для подачі повітря в топку повітряних форсунок (13), (18), (19), (20), оснащених перемикачами шарів горіння палива (21), (22), (23), (24) дозволяє керувати розподілом повітря в зоні горіння залежно від типу палива та ступеня спалювання шару палива, що забезпечує ефективне розпалення та згоряння будь-якого твердого палива, і дозволяє точно керувати процесом горіння шару палива та потужністю котла. Дверцятами зольника (32) використовуються для ручного регулювання інтенсивності горіння палива при відсутності електроживлення автоматики котла. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 60 1.Твердопаливний котел тривалого горіння, що являє собою збірно-зварну конструкцію, який складається із таких основних елементів як корпус, між стінками якого розташований теплоносій, топка, лабіринтний теплообмінник, завантажувальний отвір та димовідвідний патрубок, який відрізняться тим, що: - містить систему регулювання подачі повітря в автоматичному та ручному режимі без автоматики для використання котла за відсутності електроживлення; - містить короби та труби теплообмінника, які розміщені в котлі за задньою стінкою топкової камери під кутом 90 градусів відносно горизонтальної площини; - містить канал для димових газів зигзагоподібної форми; - містить спеціальні ревізійні отвори для чистки поверхонь на верхніх та нижніх краях теплообмінника; - містить отвір для завантаження сипучого палива, розміщений під кутом від 25° до 45° відносно горизонтальної площини, із дверцятами з системою водоохолодження. 2. Котел за п. 1, який відрізняється тим, що має більшу площу поверхонь теплообмінника з розміщенням в ньому більшої кількості труб, кількості рядів труб, та кількості коробів і наявності більшої кількості форсунок у топці з розміщенням на всіх бокових стінках топки. 4 UA 109210 U 5 UA 109210 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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 6