ГАЗОГЕНЕРАТОРНОЕ ОТОПИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2012 года по МПК F24B7/00 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к твердотопливным отопительным устройствам газогенераторного типа, предназначенным для систем децентрализованного отопления различных объектов бытового назначения, в том числе для систем отопления малоэтажных жилых и хозяйственных построек в пригородных поселках и сельской местности.

Известен газогенератор для твердого топлива, используемый в установках для отопления, содержащий корпус с топочной дверцей, бункер для топлива с загрузочным люком, камеру для золы и сводчатый рассекатель. Камера для золы имеет дверцу для ее удаления и устройство для подачи и регулирования первичного воздуха. Сводчатый рассекатель установлен внутри корпуса. Под сводчатым рассекателем расположены отверстие для отвода газов со вставленной в него жаровой трубой и подвижная с возможностью подъема-опускания колосниковая решетка. Жаровая труба имеет устройство для подачи и регулирования вторичного воздуха. Газогенератор снабжен поворотными лопастями, установленными внутри корпуса (патент РФ №2147601 на изобретение «Газогенератор для твердого топлива», опубл. 20.04.2000, МПК 7 C10J 3/20, C10J 3/30). Наличие приводных элементов (поворотных лопастей), хотя и позволяет расширить диапазон газифицируемого топлива как по размерам частиц, так и по физико-химическим свойствам, однако значительно усложняет конструкцию газогенератора и снижает его надежность.

Известна бытовая газогенераторная установка, содержащая газогенератор с вертикальной шахтой газификации, загрузочным люком, колосниковой решеткой, средством для подачи воздуха, приспособлением для отвода генерируемого газа из шахты, вытяжной трубой, дополнительной трубой, расположенной по оси корпуса генератора, приспособлением для розжига газогенератора с газовой горелкой, емкостью для жидкого топлива с газовой горелкой. Приспособление для отвода генерируемого газа из шахты выполнено в виде двух патрубков с запорными клапанами, размещенных на шахте газогенератора и соединенных между собой газоводом. Дополнительная труба размещена в слое топлива, причем нижний конец ее находится непосредственно над реакционной зоной, а верхний конец - над слоем загружаемого топлива, приспособление для розжига газогенератора размещено внутри газовой горелки и выполнено в виде кольцеобразной емкости для фитиля, сообщающейся с емкостью для жидкого топлива (патент РФ №2036222 на изобретение «Бытовая газогенераторная установка», опубл. 27.05.1995, МПК 6 C10J 3/02, C10J 3/22). Известное устройство характеризуется громоздкой конструкцией, сложностью монтажа и технического обслуживания, а также высокой стоимостью, что ограничивает его использование в системах децентрализованного отопления отдельно расположенных малоэтажных объектов.

Известно наиболее близкое по совокупности существенных признаков и выбранное в качестве прототипа газогенераторное отопительное устройство, содержащее объединенные общим вертикально ориентированным корпусом камеру сгорания с загрузочной дверцей; вертикальный газоход, расположенный смежно с камерой сгорания в задней части устройства и сообщающийся с патрубком дымовой трубы; средства подачи воздуха; средство для удаления продуктов сгорания; теплообменник, связанный с системой водяного отопления и выполненный в виде пучка труб, установленных в газоходе. Камера сгорания сообщается с газоходом посредством а) перекрываемого шибером окна, расположенного в верхней части камеры сгорания, на стенке, смежной с газоходом, и б) посредством щели в одной из внутренних стенок топливника, расположенного в нижней части камеры сгорания и выполненного в виде выдвижного короба. Средства подачи воздуха представляют собой трубы с перфорацией (патент №85609 на полезную модель «Отопительное устройство», опубл. 10.08.2009 г., МПК F24B 7/00). Известное устройство характеризуется недостаточно высокой эффективностью работы и ограниченным сроком службы.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание технологичной конструкции высокоэффективного, надежного, удобного в монтаже и эксплуатации устройства, предназначенного для использования в системах децентрализованного отопления объектов бытового назначения.

Технический результат, достигаемый в результате решения поставленной задачи, заключается в повышении эффективности работы и продлении срока службы устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что газогенераторное отопительное устройство содержит объединенные общим вертикально ориентированным корпусом камеру сгорания с дверцей для загрузки топлива; камеру дожигания, расположенную под камерой сгорания и сообщающуюся в нижней своей части с газоходом; форсунки из шамота, установленные между камерами сгорания и дожигания и обеспечивающие движение пиролизного газа из камеры сгорания в камеру дожигания; вертикальный газоход, расположенный в задней части устройства, смежно с камерами сгорания и дожигания, и сообщающийся с патрубком дымовой трубы; средства подачи воздуха; средство для удаления продуктов сгорания; теплообменник, связанный с системой водяного отопления, при этом форсунки, установленные между камерой сгорания и камерой дожигания, содержат горизонтальные воздухоподводящие отверстия, обеспечивающие поступление в них воздуха от средства подачи воздуха.

Предпочтительно, чтобы форсунки были выполнены модульными.

Предпочтительно также, чтобы в качестве средства подачи воздуха газогенераторное отопительное устройство содержало вентилятор, установленный в передней стенке корпуса, под дверцей для загрузки топлива, и обеспечивающий принудительную подачу воздуха в камеру дожигания.

Предпочтительно также, чтобы вентилятор содержал заслонку для регулирования мощности.

Предпочтительно также, чтобы камера сгорания сообщалась с газоходом посредством перекрываемого шибером окна, расположенного в верхней части камеры сгорания, на стенке, смежной с газоходом.

Предпочтительно, чтобы газогенераторное отопительное устройство содержало ручку для открывания и закрывания шибера.

Предпочтительно, чтобы теплообменник был связан с системой водяного отопления через подводной и выходной патрубки.

Предпочтительно также, чтобы средство для удаления продуктов сгорания было выполнено в виде дверцы для чистки камеры дожигания, расположенной в нижней передней части корпуса.

Предпочтительно, чтобы дымоход содержал заслонку для чистки канала дымохода.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом показал, что во всех случаях выполнения оно отличается от известного, наиболее близкого технического решения:

- наличием камеры дожигания, расположенной под камерой сгорания и сообщающейся в нижней своей части с газоходом;

- наличием форсунок из шамота, установленных между камерами сгорания и дожигания и обеспечивающих движение пиролизного газа из камеры сгорания в камеру дожигания;

- наличием в форсунках горизонтальных воздухоподводящнх отверстий, обеспечивающих поступление в них воздуха от средства подачи воздуха;

- расположением газохода смежно с камерой дожигания.

В отдельных случаях выполнения заявляемое изобретение отличается от известного, наиболее близкого технического решения:

- модульным выполнением форсунок из шамота;

- использованием вентилятора в качестве средства подачи воздуха;

- выполнением вентилятора установленным в передней стенке корпуса, под дверцей для загрузки топлива;

- наличием заслонки вентилятора для регулирования мощности;

- наличием ручки для открывания и закрывания шибера, перекрывающего окно в верхней части камеры сгорания;

- выполнением теплообменника связанным с системой водяного отопления через подводной и выходной патрубки;

- выполнением средства для удаления продуктов сгорания в виде дверцы для чистки камеры дожигания, расположенной в нижней передней части корпуса;

- наличием заслонки для чистки канала дымохода.

Наличие камеры дожигания, расположенной под камерой сгорания, и форсунок, установленных между камерами сгорания и дожигания и обеспечивающих движение пиролизного газа из камеры сгорания в камеру дожигания, а также выполнение камеры дожигания сообщающейся в нижней своей части с газоходом и расположение газохода смежно с камерой дожигания позволяет поддерживать разрежение во всей системе отвода газа, одновременно обеспечивая непрерывный отвод газа из камеры горения и обновление среды дожигания в камере дожигания, что значительно активирует процессы газификации и обеспечивает более полное сжигание генерируемого газа.

Выполнение форсунок из шамота повышает их устойчивость к воздействию высокотемпературной среды. Выполнение форсунок модульными упрощает эксплуатационное обслуживание устройства, увеличивает межремонтный период и срок его службы. Наличие вентилятора, обеспечивающего принудительную подачу воздуха в камеру дожигания, а также горизонтальных воздухоподводящих отверстий в форсунках, установленных между камерой сгорания и камерой дожигания, приводит к расширению зоны горения и увеличению объема выработки генераторного газа. Наличие заслонки вентилятора позволяет регулировать мощность устройства за счет изменения объема выработки пиролизных газов и температуры их горения. Наличие в нижней передней части корпуса дверцы для чистки камеры дожигания, а также заслонки для чистки канала дымохода, ручки для открывания и закрывания шибера упрощает эксплуатационное обслуживание устройства.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется схемными чертежами.

На фиг.1 представлен схемный чертеж газогенераторного отопительного устройства, вид спереди.

На фиг.2 представлен схемный чертеж газогенераторного отопительного устройства, разрез А-А на фиг.1.

В предпочтительном варианте исполнения газогенераторное отопительное устройство содержит объединенные общим вертикально ориентированным корпусом 1 камеру сгорания 2 с дверцей 3 для загрузки топлива; камеру дожигания 4 с дверцей 5 для ее чистки; форсунки 6, обеспечивающие движение пиролизного газа из камеры сгорания 2 в камеру дожигания 4; вентилятор 7 для принудительной подачи воздуха в камеру дожигания 4; вертикальный газоход 8; теплообменник 9, связанный с системой водяного отопления (на чертеже не показана). Камера дожигания 4 расположена под камерой сгорания 2 и сообщается в нижней своей части с вертикальным газоходом 8.

Форсунки 6 установлены между камерой сгорания 2 и камерой дожигания 4, выполнены из шамота, имеют модульное исполнение и содержат горизонтальные воздухоподводящие отверстия 10. Вертикальный газоход 8 расположен в задней части устройства, смежно с камерами сгорания 2 и дожигания 4, и сообщается с патрубком дымовой трубы 11. Вентилятор 7 установлен в передней стенке корпуса 1, под дверцей 3 для загрузки топлива, и содержит заслонку 12. Камера сгорания 2 сообщается с вертикальным газоходом 8 посредством перекрываемого шибером 13 окна 14, расположенного в верхней части камеры сгорания 2, на стенке, смежной с вертикальным газоходом 8. Теплообменник 9 установлен в вертикальном газоходе 8, камерах сгорания 2 и дожигания 4 и связан с системой водяного отопления через подводной 15 и выходной 16 патрубки. Дымовая труба содержит заслонку 17 для чистки канала дымохода. Ручка 18 служит для открывания и закрывания шибера 13. Корпус 1 может быть сварен из листовой стали, например, толщиной 3-6 мм.

Заявляемое газогенераторное отопительное устройство работает следующим образом.

При открытых дверцах 3 и 5 и шибере 13 окна 14 производится разжигание загруженных в камеру сгорания небольшого количества бумаги и измельченного сухого твердого топлива (щепы, стружки, бересты и т.д.), после этого дверцу 3 закрывают, а дверца 5 и шибер 13 при этом остаются открытыми. Когда горение станет устойчивым, в камеру сгорания 2 через дверцу 3 загружают основное топливо, после чего включают вентилятор 7, закрывают шибер 13 и дверцу 5. В качестве основного топлива используют дерево, отходы древесины, брикеты из опилок или торфа. В процессе горения основного топлива температура в камере сгорания 2 значительно возрастает. При высокой температуре и недостатке кислорода процесс горения переходит в процесс термохимического разложения (пиролиза) топлива с образованием большого количества топочных (пиролизных) газов, что вызывает повышенное давление в камере сгорания 2. Вследствие возникшего перепада давлений в камере сгорания 2 и газоходе 8 пиролизные газы направляются к форсункам 6. Смешиваясь с воздухом, поступающим от вентилятора 7 через горизонтальные воздухоподводящие отверстия 10 в форсунках 6, пиролизные газы воспламеняются и образуют горящий факел, исходящий из форсунок 6. В камере дожигания 4 пиролизные газы догорают, отдавая тепло теплоносителю в теплообменнике 9. Охлажденные остатки газов удаляются наружу через вертикальный газоход 8 и связанную с ним дымовую трубу 11. Загрузка основного топлива в рабочем режиме осуществляется при открытом шибере 13 и отключенном вентиляторе 7. Необходимый режим работы поддерживается изменением положения заслонки 12 вентилятора. При открывании заслонки увеличивается объем выработки пиролизных газов и температуры их горения и, соответственно, нагрузка котла и температура теплоносителя в теплообменнике. Для снижения объема выработки объема пиролизных газов и температуры их горения заслонку прикрывают. При выключенном вентиляторе 7 и открытом шибере 13 прекращается образование и горение газов. По мере прогорания шамотные форсунки 6 заменяются на новые.

Конструкция устройства характеризуется простотой, удобством в обслуживании и монтаже, повышенной эффективностью.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к твердотопливным отопительным устройствам газогенераторного типа, предназначенным для систем децентрализованного отопления различных объектов бытового назначения. Технический результат - повышение эффективности работы и продление срока службы устройства. Газогенераторное отопительное устройство содержит объединенные общим вертикально ориентированным корпусом камеру сгорания с дверцей для загрузки топлива; камеру дожигания с дверцей для ее чистки; форсунки, обеспечивающие движение пиролизного газа из камеры сгорания в камеру дожигания; вентилятор для принудительной подачи воздуха в камеру дожигания; вертикальный газоход; теплообменник, связанный с системой водяного отопления. Камера дожигания расположена под камерой сгорания и сообщается в нижней своей части с вертикальным газоходом. Форсунки установлены между камерой сгорания и камерой дожигания, выполнены из шамота, имеют модульное исполнение и содержат горизонтальные воздухоподводящие отверстия. Вертикальный газоход расположен в задней части устройства, смежно с камерами сгорания и дожигания, и сообщается с патрубком дымовой трубы. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Газогенераторное отопительное устройство, содержащее объединенные общим вертикально ориентированным корпусом камеру сгорания с дверцей для загрузки топлива; вертикальный газоход, расположенный смежно с камерой сгорания в задней части устройства и сообщающийся с патрубком дымовой трубы; средство подачи воздуха; средство для удаления продуктов сгорания; теплообменник, связанный с системой водяного отопления, отличающееся тем, что дополнительно содержит камеру дожигания, расположенную под камерой сгорания и сообщающуюся в нижней своей части с газоходом, и форсунки из шамота, установленные между камерами сгорания и дожигания и обеспечивающие движение пиролизного газа из камеры сгорания в камеру дожигания, при этом газоход расположен смежно с камерой дожигания, а форсунки, установленные между камерой сгорания и камерой дожигания, содержат горизонтальные воздухоподводящие отверстия, обеспечивающие поступление в них воздуха от средства подачи воздуха.

2. Газогенераторное отопительное устройство по п.1, отличающееся тем, что форсунки выполнены модульными.

3. Газогенераторное отопительное устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве средства подачи воздуха содержит вентилятор, установленный в передней стенке корпуса, под дверцей для загрузки топлива, и обеспечивающий принудительную подачу воздуха в камеру дожигания.

4. Газогенераторное отопительное устройство по п.3, отличающееся тем, что вентилятор содержит заслонку для регулирования мощности.

5. Газогенераторное отопительное устройство по п.1, отличающееся тем, что камера сгорания сообщается с газоходом посредством перекрываемого шибером окна, расположенного в верхней части камеры сгорания, на стенке, смежной с газоходом.

6. Газогенераторное отопительное устройство по п.5, отличающееся тем, что содержит ручку для открывания и закрывания шибера.

7. Газогенераторное отопительное устройство по п.1, отличающееся тем, что теплообменник связан с системой водяного отопления через подводной и выходной патрубки.

8. Газогенераторное отопительное устройство по п.1, отличающееся тем, что средство для удаления продуктов сгорания выполнено в виде дверцы для чистки камеры дожигания, расположенной в нижней передней части корпуса.

9. Газогенераторное отопительное устройство по любому из пп.1-10, отличающееся тем, что дымоход содержит заслонку для чистки канала дымохода.