КАТАЛИТИЧЕСКИЙ КОТЕЛ МЕДЛЕННОГО ГОРЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК F24H1/46 F23B10/00 F23C9/06 F23G7/06 

Каталитический котел медленного горения относится к печам на твердом топливе, предназначен для обогрева бытовых и промышленных помещений с возможностью утилизации пластмасс и резины.

Известен кипятильник непрерывного действия А.С. СССР №96994 А, 1954 г., состоящий из: питательной коробки 1, сборника 6, распределительных трубок 7, кольцевых подогревателей 8 (обечаек), циркуляционных трубок 11, кольцевого подогревателя 12, топочной камеры 13, кольцевой щели 15, колосниковой решетки 16, зольниковой коробки 17, съемного свода 19 с решеткой, дымоотводящего патрубка 20, крышки 21.

Топливо горит в топочной камере, вторичный воздух подается через «глазок» в топочной дверке. Топочные газы проходят через съемный свод (19) и попадают в щели, образованные кольцевыми подогревателями (8), и выходят через дымоотводящий патрубок (20). Вода поступает в питательную коробку (1), через распределительные трубки (7) проходит в кольцевые подогреватели (8), далее по двум циркуляционным трубкам (11), имеющим изгибы и «колена», расположенным вертикально в полости топочной камеры (13), попадает в кольцевой подогреватель (12). Так как вода по циркуляционным трубкам (11) принудительно проходит сверху вниз, их можно считать как соединительными, нагревательными, но не конвекторными. В котле тепловое воздействие на стенки конвекторных труб (8), расположенных по периметру внутри корпуса, возбуждает интенсивный восходящий поток горячего воздуха. Сложные конфигурации и изгибы труб значительно увеличивают расход металла и трудозатраты на их производство. Каждый изгиб трубчатого конвектора ведет к дополнительному аэродинамическому сопротивлению, что снижает объем воздуха, проходящего внутри него, ухудшает теплообмен.

В кипятильнике применен съемный свод (19) с решетками, который обеспечивает возникновение вихревого потока для полного выгорания топлива. Вторичный воздух, проходящий через «глазок» дверцы топки, не обеспечивает каталитический дожиг по всей площади съемного свода, а только в секторе над окном (18). В котле применено дожиговое устройство (12) с двумя каталитическими решетками (13), в зазоре между которыми размещены под углом к горизонтальной плоскости жиклеры подачи вторичного воздуха (14), которые обеспечивают снабжение вторичным воздухом по всей площади каталитических решеток. Правильное соотношение вторичного воздуха и углерода, содержащегося в топочных газах, регулируют лепестковые биметаллические клапаны (15).

Количество подачи вторичного воздуха в кипятильнике, необходимое для полного сгорания топлива, регулируется пользователем. Наличие шиберов и задвижек, применяющихся для регулировки силы тяги и подачи вторичного воздуха, усложняет пользование отопительным прибором. Это приводит к снижению КПД котла и нерациональному расходу топлива. В котле применен биметаллический термостат (22), который регулирует минимальную температуру топочных газов, выходящих в дымоход (23), что увеличивает время контакта топочных газов с теплообменными площадями и прямыми конвекторными трубами (8), повышает КПД.

Задача, решаемая изобретением, состоит в создании отопительного прибора с автоматическим регулированием силы тяги и автоматическим контролированием подачи вторичного воздуха при каталитическом дожиге, создании условий для эффективного теплообмена и увеличения КПД, повышении пожарной безопасности.

Задача решена тем, что известные котлы, включающие корпус, дымоход, топливник с дверцей, колосниковую решетку, зольник, конвекторные трубы, расположенные внутри котла и размещенные по периметру внутри корпуса, проходящие сквозь перегородку, формирующую в верхней части топливника дожиговую камеру с дожиговым устройством, пропускающим топочные газы в дожиговую камеру, и камеру теплообмена, в соответствии с изобретением отличается тем, что дожиговое устройство имеет две каталитические решетки, в зазоре между которыми размещены под углом к горизонтальной плоскости и снаружи закрытые лепестковыми биметаллическими клапанами жиклеры подачи подогретого вторичного воздуха из вертикального канала подогрева вторичного воздуха, образованного дверцей топливника вместе с крышкой с регулировочными винтами, закрывающей участок корпуса котла в месте крепления лепестковых биметаллических клапанов, к задней части котла примыкает камера, являющаяся продолжением камеры теплообмена, сообщенная с дымоходом и соединенная с топливником газоходным каналом, над которым регулировочным винтом закреплен биметаллический термостат, расположенный под дымоходом, а конвекторные трубы выполнены с возможностью формирования потока топочных газов в камере теплообмена, препятствуя прямому прорыву их в дымоход.

Кроме того, камера, сообщенная с дымоходом и соединенная с топливником газоходным каналом, снабжена с торца шибером.

На фиг.1 показан боковой разрез каталитического котла медленного горения.

На фиг.2 показан фронтальный вид каталитического котла медленного горения без крышки клапанов.

На фиг.3 показан вид каталитического котла медленного горения сверху.

Каталитический котел состоит из топливника 1, дверцы топливника 2, ручки дверцы топливника 3, зольника 4, дверцы зольника 5, ручки дверцы зольника 6, колосниковой решетки 7, конвекторных труб 8, перегородки 9, дожиговой камеры 10, камеры теплообмена 11, дожигового устройства 12, двух каталитических решеток 13, жиклеров подачи подогретого вторичного воздуха 14, лепестковых биметаллических клапанов 15, планки 16, крепежа 17, крышки клапанов 18, регулировочных винтов 19, камеры 20, газоходного канала 21, биметаллического термостата 22, дымохода 23, шибера 24, регулировочного винта 25, корпуса котла 26.

В каталитическом котле медленного горения применяются прямые конвекторные трубы (8), которые размещены по периметру корпуса котла (26). Конвекторные трубы проходят сквозь нижнюю и верхнюю части корпуса котла и сквозь перегородку (9), которая в верхней части топливника формирует дожиговую камеру (10) и камеру теплообмена (11). Конвекторные трубы (8) в камере теплообмена (11) распределяют поток топочных газов и препятствуют прямому прорыву их в дымоход (23) без отдачи тепловой энергии.

К задней части корпуса котла (26) примыкает камера (20), являющаяся продолжением камеры теплообмена (11), сообщенная с дымоходом (23) и соединенная с топливником (1) газоходным каналом (21), над которым регулировочным винтом (25) закреплен биметаллический термостат (22). Камера (20) снабжена с торца шибером (24), предназначенным для доступа к чистке и регулировке биметаллического термостата (22), с помощью регулировочного винта (25), которым закреплен биметаллический термостат (22), расположенный под дымоходом (23). Биметаллический термостат (22) находится между выходным отверстием газоходного канала (21) и дымоходом (23).

В каталитическом котле медленного горения применено дожиговое устройство (12), расположенное внутри дожиговой камеры (10), состоящее из корпуса и двух каталитических решеток (13). В зазоре между каталитическими решетками (13) под углом к горизонтали размещены жиклеры подачи подогретого вторичного воздуха (14), которые снаружи закрыты лепестковыми биметаллическими клапанами (15), способными отгибаться по мере прогрева корпуса котла. Участок корпуса котла, на котором крепятся лепестковые биметаллические клапаны (15), закрыт крышкой клапанов (18) с регулировочными винтами (19), ограничивающими максимальное открывание лепестковых биметаллических клапанов (15), что не допускает остывание каталитических решеток (13). Крышка клапанов (18) и двустенная дверца топливника (2) образуют вертикальный канал подогрева вторичного воздуха.

Применение дожигового устройства (12), с саморегуляцией подачи вторичного воздуха, позволяет утилизировать пластмассы и резину. Использование биметаллического термостата (22) и газоходного канала (21) помогает быстро прогреть дымоход (23), для создания устойчивой тяги, и разогреть каталитические решетки (13) в дожиговом устройстве (12), а в дальнейшем процессе горения автоматически регулирует температуру топочных газов, выходящих в дымоход (23). Регулировочный винт (25) с биметаллическим термостатом (22) позволяют достичь минимальной температуры топочных газов, выходящих в дымоход, что увеличивает время контакта горячих топочных газов с теплообменными площадями и конвекторными трубами (8), повышая КПД котла.

Жиклеры подачи разогретого вторичного воздуха (14) пропускают разогретый вторичный воздух внутрь дожигового устройства (12). Разогретые каталитические решетки (13) создают вихревые потоки и увеличивают скорость окисления углерода. Вторичный воздух смешивается с остатками углерода между двух каталитических решеток (13), создает вихревые потоки подогретого вторичного воздуха, что увеличивает трение смеси во второй каталитической решетке, улучшая процесс выгорания углерода. Жиклеры подачи подогретого вторичного воздуха (14) устанавливаются под углом к горизонтали, что предотвращает выброс пламени и угарных газов под крышку клапанов (18).

При растопке происходит разогрев каталитического котла медленного горения. Топочные газы поднимаются под перегородку (9) и попадают в газоходный канал (21), который соединяет топливник (1) с камерой (20). Биметаллический термостат (22) открыт, и топочные газы проходят в камеру (20) и далее в дымоход (23), основной объем топочных газов проходит через дожиговое устройство (12), разогревая каталитические решетки (13), дожиговую камеру (10), камеру теплообмена (11), и, огибая конвекторные трубы (8), попадает в дымоход (23). После прогрева и ввода каталитического котла медленного горения в рабочий температурный режим биметаллический термостат (22) перекрывает газоходный канал (21). Газы направляются по длинному пути с полной отдачей тепловой энергии. Минимальной температуры топочных газов и потерь тепловой энергии можно достичь при помощи регулировочного винта (25). Биметаллический термостат (22) находится между двумя газовыми потоками и нормализует тягу в дымоходе (23). Если основной газовый поток остывает, биметаллический термостат (22) отгибается в исходное положение и пропускает более разогретый газовый поток из топливника (1), создавая тягу. Таким образом, осуществляется саморегуляция тяги в дымоходе (23).

Разогретые газы, проходя по длинному пути, нагревают каталитические решетки (13) и переднюю стенку корпуса котла, на которой размещены жиклеры подачи подогретого вторичного воздуха (14) и лепестковые биметаллические клапаны (15). Каждый лепесток клапана работает в паре со своим жиклером. По мере прогрева корпуса котла под крышкой клапанов (18) лепестки биметаллических клапанов (35) отгибаются и пропускают вторичный воздух к жиклерам подачи подогретого вторичного воздуха (14). В центре и по краям дожигового устройства температура прогрева корпуса котла может быть разной, поэтому клапаны будут отгибаться под разными углами, пропуская разный объем вторичного воздуха в жиклеры подачи подогретого вторичного воздуха (14). Регулировочные винты (19) максимального открывания лепестковых биметаллических клапанов (19) препятствуют избыточному прохождению вторичного воздуха и не позволяют остужать каталитические решетки (13), что может привести к остановке процесса каталитического дожига.

Правильное соотношение вторичного воздуха и углерода, содержащегося в топочных газах, и применение дожигового устройства (12) с каталитическими решетками (13) разрушает связи углерода с химическими элементами, что позволяет каталитический котел медленного горения использовать для утилизации пластмасс и резины.

Изобретение относится к области обогрева бытовых и промышленных помещений. Котел состоит из топливника с дверцей топливника и ручкой дверцы топливника. Под топливником расположен зольник с дверцей зольника, ручкой дверцы зольника и колосниковой решеткой. По периметру котла с внутренней стороны вмонтированы вертикально прямые конвекторные трубы. В верхней части топливника находится перегородка, которая формирует дожиговую камеру и теплообменную камеру. Дожиговое устройство состоит из корпуса, в пазы которого вставляются две каталитические решетки, между которыми размещены жиклеры подачи вторичного воздуха. Количество подачи вторичного воздуха контролируют лепестковые биметаллические клапаны. Горячие топочные газы из теплообменной камеры попадают в камеру термостата. Газоходный канал соединяет топливник и камеру термостата. Технический результат заключается в улучшении дожигания отходящих газов и повышении безопасности устройства. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Каталитический котел медленного горения, включающий корпус, дымоход, топливник с дверцей, колосниковую решетку, зольник, конвекторные трубы, расположенные внутри котла и размещенные по периметру внутри корпуса, проходящие сквозь перегородку, формирующую в верхней части топливника дожиговую камеру с дожиговым устройством, пропускающим топочные газы в дожиговую камеру, и камеру теплообмена, отличающийся тем, что дожиговое устройство имеет две каталитические решетки, в зазоре между которыми размещены под углом к горизонтальной плоскости и снаружи закрытые лепестковыми биметаллическими клапанами жиклеры подачи подогретого вторичного воздуха из вертикального канала подогрева вторичного воздуха, образованного дверцей топливника вместе с крышкой с регулировочными винтами, закрывающей участок корпуса котла в месте крепления лепестковых биметаллических клапанов, к задней части котла примыкает камера, являющаяся продолжением камеры теплообмена, сообщенная с дымоходом и соединенная с топливником газоходным каналом, над которым регулировочным винтом закреплен биметаллический термостат, расположенный под дымоходом, а конвекторные трубы выполнены с возможностью формирования потока топочных газов в камере теплообмена, препятствуя прямому прорыву их в дымоход.2. Каталитический котел медленного горения по п.1, отличающийся тем, что камера, сообщенная с дымоходом и соединенная с топливником газоходным каналом, снабжена с торца шибером.