ВОДОГРЕЙНЫЙ ТВЕРДОТОПЛИВНЫЙ КОТЕЛ "BLAGO" Российский патент 2011 года по МПК F24B1/183 

Изобретение относится к энергетике, в частности к устройствам для отопления индивидуальных жилых домов и снабжения горячей водой для хозяйственных нужд в местах, где отсутствуют современные источники тепла.

Известно устройство водогрейного твердотопливного котла, содержащего корпус, засыпной бункер для топлива, воздушно-газовый проход, расположенный в воздушно-газовом проходе теплообменник, топочную камеру, механизм подачи воздуха в топочную камеру [1].

Техническим результатом является активизация процесса термохимического разложения углеводородного сырья на генераторный газ и твердый остаток с более полным их сгоранием в среде, содержащей избыток кислорода воздуха.

Осуществляется это за счет компоновки твердотопливного котла, создания условий для эффективного смешивания с кислородом воздуха продуктов термохимического разложения твердого топлива, для эффективной передачи части выделяющейся энергии при экзотермической химической реакции сгорания продуктов термохимического разложения топлива при проведении эндотермической химической реакции разложения твердого топлива на генераторный газ и твердый остаток.

Сущность устройства водогрейного твердотопливного котла заключается в том, что воздушно-газовый проход образован из внутренних стенок, по меньшей мере, двух засыпных вертикальных бункеров, расположенных по периметру воздушно-газового прохода, а наружные стенки являются частью наружной стенкой корпуса, топочная камера установлена под воздушно-газовым проходом, при этом механизм подачи воздуха в топочную камеру выполнен, по меньшей мере, из одного сопла, расположенного под каждым, по меньшей мере, из двух вертикальных засыпных бункеров, с направлением потока воздуха по касательной к нижнему слою твердого топлива, расположенного в вертикальном засыпном бункере, а поток воздуха направлен вглубь топочный камеры. В воздушно-газовом проходе перед теплообменником установлен накопитель тепловой энергии. Участки воздушно-газового прохода, где установлены накопитель тепловой энергии и теплообменник, имеют разъемное соединение. Воздушно-газовый проход и верхняя наружная стенка корпуса котла имеют разъемное соединение. Засыпной бункер имеет патрубок для подачи пара в зону подсушки.

На чертеже изображен водогрейный твердотопливный котел.

Водогрейный твердотопливный котел состоит из корпуса 1, по меньшей мере, из двух вертикальных засыпных бункеров для топлива 2, воздушно-газового прохода 3, образованного (в нашем случае) из двух внутренних стенок 4 вертикальных засыпных бункеров для топлива 2 и двух стенок корпуса 1, расположенных по периметру воздушно-газового прохода 3. Наружные стенки бункеров для топлива 2 являются частью наружной стенкой корпуса 1. Под воздушно-газовым проходом 3 установлена топочная камера 5, имеющая под собой зольный бункер 6. Между зольным бункером 6 и топочной камерой 5 установлена колосниковая решетка 7. Через колосниковую решетку 7 подается воздух для проведения экзотермической химической реакции сжигания твердого остатка, образовавшегося при термохимическом процессе разложения твердого топлива в вертикальных засыпных бункерах для топлива 2, и свежего твердого топлива, подаваемого в топочную камеру 5. Вертикальный засыпной бункер для топлива 2 и топочная камера 5 разделены колосниковой решеткой 8. Предусмотрена схема двухзонного процесса газификации в вертикальном засыпном бункере для топлива 2. Вертикальный засыпной бункер для топлива 2 условно разделен на пять зон: зона подсушки, зона сухой перегонки, две кислородные зоны и зона восстановления. Над колосниковой решеткой 8 располагается кислородная зона. Затем - зона восстановления. Далее, за зоной восстановления располагается кислородная зона. И далее сухой перегонки и зона подсушки. В зоне подсушки установлен патрубок 9 для подачи пара. А в зоне восстановления имеются отверстия 10 для вывода генераторного газа. Под колосниковой решеткой 8 установлено сопло 11 для подачи воздуха по касательной к нижнему слою твердого топлива, расположенного в вертикальном засыпном бункере для топлива 2, а поток воздуха направлен вглубь топочный камеры 5. Воздушно-газовый проход 3 разделен на два участка. В одном располагается теплообменник 12, а в другом накопитель тепловой энергии 13, в качестве которого используется талькохлорит, хромит. Они имеют разъемное соединение. Накопитель тепловой энергии 13 установлен над отверстиями 10 для вывода генераторного газа. Над накопителем тепловой энергии 13 установлен теплообменник 12, выполненный из дымогарных труб, между которыми проходят горячие дымовые газы. В трубах циркулирует вода. В теплообменник 12 встроен стояк 14 с пароотводчиком 15 для сбора и вывода образовавшегося пара.

Водогрейный твердотопливный котел работает следующим образом. Заполняют водой систему отопления и теплообменник 12. Закладывают твердое топливо в вертикальные засыпные бункера для топлива 2 и в топочную камеру 5. Производят розжиг топлива в топочной камере 5. Интенсивность горения твердого топлива в топочной камере 5 регулируют количеством подаваемого воздуха под топочную камеру 5 через колосниковую решетку 7. Когда топливо достаточно разгорится и температура воды на выходе из котла достигнет требуемой величины, приступают к подаче воздуха на сопла 11. Воздух в слой газифицированного топлива, расположенного в вертикальном засыпном бункере для топлива 2, подводится через сопло 11 под колосниковую решетку 8 по касательной к слою газифицированного топлива. Воздух проходит через зазоры в колосниковой решетке 8 и поступает в кислородную зону, а излишки, проходя по касательной к слою топлива, поступают вглубь топочной камеры, создавая в ней завихрения. Процесс горения углерода протекает с выделением тепла. При этом температура в слое повышается до 1200-1500°C. Взаимодействие углерода с кислородом воздуха сопровождается образованием углекислоты. Поток газов из кислородной зоны, подымаясь кверху, нагревает расположенный выше слой топлива до температуры 900-1100°C. Здесь углекислота вступает в соединение с углеродом и частично восстанавливается до окиси углерода. В зоне восстановления протекает также и реакция разложения паров воды, поступающих из стояка 14 через пароотводчик 15, с образованием окиси углерода и водорода. Причем в зоне восстановления реакции протекают с поглощением тепла. Температурные условия (300-900°C) слоев топлива, лежащих в зоне подсушки, не обеспечивают протекания реакции восстановления углекислоты и разложения паров воды, однако они являются достаточными для процесса сухой перегонки топлива. В результате процесса разложения топлива, протекающего без доступа воздуха, образуется генераторный газ, состоящий из CO, CO₂, H₂, CH₄, C_nH_m. Вывод генераторного газа осуществляется из зоны восстановления через отверстия 10. Температура выводимых газов достигает 700°C. Зола и недожженое твердое топливо, образующееся в активной зоне, проходят через колосниковую решетку 8 и опускаются в топочную камеру. Зола опускается в зольный бункер 6, а недожженое твердое топливо, взаимодействуя с кислородом воздуха, поступающего снизу через колосниковую решетку 7 и сверху из сопла 11, сгорает, выделяя дополнительное тепло. Выходя через отверстия 10, генераторный газ смешивается с излишками кислорода воздуха, подающегося через сопла 11, в слоях накопителя тепловой энергии 13 и сгорает в нем, выделяя тепловую энергию. Выделяемая тепловая энергия идет на аккумулирование тепла в накопителе тепловой энергии 13, а большая часть тепла передается через теплообменник 12 циркулирующей в нем воде.

Применение данной компоновки водогрейного твердотопливного котла позволит реже производить загрузку вертикальных засыпных бункеров топливом.

Источники информации

1. Патент RU 2363888 С1, 13.12.2007 г.

Изобретение относится к энергетике, в частности к устройствам для отопления индивидуальных жилых домов и снабжения горячей водой для хозяйственных нужд в местах, где отсутствуют современные источники тепла. Водогрейный твердотопливный котел, содержащий корпус, засыпной бункер для топлива, воздушно-газовый проход, расположенный в воздушно-газовом проходе теплообменник, топочную камеру, механизм подачи воздуха в топочную камеру. Воздушно-газовый проход образован из внутренних стенок, по меньшей мере, двух засыпных вертикальных бункеров, расположенных по периметру воздушно-газового прохода, а наружные стенки являются частью наружной стенкой корпуса, топочная камера установлена под воздушно-газовым проходом, при этом механизм подачи воздуха в топочную камеру выполнен, по меньшей мере, из одного сопла, расположенного под каждым, по меньшей мере, из двух вертикальных засыпных бункеров, с направлением потока воздуха по касательной к нижнему слою твердого топлива, расположенного в вертикальном засыпном бункере, а поток воздуха направлен вглубь топочный камеры. Технический результат - активизация процесса термохимического разложения углеводородного сырья на генераторный газ и твердый остаток с более полным их сгоранием в среде, содержащей избыток кислорода воздуха. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Водогрейный твердотопливный котел, содержащий корпус, засыпной бункер для топлива, воздушно-газовый проход, расположенный в воздушно-газовом проходе теплообменник, топочную камеру, механизм подачи воздуха в топочную камеру, отличающийся тем, что воздушно-газовый проход образован из внутренних стенок, по меньшей мере, двух засыпных вертикальных бункеров, расположенных по периметру воздушно-газового прохода, а наружные стенки являются частью наружной стенки корпуса, топочная камера установлена под воздушно-газовым проходом, при этом механизм подачи воздуха в топочную камеру выполнен, по меньшей мере, из одного сопла, расположенного под каждым, по меньшей мере, из двух вертикальных засыпных бункеров, с направлением потока воздуха по касательной к нижнему слою твердого топлива, расположенного в вертикальном засыпном бункере, а поток воздуха направлен вглубь топочной камеры.

2. Водогрейный твердотопливный котел по п.1, отличающийся тем, что в воздушно-газовом проходе перед теплообменником установлен накопитель тепловой энергии.

3. Водогрейный твердотопливный котел по п.2, отличающийся тем, что участки воздушно-газового прохода, где установлены накопитель тепловой энергии и теплообменник, имеют разъемное соединение.

4. Водогрейный твердотопливный котел по п.1, отличающийся тем, что воздушно-газовый проход и верхняя наружная стенка корпуса котла имеют разъемное соединение.

5. Водогрейный твердотопливный котел по п.1, отличающийся тем, что засыпной бункер имеет патрубок для подачи пара в зону подсушки.