PL241233B1 - Kocioł do spalania węgla, zwłaszcza w domowych instalacjach grzewczych - Google Patents

Abstract

Kocioł do czystego spalania węgla, zwłaszcza w domowych instalacjach grzewczych, w skład którego wchodzą: popielnik, zasobnik opalu, podajnik opalu, ruszt/retorta, komora spalania, komora dopalania, wymiennik ciepła, drzwiczki rewizyjne, wyczystka, czopuch, posiadający zintegrowane rozłączne człony o wydzielonej konstrukcji nośnej oraz zespolony cylindryczny zasobnik opalu. Wyodrębnione człony funkcjonalnie stanowią: komorę spalania, komorę kinetyczno-dyfuzyjnego dopalania gazów w spalinach oraz komorę wymienników ciepła. Rozłączne człony kotła mają kształt walca. Komora do czystego spalania węgla w kotłach, składająca się z obudowy popielnika (1) podajnika węgla (2), retorty/paleniska (3) posiadająca w przestrzeni komory spalania wyodrębnioną kopułę (4) w kształcie dzwonu okalająca retortę/palenisko (3). Komora dopalania do czystego spalania węgla w kotłach ma kształt cylindrycznej tulei (9) umieszczonej w samonośnej kolumnie (5), a wysokość komory stanowi od 3 do 4 - krotności jej średnicy. W osi tulei (9) zamontowany jest zawirowywacz (10) strumienia dopalanych gazów w kształcie spiralnej wstęgi, w której wolnej krawędzi znajduje się kanał powietrza z otworami.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest kocioł do spalania węgla, o budowie członowej z wyodrębnioną komorą spalania frakcji stałej paliwa i komorą dopalania lotnych produktów termolizy węgla, przeznaczony do instalacji centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej [c.w.u.].

Procesom spalania paliw stałych zawsze towarzyszy wydzielanie pyłów cząstek węglowodorów, sadzy i popiołów mineralnej części spalanego złoża. Jest to proces niezależny od generacji stosowanych urządzeń grzewczych, natomiast ilościowo zależny od sposobu spalania. Jest to główna przyczyna tzw. emisji niskiej.

Powyższe uwarunkowania determinują możliwości i główne kierunki rozwiązań technicznych, które są oferowane przez producentów kotłów.

Znane rozwiązania konstrukcyjne kotłów wpisane są w bryłę prostopadłościanu o jednolitych ścianach nośnych z zamontowanymi drzwiczkami rewizyjnymi popielnika, retorty, wymienników ciepła, wyczystki pyłu. W monolitycznej przestrzeni kotła zamontowany jest podajnik opału z retortą lub komora zasypowa opału z rusztem oraz wymiennik ciepła, który może stanowić elementy ścian kotła i/lub układ pionowych/poziomych półek, łącznie z elementami rusztu.

Kotły grzewcze zawierają zazwyczaj obudowę, w której w ścianach bocznych i/lub w pokrywie kotła znajdują się komory lub kanały przepływu cieczy, stanowiącej roboczy czynnik grzewczy.

Znany jest z opisu polskiego patentu PL 215763 pt. kocioł centralnego ogrzewania o korpusie w formie płaszcza wodnego, umieszczonego w obudowie, przy czym pomiędzy obudową, a płaszczem wodnym znajduje się izolacja. Wewnątrz kotła jest komora zasypowa od góry zamknięta drzwiczkami i z rusztem w dolnej części, poniżej którego jest popielnik. Komora zasypowa połączona jest w dolnej części z komorą wtórnego spalania i komorami nawrotu spalin, przy czym pomiędzy górną komorą nawrotu spalin, a dolną komorą nawrotu spalin oraz pomiędzy dolną komorą nawrotu spalin i komorą doczopuchową kocioł ma płomieniówki.

Znany jest z opisu polskiego zgłoszenia patentu PL 382992 pt. kocioł centralnego ogrzewania, który posiada płaszcz wodny z opłomkami i wyłożony jest od środka warstwą betonu ogniotrwałego, a na zewnątrz wełną mineralną i obudową z cienkiej blachy.

Natomiast znany z opisu polskiego wzoru użytkowego PL 191949, pt. kocioł grzewczy zawiera korpus, kanał zasypowy, kanał popielnika, ruszt, wyjście kominowe spalin i otwór wyczystny. Płaszcz wodny stanowi przestrzeń między podwójnymi ścianami korpusu wraz z wydrążonymi łącznikami między tymi ścianami. Wydrążone łączniki ścian stanowią naprzemienne poziome przegrody tworzące labiryntowy kanał dymowy, wyprowadzony w górnej części do wyjścia kominowego.

Znane konstrukcje kotłów oparte na bryle prostopadłościanu nie zapewniają w pełni efektywnego spalania paliwa, gdyż występują w nich zimne mostki termiczne w narożach konstrukcji komory spalania lub na płytach wymienników wbudowanych w ściany, przez które ulatują do komina niedopalone gazy.

Celem głównym wynalazku jest przedstawienie konstrukcji kotła grzewczego o budowie członowej, która umożliwia funkcjonalne rozdzielenie, w odrębnych komorach, procesu spalenia od procesu dopalania spalin oraz procesu wymiany ciepła, skutkiem czego nastąpi wzrost wydajności tych procesów jednostkowych, a także możliwym będzie zwiększenie dostępności montażu i demontażu w celach naprawczych, instalacyjnych i konserwacyjnych.

Cechą istotną kotła do spalania węgla, zwłaszcza w domowych instalacjach grzewczych, w skład którego wchodzą: popielnik, zasobnik opału, podajnik opału, ruszt/retorta, komora spalania, komora dopalania, wymiennik ciepła, drzwiczki rewizyjne, wyczystka, czopuch, jest to, iż jest on ukształtowany w postaci zwartej bryły i jest podzielony wzdłuż swej wysokości na trzy człony, z których każdy stanowi część konstrukcji nośnej kotła i jest połączony rozłącznie z sąsiednim członem, przy czym wspomniane człony kolejno od dołu stanowią: komorę spalania, komorę kinetyczno-dyfuzyjnego dopalania gazów w spalinach zespoloną z cylindrycznym zasobnikiem opału oraz komorę wymienników ciepła. Cechą istotną wynalazku jest to, iż rozłączne człony kotła mają kształt walca.

Cechą istotną kotła do spalania węgla, zwłaszcza w domowych instalacjach grzewczych jest to, iż konstrukcję nośną członów kotła stanowi: dla komory spalania obudowa popielnika z zamontowanym w niej podajnikiem węgla i retortą/rusztem okoloną kopułą w kształcie dzwonu przechodzącego w tuleję komory dopalania; dla komory dopalania kolumna komory dopalania osadzona w wierzchniej ścianie popielnika nad retortą/rusztem; dla wymienników ciepła obudowa wymienników ciepła osadzona na kolumnie komory dopalania, zakończona czopuchem.

PL 241 233 B1

Cechą istotną kotła do spalania węgla, zwłaszcza w domowych instalacjach grzewczych jest to, iż wyodrębniony jest cylindryczny zasobnik opału pomiędzy popielnikiem i obudową wymienników ciepła, jako element osłonowy wokół kolumny komory dopalania.

Zaletą wynalazku jest to, iż rozłączne człony kotła w kształcie walca zapewniają w przestrzeni komór - spalania, dopalania oraz wymienników ciepła - symetrię i równomierność warunków termodynamicznych (bez występowania mostków zimna) i w rezultacie produktywne spalanie/dopalanie/wymianę ciepła z dużą wydajnością procesową.

Zaletą wynalazku jest to, iż członowa budowa kotła generuje korzyści w trzech obszarach: ekologicznym - czyste spaliny jako skutek kinetyczno-dyfuzyjnego dopalania spalin; ekonomicznym - obniżenie kosztów eksploatacji kotła wskutek polepszenia efektywności procesów spalania i wymiany ciepła, obniżenie kosztów materiałowych produkcji kotła wskutek rozdzielenia nośnych elementów konstrukcyjnych od osłonowych i zmniejszenia ilości drzwiczek rewizyjnych, obniżenie kosztów technologicznych produkcji wskutek uproszczenia kształtu podzespołów i zmniejszenia ilości części spawanych; w aspekcie ergonomii eksploatacji - zmniejszenie gabarytu przez zintegrowanie zasobnika paliwa z kotłem, symetria podłączenia z lewej i prawej strony, ograniczenie i uproszczenie czynności czyszczenia kotła.

Kolejną zaletą rozwiązania jest fakt, iż poza zwiększeniem wydajności procesowej spalania, dopalania spalin i wymiany ciepła, członowa budowa kotła umożliwia montaż i demontaż kotła w celach instalacyjnych, naprawczych oraz ułatwia dostęp do czyszczenia i konserwacji, zajmując przy tym mniej przestrzeni w kotłowni. Ponadto, wykonanie kotła o budowie członowej jest łatwiejsze technologicznie wskutek wyodrębnienia elementów konstrukcyjnych wykonywanych jednostkowo, a także ogranicza zużycie materiałów w stosunku do kotłów tradycyjnych wpisanych w bryłę prostopadłościanu. Człony kotła wpisane w bryłę walca można łatwo kształtować przez gięcie i łączenie dużych powierzchni blach przy ograniczonej ilości spawów.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na dwóch rysunkach, na którym fig. 1 przedstawia rzut prostokątny, a fig. 2 rzut aksonometryczny kotła.

Kocioł grzewczy o członowej budowie ma kształt walca z wydzieloną konstrukcją nośną i uzupełniającymi elementami osłonowymi. Konstrukcję nośną kotła stanowi obudowa popielnika (1) z zamontowanym w niej podajnikiem węgla (2) i retortą (3) okoloną kopułą (4) w kształcie dzwonu, kolumna (5) komory dopalania, obudowa (6) wymienników ciepła zakończona czopuchem (7). W bryle walca jako element osłonowy wokół kolumny (5) komory dopalania pomiędzy popielnikiem (1) i obudową (6) wymienników ciepła wydzielony jest cylindryczny zasobnik opału (8) z pokrywą oraz panel sterowania. W obudowie popielnika zamontowane są drzwiczki rewizyjne do rozpalania ognia na retorcie i równocześnie wybierania popiołu, korzystnie przesuwane po obwodzie obudowy. W obudowie wymienników ciepła zamontowane są drzwiczki rewizyjne do czyszczenia komory i cyklicznego usuwania pyłu z wyczystki korzystnie przesuwane po obwodzie obudowy. Na górnej krawędzi kolumny komory dopalania (5) zamocowana jest obudowa wymienników ciepła (6), zakończona czopuchem (7).

Claims (4)

1. Kocioł do spalania węgla, zwłaszcza w domowych instalacjach grzewczych, w skład którego wchodzą: popielnik, zasobnik opału, podajnik opału, ruszt/retorta, komora spalania, komora dopalania, wymiennik ciepła, drzwiczki rewizyjne, wyczystka, czopuch, znamienny tym, że jest ukształtowany w postaci zwartej bryły i jest podzielony wzdłuż swej wysokości na trzy człony, z których każdy stanowi część konstrukcji nośnej kotła i jest połączony rozłącznie z sąsiednim członem, przy czym wspomniane człony kolejno od dołu stanowią: komorę spalania, komorę kinetyczno-dyfuzyjnego dopalania gazów w spalinach zespoloną z cylindrycznym zasobnikiem opału oraz komorę wymienników ciepła.

2. Kocioł do spalania węgla, zwłaszcza w domowych instalacjach grzewczych według zastrz. 1, znamienny tym, że rozłączne człony kotła mają kształt walca.

3. Kocioł do spalania węgla, zwłaszcza w domowych instalacjach grzewczych według zastrz. 1, albo 2, znamienny tym, że konstrukcję nośną członów kotła stanowi: dla komory spalania obudowa popielnika (1) z zamontowanym w niej podajnikiem węgla (2) i retortą/rusztem (3) okoloną kopułą (4) w kształcie dzwonu przechodzącego w tuleję (9) komory dopalania; dla komory dopalania kolumna (5) komory dopalania osadzona w wierzchniej ścianie popielnika

PL 241 233 Β1 (1) nad retortą/rusztem (3); dla komory wymienników ciepła obudowa wymiennika ciepła (6) osadzona na kolumnie (5) komory dopalania, zakończona czopuchem (7).

4. Kocioł do spalania węgla, zwłaszcza w domowych instalacjach grzewczych według zastrz. 1, albo 2, albo 3, znamienny tym, że wyodrębniony jest cylindryczny zasobnik opału (8) pomiędzy popielnikiem (1) i obudową (6) wymiennika ciepła, jako element osłonowy wokół kolumny (5) komory dopalania.