1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 28477
(51) F24B 1/189 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/1036.1
(22) 02.08.2013
(45) 15.05.2014, бюл. №5
(76) Михеенко Игорь Александрович
(56) Патент РК №24280, 2011
(54) ТЕПЛОГЕНЕРАТОР
(57) Изобретение относится к конструкции
теплогенераторов-водогрейных котлов с сжиганием
твердого топлива и может быть использовано для
отопления бытовых и промышленных зданий.
Теплогенератор, содержащий топку с
колосниками и зольником, теплообменную камеру с
водоносными трубами, установленную над топкой,
камеру дожигания, канал подвода вторичного
воздуха и дымоход, снабжен завих-рительной
камерой, расположенной между топкой и камерой
дожигания, а также каналом наддува воздуха в
зольник, имеющем вертикальный патрубок для
подачи воздуха и в завихрительную камеру,
указанный вертикальный патрубок размещен в
вертикальном патрубке большего диаметра канала
подачи вторичного воздуха, оба вертикальных
патрубка установлены соосно с завихрительной
камерой и камерой дожигания, при этом
теплообменная камера, топка и зольник снабжены
водяной рубашкой, а водоносные трубы
теплообменной камеры установлены вертикально.
Конструктивные особенности предлагаемого
теплогенератора обеспечивает повышение его
мощности.
(19)KZ(13)A4(11)28477
2. 28477
2
Изобретение относится к конструкции
теплогенераторов-водогрейных котлов с сжиганием
твердого топлива и может быть использовано для
отопления бытовых и промышленных зданий.
Известна терморадиационная печь, имеющая
топку с колосниками, поддувало-зольник,
теплообменную камеру с установленными
горизонтально водоносными трубами по обе
стороны от камеры дожигания, которая имеет
конусообразные элементы, направленные
вершинами друг к другу, дымоход.
Терморадиационная печь снабжена каналом подачи
вторичного воздуха, установленного с
возможностью подачи воздуха на нижний
конусообразный элемент (инн. патент РК 24280, кл.
F24B 1/189, оп. 15.07.2011).
Недостатком конструкции является невысокая
мощность, так как через канал подачи вторичного
воздуха он подается между топкой и камерой
дожигания и подпирает избыточным давлением
выходящие из топки горючие газы, уменьшая тягу и
замедляя процесс горения топлива, что приводит к
неполному его сгоранию. Вследствие этого
недогоревшие компоненты топлива - копоть и сажа
оседают в нижней части теплообменной камеры.
Кроме того, на горизонтальных трубах в
теплообменной камере образуются пылевые
отложения, которые ухудшают теплозабор,
препятствуют прохождению газов через камеру,
требуют достаточной частой очистке с разбором
всей камеры.
Задачей изобретения является разработка
конструкции теплогенератора, обеспечивающего
повышение мощности за счет повышения тяги,
увеличения температуры и скорости горения
топлива.
Для этого теплогенератор, содержащий топку с
колосниками и зольником, теплообменную камеру с
водоносными трубами, установленную над топкой,
камеру дожигания, канал подвода вторичного
воздуха и дымоход, согласно изобретению снабжен
завихрительной камерой, расположенной между
топкой и камерой дожигания, а также каналом
наддува воздуха в зольник, имеющем вертикальный
патрубок для подачи воздуха и в завихрительную
камеру, указанный вертикальный патрубок
размещен в вертикальном патрубке большего
диаметра канала подачи вторичного воздуха, оба
вертикальных патрубка установлены соосно с
завихрительной камерой и камерой дожигания, при
этом теплообменная камера, топка и зольник
снабжены водяной рубашкой, а водоносные трубы
теплообменной камеры установлены вертикально.
В конструкции теплогенератора каналы наддува
воздуха и подвода вторичного воздуха снабжены
регулирующими заслонками. Футеровка топки,
завихрительной камеры и камеры дожигания
выполнены из каолинсодержащего шамотного
кирпича.
В стенке теплообменной камеры на уровне
нижних концов вертикальных водоносных труб
выполнены технологические люки.
Выполнение в предлагаемой конструкции
теплогенератора завихрительной камеры между
топкой и камерой дожигания обеспечивает создание
дополнительной зоны реакции горения топлива с
кислородом. Канал наддува кислородсодержащего
воздуха с помощью вентилятора или компрессора
создает избыточное давление в топке, что
способствует увеличению скорости горения и
повышению температуры. Вертикальные патрубки
канала наддува и канала вторичного воздуха,
подающие воздух в завихрительную камеру и
установленные коаксиально с завихрительной
камерой и камерой дожигания, создают
турбулентные потоки, интенсивно смешивают
горючие газы, ускоряют реакции горения в
завихрительной камере и камере дожигания,
благодаря эжекторному эффекту, способствуя
максимальному сгоранию топлива. Наличие
заслонок в обоих каналах подвода воздуха
обеспечивает возможность регулирования
эффективности режима горения.
За счет того, что теплообменная камера, топка и
зольник снабжены водяной рубашкой повышается
теплозабор, что также увеличивает мощность
теплогенератора. Установка водоносных труб
теплообменной камеры вертикально максимально
снижает накопление оставшихся в небольшом
количестве пыли и копоти.
Выполнение футеровки топки, завихрительной
камеры и камеры дожигания из каолинсодержащего
шамотного кирпича, в составе которого преобладает
оксид алюминия, позволяет за счет его
каталитических свойств, в свою очередь
интенсифицировать процесс горения топлива.
На предлагаемых чертежах изображен общий
вид заявленного теплогенератора - фиг.1 и вид со
стороны топки и технологических люков - фиг.2.
Теплогенератор состоит из топки 1,
футерованной термостойким материалом -
каолинсодержащим шамотным кирпичем с
загрузочной дверцей 29, которая также снабжена
футеровкой со стороны топки и устанавливается на
внешней стороне водяной рубашки 7. Через
патрубки 11 и 12 отводится теплоноситель в
приемный патрубок 15 внешней рубашки 8
теплообменной камеры 37 для поглощения
теплового излучения от переднего торца топки 1.
Топка 1 установлена на водяной рубашке 19
зольника 3, которая поглощает тепло от золы 32,
футеровки 30 и отводит тепло через патрубки 13 и
14 в приемный патрубок 15.
Над зольником 3 расположены чугунные
колосники 2, на которых сжигается твердое топливо
4. В зольнике 3 имеется дверца зольника 27 и выход
канала наддува 31 с заслонкой 28 для регулировки
наддува и состава топливо-воздушной смеси в
завихрительной камере 5. Завихрительная камера 5
установлена на водяной рубашке 19 зольника 3
между топкой 1,1 с которой соединена газоходным
каналом 25 и камерой дожигания 6.
Вертикальный патрубок 18, которым снабжен
канал наддува 31, подает вторичный воздух в
завихрительную камеру 5. а заслонка 28 регулирует
3. 28477
3
подачу воздуха. Канал подвода вторичного воздуха
23 имеет вертикальный патрубок 39, в котором
размещен вертикальный патрубок 18 канала наддува
31.
Вертикальный патрубок 39 снабжен заслонкой
20. Вертикальный патрубок 18 и вентилятор 21
создают эжекторный поток вторичного воздуха в
завихрительной камере 5. В стенке теплообменной
камеры 37 на уровне нижних концов вертикальных
водоносных труб выполнены два технологических
люка 26. Водоносные трубы 9 теплообменной
камеры 37 установлены вертикально.
Количество воздуха регулируется по топливо-
воздушной смеси системой контроля датчика
кислорода 33 (лямбда зонд). Заслонкой 28
регулируется наддув воздуха в зольник 3 по
температуре теплоносителя, контролирующим
датчиком температуры 36. Заслонки 20, 28
соединены с управляющими механизмами 34, 35,
управляемыми электронным контроллером (на
чертеже не показан). Вентилятор (компрессор) 21
управляется контроллером по температурному
датчику 36 на выходе из патрубка 17 и топливо-
воздушной смеси в завихрительной камере 5.
Предлагаемый теплогенератор работает
следующим образом. Топливо подают через
топочную дверцу 26 на колосники 2. Топливо горит
с выделением газов, которые поступают в
завихрительную камеру 5. Через канал 23
подводится вторичный воздух, который через
вертикальный патрубок 39 поступает в
завихрительную камеру 5. Через канал наддува 31
вторичный воздух подается в зольник 3 и через
вертикальный патрубок 18, размещенный
коаксиально в вертикальном патрубке 39, в
завихрительную камеру 5, благодаря чему
происходит турбулентное завихрение вторичного
воздуха и горючих газов, что обеспечивает
максимальное смешивание горючих газов и
кислорода.
В нижней части камеры дожигания 6 происходит
увеличение температуры горючих газов,
эффективно смешанных в завихрительной камере 5,
а также каталитическое догорание топливо-
воздушной смеси, после чего раскаленные газы
выходят в верхнюю полость 37 внешней водяной
рубашки 8, где интенсивно происходит забор тепла
температуры верхней полостью внешней водяной
рубашки теплообменной камеры 8, после чего газы
опускаются вдоль вертикальных водоносных труб 9,
попадая в борова 38, где пыль оседает на пол
боровов 38, а свободные от пыли газы через
газоотводную трубу 22 выходят в атмосферу.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Теплогенератор, содержащий топку с
колосниками и зольником, теплообменную камеру с
водоносными трубами, установленную над топкой,
камеру дожигания, канал подвода вторичного
воздуха и дымоход, отличающийся тем, что он
снабжен завихрительной камерой, расположенной
между топкой и камерой дожигания, а также
каналом наддува воздуха в зольник, имеющем
вертикальный патрубок для подачи воздуха и в
завихрительную камеру, указанный вертикальный
патрубок размещен в вертикальном патрубке
большего диаметра канала подачи вторичного
воздуха, оба вертикальных патрубка установлены
соосно с завихрительной камерой и камерой
дожигания, при этом теплообменная камера, топка и
зольник снабжены водяной рубашкой, а водоносные
трубы теплообменной камеры установлены
вертикально.
2. Теплогенератор по п.1, отличающийся тем,
что каналы наддува воздуха и подвода вторичного
воздуха снабжены регулирующими заслонками.
3. Теплогенератор по п.1, отличающийся тем,
что футеровка топки, завихрительной камеры и
камеры дожигания выполнены из
каолинсодержащего шамотного кирпича.
4. Теплогенератор по п.1, отличающийся тем,
что в стенке теплообменной камеры на уровне
нижних концов вертикальных водоносных труб
выполнены технологические люки.
5. Теплогенератор по п.1, отличающийся тем,
что канал наддува воздуха снабжен вентилятором
или компрессором.
