Пиролизный котел с воздушным коллектором в зоне горения

Полезная модель к теплоэнергетики, а именно - к бытовым печам для твердого топлива. Технический результат от использования заявленного технического решения заключается в повышении эффективности устройства за счет снижения энергозатрат на подогрев воздуха для горения топлива. Устройство содержит корпус из листового металла, в котором размещены пиролизная камера с колосниковой решеткой, теплообменник и зольный отсек с поддувалом, зольный отсек и блок управления. Котел имеет внешнюю водяную рубашку, а теплообменник состоит из секций с дымоходом между ними. В котле смонтирована система подачи воздуха, включающая в себя воздухонагнетатель и воздуховоды и, имеющая дымоотвод с вытяжной трубой. Пиролизная камера и теплообменник сопряжены и разнесены в горизонтальной плоскости с возможностью образования между ними внутренней водяной рубашки. Секции теплообменника расположены вертикально, Над пиролизной камерой и над теплообменником выполнены люки для их прочистки, а в нижней части корпуса предусмотрено сливное отверстие. Средство подачи воздуха в пиролизную камеру выполнено в виде основного и дополнительного коробов, прикрепленных открытой частью изнутри пиролизной камеры и имеют вертикальный ряд сквозных отверстий. Короба соединены с зольным отсеком, имеющим отверстие для соединения с вспомогательным коробом с воздухонагнетателем. Дверцы проемов в котле герметично закрываются и имеют термоуплотнения. Варианты конструкции корпуса и теплообменника и размещения его элементов, в пиролизной камере под загрузочным люком установлен дополнительный воздуховод соединенный с основными воздуховодами и, имеющий ряд отверстий, направленных в сторону горящего топлива. Фиг. 6 - в бюлл, 1 н.п., 10 з.п. ф-лы, 24 ил.

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, а именно - к бытовым печам для твердого топлива.

Известен пиролизный котел с воздушным коллектором в зоне горения, содержащий корпус из листового металла, в котором размещены пиролизная камера, теплообменник и зольный отсек с поддувалом, причем пиролизная камера имеет колосниковую решетку и дверцы загрузочного устройства, топки и зольного отсека, и блок управления, связанный с элементами системы отопления, при этом листовой металл корпуса, пиролизная камера и теплообменник образуют внешнюю водяную рубашку, а теплообменник состоит из секций, соединенных с системой рециркуляции жидкого теплоносителя, между секциями образован дымоход, а в котле смонтирована система подачи воздуха, включающая в себя воздухонагнетатель и воздуховоды и, имеющая дымоотвод с вытяжной трубой (сайт http://gion-teplo.com/kotly-tverdotoplivnye/18-kotly-tverdotoplivnye-defro-optima-komfort. Твердотопливные котлы DEFRO, 2013 г.).

Данное техническое решение является наиболее близким к полезной модели, поэтому принято за прототип.

Недостатками прототипа являются невысокая эффективность горения из-за низкой температуры поступающего в топку воздуха и энергозатрат на его нагревание.

Технический результат от использования заявленного технического решения заключается в повышении эффективности устройства за счет снижения энергозатрат на подогрев воздуха для горения топлива.

Ниже приведены общие и частные существенные признаки, характеризующие причинно-следственную связь полезной модели с указанным техническим результатом.

Пиролизный котел с воздушным коллектором в зоне горения содержит корпус из листового металла, в котором размещены пиролизная камера, теплообменник и зольный отсек с поддувалом. Пиролизная камера имеет колосниковую решетку и дверцы загрузочного люка, проема топки и зольного отсека, и блок управления, связанный с элементами системы отопления. Листовой металл корпуса, пиролизная камера и теплообменник образуют внешнюю водяную рубашку. Теплообменник состоит из секций, соединенных с системой рециркуляции жидкого теплоносителя. Между секциями образован дымоход. В котле смонтирована система подачи воздуха, включающая в себя воздухонагнетатель и воздуховоды и, имеющая дымоотвод с вытяжной трубой. Воздухонагнетатель снабжен регулятором подачи воздуха, пиролизная камера и теплообменник сопряжены и разнесены в горизонтальной плоскости. Пиролизная камера расположена с передней, а прикрепленный к ней теплообменник размещен с задней стороны котла и имеет внутреннюю, наружную и, по меньшей мере, одну среднюю секции, которые расположены вертикально. Внутренняя и наружная секции закрыты сверху, средняя секция сверху соединена с верхней частью внешней водяной рубашки. Все секции с боков соединены с внешней водяной рубашкой. Внутренняя секция, сопряженная с пиролизной камерой, является внутренней водяной рубашкой, образованной распорками между теплообменником и пиролизной камерой. Все секции снизу имеют донышки, упомянутая колосниковая решетка выполнена из труб, отверстия которых с обоих концов сообщены с внешней водяной рубашкой, загрузочное устройство размещено на наклонной поверхности, выполненной в верхней части корпуса, на которой над пиролизной камерой и над теплообменником выполнены люки для их прочистки, охваченные одной общей герметично соединенной с листом корпуса рамкой, снабженной крышкой, разъемно соединенной с последней посредством резьбового соединения. Крышка с внутренней стороны снабжена прокладкой из термостойкого материала. В нижней части корпуса со стороны теплообменника смонтировано кольцо, один торец которого приварен к теплообменнику, а на другом торце разъемно закреплена крышка со сливной пробкой. Средство подачи воздуха в пиролизную камеру выполнено в виде основного и дополнительного коробов П-образного поперечного сечения, прикрепленных открытой частью к боковым сторонам листов обшивки изнутри пиролизной камеры и имеют вертикальный ряд сквозных отверстий, выполненных в закрытой части коробов, торцы которых загерметизированы сверху заглушками. В нижней части указанных коробов выполнены входные отверстия, соединенные с зольным отсеком, имеющим отверстие для соединения с вспомогательным воздуховодом, на котором размещен воздухонагнетатель. Дверцы в зольном отсеке, в проемах топки и загрузочного устройства пиролизной камеры шарнирно прикреплены одной стороной к корпусу и снабжены резьбовой рукояткой, сопряженной с вырезом в пластине, прикрепленной к дверце и - с резьбовым пальцем, шарнирно прикрепленным к корпусу. Каждая дверца с внутренней стороны имеет слои: усилитель, жаростойкий шнур, асбестовые листы и огнезащитный лист, сопрягаемые с рамкой дверцы в ее закрытом состоянии. Указанные нижние части внешней F и внутренней L водяных рубашек могут быть закрыты поддоном зольного отсека с расположением на расстоянии от него указанных донышек секций. Листы обшивки теплообменника могут быть закрыты днищем в промежутке между указанными поддоном и донышками с возможностью образования придонной горизонтальной водяной рубашки. Указанные нижние части внешней и внутренней водяных рубашек герметично соединены с верхней частью зольного отсека. Обшивка теплообменника может быть герметично закрыта днищем, расположенным на расстоянии от верхней части зольного отсека с возможностью образования горизонтальной водяной рубашки, соединенной с указанными внешней и внутренней водяными рубашками. Внутренняя секция теплообменника, расположенная у пиролизной камеры имеет Г-образную форму, короткая полка которой, внедрена в пиролизную камеру, а наружная секция, расположенная около дымоотвода, выполнена с наклонным срезом в верхней части, ориентированным в сторону выхода из котла. Наружная секция теплообменника, расположенная около дымоотвода наклонена в сторону выхода из котла. Передняя и задняя стенки корпуса выполнены наклонными с возможностью его расширения вверх. В пиролизной камере под загрузолчсным люком установлен дополнительный воздуховод соединенный с основными воздуховодами и, имеющий ряд отверстий, направленных в сторону горящего топлива. Указанный воздухонагнетатель расположен в верхней части вспомогательного воздуховода. Указанный воздухонагнетатель расположен в нижней части вспомогательного воздуховода.

Устройство иллюстрируется чертежами, где: на фиг. 1 представлен вид спереди; на фиг. 2 - вид А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - вид Б-Б на фиг. 2, вариант; на фиг. 5 - вид А-А на фиг. 1, вариант; на фиг. 6 - вид Б-Б на фиг. 2, вариант; на фиг. 7 - вид Г-Г на фиг. 6; на фиг. 8 - вид IV на фиг. 5; на фиг. 9 вид 1 на фиг. 2; на фиг. 10 - водяная рубашка, вариант; на фиг. 11 - вид В-В на фиг. 1, вариант; на фиг. 12 - продольный разрез пиролизной камеры, вариант; на фиг. 15 - продольный разрез пиролизной камеры, вариант; на фиг. 16 - рамка дверцы, в изометрии; на фиг. 17 - крышка люка, в изометрии; на фиг. 18 - вид Д на фиг. 17; на фиг. 19 - заглушка, в изометрии; на фиг. 20 - вид В-В на фиг. 1, вариант; на фиг. 21 - дверца, вид сверху; на фиг. 22 - вид Е-Е на фиг. 21; на фиг. 23 - вид Г-Г на фиг. 1; на фиг. 24 - вид VI на фиг. 22.

Пиролизный котел с воздушным коллектором в зоне горения содержит корпус 1 из листового металла, в котором размещены пиролизная камера 2, теплообменник 3 и зольный отсек 4 с поддувалом 5.

Пиролизная камера 2 имеет колосниковую решетку 6 и дверцы 7 загрузочного люка 8, проема топки 9 и зольного отсека 4, и блок управления 10, связанный с элементами системы отопления.

Листовой металл корпуса 1, пиролизная камера 2 и теплообменник 3 образуют внешнюю Р водяную рубашку 11.

Теплообменник 3 состоит из секций, соединенных с системой рециркуляции жидкого теплоносителя.

Между секциями образован дымоход 12, причем ширина D части дымохода, ориентированного к пиролизной камере в 1,5-3 раза превышает ширину d последующих частей дымохода.

В котле смонтирована система подачи воздуха, включающая в себя воздухонагнетатель 13 и воздуховоды и, имеющая дымоотвод 14 с вытяжной трубой 15.

Воздухонагнетатель 13 снабжен регулятором подачи воздуха 16.

Пиролизная камера 2 и теплообменник 3 сопряжены и разнесены в горизонтальной плоскости.

Пиролизная камера 2 расположена с передней, а прикрепленный к ней теплообменник 3 размещен с задней стороны котла и имеет внутреннюю 17, наружную 18 и, по меньшей мере, одну среднюю 19 секции, которые расположены вертикально.

Внутренняя 17 и наружная 18 секции закрыты сверху, а средняя 19 секция сверху соединена с верхней частью N внешней водяной рубашки 11.

Все секции с боков соединены с внешней F водяной рубашкой 11.

Внутренняя секция 17, сопряженная с пиролизной камерой 2, является внутренней L водяной рубашкой, образованной распорками 20, установленными между секцией 17 и пиролизной камерой 2.

Все секции снизу имеют донышки 21, а упомянутая колосниковая решетка 6 выполнена из труб, отверстия которых с обоих концов сообщены с внешней F водяной рубашкой.

Загрузочный люк 8 размещен на наклонной поверхности, выполненной в верхней части корпуса 1, на которой над пиролизной камерой 2 и над теплообменником 3 выполнены люки 22 и 23 для их прочистки, охваченные одной общей герметично соединенной с листом корпуса 1 рамкой, 24 снабженной крышкой 25, разъемно соединенной с последней посредством резьбового соединения.

Крышка 25 с внутренней стороны снабжена прокладкой 26 из термостойкого материала.

Под крышкой 25 в люках 22 и 23 устанавливается заглушка 27 с пластинчатой пружиной 28 и ручкой 29.

В нижней части корпуса 1 со стороны теплообменника 2 смонтировано кольцо 30, один торец которого приварен к теплообменнику 3, а на другом торце разъемно закреплена крышка 31 со сливной пробкой 32.

Средство подачи воздуха в пиролизную камеру 2 выполнено в виде основных 33 и 34 коробов П-образного поперечного сечения, прикрепленных открытой частью к боковым сторонам листов обшивки изнутри пиролизной камеры 2 и имеют вертикальный ряд сквозных отверстий 35, выполненных в закрытой части коробов 33 и 34, торцы которых загерметизированы сверху заглушками (не показано).

В нижней части указанных коробов 33 и 34 выполнены входные отверстия 36 и 37, соединенные с зольным отсеком 4, имеющим отверстие 38 для соединения с вспомогательным воздуховодом 39, на котором размещен воздухонагнетатель 13.

Дверцы 7 в зольном отсеке 4, в проемах топки 9 и загрузочного люка 9 пиролизной камеры 2 шарнирно прикреплены одной стороной к корпусу 1 и снабжены резьбовой рукояткой 40, сопряженной с вырезом в пластине 41, прикрепленной к дверце 7 и - с резьбовым пальцем 42, шарнирно прикрепленным к корпусу.

Каждая дверца 7 с внутренней стороны имеет слои: усилитель, жаростойкий шнур, асбестовые листы и огнезащитный лист (не показано), сопрягаемые с рамкой дверцы в ее закрытом состоянии.

Указанные нижние части внешней F и внутренней L водяных рубашек могут быть закрыты поддоном 43 зольного отсека 4 с расположением на расстоянии от него указанных донышек 21 секций (фиг. 14).

Листы обшивки теплообменника 3 могут быть закрыты днищем 44 в промежутке между указанными поддоном 43 и донышками 21 с возможностью образования придонной M горизонтальной водяной рубашки (фиг. 11).

Указанные нижние части внешней F и внутренней L водяных рубашек могут быть герметично соединены с верхней частью 45 зольного отсека 4 (фиг. 15).

Обшивка теплообменника 3 может быть герметично закрыта днищем 44, расположенным на расстоянии от верхней части 45 зольного отсека 4 с возможностью образования горизонтальной N водяной рубашки, соединенной с указанными внешней F и внутренней L водяными рубашками (фиг. 20).

Внутренняя секция 17 теплообменника 3, расположенная у пиролизной камеры 2 имеет Г-образную форму, короткая полка которой, внедрена в пиролизную камеру 2, а наружная секция 18, расположенная около дымоотвода 14, выполнена с наклонным срезом в верхней части, ориентированным в сторону выхода из котла.

Секция 18 теплообменника 3, расположенная около дымоотвода 14 наклонена в сторону выхода из котла.

Передняя и задняя стенки корпуса 1 могут быть выполнены наклонными с возможностью его расширения вверх.

В пиролизной камере 2 под загрузочным люком 8 может быть установлен дополнительный воздуховод 46, соединенный с основными 33 и 34 воздуховодами и, имеющий ряд отверстий 47, направленных в сторону горящего топлива.

Указанный воздухонагнетатель 13 может быть расположен в верхней или нижней части вспомогательного воздуховода 39.

Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники известными из научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках не выявило средство, которому присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле полезной модели, включая характеристику назначения, т.е., совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна и не тождественна каким-либо известным техническим решениям, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".

Данное техническое решение промышленно применимо, поскольку в описании к заявке и названии полезной модели указано его назначение, оно может быть изготовлено промышленным способом и использовано в отопительных печах.

Техническое решение работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, а отличительные признаки устройства позволяют получить заданный технический результат - повышение эффективности устройства за счет снижения энергозатрат на подогрев воздуха для горения топлива, т.е. являются существенными.

Полезная модель в том виде, как она охарактеризована в каждом из пунктов формулы, может быть осуществлена с помощью средств и методов, описанных в прототипе, ставшим общедоступным до даты приоритета полезной модели. Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".

Устройство реализуется следующим образом.

Пиролизный газогенераторный котел на твердом топливе длительного горения собирается из двух основных узлов пиролизной камеры 2 и теплообменника 3, между которыми и вокруг них формируется водяная рубашка для жидкого теплоносителя, в качестве которого может использоваться вода или незамерзающие жидкости типа тосола. Также прикрепляется зольный отсек 4.

Горизонтальное расположение подсборок пиролизной камеры 2 и теплообменника 3 расширяет эксплуатационные возможности, т.к. позволяет прикреплять пиролизные камеры 2 различного размера, в зависимости от необходимой мощности.

Устройство работает следующим образом.

Котел 1 встраивается в жидкостную систему обогрева и может длительно работать без обслуживания до закладки следующей порции топлива за счет системы управления (фиг. 2), включающей в себя: блок управления 10.

При розжиге пока температура жидкости в котле не поднимется до температуры 60° воздухонагнетатель (вентилятор) 13 работает на повышенных оборотах, а при достижении 60° включается насос для циркуляции рабочей среды, который отключается при понижении температуры на 5 градусов от установленной. Это нужно для полноценного горения пиролизного газа.

При понижении температуры включается вентилятор 13.

Устройство имеет следующие преимущества перед известными котлами: большая камера загрузки, водопропускающие колосники, перегородки омываются жидкостью, т.е. нечему перегорать, удобная наклонная дверца для загрузки, автоматическое управления температурой не механическим регулятором тяги, а компьютерным блоком управления, котел благодаря правильной подачей воздуха горит на любом качестве угля и не требует калиброванного угля в сравнении с другими аналогами пиролизных котлов.

Расположение теплообменика с задней стороны пиролизной камеры позволяет сделать котел большой мощности - 530 квт - площадь отопления 5000 квадратных метров. С задним расположением теплообменника можно делать большую камеру загрузки - что увеличивает время работы котла до 7 суток.

Использование полезной модели позволяет повысить эффективность за счет снижения энергозатрат на подогрев воздуха для горения топлива.

1. Пиролизный котел с воздушным коллектором в зоне горения, содержащий корпус из листового металла, в котором размещены пиролизная камера, теплообменник и зольный отсек с поддувалом, причем пиролизная камера имеет колосниковую решетку и дверцы загрузочного люка, проема топки и зольного отсека, и блок управления, связанный с элементами системы отопления, при этом листовой металл корпуса, пиролизная камера и теплообменник образуют внешнюю водяную рубашку, а теплообменник состоит из секций, соединенных с системой рециркуляции жидкого теплоносителя, между секциями образован дымоход, а в котле смонтирована система подачи воздуха, включающая в себя воздухонагнетатель и воздуховоды и имеющая дымоотвод с вытяжной трубой, отличающийся тем, что воздухонагнетатель снабжен регулятором подачи воздуха, пиролизная камера и теплообменник сопряжены и разнесены в горизонтальной плоскости, при этом пиролизная камера расположена с передней, а прикрепленный к ней теплообменник размещен с задней стороны котла и имеет внутреннюю, наружную и, по меньшей мере, одну среднюю секции, которые расположены вертикально, причем внутренняя и наружная секции закрыты сверху, средняя секция сверху соединена с верхней частью внешней водяной рубашки, а все секции с боков соединены с внешней водяной рубашкой, при этом внутренняя секция, сопряженная с пиролизной камерой, является внутренней водяной рубашкой, образованной распорками между теплообменником и пиролизной камерой, а все секции снизу имеют донышки, при этом упомянутая колосниковая решетка выполнена из труб, отверстия которых с обоих концов сообщены с внешней водяной рубашкой, загрузочный люк размещен на наклонной поверхности, выполненной в верхней части корпуса, на которой над пиролизной камерой и над теплообменником выполнены люки для их прочистки, охваченные одной общей герметично соединенной с листом корпуса рамкой, снабженной крышкой, разъемно соединенной с последней посредством резьбового соединения, при этом крышка с внутренней стороны снабжена прокладкой из термостойкого материала, в нижней части корпуса со стороны теплообменника смонтировано кольцо, один торец которого приварен к теплообменнику, а на другом торце разъемно закреплена крышка со сливной пробкой, при этом средство подачи воздуха в пиролизную камеру выполнено в виде основных коробов П-образного поперечного сечения, прикрепленных открытой частью к боковым сторонам листов обшивки изнутри пиролизной камеры и имеют вертикальный ряд сквозных отверстий, выполненных в закрытой части коробов, торцы которых загерметизированы сверху заглушками, причем в нижней части указанных коробов выполнены входные отверстия, соединенные с зольным отсеком, имеющим отверстие для соединения с вспомогательным воздуховодом, на котором размещен воздухонагнетатель, при этом дверцы в зольном отсеке, в проемах топки и загрузочного люка пиролизной камеры шарнирно прикреплены одной стороной к корпусу и снабжены резьбовой рукояткой, сопряженной с вырезом в пластине, прикрепленной к дверце, и с резьбовым пальцем, шарнирно прикрепленным к корпусу, причем каждая дверца с внутренней стороны имеет слои: усилитель, жаростойкий шнур, асбестовые листы и огнезащитный лист, сопрягаемые с рамкой дверцы в ее закрытом состоянии.

2. Пиролизный котел по п.1, отличающийся тем, что указанная нижняя часть внешней и внутренней водяных рубашек может быть закрыта поддоном зольного отсека с расположением на расстоянии от него указанных донышек секций.

3. Пиролизный котел по п.1 или 2, отличающийся тем, что листы обшивки теплообменника могут быть закрыты днищем в промежутке между указанными поддоном и донышками с возможностью образования придонной горизонтальной водяной рубашки.

4. Пиролизный котел по п.1, отличающийся тем, что указанные нижние части внешней и внутренней водяных рубашек герметично соединены с верхней частью зольного отсека.

5. Пиролизный котел по п.1 или 4, отличающийся тем, что обшивка теплообменника герметично закрыта днищем, расположенным на расстоянии от верхней части зольного отсека с возможностью образования горизонтальной водяной рубашки, соединенной с указанными внешней и внутренней водяными рубашками.

6. Пиролизный котел по п.1, отличающийся тем, что внутренняя секция теплообменника, расположенная у пиролизной камеры, имеет Г-образную форму, короткая полка которой внедрена в пиролизную камеру, а наружная секция, расположенная около дымоотвода, выполнена с наклонным срезом в верхней части, ориентированным в сторону выхода из котла.

7. Пиролизный котел по п.1 или 4, отличающийся тем, что наружная секция теплообменника, расположенная около дымоотвода, наклонена в сторону выхода из котла.

8. Пиролизный котел по п.1, отличающийся тем, что передняя и задняя стенки корпуса выполнены наклонными с возможностью его расширения вверх.

9. Пиролизный котел по п.1, отличающийся тем, что в пиролизной камере под загрузочным люком установлен дополнительный воздуховод, соединенный с основными воздуховодами и имеющий ряд отверстий, направленных в сторону горящего топлива.

10. Пиролизный котел по п.1, отличающийся тем, что указанный воздухонагнетатель расположен в верхней части вспомогательного воздуховода.

11. Пиролизный котел по п.1, отличающийся тем, что указанный воздухонагнетатель расположен в нижней части вспомогательного воздуховода.