В данной статье рассмотрен котел-печь, преимущественно для сельских домов.
Установка относится к области теплотехники, в частности к отопительным котлам, печам твердотопливным.
Известный (1) котел отопительный водогрейный с отбором горячей воды, содержащий корпус в виде водяной рубашки, обрамляющее топочное и газоходное пространство, однако это техническое решение обладает рядом недостатков. Например, не может быть использован для пище приготовления и не может использовать пиролизных газогенераторных процессов.
Наиболее близким заявляемому техническому решению является (2) пиролизный твердотопливный котел Буржуй К-Т20, принцип которого заключается в том, что камера сгорания состоит из двух отсеков, в первом происходит горение топлива с выделением тепловой энергии и газов, эти газы, содержащие горючие и несгораемые газы остаются в котле, и перемещаются в другую камеру, где досжигаются, при этом выделяется дополнительная энергия.
Котел Буржуй К-Т20 содержит первую камеру сгорания твердого топлива, где происходит горение твердого топлива и при котором выделяется горючий газ. Этот газ переходит в дымоход и вторую камеру. Этот газ выделяется частично т. к. используется упрощенный процесс пиролиза, догорает во второй камере выделяя дополнительную тепловую энергию.
Котел также имеет во второй камере колосник, зольник с топочной и зольной дверцами, а также конвективная часть, представляющая собой газоводяной теплоприемник горючие газы проходят через конвективные трубы отдают тепло воде, находящейся в межтрубном пространстве теплообменника.
Теплоноситель (вода) используется для отопления и хозяйственных нужд. Однако это техническое решение обладает рядом недостатков, например:
1. Во второй камере сгорания пламя горючего газа чревато гашением, нет надежности его сгорания, последствии чего снижается коэффициент полезного действия (КПД) котла, а проникновение его в жилое помещение отрицательно воздействует на здоровье человека.
2. Котел не приспособлен для приготовления пищи или для сушки влажных предметов, т. е. не может выделяемая тепловая энергия использоваться и для иных хозяйственных целей.
3. Котел не имеет системы подготовки воды и вследствие дополнительного увеличения температуры воды.
Целью предлагаемой установки является увеличение надежности процесса горения в обеих камерах сгорания, а также увеличение функции использования тепловой энергии котла.
Цель достигается тем что:
Котел-печь, преимущественно для сельских домов, состоящий из первой и второй камер сгораний, соответственно имеющие топочные и зольные дверцы из жаропрочного стекла, колосниками и зольными камерами, а также газоводяным трубчатым теплообменником, при этом первая и вторая камера сгораний расположены смежно, разделенные стенкой из защитного огнеупорного кирпича, а дверца топочные, камер сгорания и зольников расположены на противоположенных сторонах котла-печи, при этом колосник в первой камере сгорания имеет форму конус и в середине вертикально расположен вращающийся стальной стержень с горизонтальными стальными прутьями, а колосник во второй камере сгорания имеет форму овального корыта, в тракте дымохода на первой камеры сгорания вертикально расположен трубчатый газоводяной теплообменник, а также над ней размещен дополнительный барабан подготовки подпиточной воды, причем направление продуктов сгорания через теплообменник и направления воды в ней противоположены друг другу, предусмотрен далее газоход продуктов сгорания первой камеры сгорания, в котором продукты сгорания попадают во вторую камеру сгорания;
При этом во второй камере сгорания предусмотрен дополнительно жарочный шкаф из жаропрочного материла, при чем на днище с внешней стороны предусмотрены стальные опорные «косынки» — радиаторы и экран, направляющей потока продуктов сгорания, ускоряющий его проток на выходе упомянутого газохода первой камеры сгорания, а дверца выполнена из жаропрочного стекла; протоки газа ускоряются за счет конфигурации экрана, предусмотрен так же участок газохода во второй камере сгорания и над жарочным шкафом предусмотрены два коллектора, соединенных между собой группой трубок, причем нижний приемный коллектор соединен с выходом упомянутого газоводяного теплообменника, расположенного с первой камерой сгорания, а верхний отводящий коллектор имеет выходной патрубок в теплосеть отопления теплопользователя, при этом на наружней поверхности котла-печи над газоводяным теплообменником первой камеры сгорания и теплообменников из экранных труб во второй камере сгорания расположена сушильная полка, а упомянутый барабан, имеющий на своей верхней отметке патрубок впуска подпиточной воды, а в нижней своей части имеет патрубок выпуска во вход межтрубного пространства газоводяного теплообменника над первой камерой сгорания, а выходной патрубок с межтрубного пространства присоединен с входным патрубком нижней части упомянутого коллектора, котел печь так же дополнительно снабжен приборами измерения и подсветки жарочного шкафа, и с наружней стороны в верхней части топочных дверец первой и второй камер сгорания предусмотрен газосигнализатор на метан газ.
На рисунке 1 изображен: Котел-печь, преимущественно для сельских домов
Рис. 1.
1. Первая камера сгорания;
2. Топочная дверца первой камеры (1);
3. Зольник первой камеры (1);
4. Колосник первой камеры (1);
5. Вторая камера сгорания;
6. Топочная дверца второй камеры (5);
7. Зольник второй камеры (5);
8. Колосник второй камеры (5);
9. Барабан;
10. Дымоход;
11. Патрубок верхнего коллектора;
12. Верхний коллектор;
13. Газоход от первой камеры сгорания;
14. Теплообменник;
15. Нижний коллектор;
16. Жарочный шкаф;
17. Сушильная полка;
18. Стержень вертикальный подвижный во вращении;
19. Горизонтальные прутья на стержне (18)
Котел-печь преимущественно для сельского дома, работает следующим образом: загружают деревянной щепой первую камеру сгорания (1), топочную дверцу (2) плотно закрывают, а через зольник (3) дверцы разжигают топливо на днище колосника (4), при устойчивом горении дверцу (3) зольника прикрывают, в этой камере происходит прямой процесс газогенерации с выделением тепловой энергии. При этом дверца (6) второй камеры сгорания плотно закрыта, а дверца (7) зольника открыта.
Далее загружают древесной щепой вторую камеру сгорания (5) и разжигают топливо со стороны зольной дверцы (7), при устойчивом горении топлива, топочную дверцу (6) плотно закрывают, а зольник (7) дверцы прикрывают, при этом заблокировав барабан (9) и вся водяная система заполняется и эта система «дымит» за счет расширителя который находится в трубопроводе подпитки и на фигуре 1 условно показан, т. к. в заявке на полезный патент не включен очевидный элемент.
Топочный режим в первой (1) и второй (5) камере сгорания отрегулированы полуоткрытым состоянии зольных дверей (3), (4), (7) с учетом высоты дымохода (10) котла-печи над крышей сельского дома, при этом можно обойтись без вентилятора для создания тяги продуктов сгорания.
А счет высоты барабана над потреблением тепловой энергии, носителем которой является вода в замкнутой не разборной системе отопления, обходится без сетевого насоса, для целей водоиспользования предусматривает дополнительные водоводяные теплообменники в трассе водовода со стороны патрубка (11) верхнего коллектора (12), со стороны второй камеры сгорания (5). Дополнительные водоводяные теплообменники условно на фигуре 1 не показаны, так как в заявку на полезный патент не включен, как очевидный элемент.
Вода из барабана (9) под своим давлением опускается во второй газоводяной вертикальный трубчатый теплообменник (13), при этом днище барабана (9) и теплообменник подогревает воду, подступающую в первый газоводяной водяной вертикальный трубчатый теплообменник (14), при этом горючий газы и продукты сгорания проходят через вертикально расположенные трубы, а в межтрубном пространстве находится подогреваемая вода. Подогреваемая вода с первого теплообменника (14) по трубе соединяющие патрубки упомянутого теплообменника с патрубком нижнего коллектора (15), откуда более подогретая вода по группе труб, соединяющий оба коллектора (12) и (15) поднимется в верхний коллектор (12) и далее газы, выходящие через патрубок уходят в отопительную систему сельского дома, который находится ниже упомянутого барабана (9).
Перешедший в установившийся режим горения топливо в первой камере сгорания (1) образует горючий газ, горение которого поддерживается во второй камере сгорания (5) за счет тления или медленного горения своего топлива.
Для отопления воздуха дверцу жарочного шкафа (16), можно приоткрыть, при необходимости или можно использовать для приготовления пищи.
В части расширения функциональных возможностей котла-печи на верхней его отметке предусмотрена сушильная полка (17) для сушки различных материалов и веществ, а при необходимости можно обогревать организм.
Колосник (4) в первой камере сгорания (1) предусматривает конусообразную форму и предусматривает отдельно шарнирно закрепленный стержень (18), с поперечными прутьями (19) топливо, пригорая, опускается, приводя в движение стержень, форма колосника (4) не дает удерживаться продуктам сгорания. Колосник (8) во второй камере сгорания (5) выполнен корыто образным, чтобы наоборот удерживать продукты сгорания.
Литература:
1. Твердотопливные пиролизные котлы «Буржуй-К»-Т-20, http://shop.teplagarant.ru/.
3. Теплотехнические расчеты промышленных печей. Мастрюков Б. С., 2010, с. 368.
