PL232247B1

PL232247B1 - Boiler for burning solid fuels

Info

Publication number: PL232247B1
Application number: PL420809A
Authority: PL
Inventors: Grzegorz Zięba; Piotr Rakoczy
Original assignee: Rakoczy Stal Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2019-05-31
Also published as: PL420809A1

Abstract

Kocioł do spalania paliw stałych składający się z prostopadłościennego korpusu, komory wstępnego spalania (2), komory dopalania (3) oraz komory odpylania spalin (4) i wymienników płytowych (12), gdzie korpus tworzy płaszcz wodny (5) otaczający komorę wstępnego spalania (2), zaś wewnątrz korpusu umieszczone są połączone mechanicznie i hydraulicznie z płaszczem wodnym (5) wymienniki płytowe (12), oddzielone od komory wstępnego spalania (2) konstrukcją komory dopalania zbudowaną z materiału żaroodpornego, korzystnie akumulacyjnego, która jednocześnie tworzy tylną ścianę i sufit komory wstępnego spalania (2), charakteryzuje się tym, że pionowa komora dopalania z materiału żaroodpornego, korzystnie akumulacyjnego (3) posiada dyszę główną (6) z dolną ścianą usytuowaną pod kątem rozwartym w stosunku do rusztu, umiejscowioną w najniższym punkcie komory wstępnego spalania (2), mikser (7) oraz co najmniej jeden kanał dopalający pionowy (8) o przekroju prostokątnym o gładkiej powierzchni wewnętrznej, kanał dolotowy powietrza wtórnego (9) ogrzewający powietrze z materiału żaroodpornego, o przepływie przeciwbieżnym do kierunku wylotu spalin z kanału dopalającego (8), dyszę powietrza wtórnego o przekroju poprzecznym zwiększającym się lub stałym (10) oraz płytę osadnika pyłów (11).A boiler for burning solid fuels consisting of a rectangular body, a pre-combustion chamber (2), a post-combustion chamber (3) and a flue gas dust removal chamber (4) and plate exchangers (12), where the body forms a water jacket (5) surrounding the pre-combustion chamber (2), and plate exchangers (12) are located inside the body, connected mechanically and hydraulically to the water jacket (5), separated from the pre-combustion chamber (2) by a post-combustion chamber structure made of a heat-resistant, preferably accumulating material, which simultaneously forms the rear wall and ceiling of the pre-combustion chamber (2), characterized in that the vertical post-combustion chamber made of a heat-resistant, preferably accumulating material (3) has a main nozzle (6) with a lower wall located at an obtuse angle to the grate, located at the lowest point of the pre-combustion chamber (2), a mixer (7) and at least one vertical post-combustion channel (8) with a rectangular cross-section and a smooth surface internal part, a secondary air inlet channel (9) heating the air made of heat-resistant material, with a flow counter-current to the direction of the exhaust gas outlet from the after-burning channel (8), a secondary air nozzle with an increasing or constant cross-section (10) and a dust settling plate (11).

Description

Przedmiotem wynalazku jest kocioł do spalania paliw stałych znajdujący zastosowanie do spalania paliw stałych w gospodarstwach domowych.The subject of the invention is a boiler for combustion of solid fuels for household combustion of solid fuels.

W stanie techniki znane są różnego rodzaju kotły przeznaczone do spalania paliw stałych. Z opisu patentowego PL 224288 znany jest kocioł centralnego ogrzewania zawierający korpus, mający w ścianach połączone przepływowo komory wodne, gdzie w czołowej ścianie kotła znajduje się otwór zasypowy paliwa, otwór z drzwiczkami dolnymi, zaś poniżej rusztu znajduje się otwór z drzwiczkami popielnika. Wewnątrz górnej części wnętrza kotła znajduje się wymiennik ciepła. W pionowej ścianie kotła znajduje się wlot powietrza do komory paleniska, zaś wewnątrz komory paleniska znajduje się co najmniej jedna przegroda pozioma, połączona z pionową ścianą kotła, oraz przegroda pionowa, która usytuowana jest w płaszczyźnie równoległej do ściany kotła. Pomiędzy przegrodą pionową, a ścianą kotła znajduje się komora dopalania spalin. Wlot spalin do pionowej komory dopalania znajduje się w obrębie dolnej krawędzi przegrody pionowej, w strefie sąsiadującej z rusztem kotła. Z kolei z opisu zgłoszenia Z-288695 znany jest ruszt z kotłem do spalania paliwa, składający się ze schodkowo ustawionych płytek, z których co druga jest poruszana w jedną i drugą stronę i jest wyposażona w odpowiedni napęd. Ruszt charakteryzuje się tym, że płytki stałe są zamocowane na wspólnym, pierwszym uchwycie, a płytki ruchome na wspólnym drugim uchwycie. Mocowanie każdej płytki na jej uchwycie ma regulację wysokości. Kocioł charakteryzuje się tym, że ma przestrzenie między płytkami do wyłącznego przepływu powietrza do spalania. Rozwiązania znane ze stanu techniki nie umożliwiają jednak spalania paliw bez konsekwencji w postaci zarastania wymiennika produktami spalania. Powyższych wad jest pozbawione rozwiązanie według wynalazku, które umożliwia dodatkowo zmniejszenie emisji zanieczyszczeń szkodliwych dla środowiska typu CO, OGC, NOx oraz pyłów bez spadku nominalnych parametrów pracy. W odróżnieniu do innych konstrukcji znanych ze stanu techniki, wynalazek poprawia w sposób znaczący ergonomię i wygodę użytkowania kotła komorowego, przez umożliwienie bezpiecznego uzupełniania paliwa w kotle nawet podczas jego pracy, a w konsekwencji brak konieczności wygaszania i oczyszczania komory spalania w celu przygotowania do kolejnego cyklu pracy. Kocioł według wynalazku umożliwia komfortowe spalanie różnorodnych paliw stałych, w tym z zachowaniem szczególnie dobrych parametrów spalania węgla typ 31,2, sortymentu orzech lub groszek lub drewna kawałkowego.Various types of boilers intended for burning solid fuels are known in the art. Patent description PL 224288 discloses a central heating boiler with a body having flow-connected water chambers in the walls, where in the front wall of the boiler there is a fuel charging opening, an opening with a lower door, and below the grate there is an opening with an ash pan door. There is a heat exchanger inside the upper part of the boiler interior. In the vertical wall of the boiler there is an air inlet to the furnace chamber, and inside the furnace chamber there is at least one horizontal partition connected to the vertical wall of the boiler and a vertical partition which is situated in a plane parallel to the boiler wall. There is a flue gas afterburning chamber between the vertical partition and the boiler wall. The flue gas inlet to the vertical post-combustion chamber is located within the lower edge of the vertical partition, in the zone adjacent to the boiler grate. In turn, from the application description Z-288695, a grate with a boiler for combustion of fuel is known, consisting of stepped plates, of which every second is moved to one side and the other and is equipped with a suitable drive. The grate is characterized in that the fixed plates are fixed on a common first holder and the movable plates are fixed on a common second holder. Fixing each plate on its holder is height adjustable. The boiler is characterized by having spaces between the plates for the exclusive flow of combustion air. The solutions known from the prior art do not, however, enable the combustion of fuels without the consequences of fouling the exchanger with combustion products. The solution according to the invention does not have the above drawbacks, which additionally enables the reduction of the emission of pollutants harmful to the environment, such as CO, OGC, NOx, and dusts without reducing the nominal operating parameters. Contrary to other constructions known from the prior art, the invention significantly improves the ergonomics and convenience of using the chamber boiler, by enabling the safe refilling of fuel in the boiler even during its operation, and consequently no need to extinguish and clean the combustion chamber in order to prepare for the next work cycle. . The boiler according to the invention enables comfortable combustion of various solid fuels, including maintaining particularly good combustion parameters of type 31.2 coal, nut or pea assortment or wood in pieces.

Istotą rozwiązania według wynalazku jest kocioł do spalania paliw stałych, składający się z prostopadłościennego korpusu, komory wstępnego spalania, komory dopalania, wykonanej korzystnie z materiału izolacyjnego, akumulacyjnego lub żarowytrzymałego oraz komory odpylania spalin i wymienników płytowych, gdzie korpus tworzy płaszcz wodny otaczający komorę wstępnego spalania, zaś wewnątrz korpusu umieszczone są połączone mechanicznie i hydraulicznie z płaszczem wodnym wymienniki płytowe, oddzielone od komory wstępnego spalania konstrukcją komory dopalania zbudowaną z materiału żaroodpornego, korzystnie akumulacyjnego, która jednocześnie tworzy tylną ścianę i sufit komory wstępnego spalania, charakteryzujący się tym, że pionowa komora dopalania z materiału żaroodpornego, korzystnie akumulacyjnego posiada dyszę główną z dolną ścianą usytuowaną pod kątem rozwartym w stosunku do rusztu, korzystnie podzieloną na sekcje w postaci otworów, umiejscowioną w najniższym punkcie komory wstępnego spalania, mikser oraz co najmniej jeden kanał dopalający, pionowy o przekroju prostokątnym o gładkiej powierzchni wewnętrznej, kanał dolotowy powietrza wtórnego ogrzewający powietrze z materiału żaroodpornego, o przepływie przeciwbieżnym do kierunku wylotu spalin z kanału dopalającego, dyszę powietrza wtórnego o przekroju poprzecznym, zwiększającym się lub stałym oraz płytę osadnika pyłów. W rozwiązaniu według wynalazku dysza główna umieszczona jest w najniższym punkcie komory wstępnego spalania stycznie z rusztem lub ponad rusztem, zaś kanał dopalający umiejscowiony jest równolegle w stosunku do pionowych ścian korpusu pod kątem nie większym niż 15%. Kanał dopalający, pionowy, korzystnie o kształcie owalnym lub trapezowym, może być podzielony na wyodrębnione sekcje o kształcie okrągłym, trójkątnym lub trapezowym tworzące kilka kanałów dopalających. Kanał dopalający, pionowy może też posiadać wewnątrz wypusty zaburzające przepływ gazów odlotowych i zwiększające powierzchnie ścian kanału, a kanał dolotowy powietrza wtórnego z materiału izolacyjnego, akumulacyjnego lub żarowytrzymałego, jest zbudowany z kilku sekcji o kształcie okrągłym, trójkątnym lub trapezowym tworzących kilka kanałów dolotowych powietrza wtórnego.The essence of the solution according to the invention is a boiler for burning solid fuels, consisting of a rectangular body, a pre-combustion chamber, an afterburning chamber, preferably made of insulating, storage or heat-resistant material, and a dust extraction chamber and plate exchangers, where the body forms a water jacket surrounding the pre-combustion chamber. inside the body, mechanically and hydraulically connected to the water jacket, plate exchangers are located, separated from the pre-combustion chamber by an after-combustion chamber structure made of heat-resistant, preferably accumulation material, which simultaneously forms the rear wall and the ceiling of the pre-combustion chamber, characterized in that the vertical chamber is afterburning made of refractory material, preferably accumulative, has a main nozzle with a lower wall at an obtuse angle to the grate, preferably divided into sections in the form of holes, located at the lowest point of the pre-combustion chamber an air intake, a mixer and at least one after-burning duct, vertical with a rectangular cross-section with a smooth internal surface, secondary air inlet duct that heats the air made of heat-resistant material, with a flow opposite to the direction of the exhaust gas outlet from the after-burning duct, secondary air nozzle with a cross-section increasing or fixed and a dust collector plate. In the solution according to the invention, the main nozzle is placed at the lowest point of the pre-combustion chamber tangentially with the grate or above the grate, and the after-burning duct is located parallel to the vertical walls of the body at an angle not greater than 15%. The vertical post-combustion channel, preferably of oval or trapezoidal shape, can be divided into separate sections of round, triangular or trapezoidal shape forming several post-combustion channels. The vertical after-burning duct may also have inside of the inlets disturbing the flow of exhaust gases and increasing the surface of the duct walls, and the secondary air inlet duct made of insulating, storage or heat-resistant material, is made of several sections of round, triangular or trapezoidal shape forming several secondary air inlet channels .

Przedmiot wynalazku został przedstawiony na rysunku, gdzie Fig. 1 przedstawia kocioł w rzucie z przodu, Fig. 2 w przekroju, zaś Fig. 3 komorę dopalania, Fig. 4 kanał dopalający podzielony na sekcje.The subject of the invention is shown in the drawing, where Fig. 1 shows the boiler in a front view, Fig. 2 in cross-section, and Fig. 3 an afterburning chamber, Fig. 4 an afterburning duct divided into sections.

Kocioł do spalania paliw stałych składający się z prostopadłościennego korpusu (1), komory wstępnego spalania (2), komory dopalania (3) oraz komory odpylania spalin (4) i wymiennikówA boiler for burning solid fuels, consisting of a rectangular body (1), a pre-combustion chamber (2), an afterburning chamber (3), a dust extraction chamber (4) and exchangers

PL 232 247 B1 płytowych (12), gdzie korpus (1) tworzy płaszcz wodny (5) otaczający komorę wstępnego spalania (2), zaś wewnątrz korpusu (1) umieszczone są połączone mechanicznie i hydraulicznie z płaszczem wodnym (5) wymienniki płytowe (12), oddzielone od komory wstępnego spalania (2) konstrukcją komory dopalania zbudowaną z materiału żaroodpornego, która jednocześnie tworzy tylną ścianę i sufit komory wstępnego spalania (2), gdzie pionowa komora dopalania z materiału żaroodpornego (3) posiada dyszę główną (6) z dolną ścianą usytuowaną pod kątem rozwartym w stosunku do rusztu, umiejscowioną w najniższym punkcie komory wstępnego spalania (2), mikser (7) oraz jeden kanał dopalający pionowy (8) o przekroju prostokątnym o gładkiej powierzchni wewnętrznej, kanał dolotowy powietrza wtórnego (9) ogrzewający powietrze z materiału żaroodpornego, o przepływie przeciwbieżnym do kierunku wylotu spalin z kanału dopalającego (8), dyszę powietrza wtórnego o przekroju poprzecznym stałym (10) oraz płytę osadnika pyłów (11). W kotle według wynalazku paliwo jest ładowane do komory wstępnego spalania (2) i spala się w bliskiej odległości dyszy głównej (6) w temperaturze odpowiedniej do skutecznego odgazowania wszystkich części lotnych. Wentylator wyciągowy (14) wytwarza w komorze wstępnego spalania (2) podciśnienie, które wymusza przepływ powietrza rozdzielającego się na dwie strugi. Jedna struga przepływa przez warstwę paliwa do dyszy głównej (6), a następnie przez komorę dopalania (3), komorę odpylania (4) oraz wymienniki płytowe do wylotu (15). Druga struga przepływa przez kanał dolotowy powietrza wtórnego (9), który jednocześnie je ogrzewa do pożądanej temperatury. Odgazowane lotne części paliwa kierowane są przez dyszę główną (6) do obszaru miksera (7), gdzie mieszają się z powietrzem ogrzanym w kanale powietrza wtórnego (9). Przygotowana mieszanka dopalana jest w komorze dopalania (3), następnie odpylana w komorze odpylania spalin (4) i kierowana pomiędzy wymienniki płytowe (12), gdzie następuje odbiór ciepła zgromadzonego w spalinach przez czynnik grzewczy.PL 232 247 B1 plate (12), where the body (1) forms a water jacket (5) surrounding the pre-combustion chamber (2), and inside the body (1) there are mechanically and hydraulically connected to the water jacket (5) plate exchangers (12). ), separated from the pre-combustion chamber (2) by the after-combustion chamber structure made of refractory material, which simultaneously forms the rear wall and ceiling of the pre-combustion chamber (2), where the vertical post-combustion chamber made of refractory material (3) has a main nozzle (6) with a lower a wall situated at an obtuse angle in relation to the grate, located at the lowest point of the pre-combustion chamber (2), mixer (7) and one vertical combustion duct (8) with a rectangular cross-section with a smooth internal surface, secondary air inlet duct (9) heating the air made of heat-resistant material, with a flow opposite to the direction of the exhaust gas outlet from the after-burning duct (8), a secondary air nozzle with a constant cross-section (10) and a plate dust collector (11). In the boiler according to the invention, the fuel is loaded into the pre-combustion chamber (2) and burns in close proximity to the main nozzle (6) at a temperature suitable for effective degassing of all volatile components. The exhaust fan (14) creates a negative pressure in the pre-combustion chamber (2), which forces the air flow to split into two streams. One stream flows through the fuel layer to the main nozzle (6), and then through the afterburning chamber (3), the dedusting chamber (4) and plate heat exchangers to the outlet (15). The second stream flows through the secondary air inlet channel (9), which simultaneously heats it to the desired temperature. The degassed volatile portions of the fuel are directed through the main nozzle (6) to the mixer area (7), where they mix with the heated air in the secondary air duct (9). The prepared mixture is burnt in the afterburning chamber (3), then dedusted in the exhaust gas dedusting chamber (4) and directed between plate exchangers (12), where the heat accumulated in the exhaust is collected by the heating medium.

Zastrzeżenia patentowePatent claims

Claims

1. A boiler for burning solid fuels consisting of a rectangular body (1), a pre-combustion chamber (2), an afterburning chamber (3) and a dust extraction chamber (4) and plate exchangers (12), where the body (1) forms a water jacket (5) surrounding the pre-combustion chamber (2), while inside the body (1) there are mechanically and hydraulically connected to the water jacket (5) plate exchangers (12), separated from the pre-combustion chamber (2) by the after-combustion chamber structure made of refractory material pre-combustion chamber, which at the same time forms the rear wall and the ceiling of the pre-combustion chamber (2), characterized in that the vertical combustion chamber made of heat-resistant, preferably accumulative (3) material has a main nozzle (6) with a lower wall at an obtuse angle with respect to grate, located at the lowest point of the pre-combustion chamber (2), a mixer (7) and at least one vertical combustion channel (8) with a rectangular cross-section with a smooth surface in the secondary air inlet duct (9) by heating the air made of heat-resistant material, with a flow opposite to the direction of the exhaust gas outlet from the after-burning duct (8), secondary air nozzle with increasing or constant cross-section (10) and the dust settling plate (11).

2. A boiler according to claim The method of claim 1, characterized in that the main nozzle (6) is divided into sections in the form of holes.

3. A boiler according to claim The method of claim 1, characterized in that the vertical afterburning chamber (3) is made of an insulating, storage or heat-resistant material.

4. A boiler according to claim A method as claimed in claim 1, characterized in that the main nozzle (6) is located at the lowest point of the pre-combustion chamber (2) tangentially to the grate (13) or above the grate (13).

5. The boiler according to claim The method of claim 1, characterized in that the after-burning channel (8) is positioned parallel to the vertical walls of the body (1) at an angle of not more than 15%.

6. A boiler according to claim The post-combustion channel as claimed in claim 1, characterized in that the vertical post-combustion channel (8), preferably of oval or trapezoidal shape, is divided into separate sections of circular, triangular or trapezoidal shape forming several post-combustion channels.

7. The boiler according to claim A method according to claim 1, characterized in that the vertical after-burning duct (8) has inside projections disturbing the flow of exhaust gases and increasing the surface of the duct walls.

8. A boiler according to claim A device as claimed in claim 1, characterized in that the secondary air inlet conduit (9) made of insulating, storage or heat-resistant material is constructed of several circular, triangular or trapezoidal sections forming several secondary air inlet conduits.