ПЕЧЬ ДЛЯ СЖИГАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ВИДОВ ТОПЛИВА Российский патент 1994 года по МПК F23G5/00 F23B5/04 

Изобретение относится к печам для биологического топлива, т. е. к устройства сгорания твердых видов топлива.

Известна печь, включающая корпус с крышкой, каналы отходящих газов, камеру сгорания с отверстием для отходящих газов, в дне горелочное устройство. Топливный КПД таких печей низок. Это является следствием того, что невозможно регулировать и смешивать в правильных пропорциях образовавшийся газ с воздухом, подаваемым для окисления. Кроме того, возрастают потери производительности.

Целью изобретения является повышение КПД.

На фиг. 1 - показана печь, вертикальный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - устройство подачи воздуха; на фиг. 4 - вид по стрелке Б на фиг. 1; на фиг. 5 показан в увеличенном масштабе вертикальный разрез крышки загрузки топлива и примыкающих частей отверстия подачи топлива печи.

Печь включает внутреннюю часть 1, которая изготавливается из огнеупорного материала (керамический материал), и внешнюю часть 2, состоящую из внутренней части и системы каналов для подачи воздуха. Последняя вместе с водяной рубашкой 3, окружающей систему каналов подачи воздуха, образует систему теплообмена для извлечения тепловой энергии из печи. Между внутренней 1 и внешней 2 частями находится слой 4 изоляционного материала. Внутренняя часть 1 включает две стенные секции, которые отгорожены друг от друга. Целесообразно, чтобы эти две половины были симметричными и имели верхнюю часть 5, образующую резервуар накопления топлива, и нижнюю часть 6, образующую камеру сгорания.

В нижней части резервуар накопления топлива представляет собой наклонное дно, которое покрыто подвижный донными плитами 7, которые изготовлены из керамического или другого огнеупорного материала. Целесообразно, чтобы угол наклона донных плит 7 был либо равен, либо превышал угол естественного откоса горючего материала, а противоположные кромки плит располагались таким образом, чтобы между ними образовался зазор. Зазор служит в качестве отверстия 8 для отработанных газов, который при необходимости служит отверстием горелки. Концы внутренней части 1, обращенные друг к другу, покрыты плитами 9, которые изготовлены из керамического или какого-либо другого огнеупорного материала.

В центральной части внутри нижней части резервуара накопления топлива внутренняя часть 11 выполнена с карманом 10, в который вставляется средство подачи воздуха, которое также изготавливается из огнеупорного материала, предпочтительно керамического. Устройство 11 подачи воздух тяги, которое является съемным, имеет конфигурацию параллелепипеда и покрывает отверстие 8 горелки, а также примыкающие части наклонных донных плит или плоскость 6. Нижние поверхности устройства подачи воздуха проходят очень близко вдоль плоскостей дна, в результате чего образуется сравнительно небольшой зазор 12 между поверхностями 11 и плоскостями. Ряд отверстий 13 для воздуха, связывающих внутренний канал 14 для воздуха устройства подачи воздуха с зазором 12, открываются к нижним поверхностям. Ряд дополнительных отверстий 15 для воздуха также открываются над зазором 12 и еще на более высоком уровне открываются следующие отверстия 16. Некоторые части устройства подачи воздуха располагаются над всеми отверстиями забора воздуха таким образом, чтобы эффективно препятствовать тому, чтобы сгораемый материал, который может упасть из резервуара накопления топлива, закупоривал отверстия забора воздуха. Верхние отверстия 16 забора воздуха покрыты отдельными выступами 17 в виде карнизов. Поверхности устройства пода и воздуха, обращенные вверх, наклонены под углом, который может быть больше угла естественного откоса сгораемого материала, тем самым препятствуя скапливанию материала на верхней части устройства подачи воздуха. Камера 6 сгорания сообщается с системой каналов 18 для отработанных газов через соединительные каналы 19.

В своей верхней части печь покрыта верхней плитой 20, а у основания она опирается на донную плиту 21, отверстие 22 подачи топлива, может быть закрыто посредством крышки 23 загрузки топлива. Отверстие 22 загрузки топлива окружено фланцем 24, образующим внутреннюю уплотняющую кромку с крышкой загрузки топлива. Система кожуха печи имеет также внешний фланец 25, образующий внешнюю уплотняющую кромку, прижимающуюся к крышке. Между внутренней частью печи и внешней системой кожуха имеется зазор 26, сообщающийся с системой каналов для отработанных газов печи.

На фиг. 5 показана конструкция крышки загрузки топлива, причем закрытое положение крышки показано сплошной линией, а открытое - пунктирными линиями. Крышка загрузки топлива состоит из двух телескопическим двигающихся частей 27 и 28. Эти части выполнены в форме трубных секций, которые вставлены одна в другую и каждая из которых имеет по одной торцевой стенке 29 и 30 соответственно. Несколько пружин 21 сжатия удерживается между этими стенками. Внутренняя часть имеет плиту 31 крышки. С помощью уплотнения 32 плита 31 крышки образует уплотнение с внутренним фланцем 24, а с помощью уплотнения 33 торцевая стенка 30 образует уплотнение с внешним фланцем 25. Благодаря взаимной подвижности двух частей крышки они обеспечивают эффективное уплотнение с соответствующим фланцем также в случае, если расстояние между концевыми кромками фланцев меняется по какой-либо причине. Для закрытия крышки внутренний фланец 24 передвигается первым, а внешний фланец 25 после этого передвигается в закрытое положение. Также в закрытом положении крышки пространство 34, окружающее крышку, сохраняет сообщение с системой 26 каналов для отработанных газов печи. Плоскость крышки, образуемая торцевой стенкой 30 крышки, обозначена позицией 35, а плоскость крышки, образуемая торцевой стенкой 31 крышки - позицией 36.

С помощью клапана 37 верхняя часть резервуара накопления топлива может сообщаться системой каналов для отработанного газа печи. Это может происходить тогда, когда начинается работа печи. Однако клапан 37 остается в закрытом положении во время работы печи.

Во время работы печи биологическое топливо, находящееся в резервуаре накопления топлива, пиролизуется таким образом, чтобы образовался газ, который образуется в направлении вниз за счет его низкого атмосферного избыточного давления через отверстие 8 горелки при сгорании и в то же время, предварительно нагретый воздух подается из устройства 11 подачи воздуха. Устройство работает следующим образом. Отработанные газы перемещаются во внутренний воздушный зазор 26, окружающий керамическую часть. Тяговая труба, расположенная над отверстием горелки, находится в горячей зоне сгорания и, следовательно, нагревается до высокой температуры. Воздух, который подается с помощью регулируемого вентилятора (не показан) и проходит через различные отверстия в устройстве подачи воздуха, предварительно нагревается перед тем как используется в процессе сгорания. Положение трубы подачи воздуха тяги и ее форма, включающая отверстия для диффузии воздуха, обеспечивают выбрасывание, которое в случае переменного извлечения тепла обеспечивает надлежащее смешение образованного газа и подаваемого воздуха тяги. Благодаря направленным внутрь отверстиям в устройстве подачи воздуха создается турбулентное сгорание.

Часть тепла, образованного во время сгорания, стремится вверх в резервуар накопления топлива, за счет чего топливо пиролизуется и образуется газ. Когда степень извлечения тепла мала, тепла внутри зоны сгорания достаточно для того, чтобы образовать газы. Сгорания газа, проходящего вниз, по существу является формой сгорания альдегида. Сгорания альдегида ведет к окислению углеводородов за счет превращения альдегида в СО₂ и Н₂О. При сгорании альдегида образуются чистейшие отработанные газы.

Часть резервуара накопления топлива, которая расположена над зоной сгорания, образует закрытый наверху резервуар во время этого процесса при условии, что клапан закрыт и, следовательно, газ может быть выпущен только вниз через отверстие горелки. В ходе процесса сгорания запас топлива одновременно образует газовый пузырь, в котором накапливается образованный газ при небольшом избыточном давлении по сравнению с атмосферным перед его сгоранием, и в котором газ в верхней части резервуара накопления топлива не будет сгорать из-за плохого окисления. Когда газ образуется из топлива, его объем увеличивается и в результате создается небольшое избыточное давление в резервуаре накопления топлива. Это давление соединяется с давлением вентилятора пода и воздуха тяги и таким образом в резервуаре накопления топлива создается давление, что необходимо для прохода газа вниз. Так как резервуар накопления топлива находится под давлением, его следует уплотнить. Это требование выполняется за счет выполнения крышки загрузки топлива с двойными стенками, каждая из которых выполняет функцию уплотнения. Любой газ, который может пройти через уплотнение внутренней крышки, откачивают через выпускное отверстие для паров. Благодаря такой конструкции ядовитые газы не поступают в окружающую атмосферу. Во время дозаправки топлива, когда крышка загрузки топлива открыта, пары не могут проникнуть в окружающую атмосферу, так как эти газы откачиваются через свободное пространство между внутренним и внешним уплотнениями и перемещаются дальше в отверстие выпуска паров печи.

После того, как процесс достигнет момента, когда газ более не образуется, остается древесный уголь, если в качестве топлива используется древесина. Этот древесный уголь постоянно расходуется при подаче воздуха. Сгорание древесного угля происходит в два приема, первый 2С₂ + О₂ = 2СО 1 тепло, а после этого 2СО + О₂ + тепло. На этой стадии процесса, если необходимо продолжить нагревание, подается новая порция топлива. Печь для биологического топлива работает непрерывно, а извлечение тепла можно изменять в соответствии со скоростью вращения вентилятора, подающего воздух в устройство подачи воздуха тяги от низкого извлечения тепла до высокого, при этом сохраняются чистота сгорания и высокая степень эффективности. За счет угла наклона нижней части резервуара накопления топлива топливный материал эффективно опускается. Таким материалом могут быть древесный уголь и зола. Наклонная часть также образует отверстие горелки, размеры которого можно легко изменять в соответствии с желаемой мощностью устройства. Наклонные плоскости, изготовленные из огнеупорного материала, предпочтительны из керамического материала и должны быть заменяемыми, предпочтительно изолированными от их опорных поверхностей для задержания образованного тепла. Клапан, предусмотренный в резервуаре накопления топлива, остается в открытом положении во время стадии начала работы, за счет чего пары проходят прямо в выпускное отверстие для паров. Таким образом осуществляется запуск в работу. Во время работы этот клапан предпочтительно остается в закрытом положении. Клапан также может быть открытым во время дозаправки топливом, что способствует предотвращению попадания паров в окружающую атмосферу. Газ, образовавшийся из резервуара 3 накопления топлива, смешивается с предварительно нагретым воздухом из устройства подачи воздуха и сгорает в направлении вниз через отверстие горелки во вторичную камеру сгорания, находящуюся ниже. Это пространство также служит как камера накопления золы. После сгорания горячие газы проходят из вторичной камеры сгорания в теплообменник, в котором тепловая энергия используется обычным образом в водяной рубашке, после чего отработанные газы проходят вверх. (56) Патент EР N 0168808, кл. F 23 B 5/04, 1986.

Изобретение касается печей для биологических видов топлива, в которых сгорание осуществляется в направлении вниз для того, чтобы сократить сжигания до очень низкого выходного эффекта. Сущность: печь имеет резервуар наполнения топлива, который также служит в качестве резервуара накопления газа и который во время работы находится под небольшим атмосферным избыточным давлением. Донная часть резервуара накопления топлива выполнена с наклонными стенками, нижние кромки которых образуют отверстие горелки, выше которого находится средство подачи воздуха, которое проходит в непосредственной близости вдоль наклонного дна, вдоль его частей, наиболее близких к отверстию горелки. 9 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. ПЕЧЬ ДЛЯ СЖИГАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ВИДОВ ТОПЛИВА, включающая корпус с крышкой, каналы отходящих газов, камеру сгорания с отверстием для отходящих газов, в дне горелочное устройство, и камеру дожигания отходящих газов, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД, дно камеры выполнено с наклоном к отверстию для выхода отходящих газов под углом, превышающим угол естественного откоса сжигаемого материала, и в нем с зазором установлено устройство для подачи воздуха в виде полого тела с каналами в его верхней части и каналами, направленными в стороны, в нижней части. 2. Печь по п. 1, отличающаяся тем, что устройство для подачи воздуха выполнено с козырьками, расположенными над отверстиями для подачи воздуха. 3. Печь по п. 2, отличающаяся тем, что устройство для подачи воздуха установлено с возможностью вертикального перемещения и выполнено из огнеупорного материала. 4. Печь по пп. 1 - 3, отличающаяся тем, что она снабжена клапаном, установленным в верхней части корпуса, соединенным с каналами отходящих газов. 5. Печь по пп. 1 - 4, отличающаяся тем, что нижняя часть устройства для подачи воздуха выполнена в виде многогранника, грани которого наклонены под углом естественного откоса сжигаемого материала. 6. Печь по пп. 1 - 5, отличающаяся тем, что каналы отходящих газов соединены крышкой. 7. Печь по пп. 1 - 6, отличающаяся тем, что крышка выполнена из двух расположенных на расстоянии и соединенных друг с другом частей, одна из которых соединена с камерой сгорания, а другая с корпусом. 8. Печь по пп. 6 - 7, отличающаяся тем, что крышки выполнены подпружиненными с возможностью перемещения относительно друг друга. 9. Печь по пп. 1 - 8, отличающаяся тем, что камеры сгорания топлива и дожигания отходящих газов выполнены из фасонных элементов из керамического материала. 10. Печь по пп. 1 - 9, отличающаяся тем, что дно камеры сгорания выполнено из съемных плит, нижние кромки которых образуют отверстие горелки.