Отопительный котел

Изобретение относится к конструкции котлов на твердом топливе для обогрева бытовых и промышленных помещений с возможностью утилизации углеродосодержащих отходов. Техническая задача изобретения - повышение эксплуатационных показателей за счет повышения полноты сгорания топлива. Поставленная задача решается за счет того, что в отопительном котле,содержащем топку, в топочной камере которой размещены камера дожига в виде горизонтально расположенной цилиндрической трубы с заглушенным торцом и отверстиями на ее поверхности,и зольник, соединенные с источником принудительной подачи окислителя, теплообменник и трубу для дымоудаления, связанные между собой каналами газохода. Камера дожига выполнена с продольными наклонными ребрами на боковой поверхности и отверстиями между ними и снабжена реакционной камерой в виде цилиндра с отверстиями на боковой поверхности, размещенного в ней коаксиально и с кольцевым зазором, который соединен с каналом принудительной подачи окислителя, причем реакционная камера соединена с теплообменником через катализатор,установленный в ее свободном торце. Направляющие цилиндрической трубы камеры дожига и реакционной камеры выполнены в виде овалов, большие оси которых перпендикулярны основанию топочной камеры.DE-A1-3602285 ОМУРАЛИЕВИЧ (KG); ТУРСУНОВ ТАЛГАТ БЕКУЗАКОВИЧ (KZ) Изобретение относится к конструкции котлов на тврдом топливе для обогрева бытовых и промышленных помещений с возможностью утилизации углеродосодержащих отходов. Известен каталитический котл медленного горения (патент РФ 2319909, F24H 1/46, F23B 10/00,опубл. в 2008 г.), состоящий из топливника, под которым расположен зольник с дверцей зольника и колосниковой решткой. По периметру котла с внутренней стороны вмонтированы вертикально прямые конвекторные трубы. В верхней части топливника находится перегородка, которая формирует дожиговую камеру и теплообменную камеру. Дожиговое устройство состоит из корпуса, в пазы которого вставляются две каталитические рештки, между которыми размещены жиклеры подачи вторичного воздуха. Количество подачи вторичного воздуха контролируют лепестковые биметаллические клапаны. Горячие топочные газы из теплообменной камеры попадают в камеру термостата. Газоходный канал соединяет топливник и камеру термостата. Технический результат заключается в улучшении дожигания отходящих газов и повышении безопасности устройства. Недостатком указанного котла является низкая эффективность работы, обусловленная тем, что дожигание отходящих газов идт самопроизвольно при подаче вторичного воздуха в зону горения в верхней части топливника, в конструкции не предусмотрено регулирование подачи кислорода вторичного воздуха в пропорциональном соотношении к образовавшимся газам. При повышенной температуре в котле выделяется больший объем топочных газов и для их полного сгорания требуется больший объем кислорода, а жиклеры могут пропускать только фиксированное количество воздуха, поэтому топочные газы в атмосферу поступают не сгоревшими, что снижает эксплуатационные показатели. За прототип выбрана печь, воздуховод и теплообменник для не (патент РФ 2408822, F24B 5/02,опубл. в 2011 г.), которая содержит топочную камеру с зольником, камеру дожига, теплообменник и трубу для дымоудаления, связанные между собой каналами газохода. Камера дожига расположена в топке и выполнена в виде горизонтально расположенной цилиндрической трубы и снабжена вихреобразователем и воздуховодом в виде дополнительной трубы, расположенной по оси трубы камеры дожига. Труба дожига ближе к передней стенке топки снабжена продольными прорезями с образованием лопастей, вихреобразователь выполнен в виде загнутых лопастей, а отверстие трубы с торца заглушено. Недостатком выбранной за прототип печи, воздуховода и теплообменника для не является низкая эффективность работы из-за неполного сгорания топлива, обусловленного тем, что соотношение выделившихся горючих газов к подаваемому воздуху носит нестабильный характер, а процессы газообразования зависят от температуры в камере сжигания, которая также непостоянна. Объм воздуха, поступающий с равномерной скоростью, не пропорционален скорости реакции горения топлива, как следствие создатся дефицит кислорода или же его избыток, что усложняет регулировку и нарушает соотношение топлива к воздуху. Если увеличивать подачу первичного воздуха под колосниковую рештку, то на частицы топлива, находящегося на рештке, будет действовать воздушный напор, противодействующий силе тяжести частиц топлива, и они окажутся во взвешенном состоянии в восходящем потоке воздуха,что увеличит толщину горящего слоя или вынесет их из камеры несгоревшими за счт усиленного вихреобразования. Техническая задача изобретения - повышение эксплуатационных показателей за счт повышения полноты сгорания топлива. Поставленная задача решается за счт того, что в отопительном котле, содержащем топку, в топочной камере которой размещены камера дожига в виде горизонтально расположенной цилиндрической трубы с заглушнным торцом и отверстиями на е поверхности, и зольник, соединнный с источником принудительной подачи окислителя, теплообменник и трубу для дымоудаления, связанные между собой каналами газохода, камера дожига выполнена с продольными наклонными рбрами на боковой поверхности и отверстиями между ними, и снабжена реакционной камерой в виде цилиндра с отверстиями на боковой поверхности, размещнного в ней коаксиально и с кольцевым зазором, который соединн с каналом принудительной подачи окислителя, причм реакционная камера соединена с теплообменником через катализатор, установленный в е свободном торце. Направляющие цилиндрической трубы камеры дожига и реакционной камеры выполнены в виде овалов, большие оси которых перпендикулярны основаниютопочной камеры. Выполнение камеры дожига с продольными наклонными рбрами на боковой поверхности и отверстиями между ними, снабжнной реакционной камерой в виде цилиндра с отверстиями на боковой поверхности, размещнного в ней коаксиально и с кольцевым зазором, соединнным с каналом принудительной подачи окислителя, способствует гетерогенному эффекту горения топлива на разных стадиях газообразования и создат условия дожига топочных газов в турбулентном потоке, что приводит к сбалансировано-стабильному поддержанию высокой температуры в топке и равномерности термических процессов. Это явление обусловлено тем, что процессы горения проходят при концентрированном нагревании и сжигании тврдого топлива, в котором соотношения содержания летучих веществ и тврдого углерода не постоянны, так как взаимодействующие компоненты находятся в разных агрегатных состояниях. При этом разнообразные по составу летучие вещества отличаются различными температурами выхода и процесс их выделения растянут во времени, поэтому его окончательная стадия сочетается с горением в реакционной камере, куда они поступают через отверстия на боковых поверхностях камеры до-1 020432 жига и реакционной камеры. Таким образом, количество прореагировавшего углерода стабильно будет соответствовать количеству поданного окислителя и процесс горения чистого углерода в реакционной камере будет саморегулируемым, что и способствует полному сжиганию топлива. При постоянном расходе окислителя постоянным будет и количество сожжнного топлива за счт аэродинамического реактивного эффекта в камере дожига. Изменение тепловой нагрузки производится за счт регулирования подачи окислителя в камеру дожига с одновременной подачей окислителя в зольник. Сообщение реакционной камеры с теплообменником через катализатор, установленный в е свободном торце, позволяет улавливать различные смолистые и тврдые частицы горения, что значительно снижает токсичность выхлопных газов и улучшает экологические показатели, так как катализатор в гетерогенном катализе предотвращает агломерацию или спекание активного компонента, что позволяет поддерживать высокую площадь контакта активного вещества и реагентов. Выполнение направляющих цилиндрической трубы камеры дожига и реакционной камеры в виде овалов, большие оси которых перпендикулярны основанию топочной камеры, способствует концентрации инфракрасного излучения от их стенок, что улучшает газификацию тврдого топлива и стабилизацию процессов взаимодействия окислителя с углеродом топлива в условиях высоких температур, в результате угольная масса сгорает наиболее эффективно, повышая, тем самым, КПД котла в целом. Отопительный котл иллюстрируется чертежами, на которых показано: фиг. 1 - общий вид в разрезе; фиг. 2 - вид Б на фиг. 1; фиг. 3 - разрез по А-А на фиг. 1 (камера дожига в разрезе). Отопительный котл включает топку, состоящую из топочной камеры 1 с герметично закрывающимися загрузочным люком 2 и дверцей 3, колосниковой решткой 4 и зольником 5 с герметичной дверцей 6. В топочной камере 1 на уровне дверцы 3 размещена камера дожига 7. Камера дожига 7 выполнена в виде горизонтально расположенной цилиндрической трубы 8 с продольными наклонными рбрами 9 на боковой поверхности. Между рбрами 9 на трубе 8 выполнены отверстия 10. В трубе 8 коаксиально и с кольцевым зазором 11 размещена реакционная камера 12, выполненная в виде цилиндра 13 с отверстиями 14 на боковой поверхности. Кольцевой зазор 11 соединн каналом 15 с источником принудительной подачи окислителя в виде вентилятора 16. Вентилятор 16 через канал 17 также соединн с зольником 5. Свободный торец цилиндра 13 реакционной камеры 12 через катализатор 18, например оксидного носителя (SiO2, Al2O3 и SiC), соединн с теплообменником 19, в верхней части которого выполнен дымоход 20. Отопительный котл работает следующим образом. В топочной камере 1 через дверцу 3 на колосниковой рештке 4 размещают и разжигают легко воспламеняемый материал - дрова. Через загрузочный люк 2 на горящий слой подают порцию угля различной фракции. После розжига дров и закладки порции угля запускается вентилятор 16, который через каналы 15 и 17 нагнетает окислитель - воздух в кольцевой зазор 11 и зольник 5 соответственно. Окислитель из зольника 5 поступает через колосниковую рештку 4 непосредственно в зону горящего слоя, ускоряя процесс горения угля и выделения пиролизных газов в топочной камере 1. В топочной камере 1 происходит глубокое разложение органической массы угля на тврдые и газообразные фракции. Вступившиев термические реакции газы поступают через отверстия 10 в кольцевой зазор 11, где стадии реакции горения протекают со значительной скоростью, и попадают в реакционную камеру 12 через отверстия 14. В реакционной камере 12 за счт высокой концентрации инфракрасного излучения от стенок, образованных е овальным профилем, повышается температура,которая обеспечивает оптимальную скорость горения топочных газов. Горящие газы проходят через катализатор 18, например, оксидного носителя (SiO2, Al2O3 и SiC), где идт реакция разложения конечных углеводородов и завершается процесс их горения с образованием на выходе тепловых потоков, которые проходят через теплообменник 19, где происходит интенсивный теплосъм, и через дымоход 20 выходят во внешнюю среду. Загружаемое в топочную камеру 1 топливо по мере его сжигания оседает под собственным весом,не требуя при этом дополнительных механизмов подачи. Отопительный котл предлагаемой конструкции обладает высоким КПД, отвечает условиям экологической и пожарной безопасности, удобен в эксплуатации. Изготовлен промышленный образец и проведены теплотехнические испытания по определению КПД и нормам ПДК вредных выбросов в атмосферу. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Отопительный котл, содержащий топку, в топочной камере которой размещены камера дожига в виде горизонтально расположенной цилиндрической трубы с заглушнным торцом и отверстиями на е поверхности и зольник, соединнные с источником принудительной подачи окислителя, теплообменник и трубу для дымоудаления, связанные между собой каналами газохода, отличающийся тем, что камера дожига выполнена с продольными наклонными рбрами на боковой поверхности и отверстиями между ними и снабжена реакционной камерой в виде цилиндра с отверстиями на боковой поверхности, размещнного в ней коаксиально и с кольцевым зазором, который соединн с каналом принудительной подачи окислителя, причм реакционная камера соединена с теплообменником через катализатор, установленный в е свободном торце. 2. Отопительный котл по п.1, отличающийся тем, что направляющие цилиндрической трубы камеры дожига и реакционной камеры выполнены в виде овалов, большие оси которых перпендикулярны основанию топочной камеры.