Водогрейный отопительный котел

(51) 24 1/40 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ следствие обеспечения безотказной работы всех элементов котла, которая достигается за счет того,что топка 3 снабжена цилиндрической горелкой 5 установленной под углом 3-5 к горизонтальной линии с выполненными отверстиями по окружной поверхности для подачи воздуха размещенной в воздушной камере 8 с приводом от моторредуктора 15 посредством цепной передачи, при этом горелка 5 снабжена лопастным ворошителем 7 подачи угля,теплообменник котла выполнен в форме трехходовых газовых колодцев с размещенными в них турбуляторами 24 в форме спиралеобразных пластин, сообщаемые через верхнюю 25 и нижнюю 27 газовые колодцы. Подобное выполненное устройство позволяет снизить выброс вредных веществ в атмосферу,обеспечивают надежность работы всех механизмов,малые физические и трудовые затраты во время эксплуатации.(72) Твердохлебов Николай Иванович Твердохлебов Сергей Николаевич(57) Изобретение относится к теплотехнике, в частности к устройствам для сжигания топлива,предпочтительно твердого и может быть использован в системах обогрева жилых,производственных помещений,горячего водоснабжения с предварительной циркуляцией теплоносителя. Технической задачей изобретения является упрощение устройства, повышение надежности работы жаронапряженных элементов и как Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к устройствам для сжигания топлива,предпочтительно твердого и может быть использовано в системах обогрева жилых,производственных помещениях,горячего водоснабжения с предварительной циркуляцией теплоносителя. Известна печь Михеенко (см. описания изобретения к Патенту 2243450, М. кл. 24 Н 1/46, дата публикации 27.12.2004 г.) содержащая топку с колосниками, поддувало и водонагревательный узел,включающий водонаполненную полость, поверхность нагрева которого установлена с возможностью взаимодействия с газообразными продуктами сгорания и дымовую трубу. Печь снабжена камерой дожигания и теплообменной камерой, в полости которой размещена теплообменная секция. Топка,посредством канала для выхода полочных газов выполненного в верхней части торца топки,сообщена с нижним концом камеры дожигания. Верхний конец теплообменной камеры газовым каналом сообщен с верхним концом камеры дожигания, а нижний конец теплообменный камеры сообщен дымоходом с дымовой трубой, верхняя стенка теплообменной камеры выполнена в виде водонагревательного узла, полость поддувала сообщена с нижним концом камеры дожигания канала для подвода дополнительного воздуха,снабженным регулируемой заслонкой. Вокруг выпускного отверстия сформирован газораспределительный колодец, выполненный в виде рядов шахматных кирпичей попарно размещенных в шахматном порядке друг на друга. Недостатком известного технического решения является неэкономичное сжигание топлива,подводящая к большому его недожигу и образования значительных смолистых остатков образующихся на водонагревательных элементах,приводящая к дополнительным затратам тепловой энергии на нагрев теплоносителя, а также необходимость обеспечения хорошей тяги для поддержания процесса горения твердого топлива. Кроме того известен водогрейный отопительный котел (см. описания изобретения к Патенту 2186302, М. кл. 24 Н 1/40, дата публикации 27.07.2002 г.), содержащий камерную топку с колосниковой решеткой, вертикальную камеру догорания, состоящую из двух соосных оболочек с встроенным трубным конвективным пучком,систему охлаждения топки и нагрева в ней теплоносителя и переднюю загрузочную дверцу,при этом выполнена в виде одно- или многоходовой трубной решетки, подвешенный с помощью патрубок к камере догорания, при этом котел оборудован дополнительным задним загрузочным устройством, системой рециркуляции дымовых газов о щелевым эжекторным отбором, системой топливоподачи низкосортных органических топлив и резервным электроподогревом теплоносителя. Известное устройство достаточно сложно конструктивно выполнено,требующая дополнительных затрат на обслуживание котла, что 2 в конечном счете снижает е качественное показатели при эксплуатации в производственных условиях. Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков и достигаемому положительному эффекту (прототипом) является котел Терморобот (см. /. . /) содержащий бункер с размещенным в нм ворошителем со шнеком для перемещения угля в топку котла, при этом лопасти горячей части шнека перемещают горящий уголь по горелке и перемешивают его, улучшая горение и уменьшая спекание золы. В топочной части котла размещены форсунки для дозированной подачи воздуха. Оставшаяся зола выталкивается шнеком за пределы горелки и осыпается во внешний зольник. В зоне горелки размещена заслонка регулирующим соотношение первичного и вторичного воздуха для настройки Терморобота на оптимальное сжигание угля. Полностью сгоревшие раскаленные газы проходят через дымогарные трубы теплообменника,где отдают тепло теплоносителю, который с помощью внешнего циркуляционного насоса подаются в систему отопления обогреваемого задания. Недостатком известного устройства является сложность в общем конструкции и недостаточно надежная работа шнекового элемента перемещения угля в горячей части топки, требующая особого контроля технологического процесса горения так повышенная температура в зоне горения отрицательно сказывается на надежности работы лопастей шнека, а снижение температуры в зоне горения сказывается на неполным сгорании угля и нерациональном его перемещении в зольник. Технической задачей изобретения является упрощения в общем устройства, повышение надежности работы жаронапряженных элементов и как следствие обеспечение безотказной работы всех элементов котла, которая достигается за счет того,что котел собран из отдельных узлов, что упрощает его монтаж и обслуживание, а также дает возможность установки бункера для размещения больших объемов угля обеспечивающих длительное снабжение теплом жилых и производственных помещений. При этом подача угля, его горение и отделение шлака происходит в цилиндрической горелке выполнений из толстостенного чугуна размещенный в топке под углом наклона к горизонтальной линии в пределах 3-5 с отверстиями по всей окружной площади и размещенной в воздушной камере, которая разделена на две зоны - первичного и вторичного воздуха,снабженной приводной шестерней неподвижно закрепленной на горелке приводимой во вращение от моторредуктора. В свою очередь теплообменник выполнен в виде трубчатых газовых колодцев, в которых размещены турбуляторы в форме спиралеобразных пластины. Перемещаясь по колодцам и завихряясь с помощью турбуляторов, нагретые газы более эффективно отдают тепло теплоносителю и на выходе остывают до 60-80 С. Весь процесс контролируется блоком автоматики (контроллером). Сущность технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 - общий вид котла, вид сбоку, фиг.2 - то же, вид со стороны дверцы для разжигы и удаления шлака, фиг.3 - частичный разрез по линии топки и нагревательный камеры,фиг.4 - разрез, А-А. Водогрейный отопительный котел содержит корпус теплообменника 1 с крышкой люка 2 для очистки теплообменника, в нижней части которого размещена топка 3 с дверцей 4 для разжига и удаления шлака. В свою очередь в топке 3 размещена цилиндрическая горелка 5 установленная под углом 3-5 к горизонтальной линии с приводной шестерней 6 и лопастным ворошителем угля 7 для подачи угля в горелку 5. Общая конструкция горелки размещена в воздушной камере 8 снабженной каналами 9 для подачи первичного воздуха от вентилятора 10 и канала 11 для подачи вторичного воздуха через тройник (на схеме не показан как общеизвестное устройство) с заслонкой 12 для регулировки подачи дополнительного воздуха. Приводная шестерня 6 посредством цепной передачи находится в зацеплении с шестерней 13 вала моторредуктора 14. Горелка 5 выполнена с отверстиями по всей окружной поверхности для подачи воздуха из воздушной камеры 8, на которой установлены лопастные ворошители 7 для рыхления угля размещенного в бункере 15 и подачи его в цилиндрическую горелку 5. Горелка 5 условно разделена на несколько зон зона пиролиза угля 16, зона горения 17, зона дожигания коксовых остатков 18, зона сбора шлака 19, зона 20 дожига летучего СО, и смол и зона сбора пыли 21 образующейся в процессе горения топлива. Теплообменник представляет собой трехходовой трубчатый газовый колодец с размещенными в них турбуляторами. При этом первая пара колодцев 22 и 23 снабжены спиралеобразными турбуляторами 24 сообщается через верхнюю газовую камеру 25 со средним колодцем 26, последний сообщается через верхнюю газовую камеру 25, с нижней газовой камерой 27 и выпускными колодцами 28 и 29 сообщающимися с дымовой трубой 30. Стенки газовых колодцев 22, 23, 26, 28 и 29 образуют между собой емкость для размещения теплоносителем. Для рационального перемещений нагретых газов из топки 3 теплообменник снабжен перегородками 31 и 32 образующих камеры 25 и 27 направления движения нагретых газов. Топка 3 выполнена из жаростойких плит 33, в нижней части которой размещена камера 34 для сбора пыли после сгорания топлива и выгрузки е через люк 35 в зону сбора шлака 36. Водогрейный отопительный котел работает следующим образом. В бункер 15 через люк загружается уголь фракций до 60 мм и под собственным весом, ворошителей 7 и вращение горелки 5 попадают в камеру сгорания. Горелка 5 расположена под углом 3-5 относительно топки 3 и вращается циклично с интервалом - 3 сек вращения,5 минут покоя, что обеспечивает подачу и сжигание угля малыми порциями. Эти интервалы регулируют на контролере (на схеме не показан как общеизвестное устройство). Горение угля в горелке происходит в зоне 16. В зоне 18 происходит дожиг коксовых остатков. В эти зоны подается первичный воздух с помощью вентилятора 10. В зону 20 через патрубок 11 и отверстия в грелке поступает вторичный воздух, где он смешивается с пиролизными газами,летучим углеродом,различными смолами, СО, которые выделяются в процессе горения угля и сгорают при высокой температуре свыше 700 С. Так как в зоне 20 температура горения достигает 900 С происходит полное выгорание этих веществ, что повышает КПД котла и уменьшает выброс в атмосферу вредных газов. Вторичный воздух регулируется в патрубке 11 с помощью заслонки 12. Количество воздуха подаваемого вентилятором 10 регулируется с контроллера. Эти регулировки позволяют добиться подачи оптимального количества воздуха подаваемого в камеру сгорания для полного сжигания угля. Горелка 5 охлаждается подаваемым воздухом, который нагревается и подается в камеру сгорания уже разогретым, что снижает температуру в зоне горения и обеспечивает охлаждение горелки 5 предупреждая е перегрев. Нагрев теплоносителя происходит в трубчатым трехходовым теплообменнике 1. Горячие газы из камеры сгорания поступают в трубчатые газовые колодцы 22, 23, 26, 28 и 29, в которых устанавливаются спиралеобразные турбуляторы 24. проходя по колодцам и завихряясь с помощью турбуляторов, нагретые газы более эффективно отдают тепло теплоносителю и на выходе остывают до 80 С. Нагретые газы несут с собой шлаковую пыль, которая проходя по колодцам, оседает в зоне скоплении 21 и при чистке котла высыпается через люк 35 в зону сбора шлака 36, после чего удаляется вместе со шлаком через дверцу котла 4. При работе котла из дымовой трубы практически не видно дыма, только в холодное время года видна водяное испарение, так как в угле содержится определенное количество влаги. При достижении температуры теплоносителя 90-93 С отключатся и нагревание происходит за счет тления остатков угля, при падение температуры теплоносителя на 3 С автоматически начинает процесс подачи топлива и повышения температуры теплоносителя. Экспериментальная проверка работы котла показала экономия угля для отопления дома 100 м 2 составила с простым котлом 5 тонн с экспериментальным 3,5 т за отопительный сезон,при этом отмечено незначительное количество выброса газов, отмечена постоянная температура в помещении, малые физические и трудозатраты во время эксплуатации. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Водогрейный отопительный котел содержащий теплообменник,бункер с размещенными в нем ворошителем для перемещения угля, топку, отличающийся тем, что топка котла снабжена цилиндрической горелкой установленной под углом 3-5 к горизонтальной линии с выполненными отверстиями по окружной поверхности для подачи воздуха размещенной в воздушной камере с приводом от моторредуктора посредством цепной передачи. 2. Водогрейный отопительный котел по п.1,отличающийся тем, что горелка снабжена лопастным ворошителем подачи угля. 3. Водогрейный отопительный котел по п.1,отличающийся тем, что теплообменник котла выполнен в форме трехходовых газовых колодцев с размещенными в них турбуляторами в форме спиралеобразных пластин, сообщаемые через верхнюю и нижнюю газовые камеры.