способ сжигания твердого топлива в бытовых отопительных печах

Формула изобретения

1. Способ сжигания твердого топлива в бытовых отопительных печах, включающий загрузку его на колосниковую решетку печи, создание тяги в ее рабочем пространстве, розжиг и горение топлива с удалением продуктов сгорания в атмосферу, регулирование тяги и количества удаляемых из печи продуктов сгорания топлива путем приоткрывания заслонок поддувала и дымовой трубы, отличающийся тем, что процесс сжигания всего загруженного в печь топлива разбивают на ряд отдельных периодов, в каждом из которых топливо заново разжигают, доводят до режима интенсивного горения и после достижения температуры стенок печи заданного значения процесс горения топлива автоматически переводят в режим затухания путем синхронного и герметичного по отношению к помещению закрывания заслонок поддувала и дымовой трубы, причем розжиг топлива во втором и последующих периодах осуществляют автоматически путем подачи в рабочее пространство топливника печи жидкого или газообразного топлива, воспламеняемого с помощью электроискрового запальника.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в последнем периоде процесс горения топлива осуществляют до его полного сгорания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области печной теплотехники, в частности, к процессам сжигания твердого топлива в бытовых отопительных печах.

Известны широко распространенные способы сжигания твердого топлива в бытовых отопительных печах, включающие загрузку его на колосниковую решетку топливника печи, создание тяги в ее рабочем пространстве путем открывания дверок поддувала и заслонок на дымовой трубе, воспламенение и горение топлива с удалением продуктов его сгорания через дымоходы и дымовую трубу в атмосферу, аккумуляцию тепла в рабочем пространстве печи путем закрывания дверок поддувала и заслонок дымовой трубы после полного сгорания топлива (см., например, Камины, печи, отопление домов, бань, теплиц. - М., 1997, с.81-82; Камины и печи. - М., 2002, с.416).

При отоплении этими способами теплота поступает в помещение неравномерно, и в нем наблюдается нестационарный тепловой режим.

Наибольшая теплоотдача печи приходится на конец топки, когда температура стенок печи достигает максимума, наименьшая теплоотдача относится ко времени перед началом очередной топки. Кроме того, существующие режимы отопления бытовых отопительных печей, работающих на твердом топливе, приводят к значительным потерям тепла с уходящими газами и уносу с ними частиц несгоревшего топлива, что снижает кпд печей и увеличивает расход топлива за единицу времени работы печи.

Существенным недостатком известных способов бытового печного отопления является также необходимость периодической загрузки очередных порций топлива в печь.

В случае использования металлических печей при их перегреве возможно коробление металлического кожуха печи, что снижает срок ее службы (Камины, печи, отопление домов, бань, теплиц. - М., 1997, с.94).

Существующие топочные устройства бытовых отопительных печей не имеют средств механизации и автоматизации режимов горения твердого топлива, что вызывает необходимость использования персонала, осуществляющего процесс топки вручную и контролирующего процесс сжигания топлива в печи на всем его протяжении.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, - повышение кпд печи, уменьшение потерь тепла с уходящими газами, экономия топлива, повышение срока службы печей, создание максимальных удобств при их обслуживании, сокращение количества топок в течение суток и всего отопительного сезона.

Решение поставленной задачи достигается тем, что процесс сжигания всего загруженного в печь топлива разбивают на ряд отдельных, следующих друг за другом периодов, в каждом из которых топливо заново разжигают, доводят до режима интенсивного горения и после достижения температуры стенок печи заданного значения процесс топки автоматически переводят в режим затухания горения топлива путем синхронного и герметичного (по отношению к помещению) закрывания заслонок поддувала и дымовой трубы; при этом розжиг топлива во втором и последующих периодах осуществляют автоматически путем подачи в рабочее пространство топливника печи жидкого или газообразного топлива, воспламеняемого с помощью, например, электроискрового запальника.

При этом в последнем периоде процесс горения топлива осуществляют до его полного сгорания.

Предлагаемый способ поясняется графическим материалом, на котором схематически изображен один из возможных вариантов устройства для его осуществления, а также приведены графики изменения температур в печи при ее работе по существующему и предлагаемому способам.

На фиг.1 представлен продольный разрез бытовой печи, работающей на твердом топливе по предлагаемому способу; на фиг.2 - графики изменения температур в печи при ее работе по существующему и предлагаемому способам.

На графических материалах приняты следующие обозначения: 1 - бачок с жидким топливом; 2 - мини-компрессор; 3 - привод мини-компрессора; 4 - рабочее пространство топливника печи; 5 - дверца топливника; 6 - конфорки; 7 - дымовая труба; 8 - дымоход; 9 - заслонка дымовой трубы; 10 - привод заслонки дымовой трубы; 11 - терморегулятор; 12 - датчик температуры; 13 - трубопровод подачи жидкого топлива к запальной мини-горелке; 14 - привод заслонки поддувала; 15 - основание; 16 - запальная мини-горелка; 17 - блок управления запальником; 18 – электроискровой запальник; 19 – твердое топливо; 20 - колосниковая решетка; 21 - рабочее пространство поддувала; 22 - заслонка поддувала.

Буквами обозначены функциональные связи датчика температур, терморегулятора и исполнительных механизмов в предлагаемом режиме автоматического регулирования процессов розжига и затухания горения топлива.

На фиг.2: I - график изменения температуры отходящих газов перед заслонкой дымовой трубы при работе печи по существующему способу; II - график изменения температуры отходящих газов перед заслонкой дымовой трубы при работе печи по предлагаемому способу; III - график изменения температуры стенок печи при ее работе по существующему способу; IV - график изменения температуры стенок печи при ее работе по предлагаемому способу.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

При открытых заслонках 22 и 9 (см. фиг.1) на колосниковую решетку 20 загружают суточную или дневную порцию твердого топлива 19 (дрова, уголь и т.п.) и производят розжиг топлива обычным принятым способом.

После достижения режима интенсивного горения топлива и увеличения температуры отходящих газов и стенок печи выше заданного значения датчик температуры 12, установленный в дымоходе 8, подает сигнал, пропорциональный изменению температуры выше заданного значения, на терморегулятор 11, который одновременно дает команду на перевод работы печи в режим А, указанный стрелками на фиг.1, осуществляющий затухание процесса горения топлива и перевод работы печи в режим “теплового аккумулятора” с максимальной отдачей тепла стенками печи в окружающую среду. При этом автоматически, с помощью электроприводов 10 и 14, синхронно и герметически, закрываются заслонки 9 дымовой трубы и 22 поддувала.

Заслонка 9 имеет ряд отверстий диаметром 3 мм (на фиг.не показаны), позволяющих после закрытия заслонки поддерживать заданное значение давления дымовых газов в рабочем пространстве печи после одновременного закрытия заслонок 9 и 22. Заслонка 22 закрывается и герметизируется полностью, что исключает попадание угарного газа из продуктов сгорания топлива в атмосферу помещения.

После снижения температуры отходящих газов и стенок печи до заданного значения (фиг.2, кривые II и IV) датчик температуры 12 подает сигнал на терморегулятор II, который одновременно дает команду на перевод работы печи в режим Б, осуществляющий возобновление процесса горения находящегося в печи топлива. При этом одновременно осуществляются следующие операции:

1. Автоматически и синхронно с помощью электроприводов 10 и 14 открываются заслонки 9 и 22, создавая тягу в печи.

2. С помощью электропривода 3 включается мини-компрессор 2, обеспечивающий подачу жидкого топлива из бачка 1 по трубопроводу 13 к запальной мини-горелке 16.

3. Поступает команда на блок управления 17, включающий электроискровой запальник 18.

С помощью подаваемой к горелке 13 порции жидкого топлива и запальника 18 осуществляется процесс розжига находящегося на колосниковой решетке твердого топлива.

После розжига топлива и достижения режима его интенсивного горения указанные выше операции повторяются.

Чередование следующих друг за другом режимов А и Б обеспечивает автоматическое регулирование и поддержание температуры отходящих газов и стенок печи в заданных пределах (см. кривые II и IV на фиг.2).

Такие режимы работы печи осуществляют до полного сгорания топлива на колосниковой решетке.

По сравнению с существующими предлагаемый способ сжигания твердого топлива в бытовых отопительных печах обеспечивает следующие преимущества:

1. Значительно снижается количество закладок в печь топлива.

2. Уменьшается количество золы.

3. За счет приостановок процесса горения экономится топливо.

4. Количество включений и выключений устройства происходит автоматически в зависимости от температуры помещения.

5. Время использования одной закладки топлива увеличивается в 3-5 раз.

6. Примерно настолько же уменьшаются потери тепла с уходящими газами.

7. При использовании металлических печей повышается срок службы металлического кожуха печей, т.к. режим ступенчатого горения топлива исключает перегрев стенок печи.

8. Способ позволяет осуществлять значительно более равномерный обогрев помещения в течение суток и установить, таким образом, стационарный тепловой режим.

9. Система автоматического регулирования работы печи исключает необходимость постоянного присутствия возле нее обслуживающего персонала.

10. Достигается наиболее экономичный режим расхода топлива. Практическая реализация предлагаемого способа не требует больших затрат, т.к. предусматривает использование сравнительно небольших, недефицитных элементов автоматики (датчик температуры, терморегулятор и др.), а также вспомогательных приборов и оборудования (электроприводы, бачок для жидкого топлива, трубопровод).