Газогенераторное отопительное устройство

Авторы патента:

F24B7 - Печи, плиты или дымоходы с дополнительными устройствами для конвективного нагрева (печи с открытыми топками, отличающиеся использованием теплообменных устройств F24B 1/185; воздухонагреватели со средствами получения тепла F24H 3/00)

Владельцы патента RU 2439437:

Василюк Анатолий Степанович (RU)

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к твердотопливным отопительным устройствам газогенераторного типа, предназначенным для систем децентрализованного отопления различных объектов бытового назначения. Технический результат - повышение эффективности работы и продление срока службы устройства. Газогенераторное отопительное устройство содержит объединенные общим вертикально ориентированным корпусом камеру сгорания с дверцей для загрузки топлива; камеру дожигания с дверцей для ее чистки; форсунки, обеспечивающие движение пиролизного газа из камеры сгорания в камеру дожигания; вентилятор для принудительной подачи воздуха в камеру дожигания; вертикальный газоход; теплообменник, связанный с системой водяного отопления. Камера дожигания расположена под камерой сгорания и сообщается в нижней своей части с вертикальным газоходом. Форсунки установлены между камерой сгорания и камерой дожигания, выполнены из шамота, имеют модульное исполнение и содержат горизонтальные воздухоподводящие отверстия. Вертикальный газоход расположен в задней части устройства, смежно с камерами сгорания и дожигания, и сообщается с патрубком дымовой трубы. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к твердотопливным отопительным устройствам газогенераторного типа, предназначенным для систем децентрализованного отопления различных объектов бытового назначения, в том числе для систем отопления малоэтажных жилых и хозяйственных построек в пригородных поселках и сельской местности.

Известен газогенератор для твердого топлива, используемый в установках для отопления, содержащий корпус с топочной дверцей, бункер для топлива с загрузочным люком, камеру для золы и сводчатый рассекатель. Камера для золы имеет дверцу для ее удаления и устройство для подачи и регулирования первичного воздуха. Сводчатый рассекатель установлен внутри корпуса. Под сводчатым рассекателем расположены отверстие для отвода газов со вставленной в него жаровой трубой и подвижная с возможностью подъема-опускания колосниковая решетка. Жаровая труба имеет устройство для подачи и регулирования вторичного воздуха. Газогенератор снабжен поворотными лопастями, установленными внутри корпуса (патент РФ №2147601 на изобретение «Газогенератор для твердого топлива», опубл. 20.04.2000, МПК 7 C10J 3/20, C10J 3/30). Наличие приводных элементов (поворотных лопастей), хотя и позволяет расширить диапазон газифицируемого топлива как по размерам частиц, так и по физико-химическим свойствам, однако значительно усложняет конструкцию газогенератора и снижает его надежность.

Известна бытовая газогенераторная установка, содержащая газогенератор с вертикальной шахтой газификации, загрузочным люком, колосниковой решеткой, средством для подачи воздуха, приспособлением для отвода генерируемого газа из шахты, вытяжной трубой, дополнительной трубой, расположенной по оси корпуса генератора, приспособлением для розжига газогенератора с газовой горелкой, емкостью для жидкого топлива с газовой горелкой. Приспособление для отвода генерируемого газа из шахты выполнено в виде двух патрубков с запорными клапанами, размещенных на шахте газогенератора и соединенных между собой газоводом. Дополнительная труба размещена в слое топлива, причем нижний конец ее находится непосредственно над реакционной зоной, а верхний конец - над слоем загружаемого топлива, приспособление для розжига газогенератора размещено внутри газовой горелки и выполнено в виде кольцеобразной емкости для фитиля, сообщающейся с емкостью для жидкого топлива (патент РФ №2036222 на изобретение «Бытовая газогенераторная установка», опубл. 27.05.1995, МПК 6 C10J 3/02, C10J 3/22). Известное устройство характеризуется громоздкой конструкцией, сложностью монтажа и технического обслуживания, а также высокой стоимостью, что ограничивает его использование в системах децентрализованного отопления отдельно расположенных малоэтажных объектов.

Известно наиболее близкое по совокупности существенных признаков и выбранное в качестве прототипа газогенераторное отопительное устройство, содержащее объединенные общим вертикально ориентированным корпусом камеру сгорания с загрузочной дверцей; вертикальный газоход, расположенный смежно с камерой сгорания в задней части устройства и сообщающийся с патрубком дымовой трубы; средства подачи воздуха; средство для удаления продуктов сгорания; теплообменник, связанный с системой водяного отопления и выполненный в виде пучка труб, установленных в газоходе. Камера сгорания сообщается с газоходом посредством а) перекрываемого шибером окна, расположенного в верхней части камеры сгорания, на стенке, смежной с газоходом, и б) посредством щели в одной из внутренних стенок топливника, расположенного в нижней части камеры сгорания и выполненного в виде выдвижного короба. Средства подачи воздуха представляют собой трубы с перфорацией (патент №85609 на полезную модель «Отопительное устройство», опубл. 10.08.2009 г., МПК F24B 7/00). Известное устройство характеризуется недостаточно высокой эффективностью работы и ограниченным сроком службы.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание технологичной конструкции высокоэффективного, надежного, удобного в монтаже и эксплуатации устройства, предназначенного для использования в системах децентрализованного отопления объектов бытового назначения.

Технический результат, достигаемый в результате решения поставленной задачи, заключается в повышении эффективности работы и продлении срока службы устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что газогенераторное отопительное устройство содержит объединенные общим вертикально ориентированным корпусом камеру сгорания с дверцей для загрузки топлива; камеру дожигания, расположенную под камерой сгорания и сообщающуюся в нижней своей части с газоходом; форсунки из шамота, установленные между камерами сгорания и дожигания и обеспечивающие движение пиролизного газа из камеры сгорания в камеру дожигания; вертикальный газоход, расположенный в задней части устройства, смежно с камерами сгорания и дожигания, и сообщающийся с патрубком дымовой трубы; средства подачи воздуха; средство для удаления продуктов сгорания; теплообменник, связанный с системой водяного отопления, при этом форсунки, установленные между камерой сгорания и камерой дожигания, содержат горизонтальные воздухоподводящие отверстия, обеспечивающие поступление в них воздуха от средства подачи воздуха.

Предпочтительно, чтобы форсунки были выполнены модульными.

Предпочтительно также, чтобы в качестве средства подачи воздуха газогенераторное отопительное устройство содержало вентилятор, установленный в передней стенке корпуса, под дверцей для загрузки топлива, и обеспечивающий принудительную подачу воздуха в камеру дожигания.

Предпочтительно также, чтобы вентилятор содержал заслонку для регулирования мощности.

Предпочтительно также, чтобы камера сгорания сообщалась с газоходом посредством перекрываемого шибером окна, расположенного в верхней части камеры сгорания, на стенке, смежной с газоходом.

Предпочтительно, чтобы газогенераторное отопительное устройство содержало ручку для открывания и закрывания шибера.

Предпочтительно, чтобы теплообменник был связан с системой водяного отопления через подводной и выходной патрубки.

Предпочтительно также, чтобы средство для удаления продуктов сгорания было выполнено в виде дверцы для чистки камеры дожигания, расположенной в нижней передней части корпуса.

Предпочтительно, чтобы дымоход содержал заслонку для чистки канала дымохода.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом показал, что во всех случаях выполнения оно отличается от известного, наиболее близкого технического решения:

- наличием камеры дожигания, расположенной под камерой сгорания и сообщающейся в нижней своей части с газоходом;

- наличием форсунок из шамота, установленных между камерами сгорания и дожигания и обеспечивающих движение пиролизного газа из камеры сгорания в камеру дожигания;

- наличием в форсунках горизонтальных воздухоподводящнх отверстий, обеспечивающих поступление в них воздуха от средства подачи воздуха;

- расположением газохода смежно с камерой дожигания.

В отдельных случаях выполнения заявляемое изобретение отличается от известного, наиболее близкого технического решения:

- модульным выполнением форсунок из шамота;

- использованием вентилятора в качестве средства подачи воздуха;

- выполнением вентилятора установленным в передней стенке корпуса, под дверцей для загрузки топлива;

- наличием заслонки вентилятора для регулирования мощности;

- наличием ручки для открывания и закрывания шибера, перекрывающего окно в верхней части камеры сгорания;

- выполнением теплообменника связанным с системой водяного отопления через подводной и выходной патрубки;

- выполнением средства для удаления продуктов сгорания в виде дверцы для чистки камеры дожигания, расположенной в нижней передней части корпуса;

- наличием заслонки для чистки канала дымохода.

Наличие камеры дожигания, расположенной под камерой сгорания, и форсунок, установленных между камерами сгорания и дожигания и обеспечивающих движение пиролизного газа из камеры сгорания в камеру дожигания, а также выполнение камеры дожигания сообщающейся в нижней своей части с газоходом и расположение газохода смежно с камерой дожигания позволяет поддерживать разрежение во всей системе отвода газа, одновременно обеспечивая непрерывный отвод газа из камеры горения и обновление среды дожигания в камере дожигания, что значительно активирует процессы газификации и обеспечивает более полное сжигание генерируемого газа.

Выполнение форсунок из шамота повышает их устойчивость к воздействию высокотемпературной среды. Выполнение форсунок модульными упрощает эксплуатационное обслуживание устройства, увеличивает межремонтный период и срок его службы. Наличие вентилятора, обеспечивающего принудительную подачу воздуха в камеру дожигания, а также горизонтальных воздухоподводящих отверстий в форсунках, установленных между камерой сгорания и камерой дожигания, приводит к расширению зоны горения и увеличению объема выработки генераторного газа. Наличие заслонки вентилятора позволяет регулировать мощность устройства за счет изменения объема выработки пиролизных газов и температуры их горения. Наличие в нижней передней части корпуса дверцы для чистки камеры дожигания, а также заслонки для чистки канала дымохода, ручки для открывания и закрывания шибера упрощает эксплуатационное обслуживание устройства.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется схемными чертежами.

На фиг.1 представлен схемный чертеж газогенераторного отопительного устройства, вид спереди.

На фиг.2 представлен схемный чертеж газогенераторного отопительного устройства, разрез А-А на фиг.1.

В предпочтительном варианте исполнения газогенераторное отопительное устройство содержит объединенные общим вертикально ориентированным корпусом 1 камеру сгорания 2 с дверцей 3 для загрузки топлива; камеру дожигания 4 с дверцей 5 для ее чистки; форсунки 6, обеспечивающие движение пиролизного газа из камеры сгорания 2 в камеру дожигания 4; вентилятор 7 для принудительной подачи воздуха в камеру дожигания 4; вертикальный газоход 8; теплообменник 9, связанный с системой водяного отопления (на чертеже не показана). Камера дожигания 4 расположена под камерой сгорания 2 и сообщается в нижней своей части с вертикальным газоходом 8.

Форсунки 6 установлены между камерой сгорания 2 и камерой дожигания 4, выполнены из шамота, имеют модульное исполнение и содержат горизонтальные воздухоподводящие отверстия 10. Вертикальный газоход 8 расположен в задней части устройства, смежно с камерами сгорания 2 и дожигания 4, и сообщается с патрубком дымовой трубы 11. Вентилятор 7 установлен в передней стенке корпуса 1, под дверцей 3 для загрузки топлива, и содержит заслонку 12. Камера сгорания 2 сообщается с вертикальным газоходом 8 посредством перекрываемого шибером 13 окна 14, расположенного в верхней части камеры сгорания 2, на стенке, смежной с вертикальным газоходом 8. Теплообменник 9 установлен в вертикальном газоходе 8, камерах сгорания 2 и дожигания 4 и связан с системой водяного отопления через подводной 15 и выходной 16 патрубки. Дымовая труба содержит заслонку 17 для чистки канала дымохода. Ручка 18 служит для открывания и закрывания шибера 13. Корпус 1 может быть сварен из листовой стали, например, толщиной 3-6 мм.

Заявляемое газогенераторное отопительное устройство работает следующим образом.

При открытых дверцах 3 и 5 и шибере 13 окна 14 производится разжигание загруженных в камеру сгорания небольшого количества бумаги и измельченного сухого твердого топлива (щепы, стружки, бересты и т.д.), после этого дверцу 3 закрывают, а дверца 5 и шибер 13 при этом остаются открытыми. Когда горение станет устойчивым, в камеру сгорания 2 через дверцу 3 загружают основное топливо, после чего включают вентилятор 7, закрывают шибер 13 и дверцу 5. В качестве основного топлива используют дерево, отходы древесины, брикеты из опилок или торфа. В процессе горения основного топлива температура в камере сгорания 2 значительно возрастает. При высокой температуре и недостатке кислорода процесс горения переходит в процесс термохимического разложения (пиролиза) топлива с образованием большого количества топочных (пиролизных) газов, что вызывает повышенное давление в камере сгорания 2. Вследствие возникшего перепада давлений в камере сгорания 2 и газоходе 8 пиролизные газы направляются к форсункам 6. Смешиваясь с воздухом, поступающим от вентилятора 7 через горизонтальные воздухоподводящие отверстия 10 в форсунках 6, пиролизные газы воспламеняются и образуют горящий факел, исходящий из форсунок 6. В камере дожигания 4 пиролизные газы догорают, отдавая тепло теплоносителю в теплообменнике 9. Охлажденные остатки газов удаляются наружу через вертикальный газоход 8 и связанную с ним дымовую трубу 11. Загрузка основного топлива в рабочем режиме осуществляется при открытом шибере 13 и отключенном вентиляторе 7. Необходимый режим работы поддерживается изменением положения заслонки 12 вентилятора. При открывании заслонки увеличивается объем выработки пиролизных газов и температуры их горения и, соответственно, нагрузка котла и температура теплоносителя в теплообменнике. Для снижения объема выработки объема пиролизных газов и температуры их горения заслонку прикрывают. При выключенном вентиляторе 7 и открытом шибере 13 прекращается образование и горение газов. По мере прогорания шамотные форсунки 6 заменяются на новые.

Конструкция устройства характеризуется простотой, удобством в обслуживании и монтаже, повышенной эффективностью.

1. Газогенераторное отопительное устройство, содержащее объединенные общим вертикально ориентированным корпусом камеру сгорания с дверцей для загрузки топлива; вертикальный газоход, расположенный смежно с камерой сгорания в задней части устройства и сообщающийся с патрубком дымовой трубы; средство подачи воздуха; средство для удаления продуктов сгорания; теплообменник, связанный с системой водяного отопления, отличающееся тем, что дополнительно содержит камеру дожигания, расположенную под камерой сгорания и сообщающуюся в нижней своей части с газоходом, и форсунки из шамота, установленные между камерами сгорания и дожигания и обеспечивающие движение пиролизного газа из камеры сгорания в камеру дожигания, при этом газоход расположен смежно с камерой дожигания, а форсунки, установленные между камерой сгорания и камерой дожигания, содержат горизонтальные воздухоподводящие отверстия, обеспечивающие поступление в них воздуха от средства подачи воздуха.

2. Газогенераторное отопительное устройство по п.1, отличающееся тем, что форсунки выполнены модульными.

3. Газогенераторное отопительное устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве средства подачи воздуха содержит вентилятор, установленный в передней стенке корпуса, под дверцей для загрузки топлива, и обеспечивающий принудительную подачу воздуха в камеру дожигания.

4. Газогенераторное отопительное устройство по п.3, отличающееся тем, что вентилятор содержит заслонку для регулирования мощности.

5. Газогенераторное отопительное устройство по п.1, отличающееся тем, что камера сгорания сообщается с газоходом посредством перекрываемого шибером окна, расположенного в верхней части камеры сгорания, на стенке, смежной с газоходом.

6. Газогенераторное отопительное устройство по п.5, отличающееся тем, что содержит ручку для открывания и закрывания шибера.

7. Газогенераторное отопительное устройство по п.1, отличающееся тем, что теплообменник связан с системой водяного отопления через подводной и выходной патрубки.

8. Газогенераторное отопительное устройство по п.1, отличающееся тем, что средство для удаления продуктов сгорания выполнено в виде дверцы для чистки камеры дожигания, расположенной в нижней передней части корпуса.

9. Газогенераторное отопительное устройство по любому из пп.1-10, отличающееся тем, что дымоход содержит заслонку для чистки канала дымохода.

Похожие патенты:

Отопительное устройство // 2429421

Изобретение относится к устройствам для воздушного обогрева помещений и может найти применение в быту и строительстве при использовании таких видов твердого топлива, как каменный, бурый уголь, дрова и т.д.

Печь твердотопливная // 2378580

Изобретение относится к печам бытовым, работающим на твердом топливе, основным назначением которых является обогрев помещений. .

Отопительно-варочный камин // 2365824

Изобретение относится к области отопления, а именно к каминам, и может быть использовано в устройствах для создания комфорта в жилых помещениях и как бытовая печь для твердого топлива.

Топливная печь // 2363890

Изобретение относится к тепловой технике, в частности к системам обогрева помещений, и может быть использовано в качестве аппарата для индивидуальных и коллективных бань, а также для отопления частных домов, коттеджей, бытовых и производственных помещений.

Способ сжигания органических веществ и устройство для его реализации // 2334917

Изобретение относится к тепловым установкам для преобразования энергии топлива в тепловую энергию подогрева воздуха, в частности к печам для отопления различных жилых и производственных зданий, и может быть использовано для обогрева зданий площадью более 200 м2 с помощью единой установки.

Печь // 2319077

Система воздушного отопления и вентиляции // 2293255

Изобретение относится к системам воздушного отопления и вентиляции зданий. .

Печь отопительно-варочная // 2282790

Изобретение относится к устройствам для обогрева различных помещений (теплиц, гаражей, дачных домиков и т.д.) и приготовления пищи. .

Устройство для теплосберегающей вентиляции помещения // 2282111

Изобретение относится к системам рекуперации тепла при вентиляции помещений, отапливаемых газовым оборудованием. .

Печь бытовая // 2266478

Изобретение относится к области создания экономичных газификационных бытовых печей, предназначенных для отопления помещений от 100 до 500 м3 и более, а также дач, гаражей, мастерских, теплиц, ферм, в том числе для приготовления и разогрева пищи, сушки грибов, ягод, фруктов и других пищевых продуктов.

Способ сжигания топлива в печи // 2446359

Изобретение относится к способам обеспечения горения топлива в печах и может быть использовано при разработке печей и нагревательных устройств для приготовления пищи и отопления помещения

Способ повышения теплоотдачи продуктов сгорания топлива бытовых печей // 2446360

Печь банная // 2471123

Изобретение относится к системам печного отопления - к печам, обеспечивающим как собственно отопление, так и парообразование, применяется в индивидуальных банях

Печь-каменка // 2490553

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям печей-каменок

Дымовая труба для печи // 2585771

Изобретение относится к конструкциям печей и способам сжигания топлива и может быть использовано при разработке печей для сжигания любого вида топлива. Технический результат - повышение теплоотдачи печи путем понижения температуры выходящих дымовых газов. Дымовая труба для печи содержит вертикально ориентированный корпус, нижняя входная часть которого соединяется с источником горячих газов, а верхняя выходная - с окружающей атмосферой. В центральной части корпуса трубы ее нижняя и верхняя части соединены между собой при помощи трех изолированных друг от друга профилированных каналов, одного центрального и двух периферийных, имеющих форму сегментов окружности, установленных с радиальным зазором по отношению друг к другу. При этом центральный канал в поперечном сечении имеет форму двояковыпуклой линзы, а периферийные каналы имеют форму выпукло-вогнутой линзы. Выпуклые части центрального канала и вогнутые части периферийных каналов образуют каналы для прохода воздуха. 3 ил.

Способ повышения эффективности теплоотдачи печных газов // 2586638

Изобретение относится к конструкциям печей и способам сжигания топлива и может быть использовано при разработке печей для сжигания любого вида топлива. Технический результат - повышение теплоотдачи печи путем понижения температуры выходящих дымовых газов. Способ повышения эффективности теплоотдачи печных газов заключается в турбулизации основного потока и перемешивании пограничного ламинарного подслоя с основным потоком. Основной поток печных газов, проходящий через печную трубу, имеющую входную и выходную части, замедляют в расширителе, имеющем проходную площадь, превышающую площадь проходного сечения основного потока, затем указанный поток разделяют на несколько изолированных друг от друга потоков, при этом обеспечивают суммарную площадь упомянутых потоков равной или превышающей площадь основного потока. Каждому изолированному потоку в канале сообщают вращательное движение путем установки в канале завихрителя. После чего изолированные потоки соединяют в накопителе, имеющем проходную площадь, превышающую площадь проходного сечения основного потока, дополнительно турбулизируют образованный основной поток за счет остаточного вращения изолированных потоков, поступивших в накопитель, после чего основной поток печных газов направляют из накопителя в выходную часть трубы. 3 ил.

Дымовая труба для печи // 2586641

Изобретение относится к конструкциям печей и способам сжигания топлива и может быть использовано при разработке печей для сжигания любого вида топлива. Технический результат - повышение теплоотдачи путем понижения температуры выходящих дымовых газов. Дымовая труба для печи для обогрева банных помещений содержит вертикально ориентированный корпус, нижняя входная часть которого соединяется с источником горячих газов, предпочтительно продуктов сгорания топлива в печи, верхняя выходная - с окружающей атмосферой. В центральной части корпуса трубы ее нижняя и верхняя части соединены между собой при помощи нескольких изолированных друг от друга каналов круглого поперечного сечения, суммарная проходная площадь которых равна или превышает проходную площадь дымовой трубы. Упомянутые каналы установлены в ступенчатых расширениях, выполненных на смежных участках трубы. Как минимум в одном канале, предпочтительно в каждом, установлен завихритель, представляющий собой полосу металла, сдеформированную путем вращения ее концов в противоположные стороны. 3 ил.

Дымовая труба для печи // 2586642

Изобретение относится к конструкциям печей и способам сжигания топлива и может быть использовано при разработке печей для сжигания любого вида топлива. Технический результат - повышение теплоотдачи печи путем понижения температуры выходящих дымовых газов. Дымовая труба для печи содержит вертикально ориентированный корпус, нижняя входная часть которого соединяется с источником горячих газов, предпочтительно продуктов сгорания топлива в печи, верхняя выходная - с окружающей атмосферой. В центральной части корпуса трубы ее нижняя и верхняя части соединены между собой при помощи изолированных друг от друга профилированных каналов - одного центрального, имеющего форму поперечного сечения в виде окружности, и нескольких периферийных, имеющих форму поперечного сечения в виде дуговых секторов окружности, установленных с радиальным зазором по отношению друг к другу и к центральному каналу. Суммарная проходная площадь указанных каналов равна или превышает проходную площадь дымовой трубы. Упомянутые каналы установлены в ступенчатых расширениях, выполненных на смежных участках трубы. 3 ил.