189084. lajstromszámú szabadalom • Vízcsöves-füstcsöves kazán
1 189 084 2 A találmány vízcsöves-füstcsöves kazán, amelynek alsó és felső kamráját összekötő csövei vannak. A kis vízterű kazánok elterjedésének az oka a kedvező fajlagos anyagfelhasználásban és kedvező telepítési feltételeikben rejlik. Az előnyeik mellett a kis vízterű kazánok hátrányos tulajdonságokkal is bírnak, mert tisztításuk, javításuk körülményes, gyártásuk munkaigényes. Hasonló rendszerű kazánok a GO, a PAX és a Henschel gyártmányúak, valamint az előbbi ismert gyártmányok hátrányainak kiküszöbölését célzó F22B23/00 osztályjelzetű 175054 lajstromszámű magyar szabadalom szerinti megoldás. A 175054 lajstromszámű szabadalom szerint megvalósított kazánszerkezet a kis vízterű kazánok számos hátrányát kiküszöböli, mert mind füstgáz-, mind vízoldalon rendezett áramlási viszonyok megvalósítását teszi lehetővé jó hőátadási viszonyok fenntartása mellett, azonban bizonyos hátrányokkal is rendelkezik, mert a vízcsövek közé hegesztett huzamokat alkotó két lemezbordasor éles sarkú keresztmetszettel bíró csatornákat alkot, amelyek éles sarkaiban a füstgázoldali lerakódások veszélye fokozottan érvényesül, mely körülmény bizonyos üzemidő után lerontja a hőátadást, ezáltal romlik a kazán gazdasági hatásfoka, a huzamokat gyakran kell tisztítani, ezért kényszerű üzemleállást és karbantartási munkát igényel. További hátrányként jelentkezik, hogy a két külső ívű körívvel és a két egyenessel határolt füstvezetőcsatoma-keresztmetszet áramlástechnikailag „nedvesített” kerülete nagy, egyenértékű átmérője viszont kicsi, ezért az áramlási ellenállása túlzottan nagy, mely körülmény nagy huzatigényt, azaz magas kéményt, vagy egyáltalán szívóhuzam-ventilátort igényel. Az előbbi hátrányok miatt a 175054 lajstromszámú szabadalom szerinti kazánszerkezet csak függőleges csőelrendezéssel valósítható meg, mely csövek csak a kamrák vetületében helyezhetők el, mely körülmény nagymértékben korlátozza a megvalósítás lehetőségeit. A találmány szerinti vízcsöves-füstcsöves kazán célja a fenti hátrányok kiküszöbölése, tehát kevesebb munkaráfordítással legyen gyártható, a füstjáratok ne legyenek elpiszkolódásra hajlamosak, kis áramlási ellenállásúak legyenek, ugyanakkor a kazánszerkezet akár ferde, akár közel vízszintes csőelrendezéssel is megvalósítható legyen. A találmányra az a felismerés vezetett, hogy ha a kazán vízcsöveinek egy részét nem kötjük össze a víztérrel, hanem azok mind belső, mind külső felületén lehetővé tesszük a füstgázok áramlását, azok mindkét felülete részt vesz a hőátadásban abban az esetben, ha azok a víztéri csövekhez szilárdan, célszerűen hegesztéssel kapcsolódnak, ezáltal ugyanannyi csőfelhasználással jelentős mértékben növelhetjük a fűtőfelületet, ugyanakkor a füstgázokkal érintkező huzamok kör keresztmetszetűek, tehát csökken a szennyeződések lerakódásának veszélye és csökken a füstgázok áramlási ellenállása. A találmány kiviteli példáját az 1. ábra hosszmetszetben, a 2. ábra az 1. ábra szerinti kazánt keresztmetszetben, míg a 3. ábra egy másik kiviteli példát ábrázol függőleges keresztmetszetben. Az 1. és 2. ábrán látható, hogy az 1 felső kamrát és a 2 alsó kamrát 3 vízcsövek kötik össze, ezáltal az 1 felső kamra, a 2 alsó kamra és a 3 vízcsövek által határolt közös tér a hőhordozó közeggel, célszerűen vízzel van feltöltve. A 3 vízcsövekhez, azokkal párhuzamosan szilárdan, célszerűen hegesztéssel kapcsolódó 4 füstcsövek csatlakoznak, amelyek azonban nem a víztérbe, hanem az egyik végüknél kiképzett nyílások révén a 3 vízcsövek és a 4 füstcsövek által alkotott zárt térbe, azaz a tűztérbe torkollanak. A 4 füstcsövek átellenes végükön és az 5 borítólemez felőli oldalon ugyancsak nyílással vannak ellátva a füstgázok elvezetése érdekében. A 3. ábra szerinti, metszetben bemutatott kiviteli példa a találmány szerint megvalósítható igen egyszerű kazánt ábrázol, mely szerint a 3 vízcsövekből és a 4 füstcsövekből álló zárt csőfalat ferdén helyezzük el és a 2 alsó kamrákat megosztva alakítjuk ki, amely 2 alsó kamrákkal a kazánszerkezet az alatta lévő szilárd tüzelőszerkezet keretére támaszkodik. A találmány szerinti kazán folyékony tüzelőanyaggal úgy működik, hogy a 7 tüzelőberendezés által bejuttatott égéskeverék a 3 vízcsövek és a 4 füstcsövek által határolt íűztérben elég, miközben hőtartalmának döntő részét sugárzással a csőfalaknak leadja, majd a 4 füstcsövekbe lépnek és azokban, ill. azok külső felülete mentén a füstgázok végighaladva konvektiv úton adják le hőtartalmuk további részét, majd a füstkamrából a kéményhuzat hatására a 6 füstcsonkon távoznak. Szilárd tüzelőanyag, pl. szén, fa vagy éghető hulladék alkalmazása esetén az 1. vagy a 3. ábra szerinti kazán a 2 alsó kamra által határolt nyílás alá helyezett tüzelőberendezéssel, pl. vándorrostéllyal, tolórostéilyal stb. üzemeltethető. A fent leírtak szerint látható, hogy a víz- és füstcsövekkeí gázíömören határolt tűztér alakja a kívánt tüzelési viszonyokhoz igazodva egyszerűen valósítható meg. 1 db vízcsőhöz több füstcső is kapcsolható, méllyé! a kívánt teljesítményhez igazodó hatásos fűtőfeiület szintén egyszerű módon növelhető. A 4 füstcsövek belső felületén és külső felülete mentén meghatározott irányú és sebességű áramlás valósítható meg kiváló hőátadási tényezővel, lerakódások veszélye nélkül. A találmány szerinti kazán vízoldali cirkulációja akár a függőleges vízcsövekbe helyezett terelőcsövekkel, akár az alsó és felső kamráknak fűtetlen ejtőcsővel való összekapcsolása révén megvalósítható. Amint a már megvalósított kísérleti típusok bizonyítják, igen kis fajlagos anyagfelhasználás mellett 90 % fölötti hőhasznosítási hatásfok valósítható meg, ugyanakkor többéves üzemeltetés során a huzamok tisztítására nem volt szükség. Szabadalmi igénypontok 1. Vízcsöves-füstcsöves kazán, amelynek önmagában zárt alsó és felső csőkamrája és azokat összekötő legalább egy vízcsöve van, azzal jellemezve, hogy minden egyes vízcsőhöz (3) annak alkotója mentén legalább egy füstcső (4) szilárdan, célsze5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
