Конденсационный водогрейный котел наружного размещения. Наружный водогрейный котел

Полезная модель относится к области производства водогрейных котлов, в частности, к водогрейным котлам наружного размещения и может быть использована в системах отопления как жилых, так и производственных зданий.

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к созданию дополнительного контура горячего водоснабжения. Водогрейный котел наружного размещения состоит из гидротеплоизолированного корпуса 1, с дверцей 2 для обслуживания, при этом внутри гидротеплоизолированного корпуса 1 установлен теплообменник 3 котла с жаротрубной частью и прямой и обратной линиями 4, 5 соответственно, основание дымовой трубы 6 с люком 7 для очистки сажи, воздухозаборная решетка 8, при этом теплообменник 3 содержит также газогорелочное устройство 9, а на жаротрубную часть теплообменника 3, внутри водяной рубашки дополнительно установлен теплообменник 10 горячего водоснабжения.

ИЛ. 1, 1 П. Ф-лы

Область техники, к которой относится полезная модель

Уровень техники

Известна водогрейная установка, состоящая из теплообменной секции с трубопроводами, запорной арматурой, снабженной дымогарными трубами с турбулизаторами-катализаторами, газожидкостной горелкой со спиралью и корпусной стенкой, наружная поверхность которой защищена тепловоздушным кожухом. Теплообменная секция разделена волнистыми перегородками на теплообменники, при этом в полости каждого теплообменника могут быть размещены электронагреватели (см. пат. РФ 2148216, кл. F24Н 1/34, опубл. 27.04.2000 г.).

Недостатком данной установки является невысокая надежность, КПД, высокая стоимость получения тепла.

Известен конденсационный водогрейный котел наружного размещения, содержащий теплоизолированный корпус с размещенным внутри теплоизолированным вертикальным газотрубным котлом с газовой горелкой, с прямым патрубком котла, соединенным автоматическим термостатическим краном с прямой линией системы отопления здания, газовые трубы с размещенными в них турбулизаторами, дымовую трубу, при этом в дымосборнике котла установлен дополнительный теплообменник в виде гофрированной нержавеющей трубы, соединенный одним патрубком с обратной линией системы отопления здания, вторым патрубком - с обратным патрубком газотрубного котла, причем газовые трубы содержат турбулизаторы с защитными шайбами от конденсатных капель, которые удалены от кромок газовых труб кронштейнами турбулизаторов, диаметр которых равен зазору между защитной шайбой и кромкой газовой трубы, а основание дымосборника содержит конденсатоотводящую трубку (см. пат. РФ

2333429, кл. F24Н 1/00, опубл. 10.09.2008 г.).

Недостатком данной установки является высокая стоимость получения тепла, отсутствие контура горячего водоснабжения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый автором за прототип, является водогрейный котел, содержащий жаротрубную часть с атмосферным газогорелочным устройством, прямую и обратную линии, основание дымовой трубы с устройством для очистки сажи и ограничителем потока, при этом жаротрубная часть с атмосферным газогорелочным устройством, прямая и обратная линии, основание дымовой трубы с устройством для очистки сажи и ограничителем потока размещены внутри гидротеплоизолированного корпуса, последний дополнительно снабжен дверцей для обслуживания газогорелочного устройства и решеткой для поступления наружного воздуха, а в прямой линии котла установлен автоматический термостатический запорно-регулирующий клапан (см. свид. на ПМ

31161, кл. F24Н 1/28).

Недостатком данного котла является невысокий КПД, высокая стоимость получения тепла и отсутствие контура горячего водоснабжения.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемой полезной модели является разработка водогрейного котла наружного размещения, обладающего дополнительным контуром горячего водоснабжения.

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к утилизации части тепла, попадающего в дымовые газы при сгорании топлива, удешевлению производства тепла и снижению стоимости нагрева воды.

Технический результат достигается с помощью водогрейного котла наружного размещения, содержащего гидротеплоизолированный корпус с дверцей для обслуживания газогорелочного устройства, воздухозаборную решетку и размещенным в корпусе теплообменником котла с жаротрубной частью, основанием дымовой трубы с люком для очистки сажи, прямой и обратной линиями, при этом он дополнительно снабжен теплообменником горячего водоснабжения, который установлен на жаротрубную часть теплообменника внутри водяной рубашки.

Краткое описание чертежей

На фиг. дан водогрейный котел наружного размещения, общий вид.

Осуществление изобретения

Водогреный котел наружного размещения состоит из гидротеплоизолированного корпуса 1 с дверцей 2 для обслуживания, при этом внутри гидротеплоизолированного корпуса 1 установлен теплообменник 3 котла с жаротрубной частью и прямой и обратной линиями 4, 5 соответственно, основание дымовой трубы 6 с люком 7 для очистки сажи, воздухозаборная решетка 8, при этом теплообменник 3 содержит также газогорелочное устройство 9, а на жаротрубную часть теплообменника 3, внутри водяной рубашки дополнительно установлен теплообменник 10 горячего водоснабжения.

Водогрейный котел наружного размещения работает следующим образом.

Систему отопления здания (на фиг. не показана) заполняют теплоносителем, горелочное устройство 9 вырабатывает тепло, дымовые газы нагревают теплоноситель в теплообменнике 3, дымовые газы, охладившись, попадают в основание дымовой трубы 6 и удаляются в атмосферу, при этом воздух на сгорание поступает через воздухозаборную решетку 8, а дверца 2 служит для обслуживания газогорелочного устройства 9, при этом сажу периодически, в конце сезона удаляют через люк 7 для очистки сажи. Теплоноситель, нагревшись в теплообменнике 3, поступает в систему отопления здания по прямой линии 4 и возвращается из системы отопления по обратной линии 5, причем одновременно с отоплением, горячая вода нагревается теплоносителем в теплообменнике 10 и подается на потребление в здание, ввиду того, что теплообменник 10 расположен в верхней жаротрубной части теплообменника 3 котла, нагрев воды осуществляется в первую очередь внутри теплообменника 3, где всегда имеется естественная циркуляция теплоносителя, что обеспечивает работу системы горячего водоснабжения без циркуляционного насоса, а в летний период, при отключении системы отопления здания, система горячего водоснабжения продолжает работать за счет естественной циркуляции теплоносителя в теплообменнике 3 котла наружного размещения, который используют круглосуточно.

Таким образом, за счет дополнительного снабжения котла теплообменником горячего водоснабжения, установленным на жаротрубную часть теплообменника, внутри водяной рубашки, система отопления здания, позволяет увеличить контур горячего водоснабжения, при этом все детали котла выполнены их из традиционных материалов, что дает возможность не поднимать стоимость котлов и делая доступным водогрейные котлы наружного размещения российскому покупателю.

Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- утилизация части тепла, попадающего в дымовые газы при сгорании топлива;

- создание контура горячего водоснабжения;

- уменьшение себестоимости, за счет изготовления котла из традиционных материалов;

- повышение КПД;

- удешевление производства тепла и снижение стоимости нагрева воды.

Водогрейный котел наружного размещения, содержащий гидротеплоизолированный корпус с дверцей для обслуживания газогорелочного устройства, воздухозаборную решетку и размещенным в корпусе теплообменником котла с жаротрубной частью, основанием дымовой трубы с люком для очистки сажи, прямой и обратной линиями, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен теплообменником горячего водоснабжения, который установлен на жаротрубную часть теплообменника, внутри водяной рубашки.

poleznayamodel.ru

Котел водогрейный поверхностно-контактный газовый и способ его работы

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к конструкции газовых поверхностно-контактных котлов, и может быть использовано при подогреве воды в системах теплоснабжения для получения равномерного и симметричного поля температур нагреваемой воды по всему сечению поверхности нагрева без соприкосновения холодного и горячего потоков, а также эффективного регулирования расходом топлива температуры нагрева воды. Указанный технический результат достигается в водогрейном поверхностно-контактном вертикальном котле, содержащем поверхность нагрева, установленную на опоре, и расположенную над поверхностью нагрева контактную теплоутилизационную камеру, причем поверхность нагрева включает соосно размещенную в вертикальном цилиндрическом корпусе водоохлаждаемую топочную камеру, в верхней части ограниченную конической крышкой с вваренными в нее по концентрическим окружностям трубками конвективного газотрубного пучка, а в нижней - переходящую в водоохлаждаемую зажигательную камеру с установленными в ней радиально навстречу друг другу инжекционными горелками типа «БИГ-1-1». 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к конструкции газовых поверхностно-контактных водогрейных котлов, и может быть использовано для подогрева воды в системах теплоснабжения.

Известен поверхностно-контактный водонагреватель (котел), содержащий корпус с патрубками подвода и отвода воды и отвода газов, причем в корпусе размещена топочная камера, сообщенная в верхней части с вертикальным пучком газоотводящих теплообменных труб, выше которого размещены водоотбойные козырьки и контактная камера. Котел снабжен образованным верхней и боковыми стенками кожухом с газоперепускными патрубками в верхней стенке, кожух размещен в корпусе с охватом пучка, образованием полости между корпусом и упомянутыми боковыми стенками и зазора между нижними торцами последних и топочной камерой, при этом выходные торцы труб пучка размещены с зазором относительно верхней стенки кожуха, водоотбойные козырьки закреплены над газоперепускными патрубками, в одной из боковых стенок кожуха выполнено окно, патрубок отвода воды подключен к упомянутой полости со стороны стенки с окном, а последнее размещено выше патрубка отвода воды и ниже выходных торцов труб пучка (см., например, RU 2055274 С1, МПК F24H 1/10, опубл. 27.02.1996) [1].

Известное изобретение не обеспечивает получения равномерного и симметричного поля температур нагреваемой воды по всему сечению поверхности нагрева и поддержания температуры нагрева воды регулированием расхода топлива.

Известен способ регулирования расходом топлива заданных температурных параметров нагреваемой воды в водогрейных котлах (см., например, RU 2036378 С1, МПК F22B 33/18, опубл. 27.05.1995) [2]. Однако в атмосферных водогрейных котлах контактно-поверхностного типа этот способ неэффективен, поскольку заданная температура нагретой воды на уровне барометрической температуры кипения может достигаться как при необходимом расходе топлива, так и при расходе, значительно его превышающем.

Технический результат данного изобретения - получение равномерного и симметричного поля температур нагреваемой воды по всему сечению поверхности нагрева без соприкосновения холодного и горячего потоков, а также эффективное поддержание температуры нагрева воды регулированием расхода топлива. Указанный технический результат достигается в водогрейном поверхностно-контактном вертикальном котле, содержащем поверхность нагрева, установленную на опоре, и расположенную над поверхностью нагрева контактную теплоутилизационную камеру, причем поверхность нагрева включает соосно размещенную в вертикальном цилиндрическом корпусе водоохлаждаемую топочную камеру, в верхней части ограниченную конической крышкой с вваренными в нее по концентрическим окружностям трубками конвективного газотрубного пучка, а в нижней - переходящую в водоохлаждаемую зажигательную камеру с установленными в ней радиально навстречу друг другу инжекционными горелками типа «БИГ-1-1».

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что трубки конвективного газотрубного пучка нижними торцами сообщены с топочной камерой, а их верхние торцы расположены на одном уровне, причем в корпусе в зоне конвективного пучка установлена внутренняя перегородка, охватывающая трубы пучка, и ее верхний край размещен ниже верхних торцов трубок пучка, а также тем, что корпус поверхности нагрева установлен в контактной теплоизоляционной камере с образованием кольцевого водосборника с ее внутренней обечайкой, а в днище водосборника укреплены опускные трубы, подключенные к нижнему люку корпуса поверхности нагрева.

Кроме того, указанный технический результат достигается в способе работы водогрейного котла, в котором поддерживают температуру нагрева воды на уровне ее барометрической температуры кипения, причем регулированием расхода топлива разницу между температурой уходящих газов котла и температурой исходной питательной воды поддерживают постоянной на уровне 3°-7°С.

На фиг.1 изображен предлагаемый котел; на фиг.2 - график изменения температур нагреваемой воды и продуктов сгорания при движении в контактной насадке.

Котел содержит поверхность 1 нагрева, установленную на опоре 2, и расположенную над поверхностью 1 нагрева контактную теплоутилизационную камеру 3, причем поверхность 1 нагрева включает соосно размещенную в вертикальном цилиндрическом корпусе 4 водоохлаждаемую топочную камеру 5, в верхней части ограниченную конической крышкой 6 с вваренными в нее по концентрическим окружностям трубками конвективного газотрубного пучка 7, а в нижней - переходящую в водоохлаждаемую зажигательную камеру 8 с установленными в ней радиально навстречу друг другу инжекционными горелками 9 типа «БИГ-1-1». Трубки конвективного газотрубного пучка 7 нижними торцами сообщены с топочной камерой 5, а их верхние торцы расположены на одном уровне, причем в корпусе 4 в зоне конвективного пучка 7 установлена внутренняя перегородка 11, охватывающая трубы пучка 7, и ее верхний край размещен ниже верхних торцов трубок пучка 7. В нижней части корпуса 4 расположен люк 10 для периодической очистки поверхности 1 нагрева и слива шлама, который к тому же является сборником воды из контактной камеры 3. Трубки конвективного газотрубного пучка 7 нижними торцами сообщены с объемом топочной камеры 5, а их верхние торцы расположены на одном уровне и имеют возможность свободного температурного расширения. Верхний край перегородки 11 обеспечивает свободный перелив нагретой воды в кольцевую полость 12, к которой подведен штуцер 13 для вывода нагретой продукционной воды. Над пучком 7 установлен водоотражательный щит 14, препятствующий попаданию в трубки пучка 7 предварительно нагретой воды из контактной камеры 3. Для соединения контактной камеры 3 с поверхностью 1 нагрева на последней предусмотрен фланец 15, который одновременно является трубной решеткой для крепления с внешней стороны корпуса 4 опускных труб 16, служащих для отвода предварительно нагретой воды в контактной камере 3 в водяной объем люка 10. Снаружи поверхность 1 нагрева закрыта теплоизолирующим кожухом 17, который к тому же служит декоративным элементом конструкции.

Опора 2 состоит из конической опорной стенки 18 со штуцером 19 для подачи дутьевого воздуха и двух плит, нижняя 20 из которых (глухая) - для герметичности всей конструкции по воздуху, а верхняя 21 имеет центральное отверстие, к кромкам которого приварена нижняя часть корпуса 4, охватывающая зажигательную камеру 8.

Верхняя часть котла - контактная теплоутилизационная камера 3 - крепится к поверхности 1 нагрева при помощи фланца 22 и состоит из приваренных к нему наружной 23 и внутренней 24 обечаек и крышки 25. Во внутренней обечайке 24 непосредственно над водоотражательным щитом 14 размещена контактная насадка 26 (например, кольца Рашига), над которой установлено водораспределительное устройство 27, выполненное в виде решетки из перфорированных труб со штуцером 28 для подвода питательной воды к котлу. Контактная камера 3 снабжена люком 29 для загрузки контактной насадки 26, разгрузочным люком 30 и штуцером 31 отвода уходящих газов. Кольцевой водосборник 32, образованный между внутренней обечайкой 24 контактной камеры 3 и корпусом 4 поверхности 1 нагрева, служит сборником предварительно нагретой воды, поступающей из контактной насадки 26. На входе в штуцер 28 установлен регулятор температуры t'в исходной питательной воды (на фиг.1 не показан), а на штуцере 31 установлен датчик для замера температуры t''г уходящих газов (на фиг.1 не показан).

Работа котла происходит по следующей схеме.

Природный газ через горелки 9 поступает в водоохлаждаемую зажигательную камеру 8, инжектируя необходимое количество воздуха из воздушного пространства опоры 2, в которую дутьевой воздух подается через штуцер 19. Далее продукты сгорания поступают в топочную камеру 5 и затем в трубки конвективного пучка 7. Питательная вода через штуцер 28 направляется в водораспределительное устройство 27 для подачи на поверхность контактной насадки 26. Стекая вниз в противотоке с охлажденными в поверхности 1 нагрева продуктами сгорания, исходная питательная вода нагревается до температуры «мокрого термометра» и, отражаясь от щита 14, направляется в кольцевой водосборник 32, откуда по опускным трубам 16 отводится для окончательного нагрева в нижний водяной объем люка 10 корпуса 4. Далее вода, поднимаясь вверх, нагревается до барометрической температуры кипения (~100°С) от стенок топочной камеры 5 и трубок конвективного пучка 7. Некоторый запас поверхности 1 нагрева обеспечивает не только заданную температуру нагрева воды, но и некоторое подпаривание, что необходимо для полной ее деаэрации. Нагретая продукционная вода переливается через перегородку 11 в кольцевую полость 12 и выводится из котла через штуцер 13. Охлажденные в котле продукты сгорания топлива (уходящие газы) удаляются через штуцер 31.

Особенность конструкции котла - герметичная опора 2, которая является по существу воздушным ресивером для управляемой в зависимости от потребления природного газа подачи воздуха на горение. Инжекционные горелки среднего давления «БИГ-1-1» применяются для подачи в топочное пространство подготовленной для сжигания газовоздушной смеси в агрегатах, работающих под разрежением. При этом аэродинамическое сопротивление собственно горелочного устройства при проходе природного газа и инжектируемого им воздуха преодолевается за счет давления газа. Аэродинамическое сопротивление непосредственно котла компенсируется либо самотягой (когда это возможно), либо дымососом, установленным за последним по тракту газоходом.

Котел может работать как с наддувом, так и под разрежением газового тракта. В последнем случае опора 2 может быть упрощена и негерметична. Возможно также использование на котле других горелочных устройств, в т.ч. и на боковой поверхности топочной камеры 5 или с направлением струи газовоздушной смеси вверх - в нижней части зажигательной камеры 8.

При работе котла под наддувом весь газовоздушный тракт преодолевается за счет напора дутьевого воздуха. Вследствие достаточно высокой температуры уходящих газов их плотность намного ниже, чем плотность холодного воздуха, а объем - больше. В результате на вытяжку уходящих газов дымососом требуется затратить больше энергии, чем при принудительной подаче холодного дутьевого воздуха вентилятором.

В случае установки инжекционных горелок «БИГ-1-1» при работе под наддувом достигается, с одной стороны, практически полная компенсация аэродинамических потерь горелками при дозированном, заранее принятом соотношении «топливо-воздух», а с другой - обеспечивается присущее работе под наддувом качество - снижение энергетических затрат на преодоление аэродинамического сопротивления тракта.

Как указывалось выше, нагрев воды в котле производится в две стадии: вначале - до достижения температуры «мокрого термометра» на поверхности контактной насадки 26 охлажденными в поверхности 1 нагрева продуктами сгорания и затем - до барометрической температуры кипения через греющие поверхности топочной камеры 5 и конвективного пучка 7. При этом и контактная насадка 26, и поверхность 1 нагрева должны иметь некоторый запас теплопроизводительности с тем, чтобы на всех режимах работы котла обеспечить заданную температуру воды (барометрическую температуру кипения).

На первой стадии процессов, происходящих при тепломассообмене, в нижней части насадки 26 продукты сгорания из поверхности 1 нагрева, соприкасаясь с водой, уже нагретой до температуры «мокрого термометра», практически все свое тепло расходуют на испарение воды. При этом температура воды не повышается, а температура газов снижается до температуры «мокрого термометра» с повышением их влагосодержания до величины, соответствующей давлению насыщенных водяных паров при этой температуре. При дальнейшем контакте газы, соприкасаясь с более холодным потоком воды, охлаждаются, а испаренная на первой стадии влага конденсируется из газов и свое тепло конденсации и массу передает нагреваемой воде. При достаточно развитой поверхности контактной насадки 26 температура охлажденных газов существенно приближается к температуре исходной питательной воды, и температурный напор, т.е. разница температур уходящих охлажденных газов и исходной питательной воды, стремится к нулю. Практически эта разница для правильно подобранной контактной насадки составляет 1°-3°С. Превышение этого интервала свидетельствует о том, что либо поверхность насадки 26 недостаточна, либо количество вносимого газами тепла превышает по балансу требуемое для нагрева воды.

На фиг.2 графически изображено изменение температур нагреваемой воды и продуктов сгорания при движении в контактной насадке 26.

На графике обозначено:

t'г - начальная температура греющих газов на выходе из поверхности нагрева;

t''г - температура уходящих газов после контакта с водой;

t'в - начальная температура исходной питательной воды;

t''в (tм) - конечная температура нагреваемой воды в контактной насадке (температура «мокрого термометра»).

Пример осуществления способа

Температура исходной питательной воды t'в=40°С. В соответствии с изобретением регулированием расхода топлива (природного газа) поддерживают разницу между температурой уходящих газов котла и температурой исходной воды Δt=5°С, и соответственно температура уходящих газов устанавливается на уровне t''г=45°С, а температура нагретой в котле воды будет равна барометрической температуре кипения. Таким образом, только правильно выбранные поверхности 1 нагрева и контактной насадки 26 при соблюдении расхода топлива в соответствии с тепловым балансом могут обеспечить нагрев воды в котле до барометрической температуры кипения и разницу температур уходящих газов и исходной питательной воды в интервале 1°-3°С. Следовательно, задавая разницу температур несколько выше указанной (на практике от 3° до 7°С) и допуская незначительное увеличение тепла уходящих газов, гарантируются заданные параметры нагрева воды, а «лишнее» тепло уходящих газов не теряется, а утилизируется вне котла.

1. Водогрейный поверхностно-контактный вертикальный котел, содержащий поверхность нагрева, установленную на опоре, и расположенную над поверхностью нагрева контактную теплоутилизационную камеру, причем поверхность нагрева включает соосно размещенную в вертикальном цилиндрическом корпусе водоохлаждаемую топочную камеру, в верхней части ограниченную конической крышкой с вваренными в нее по концентрическим окружностям трубками конвективного газотрубного пучка, а в нижней - переходящую в водоохлаждаемую зажигательную камеру с установленными в ней радиально навстречу друг другу инжекционными горелками типа «БИГ-1-1».

2. Водогрейный котел по п.1, отличающийся тем, что трубки конвективного газотрубного пучка нижними торцами сообщены с топочной камерой, а их верхние торцы расположены на одном уровне, причем в корпусе в зоне конвективного пучка установлена внутренняя перегородка, охватывающая трубы пучка, и ее верхний край размещен ниже верхних торцов трубок пучка.

3. Водогрейный котел по п.1 или 2, отличающийся тем, что корпус поверхности нагрева установлен в контактной теплоизоляционной камере с образованием кольцевого водосборника с ее внутренней обечайкой, а в днище водосборника укреплены опускные трубы, подключенные к нижнему люку корпуса.

4. Способ работы водогрейного котла, в котором поддерживают температуру нагрева воды на уровне ее барометрической температуры кипения, причем регулированием расхода топлива разницу между температурой уходящих газов котла и температурой исходной питательной воды поддерживают постоянной на уровне 3-7°С.

www.findpatent.ru

Конденсационный водогрейный котел наружного размещения

Изобретение предназначено для нагрева воды и может быть использовано для отопления. Конденсационный водогрейный котел наружного размещения содержит теплоизолированный корпус с размещенным внутри теплоизолированным вертикальным газотрубным котлом с газовой горелкой, с прямым патрубком котла, соединенным автоматическим термостатическим краном с прямой линией системы отопления здания, газовые трубы с размещенными в них турбулизаторами, дымовую трубу. В дымосборнике котла установлен дополнительный теплообменник в виде гофрированной нержавеющей трубы, соединенный одним патрубком с обратной линией системы отопления здания, а вторым патрубком - с обратным патрубком газотрубного котла. Газовые трубы содержат турбулизаторы с защитными шайбами от конденсатных капель, которые удалены от кромок газовых труб кронштейнами турбулизаторов, диаметр которых равен зазору между защитной шайбой и кромкой газовой трубы, а основание дымосборника содержит конденсатоотводящую трубку. Изобретение обеспечивает снижение себестоимости установки, повышение КПД. 6 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области производства водогрейных установок, в частности к конденсационным универсальным водогрейным установкам наружного размещения, использующих скрытую теплоту парообразования паров воды в дымовых газах за счет дополнительного улавливания энергии при конденсации водяных паров.

Уровень техники

Известна водогрейная установка, состоящая из теплообменной секции с трубопроводами, запорной арматурой, снабженной дымогарными трубами с турбулизаторами-катализаторами, газожидкостной горелкой со спиралью и корпусной стенкой, наружная поверхность которой защищена тепловоздушным кожухом. Теплообменная секция разделена волнистыми перегородками на теплообменники, при этом в полости каждого теплообменника могут быть размещены электронагреватели (см. пат. РФ №2148216, кл. F24H 1/34, опубл. 27.04.2000 г.).

Недостатками данной установки являются невысокая надежность, КПД, высокая стоимость получения тепла.

Известна водогрейная универсальная котельная установка, состоящая из водогрейного отопительного котла, содержащего газогорелочное устройство, газоход, патрубки греющей и обратной воды, верхнего барабана, в который вмонтирована система горячего водоснабжения, выполненная в виде многоходового скоростного водоводяного подогревателя, содержащего пучки латунных трубок, разделенных по концам камеры и расположенных последовательно снизу вверх (см. пат. РФ №2133925, кл. F24H 1/22, опубл. 27.07.1999 г.).

Недостатком данной установки является высокая стоимость получения тепла.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятым автором за прототип является водогрейный котел, содержащий жаротрубную часть с атмосферным газогорелочным устройством, прямую и обратную линии, основание дымовой трубы с устройством для очистки сажи и ограничителем потока, при этом жаротрубная часть с атмосферным газогорелочным устройством, прямая и обратная линии, основание дымовой трубы с устройством для очистки сажи и ограничителем потока размещены внутри гидротеплоизолированного корпуса, последний дополнительно снабжен дверцей для обслуживания газогорелочного устройства и решеткой для поступления наружного воздуха, а в прямой линии котла установлен автоматический термостатический запорно-регулирующий клапан (см. свид. на ПМ №31161, кл. F24H 1/28).

Недостатками данного котла являются невысокий КПД и высокая стоимость получения тепла.

Раскрытие изобретения

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к снижению себестоимости установки, повышению КПД за счет дополнительного улавливания энергии при конденсации водяных паров.

Технический результат достигается с помощью конденсационного водогрейного котла наружного размещения, содержащего теплоизолированный корпус с размещенным внутри теплоизолированным вертикальным газотрубным котлом с газовой горелкой, с прямым патрубком котла, соединенным автоматическим термостатическим краном с прямой линией системы отопления здания, газовые трубы с размещенными в них турбулизаторами, дымовую трубу, при этом в дымосборнике котла установлен дополнительный теплообменник в виде гофрированной нержавеющей трубы, соединенный одним патрубком с обратной линией системы отопления здания, а вторым патрубком - с обратным патрубком газотрубного котла, причем газовые трубы содержат турбулизаторы с защитными шайбами от конденсатных капель, которые удалены от кромок газовых труб кронштейнами турбулизаторов, диаметр которых равен зазору между защитной шайбой и кромкой газовой трубы, а основание дымосборника содержит конденсатоотводящую трубку.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 дан конденсационный водогрейный котел наружного размещения, установленный снаружи здания, и соединение его с прямой обратной линией системы отопления здания.

На фиг.2 - то же, дымосборник с устройством защиты газотрубной части котла от конденсата.

На фиг.3 - вид А фиг.2.

На фиг.4 - вид по В фиг.3.

На фиг.5 - вид С по фиг.2.

На фиг.6 тоже показано соединение дополнительного теплообменника с обратным патрубком водогрейного котла и соединение прямого патрубка котла с прямой линией системы отопления через автоматический термостатический трехходовой кран.

Осуществление изобретения

Конденсационный водогрейный котел наружного размещения состоит из теплогидроизолированного корпуса 1, внутри которого установлен вертикальный теплоизолированный водогрейный котел 2 с газовой горелкой 3, дымовой трубой 4, в дымосборнике 5 водогрейного котла 2 установлен дополнительно теплообменник 6 из гофрированной нержавеющей трубы, при этом входной патрубок теплообменника 6 соединен с обратной линией 7 отопления системы 8 отопления, выходной патрубок теплообменника 6 соединен с обратным патрубком 9 водогрейного котла 2 и содержит автоматический воздухоотводчик 10, прямой патрубок 11 котла 2 соединен с прямой линией 12 системы с обратной линией 7 отопления через автоматический термостатический трехходовой кран 13, при этом каждая газовая труба 14 содержит турбулизатор 15 дымовых газов, который подвешен к кромкам трубы 14 кронштейном 16 - устанавливающий одновременно необходимое сопротивление дымовым газам. К кронштейну 16 приварена защитная шайба 17, в основании дымосборника 5 размещена конденсатоотводящая трубка 18.

Конденсационный водогрейный котел наружного размещения работает следующим образом.

Систему 8 отопления здания заполняют теплоносителем, воздух из вертикального водогрейного котла 2 удаляется через прямой патрубок 11, автоматический термостатический трехходовой кран 13, прямую линию 12 в расширительный бак (на фиг. не показан), воздух из теплообменника 6 удаляется в атмосферу через автоматический воздухоотводчик 10. Открыв дверь теплогидроизолированного корпуса 1, зажигают газовую горелку 3, дымовые газы поднимаются вверх по газовым трубам 14 в дымосборник 5 водогрейного котла 2 и удаляются в атмосферу дымовой трубой 4. При прохождении дымовых газов по газовым трубам 14 турбулизаторы 15 дымовых газов придают газам вращательное движение, что способствует лучшей теплопередаче тепла от дымовых газов теплоносителю, ввиду низкой температуры теплоносителя, автоматический термостатический трехходовой кран 13 закрыт, циркуляция в отопительной системе 8 здания отсутствует. Капли конденсата, образованные на поверхности теплообменника 6, падают вниз на решетку газовых труб 14 и защитные шайбы 17 и удаляются из дымосборника 5 котла 2 по конденсатоотводящей трубке 18. Таким образом, конденсат из дымосборника 5 не попадает внутрь газовых труб 14. После прогрева теплоносителя внутри котла 2 автоматический термостатический трехходовой кран 13 открывается и теплоноситель по прямой линии 12 поступает в систему 8 отопления, охладившись в системе 8 отопления, теплоноситель по обратной линии 7 системы 8 отопления поступает в теплообменник 6, в котором, нагревшись, направляется по выходному патрубку теплообменника 6 в обратный патрубок 9 котла 2. Нагревшись, в газотрубной части котла 2, теплоноситель по прямому патрубку 11 через автоматический термостатический трехходовой кран 13 направляется в прямую линию 12 системы отопления. Дымовые газы в дымосборнике 5 постоянно омывают поверхность теплообменника 6 и удаляются дымовой трубой 4 в атмосферу. Так как температура теплообменника 6 ниже точки росы на поверхности теплообменника 6, постоянно образуются капли конденсата, которые падают вниз на решетку газовых труб 14 и защитные шайбы 17 и удаляются из дымосборника 5 по конденсатоотводящей трубке 18. Таким образом, газовые трубы 14 и все остальные элементы котла 2, расположенные ниже, не попадают под воздействие конденсата, что и позволяет выполнять их из традиционных материалов, не поднимая стоимости и делая доступными конденсационные котлы наружного размещения российскому покупателю.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- уменьшение себестоимости установки за счет изготовления котла из традиционных материалов, за исключением только теплообменника, установленного в дымосборнике, который изготавливают из нержавеющей гофрированной трубы;

- повышение КПД до 100%;

- удешевление производства тепла и снижение стоимости нагрева воды.

Конденсационный водогрейный котел наружного размещения, содержащий теплоизолированный корпус с размещенным внутри теплоизолированным вертикальным газотрубным котлом с газовой горелкой, с прямым патрубком котла, соединенным автоматическим термостатическим краном с прямой линией системы отопления здания, газовые трубы с размещенными в них турбулизаторами, дымовую трубу, отличающийся тем, что в дымосборнике котла установлен дополнительный теплообменник в виде гофрированной нержавеющей трубы, соединенный одним патрубком с обратной линией системы отопления здания, а вторым патрубком - с обратным патрубком газотрубного котла, причем газовые трубы содержат турбулизаторы с защитными шайбами от конденсатных капель, которые удалены от кромок газовых труб кронштейнами турбулизаторов, диаметр которых равен зазору между защитной шайбой и кромкой газовой трубы, а основание дымосборника содержит конденсатоотводящую трубку.

www.findpatent.ru

Конденсационный водогрейный котел наружного размещения

Изобретение относится к области производства водогрейных котлов, в частности к конденсационным водогрейным котлам наружного и внутреннего размещения, использующих скрытую теплоту парообразования паров воды в дымовых газах с увеличением КПД, за счет дополнительного улавливания тепловой энергии при конденсации водяных паров. Технический результат сводится к удешевлению тепла и повышению эффекта использования конденсации как при естественной, так и при принудительной циркуляции теплоносителя с сохранением работоспособности котла при выключении электроэнергии. Для получения указанного технического результата предлагается котел, содержащий гидротеплоизолированный корпус, с основанием дымовой трубы, два теплообменника, которые соединены параллельно по прямоточной схеме снизу вверх и выполненных из разнородных материалов. Наружный теплообменник выполнен, например, из углеродистой стали, а внутренний - из некорродирующих материалов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Уровень техники

Известна котельная установка, содержащая снабженный контактными воздухонагревателем и экономайзером котел, параллельно подключенный подводящей и отводящей линиями к греющим трактам тепловой сети и поверхностного теплообменника, нагревающий тракт которого соединен с контактным воздухонагревателем и снабжен регулятором расхода, а экономайзер сообщен с подводящей линией котла, установка содержит также датчик температуры воздуха (см. а.с. SU №1666855, кл. F22D 1/36).

Недостатком данной котельной установки является высокая стоимость получения тепла.

Известен водогрейный котел наружного размещения, содержащий газогорелочное устройство, теплообменник котла, трехходовой кран с прямой и обратной линиями, дымовую трубу, при этом у основания дымовой трубы установлен люк для чистки сажи и конденсатоотводящая трубка, а система отопления здания содержит вертикальный стояк, соединенный с прямой линией котла, деаэрационно-расширительный бак, разводящие стояки с приборами отопления, обратной линии системы отопления, циркуляционный насос, грязевой фильтр (см. Конденсационный водогрейный котел, РГУ-M1 руководство по эксплуатации Са 2.574.023. РЭ ОАО «Завод Староруссприбор», 175200, г.Старая Русса, Новгородская область, ул. Минеральная, 24).

Недостатком данного водогрейного котла является его высокая стоимость и затраты на производство тепла, невысокий КПД.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятым авторами за прототип является конденсационный котел наружного размещения, содержащий газогорелочное устройство, теплообменник котла, трехходовой кран с прямой и обратной линиями, дымовую трубу, при этом у основания дымовой трубы установлен люк для чистки сажи и конденсатоотводящая трубка, а прямая линия соединена с вертикальным стояком системы отопления здания, которая содержит разводящие стояки с приборами отопления, обратную линию системы отопления и циркуляционный насос, при этом котел в нижней внутренней части дымовой трубы снабжен теплообменником конденсатной части, причем внутри теплообменника конденсатной части установлен обтекатель, выполненный с возможностью равномерного распределения потока дымовых газов, при этом верхняя часть теплообменника конденсатной части соединена с обратной линией системы отопления, содержащей деаэрационно-расширительный бак и грязевой фильтр, а нижняя часть теплообменника соединена с обратной линией котла (см. пат. RU №2395042, кл. F24H 1/00).

Недостатком данного котла являются большие габариты, а также его полная зависимость от электрической энергии, так как при отсутствии электрической энергии останавливается циркуляционный насос, система отопления выключается.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является разработка конденсационного водогрейного котла наружного размещения, обладающего удешевлением тепла, повышением эффекта использования конденсации как при естественной, так и при принудительной циркуляции теплоносителя с сохранением работоспособности котла при выключении электроэнергии.

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к удешевлению тепла и повышению эффекта использования конденсации как при естественной, так и при принудительной циркуляции теплоносителя с сохранением работоспособности котла при выключении электроэнергии.

Технический результат достигается с помощью конденсационного водогрейного котла наружного размещения, содержащего гидротеплоизолированный корпус с основанием дымовой трубы, содержащим сажесборник и устройство для предотвращения задувания пламени газогорелочного устройства, прямой и обратный патрубки, воздухозаборную решетку, при этом конденсационный водогрейный котел установлен внутри гидротеплоизолированного корпуса и состоит из, по крайней мере, двух теплообменников, соединенных параллельно по прямоточной схеме снизу вверх, при этом наружный и внутренний теплообменники выполнены из разнородных материалов.

В конденсационном водогрейном котле наружного размещения, наружный теплообменник выполнен, например, из углеродистой стали, а внутренний теплообменник выполнен из некорродирующих материалов.

Таким образом, технический результат достигается за счет того, что теплообменник котла выполнен в виде частей - теплообменников из некорродирующих материалов с устройством сбора и удаления конденсата и теплообменника из обычных материалов, содержащего топку с газогорелочным устройством, прямым и обратным патрубками, при этом все теплообменники соединены по параллельной прямоточной схеме движения теплоносителя снизу-вверх, что позволяет получить эффект конденсации как при насосной, так и при естественной циркуляции.

Краткое описание чертежей

На чертеже дан конденсационный водогрейный котел наружного размещения, общий вид, разрез.

Осуществление изобретения

Конденсационный водогрейный котел наружного размещения состоит из гидротеплоизолированного корпуса 1, внутри которого установлен водотрубный котел 2 внутреннего размещения, основания 3 дымовой трубы (не показана), при этом водотрубный котел 2 внутреннего размещения содержит газогорелочное устройство 4 и, по крайней мере, два теплообменника 5, 6, которые соединены параллельно по прямоточной схеме снизу вверх и выполненных из разнородных из материалов, при этом наружный теплообменник 5 выполнен, например, из углеродистой стали, а внутренний теплообменник 6 - из некорродирующих материалов, теплообменника 7, выполненного из обычных материалов, при этом теплообменники 5, 6, 7 соединены по параллельной прямоточной схеме движения теплоносителя, а теплообменник 7 содержит поддон 8 для сбора конденсата с конденсатоотводящей трубкой 9, прямой патрубок 9 и обратный патрубок 11, сажесборник 12, при этом по оси теплообменников 5 и 6 установлен обтекатель 13, а основание 3 дымовой трубы содержит люк 14 для чистки сажи и устройство 15 для предотвращения задувания пламени газогорелочного устройства 4 обратным потоком, воздухозаборную решетку 16 для поступления воздуха на сгорание.

Конденсационный водогрейный котел наружного размещения работает следующим образом.

Холодный наружный воздух поступает через водозаборную решетку 16, омывает сажесборник 12 и в подогретом состоянии поступает в газогорелочное устройство 4, где, смешиваясь с газом, сгорает, при этом дымовые газы омывают обтекатель 13, теплообменники 5 и 6 и верхнюю часть теплообменника 7, собираются в сажесборнике 12 и через основание 3 дымовой трубы удаляются в атмосферу, причем при сильных порывах ветра и возникновении обратной тяги устройство 15 для предотвращения задувания пламени газогорелочного устройства 4 под воздействием обратного потока приоткрывается, уменьшая вероятность задувания газогорелочного устройства 4, люк 14 используют для периодической чистки сажи, при этом теплоноситель по обратному патрубку 11 поступает в водотрубный котел 2 внутреннего размещения и параллельными потоками через теплообменники 7, 6, 5 поднимается вверх под воздействием давления насоса (не показан) или естественной циркуляции, где потоки объединяются и по прямому патрубку 10 поступают в систему отопления здания (не показана), а теплоноситель, поступающий в теплообменник 7, нагревается излучением факела газогорелочного устройства 4 до температуры выше «точки росы» в его верхней части и при смывании этой части дымовыми газами, на его поверхности не происходит конденсатообразования, что и позволяет выполнить его из обычных материалов, при этом теплоноситель, поступающий в теплообменники 5 и 6, имеет температуру ниже «точки росы» и на их поверхностях происходит активное конденсатообразование, конденсат собирается в поддоне 8 для сбора конденсата и по конденсатоотводящей трубке 9 удаляется из котла, таким образом достигается удешевление производства тепла конденсационного водогрейного котла наружного размещения и осуществление конденсационного режима работы котла как при насосной, так и при естественной циркуляции теплоносителя, причем насосную циркуляцию осуществляют насосом, имеющим в два раза меньшую производительность, так как разница температур между прямым и обратным патрубками 10 и 11 может составить 30-40 град., вместо обычных 20 град.

- удешевление производства тепла;

- повышение КПД котла на 10-15% за счет использования скрытой теплоты парообразования паров воды в дымовых газах и дополнительного улавливания энергии при конденсации водяных паров;

- повышение эффекта использования конденсации как при естественной, так и при принудительной циркуляции теплоносителя с сохранением работоспособности котла при выключении электроэнергии.

1. Конденсационный водогрейный котел наружного размещения, содержащий гидротеплоизолированный корпус с основанием дымовой трубы, содержащим сажесборник и устройство для предотвращения задувания пламени газогорелочного устройства, прямой и обратный патрубки, воздухозаборную решетку, отличающийся тем, что конденсационный водогрейный котел установлен внутри гидротеплоизолированного корпуса и состоит из, по крайней мере, двух теплообменников, соединенных параллельно по прямоточной схеме снизу вверх, при этом наружный и внутренний теплообменники выполнены из разнородных материалов.

2. Конденсационный водогрейный котел наружного размещения по п.1, отличающийся тем, что наружный теплообменник выполнен, например, из углеродистой стали, а внутренний теплообменник выполнен из некорродирующих материалов.

www.findpatent.ru

Водогрейный котел

Изобретение предназначено для нагрева воды и может быть использовано в промышленной энергетике. Котел содержит корпус, топочную камеру, конвективный газоход, газоотводящий короб, состоящий из трех секций: внутренней, средней и наружной, которые выполнены цилиндрической формы и установлены соосно. Каждая секция состоит из двух коллекторов, соединенных между собой прямыми трубами поверхностей нагрева. Коллекторы соединены перепускными трубами и в них установлены перегородки для изменения потока воды. Внутренняя секция образует топочную камеру и выполнена газоплотной за счет проставок, за исключением ее верхней части, через которую происходит выход газов из топочной камеры по всей ее длине в конвективный газоход. Наружная секция выполнена газоплотной за счет проставок, за исключением ее нижней части, через которую происходит выход газов в газоотводящий короб. Наружная поверхность внутренней секции, внутренняя поверхность наружной секции и трубы средней секции образуют конвективный газоход. Изобретение обеспечивает снижение габаритных размеров котла, его весовых характеристик, трудоемкости изготовления и повышение КПД котла. 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области промышленной энергетики, в частности к конструкциям водогрейных водотрубных котлов, предназначенных для получения горячей воды, используемой для технологических нужд, а также для отопления и горячего водоснабжения производственных и жилых помещений.

Известны водогрейные котлы типа ТВГ (см.: Павлов И.И., Федоров М.Н. Котельные установки и тепловые сети. - М.: Стройиздат, 1986, стр.74, рис.IV.11, IV.12), содержащие топочную камеру с секциями радиационной поверхности, конвективный газоход. Конвективная и радиационная поверхности состоят из отдельных секций. Котел оборудован подовыми горелками, которые размещены между секциями радиационной поверхности.

Известны водогрейные котлы типа KB (см.: рис.IV. 13, стр.76 вышеуказанного издания), содержащие топочную камеру, конвективный газоход. Трубная часть котла состоит из конвективной поверхности нагрева, фестона и экрана.

Недостатком указанных котлов являются большие габаритные размеры, высокие весовые характеристики за счет металлоемкости и натрубной обмуровки, сложность конструкции, соответственно высокая трудоемкость изготовления, недостаточно высокий КПД.

Предлагаемым изобретением решается задача по снижению габаритных размеров котла, весовых характеристик, трудоемкости изготовления, повышения КПД за счет турбулизации движения газов по конвективному газоходу.

Для достижения указанного технического результата в водогрейном котле, содержащем корпус, топочную камеру, конвективный газоход, газоотводящий короб, состоящий из трех секций: внутренней, средней и наружной, секции выполнены цилиндрической формы, установлены соосно, каждая секция состоит из двух коллекторов, соединенных между собой прямыми трубами поверхностей нагрева, в коллекторах установлены перегородки для изменения потока воды, коллекторы соединены перепускными трубами, внутренняя секция образует топочную камеру и выполнена газоплотной за счет проставок, за исключением ее верхней части, через которую происходит выход газов из топочной камеры по всей ее длине в конвективный газоход, наружная секция выполнена газоплотной за счет проставок, за исключением ее нижней части, через которую происходит выход газов в газоотводящий короб, наружная поверхность внутренней секции и внутренняя поверхность наружной секции и трубы средней секции образуют конвективный газоход.

Отличительными признаками предлагаемого водогрейного котла от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, является то, что секции выполнены цилиндрической формы, установлены соосно, каждая секция состоит из двух коллекторов, соединенных между собой прямыми трубами поверхностей нагрева, в коллекторах имеются перегородки для изменения потока воды, коллекторы соединены перепускными трубами, внутренняя секция образует топочную камеру и выполнена газоплотной за счет проставок, за исключением ее верхней части, через которую происходит выход газов из топочной камеры по всей ее длине в конвективный газоход, наружная секция выполнена газоплотной за счет проставок, за исключением ее нижней части, через которую происходит выход газов в газоотводящий короб, наружная поверхность внутренней секции и внутренняя поверхность наружной секции и трубы средней секции образуют конвективный газоход.

Предлагаемый водогрейный котел иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3.

На фиг.1 показан общий вид водогрейного котла.

На фиг.2 показан вид В фиг.1.

На фиг.3 - сечение Б-Б фиг.1.

Водогрейный котел (фиг.1), содержащий корпус 1, топочную камеру 2, конвективный газоход 3, газоотводящий короб 4, состоящий из трех секций: внутренней 5, средней 6 и наружной 7, последние выполнены цилиндрической формы, установлены соосно, каждая секция состоит из двух коллекторов 8, соединенных между собой прямыми трубами поверхностей нагрева 9, в коллекторах установлены перегородки для изменения потока воды, коллекторы соединены перепускными трубами 11, внутренняя секция образует топочную камеру и выполнена газоплотной за счет проставок 12, за исключением ее верхней части, через которую происходит выход газов из топочной камеры по всей ее длине в конвективный газоход, наружная секция выполнена газоплотной за счет проставок, за исключением ее нижней части, через которую происходит выход газов в газоотводящий короб, наружная поверхность внутренней секции и внутренняя поверхность наружной секции и трубы средней секции образуют конвективный газоход. Средняя секция выполнена гладкотрубной и проставок не имеет. Торцевые стенки котла заполнены жароупорным бетоном 13, на фронте котла установлена горелка 14. В нижней части котла установлен короб 4 для удаления продуктов сгорания из котла. На задней части котла расположен коллектор 15, соединенный трубами 16 с коллектором 8 внутренней секции. Наружная поверхность котла покрыта изоляцией 17 и металлической обшивкой 18, в верхней части наружной секции установлен штуцер 19 для выхода воды.

Работа осуществляется следующим образом.

Питательная (обратная) вода через коллектор 15 и трубы 16 поступает в нижнюю часть внутренней секции 5 и за счет перегородок 10 совершает возвратно-поступательное движение через все трубы секции. Затем вода через перепускные трубы 11 поступает в среднюю секцию 6, совершая аналогичное движение, а затем в наружную секцию 7, из которой через штуцер 19 выходит из котла. Внутренняя поверхность внутренней секции 5 образует топочную камеру 2, а наружная поверхность внутренней секции 5, гладкие трубы средней секции 6 и внутренняя поверхность наружной секции 7 образуют конвективный газоход.

Газы из топочной камеры через межтрубное пространство в верхней части (отсутствие проставок) внутренней секции 5 по всей длине поступают в конвективный газоход 3 и, разделяясь на два потока (правый и левый), проходят его и через межтрубное пространство нижней части наружной секции 7 поступают в газоотводящий короб 4 и выходят из котла.

Формула изобретения

Водогрейный водотрубный котел содержащий корпус, топочную камеру, конвективный газоход, газоотводящий короб, состоящий из трех секций - внутренней, средней и наружной, отличающийся тем, что секции выполнены цилиндрической формы, установлены соосно, каждая секция состоит из двух коллекторов, соединенных между собой прямыми трубами поверхностей нагрева, в коллекторах установлены перегородки для изменения потока воды, коллекторы соединены перепускными трубами, внутренняя секция образует топочную камеру и выполнена газоплотной за счет проставок, за исключением ее верхней части, через которую происходит выход газов из топочной камеры по всей ее длине в конвективный газоход, наружная секция выполнена газоплотной за счет проставок, за исключением ее нижней части, через которую происходит выход газов в газоотводящий короб, наружная поверхность внутренней секции и внутренняя поверхность наружной секции и трубы средней секции образуют конвективный газоход.

РИСУНКИ

www.findpatent.ru

Полезная модель направлена на повышение интенсивности теплообмена и КПД водогрейного котла. Указанный технический результат достигается тем, что теплообменная секция водогрейного котла, содержит панель, выполненную из вертикально расположенных водогрейных труб, внутри которых установлены жаровые трубы и перемычки для пропуска теплоносителя из одной водогрейной трубы в другую соединяющие водогрейные трубы между собой. Перемычки выполнены в виде труб приваренных по касательной к поверхности водогрейных труб и установлены в верхней и нижней части водогрейных труб в шахматном порядке. Теплообменная секция позволяет повысить КПД котла, компоновать его с разными техническими характеристиками, и применять различные схемы установки поверхностей нагрева.

Полезная модель предназначена для нагрева воды и может быть использована на предприятиях теплоснабжения.

Проблема, существующая в области нагрева воды в водогрейных котлах заключается в том, что поверхности нагрева котлов имеют сложную конструкцию за счет чего создается большое гидравлическое сопротивление теплоносителя и большое сопротивление газового тракта. Все это приводит к уменьшению теплообмена и, следовательно, к снижению фактического КПД котла.

Известна теплообменная секция [патент RU №1760257, Кл. F24H 1/16, опубл. 07.09.92, БИ №33], содержащая внутреннюю спиральную поверхность, образованную газоплотным пучком труб, и внешнюю теплообменную поверхность, выполненную в виде спиральной трубчатой негазоплотной поверхности, образованной плоским пучком труб, между которыми выполнены зазоры для прохода газа. Внутренняя и внешняя поверхности расположены одна в другой с образованием между собой газоходных каналов. Концы труб внутренней поверхности с одной стороны соединены с помощью фланцев с трубами внешней поверхности, а с другой - с отводящим коллектором. Концы труб внешней теплообменной поверхности с одной стороны соединены с подводящим коллектором, а с другой - с трубами внутренней поверхности.

Внутренняя газоплотная спиральная поверхность имеет специальные участки разведенных труб - фестоны для прохода продуктов сгорания из топочной камеры в газоходы.

Теплообменная секция в водогрейном котле работает следующим образом.

Через подводящий коллектор вода поступает в трубы внешней теплообменной поверхности. Далее при сжигании топлива топочные газы проходят через фестоны внутренней спиральной поверхности в газоходные каналы между теплоизоляцией корпуса котла и внутренней поверхностью секции,

раздваиваясь на два параллельных потока. Далее проходя по этим каналам топочные газы, попадают в каналы между боковыми внутренними спиральными поверхностями и корпусом. После чего, потоки соединяются в один и пропускаются в канал между нижними частями внутренней поверхности теплообменной секции и подом котла. После этого вновь раздваиваясь, поток продуктов сгорания топлива попадает в вертикальные боковые каналы между боковыми частями внутренней спиральной поверхности и корпусом, откуда соединяясь в один горизонтальный поток в верхней части котла, отводятся за пределы конструкции.

Таким образом, трубы негазоплотной внешней поверхности теплообменной секции находятся в потоке топочных газов, что дает возможность существенно повысить его турбулентность и организовать наибольший теплосъем поверхностям нагрева этой секции.

Нагретая вода, пройдя по трубам внешней поверхности, через фланцы поступает в трубы внутренней поверхности, пройдя которые вода через отводящий коллектор выходит из котла к потребителю.

Известная поверхность нагрева водогрейного котла позволяет увеличить поверхность теплообмена, а, следовательно, и эффективность теплоотдачи, что приводит к повышению КПД котла.

Однако теплообменная секция обладает рядом недостатков.

Несмотря на увеличение теплообмена поверхности нагрева, приводящей к повышению КПД котла, фактический КПД остается ниже расчетного. Это обусловлено тем, что во-первых, внутренняя и внешняя поверхности тепло-обменной секции имеют сложную конфигурацию с множеством гнутых частей, имеющих большой радиус изгиба. Поэтому теплоноситель, проходя по трубам, преодолевает местное гидравлическое сопротивление на изгибах и теряет свою скорость, что приводит к уменьшению коэффициента теплообмена. Во-вторых, схема и устройство каналов, образованных двумя поверхностями теплообменной секции, не обеспечивают свободную циркуляцию

топочных газов, что создает дополнительное аэродинамическое сопротивление всего газохода, что также снижает коэффициент теплообмена. В-третьих, внешняя поверхность теплообменной секции не имеет возможности получать лучистую энергию, а внутренняя - воспринимает как лучистую, так и конвективную энергию от топочных газов и работает с максимально высоким коэффициентом теплообмена. В результате благодаря разной эффективности работы внешней и внутренней поверхностей теплообменной секции и сложной схемы прохождения топочных газов, фактический КПД водогрейного котла остается ниже расчетного.

Наиболее близким по технической сущности является теплообменная секция водогрейного котла [патент RU №2247285, Кл. F24H 1/00, опубл. 27.02.2005, БИ №6]. Теплообменная секция состоит из наружных и внутренних панели, между которыми сформирован газоходный канал. Наружные и внутренние панели теплообменных секций выполнены из вертикально расположенных водогрейных труб, верхнего и нижнего распределительных коллекторов. Коллекторы соединены между собой посредством перепускных патрубков. Через водогрейные трубы и верхний и нижний коллекторы пропущены дымогарные трубы. В пространстве между наружной поверхностью дымогарных труб и внутренней поверхностью водогрейных труб размещена спиральная цилиндрическая пружина, образованная прутками прямоугольного поперечного сечения, с шагом между витками от 80 до 100 мм.

Теплообменная секция работает следующим образом.

Теплоноситель (вода) поступает в нижний распределительный коллектор и по водогрейным трубам поднимается в верхний распределительный коллектор. Восходящие потоки теплоносителя за счет спиральной пружины получают вращательное движение вокруг дымогарной трубы. При сгорании топлива образующиеся топочные газы поднимаются в верхнюю часть котла и, поступая в газоходные каналы, обтекают снаружи водогрейные трубы, которые нагреваясь передают тепло теплоносителю, нагревая его. Затем топочные

газы по дымогарным трубам опускаются вниз, которые, нагреваясь, передают тепло теплоносителю. Таким образом, нагрев теплоносителя происходит в двух направлениях. Наружная поверхность водогрейных труб нагревается за счет лучистой энергии, отдавая тепло теплоносителю, а наружная поверхность дымогарных труб нагревается за счет конвективной энергии и тоже отдает тепло теплоносителю.

Достоинством известной теплообменной секции является то, что она позволяет увеличить коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемому теплоносителю и в результате чего увеличивается КПД котла. Это обусловлено тем, что теплоноситель, проходя водогрейные трубы, получает вращательное движение потока, тем самым увеличивается время соприкосновения с горячими газами и увеличивается площадь водогрейной трубы в условных квадратных метрах. Кроме того, нагрев теплоносителя происходит за счет лучистой энергии, которую получает наружная поверхность водогрейных труб и за счет конвективной энергии, которую получает наружная поверхность дымогарных труб, в результате чего увеличивается интенсивность теплообмена, а, следовательно, и коэффициент теплоотдачи.

Однако известная теплообменная секция обладает рядом недостатков.

Теплообменная секция не обеспечивает высокое значение коэффициентов теплообмена, вследствие чего фактический КПД водогрейного котла остается ниже расчетного.

Это обусловлено тем, что:

- во-первых, режим движения теплоносителя в параллельно установленных водогрейных трубах является ламинарным, который не обеспечивает высокой скорости потока теплоносителя, что приводит к образованию пристенной паровой подушки, препятствующей активному теплообмену и, как следствие, приводит к снижению коэффициента теплоотдачи;

- во-вторых, дымогарные трубы вследствие своего малого сечения в процессе эксплуатации часто зашлаковываются и не обеспечивают прохождение

необходимого объема топочных газов, что снижает теплообмен от топочных газов к теплоносителю и коэффициент теплоотдачи снижается.

Снижение коэффициент теплоотдачи приводит к тому, что фактический КПД водогрейного котла остается ниже расчетного.

Задачей заявляемого технического решения является создание такой теплообменной секции, которая позволяет повысить коэффициент теплообмена за счет увеличения интенсивности теплообмена и фактический КПД водогрейного котла.

Для решения поставленной задачи в известной теплообменной секции водогрейного котла, состоящей из панели, выполненной из вертикально расположенных водогрейных труб, внутри которых установлены газоходные трубы, водогрейные трубы с двух концов заглушены стальной заглушкой кольцевой формы и соединены между собой перемычками, выполненными в виде труб для пропуска теплоносителя из одной водогрейной трубы в другую, установленными в верхней и нижней части водогрейных труб в шахматном порядке и приваренными по касательной к их поверхности. В качестве газоходных труб использованы жаровые трубы.

Отличительными признаками предлагаемой теплообменной секции от известной наиболее близкой к ней являются выполнение водогрейных труб с двух сторон заглушенными стальной заглушкой кольцевой формы, соединение их между собой перемычками, выполненными в виде труб для пропуска теплоносителя из одной водогрейной трубы в другую, приваренных по касательной к поверхности водогрейных труб и расположение их в верхней и нижней части водогрейных труб в шахматном порядке, использование в качестве газоходных труб жаровых труб.

Благодаря отличительным признакам увеличивается интенсивность теплообмена, что приводит к повышению коэффициента теплообмена и увеличению фактического КПД водогрейного котла. Это обусловлено тем, что теплоноситель по перемычкам входит в водогрейную трубу по касательной и за

счет этого теплоноситель получает вращательное движение вокруг жаровой трубы. Это увеличивает скорость движения теплоносителя и общее время соприкосновения теплоносителя с наружной поверхностью жаровой трубы и внутренней поверхностью водогрейной трубы. При этом, выполняя вращательное движение, теплоноситель получает тепловую энергию одновременно с двух противоположных направлений, посредством как конвективного, так и лучистого теплообмена, что обеспечивает более высокий коэффициент теплоотдачи. Использование в качестве газоходных труб жаровых труб, имеющих диаметр больше чем дымогарные трубы, позволяет увеличить количество проходящего через них топочного газа, что увеличивает конвективный теплообмен, приводящий к увеличению коэффициента теплоотдачи.

Кроме того, за счет увеличения скорости движения теплоносителя обеспечивается самоунос накипеобразующих частиц, и увеличиваются условные квадратные метры. Все это приводит к уменьшению металлоемкости самого котла и дает возможность снизить его габариты, а также использовать воду в качестве теплоносителя без предварительной ее обработки.

Предлагаемая теплообменная секция водогрейного котла иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3.

На фиг.1 показан фрагмент теплообменной секции, на фиг.2 - разрез 1-1 на фиг.1.

Теплообменная секция водогрейного котла содержит вертикально расположенные водогрейные трубы 1 диаметром 159 мм, жаровые трубы 2 диаметром 108 мм, установленные внутри водогрейных труб 1, перемычки 3 соединяющие водогрейные трубы, для пропуска теплоносителя из одной водогрейной трубы в другую. Перемычки 3 выполнены из труб диаметром 76 мм, расположены в верхней и нижней части водогрейных труб в шахматном порядке и приварены по касательной к их поверхности. Водогрейные трубы 1 с двух сторон заглушены стальной заглушкой 4 кольцевой формы, выполненной из листового металла толщиной 5 мм.

Теплообменная секция работает следующим образом.

Теплоноситель по верхней перемычке 3 поступает в первую водогрейную трубу 1 и, осуществляя вращательное движение вокруг жаровой трубы, опускается вниз и по нижней перемычке, соединяющей первую и вторую водогрейные трубы 1, поступает во вторую водогрейную трубу 1 и, поднимаясь вверх через верхнюю перемычку 3, соединяющую вторую и третью водогрейные трубы 1, поступает в третью водогрейную трубу 1 и т.д.

При сгорании топлива горячие топочные газы поднимаются вверх и, омывая водогрейные трубы 1, отдают им часть тепловой энергии, что приводит к нагреву протекающего в трубах теплоносителя. Затем, спускаясь вниз топочные газы поступают в жаровые трубы 2 и, отдавая им тепловую энергию нагревают теплоноситель, который, вращаясь омывает наружную поверхность жаровых труб. Пройдя все водогрейные трубы 1 через нижнюю перемычку 3 нагретый теплоноситель подается потребителю.

Теплообменная секция позволяет повысить КПД котла, компоновать его с разными техническими характеристиками, и применять различные схемы установки поверхностей нагрева.

1. Теплообменная секция водогрейного котла, состоящая из панели, выполненной из вертикально расположенных водогрейных труб, внутри которых установлены газоходные трубы, отличающаяся тем, что водогрейные трубы с двух концов заглушены стальной заглушкой кольцевой формы и соединены между собой перемычками, выполненными в виде труб для пропуска теплоносителя из одной водогрейной трубы в другую, установленными в верхней и нижней части водогрейных труб в шахматном порядке и приваренными по касательной к их поверхности.

2. Теплообменная секция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве газоходных труб использованы жаровые трубы.

poleznayamodel.ru

Конденсационный водогрейный котел наружного размещения

Изобретение относится к области производства водогрейных котлов, использующих скрытую теплоту парообразования за счет дополнительного улавливания энергии при конденсации водяных паров. Технический результат - снижение стоимости котла. Конденсационный водогрейный котел наружного размещения содержит газогорелочное устройство, теплообменник, трехходовой кран с прямой и обратной линиями, дымовую трубу, при этом у основания дымовой трубы установлен люк для чистки сажи и конденсатоотводящая трубка, а прямая линия соединена с вертикальным стояком системы отопления здания, которая содержит разводящие стояки с приборами отопления, обратную линию системы отопления и циркуляционный насос. Котел в нижней внутренней части дымовой трубы снабжен теплообменником конденсатной части, при этом внутри теплообменника конденсатной части установлен обтекатель, выполненный с возможностью равномерного распределения потока дымовых газов, верхняя часть теплообменника конденсатной части соединена с обратной линией системы отопления, содержащей деаэрационно-расширительный бак и грязевой фильтр, а нижняя часть теплообменника соединена с обратной линией котла. 2 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области производства водогрейных котлов, в частности к конденсационным водогрейным котлам наружного размещения, использующих скрытую теплоту парообразования паров воды в дымовых газах за счет дополнительного улавливания энергии при конденсации водяных паров.

Уровень техники

Недостатком данной котельной установки являются высокие затраты на ее производство.

Недостатком данной котельной установки является высокая стоимость получения тепла.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятым авторами за прототип является водогрейный котел наружного размещения, содержащий газогорелочное устройство, теплообменник котла, трехходовой кран с прямой и обратной линиями, дымовую трубу, при этом у основания дымовой трубы установлен люк для чистки сажи и конденсатоотводящая трубка, а система отопления здания содержит вертикальный стояк, соединенный с прямой линией котла, деаэрационно-расширительный бак, разводящие стояки с приборами отопления, обратной линии системы отопления, циркуляционный насос, грязевой фильтр (см. Конденсационный водогрейный котел, РГУ - M1 руководство по эксплуатации Са 2. 574.023.РЭ ОАО «Завод Староруссприбор», 175200 г. Старая Русса, Новгородская область, ул. Минеральная, 24).

Недостатками данного водогрейного котла являются его высокая стоимость и затраты на производство тепла, невысокий КПД.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является разработка конденсационного водогрейного котла наружного размещения, обладающего снижением стоимости производства водогрейных котлов и затрат на производство тепла за счет производства дополнительного теплообменника из нержавеющей стали, сам же водогрейный котел выполняется из традиционных материалов, что значительно удешевляет стоимость котла, а также использованием скрытой теплоты парообразования паров воды в дымовых газах с увеличением КПД котла за счет дополнительного улавливания энергии при конденсации водяных паров.

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к удешевлению производства водогрейных котлов и получению тепла.

Технический результат достигается с помощью конденсационного водогрейного котла наружного размещения, содержащего газогорелочное устройство, теплообменник котла, трехходовой кран с прямой и обратной линиями, дымовую трубу, при этом у основания дымовой трубы установлены люк для чистки сажи и конденсатоотводящая трубка, а система отопления здания содержит вертикальный стояк, соединенный с прямой линией котла, деаэрационно-расширительный бак, разводящие стояки с приборами отопления, обратной линии системы отопления, циркуляционный насос, грязевой фильтр, при этом котел в нижней внутренней части дымовой трубы дополнительно снабжен теплообменником конденсатной части, внутренняя часть которого выполнена по концентрическим и винтовым сечениям и обтекателем, установленным внутри теплообменника, выполненным с возможностью равномерного распределения потока дымовых газов по концентрическим и винтовым сечениям, при этом обратная линия системы отопления соединена с верхней частью теплообменника конденсатной части, а нижняя часть теплообменника соединена с обратной линией котла.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 дан конденсационный водогрейный котел наружного размещения, теплообменник конденсатной части, установленный в нижней части дымовой трубы.

На фиг.2 - то же, конденсационный водогрейный котел наружного размещения и его соединение с системой отопления.

Осуществление изобретения

Конденсационный водогрейный котел 1 наружного размещения содержит газогорелочное устройство 2, теплообменник 3 котла 1, трехходовой кран 4 с прямой и обратной линиями 5, 6 соответственно, дымовую трубу 7, при этом у основания дымовой трубы 7 установлены люк 8 для чистки сажи и конденсатоотводящая трубка 9, а прямая линия 5 соединена с вертикальным стояком 10 системы отопления здания, которая содержит разводящие стояки 11 с приборами 12 отопления, обратную линию 13 системы отопления и циркуляционный насос 14, при этом котел 1 в нижней внутренней части дымовой трубы 7 снабжен теплообменником 15 конденсатной части, внутри теплообменника 15 установлен обтекатель 16, выполненный с возможностью равномерного распределения потока дымовых газов, при этой верхняя часть теплообменника 15 конденсатной части соединена с обратной линией 13 системы отопления, содержащей деаэрационно-расширительный бак 17 и грязевой фильтр 18, а нижняя часть теплообменника 3 соединена с обратной линией 6 котла 1.

Конденсационный водогрейный котел наружного размещения работает следующим образом.

Газогорелочное устройство 2 внутри котла 1 вырабатывает тепло, которое улавливает теплообменник 3 котла 1, при этом отработанные дымовые газы удаляются за счет естественной тяги дымовой трубы 7 в атмосферу, причем дымовые газы омывают теплообменник 15 конденсатной части, установленный в нижней внутренней части дымовой трубы 7, равномерно распределяясь, по концентричным и винтовым сечениям с помощью обтекателя 16, теплоноситель из теплообменника 3 котла 1 через трехходовой кран 4 поступает по прямой линии 5 котла 1 в вертикальный стояк 10 и через деаэрационно-расширительный бак 17 в разводящие стояки 11 системы отопления здания с приборами 12 отопления, отдав тепло и охладившись, теплоноситель по обратной линии 13 системы отопления здания с помощью циркуляционного насоса 14 через грязевой фильтр 18 подается в верхнюю часть теплообменника 15 конденсатной части, где подогревается отработанными дымовыми газами и далее поступает в обратную линию 6 котла 1, так как температура в теплообменнике 15 конденсатной части ниже «точки росы» на поверхностях теплообменника 15 конденсатной части, выполненного из гофрированной нержавеющей стали, при этом основная конструкция котла 1 выполняется из традиционных материалов, образуется конденсат, который стекает по внутренней поверхности дымовой трубы 7, минуя теплообменник 3 котла 1, попадает в основание дымовой трубы 7 и через конденсатоотводящую трубку 9 удаляется из кондесационного водогрейного котла 1 наружного размещения.

- удешевление производства водогрейного котла;

- удешевление производства тепла;

Конденсационный водогрейный котел наружного размещения, содержащий газогорелочное устройство, теплообменник котла, трехходовой кран с прямой и обратной линиями, дымовую трубу, при этом у основания дымовой трубы установлен люк для чистки сажи и конденсатоотводящая трубка, а прямая линия соединена с вертикальным стояком системы отопления здания, которая содержит разводящие стояки с приборами отопления, обратную линию системы отопления и циркуляционный насос, отличающийся тем, что котел в нижней внутренней части дымовой трубы снабжен теплообменником конденсатной части, при этом внутри теплообменника конденсатной части установлен обтекатель, выполненный с возможностью равномерного распределения потока дымовых газов, при этом верхняя часть теплообменника конденсатной части соединена с обратной линией системы отопления, содержащей деаэрационно-расширительный бак и грязевой фильтр, а нижняя часть теплообменника соединена с обратной линией котла.

www.findpatent.ru

Каталог товаров:

Контакты

Статистика сайта

Конденсационный водогрейный котел наружного размещения. Наружный водогрейный котел

Котел водогрейный поверхностно-контактный газовый и способ его работы

Конденсационный водогрейный котел наружного размещения

Конденсационный водогрейный котел наружного размещения

Водогрейный котел

Конденсационный водогрейный котел наружного размещения

Смотрите также