Газогенераторный твердотопливный котел

Котел содержит корпус 3 с топкой 7 для сгорания твердого топлива, соединенной с патрубками 1 подачи первичного воздуха, теплообменник 13 цилиндрической формы, трубы 14 теплосъема которого размещены в объеме теплообменника 13 сжигания отходящих газов, связанной через воздуховод 23 и инжекторы 6 с патрубком 2 наддува вторичного воздуха. В корпусе 3 выполнена многоуровневая камера-рубашка 18 для жидкого теплоносителя на лицевой стенке корпуса 3, которая имеет в патрубок 16 для подачи жидкого теплоносителя в трубы 17 трубного теплосъемника 4 и в разделенные на связанные между собой прорезями 10 горизонтальные секции камеры-рубашки 18, соединенные с системой отопления патрубком 19. В корпусе 3 выполнена также многоуровневая камера-рубашка 9 для жидкого теплоносителя на боковых и задней стенках корпуса 3, которая имеет патрубок 8 и для подачи жидкого теплоносителя, и разделена на связанные между собой прорезями 10 горизонтальные секции 11, верхняя из которых подведена к другой группе труб 14 теплообменника 13, трубы 14 которой соединены с системой отопления патрубком 15. Камера сжигания отходящих газов теплообменника 13 соединена с дымоходным патрубком 5. Многоуровневые камеры-рубашки 9,18 для жидкого теплоносителя размещены на наружной стороне стенок корпуса 3. Воздуховод 23 размешен на внутренней стороне задней стенки корпуса 3. Трубы 17 трубного теплосъемника 4 расположены под топкой 7 выше патрубков 1 подвода первичного воздуха. Патрубок 16 для подачи жидкого теплоносителя в трубы 17 трубного теплосъемника 4 и в камеру-рубашку 18 на лицевой стенке корпуса 3 расположен в нижней задней части корпуса 3. Патрубок 8 для подачи жидкого теплоносителя в камеру-рубашку 9 на боковых верхней и задней стенках корпуса 3 расположен в нижней части корпуса 3 выше патрубка 16. Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи состоит в повышении теплопроизводительности, т.е. удельной мощность (на единицу объема или массы) котла.

Полезная модель относится к энергетике и может быть использована для водяного отопления индивидуальных и промышленных помещений и других технологических нужд.

Известен отопительный аппарат, относящийся к тепловой технике и может быть использован для обогрева жилых зданий, производственных помещений и индивидуальных жилых домов. Отопительный аппарат содержащий топочную камеру с потолком в форме козырька, с загрузочной дверцей в ее верхней части и колосниковой решеткой, зольную камеру с выдвижным ящиком, дымоход, патрубки подвода холодной воды и отвода горячей воды, Между стенками корпуса, топочной камеры и зольной камеры имеется полость для теплоносителя: воздуха или воды, при заполнении водой образуется водяная рубашка (RU 102765).

Недостатком данного отопительного аппарата является быстрое сгорание одной закладки топлива, недостаточная эффективность сжигания топлива, приводящая к его не полному сгоранию и выбросу не сгоревших продуктов горения (сажи) в атмосферу

Известен котел, включающий корпус, имеющий на боковых верхней и задней поверхностях камеру-рубашку, для водного теплоносителя, на передней части загрузочную дверцу, дверцу регулировки подачи воздуха, полку для колосников, камеру сгорания твердого топлива, с наличием на корпусе передней камеры вторичного воздуха, наличием нижней камеры вторичного воздуха, наличием дополнительной камеры сжигания отходящих газов, наличием в верху камеры сгорания твердого топлива нижней направляющей отходящих газов, наличием трубы подвода вторичного воздуха с пламягасителями, объединенной с передней камерой вторичного воздуха, наличием верхней направляющей отходящих газов для направления их через камеру отвода (RU 128294, прототип).

Недостатком известного котла является низкая теплопроизводительность, т.е. малая удельная мощность (на единицу объема или массы). Увеличение мощности котла невозможно без увеличения объема его топки, т.е. размеров и массы котла.

Технической задачей полезной модели является создание эффективного твердотопливного котла и расширение арсенала твердотопливных отопительных котлов и расширение возможности использования твердого топлива для отопительных целей, повышение экономичности и эффективности использования, уменьшение выбросов в атмосферу.

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи состоит в повышении теплопроизводительности, т.е. удельной мощность (на единицу объема или массы) котла за счет значительного увеличения площадей теплового съема, от нагреваемых поверхностей камер-рубашек по всем стенкам котла и трубам теплообменника и теплосъемника, при сгорании твердого топлива и сгорания сгенерированных газов.

Сущность полезной модели состоит в том, что котел содержит корпус с загрузочной дверцей на лицевой стороне, топку для сгорания твердого топлива, соединенную с патрубками подачи первичного воздуха, расположенный под топкой теплосъемник и расположенный над топкой теплообменник, трубы которого размещены в камере сжигания отходящих газов, связанной через инжекторы и воздуховод с патрубком наддува вторичного воздуха, а также выполненные многосекционными камеры-рубашки для жидкого теплоносителя, одна из которых выполнена на лицевой стенке корпуса, имеет патрубок для подачи жидкого теплоносителя через трубы теплосъемника в связанные между собой прорезями секции, верхняя из которых соединена с потребителем, а другая камера-рубашка выполнена на боковых и задней стенках корпуса, имеет патрубок для подачи жидкого теплоносителя в связанные между собой прорезями секции, верхняя из которых подведена к трубам теплообменника, которые соединены с потребителем.

При этом камера сжигания отходящих газов теплообменника соединена с дымоходным патрубком, теплообменник выполнен цилиндрической формы, а его трубы расположены в корпусе вдоль боковых стенок, многосекционные камеры-рубашки для жидкого теплоносителя выполнены многоуровневыми с горизонтальными параллельными секциями и размещены на наружной стороне стенок корпуса, воздуховод размещен на внутренней стороне задней стенки корпуса, трубы теплосъемника расположены под топкой, вдоль лицевой и задней стенок, выше патрубков подвода первичного воздуха, патрубок для подачи жидкого теплоносителя в трубы теплосъемника и через них в камеру-рубашку на лицевой стенке корпуса расположен в нижней задней части корпуса, а патрубок для подачи жидкого теплоносителя в камеру-рубашку на боковых верхней и задней стенках корпуса расположен в нижней части корпуса выше патрубка для подачи жидкого теплоносителя в трубы теплосъемника и в камеру-рубашку на лицевой стенке.

На чертеже фиг. 1 изображен разрез котла со схемой движения газов, с разрезом А-А через теплообменник, на фиг. 2 - схема движения теплоносителя в камере-рубашке для жидкого теплоносителя на боковых и задней стенках корпуса, с видами справа и слева, на фиг. 3 - схема движения теплоносителя в камере-рубашке для жидкого теплоносителя на лицевой стенке корпуса, с видами справа и слева, на фиг. 4 - вид котла под углом слева, на фиг. 5 - вид котла под углом справа.

Котел содержит корпус 3 с топкой 7 для сгорания твердого топлива, соединенной с патрубками 1 подачи первичного воздуха, расположенный под топкой 7 теплосъемник 4 и расположенный над топкой теплообменник 13 цилиндрической формы, трубы 14 которого размещены в объеме (камере) сжигания отходящих газов теплообменника 13, связанной через воздуховод 23 и инжекторы 6 с патрубком 2 наддува вторичного воздуха.

В корпусе 3 выполнена многоуровневая многосекционная водяная камера-рубашка 18 для жидкого теплоносителя на лицевой стенке корпуса 3, которая имеет в патрубок 16 для подачи жидкого теплоносителя в трубы 17 трубного теплосъемника 4 (проложенные под топкой 7 вдоль лицевой и задней стенок корпуса 3) и далее в разделенные на связанные между собой прорезями 10 (на фиг. 3 обозначены вертикальными стрелками) параллельные горизонтальные секции камеры-рубашки 18, в верхней части корпуса 3 соединенные с потребителем (системой отопления) патрубком 19 на верхней стенке корпуса 3.

В корпусе 3 выполнена также многоуровневая многосекционная водяная камера-рубашка 9 для жидкого теплоносителя на боковых и задней стенках корпуса 3, которая имеет патрубок 8 для подачи жидкого теплоносителя и разделена на связанные между собой прорезями 10 параллельные горизонтальные секции 11, верхняя из которых подведена к трубам 14 теплообменника 13, трубы 14 которой соединены с потребителем (системой отопления) патрубком 15 на верхней стенке корпуса 3.

Камера сжигания отходящих газов теплообменника 13 соединена с дымоходным патрубком 5. Многоуровневые камеры-рубашки 9, 18 для жидкого теплоносителя размещены на наружной стороне стенок корпуса 3. Воздуховод 23 размешен на внутренней стороне задней стенки корпуса 3.

Трубы 17 трубного теплосъемника 4 расположены под топкой 7 выше патрубков 1 подвода первичного воздуха, вдоль боковых стенок. Патрубок 16 для подачи жидкого теплоносителя в трубы 17 трубного теплосъемника 4 и в камеру-рубашку 18 на лицевой стенке корпуса 3 расположен в нижней задней части корпуса 3. Патрубок 8 для подачи жидкого теплоносителя в камеру-рубашку 9 на боковых верхней и задней стенках корпуса 3 расположен в нижней части корпуса 3 выше патрубка 16.

Котел, как правило, снабжен средствами контроля температуры теплоносителя на выходе из котла и связанным с ними блоком автоматики для регулировки интенсивности подачи первичного и вторичного воздуха (не изображены).

На лицевой стенке корпуса 3 имеется загрузочная дверца 20 для подачи твердого топлива (горючего) в топку 7, дверца зольника 21, регламентная дверца 22.

Корпус 3 котла имеет, как правило, форму прямоугольного параллелепипеда с плоскими стенками, и выполнен с выступом на лицевой стороне в зоне расположения дверцы 22, и с выступом на задней стороне в зоне дымоходного патрубка 5.

Газогенераторный твердотопливный котел работает следующим образом.

Первичный воздух подается через четыре или два патрубка 2, расположенные попарно по бокам корпуса 3 котла, под трубы 17 теплосъемника 4, для поступления воздуха в топку 7.

Первичный воздух предназначен для горения и интенсивного тления твердого топлива (горючего) в топке 7 котла, происходящего за счет естественной тяги в дымоходном патрубке 5.

Вторичный воздух подается через патрубок 2 наддува, расположенный на задней стенке корпуса 3 котла, в воздуховод 23 на задней стенке корпуса 3. Далее воздух поступает в инжекторы 6, расположенные по боковым и задней стенкам топки 7 котла.

Прогретый до определенной температуры, вторичный воздух предназначен для горения газов, полученных (генерируемых) при тлении твердого топлива в топке 7 котла. Для увеличения объема вырабатываемых генерированных газов, в топке 7 котла создается искусственное кислородное голодание, путем частичного ограничения доступа кислорода в топку 7 котла.

Прогретый от 600°C до 1000°C воздух в топке котла 7 и теплообменнике 13, отдает тепло воде, протекающей в камерах-рубашках 9,18 и трубах 14 теплообменника 13.

Увеличение мощности данной конструкции котла, достигается не за счет увеличения объема топки 7 котла, а за счет значительного увеличения площадей теплового съема от нагреваемых поверхностей (труб 14, 17 и камер-рубашек 9, 18) в котле, от сгорания твердого топлива в топке 7 и от сгорания в объеме теплообменника 13 сгенерированных в топке 7 газов.

В котле сгорает топливо в топке 7, и сгорают газы в объеме теплообменника 13, полученные (генерированные) при тлении топлива в топке 7. Сажа при работе котла не возникает. В остатке остается только пепел, удаляемый через дверцу 21.

Регулировка интенсивности подачи первичного и вторичного воздуха, осуществляется блоком автоматики, на который подается информация о температуре теплоносителя на выходе из котла (патрубки 15, 19).

На фиг. 2 стрелками показана схема движения теплоносителя по водяной камере-рубашке 9 первого контура котла. Теплоноситель (далее: вода) подается через патрубок 8 на задней части котла. Далее вода расходится по нижней секции 11 камеры-рубашки 9 влево и вправо, проходит по боковым стенкам, вблизи лицевой стенки котла через специальные прорези 10 в секциях 11 камеры-рубашки 9 поднимается на следующий, верхний уровень камеры-рубашки 9. Под принудительным давлением в системе отопления, вода возвращается к задней стенке котла и поднимается через прорезь 10 на следующий уровень (секцию) 11 водяной рубашки. Такой цикл повторяется от трех до семи раз, в зависимости от мощности изготавливаемого котла. Далее вода подается через три врезки (по стрелке 12), расположенные по бокам и сзади корпуса 3 котла, в трубы 14 теплообменника 13 цилиндрический формы, в котором проходят трубы 14 теплосъемника. Далее прогретая вода подается из труб 14 в систему отопления через патрубок 15.

На фиг. 3 стрелками показана схема движения теплоносителя по водяной камере-рубашке 18 второго контура котла. Теплоноситель подается через патрубок 16 расположенный на задней части котла, на уровне трубного теплосъемника 4. Теплоноситель поступает в трубы 17 трубного теплосъемника 4, выполняющие дополнительную функцию колосниковой решетки (служащую для поддержания слоя твердого топлива. Колосниковая решетка (из труб 17) имеет отверстия или щели, через которые, в частности, под нее просыпается пепел). Вода проходит через трубы 17 и выходит на лицевую стенку корпуса 3 котла. Далее вода движется до верха котла по многоуровневой водяной камере-рубашке 18 с прорезями 10 между ее уровнями и у верхней стенки корпуса 3 проходит в дополнительный патрубок 19 выхода горячей воды.

Оба патрубка 15, 19 горячей воды, объединяются через тройник (не изображен) и теплоноситель поступает в отопительную систему.

Возврат теплоносителя из отопительной системы, также объединяются через тройник (не изображен) и теплоноситель поступает в котел через патрубки 8, 16.

Движение теплоносителя, по первому водяному контуру камеры-рубашки 9 и второму водяному контуру камеры-рубашки 18 котла, происходит не смешиваясь. Второй водяной контур котла, по объему значительно меньше первого, скорость прохождения воды в нем выше. Это дает возможность, использовать его в отопительной системе в качестве байпаса (подмеса), при запуске котла и прогреве отопительной системы.

Увеличение мощности данной конструкции котла, достигается не за счет увеличения объема топки котла, что не возможно без увеличения габаритов котла и значительного увеличения расхода твердого топлива (горючего), а благодаря значительному увеличению площадей теплового съема, а также максимально полному сгоранию твердого топлива и генерированных газов.

Генерированные газы образуются при тлении твердого топлива в топке 7 котла. Для увеличения объема вырабатываемых генерированных газов, в топке котла создается искусственное кислородное голодание, путем частичного ограничения доступа кислорода в топку котла.

В результате созданных условий работы котла, из твердого топлива максимально выбирается его теплотворная емкость.

1. Котел, содержащий корпус с загрузочной дверцей на лицевой стороне, топку для сгорания твердого топлива, соединенную с патрубками подачи первичного воздуха, расположенный под топкой теплосъемник и расположенный над топкой теплообменник, трубы которого размещены в камере сжигания отходящих газов, связанной через инжекторы и воздуховод с патрубком наддува вторичного воздуха, а также выполненные многосекционными камеры-рубашки для жидкого теплоносителя, одна из которых выполнена на лицевой стенке корпуса, имеет патрубок для подачи жидкого теплоносителя через трубы теплосъемника в связанные между собой прорезями секции, верхняя из которых соединена с потребителем, а другая выполнена на боковых и задней стенках корпуса, имеет патрубок для подачи жидкого теплоносителя в связанные между собой прорезями секции, верхняя из которых подведена к трубам теплообменника, которые соединены с потребителем.

2. Котел по п. 1, отличающийся тем, что камера сжигания отходящих газов соединена с дымоходным патрубком.

3. Котел по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что теплообменник выполнен цилиндрической формы, а его трубы расположены в корпусе вдоль боковых стенок.

4. Котел по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что многосекционные камеры-рубашки для жидкого теплоносителя выполнены многоуровневыми с горизонтальными параллельными секциями и размещены на наружной стороне стенок корпуса.

5. Котел по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что воздуховод размещен на внутренней стороне задней стенки корпуса.

6. Котел по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что трубы теплосъемника расположены под топкой, вдоль лицевой и задней стенок, выше патрубков подвода первичного воздуха.

7. Котел по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что патрубок для подачи жидкого теплоносителя в трубы теплосъемника и через них в камеру-рубашку на лицевой стенке корпуса расположен в нижней задней части корпуса.

8. Котел по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что патрубок для подачи жидкого теплоносителя в камеру-рубашку на боковых верхней и задней стенках корпуса расположен в нижней части корпуса выше патрубка для подачи жидкого теплоносителя в трубы теплосъемника и в камеру-рубашку на лицевой стенке.