CS264649B1 - Představné topeniště na spalování dřevních paliv - Google Patents

Abstract

Představné topeniště na spalování dřevních paliv je určeno k výrobě horkých spalin pro připojené teplovzdušné nebo teplovodní výměníky, se kterými tvoří mobilní agregáty. Pozůstává z pláště s vyzdívkou, který v horní části obsahuje palivový zásobník, ve střední části prostor ohniště s kruhovým rozvaděčem primárního vzduchu s regulací, s kruhovým sběračem plynů za keramickým kuželem, který navazuje za oddělovací stěnou na odlučovač úletu a dohořívací komoru s regulovatelným rozvodem sekundárního vzduchu.

Description

Vynález se týká představného topeniště na spalování dřevních paliv, které se využívá jako zdroj tepelné energie pro napojené teplovzdušné a teplovodní výměníky, se kterými tvoří většinou mobilní agregáty.

Dosud známá představná topeniště na spalování dřevních paliv nedosahují uspokojivých provozních vlastností, jejich tepelný výkon značně kolísá, je velmi ovlivňován nerovnoměrností přidávání a odhořívání paliva, kolísající vlhkostí paliva a nedostatečně řízeným množstvím přiváděného vzduchu k palivu. Vývoj samotných spalin a spalných plynů je nerovnoměrný. Spolu se spalinami plynnými pronikají do následných výměníků i částice popela, nedostatečně prohořelého paliva i zcela nedotčené palivo a to v důsledku komínového tahu a absencí vhodných zábran. Následné výměníky se tak poměrně rychle zanášejí a klesá jejich účinnost.

K tomu přispívají i při nedokonalém spalování vznikající kapalné, zejména dehtové frakce a odpařená voda, které se v následných výměnících sráží, usazují a někdy mění při vyšší teplotě ve výměníku na pevný karbon. V důsledku sesýpání drobnějšího paliva a komínovým tahem se pevnými částicemi popele a paliva zanášejí i funkční části samotných topeništ, například výstupní potrubí, nebot zařízení pracuje bez clon nebo se clonami s nedostatečnou funkcí. V důsledku nedostatečně vyřešeného přívodu vzduchu a jeho regulace značně kolísají spalné teploty v ohništích, což má za následek tvorbu obtížně odstranitelné škváry, vznikající slinutím popele za vyšších teplot. Některá zařízení musí pro zajištění funkce používat vysoce legované materiály, katalyzátorové trysky, což podstatně zvyšuje pořizovací náklady zařízení i provozní náklady. Některé spalovací trysky je třeba přídavně chladit, což snižuje účinnost zařízení. Možnost průletu hojících částic až za napojený výměník vyžaduje zvláštní ochranná zařízení, zejména na požárně nebezpečných místech. Některá zařízení není možno při poruše snadno opravovat, nelze například vyměňovat opotřebené rošty, aniž by se celé zařízení prakticky nerozebralo.

Výše uvedené nedostatky a nevýhody do značné míry odstraňuje představné topeniště pro spalování dřevních paliv podle vynálezu, které je tvořeno vnějším pláštěm s vnitřní tepelnou izolací a keramickou vyzdívkou, prostorem ohniště s keramickým kuželem, kruhovým rozvaděčem primárního vzduchu s tryskami a regulačním uzávěrem,' kruhovým sběračem směsi * spalin a spalných plynů, oddělovací stěnou nad roštem, odlučovačem úletu, úchytem dohořívaci komory s dphořívací komorou s kruhovým rozvaděčem sekundárního vzduchu s tryskami a regulačními uzávěry vstupu vzduchu do ohniště, popelníku a kruhového rozvaděče sekundárního vzduchu. Horní část pláště tvoři palivový zásobník s uzávěrem.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že vnější plášt svislého, válcového tvaru s vnitřní vyzdívkou obsahuje ve střední části prostor ohniště ohraničený keramickým kuželem s kruhovým rozvaděčem primárního vzduchu s tryskami a regulačním uzávěrem, kruhovým sběračem směsi vyvíjejících se spalin a spalných plynů, oddělovači stěnou ohniště a roštem. Kruhový sběrač plynů navazuje za oddělovací stěnou na odlučovač úletu ze spalin, který přechází v úchyt dohořívaci komory a dohořívaci komoru s kruhovým rozvaděčem sekundárního vzduchu s tryskami a regulačním uzávěrem. Prostor ohniště je přístupný z venku regulačním uzávěrem, popelník je přístupný taktéž regulačním uzávěrem, prostor odlučovače úletu uzávěrem bez regulačního zařízení. Nad prostorem ohniště je palivový zásobník s uzávěrem.

Představné topeniště spaluje dřevní paliva jako je dřevní štěpka, kůra, odřezky, piliny, hobliny, polena i polínka, případně i směs těchto paliv s netříděným uhlím a uhelným prachem.

Konstrukce a systém představného topeniště podle vynálezu zajištuje dvoustupňové spalování dřevních paliv s využitím současného částečného zplyňování po rozhoření paliva bez tvorby dýmu a to až do vlhkosti paliva 50 %. Omezuje podstatně úlet popelovin i částic paliva mimo topeniště a umožňuje dokonalé čistění všech částí a jejich výměnu. Nepožaduje použití nedostatkových, legovaných materiálů. Představné topeniště může být napojeno na většinu vzduchových i vodních teplosměnných výměníků s vyloučením nebezpečí jejich obvyklého zanášení a znečistování teplosměnných ploch. Představným topeništěm tak mohou být nahrazeny stávající hořáky na ropná paliva, plyn a lze je představit i před zařízení určená na spálová3 ní uhlí nebo koksu. Provozní náklady, zejména náklady na palivo se podstatně snižují.

Na přiloženém výkresu je znázorněn příklad provedení představného topeniště na spalování dřevních paliv podle vynálezu. Obrázek představuje vertikální řez celým zařízením, v jehož horní části je palivový zásobník, s uzávěrem, ve střední části prostor ohniště, ve spodní části popelník, odlučovač úletu a dohořívací komora.

Jak vyplývá z obrázku je představné topeniště na spalování dřevních paliv tvořeno vnějším kovovým pláštěm 2 svislého válcovitého tvaru, vyloženým vnitřní tepelnou izolací a keramickou vyzdívkou 2_, prostorem ohniště 2 ve střední části, s keramickým kuželem 4, kruhovým rozvaděčem 2 primárního vzduchu s tryskami 6_, vnějším regulačním uzávěrem 2 primárního vzduchu, regulačním uzávěrem 2 ohniště 2' roštem 2, oddělovací stěnou 10, kruhovým sběračem 11 směsi spalin a spalných plynů, který za oddělovací stěnou 10 navazuje na odlučovač 12 úletu. Ve stěně pláště 2 je za odlučovačem úletu 12 připevněn úchyt 22., ke kterému je uchycena dohořívací komora 14 s kruhovým rozvaděčem 15 sekundárního vzduchu s tryskami 16 a regulačním uzávěrem 17 sekundárního vzduchu. Pod roštem 9 se nachází popelník 18 s regulačním uzávěrem 22· Odlučovač úletu 12 je uzavřen uzávěrem 20. Nad prostorem topeniště 2 je palivový zásobník 21 s uzávěrem 22.

Funkce představného topeniště je následující:

Po otevření uzávěru 22 palivového zásobníku 21 a regulačního uzávěru ohniště 2 ^a regulačního uzávěru 19 popelníku 18 se prostor ohniště 2 ^a spodní část palivového zásobníku 21 naplní suchým, kouskovým dřívím a otevřeným otvorem regulačního uzávěru 2 se palivo zapálí. Komínový tah, nebo tah ventilátoru spalin za tepelným výměníkem, který je napojen za představné topeniště, významně podporuje rozhoření paliva v prostoru ohniště 2· Při roztápění topeniště jsou pootevřeny regulační uzávěry primárního vzduchu a to regulační uzávěr 2 ohniště 3, regulační uzávěr 19 popelníku 18 a regulační uzávěr 2 kruhového rozvaděče primárního vzduchu. Regulační uzávěr 17 rozvaděče sekundárního vzduchu na šikmé dohořívací komoře 14 je v průběhu roztápění topeniště uzavřen. Po rozhoření paliva a vytvořeni žhnoucího dřevního uhlí z paliva v prostoru ohniště 2 se regulační uzávěr 2 ^a regulační uzávěr 22 přivírají a ponechává se přiotevřený pouze vnější regulační uzávěr 2 kruhového rozváděče 5 primárního vzduchu, jehož tryskami 2 proudí do prostoru ohniště 2 vnější, primární vzduch.

Po rozhoření paliva a ukončení vzniku kouře se uzávěrem 22 přidá do palivového zásobníku 21 další palivo. Postupně se otevírá regulační uzávěr 17 na kruhovém rozvaděči 15 sekundárního vzduchu na šikmé dohořívací komoře 14. Tryskami 22 proudí do dohořívací komory 14 vnější, sekundární vzduch, který zabezpečuje dokonalé dohoření spalných plynů, přiváděných z prostoru ohniště 2 kruhovým sběračem 11 plynů přes odlučovač 12 úletu a otvor úchytu 13.

Regulací množství primárního vzduchu regulačním uzávěrem 2 kruhového rozvaděče primárního vzduchu 2 ^se řídí proces hoření a zplynování paliva v prostoru ohniště 2 ^a částečně i nad ním ve spodní části palivového zásobníku 22, kde dochází i dosoušení paliva. Reguluje se tak intenzita hoření a zplynování i samotná teplota v prostoru ohniště 2 tak, aby při dosaženi potřebného výkonu nestoupala teplota v prostoru ohniště 2 nad mez, při které slinutí popelovin vzniká škvára. Regulací množství sekundárního vzduchu regulačním uzávěrem 22 kruhového rozvaděče 17 se v dohořívací komoře 14 ovládá proces dohoření spalných plynů a teplota konečných spalin tak, aby byla pro následné výměníky optimální, aby nedocházelo k poškozování teplosměnných ploch.

Po dokonalém rozhoření paliva v prostoru ohniště 2 ^{se v} závislosti na jeho spalování palivo po otevření uzávěru 22 dále do palivového zásobníku přidává a to plynule nebo dávkově. Palivo může být již vlhčí než při roztápění. Hořením vzniklé teplo působí i na palivo v palivovém zásobníku 22, spodní vrstvy zúhelnatují při současném vývinu spalných plynů, vyšší vrstvy ztrácejí vodu odpařováním. Vzniklá vodní pára je komínovým tahem odsávána přes žhnoucí hmotu dřevního uhlí v prostoru ohniště 2 ^a částečně se rozkládá. Vzniklý kyslík a vodík se ve směsi spalin a spalných plynů dostávají do kruhového sběrače 11 směsných plynů a zúčastňují se procesu hoření, který je dokončen v dohořívací komoře 24. Přes žhavé dřevné uhlí tvořící žhnoucí jádro v prostoru ohniště 2 musí přecházet všechny plyné a kapalné frakce tepelného rozkladu dřeva, které se tímto přechodem dále rozkládají a tvoři podstatnou složku spalných plynů, které hoří v kruhovém sběrači 11, odlučovači úletu 12 a dohořívají v šikmé dohořívací komoře 24. Postupné spalování paliva a vzniklých spalných plynů je výhodnější z hlediska účinnosti zařízení, vyššího využití tepelného obsahu paliva, nižšího úletu popelovin, nižší teploty v prostoru ohniště 2 ^a nepatrné tvorby kouře. Systém šetří následná teplosměnná zařízení. Popel vznikající odhořením paliva v prostoru ohniště 2 při nižších teplotách se nemění v pevnou škváru a volně propadá roštem 2 do popelníku. Proto nemusí být rošt £ ani pohyblivý. Roštem 2 proniká primární vzduch vzhůru jen při roztápění, takže při normálním provozu, kdy je regulační uzávěr 19 popelníku 18 uzavřen, nedochází vůbec k vertikálnímu pohybu popele směrem vzhůru. Popel je periodicky z popelníku 18 odstraňován po otevřeni uzávěru 22· Olet zachycený v odlučovači úletu 12 se vybírá periodicky po otevření uzávěru 20. Velmi jemný úlet, který se přesto dostane až do šikmé dohořívací komory 14 se v důsledku jejího náklonu a komínového tahu dostává až do vstupního prostoru navazující ho výměníku a je odstraňován v rámci čistění tohoto výměníku.

Předností představného topeniště podle vynálezu je dokonalá regulace procesu zplynování a hoření dřevních paliv v prostoru ohniště 3, kruhovém sběrači 21, odlučovači 12 a šikmé dohořívací komoře 14 s dokonalým jímáním pevných splodin hoření v popelníku 18 a odlučovači úletu 12 a řízení teplot v prostoru ohniště 2 ^a dohořívací komoře 14.

Ke kontrole a regulaci teplot slouží na obrázku neznázorněné a v popisu neuvedené teploměry, zavedené do prostoru ohniště 2 ^a čo dohořívací komory 14.

Claims (3)

1. Představné topeniště na spalování dřevních paliv tvořené vnějším pláštěm s vnitřní vyzdívkou, prostorem ohniště s keramickým kuželem, roštem a popelníkem, dohořívací komorou, rozvody vzduchu a palivovým zásobníkem vyznačující se tím, že vnější plášt (1) s vnitřní tepelně izolující vyzdívkou (2) obsahuje ve střední části prostor ohniště (3), jehož obvod tvoří keramický kužel (4) s nasazeným kruhovým rozvaděčem (5) primárního vzduchu s nejméně dvěma tryskami (6) a vnějším regulačním uzávěrem (7) primárního vzduchu, přičemž v místě protilehlém regulačním uzávěru (8) prostoru ohniště (3) je prostor ohniště (3) uzavřen až k roštu (9) oddělovací stěnou (10), na kterou z obou jejích bočních stran navazuje kruhový sběrač (11) směsi spalin a spalných plynů, přecházející za ní v odlučovač (12) úletu, napojený na otvor úchytu (13) s připojenou šikmou dohořívací komorou (14) opatřenou kruhovým rozvaděčem (15) sekundárního vzduchu s tryskami (16) a regulačním uzávěrem (17) sekundárního vzduchu.

2. Představné topeniště na spalování dřevních paliv podle bodu 1, vyznačující tím, že pod roštem (9) je popelník (18) s regulačním uzávěrem (19), přičemž odlučovač (12) úletu je opatřen uzávěrem (20) a palivový zásobník (21) je opatřen uzávěrem (22).

3. Představné topeniště na spalování dřevních paliv podle bodu 1, vyznačující se tím, že pro kontorlu a regulaci teploty v prostoru ohniště (3) a v šikmé dohořívací komoře (14) je opatřen teploměry a regulačními uzávěry (7, 17).