Устройство повышения эффективности твёрдотопливного отопительного прибора



Устройство повышения эффективности твёрдотопливного отопительного прибора
Устройство повышения эффективности твёрдотопливного отопительного прибора

 

F23B60/00 - Устройства для сжигания твердого топлива (для одновременного или попеременного сжигания кускового с другим видом топлива F23C 1/00; устройства для сжигания в псевдоожиженном слое F23C 10/00; сжигание низкосортного топлива и мусора F23G; колосниковые решетки F23H; подача твердого топлива в устройства для сжигания F23K; конструктивные элементы камер сгорания, не отнесенные к другим подклассам F23M; бытовые отопительные устройства F24; котлы центрального отопления F24D; автономные компактные котлы F24H)

Владельцы патента RU 2594099:

Илиодоров Владимир Александрович (RU)

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам отопления на твердом топливе, и может быть использовано для создания отопительных приборов с повышенной эффективностью. Устройство повышения эффективности твердотопливного отопительного прибора содержит корпус отопительного прибора с загрузочной дверцей, патрубок для вывода дымовых газов, расположенный в верхней части корпуса возле одного из ребер, и подвижно соединенный с ним внутри корпуса угловой патрубок, имеющий фиксатор горизонтального положения или привод от загрузочной дверцы с фиксатором положения. Техническим результатом является упрощение и удешевление устройства повышения эффективности твердотопливного отопительного прибора, а также упрощение его эксплуатации. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам отопления на твердом топливе, и может быть использовано для создания отопительных приборов с повышенной эффективностью.

Известны отопительные приборы с увеличенной продолжительностью горения (патент США №4230090, Европейский патент №0231424, заявка ФРГ №OS 3602285, патенты РФ №№2001352, 2001353, 2097660, полезная модель РФ №76702). В этих приборах для повышения эффективности сжигания топлива используется принцип его газификации с последующим дожиганием горючих газов, а регулировка производимой тепловой мощности осуществляется изменением объема входящего воздуха. Однако при этом одновременно изменяется температура дымовых газов. Это объясняется тем, что для обеспечения нормальной работы дымохода (отсутствие конденсата в трубе и обеспечение устойчивой тяги) на минимальной мощности отопительный прибор должен обеспечить минимально допустимую температуру дымовых газов, с учетом тепловых потерь в дымоходе. С увеличением производимой тепловой мощности растет и температура дымовых газов, поскольку не все производимое тепло отбирается в отопительном приборе и существенная его часть уходит с дымовыми газами, снижая как текущий, так и интегральный КПД. В том числе это связано с ограниченным временем теплообмена горячих дымовых газов с теплообменной поверхностью отопительного прибора. И чем больше разность минимальной и максимальной производимой тепловой мощности, тем выше тепловые потери на мощностях больше минимальной, что снижает интегральный КПД за определенный период времени. Таким образом, отсутствие отдельного устройства повышения теплосъема от дымовых газов приводит к существенному снижения эффективности известных твердотопливных отопительных приборов в реальных условиях эксплуатации при изменении производимой тепловой мощности и температуры дымовых газов.

Известно устройство повышения эффективности в отопительном котле (патент РФ №2532051 от 03.09.2014г.), выбранное в качестве прототипа, в котором повышение эффективности отопительного прибора обеспечивается стабилизацией температуры дымовых газов на минимально допустимых значениях при различной производимой тепловой мощности. Это достигается за счет регулировки (заслонкой с приводом от терморегулятора на дымоходе) соотношения горячих и остывших дымовых газов, проходящих соответственно через верхнее и нижнее отверстия для вывода дымовых газов. Такая регулировка позволяет увеличить время контакта горячих дымовых газов с теплообменной поверхностью отопительного прибора и тем самым наиболее полно использовать производимую им тепловую энергию и обеспечить предельно высокий КПД на всех режимах его работы. Однако такое существенное повышение экономичности твердотопливных отопительных приборов достигается усложнением конструкции, которое в ряде случаев может оказаться не оправданным.

Техническим результатом является упрощение конструкции устройства, повышение эффективности и его удешевление, а также упрощение эксплуатации устройства и всего отопительного прибора.

Технический результат достигается тем, что в устройстве повышения эффективности твердотопливного отопительного прибора, содержащем корпус отопительного прибора с загрузочной дверкой и патрубком для отвода дымовых газов, установленным в верхней части корпуса отопительного прибора и соединенным с дымоходом, патрубок установлен около одного из ребер корпуса, а к нему внутри корпуса коротким плечом подвижно прикреплен угловой патрубок, причем угловой патрубок снабжен фиксатором горизонтального положения или приводом с фиксатором положения. Для расширения возможностей устройства длинное плечо углового патрубка может быть выполнено телескопическим, на боковой поверхности выполнены отверстия, а загрузочная дверка связана с приводом углового патрубка и снабжена фиксатором открытого положения.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1 и 2. На фиг. 1 показано устройство в исходном состоянии, а на фиг. 2 - в процессе работы отопительного прибора.

Работа устройства иллюстрируется на примере отопительной печи верхнего горения. Однако оно может быть использовано практически во всех твердотопливных отопительных приборах с учетом их специфики (печи и котлы различных конструкций, в том числе с верхней загрузкой, газогенераторные и др.). На фиг. 1-2 обозначено: 1 - корпус отопительного прибора, 2 - патрубок для вывода дымовых газов, 3 - угловой патрубок, 4 - привод углового патрубка, 5 - фиксатор загрузочной дверки, 6 - воздуховод, 7 - распределитель воздуха, 8 - загрузочная дверка, 9 -дымоход, 10 -топливо. Корпус 1 отопительного прибора изготавливается из стали с необходимой толщиной стенки и жаропрочностью, обеспечивающей требуемый срок его службы. Патрубки 2 и 3 изготавливаются из того же материала, что и корпус. Патрубок 2 для вывода дымовых газов устанавливается на задней или боковой поверхности отопительного прибора в верхней его части возле одного из ребер. Патрубок 2 наружным концом подсоединяется к дымоходу 9. Патрубок 2 устанавливается в корпусе 1 с небольшим выступом, за который коротким плечом подвижно крепится угловой патрубок 3, с возможностью поворота на угол около 90°. Патрубок 3 может быть выполнен, например, из двух отрезков разной длины круглой трубы. Дли исключения перекрытия входного отверстия патрубка 3 из-за случайного попадания в него куска топлива, возле него по образующей патрубка могут быть выполнены отверстия общей площадью, примерно равной площади входного отверстия патрубка 3, и/или установлена сетка. Патрубок 3 может быть выполнен также из прямоугольной трубы с скругленным и заглушенным одним концом, возле которого вместо короткого плеча в трубе выполняется отверстие для подвижного соединения с патрубком 2. Для увеличения дополнительного теплосъема (при ограниченных поперечных размерах корпуса 1 или при значительной мощности отопительного прибора) длинное плечо патрубка 3 может выполняться телескопическим. Управление (установка в горизонтальное положение) угловым положением патрубка 3 может осуществляться как вручную с фиксацией горизонтального положения на фиксаторе (не показан на рисунке), например в виде крючка, так и с помощью привода 4, соединенного с загрузочной дверцей 8. В последнем случае в качестве фиксатора положения патрубка 3 может быть использован фиксатор 5 открытого положения загрузочной дверцы 8. Привод 4 может быть выполнен в виде рычажной системы или из жаропрочной проволоки (тросика), проложенной по направляющим элементам. Воздуховод 6 может быть выполнен в виде рукава из высокотемпературной ткани с герметизирующим силиконовым или полиуретановым покрытием. Распределитель воздуха 7 выполнен в виде пластины из жаропрочного металла с отверстием в центре и патрубком над ним для подсоединения воздуховода 6. В этом патрубке выполняются отверстия для дополнительного воздуха, который используется для дожигания горючих газов, образующихся в процессе сгорания топлива. Загрузочная дверка 8 выполняется газоплотной, для исключения подсоса воздуха в процессе работы отопительного прибора. Дымоход 9 в данном устройстве принципиальных особенностей не имеет, однако за счет снижения температуры дымовых газов могут быть несколько снижены требования к нему по теплоизоляции. В качестве топлива 10 могут быть использованы различные его виды: дрова, опилки, уголь и др.

Работает устройство повышения эффективности отопительного прибора следующим образом. Для загрузки топлива в отопительный прибор открывается загрузочная дверка 8. При этом если угловой патрубок 3 связан через привод 4 с дверкой 8, то при ее открытии одновременно происходит поворот длинного плеча углового патрубка 3 из вертикального в горизонтальное положение. При этом дверка 8 фиксируется в открытом положении фиксатором 5. Если указанного привода нет, то поворот патрубка осуществляется вручную, и он фиксируется в горизонтальном положении за фиксатор внутри корпуса (не показан на рисунке). Далее за приводной трос (проходящий внутри воздуховода 6) осуществляется подъем распределителя воздуха 7 и фиксация его в верхнем положении. Затем производится загрузка топлива 10. Если патрубок 3 зафиксирован внутренним фиксатором, то он снимается с фиксатора и укладывается на топливо. После чего осуществляется розжиг топлива и загрузочная дверца закрывается. Если патрубок 3 связан с загрузочной дверцей 8 приводом 4, то после загрузки топлива и его розжига фиксатор загрузочной дверцы 5 поднимается и загрузочная дверца 8 закрывается. При этом конец длинного плеча патрубка 3 опирается на топливо. Дымовые газы, образующиеся при сгорании топлива 10, поступают через патрубок 3, патрубок для отвода дымовых газов 2 и далее в дымоход, прогревая его и создавая в нем тягу. По мере сгорания топлива (в том числе с повышенной влажностью и неоднородной плотностью, за счет гибкого подсоединения распределителя воздуха 7 к воздуховоду 6) его уровень постепенно снижается. При этом конец длинного плеча патрубка 3, опирающийся на топливо, также опускается вниз. В результате горячие дымовые газы, образующиеся по всей поверхности топлива, не сразу попадают в патрубок 3, а сначала поднимаются в верхнюю часть корпуса 1 (выше входного отверстия патрубка 3). Остывают там, отдавая тепловую энергию (кинетическую энергию молекул газов) корпусу 1 и уже затем, смешиваясь с небольшой частью горячих дымовых газов, образующихся возле входного отверстия патрубка 3, поступают в него и далее в дымоход 9. Кроме того, дополнительная тепловая энергия образуется над распределителем воздуха 7 (выше входного отверстия патрубка 3) при дожигании горючих газов (используется дополнительный воздух, поступающий из патрубка крепления воздуховода 6 на распределителе 7), образующихся в процессе реакции окисления при сгорании топлива 10. Такой процесс приводит к дополнительному повышению температуры дымовых газов, которые отдают свое тепло корпусу 1 отопительного прибора. Это достигается увеличением времени контакта горячих дымовых газов с теплообменной поверхностью корпуса и тем самым обеспечивается дополнительный съем тепловой энергии, содержащейся в них. В результате температура дымовых газов в дымоходе оказывается значительно ниже, чем, если бы они непосредственно поступали в патрубок 2. За счет этого обеспечивается рост КПД отопительного прибора и, следовательно, его экономичность. По мере сгорания топлива и опускания конца патрубка 3 объем части корпуса над входным отверстием патрубка 3 увеличивается. Растет также площадь теплообменной поверхности и увеличивается эффективность дополнительного теплосъема. Это происходит до момента, пока патрубок 3 примет вертикальное положение. Далее эффективность дополнительного теплосъема немного снижается в силу того, что часть тепловой энергии передается поверхности корпуса, расположенной ниже входного отверстия патрубка 3.

В целом эффективность предлагаемого устройства незначительно уступает эффективности прототипа. Экспериментальная проверка устройства показала, что интегральный КПД отопительного прибора по сравнению с прототипом снижается на несколько процентов. При этом предлагаемое устройство значительно проще по конструкции и дешевле, что в целом ряде случаев является решающим аргументом, особенно для сравнительно простых отопительных приборов. Кроме того, предлагаемое устройство имеет более высокую надежность, что в конечном итоге повышает общую эффективность его использования.

Уровень разработки находится в стадии отработки нескольких вариантов устройства для его использования в различных типах твердотопливных отопительных приборов.

1. Устройство повышения эффективности твердотопливного отопительного прибора, содержащее корпус отопительного прибора с загрузочной дверкой и патрубком для отвода дымовых газов, установленным в верхней части корпуса и соединенным с дымоходом, отличающееся тем, что патрубок установлен около одного из ребер корпуса, а к нему внутри корпуса коротким плечом подвижно прикреплен угловой патрубок, причем угловой патрубок снабжен фиксатором горизонтального положения или приводом с фиксатором положения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что длинное плечо углового патрубка выполнено телескопическим.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что угловой патрубок приводом соединен с загрузочной дверкой.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что загрузочная дверка снабжена фиксатором открытого положения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к бытовым устройствам для приготовления пищи и может найти применение в туризме, охоте, быту, а также при работе в полевых условиях. .

Изобретение относится к медицине, а именно к гигиеническим и лечебным устройствам. .

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.

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.

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.

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.

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.

Группа изобретений относится к теплоэнергетике, а именно к системам отопления на твердом топливе, и может быть использована для создания отопительных приборов с повышенной эффективностью.

Изобретение относится к устройствам для обогрева бытовых и производственных помещений, в частности к конструкциям дымоходов печей. Дымоход-теплообменник содержит полый корпус с входным и выходным патрубками, внутри которого установлено тормозное устройство для торможения дымовых газов и теплообмена, причем тормозное устройство выполнено в виде заслонок с вырезами, при этом заслонки установлены внутри корпуса и закреплены на поперечных осях с возможностью поворота так, что в положении, когда заслонки расположены поперек корпуса, их вырезы образуют зигзагообразный газоход, а на осях снаружи корпуса закреплены рычаги, свободные концы которых с помощью шарниров соединены с общей штангой для установки заслонок в заданное положение.

Изобретение относится к области колпаков для дымоходов. Технический результат: создание пониженного давления в канале дымохода, снижение количества выбросов.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для утилизации тепловых отходов, в частности для утилизации дымовых газов. .

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для удаления загрязненных газов в местах скопления автомобильного транспорта и значительного пылевыделения, например в карьерах для добычи полезных ископаемых или на загазованных участках городских улиц.

Предлагаемое изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к устройствам получения тепловой и электрической энергии путем сжигания твердого углеродсодержащего топлива и может быть использовано для преобразования тепловой энергии в механическую или электрическую энергию, в стационарных и передвижных теплоэлектростанциях, а также в транспортных средствах.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к устройству для автоматической загрузки дров в твердотопливный котел. Устройство для автоматической загрузки дров в твердотопливный котел содержит бункер для твердого топлива, контроллер, датчик температуры, электрический привод, поворотный элемент, снабженный механизмом для преобразования вращательного движения вала двигателя в поворот данного элемента.

Изобретение относится к промышленной энергетике и касается создания твердотопливных котлов, универсальных по типам сжигаемых топлив и отходов. В камере сгорания твердотопливного котла с вихревой топкой сопла вторичного дутья за счет тангенциальной направленности формируют над горящим слоем топлива вихрь с горизонтальной осью, проходящей через газоотводящие окна, одно или два, симметрично расположенные на боковых стенах.

Изобретение относится к энергетике. Проводят загрузку углеводородного сырья между корпусом устройства и реактором.

Изобретение относится к энерготехнологическому оборудованию, а именно к устройствам термической переработки твердого топлива в горючий газ, и предназначено для производства генераторного газа из бурого угля, смолистой древесины и торфа.

Изобретение относится к области энергетики. Газогенератор содержит загрузочный отсек 1, под которым в топке 23 расположены колосниковая решетка 3 и воздухозаборник 4.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к теплоснабжению, и может быть использовано в конструкциях водогрейных котлов малой мощности. Над топочной решеткой топки водогрейного котла на протяжении участка активного горения топлива сформированы нависающие продольные топочные пороги, выполненные в виде гнутых труб боковых экранов, при этом гнутые трубы выполнены Г-образными и чередуются с прямыми, вертикальные участки которых расположены параллельно, а горизонтальные отгибы обращены друг к другу и расположены над топочной решеткой, их концы сообщены друг с другом, а торцы заглушены, при этом пространство между нижними гнутыми трубами заполнено огнеупорным шамотобетоном, кроме того, нижняя сторона горизонтальных отгибов футерована огнеупорной мастикой, при этом топка водогрейного котла дополнительно снабжена системой подачи вторичного дутьевого воздуха, содержащей горизонтальные дутьевые каналы, выполненные по обеим сторонам топки, сообщенные друг с другом поперечным воздухогазопроводом, причем один из горизонтальных дутьевых каналов сообщен с источником дутья, при этом над горизонтальными дутьевыми каналами параллельно им размещены дополнительные продольные горизонтальные каналы, сообщенные с ними вертикальными патрубками, расположенными у конца продольных топочных порогов, кроме того, дополнительные продольные горизонтальные каналы снабжены горизонтальными патрубками, снабженными дутьевыми соплами, ориентированными над топочной решеткой непосредственно над слоем горящего топлива.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ комплексной глубокой переработки зеленой массы топинамбура включает сбор растительного сырья, его измельчение и метановое сбраживание в метантенках, полученный после сбраживания биогаз подают в газгольдеры для получения тепловой и электрической энергии, а полученный биошлам подают на механическое обезвоживание до относительной влажности 40-50%, причем зеленую массу топинамбура делят на две части, одну из них подают на метановое сбраживание, а вторую часть подают на механическое прессование с целью получения сока, полученный при прессовании жмых досушивают до необходимой влажности, брикетируют и подают в реактор, где без доступа кислорода в результате термохимической конверсии получают пиролизный горючий газ и золу, при этом горючий газ используют в качестве топлива для производства тепловой и электрической энергии, а золу подают на смешивание с обезвоженным биошламом, используемым в качестве органического компонента, полученную органо-минеральную смесь гранулируют, досушивают до необходимой влажности и используют в качестве удобрений.
Наверх