191922. lajstromszámú szabadalom • Vegyestüzelésű lemezkazán
1 191 922 2 Aî találmány tárgya vegyestüzelésű lemezkazán, előnyösen melegvízüzemű 25-100 kW teljesítmény igényű szén, koksz, olaj, gáz vagy háztartási hulladék hőenergiájának elégetés útján való gazdaságos hasznosítására. Napjainkban az energiaválság következtében főleg a kis 25-100 kW teljesítményű, háztartások fűtési és melegvíz igényét kielégítő kazánok esetén egyre inkább felmerül a vegyes tüzelés lehetőségének szüksége. A gyakorlatban sok esetben a folyékony, vagy gáznemű energiahordozók beszerzési nehézsége, de nem utolsó sorban a széleskörű takarékosság megkívánja, hogy a kisteljesítményű kazánok az olaj, illetve földgáztüzelés mellett alkalmasak legyenek szén, koksz, szükség esetén háztartási hulladékok elégetésére is. Tekintve hogy az elterjedt, széles körben alkalmazott kisteljesítményű kazánok döntő többsége csak egyfajta tüzelőanyag elégetése mellett csak több-kevesebb megkötésekkel alkalmasak az ilyen igényeknek kielégítésére. Különböző energiahordozók közel azonos hatásfokú hasznosítására több kazánkialakítás ismert. így például ismeretes olyan kazánkialakítás, amely kettős tűztérrel rendelkezik. Ennél a megoldásnál az egyik tűztér olaj, vagy gáz eltüzelésére, a másik rostéllyal ellátott tűztér pedig szilárd tüzelőanyagok, mint például szén, fa, koksz eltüzelésére van méretezve. Az ilyen kazánban a két tűztér egyesített füstjárattal konvekciós hőcserélőn keresztül hasznosítja vagy az egyik, vagy a másik tűztérben elégetett tüzelőanyag égéshőjét. Hátránya ennek a szerkezeti kialakításnak a két tűztérből adódó többletköltségeken túlmenően a két tűztérből adódó viszonylag nagy helyigény. Ismeretes olyan megoldás is, amelynél a kazántestben víztérrel körülvett, aknaszerű tér és ennek alsó részén állítható dőlésszögű különböző helyzetekben rögzíthető rostéllyal ellátott tűztér van kiképezve. Olaj, vagy gáztüzelés esetén az aknát lezáró ajtóra felerősített égőberendezéssel a tüzelőanyag elégetése a víztérrel körülvett aknában történik. Ez esetben a rostély lesüllyesztve vízszintes helyzetben rögzítve, tűzálló lappal van letakarva. Szilárd tüzelőanyag, például szén esetén a rostélyt, léptető szerkezetével, ferde helyzetbe állítják. Széntüzelés esetében a tüzelőanyagot az aknába töltik és az az égés folyamán onnan jut a rostélyra. Fa, vagy háztartási hulladék esetén a rostélyt vízszintes felemelt helyzetbe rögzítve biztosítható a szilárd anyagok elégetéséhez szükséges levegő. A különböző tüzelőanyagok elégetéséből felszabaduló hőenergiát ez a kazán is ismert módon csöves konvektiv hőcserélőn keresztül hasznosítja. Az ilyen szerkezeti kialakítású kazán hátránya az alacsony hatásfok, mivel tűztere nem alakítható ki a különböző energiahordozók termodinamikai igényeinek. így például olaj vagy gáz eltüzelése esetén az ilyen kazán termodinamikailag túl van terhelve, míg szilárd tüzelőanyag eltüzelése esetén a viszonylag alacsony és szűk tűztér következtében sok elégtelen tüzelőanyag távozik az égéstermékkel a hőcserélőn keresztül a szabadba, ami a kazán hatásfokát lerontja. Ismeretes olyan vegyestüzelésre is alkalmas kazán tűztér-kialakítás is, amelynek viszonylag nagyméretű tűztere, sarokmenetes az égéstermékek tökéletes áramoltatását lehetővé tevő téridőmként van kiképezve. Az ilyen víztérrel közrefogott tűztér igen alkalmas vegyest üzelésre, mert a benne elégetett tüzelőanyag elégése útján felszabaduló hőenergiát szállító füstgázárama a tűztér teljes felületén áramolva áramlási holttér zónák nélkül adja át hőenergiáját. Bár ez a kazán igen jó hatásfokú, azonban tűzterének bonyolult kialakítása miatt gyártása nehézkes és ezért költséges. A találmány célja egyszerű szerkezeti kialakítású könnyen gyártható, olcsó vegyestüzelésre alkalmas lemezkazán kialakítása, amely bármely tüzelőanyag elégetése esetén biztosítja a füstgázok összes éghető összetevőinek tökéletes kiégését, valamint a felszabadított hőenergia tüzelőanyag fajtától független közel azonos hasznosítási hatásfokát. A találmány tehát vegyestüzelésű lemezkazán, amelynek víztérrel közrefogott, attól felülről mennyezetilemezzel, oldalról oldallemezekkel, hátsó részén végfallal elhatárolt, energiabevezetéssel, szükség szerint rostéllyal ellátott, lángterelőidomot tartalmazó tűztere, annak folytatásában elrendezett füstjárata, a füstjárathoz csatlakoztatott hőcserélője, továbbá füstgázokat a kazánból elvezető kivezetőcsonkja van. A találmány lényege abban van, hogy a tűztérben elrendezett lángterelőidoma a tűztér belső homlokfelületétől a tűztérbe hátrafelé legalább annak 1/3 részéig ékszerűen benyúló, 45°-nál kisebb, hegyesszöget bezáró lemezoldalaival közrefogott belső terével a víztérrel közlekedő, azzal egy egységet képező prizmatikus téridom alakjában van kiképezve, tűzterének végfala pedig a tűztér belseje felé döntött, a mennyezetilemezhez közvetlenül íves görbülettel, vagy közvetve póttűztér közbeiktatásával csatlakoztatott, a lángterelőidommal együttesen a tűzteret felső részén leszűkítő ferde fal alakjában van kialakítva, míg felülről a mennyezetilemezzel, alulról a lángterelőidom felső lemezoldalával, oldalról a tűztér oldallemezeivel a kazán vízterétől elhatárolt, a tűztér folytatását képező füstjárata a tűztértől a hőcserélő felé szűkülő keresztmetszettel, végső keresztmetszetében a füstgázokat a kazánból elvezető kivezetőcsonk keresztmetszeti területével azonos, vagy annál kisebb keresztmetszeti területre leszűkítve van kiképezve. A találmány szerint előnyös, ha a tűztérben kiképzett lángterelőidomának felső lemezoldala a tűztér végfala felé lejtőén van kiképezve. Végezetül a találmány szerint előnyös az is, ha konvektiv füstcsöves hőcserélője a füstgázokat a kazánból elvezető kilépőcsonk felé lejtőén van kiképezve. A találmány szerinti lemezkazán szerkezeti kialakításában lényegesen eltér az eddig ismert kazánoktól, mert víztérrel körülvett tűztere - egyrészt a tűztér felé döntött végfalával, másrészt a tűztérbe szokatlanul mélyen 45°-nál kisebb hegyesszögben ékszerűen benyúló víztérrel hűtött lángterelőidomával —, felső részén erősen le van szűkítve. Ebből következően a tűztérben az égés örvényszerűvé, turbulensé válik, a víztérrel hűtött felületekről leszakadó gázok szembeáramlása a turbulens áramlást fokozva, elősegíti a még el nem égett füstgázösszetevők tökéletes elégetését. A füstjárat tűztérfelőli belépőnyílása előtt a tűztér turbulens áramlása fokozot5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
