Котел длительного горения Российский патент 2025 года по МПК F24H1/24 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности для теплоснабжения автономных объектов где в качестве энергоносителя используется водяной пар, а также для работы с тепломеханическими преобразователями энергии.

Известен отопительный котел длительного горения, содержащий корпус, состоящий из нескольких панелей, соединенных между собой через уплотнитель замковыми соединениями, при этом в передней панели выполнены отверстия, с газоплотными загрузочной и зольной дверцами, теплообменник состоит из двух боковых и одной верхней полых панелей, имеющих входные и выходные патрубки, часть из которых соединены между собой, в верхней панели выполнено воздухозаборное отверстие с заслонкой, управляемой терморегулятором, соединенное через воздуховод с распределителем воздуха, распределитель воздуха содержит основание из пластины с отверстием в центре с установленным над ним патрубком для крепления воздуховода, имеющим отверстия в боковой поверхности, снабжен подвижным кольцом с фиксатором относительно патрубка и ответными отверстиями, а также дополнительную пластину с отверстием в центре, закрепляемую под основной пластиной, причем подвижное кольцо имеет зазор относительно патрубка, площадь сечения которого составляет 20-25%, а площадь отверстия в дополнительной пластине около 45% от площади отверстия патрубка, в верхней части задней крышки выполнено дополнительное отверстие для отвода дымовых газов, в котором установлена дымовая заслонка, имеющая ручной и автоматический привод от терморегулятора, установленного на дымовой трубе (RU 2532051, МПК F24 В 1/185, опубл. 27.10.2014).

Среди недостатков данной конструкции можно отметить низкую степень подогрева и распределения воздуха в камере сгорания.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является водогрейный твердотопливный котел длительного горения, содержащий корпус, выполненный в виде вертикально установленного бака, в котором выполнена камера сгорания твердого топлива над водяным колосником, воздуховод для подачи воздуха и распределения его в камере сгорания, теплообменник с расположенным под ним зольником, а в камере сгорания расположен по меньшей мере один газоход, при этом в верхнюю часть камеры сгорания выведен выход газохода и дверка для загрузки топлива, а в нижней части камеры сгорания расположена колосниковая решетка и воздуховоды дополнительного воздуха, отличающийся тем, что воздуховод и форсунки для подачи воздуха расположены в боковых стенках котла по периметру камеры сгорания, при этом воздуховод расположен вдоль вертикальных боковых стенок корпуса котла и соединен форсунками для подачи воздуха с камерой сгорания, угловые форсунки для подачи воздуха в камеру сгорания расположены по углам камеры сгорания, а боковые форсунки расположены в боковых стенках котла и проходят через водяную рубашку, теплообменник выполнен в виде вертикально и горизонтально установленных баков, под которым расположен зольник, снабженный зольным люком, теплообменник присоединен к подающей линии трубы для подачи в него нагреваемой воды и обратной линии трубы, патрубки подающей и обратной линий расположены в боковых стенках котла для возврата теплоносителя в котел двумя путями (RU 182455, МПК F24H 1/24, опубл. 17.08.2018).

Недостатками данной конструкции являются низкая степень подогрева и распределения воздуха, громоздкая конструкция теплообменника и низко потенциальная тепловая энергия, которую невозможно использовать для получения механической работы.

Задача изобретения заключается в создании надежного и экономичного устройства для получения тепловой энергии в виде пара.

Технический результат достигается путем повышения коэффициента полезного действия (КПД) котла, совершенствованием подогрева и распределением воздуха в камере сгорания, а также уменьшить полезный объем парогенератора за счет использования капельной схемы испарения.

Сущность изобретения заключается в том, что котел длительного горения включает в себя корпус с теплоизоляцией, в котором выполнена камера сгорания для твердого топлива и дверка в люке для его загрузки, зольный люк для удаления золы со дна, воздуховод для подачи воздуха, телескопическая труба с распределителем воздуха, дымоход. В качестве теплообменника в верхней съемной крышке корпуса установлен компактный парогенератор с форсункой, оборудованный регулятором давления, который соединен через поршень и цепочку с подпружиненной заслонкой, корпус котла выполнен с двойной стенкой, между которой находится каменная насадка, связанная с одной стороны с воздуховодом, а с другой с горизонтальным коллектором с соплами.

На чертеже предоставлена конструкция котла длительного горения с компактным парогенератором.

Конструкция котла длительного горения включает в себя корпус с двойной стенкой 1, между которой находится каменная насадка 2, связанная с одной стороны с воздуховодом 3, а с другой стороны с горизонтальным коллектором 4, телескопическая труба 5 и распределитель воздуха 6, в горизонтальном коллекторе 4 расположены сопла 7, корпус с двойной стенкой 1 закрыт верхней сьемной крышкой 8 в которую вмонтирован компактный парогенератор 9 с форсункой 10, оборудованный регулятором давления 11, поршень 12 которого через цепочку 13 связан с подпружиненной заслонкой 14. Внутри корпуса с двойной стенкой 1 выполнена камера сгорания 15 для твердого топлива 16, которое загружают через люк 17 с дверкой 18, уходящие газы удаляются через дымоход 19, зола скапливается на дне 20, для удаления золы имеется зольный люк 21, а наружная поверхность корпуса с двойной стенкой 1 имеет теплоизоляцию 22.

Котел длительного горения работает следующим образом, через загрузочный люк 17 с дверкой 18 в камеру сгорания 15 доверху загружают твердое топливо 16, в качестве которого можно использовать, уголь, торф, дрова, смесь названных видов топлива. Холодный воздух для горения твердого топлива засасывается из помещения вентилятором (на чертеже не показан), далее по воздуховоду 3, оборудованному подпружиненной заслонкой 14 проходит через слой каменной насадки 2 поступает в горизонтальный коллектор 4, где одна его часть направляется через сопла 7 в зону дожига, а вторая через телескопическую трубу 5, распределитель воздуха 6 в зону горения. Воздух, проходя каменную насадку 2 предварительно подогревается за счет аккумулирования ей тепла, окончательный подогрев воздуха осуществляется в горизонтальном коллекторе 4 и телескопической трубе 5. Розжиг дров 16 производят через загрузочный люк 17. Дрова горят сверху вниз, образовавшаяся от сжигания дров 16 раскаленная газовоздушная смесь поступает под верхнюю сьемную крышку 8 корпуса 1, где происходит ее дожиг и передача тепла компактному парогенератору 9 и горизонтальному коллектору 4, при этом дополнительно подогревается воздух в горизонтальном коллекторе 4 и образуется пар в компактном парогенераторе 9. В результате этого КПД котла длительного горения с компактным парогенератором увеличивается. Далее, сгоревшие газы через дымоход 19 выбрасываются в атмосферу, либо подаются в экономайзер (на чертеже не показан), где они отдают остаточное тепло. Образовавшаяся от сгорания дров зола скапливается на дне 20 корпуса с двойной стенкой 1, откуда она периодически, по мере ее накопления удаляется через зольный люк 21. При достижении устойчивого горения (прогрева котла) осуществляют подачу питательной воды через форсунку 10, при попадании капель питательной воды на разогретую поверхность компактного парогенератора 9 они испаряются и в компактном парогенераторе 9 начинает расти давление, величина которого ограничивается настройкой регулятора давления 11, который воздействует на поршень 12, связанный с цепочкой 13, воздействующую на подпружиненную заслонку 14. При достижении заданного давления в компактном парогенераторе 9 поршень 12 будет перемешаться вниз вместе с цепочкой 13 и будет прикрывать подпружиненную заслонку 14, расход воздуха уменьшиться, что приведет к снижению интенсивности горения твердого топлива 16. При снижении давления в компактном парогенераторе 9, вследствие его разбора поршень 12 поднимется вверх под действием пружины, потянет за собой цепочку 13, а она в свою очередь подпружиненную заслонку 14. В результате этого расход воздуха увеличиться и интенсивность горения дров 16 повысится. Снижение тепловых потерь через горячие поверхности корпуса обеспечивает теплоизоляция 22.

Эффективность работы котла длительного горения с компактным парогенератором определяется продолжительностью циклов подачи и испарения питательной воды в компактном парогенераторе 9, которые зависят от инерционности тракта подогрева воздуха, гидравлического сопротивления распределителя 6 и сопел 7, аккумулирующих свойств каменной насадки 2, качества распыления форсунки 19. Наибольшая эффективность работы котла длительного горения достигается при периодах работы парогенератора от 2 секунд до 3 секунд, при этом соотношение гидравлического сопротивления распределителя воздуха 6 и сопел 7 должно быть 3:1.

Изобретение позволяет повысить КПД котла, совершенствованием подогрева и распределения воздуха в камере сгорания, а также уменьшить полезный объем парогенератора за счет использования капельной схемы испарения.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности, для теплоснабжения автономных объектов, где в качестве энергоносителя используется водяной пар, а также для работы с тепломеханическими преобразователями энергии. В устройстве в качестве теплообменника в верхней съемной крышке корпуса установлен компактный парогенератор с форсункой, оборудованный регулятором давления, который соединен через поршень и цепочку с подпружиненной заслонкой, корпус котла выполнен с двойной стенкой, между которой находится каменная насадка, связанная с одной стороны с воздуховодом, а с другой с горизонтальным коллектором с соплами. Изобретение позволяет повысить КПД котла, совершенствует подогрев и распределение воздуха в камере сгорания, а также уменьшает полезный объем парогенератора за счет использования капельной схемы испарения. 1 ил.

Котел длительного горения, включающий в себя корпус с теплоизоляцией, в котором выполнена камера сгорания для твердого топлива и дверка в люке для его загрузки, зольный люк для удаления золы со дна, воздуховод для подачи воздуха, телескопическая труба и распределитель воздуха, дымоход, отличающийся тем, что в качестве теплообменника в верхней съемной крышке корпуса установлен компактный парогенератор с форсункой, оборудованный регулятором давления, который соединен через поршень и цепочку с подпружиненной заслонкой, корпус котла выполнен с двойной стенкой, между которой находится каменная насадка, связанная с одной стороны с воздуховодом, а с другой с горизонтальным коллектором с соплами.