Отопительный котел
Отопительный котел предназначен для сжигания твердого топлива, преимущественно древесного и может быть использован в системах жидкостного (водяного) обогрева жилых и производственных помещений. Предложенная полезная модель позволяет достичь устойчивой работы топки, автоматически поддерживающей стабильность процесса горения топлива в оптимальном режиме при высоком КПД сгорания топлива. Отопительный котел, содержащий окруженный теплоизоляцией корпус 1 с водяной рубашкой 2, внутри которого размещен вертикальный накопительный бункер 7 с дверкой загрузки 8 топлива, выполненный заодно с ним топочный отсек 4 с дверкой розжига 5, на котором размещено окно подачи воздуха 14, снабженное заслонкой 15, кинематически связанной с регулятором тяги 20, конвективный газоход 11, имеющий вертикальные полые перегородки 21, сообщающиеся с водяной рубашкой 2, образующие лабиринтную форму с горизонтальными А, В и вертикальными С участками и дымоотводящий патрубок 31 (3 з.п.ф., 2 ил.)
Полезная модель относится к отопительным котлам для сжигания твердого топлива, преимущественно древесного и может быть использована в системах жидкостного (водяного) обогрева жилых и производственных помещений.
Известен отопительный котел с естественной циркуляцией, содержащий корпус с обрамляющей топочный отсек и газоход водяной рубашкой прямоугольной формы с водяными трубами, расположенными горизонтально в зонах с наибольшей температурой для увеличения поверхности нагрева и интенсификации конвективного теплообмена. /Патент РБ на полезную модель №217 U, F24Н 1/28, оп. 2004 г./
Недостатком известного отопительного котла является недостаточно высокий КПД, вследствие нестабильности процесса горения топлива в оптимальном режиме.
Известен отопительный котел, содержащий окруженный теплоизоляцией корпус с водяной рубашкой и трубами для подвода охлажденной и отвода нагретой воды, внутри которого расположены топочный отсек с дверкой и колосником, зольный ящик, и, присоединенный нижней частью в виде конуса сверху к топке загрузочный (накопительный) бункер с дозатором и шибером и конвективный газоход /Заявка РФ на изобретение №2003105002, F24Н 1/12, оп. 2004 г/.
Наличие накопительного бункера позволяет поддерживать стабильность процесса горения, однако конструкция бункера для поддержания стабильности процесса требует установки дозатора и шибера, что усложняет конструкцию котла и как следствие снижает его надежность.
Наиболее близким к предложенному, является отопительный котел, содержащий окруженный теплоизоляцией корпус с водяной рубашкой, внутри которого размещен вертикальный накопительный бункер с дверкой загрузки, выполненный заодно с ним топочный отсек с дверкой розжига и окном подачи воздуха, регулятором тяги, конвективный газоход, имеющий вертикальные полые перегородки, сообщающиеся с водяной рубашкой, образующие лабиринтную форму с горизонтальными и вертикальными участками и дьшоотводящий патрубок /патент РБ на полезную модель №3473 U, F24Н 1/28, оп. 2007 г.- прототип/.
Недостатком известного отопительного котла является некоторая нестабильность процесса горения, возникающая вследствие отсутствия автоматизированного процесса регулирования тяги, наличие нескольких дверок усложняет конструкцию, не предусмотрена модификация отопительного котла с упрощенной конструкцией конвективного газохода.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции и достижение устойчивой работы отопительного котла, автоматически поддерживающей стабильность процесса горения топлива в оптимальном режиме при высоком КПД сгорания топлива.
Поставленная задача достигается тем, что в известном отопительном котле, содержащем окруженный теплоизоляцией корпус с водяной рубашкой, внутри которого размещен вертикальный накопительный бункер с дверкой загрузки, выполненный заодно с ним топочный отсек с дверкой розжига и окном подачи воздуха, регулятором тяги, конвективный газоход, имеющий вертикальные полые перегородки, сообщающиеся с водяной рубашкой, образующие лабиринтную форму с горизонтальными и вертикальными участками и дымоотводящий патрубок, окно подачи воздуха размещено на дверке топочного отсека и снабжено заслонкой, кинематически связанной с регулятором тяги.
В зоне совмещения топочного отсека с входом в конвективный газоход установлена заслонка вторичной подачи воздуха.
Внутренние стенки накопительного бункера выполнены конусными, расширяющимися в сторону топочного отсека.
На одном из горизонтальных участков конвективного газохода установлена заслонка ускоренного розжига.
То, что окно подачи воздуха размещено на дверке топочного отсека и снабжено заслонкой, кинематически связанной с регулятором тяги, позволяет автоматизировать процесс регулирования тяги, в зависимости от заданной на регуляторе температуры. Регулятор тяги обеспечивает поддержание заданной температуры теплоносителя в котле на протяжении всего процесса, автоматически открывая и закрывая заслонку на окне подачи воздуха.
Выполнение внутренних стенок бункера конусными, расширяющимися в сторону топочного отсека предотвращает заклинивание твердого топлива.
Установка заслонки вторичной подачи воздуха в зоне совмещения топочного отсека с входом в конвективный газоход обеспечивает в отопительном котле, с конвективным газоходом, лабиринтная форма которого имеет несколько вертикальных участков, дожиг несгоревших в топке газов, и, как следствие - безопасность эксплуатации и улучшение экологических характеристик отопительного котла.
В отопительном котле с упрощенной конструкцией конвективного газохода, лабиринтная форма которого имеет один вертикальный участок, заслонка вторичной подачи воздуха не устанавливается.
Поскольку, все детали отопительного котла, соприкасающиеся с огнем, омываются теплоносителем, это улучшает теплообменный процесс.
Таким образом, совокупность предложенных признаков позволяет обеспечить стабильность и продолжительность процесса горения топлива в оптимальном режиме, высокий КПД сгорания топлива, снижение энергозатрат и упрощение конструкции отопительного котла в целом.
Предложенная полезная модель поясняются чертежами.
Фиг.1 - общий вид отопительного котла с конвективным газоходом, имеющим несколько вертикальных участков;
Фиг.2 - общий вид отопительного котла с упрощенной конструкцией конвективного газохода.
Отопительный котел содержит корпус 1 с водяной рубашкой 2, защищенной снаружи теплоизоляцией 3. Внутри корпуса 1 размещен топочный отсек 4 с дверкой розжига 5 и расположенным за ней щитком шуровочным 6 (фиг.1).
Топочный отсек 4 выполнен заодно с расположенным вертикально над ним накопительным (загрузочным) бункером 7. В верхней части накопительного бункера 7 расположена дверка загрузки 8 топлива.
Внутренние стенки 9 накопительного бункера 7 выполнены конусными, расширяющимися в сторону топочного отсека 4.
В нижней части топочного отсека 4, напротив дверки розжига 5 расположен вход 10 в конвективный газоход 11, колосник 12 и зольный ящик 13.
Выполнение топочного отсека 4 заодно с расположенным над ним вертикально накопительным бункером 7 и входом 10 в конвективный газоход 11, позволяет упростить конструкцию отопительного котла в целом и обеспечить предложенному отопительному котлу горизонтальное горение нижнего слоя топлива в топочном отсеке 4. При этом по мере сгорания топливо из накопительного бункера 7 опускается в топочный отсек 4 под собственным весом, обеспечивая непрерывность процесса. Запас топлива обеспечивает длительность горения без дополнительных поддувов и дымососов.
Дверка розжига 5 топочного отсека 4 содержит окно подачи воздуха 14, которое снабжено заслонкой 15, кинематически связанной посредством цепи 16, рычага 17, зажимного механизма 18 с клапаном термостата 19 и регулятором тяги 20.
Конвективный газоход 11 выполнен с вертикальными полыми перегородками 21, заполненными жидким теплоносителем и сообщающимися с водяной рубашкой 2. Полые перегородки 21 образуют лабиринтную форму с горизонтальными: верхним А и нижним В и вертикальными участками С.
Лабиринтная форма конвективного газохода 11 позволяет при перекрытии верхнего горизонтального участка А заслонкой ускоренного розжига 22 обеспечить разворот потока газовых продуктов сгорания топлива и проход их вдоль вертикальных полых перегородок 21 с теплоносителем.
В зоне совмещения топочного отсека 4 с входом 10 в конвективный газоход 11 установлена заслонка вторичной подачи воздуха 23.
В варианте исполнения отопительного котла, представленном на фиг.2 конвективный газоход 11 выполнен по упрощенной схеме: имеет один вертикальный участок С. В этом случае, заслонку вторичной подачи воздуха 23 не устанавливают.
Сверху на наружной поверхности котла может быть установлен термометр 24.
Отопительный котел снабжен опорами 25, вентилем слива конденсата 26, дверкой 27 чистки каналов конвективного газохода 11. Подача холодного теплоносителя осуществляется через трубу 28 с предохранительным клапаном 29.
Отвод нагретого теплоносителя в главный стояк из водяной рубашки 2 осуществляется трубой отвода теплоносителя 30. Отвод газообразных продуктов сгорания - через дымоотводящий патрубок 31, снабженный заслонкой регулировки разряжения за отопительным котлом 32.
Отопительный котел работает следующим образом.
Предварительно розжиг происходит через дверку розжига 5 топочного отсека 4. В накопительный бункер 7 через дверку загрузки 8 топлива загружается топливо, которое под действием собственного веса по мере сгорания нижнего слоя в горизонтальном направлении, перемещается в топочный отсек 4.
Совмещение вертикально установленного накопительного бункера 7 с топочным отсеком 4 позволяют достичь устойчивой работы топки, автоматически поддерживающей стабильность процесса горения топлива в оптимальном режиме при высоком КПД сгорания топлива.
Заслонка вторичной подачи воздуха 23 обеспечивает дожиг несгоревших газов в топочном отсеке 4, а наличие окна подачи воздуха 14, снабженного заслонкой 15, кинематически связанной с регулятором тяги 20, обеспечивает дожиг несгоревших газов конвективного газохода 11.
Холодный жидкий теплоноситель, через трубу 28, поступает в водяную рубашку 2 объединенную с вертикальными полыми перегородками 21. Теплоноситель нагревается за счет конвективной передачи тепла от стенок топочного отсека 4 и конвективного газохода 11, нагреваемых в процессе горения топлива отходящими газами. При горизонтальном сжигании топлива, опускающегося под действием собственного веса в
вертикальном накопительном бункере 7 в топочный отсек 4, которое обеспечивается наличием тяги от топочного отсека 4 в конвективный газоход 11, происходит достижение устойчивой работы топочного отсека 4, автоматически поддерживающей стабильность процесса горения топлива, посредством регулятора тяги 20.
Наличие заслонки ускоренного розжига 22 позволяет в процессе горения топлива увеличить путь прохождения отходящих газов при перекрытии верхнего горизонтального участка А и интенсивность теплообменных процессов, за счет конвективной передачи тепла теплоносителю, которым заполнена водяная рубашка 2 и вертикальные полые перегородки 21 конвективного газохода 11.
В процессе розжига отходящие газы напрямую попадают в дымоотводящий патрубок 31, проходя через первый вертикальный С и верхний горизонтальный А каналы конвективного газохода 11. Происходит отвод сопутствующих процессу дымовых газов в атмосферу.
Нагретый теплоноситель за счет естественной или принудительной циркуляции выходит через тубу 30 в систему отопления.
Периодическую чистку каналов конвективного газохода 11 осуществляют через дверку 27.
ОДО «ТИСОМ» провело успешные испытания (Протокол №21-2003 ИЦ испытательного центра государственного учреждения «Белорусская машиноиспытательная станция» Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь) и подготовило к внедрению предложенную конструкцию отопительных котлов.
Конструкция отопительного котла соответствует требованиям ГОСТ 20548-93, ГОСТ 20548-87. ТУ РБ 190239713.002-2003.
Техническим результатом является упрощение конструкции, повышение стабильности процесса, надежность и высокий КПД отопительного котла. При одной полной загрузке отопительные котлы согласно предложенной полезной модели, работают в автономном режиме на протяжении 4-8 часов, не требуя дополнительных поддувов и дымососов.
1. Отопительный котел, содержащий окруженный теплоизоляцией корпус с водяной рубашкой, внутри которого размещен вертикальный накопительный бункер с дверкой загрузки, выполненный заодно с ним топочный отсек с дверкой розжига и окном подачи воздуха, регулятором тяги, конвективный газоход, имеющий вертикальные полые перегородки, сообщающиеся с водяной рубашкой, образующие лабиринтную форму с горизонтальными и вертикальными участками, и дымоотводящий патрубок, отличающийся тем, что окно подачи воздуха размещено на дверке топочного отсека и снабжено заслонкой, кинематически связанной с регулятором тяги.
2. Отопительный котел по п.1, отличающийся тем, что в зоне совмещения топочного отсека с входом в конвективный газоход установлена заслонка вторичной подачи воздуха.
3. Отопительный котел по п.2, отличающийся тем, что внутренние стенки накопительного бункера выполнены конусными, расширяющимися в сторону топочного отсека.
4. Отопительный котел по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что на одном из участков конвективного газохода установлена заслонка ускоренного розжига.
