CZ306394B6

CZ306394B6 - Automatický kondenzační kotel pro spalování biomasy s vysokou vlhkostí

Info

Publication number: CZ306394B6
Application number: CZ2013-106A
Authority: CZ
Inventors: Tadeáš Ochodek; Jan Koloničný; Jiří Horák; Kamil Krpec
Original assignee: Vysoká Škola Báňská-Technická Univerzita Ostrava
Priority date: 2013-02-14
Filing date: 2013-02-14
Publication date: 2017-01-04
Also published as: CZ2013106A3

Abstract

Automatický kondenzační kotel, který se skládá z podstavce (1), hořáku (2), výměníku (3) kotle, podavače (4) paliva hořáku, zásobníku (5) paliva, řídicí jednotky (6), kondenzačního výměníku (7), podavače (8) paliva z externího zásobníku, spalinového ventilátoru (9) a odpopelňovacího zařízení (10). Uspořádání kondenzačního výměníku (7) je modulární, může být umístěn přímo na výměník (3) kotle nebo vně kotle, a to buď před spalinovým ventilátorem (9), nebo za spalinovým ventilátorem (9). Výkonový rozsah kotle je od 10 do 500 kW.

Description

Automatický kondenzační kotel pro spalování biomasy s vysokou vlhkostí

Oblast techniky

Řešení se týká zařízení na alternativní a ekologickou výrobu energie, konkrétně automatického kondenzační kotle pro spalování biomasy s vysokou vlhkostí.

Dosavadní stav techniky

Kondenzační kotle se používají v podstatě jen pro spalování plynných a kapalných paliv. Pro spalování biomasy se doposud používá pouze kondenzační kotel ke spalování pelet (suché pelety s vlhkostí do 5 %). Kondenzační kotle na spalování biomasy s vysokou vlhkostí se na trhu nevyskytují.

Nevýhodou dosavadního řešení pro kondenzační kotle je tedy spalování pouze tzv. suchého paliva a paliv kapalných a plynných a tím využití energie (latentního tepla) vodní páry vzniklé jen z vodíku v palivu. Současné řešení neumožňuje spalování vlhké biomasy a tudíž využití potenciální energie vodní páry ve spalinách vzniklé z vody obsažené v palivu.

Jako příklad existujících spalovacích zařízení může sloužit dokument US 4 559 882, který popisuje zařízení pracující na principu zplyňování paliva. Dále toto zařízení disponuje kompaktním nedělitelným zdrojem tepla, tudíž není možná jeho variabilita. Zdroj tepla je zásobován palivem z násypky, toto palivo je dále sesypáváno na hořák a není zde možná regulace přísunu paliva k hořáku.

Podstata vynálezu

Vynález řeší konstrukční provedení kondenzačního kotle, a to modulární uspořádání kondenzačního výměníku, který umožňuje využití latentního tepla, které vyprodukuje palivo (biomasa s vlhkostí 40 % a vyšší), jedná se tedy o přímé spalování, nikoliv zplyňování. Kondenzační výměník umožňuje využít energii vodní páry nejen z vodíku obsaženého v palivu, ale také z vody obsažené v palivu. Výsledkem je snížení spotřeby paliva. Výkonový rozsah je od 10 do 500 kW.

Jednotlivými díly, které tvoří kondenzační kotel jsou: podstavec, hořák, výměník kotle, podavač paliva hořáku, zásobník paliva, řídicí jednotka, kondenzační výměník, podavač paliva ze zásobníku, spalinový ventilátor a odpopelňovací zařízení.

Kondenzační výměník je umístěn buď přímo na výměník kotle, nebo je nasazen vně kotle na kanálu odvodu spalin z výměníku kotle, a to před nebo za spalinovým ventilátorem. Konstrukční řešení kondenzačního výměníku je navrženo jako samočisticí bez zanášení teplosměnných kondenzačních ploch. Spaliny, jejichž teplo bylo nejprve předáno ve výměníku kotle, vstupují z kanálu odvodu spalin do kondenzačního výměníku, kde dochází k druhému předání topné vodě. Kondenzační výměník je protiproudý. Vstup vratné topné vody z topného systému je situován shora a výstup topné vody z kotle do topného systému je situována shora nebo zezdola. Kondenzační výměník je vyroben znekorodujícího materiálu, např. nekorodujících kovů, slitin nebo obdobných materiálů.

Objasnění výkresů

Vynález je blíže objasněn pomocí výkresů, kde na obrázku 1 je kondenzační kotel, kde kondenzační výměník součástí výměníku kotle, na obrázku 2 je kondenzační kotel, kde kondenzační

- 1 CZ 306394 B6 výměník je namontován na kanál odvodu spalin před spalinový ventilátor, na obrázku č. 3 je obrácený pohled, tj. zezadu, na stejný kondenzační kotel jako na obrázku 2, na obrázku 4 je kondenzační kotel, kde kondenzační výměník je namontován na kanál odvodu spalin za spalinový ventilátor a na obrázku 5 je detail kondenzačního výměníku.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1 - kondenzační výměník je součástí výměníku kotle

Automatický kondenzační kotel podle obrázku 1. Ve spodní části podstavce 1 je namontováno odpopelňovací zařízení 10. Do podstavce 1 je zabudován hořák 2 osazený vyzdívkami a zapalovacím zařízením. Na podstavec 1 je nasazen výměník 3 kotle s čisticím zařízením a kondenzač15 ním výměníkem 7. Vstup 14 a výstup 13 topné/vratné vody je situován v zadní části kotle a to tak, že výstup 13 topné vody do otopného systému z kondenzačního výměníku 7 je zezdola a vstup 14 vratné vody z otopného systému do kondenzačního výměníku 7 je shora. V místě výstupu 12 spalin ze spalinového ventilátoru 9 je napojen kondenzační výměník 7 a ten je připojen na kouřovod. Do podstavce 1 je přivedeno pomocí podavače 4 hořáku palivo ze zásobníku 5. Do 20 zásobníku 5 je přivedeno palivo podavačem 8 pro přívod paliva z externího zásobníku a/nebo ze zásobovací místnosti a/nebo je dopraveno pomocí pneumatického dopravníku. Celý kotel včetně podavačů 4 a 8 je řízen řídicí jednotkou 6.

Příklad 2 - kondenzační výměník je namontován vně kotle před spalinovým ventilátorem

Automatický kondenzační kotel podle obrázků 2 a 3. Ve spodní části podstavce 1 je namontováno odpopelňovací zařízení 10. Do podstavce 1 je zabudován hořák 2 osazený vyzdívkami a zapalovacím zařízením. Na podstavec 1 je nasazen výměník 3 kotle s čisticím zařízením a na kanál 30 odvodu spalin z výměníku 3 kotle je napojen kondenzační výměník 7. Výstup 13 topné vody do otopného systému z kondenzačního výměníku 7 je buď shora, nebo zezdola.

Vstup 14 vratné vody z otopného systému je do kondenzačního výměníku 7 shora. V místě výstupu 12 spalin z kondenzačního výměníku 7 je namontován spalinový ventilátor 9 a ten je připo35 jen na kouřovod. Do podstavce 1 je přivedeno pomocí podavače 4 hořáku palivo ze zásobníku 5.

Do zásobníku 5 je přivedeno palivo podavačem 8 pro přívod paliva z externího zásobníku a/nebo ze zásobovací místnosti a/nebo je dopraveno pomocí pneumatického dopravníku. Celý kotel včetně podavačů 4 a 8 je řízen řídicí jednotkou 6.

Příklad 3 - kondenzační výměník je namontován vně kotle za spalinovým ventilátorem

Automatický kondenzační kotel podle obrázku 4. Ve spodní části podstavce 1 je namontováno odpopelňovací zařízení 10. Do podstavce 1 je zabudován hořák 2 osazený vyzdívkami a zapalo45 vacim zařízením. Na podstavec 1 je nasazen výměník 3 kotle s čisticím zařízením a na kanál odvodu spalin z výměníku 3 kotle je napojen spalinový ventilátor 9. Na výstup spalin ze spalinového ventilátoru 9 je napojen kondenzační výměník 7. Na místě výstupu 12 spalin z kondenzačního výměníku 7 je připojen kouřovod. Výstup 13 topné vody do otopného systému z kondenzačního výměníku 7 je buď shora, nebo zezdola. Vstup 14 vratné vody z otopného systému je do konden50 začního výměníku 7 shora. Do podstavce 1 je přivedeno pomocí podavače 4 hořáku palivo ze zásobníku 5. Do zásobníku 5 je přivedeno palivo podavačem 8 pro přívod paliva z externího zásobníku a/nebo ze zásobovací místnosti a/nebo je dopraveno pomocí pneumatického dopravníku. Celý kotel včetně podavačů 4 a 8 je řízen řídicí jednotkou 6.

-2CZ 306394 B6

Příklad 4 - možné zapojení kondenzačního výměníku

Kondenzační výměník 7 podle obrázku 5, do kterého vstupují spaliny vstupem 11 a vystupují výstupem 12. Topná voda vystupuje z kondenzačního výměníku 7 do otopného systému výstupem 13 a vratná voda z otopného systému vstupuje do kondenzačního výměníku 7 vstupem 14.

Průmyslová využitelnost

Automatický kondenzační kotel podle vynálezu je využitelný pro spalování biomasy s vysokou vlhkostí, i 40% a vyšší.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Automatický kondenzační kotel pro spalování biomasy s vysokou vlhkostí, sestávající z podstavce, hořáku, výměníku kotle, podavače paliva hořáku, z kondenzačního výměníku a spalinového ventilátoru, vyznačující se tím, žev podstavci (1) je umístěno odpopelňovací zařízení (10) a zabudovaný hořák (2), který je osazen vyzdívkami a zapalovacím zařízením, na podstavec (1) je nasazen výměník (3) kotle s čisticím zařízením a kondenzační výměník (7) je umístěn bud’ přímo na výměník (3) kotle, nebo je nasazen vně kotle na kanálu odvodu spalin z výměníku (3) kotle, a to před spalinovým ventilátorem (9) nebo za spalinovým ventilátorem (9), přičemž nejméně jeden podavač (4,8) paliva hořáku (2), ústícího do podstavce (1), je napojen na zásobník (5) paliva.

2. Automatický kondenzační kotel pro spalování biomasy s vysokou vlhkostí podle nároku 1, vyznačující se tím, že na zásobník (5) paliva je napojen podavač (8) pro přívod paliva z externího zásobníku a/nebo ze zásobovací místnosti a/nebo pneumatického dopravníku a celý kotel, včetně podavačů (4, 8), je řízen řídicí jednotkou (6) umístěnou na tělese výměníku (3).

3. Automatický kondenzační kotel pro spalování biomasy s vysokou vlhkostí podle nároku 1, vyznačující se tím, že kondenzační výměník (7) je součástí výměníku (3), a spalinový ventilátor (9) je napojen na výstup (12) spalin z kondenzačního výměníku (7).

4. Automatický kondenzační kotel pro spalování biomasy s vysokou vlhkostí podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že kondenzační výměník (7) je svým vstupem (11) spalin napojen na kanál odvodu spalin z výměníku (3) kotle, přičemž na výstup (12) spalin z kondenzačního výměníku (7) je napojen spalinový ventilátor (9) a do kondenzačního výměníku (7) je dále situován výstup (13) topné vody do otopného systému a vstup (14) vratné vody z otopného systému.

5. Automatický kondenzační kotel pro spalování biomasy s vysokou vlhkostí podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že na kanál odvodu spalin z výměníku (3) je napojen spalinový ventilátor (9) a na výstup spalin ze spalinového ventilátoru (9) je napojen kondenzační výměník (7).

6. Automatický kondenzační kotel pro spalování biomasy s vysokou vlhkostí podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že vstup (14) vratné vody z otopného systému do kondenzačního výměníku (7) je situován shora stejně jako výstup (13) topné vody z kondenzačního výměníku (7) do topného systému.