Твердопаливний котел тривалого горіння модель gk-1

Реферат: 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. Має систему регулювання горіння в ручному режимі без автоматики. Ряди труб теплообмінника розміщені під кутом від 1° до 3° відносно горизонтальної площини, що покращує гідродинамічні характеристики котла та покращує роботу котла без циркуляційного насосу. 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. Завантажувальний отвір розміщений під похилим кутом, що робить зручним завантаження сипучого палива, полегшує розпалення палива і робить можливим використання котла на неякісному паливі з великою зольністю. UA 104752 U (54) ТВЕРДОПАЛИВНИЙ КОТЕЛ ТРИВАЛОГО ГОРІННЯ МОДЕЛЬ GK-1 UA 104752 U UA 104752 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 котел, в якому розташовано пічку з колосниками, конвекційну частину, водяну сорочку, засоби подачі окислювача. Конвекційна частина розташована над пічкою та містить водяні труби, вода в яких нагрівається продуктами згоряння палива з пічки (патент України № 56752, опублікований 15.05.2003, бюл. № 5). Недоліком аналогу є відносно великий відсоток недопаленого палива, особливо з великим вмістом вологи та великою зольністю, що збільшує собівартість опалення та необхідність постійної подачі палива, так як тривалість горіння одного його завантаження не велика. За найближчий аналог прийнятий твердопаливний водогрійний котел (патент України № 79594, опублікований 25.04.2013, бюл. № 8/2013), який містить корпус із подвійними стінками, простір між якими заповнено теплоносієм, який, крім того, оснащений каналом подачі повітря, топкою із колосниковими решітками, полицями лабіринтного теплообмінника та завантажувальним отвором, що обладнаний горловиною. Недоліками аналогу 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; - мала теплова ефективність роботи котла, яка обумовлена недосконалою площею поверхонь теплообміну. Полиці лабіринтного теплообмінника виконані паралельними відносно одна одної, що призводить до швидкого забруднення поверхонь теплообміну, які вкриваються сажею і погіршують теплообмін, що робить неможливим використання котла на паливі з великою зольністю; - полиці лабіринтного теплообмінника виконані паралельними відносно одна одної, що збільшує гідродинамічний супротив та ускладнює роботу котла без циркуляційного насоса; - проста форма теплообмінника приводить до швидкого проходження димових газів через конвективну зону, що зменшує кількість тепла, відданого ними; - незручний завантажувальний отвір виконано перпендикулярно землі, це робить незручним завантаження сипучого палива. Задачею корисної моделі є розробка універсального надійного зручного твердопаливного котла тривалого горіння із можливістю його ефективного використання для різних видів твердого палива, підвищення ефективності спалення палива і, відповідно підвищення коефіцієнта корисної дії котла 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 модель GK-1 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 у вигляді труб, заповнених теплоносієм, трубчастими полицями заповненими теплоносієм лабіринтного теплообмінника. Ряди труб зв'язані закріпленими на них пластинами металу товщиною 6-8 мм, створюючи зигзагоподібний у вертикальній площині канал для димових газів. Пластини закріплені по верхніх краях труб. Завдяки виконанню каналу для димових газів зигзагоподібним та шляхом закріплення на трубах пластин досягається збільшення контактної поверхні теплообміну і одночасно збільшення довжини каналу, що приводить до збільшення часу та продуктивності теплообміну і, як результат, значного підвищення ефективності роботи водогрійного котла, тобто до підвищення ККД та, відповідно, економії палива. Крім того, збільшення часу теплообміну призводить до зниження викидів шкідливих речовин(СО, NO 2) із димовими газами. Так як димові гази рухаються знизу догори під певним тиском, то основні потоки димових газів проходять вздовж нижньої сторони пластин. Саме при розміщенні пластин по верхніх краях труб, труби знаходяться на шляху потоків димових газів, причому їх верхні сектори в зоні контакту з пластинами утворюють пастки, які ускладнюють траєкторії руху димових газів по поверхні труб. Таким чином, завдяки закріпленню пластин по верхніх краях труб досягається ще більше підвищення ефективності роботи котла, яке обумовлено збільшенням часу теплообміну. 1 UA 104752 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Висока надійність роботи обумовлена збереженням функціональності навіть при використанні високозольного твердого палива та високого ступеню забруднення конвективної частини котла сажею. Завдяки великому вільному перерізу каналу та рівномірному розподіленню теплової енергії по взаємозв'язаним елементам конструкції фактично виключається прогоряння окремих елементів та в цілому підвищується строк експлуатації котла. Оскільки ряди труб лабіринтного теплообмінника розміщені в котлі під кутом від 1° до 3° відносно горизонтальної площини, це покращує гідродинамічні характеристики котла та покращує роботу котла без циркуляційного насосу. 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, що 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, кожен ряд обладнаний заслінкою (перемикачем шарів горіння палива). Це дозволяє регулювати подачу повітря в верхній та середній шар горіння для роботи котла в режимі верхнього пошарового спалення палива з регулюванням шарів горіння палива. Також перемикачі шарів горіння палива дозволяють використовувати котел в режимі "Довантаження палива", та в звичайному режимі горіння палива в загальному шарі полум'я. 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 перемикачу, яким 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. Корисна модель, що заявляється, пояснюється наступними кресленнями: Фігура 1 зовнішній вигляд корисної моделі; Фігура 2 - поперечний розріз водогрійного твердопаливного котла тривалого горіння модель GK-1; Фігури 3, 4 - поперечний розріз варіантів виконання корисної моделі. Твердопаливний котел тривалого горіння модель GK-1 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 розташовані трубчасті полиці лабіринтного теплообмінника (4). По верхніх краях труб закріплені пластини металу (25), які зв'язують труби теплообмінника (4). 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). Також корпус містить: ревізійний отвір (10), оснащений дверцятами (28), отвір чистки конвекційної частини котла (29), оснащений дверцятами конвекційної частини котла (30), отвір зольника (31), оснащений дверцятами зольника (32), які також використовуються для ручного регулювання горіння в ручному режимі без автоматики (при використання котла за відсутності електроживлення автоматики котла). Над теплообмінником розташований димовідвідний патрубок (16). Котел містить канал подачі повітря (11), з'єднаний з вентилятором (12), та з'єднаний з повітряними форсунками 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 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). Твердопаливний котел тривалого горіння модель GK-1 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 2 UA 104752 U 5 10 15 20 25 30 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 в залежно від ступеня спалення шару палива, а перемикач 24 відкриваються 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 полицями лабіринтного трубчастого теплообмінника 4, передають тепло шляхом конвекції теплоносію, який циркулює по цих водних трубах та між стінками котла 2, та крізь димовідвідний патрубок 16 виводяться назовні. Застосування в конструкції корисної моделі для подачі повітря в топку повітряних форсунок 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. В залежності від необхідної потужності котла, при виготовленні котла збільшується або зменшується кількість рядів труб, кількість труб в ряді, і кількість форсунок, як наведено на фіг. 3 та фіг. 4. Виконані таким чином котли мають аналогічний набір основних частин, як і вищеописаний, аналогічно будуються і працюють аналогічно, але відрізняються тепловою ефективністю роботи. У всіх вищезгаданих варіантах забезпечується однакова нескладна технологія виготовлення і висока надійність роботи котла при малих габаритах і масі. Запропонована корисна модель може бути виготовлена (відтворена) на відомому устаткуванні за допомогою існуючих технологій і матеріалів. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 1. Твердопаливний котел тривалого горіння, що являє собою збірно-зварну конструкцію, щоскладається із таких основних елементів як корпус, між стінками якого розташований теплоносій, топка, лабіринтний теплообмінник, завантажувальний отвір та димовідвідний патрубок, який відрізняється тим, що: - має систему регулювання горіння в ручному режимі без автоматики; - ряди труб теплообмінника розміщені під кутом від 1° до 3° відносно горизонтальної площини, що покращує гідродинамічні характеристики котла та покращує роботу котла без циркуляційного насоса; - 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; - завантажувальний отвір розміщений під похилим кутом, що робить зручним завантаження сипучого палива, полегшує розпалення палива і робить можливим використання котла на неякісному паливі з великою зольністю. 2. Котел за п. 1, який відрізняється тим, що теплообмінник має меншу кількість рядів труб, кількість труб в ряді та кількість форсунок у топці. 3. Котел за п. 1, який відрізняється, що теплообмінник має більшу кількість рядів труб, кількість труб в ряді та кількість форсунок у топці. 3 UA 104752 U 4 UA 104752 U 5 UA 104752 U 6 UA 104752 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 7