RZECZPOSPOLITA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 181610 POLSKA (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 317547 Urząd Patentowy (22) Data zgłoszenia: 16.12.1996 Rzeczypospolitej Polskiej (51) IntCl7 F24H 1/28 (54) Piec centralnego ogrzewania (43) Zgłoszenie ogłoszono: 09.06.1997 BUP 12/97 (73) Uprawniony z patentu: Kołton Wojciech, Orawka, PL (72) Twórcy wynalazku: Wojciech Kołton, Orawka, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.08.2001 WUP 08/01 (74) Pełnomocnik: Magońska Alina PL 181610 B1 (5 7 ) Piec centralnego ogrzewania na paliwa stałe posiadający zsyp opału, ruszt, komorę spalania pierwszego stopnia i komorę spalania drugiego stopnia wykonaną w postaci szeregowo połączonych pionowych kanałów schładzanych płaszczem wodnym, znam ienny tym, że komora spalania pierwszego stopnia (1) i znajdująca się tuż za komorą spalania pierwszego stopnia (1) komora spalania drugiego stopnia (2) m ają wspólną ściankę, która w dolnej swej części ma co najmniej jedną pionową szczelinę (3) umiejscowioną tuż nad chłodzonym w odą rusztem (4) wykonanym z profili o przekroju trójkątnym, ponadto w górnej części komory spalania pierwszego stopnia (1) powyżej miejsca, gdzie znajdują się płomieniówki nadpaleniskowe (7) umiejscowiony jest czujnik zawartości tlenu (12), który połączony jest z urządzeniem wykonawczym (13) sterującym dopływem dodatkowego strumienia powietrza, którego wejście znajduje się w górnej strefie komory spalania pierwszego stopnia (1) powyżej poziomu zasypowego paliwa ale poniżej płomieniówek nadpaleniskowych (7), natomiast przysłona regulowanego wlotu dopływu powietrza dolnego (6) znajduje się poniżej poziomu chłodzonego wodą rusztu (4) i jest połączona z termometrem (9) poprzez układ wykonawczy (10). Fig. 1
Piec centralnego ogrzewania Zastrzeżenie patentowe Piec centralnego ogrzewania na paliwa stałe posiadający zsyp opału, ruszt, komorę spalania pierwszego stopnia i komorę spalania drugiego stopnia wykonaną w postaci szeregowo połączonych pionowych kanałów schładzanych płaszczem wodnym, znamienny tym, że komora spalania pierwszego stopnia (1) i znajdująca się tuż za komorą spalania pierwszego stopnia (1) komora spalania drugiego stopnia (2) mają wspólną ściankę, która w dolnej swej części ma co najmniej jedną pionową szczelinę (3) umiejscowioną tuż nad chłodzonym wodą rusztem (4) wykonanym z profili o przekroju trójkątnym, ponadto w górnej części komory spalania pierwszego stopnia (1) powyżej miejsca, gdzie znajdują się płomieniówki nadpaleni - skowe (7) umiejscowiony jest czujnik zawartości tlenu (12), który połączony jest z urządzeniem wykonawczym (13) sterującym dopływem dodatkowego strumienia powietrza, którego wejście znajduje się w górnej strefie komory spalania pierwszego stopnia (1) powyżej poziomu zasypowego paliwa ale poniżej płomieniówek nadpaleniskowych (7), natomiast przysłona regulowanego wlotu dopływu powietrza dolnego (6) znajduje się poniżej poziomu chłodzonego wodą rusztu (4) i jest połączona z termometrem (9) poprzez układ wykonawczy (10). * * * Przedmiotem wynalazku jest piec centralnego ogrzewania na paliwa stałe. Znany jest z niemieckiego opisu patentowego nr DE 32 39 267 C2 piec centralnego ogrzewania do spalania paliw stałych charakteryzujący się tym, że drugi dodatkowy strumień powietrza prowadzony przez pionowy kanał do górnej strefy komory ładowania i stamtąd kierowany w dół poprzez łoże żarowe do tylnej jego strefy w kierunku otworu wlotowego komory pospaleniowej i naprzemiennych kanałów schładzających. Otwór wlotowy do komory pospaleniowej wyłożony jest wysokotemperaturowym materiałem ceramicznym i przy wejściu do komory pospaleniowej przechodzi on w dyszę doprowadzającą strumień spalin do komory pospaleniowej. Znany jest także z niemieckiego opisu patentowego nr DE 34 08 602 Al piec, który ma komorę paliwową i kanał płomiennego spalania wyłożone wykładziną ognioodporną. Pomiędzy komorą paliwową, w której zachodzą procesy gazyfikacji, a kanałem spalania płomiennego w dolnej strefie znajduje się kanał przelewowy przez który gazy przedostają się do kanału spalania płomiennego. W dolnej części kanału spalania płomiennego znajduje się otwór wlotowy drugiego strumienia powietrza. Znana jest także z polskiego opisu patentowego nr 177854 komora spalania kotła centralnego ogrzewania na paliwo stałe. Komora spalania ma w górnej części rury opłonkowe i rury plomieniówkowe, natomiast w tylnej części komory spalania znajduje się płyta żarowa oddzielająca część komory spalania od chłodzonej płaszczem wodnym ściany. Płyta żarowa ma otwory powyżej poziomu zasypowego paliwa. W wyniku takiej konstrukcji pomiędzy ścianą, a płytą żarową wytworzony został kanał, w którym powietrze przechodzące do strefy spalania od strony popielnika ulega ogrzewaniu. W rozwiązaniach wg patentów: DE 32 39 267 C2 i DE 34 08 602 Al rozdzielono procesy gazyfkacji paliwa stałego od procesu spalania płomiennego. Procesy te zachodzą w osobnych komorach. Wysokie temperatury, które są niezbędne do przeprowadzenia procesów gazyfikacji wymagają zastosowania ognioodpornych materiałów ceramicznych takich jak dysze ceramiczne, wykładziny termoizolacyjne. Konstrukcje te przeznaczone są dla wysokoenergetycznych paliw stałych. Z kolei rozwiązanie komory spalania według opisu 177854 przeznaczone jest głównie do spalania miału węglowego. Piec centralnego ogrzewania charakteryzuje się tym, że komora spalania pierwszego stopnia i znajdująca się tuż za komorą spalania pierwszego stopnia komora spalania drugiego
181 610 3 stopnia mają wspólną ściankę, która w dolnej swej części ma co najmniej jedną pionową szczelinę umiejscowioną tuż nad chłodzonym wodą rusztem wykonanym z profli o przekroju trójkątnym. Ponadto w górnej części komory spalania pierwszego stopnia powyżej miejsca, gdzie znajdują się płomieniówki nadpaleniskowe umiejscowiony jest czujnik zawartości tlenu, który połączony jest z urządzeniem wykonawczym sterującym dopływem dodatkowego strumienia powietrza, którego wejście znajduje się w górnej strefie komory spalania pierwszego stopnia powyżej poziomu zasypowego paliwa ale poniżej płomieniówek nadpaleniskowych. Natomiast przysłona regulowanego wlotu dopływu powietrza dolnego znajduje się poniżej poziomu chłodzonego wodą rusztu i jest połączona z termometrem poprzez układ wykonawczy. Zaletą pieca według wynalazku jest jego funkcjonalność. Piec jest przystosowany do spalania różnego rodzaju paliw stałych, takich jak koks, węgiel, trociny, miał węglowy. Dzięki wydłużeniu kanałów wymiany ciepła oraz realizację takiej konstrukcji pieca, że wszystkie ścianki mające kontakt z gorącymi spalinami są z drugiej strony obmywane przez medium chłodzące otrzymujemy dużą sprawność energetyczną pieca jak również zwiększa się jego trwałość, ponieważ wszystkie elementy posiadające kontakt ze spalinami są zabezpieczone przed przegrzaniem. Oryginalnym rozwiązaniem jest zastosowanie dysz ogniowych, które umożliwiają dopalenie spalin w kanałach wymiany ciepła. Zrealizowano je poprzez wykonanie wąskich pionowych szczelin pomiędzy komorą spalania pierwszego stopnia, a komorą spalania drugiego stopnia. Poprawia to parametry energetyczne pieca oraz zmniejsza ilość emitowanego tlenku węgla oraz pyłów palnych. Zastosowanie pionowych kanałów wymiany ciepła pozwoliło na zastosowanie prostego sposobu zbierania ciężkich pyłów i sadzy. Zaletą jest to że możliwe jest usuwanie zebranych pyłów w czasie eksploatacji pieca. Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny pieca centralnego ogrzewania, fig. 2 - widok pieca od strony czołowej natomiast fig. 3 - odmianę pieca na paliwa sypkie. Piec według wynalazku ma komorę spalania pierwszego stopnia 1 i komorę spalania drugiego stopnia 2 umiejscowioną tuż za komorą spalania pierwszego stopnia 1 i uformowaną w postaci połączonych szeregowo pionowych kanałów, których to ścianki są chłodzone wodą i stanowią wymiennik ciepła. Komora spalania pierwszego stopnia 1 ma w pionowej ściance oddzielającej ją od komory spalania drugiego stopnia 2 jedną pionową szczelinę 3 umiejscowioną tuż nad chłodzonym wodą rusztem 4 wykonanym z profili o przekroju trójkątnym. Szczelina ta stanowi tzw. dyszę ogniową inicjującą proces spalania pyłów i gazów palnych nie w pełni spalonych w komorze spalania pierwszego stopnia 1. W ścianie czołowej komora spalania pierwszego stopnia 1 posiada zsyp opału 5 zamykany klapą, w której znajduje się wlot powietrza górnego. Natomiast pod chłodzonym wodą rusztem 4, stanowiącym dno komory spalania pierwszego stopnia, znajduje się popielnik 11 posiadający regulowany wlot dopływu powietrza dolnego 6. W górnej części komory spalania pierwszego stopnia znajdują się chłodzone wodą ułożone równolegle względem siebie płomieniówki nadpaleniskowe 7 stanowiące główny wymiennik ciepła. Wejście do pierwszego pionowego kanału komory spalania drugiego stopnia zamykane przez kierownicę spalin 8, która jednocześnie otwiera wejście do trzeciego pionowego kanału komory spalania drugiego stopnia 2. Piec centralnego ogrzewania posiada układ regulacji temperatury składający się z termometru 9, który połączony jest z układem wykonawczym 10 regulującym dopływ powietrza od strony popielnika 11. Piec centralnego ogrzewania ma również układ kontroli składu gazów wylotowych składający się z czujnika zawartości tlenu 12 posiadającego kontakt z gazami komory spalania drugiego stopnia 2, który połączony jest poprzez mechanizm wykonawczy 13 z przysłoną 14 regulującą dopływ powietrza górnego, która umieszczona jest w klapie zsypu opału 5. Piec centralnego ogrzewania może mieć zamontowany do wejścia zsypu opału 5 kosz zasypowy 17 stosowany przy spalaniu materiałów sypkich takich jak trociny, miał węglowy. Zasadniczy proces spalania zachodzi w komorze spalania pierwszego stopnia 1, rozgrzane spaliny ogrzewają medium chłodzące płomieniówki nadpaleniskowe 7. W tym miejscu większość ciepła jest przenoszona do medium będącego nośnikiem ciepła. Po przejściu
4 181 610 przez płomieniówki nadpaleniskowe 7 gazy spalinowe przechodzą do komory spalania drugiego stopnia 2. Komora ta składa się kilku połączonych szeregowo pionowych kanałów. Podczas przechodzenia gazów spalinowych przez kolejne kanały zachodzi proces dalszej wymiany ciepła pomiędzy spalinami a medium będącym nośnikiem ciepła. Pierwszy z kanałów komory spalania drugiego stopnia 2 ma w jednej ze ścianek pionowe szczeliny 3 przez które przechodzą niewielkie płomienie z komory spalania pierwszego stopnia 1. Płomienie te inicjują zapłon pyłów i gazów palnych nie spalonych w komorze pierwszego stopnia 1. Zwiększa to sprawność energetyczną pieca i zmniejsza emisję szkodliwych gazów i pyłów. Kierownica spalin 8 zamykająca wejście do pierwszego pionowego kanału komory spalania drugiego stopnia 2 umożliwia wyłączenie dwóch pierwszych kanałów i skierowanie spalin bezpośrednio do kanału trzeciego. Ułatwia to rozpalenie pieca. Po rozpaleniu kierownicę spalin 8 należy ustawić w takiej pozycji aby gazy spalinowe przechodziły przez wszystkie pionowe kanały komory spalania drugiego stopnia 2. Znajdujące się w dolnej części komory spalania drugiego stopnia 2 pojemniki 15, 16 służą do zbierania pyłów i sadzy. Piec posiada dwa układy regulacji. Układ regulacji temperatury składający się z termometru 9 posiadającego kontakt z nośnikiem ciepła i połączonego z urządzeniem wykonawczym 10 regulującym dopływ powietrza od strony popielnika 11 (regulacja poprzez stopień otwarcia klapy popielnika). Układ kontroli składu gazów wylotowych składa się z czujnika zawartości tlenu 12 umieszczonego w górnej części kanału wymiany ciepła, który jest połączony przez mechanizm wykonawczy 13 z przysłoną 14 regulującą dopływ powietrza górnego, która umieszczona jest w klapie kanału zasypowego 5. Piec centralnego ogrzewania według zgłoszonego wynalazku przystosowany jest do spalania szerokiej gamy paliw stałych; takich jak trociny, drewno, węgiel, miał węglowy, koks. Dzięki zastosowaniu szczelin w ściance pomiędzy komorą spalania pierwszego stopnia, a komorą spalania drugiego stopnia piec według wynalazku łączy cechy urządzeń z rozdzielonym procesem gazyfikacji z urządzeniami w których stosuje się tradycyjny proces spalania. Chociaż zasadniczy proces spalania odbywa się w komorze spalania pierwszego stopnia to przechodzące przez szczelinę płomienie do strefy spalania drugiego stopnia inicjują spalanie gazów i pyłów, które nie zostały w pełni spalone w komorze spalania pierwszego stopnia. Czujnik kontrolujący poprzez układ regulacji dopływu dodatkowego strumienia powietrza zapewnia właściwy poziom zawartości tlenu na wejściu komory spalania drugiego stopnia. Proces dopalania zwiększa sprawność energetyczną pieca i zmniejsza ilość zanieczyszczeń wprowadzanych do atmosfery.
Fig. 3 181 610
181 610 Fig. 2 Fig. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.