Водогрейный водотрубный теплообменник. Теплообменник водогрейного котла

Замена водогрейного котла теплообменником УМПЭУ

Для установки в схеме теплоснабжения установки с магистральным пароэжекторным устройством - УМПЭУ предлагается два варианта замены водогрейного котла:

Первый вариант

При включении параллельно существующему водогрейному котлу не требуется дополнительных затрат, кроме типовых,которые необходимые для включения УМПЭУ (запорная арматура,клапаны запорный и отсечной,оборудование КИПа).

Температура сетевой воды регулируется подачей греющего пара на теплообменник УМПЭУ задвижкой или регулирующим клапаном по графику теплосети. Этот режим можно автоматизировать по усмотрению заказчика по отдельному проекту. При этом, марка тип и количество сетевых насосов не меняется. Гидравлическое сопротивление теплообменника УМПЭУ в этом режиме составляет - 1,2кгс/см.

Обязательным условием стабильной работы предлагаемой схемы, является Ргр.пара>Pсет.воды. По предварительному расчету давление пара должно быть не ниже 6-7 ати, при таких условиях работа пароэжектора будет стабильной и надежной. На трубопроводе пара на производство, необходимо установить расчетную дроссельную шайбу, позволяющую ограничивать давление пара на производство до технологического значения.

Второй вариант

Ввиду низкого давления греющего пара (Р=4,0ати), возможно включение теплообменника УМПЭУ в обратную магистраль при соответствующем давлении в обратном трубопроводе (не выше Р=3,0ати). Также необходима замена сетевых насосов, так как температура перекачиваемой воды равна Т1=90гр.С.

При этом варианте выполняется условие нормальной работы теплообменника УМПЭУ т.е.Рпара> Рводы и сохраняется вся структура существующей схемы.

Основные преимущества от замены водогрейного котла теплообменником УМПЭУ

• Экономия топлива до 20% за счет высокого КПД пароэжекторной установки.
• Уменьшается гидравлическое сопротивление системы отопления и как следствие расход электроэнергии на перекачивание сетевой воды. Гидравлическое сопротивление теплообменника УМПЭУ в этом режиме составляет - 1,8кгс/см.
• Водогрейный котел и бойлер выводятся из работы,при этом снижаются затраты на ремонт и техническое обслуживание этого оборудования.
• В теплообменнике УМПЭУ не образуются отложения накипи внутри теплообменника, вследствие высокой турбулизации потоков и их вихревой структуры; по отзывам энергетиков, это идеальное решение для подогрева исходной сырой воды в системах ХВО, отоплении, деаэрации.
• В пароэжекторной установке УМПЭУ отсутствуют потери, связанные с передачей тепла от пара к воде, так как в них нет поверхностей теплообмена в виде тонкостенных трубок и пластин, а вся внутренняя энергия пара передается полностью воде, в результате смешения пара и воды (коэффициент передачи тепла близок к единице и сохраняется неизменным в процессе длительной работы).
• При применении теплообменника УМПЭУ, выводится из эксплуатации система сбора конденсата.
• Окупаемость установки составляет 5-6 месяцев.

Другие схемы подключения теплообменника УМПЭУ

Вернуться на главную страницу

www.ateffekt.ru

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в водогрейных водотрубных котлах и отопительных системах. Задача - снижение накипеобразований в теплообменных трубах. Водогрейный водотрубный теплообменник содержит вертикальные передний и задний перепускные кольцевые коллекторы, разделенные на внутренние перепускные сектора радиальными поперечными перегородками. Патрубки для подвода и отвода воды размещены на переднем коллекторе. Прямолинейные теплообменные трубы с оребренными поверхностями, на образующих которых установлены металлические пластины, расположены рядами в шахматном порядке вокруг центральной горелки. Количество радиальных поперечных перегородок переднего коллектора в два раза превышает количество радиальных поперечных перегородок заднего коллектора. Коллекторы расположены так, что в проекции нижний перепускной сектор заднего коллектора перекрывает нижний перепускной сектор и две половины соседних с ним секторов переднего коллектора.

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в водогрейных водотрубных котлах и отопительных системах.

Известен водогрейный водотрубный теплообменник по патенту на полезную модель РФ №34235, МПК 7 F24H 1/00, з. 24.07.2003 г., оп. 27.11.2003 г., принятый за прототип.

Водогрейный водотрубный теплообменник по прототипу содержит вертикальные передний и задний перепускные кольцевые коллекторы, выполненные из двух чашеобразных фланцев, разделенных на равные внутренние перепускные сектора радиальными поперечными перегородками. Горелка размещена на наружном фланце на оси теплообменника. Вокруг горелки рядами в шахматном порядке расположены прямолинейные теплообменные трубы с оребренными поверхностями, на образующих которых установлены металлические пластины с зазорами между ними вдоль оси теплообменника. Патрубки для отвода и подвода воды размещены соответственно вверху и внизу на наружном фланце переднего коллектора. Кольцевые коллекторы установлены так, что их внутренние перепускные сектора смещены по окружности друг относительно друга на 1/2 их площади.

Коллекторы с равным количеством радиальных поперечных перегородок, установленные со смещением по окружности друг относительно друга перепускных секторов на половину их площади, обеспечивают разделение входящего потока воды в заднем коллекторе на два потока. Поток воды, один раз поделенный на два расхода, проходит с ними через все трубы. При образовании накипи хотя бы в одной трубе все трубы этого потока будут находиться в ухудшенном

положении из-за сниженного расхода, что вызовет поверхностное кипение и дальнейшее образование накипеотложений в других трубах этого потока.

Задача, положенная в основу полезной модели, заключается в создании конструкции, обеспечивающей снижение накипеобразований в теплообменных трубах.

Поставленная задача достигается тем, что водогрейный водотрубный теплообменник содержит вертикальные передний и задний перепускные кольцевые коллекторы, разделенные на внутренние перепускные сектора радиальными поперечными перегородками, центральную горелку, вокруг которой рядами в шахматном порядке расположены прямолинейные теплообменные трубы с оребренными поверхностями, на образующих которых установлены металлические пластины, и размещенные на переднем коллекторе патрубки для подвода и отвода воды. Новым является то, что количество радиальных поперечных перегородок переднего коллектора в два раза превышает количество радиальных поперечных перегородок заднего коллектора, а коллекторы расположены так, что в проекции нижний перепускной сектор заднего коллектора перекрывает нижний перепускной сектор и две половины соседних с ним секторов переднего коллектора. Это обеспечивает увеличение площади каждого перепускного сектора заднего коллектора по сравнению с площадью перепускного сектора переднего коллектора в два раза, что способствует лучшему смешиванию потока, поступающего по трубам из переднего коллектора.

В источниках патентной и научно-технической информации не обнаружена указанная выше совокупность существенных признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию «новизна».

Устройство может быть изготовлено в условиях промышленного производства с использованием известных технологий из современных

материалов, что подтверждает соответствие полезной модели критерию «промышленная применимость».

Сущность полезной модели поясняется примером выполнения водогрейного водотрубного теплообменника с сопровождающими чертежами, на которых изображены:

фиг.1 - общий вид водогрейного водотрубного теплообменника;

фиг.2 - расположение теплообменных труб относительно горелки, разрез А-А на фиг.1;

фиг.3 - расположение перепускных секторов коллекторов, сечение Б-Б на фиг.1;

фиг.4 - циркуляционная система водогрейного водотрубного теплообменника.

Водогрейный водотрубный теплообменник имеет передний 1 и задний 2 перепускные кольцевые коллекторы, расположенные вертикально. Каждый коллектор выполнен из двух чашеобразных фланцев 3, 4 - передний и 5, 6 - задний коллектор. На наружном фланце 3 переднего коллектора установлены центральная горелка 7 и патрубки подвода 8 и отвода воды 9. Два ряда оребренных теплообменных труб 10 (по шестнадцать труб в каждом ряду) расположены в шахматном порядке вокруг горелки 7, а их концы входят в коллекторы 1 и 2. Фланцы 3 и 4 переднего коллектора имеют четыре радиально расположенные перегородки 11, образующие четыре перепускных сектора 12 с восемью теплообменными трубами в каждом. Фланцы 5 и 6 заднего коллектора имеют две радиально расположенные перегородки 13, образующие два перепускных сектора 14, каждый из которых содержит по шестнадцать теплообменных труб. Коллекторы установлены таким образом, что в проекции нижний перепускной сектор 14 заднего коллектора перекрывает нижний перепускной сектор 12 и две половины соседних с ним секторов переднего коллектора. С целью улучшения теплообмена на оребренных образующих поверхностях

теплообменных труб 10 установлены металлические пластины 15, между которыми вдоль оси теплообменника имеются зазоры для выхода отработанных газов.

Водогрейный водотрубный теплообменник работает следующим образом. Подающаяся через патрубок 8 подвода холодная вода поступает в нижний перепускной сектор 12 переднего коллектора 1 и по его восьми нижним теплообменным трубам 10 попадает в нижний перепускной сектор 14 заднего коллектора 2 с шестнадцатью теплообменными трубами (фиг.4). Независимо от гидравлических сопротивлений нижних восьми труб, которые могут быть различными в результате накипеотложений в них, весь поступающий поток воды сходится в объеме нижнего сектора 14 заднего коллектора, который в два раза превышает объем нижнего сектора 12 переднего коллектора. Далее поток воды распределяется по следующим восьми трубам и двумя параллельными потоками поступает снова в передний коллектор, в котором разворачивается и двумя параллельными потоками движется по следующим восьми трубам. В двукратно увеличенном объеме верхнего перепускного сектора заднего коллектора оба потока сходятся и распределяются между восемью верхними трубами, по которым нагретая вода поступает в верхний сектор переднего коллектора и через него в патрубок 9 отвода воды. Благодаря такому распределению потока воды в заднем коллекторе, все трубы теплообменника находятся в равных условиях по образованию накипи. Расход воды через каждую из восьми верхних и восьми нижних теплообменных труб определяется только ее гидравлическим сопротивлением и не зависит от гидравлических сопротивлений каналов до нее. Нагрев воды в процессе движения производится топочными газами горелки 7, поступающими в образованное конвективными поверхностями пространство внутри теплообменника, где газовоздушная смесь равномерно распределяется и сгорает вблизи теплообменных труб.

Водогрейный водотрубный теплообменник, содержащий вертикальные передний и задний перепускные кольцевые коллекторы, разделенные на внутренние перепускные сектора радиальными поперечными перегородками, центральную горелку, вокруг которой рядами в шахматном порядке расположены прямолинейные теплообменные трубы с оребренными поверхностями, на образующих которых установлены металлические пластины, и размещенные на переднем коллекторе патрубки для подвода и отвода воды, отличающийся тем, что количество радиальных поперечных перегородок переднего коллектора в два раза превышает количество радиальных поперечных перегородок заднего коллектора, а коллекторы расположены так, что в проекции нижний перепускной сектор заднего коллектора перекрывает нижний перепускной сектор и две половины соседних с ним секторов переднего коллектора.

poleznayamodel.ru

Водогрейный котел

Использование: в отопительной технике для обогрева отдельных этажных зданий, в малых котельных, а также для бытового пароприготовления. Сущность изобретения: водогрейный котел состоит из теплообменников 1,2, выполненных из обечаек 3, имеющих, например, цилиндрическую форму, а внутренний канал обечайки 4 - форму сопла Лаваля. Теплообменник 2 снабжен дымогарными трубами 5 с турбулизаторами 6. Газообразный коллектор 7 с крышкой 8, теплоизоляцией 9, уплотнением 10, конфорками 11 в своем днище имеет дроссельные отверстия. Сужающийся канал сопла Лаваля обечайки 4 с оребрением 16 обеспечивает увеличение теплового и лучевого давления и теплосъем, снабжение обечаек 3 завихрителями улучшает омывание наружных поверхностей, а установка перфораторов 18 - уменьшить нагрев конфорок 11 и сепарировать летучие. Дымогарные трубы 5 с турбулизаторами 6, увеличивают тепловой нагрев и снижают температуру уходящих газов. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к отопительной технике и может быть применено для обогрева отдельных этажных зданий, в малых котельных, а также для бытового пароприготовления.

Формула изобретения

РИСУНКИ

Похожие патенты:

Изобретение относится к отопительной технике и может быть применено для обогрева помещений и горячего водоприготовления

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в отопительных котлах

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в водогрейных отопительных котлах

Изобретение относится к рециркуляционным нагревателям и может быть использовано для выработки нагретой воды

Изобретение относится к отопительной технике и позволяет повысить эффективность работы путем более полного сгорания топлива

Изобретение относится к нагреваемым устройствам и может быть использовано в технологических процессах термической обработки строительных материалов

Изобретение относится к устройству отопительной системы и может быть использовано для отепления населенных пунктов, промышленных зон и других объектов

Изобретение относится к области отопления, конкретно к нагревателям жидкостей для центрального отопления и рассчитано на использование твердого топлива

Изобретение относится к газовым бытовым приборам, а именно к газовым водонагревателям

Изобретение относится к отопительной технике и может быть использовано для отопления помещений и домов

Изобретение относится к тепловой технике и может быть использовано для обогрева жилых, производственных помещений, индивидуальных теплиц и др

Изобретение относится к тепловой технике и может быть использовано для обогрева жилых, бытовых, производственных помещений любой этажности без потребления воздуха для сжигания топлива из помещения, в котором котел установлен

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к теплогенераторам (водотрубным котлам и теплопроизводящим установкам) с устройствами сжигания сыпучего топлива и теплообмена

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в котельных установках

Изобретение относится к отопительной технике и может быть применено для обогрева отдельных этажных зданий, в малых котельных, а также для бытового пароприготовления

www.findpatent.ru

Водогрейный котел имеет конвективные каналы круглого сечения, расположенного внутри теплообменника круглого сечения. В полости конвективных каналов размещены металлические турбулизаторы, в виде металлических пластин с полукруглыми выступами. Высота турбулизатора составляет 0,75-0,85 высота конвективного канала. Диаметр выступов турбулизатора составляет 0,7-0,8 внутреннего диаметра конвективного канала. Расстояние между полукруглыми выступами турбулизатора составляет 1,0-1,5 диаметра выступа турбулизатора. Теплообменник котла разделен на две части вертикальной стенкой, имеющей круглые отверстия в верхней и нижней его частях. Витой змеевик находится в полости между вертикальной стенкой и наружной стенкой теплообменника.

Предлагаемый водогрейный котел предназначен для раздельного отопления и горячего водоснабжения квартир в жилых многоэтажных домах и индивидуальных жилых зданиях, с системами естественной и принудительной циркуляции воды.

Известна конструкция бытового водогрейного котла, содержащего топку, размещенную в водоохлаждаемом корпусе, снабженном змеевиковым теплообменником, выполненным из оребренных труб, причем теплообменник расположен в верхней части корпуса и выполнен из секций, соединенных между собой последовательно, в каждом из которых труба змеевика закручена по однозаходной винтовой линии, шаг между которыми превышает двукратный диаметр труб (авторское свидетельство СССР, №1196614 от 16.04.90 г. (1)). Недостатком известного устройства является сложность изготовления и малая площадь теплообмена, что снижает эффективность нагрева воды.

Известен водогрейный котел (патент на полезную модель №30946 от 04.02.2003 г. (2)) который содержит герметический корпус. В корпусе размещена топка, над которой выполнен конвективный газоход. В топке расположены теплообменные элементы в виде собранных в вертикальные ряды поперечно расположенных водяных труб. Конвективный газоход в его верхней части выполнен за одно целое с дымовой коробкой, в которую вставляется телескопический патрубок, выходящий за пределы зданий и имеющий каналы для подачи воздуха в топку к газовой горелке и для выброса продуктов сгорания. В нижней части топки установлены боковые экранные горизонтальные трубы. В средней и верхней частях топки установлены горизонтальные (поперек котла) водяные трубы разного диаметра, которые соединены с экранными трубами при помощи выполненных передней и задней водяных камер котла. Интенсивность смывания труб теплоносителем определяется расстоянием между трубами в одном ряду и расстоянием между трубами двух соседних рядов по диагонали. Конвективный газоход выполнен трапецеидальной формы и в нем водяные трубы расположены горизонтально (поперек котла) в шахматном порядке и также соединены с передней и задней водяными камерами котла. Трапециевидное расположение труб в средней и верхней частях топки обеспечивает площадь сечения между трубами первого ряда больше площади сечения между трубами последнего ряда в 1,5-2,5 раза. В задней части котла выполнен соединенный с задней водяной камерой дополнительный канал (байпас), в котором размещен теплообменник для горячего водоснабжения. Теплообменник выполнен в виде витого змеевика. Газовая горелка соединена с системой автоматики работы котла. Для удобства регулирования система автоматики установлена в передней части котла.

В известном устройстве в качестве теплообменника используются горизонтально расположенные трубы, число которых составляет не менее 30 штук. Поэтому у котлов подобной конструкции высока металлоемкость. При изготовлении теплообменника такой конструкции приходится выполнить 60 и более сварных швов, что существенно повышает трудоемкость изготовления котла и снижает его надежность при эксплуатации. Кроме того, горизонтальное расположение труб не обеспечивает равномерного и эффективного теплообмена между горячими газами поднимающимися от газовой горелки по конвективному газоходу и теплоносителем, находящемся в полости теплообменника. Применение дополнительного канала (байпаса) с теплообменником также увеличивает металлоемкость (вес) котла, а также его габаритные размеры. Кроме того снижается эффективность работы котла в режиме горячего водоснабжения.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому водогрейному котлу является водогрейный котел (патент на полезную модель №61013 от 11.04.2006 г. (3)). Данный водогрейный котел имеет четное количество вертикальных конвективных каналов трапецеидальной формы разделенной вертикальными стенками на несколько газоходов. Каналы расположены внутри теплообменника, заполненного жидким теплоносителем, например водой. Высота конвективных каналов равна высоте теплообменника, а площадь сечения нижнего основания в 1,5-4,5 раза больше площади сечения верхнего основания конвективного канала. Газовая горелка выполнена двухсекционной, причем одна из секций работает постоянно, а другая имеет возможность включения в случае необходимости через отдельный запорный элемент. Конвективные газовые каналы установлены непосредственно над двухсекционной газовой горелкой. Телескопический газоход для выброса продуктов сгорания находится внутри телескопического патрубка для подачи воздуха и имеет на своей поверхности слой теплоизоляции. Витой змеевик контура горячего водоснабжения установлен непосредственно в полости теплообменника между наружными стенками конвективных каналов и внутренними стенками корпуса котла.

Котлы известной конструкции имеют определенные недостатки, в частности конвективные каналы трапецеидальной формы сложны в изготовлении. Деление канала вертикальными стенками на газоходы существенно увеличивает металлоемкость конвективного канала и всего теплообменника водогрейного котла, а также увеличивает объем сварочных работ. Опыт эксплуатации водогрейных котлов известной конструкции показал, что используемые в данном котле конвективные каналы трапецеидальной формы имеют определенные недостатки, связанные с неравномерным прогревом стенок канала. Это приводит к локальному перегреву отдельных зон конвективного канала и как следствие этого локальному кипению теплоносителя в перегретых зонах. Кроме того, в котлах известной конструкции при включении контура горячего водоснабжения происходит снижение температуры теплоносителя в контуре

отопления и для того чтобы поднять температуру в контуре отопления требуется значительное время.

Целью предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции водогрейного котла, снижение трудоемкости при изготовлении и как следствие этого, улучшение эксплуатационных характеристик котла.

Поставленная цель достигается тем, что герметичный водогрейный котел имеет конвективные каналы круглого сечения, расположенного внутри теплообменника круглого сечения. В полости конвективных каналов размещены металлические турбулизаторы, в виде металлических пластин с полукруглыми выступами. Высота турбулизатора составляет 0,75-0,85 высота конвективного канала. Диаметр выступов турбулизатора составляет 0,7-0,8 внутреннего диаметра конвективного канала. Расстояние между полукруглыми выступами турбулизатора составляет 1,0-1,5 диаметра выступа турбулизатора. Теплообменник котла разделен на две части вертикальной стенкой, имеющей круглые отверстия в верхней и нижней его частях. Витой змеевик находится в полости теплообменника между вертикальной стенкой и наружной стенкой теплообменника.

На фиг.1 изображен вид сбоку, предлагаемого водогрейного котла. В водогрейном котле имеется топка 1. Топка 1 в верхней ее части переходит в конвективные каналы 2 круглого сечения. Конвективные каналы 2 снаружи охватывает вертикальная стенка 3 с круглыми отверстиями 4 в верхней и нижней его частях. В нижней части топки 1 установлена газовая горелка 5, размещенная выше дна корпуса 6 котла и соединенная с системой автоматики 7. Над газовой горелкой 5 устанавливается несколько (в зависимости от мощности котла) конвективных каналов 2. Продукты сгорания через дымовую коробку 8 и выходной патрубок 9 корпуса котла выводятся за пределы жилого помещения. Через патрубок 10 происходит подача воздуха в полость между корпусом котла 6 и наружной стенкой теплообменника 11, откуда воздух поступает к газовой горелке 5. В верхней части котла находится витой змеевик 12 контура горячего водоснабжения. Змеевик 12 охватывает своими витками конвективные каналы 2 и установлен в полости между конвективными каналами 2 и вертикальной стенкой 3, которая заполнена теплоносителем (например водой). Снаружи все элементы котла закрыты корпусом 6.

На фиг.2 приведен пример конкретного расположения конвективных каналов в теплообменнике (вид сверху), где 2 вертикальные цилиндрические конвективные каналы. Количество каналов в теплообменнике определяет мощность котла. В полостях конвективных каналов расположены турбулизаторы 13.

На фиг.3 показан пример конкретного исполнения турбулизатора 13 и его расположение в полости конвективного канала 2. Турбулизатор, имеющий высоту h, расположен в полости цилиндрического конвективного канала высотой Н и диаметром D, причем высота турбулизатора h составляет (0,75÷0,85)Н, а диаметр выступов турбулизатора d составляет (0,7÷0,8)D. Расстояние между выступами турбулизатора составляет (1,0÷1,5)d.

Котел работает следующим образом.

При работе газовой горелки 5 происходит сгорании газа в топке 1 и поднимающиеся горячие продукты сгорания попадают в конвективные каналы 2. Продукты сгорания газа передают часть своей энергии вертикальным стенкам конвективных каналов 2, а те в свою очередь через стенки конвективных каналов 2 теплоносителю, находящемуся в пространстве, ограниченном стенками конвективных каналов 2 и наружной стенкой теплообменника 11. Отдав часть своего тепла теплоносителю, продукты сгорания уменьшают свой объем. Это приводит к уменьшению скорости течения горячих газов в верхней части конвективного канала и как следствие этого к ухудшению теплообмена в верхней части конвективного канала. Наличие металлических турбулизаторов 13 в центральной части цилиндрического конвективного канала способствует улучшению отбора тепла из центральной части газового потока, где температура продуктов сгорания максимальна. При такой конструкции конвективного канала и турбулизатора удается обеспечить максимальный отбор тепловой мощности с единицы поверхности конвективного канала, что определяет величину КПД котла.

Продукты сгорания газового топлива, отдав часть своей энергии теплоносителю, попадают в дымовую коробку 8 и через патрубок 9 удаляются за пределы жилого помещения через существующий дымоход.

Одновременно через патрубок 10 в топку поступает воздух, который закреплен на боковой поверхности корпуса 6 котла. В предлагаемой конструкции котла возможна организация подачи воздуха, как непосредственно из отапливаемого помещения, так и с улицы.

Наличие определенного объема воздуха, используемого для горения, в пространстве между стенкой теплообменника 11 и корпусом котла 6, способствует повышению стабильности и устойчивости работы газовой горелки.

Температура нагрева теплоносителя в котле устанавливается перед запуском котла и отслеживается системой автоматики 7. Когда теплоноситель на выходе из котла нагревается до температуры, соответствующей заданному регулятором температуры теплоносителя значению, система автоматики 7 уменьшает подачу газа на горелки. После охлаждения теплоносителя в отопительной системе на определенную величину, подача газа к основной горелке автоматически восстанавливается.

Если во время работы котла из водопровода вода подается по трубопроводу в змеевик 12 горячего водоснабжения, то подогретая в теплообменнике вода нагревает змеевик 12 и из него будет поступать к смесителям горячей воды у потребителя. Объем в котором находится теплоноситель в теплообменнике разделен вертикальной стенкой 3 на две части. Наличие в вертикальной стенке 3 цилиндрический отверстий 4 способствует выравниванию температуры теплоносителя в полости теплообменника при работе контура горячего водоснабжения. Это

происходит потому, что при наличие вертикальной стенки 3 имеется внутренний контур циркуляции теплоносителя.

Подобная конструкция водогрейного котла позволяет уменьшить трудоемкость изготовления за счет упрощения конструкции теплообменника. Применение цилиндрических вертикальных конвективных каналов, в сочетании с цилиндрическим теплообменником ведет к упрощению конструкции котла и уменьшает объем сварочных работ, производимых при изготовлении теплообменника. Минимальная протяженность сварных швов, находящихся в зоне действия высоких температур повышает надежность работы котла данной конструкции.

Использование цилиндрических конвективных каналов с металлическими турбулизаторами, в виде металлических пластин с полукруглыми выступами, высотой 0,75-0,85 высота конвективного канала, диаметром выступов турбулизатора 0,7-0,8 внутреннего диаметра конвективного и расстоянием между полукруглыми выступами турбулизатора 1,0-1,5 диаметра выступа турбулизатора, позволяет существенно улучшить условия теплообмена между горячими продуктами сгорания газового топлива и теплоносителем. Именно такая конструкция турбулизатора обеспечивает эффективное распределение газового потока в конвективном канале и позволяет улучшить условия теплообмена. Это ведет к улучшение эксплуатационных характеристик котла. Параметры турбулизатора и конвективных каналов определялись опытным путем. Результаты испытаний сведены в таблицы 1-3 (оценка эффективности работы котла определялась по величине КПД и содержанию окислов в продуктах сгорания).

Теплообменник котла, разделенный вертикальной стенкой на две части существенно повышает эффективность работы котла в режиме отопления и горячего водоснабжения. Применение теплообменника разделенного вертикальной стенкой с отверстиями в верхней и нижней частях позволяет улучшить эксплуатационные характеристики котла, так как отбор тепла контуром горячего водоснабжения не сказывается на работа контура отопления.

Кроме того возможность забора воздуха для горения как непосредственно из отапливаемого помещения, так и с улицы существенно улучшает эксплуатационные и потребительские характеристики предлагаемой конструкции котла.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР, №1196614 от 16.04.90 г.

1. Патент на полезную модель №30946 от 04.02.2003 г.

2. Патент на полезную модель №61013 от 11.04.2006 г.

Водогрейный котел, содержащий герметичный корпус, в котором размещена топка с газовой горелкой, теплообменник с дымовой коробкой, внутри которого расположены вертикальные конвективные каналы, патрубки для подачи воздуха в топку к газовой горелке и удаления продуктов сгорания, витой змеевик, установленный в полости теплообменника, и систему автоматики, соединенную с газовой горелкой, отличающийся тем, что котел имеет конвективные каналы круглого сечения, расположенные внутри теплообменника круглого сечения, в полости которых размещены металлические турбулизоторы, в виде металлических пластин с полукруглыми выступами, причем высота турбулизатора составляет 0,75-0,85 высоты конвективного канала, а диаметр выступов составляет 0,7-0,8 внутреннего диаметра конвективного канала и расстояние между выступами равно 1,0-1,5 диаметра выступа турбулизатора, теплообменник разделен на две части вертикальной стенкой с круглыми отверстиями в верхней и нижней его частях, причем витой змеевик находится в полости между вертикальной стенкой и наружной стенкой теплообменника.

poleznayamodel.ru

Недостатки водгрейных котлов - Альянс-ТеплоЭффект

   Малогабаритные, водогрейные котлы потому и дешевые, что предназначены для кратковременной работы, работы только в пиковый период, составляющий не больше 1500-2000 часов в год. Дешевизна водогрейных котлов, вызванная некоторым упрощением схемы котла, отказом от воздухоподогревателей, влечет за собой: высокую температуру уходящих газов, высокое гидравлическое сопротивление котлов, завышенные расходы электроэнергии на перекачку воды. Малые объемы топочной камеры вызывают значительные тепловые нагрузки, более жесткие требования к обеспечению вводно-химического режима работы котлов.

   Одним из самых больших недостатков в работе водогрейных котлов является их значительная уязвимость от наружной и внутренней коррозии металла. Водогрейные котлы типа КВГМ, ПТВМ предназначены для кратковременной работы с нагревом воды от 100°С до 150°С, где уровень коррозии значительно ниже чем при работе в базовом режиме. В реальных условиях, при разрегулированных режимах работы тепловых сетей, и стремлении к «экономии» топлива, температура сетевой воды снижается до 45-55°С, что ниже чем температура "точки росы". Интенсивная конденсация влаги с образованием серной кислоты из дымовых газов ведет к неуправляемой лавинообразной ситуации – чем хуже обстоит положение с топливом, тем быстрее происходит коррозия металла. Так, например, из-за жесткого ограничения в топливе и необходимости работы с очень низкой температурой сетевой воды на входе в котел до 30-40°С на котельной завода "№ск” были вынуждены производить капитальный ремонт с полной заменой поверхностей нагрева уже через 2¸3 года!

   Если бы заказчик котельных квалифицированно владел пониманием сути различных видов энергии, то при выборе состава оборудования, он бы не гонялся за «дешевыми» водогрейными и малогабаритными котлами, а выбрал паровые котлы для базовой части графика нагрузок. Хотя они и несколько дороже «дешевых» водогрейных котлов, зато могут обеспечить надежную и бесперебойную работу котлов в течение 35-ти и более лет, без завышенных эксплуатационных затрат, замены поверхностей нагрева. В результате кажущаяся дешевизна малогабаритных и водогрейных котлов при их покупке оборачивается значительной потерей средств при их эксплуатации.

www.ateffekt.ru

Водогрейный котел

Изобретение предназначено для нагрева воды и может быть использовано для отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий. Котел содержит герметичный корпус, в нижней части которого размещены топочная камера с горелкой и дымогарные трубы, расположенный над дымогарными трубами теплообменник. Котел снабжен датчиком давления и электромагнитным клапаном, расположенными в верхней части котла. Выход электромагнитного клапана соединен трубопроводом с внутренней полостью горелки. Изобретение обеспечивает увеличение теплопередачи от паров котловой воды к воде системы теплоснабжения и снижение содержания окислов азота в отработанных газах. 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к водогрейным котлам, и может быть использовано в системах отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий.

Известны водогрейные котлы, основными элементами которых являются герметичный корпус, частично заполненный жидким теплоносителем, погруженные в теплоноситель топочная камера с горелкой и дымогарные трубы, размещенный над поверхностью теплоносителя теплообменник, например патент РФ №2080516, МПК F22B 7/00.

При работе котла данного типа в результате испарения жидкого теплоносителя его паровая фаза контактирует с поверхностью теплообменника, конденсируется на ней, а конденсат стекает в объем жидкого теплоносителя.

Известный водогрейный котел является наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению и выбран в качестве ближайшего аналога.

Недостатком известного котла является то, что в паровом пространстве котла (зона, где расположен теплообменник), наряду с паровой фазой теплоносителя, присутствует воздух, который ограничивает контакт паровой фазы теплоносителя с поверхностью теплообменника, тем самым ухудшает передачу тепла от паровой фазы теплоносителя к поверхности теплообменника и далее к нагреваемой воде системы теплоснабжения.

Техническим результатом изобретения является увеличение теплопередачи от паровой фазы теплоносителя к воде системы теплоснабжения.

Увеличение теплопередачи достигается за счет освобождения парового пространства котла от воздуха, вследствие чего увеличивается мощность котла.

Указанный технический результат достигается тем, что в водогрейном котле, содержащем герметичный корпус, в нижней части которого размещены топочная камера с горелкой и дымогарные трубы, над которыми расположен теплообменник, согласно изобретению котел снабжен датчиком давления и электромагнитным клапаном, расположенными в верхней части котла, при этом выход электромагнитного клапана соединен трубопроводом с внутренней полостью горелки.

Благодаря указанному выполнению устройства котла воздух из парового пространства котла периодически удаляется, при этом улучшается передача тепла от паровой фазы теплоносителя к нагреваемой воде системы теплоснабжения, вследствие чего увеличивается мощность котла.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен разрез водогрейного котла в рабочем состоянии.

Водогрейный котел содержит герметичный корпус 1, в нижней части которого размещены топочная камера 2 с горелкой 3, дымогарные трубы 4. В верхней части котла размещен теплообменник 5. Верхняя часть корпуса 1 снабжена датчиком давления 6 и электромагнитным клапаном 7, при этом выход электромагнитного клапана соединен трубопроводом 8 с внутренней полостью горелки 3.

Котел работает следующим образом.

Перед запуском котла в работу топка котла продувается воздухом путем включения вентилятора горелки 3. Затем подают в горелку газ и поджигают его. Продукты сгорания топлива проходят через топочную камеру 2 и систему дымогарных труб 4, при этом осуществляется передача тепла от горячего газа к воде, находящейся в котле. Вода в котле нагревается, начинается ее кипение и испарение. Пары воды поднимаются от поверхности жидкой фазы теплоносителя к трубкам теплообменника 5, на холодной поверхности трубок они конденсируются, и конденсат в виде капель падает в кипящую воду. Пар собирается в верхней части котла, то есть в области теплообменника 5, давление в котле увеличивается, так как в паровом пространстве присутствует воздух, и при достижении избыточного давления значения приблизительно 0,8 кг/см2 датчик давления 6 выдает электрический сигнал на открытие электромагнитного клапана 7. При этом воздух из парового пространства через трубопровод 8 вместе с некоторой частью пара будет вытеснен во внутреннюю полость горелки 3, потому что давление во внутренней полости горелки во время ее работы ниже атмосферного. Процесс вытеснения воздуха из парового пространства будет продолжаться до тех пор, пока давление пара в котле не снизится до значения менее 0,7 кг/см2, при этом электрический сигнал с датчика 6 перестает воздействовать на электромагнитный клапан 7, и он закрывается. При остановке котла или регулировании его мощности возможно натекание воздуха в котел. Присутствие воздуха в котле при повторном запуске вновь вызывает повышение давления в нем, вновь открывается клапан 7, выпуская воздух вместе с паром в горелку 3.

Процесс удаления воздуха из котла сопровождается удалением некоторого количества теплоносителя, поэтому в конструкции котла предусмотрен механизм восполнения утраченного теплоносителя, автоматически пополняющий котел теплоносителем до определенного уровня.

Процесс испарения и конденсации теплоносителя непрерывно повторяется, при этом происходит перенос тепла от паров теплоносителя к воде в системе теплоснабжения.

Кроме того, поступление в горелку вместе с воздухом паров теплоносителя снижает содержание окислов азота в выбрасываемых в атмосферу отработанных газах.

Таким образом, благодаря указанному выполнению устройства котла воздух из парового пространства при работе котла периодически удаляется, при этом существенно улучшается передача тепла от паровой фазы теплоносителя к нагреваемой воде системы теплоснабжения, вследствие чего увеличивается мощность котла и уменьшаются выбросы окислов азота в атмосферу.

Водогрейный котел, содержащий герметичный корпус, в нижней части которого размещены топочная камера с горелкой и дымогарные трубы, расположенный над ними теплообменник, отличающийся тем, что котел снабжен датчиком давления и электромагнитным клапаном, расположенными в верхней части котла, при этом выход электромагнитного клапана соединен трубопроводом с внутренней полостью горелки.

www.findpatent.ru

Водогрейный котел

Изобретение предназначено для нагрева воды и может быть использовано в теплоэнергетике. Котел содержит установленный на фундаменте обмурованный корпус, в корпусе расположены теплообменные блоки, состоящие из теплообменных секций, теплообменные трубы каждой из которых соединены с коллекторами, а также раздаточный коллектор с входным патрубком и сборный коллектор с выходным патрубком. В корпусе установлены два теплообменных блока, каждый из которых содержит как минимум две теплообменные секции, коллекторы секций блоков параллельны друг другу и плоскости фундамента, причем теплообменные секции каждого теплообменного блока установлены наклонно, под острым углом к плоскости фундамента, а верхние коллекторы блоков сведены друг к другу, один из нижних коллекторов каждого блока соединен с раздаточным коллектором, а один из верхних коллекторов каждого блока - со сборным коллектором. Верхний и нижний коллекторы соседних секций каждого блока, за исключением соединенных с раздаточным и выходным коллекторами, соединены друг с другом как минимум одной перепускной трубой. Изобретение обеспечивает высокую тепловую мощность и экономичность котла. 2 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно, к водогрейным котлам и может быть использовано для отопления жилых и производственных помещений, а также для горячего водоснабжения.

Известен водогрейный котел, содержащий корпус, в котором установлены боковые, потолочный и задний экраны, каждый из экранов выполнен в виде двух разнесенных друг от друга коллекторов, сообщающихся между собой посредством теплообменных труб. Коллекторы экранов расположены в корпусе горизонтально. Экраны посредством коллекторов соединены в единую систему для подвода и отвода теплоносителя (воды) и образуют в корпусе котла топочное пространство, где происходит сжигание топлива.

Корпус котла содержит обмуровку, которая выполнена в виде теплоизоляционных плит. Каждая плита содержит несколько слоев: сталь жаростойкая, асбест, пеноизол, асбест, сталь углеродистая обыкновенная.

В процессе работы котла насос подает воду в экраны, установленные в котле. Вода, последовательно проходя теплообменные трубы экранов, нагревается за счет сгорания в топочном пространстве топлива и подается потребителю.

(См. патент РФ, №2177116, кл. F 24 Н 1/00, 1999 г.).

В результате анализа конструкции данного водогрейного котла необходимо отметить, что расположение экранов (теплообменных секций) горизонтально и вертикально ухудшает условия нагрева циркулирующей по ним воды, а кроме того, наиболее интенсивный нагрев воды осуществляется в горизонтально расположенной теплообменной секции, где возможно образование воздушных пробок, а это может привести к прогару теплообменных труб данной секции.

Известен водогрейный котел, содержащий корпус с топкой и размещенные в корпусе верхний, задний и боковые обрамляющие экраны, подключенные к верхним и нижним коллекторам, конвективную часть, состоящую из промежуточных экранов с верхним и нижним коллекторами. Экраны состоят из теплообменных труб, на входе каждой из которых имеются перегородки с двумя трубчатыми насадками. Насадки установлены тангенциально по отношению к стенке теплообменной трубы, под углом к ее оси и параллельно друг другу. Для увеличения пути и скорости отводящих газов в конвективной части корпуса котла предусмотрены перегородки. Подача воды на подогрев осуществляется через входной патрубок и раздаточный коллектор, а отвод подогретой воды осуществляется через сборный коллектор и выходной патрубок.

В процессе работы водогрейного котла вода через входной патрубок поступает в раздаточный коллектор и распределяется по теплообменным трубам боковых экранов. Поднимаясь вверх, вода проходит через насадки и получает закручивающее движение по отношению к оси теплообменной трубы. По теплообменным трубам вода попадает в верхний коллектор, откуда по теплообменным трубам бокового экрана попадает в нижний коллектор. Из нижнего коллектора вода поступает в теплообменные трубы заднего экрана и далее - в теплообменные трубы верхнего экрана, а затем по сборному коллектору через выходной патрубок - к потребителю. При прохождении по теплообменным трубам вода нагревается до заданной температуры продуктами сгорания, образовавшимися в результате сгорания топлива в топке котла.

(См. патент РФ, №2164324, кл. F 24 Н 1/00, 1999 г.) - наиболее близкий аналог.

В результате анализа конструкции известного водогрейного котла необходимо отметить, что эффект закручивания потока нагреваемой воды при прохождении ее через закручивающее устройство может проявляться только при достаточно высоких скоростях прохождения воды по теплообменным трубам, что значительно сокращает время нахождения нагреваемой воды в котле. Это приводит к необходимости повышения интенсивности сжигания топлива, то есть к снижению экономичности котла, либо к необходимости увеличения пути прохождения воды по котлу путем установки дополнительных секций теплообменных труб, что усложняет конструкцию котла и делает его более громоздким и дорогим. Кроме того, при зашламлении отверстий насадков увеличивается гидравлическое сопротивление системы, что приводит к необходимости увеличения мощности насосов. Зашламление насадков также может привести к тому, что теплообменные трубы, особенно расположенные горизонтально, не будут полностью заполнены водой (появляются воздушные пробки), а это может привести к прогару теплообменных труб.

Задачей настоящего изобретения является разработка конструкции водогрейного котла, обеспечивающей высокую тепловую мощность и в то же время, экономичного при минимальных габаритах за счет оптимального расположения теплообменных секций в корпусе котла и их соединения между собой, а также увеличивающей срок эксплуатации котла за счет обеспечения равномерного прогрева теплообменных секций и исключения их прогара в процессе эксплуатации котла.

Поставленная задача обеспечивается тем, что в водогрейном котле, содержащем установленный на фундаменте обмурованный корпус, в котором расположены теплообменные блоки, состоящие из теплообменных секций, теплообменные трубы каждой из которых соединены с коллекторами, а также раздаточный коллектор с входным патрубком и сборный коллектор с выходным патрубком, новым является то, что в корпусе установлены два теплообменных блока, каждый из которых содержит как минимум две теплообменные секции, коллекторы секций блоков параллельны друг другу и плоскости фундамента, причем теплообменные секции каждого теплообменного блока установлены наклонно, под острым углом к плоскости фундамента, а верхние коллекторы блоков сведены друг к другу, один из нижних коллекторов каждого блока соединен с раздаточным коллектором, а один из верхних коллекторов каждого блока - со сборным коллектором, при этом верхний и нижний коллекторы соседних секций каждого блока, за исключением соединенных с раздаточным и выходным коллекторами, соединены друг с другом как минимум одной перепускной трубой.

При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявленному, а следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «новизна».

Сущность заявленного изобретения не следует явным образом из известных технических решений, а следовательно, заявленное решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых:

на фиг.1 - водогрейный котел, общий вид;

на фиг.2 - водогрейный котел без обмуровки (без корпуса), вид сзади.

В качестве примера описания конструкции водогрейного котла приведен водогрейный котел с двумя теплообменными блоками, в каждом из которых смонтированы три теплообменные секции.

Водогрейный котел состоит из корпуса 1, установленного на фундаменте 2. Корпус 1 изнутри обмурован теплостойким материалом, например шамотным кирпичом, а снаружи - обыкновенным кирпичом. Между наружным и внутренним слоями кирпича имеются асбестовые прокладки для компенсации температурных деформаций корпуса в процессе работы котла.

Корпус выполнен преимущественно с квадратным или прямоугольным основанием и сужающимися вверх боковыми стенками, то есть в виде шатра.

В корпусе 1 котла симметрично относительно вертикальной плоскости, на фундаменте, установлены два конструктивно одинаковых теплообменных блока (позициями не обозначены).

Каждый блок содержит несколько (как минимум, две) теплообменных секций. На фиг.2 показано три таких секции 3, 4, 5. Каждая из теплообменных секций выполнена в виде нижнего коллектора 6, соединенного посредством теплообменных труб 7 с верхним коллектором 8.

Один из нижних коллекторов секции каждого блока соединен с раздаточным коллектором 9, на котором имеется входной патрубок 10.

Один из верхних коллекторов секции каждого блока соединен со сборным коллектором 11, на котором имеется выходной патрубок 12.

Теплообменные секции 3, 4, 5 каждого блока установлены наклонно, под острым углом к плоскости фундамента 2, а их верхние коллекторы 8 сведены друг к другу.

Коллекторы 6 и 8 каждого блока параллельны друг другу и плоскости фундамента 2.

Верхний и нижний коллекторы соседних секций каждого блока, за исключением секций, соединенных с раздаточным с сборным коллекторами, соединены друг с другом как минимум одной перепускной теплообменной трубой. На фиг.2 такие трубы обозначены позициями 13 и 14.

Количество теплообменных секций в блоках, их размеры, количество теплообменных труб может быть различным и зависит от заданной мощности котла. Расчет конструктивных параметров котла в зависимости от его заданной тепловой мощности не представляет сложностей для специалистов.

Водогрейный котел работает следующим образом.

Для работы котла его входной патрубок 10 и выходной патрубок 12 подключаются к системе водоснабжения.

Включают нагрев котла (например, газовую форсунку - позицией не обозначена).

Вода из системы водоснабжения поступает через входной патрубок 10 в раздаточный коллектор 9, откуда она подается в нижний коллектор 6 теплообменной секции 3 каждого блока. Постепенно поднимаясь по теплообменным трубам 7 теплообменной секции 3 каждого блока, вода нагревается за счет контакта теплообменных труб и коллекторов с продуктами сгорания топлива. При поступлении в верхний коллектор 8 секции 3, вода по перепускной трубе 13 подается в нижний коллектор 6 секции 4, оттуда по теплообменным трубам 7 секции, дополнительно подогреваясь, поступает в верхний коллектор 8 секции 4. Из верхнего коллектора 8 секции 4 вода по перепускной трубе 14 подается в нижний коллектор 6 теплообменной секции 5 блоков и по теплообменным трубам 7 секций 5 поднимается в верхний коллектор 8 секций 5, нагреваясь до заданной температуры. Из верхнего коллектора 8 секций 5 теплообменных блоков нагретая вода поступает в сборный коллектор 11 и через выходной патрубок 12 подается потребителям.

Установка коллекторов параллельно друг другу и плоскости фундамента улучшают условия прохождения через них воды.

Монтаж теплообменных секций наклонно позволяет исключить образование в системе воздушных пробок.

В конструкции котла отсутствуют водонагревательные секции, расположенные горизонтально, что позволяет уменьшить габариты котла и практически исключить появление незаполненных полостей в теплообменных трубах и коллекторах, что практически исключает возможность прогара труб и/или коллекторов.

Котел работает на всех видах топлива, применяющихся в водогрейных котлах. Наклонное расположение секций позволяет улучшить условия прогрева циркулирующей по теплообменным секциям воды, а наклонное расположение стенок корпуса также улучшает условия нагрева воды, а кроме того, способствует эффективному удалению продуктов сгорания топлива из полости котла.

Благодаря использованной в конструкции котла схеме движения воды предотвращается образование накипи на теплообменных трубах, а также повышается КПД (примерно в два раза по сравнению с котлами аналогичной мощности) и снижается расход топлива (примерно в 2 раза). Водогрейный котел компактен.

Водогрейный котел, содержащий установленный на фундаменте обмурованный корпус, в корпусе расположены теплообменные блоки, состоящие из теплообменных секций, теплообменные трубы каждой из которых соединены с коллекторами, а также раздаточный коллектор с входным патрубком и сборный коллектор с выходным патрубком, отличающийся тем, что в корпусе установлены два теплообменных блока, каждый из которых содержит как минимум две теплообменные секции, коллекторы секций блоков параллельны друг другу и плоскости фундамента, причем теплообменные секции каждого теплообменного блока установлены наклонно, под острым углом к плоскости фундамента, а верхние коллекторы блоков сведены друг к другу, один из нижних коллекторов каждого блока соединен с раздаточным коллектором, а один из верхних коллекторов каждого блока - со сборным коллектором, при этом верхний и нижний коллекторы соседних секций каждого блока, за исключением соединенных с раздаточным и выходным коллекторами, соединены друг с другом как минимум одной перепускной трубой.

www.findpatent.ru

Смотрите также

• Причины аварий котлов
• 
  Горелка котла птвм
• 
  Котел гейзер 20
• Котел cgb 50
• Двухконтурный котел biasi
• 
  Котел ке 4
• 
  Kospel котел инструкция
• 
  Котлы в ливнах
• 
  Котел тп 100
• 
  Ремонт термопары котла
• 
  Котел электрический терммикс