ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ Российский патент 1995 года по МПК F24H1/40 F24H1/44 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в коммунально-бытовой технике, в частности в технике местного теплоснабжения жилых домов.

Известен нагревательный котел для сжигания жидкого или газообразного топлива [1] содержащий, преимущественно, одну или много секционную камеру сгорания или один или многосекционный экран для поворота горючих газов. Внутри камеры сгорания имеется индукционный канал, окружающий пламя горелки. Известен также цилиндрический котел [2] в котором теплообменник образован из двух коаксиальных цилиндрических кожухов, имеющих открытые концы и ограничивающих расположенную между ними камеру, через которую пропускают воду. Во внутреннем корпусе установлен топочный элемент, в котором сжигают газовоздушную смесь, в результате чего топочный элемент излучает теплоту. В камере размещена спиральная проволока, образующая удлиненный спиральный канал для пропуска нагреваемой воды. Известен также водотрубный котел [3] содержащий два концентрических цилиндра. Во внутреннем цилиндре размещаются топка и конвективная поверхность, выполненная из пучков прямых труб. Оба конца пучков труб ввальцованы в сплющенные стенки внутреннего цилиндра. Сплющенные стенки образовывают локальные емкости, способствующие циркуляции греющего теплоносителя. Продукты сгорания, образовавшиеся в результате сжигания топлива, нагревают стенку внутреннего цилиндра и пучки труб, по которым циркулирует нагреваемый теплоноситель. Нагретая стенка внутреннего цилиндра также вызывает циркуляцию нагреваемого теплоносителя.

Наиболее близким техническим решением из известных общедоступных источников информации является водогрейный котел [4] содержащий размещенную в вертикальном корпусе в виде водяной рубашки топочную камеру, в нижней части которой выполнены по крайней мере два канала, в каждом из которых установлены Г-образная циркуляционная труба, отводящий участок последней выведен в водяную рубашку, причем один конец канала, обращенный в сторону топочной камеры, заглушен, а другой соединен с рубашкой.

Недостатком известного водогрейного котла является то, что в нем каналы, в каждом из которых установлены Г-образные циркуляционные трубы, обеспечивают локальную циркуляцию теплоносителя. Такое положение значительно снижает эффективность теплообмена в водогрейном котле. При этом для повышения производительности водогрейного котла требуется увеличение металлоемкости.

Целью изобретения является повышение эффективности теплообмена и снижение металлоемкости.

В предлагаемом водогрейном котле достигается повышение эффективности теплообмена и снижение металлоемкости за счет того, что он снабжен перегородкой и дополнительными U-образными циркуляционными трубами, последние из которых размещены в верхней части топочной камеры, а перегородка установлена в водяной рубашке с зазором относительно топочной камеры, перекрытым на уровне каналов, при этом отводящие участки U-образных и Г-образных труб выведены в верхнюю часть рубашки.

На чертеже изображен водогрейный котел, разрез.

Котел содержит два вертикальных концентрических корпуса, внешний 1 и внутренний 2, с образованием между ними емкости А для теплоносителя. Во внутреннем корпусе 2 размещены топка 3 и конвективная трубчатая поверхность. Последняя выполнена в нижней части внутреннего корпуса 2 по крайней мере из двух рядов теплообменных емкостей 4, один конец каждой из которых заглушен, а другой жестко закреплен на поверхности внутреннего корпуса 2. В последнем дополнительно установлена вертикальная перегородка 5, закрепленная на стенке внутреннего корпуса 2 с образованием щели в нижней части и вертикального канала для направленного гравитационного движения теплоносителя. В каждой теплообменной емкости 4 установлена Г-образная циркуляционная труба 6, жестко закрепленная на вертикальной перегородке 5, причем один конец трубы 6 свободно помещен в емкость 4, а другой выведен в верхнюю зону А емкости для теплоносителя. Внутри корпуса 2 над рядами теплообменных емкостей 4 установлены U-образные теплообменные элементы 7, одни концы которых жестко закреплены на стенке корпуса 2, а другие, снабженные Г-образными отводами, также закреплены жестко на стенке корпуса 2, при этом концы Г-образных отводов 12 выходят в верхнюю зону А емкости для теплоносителя. Внутренний корпус 2 в верхней части выполнен конусообразным с переходом на патрубок 8 для отвода продуктов сгорания. Корпус 1 имеет подводящий патрубок теплоносителя 9 и отводящий 10. С внешней стороны корпус 1 покрыт теплоизоляционным материалом 11.

Работа водогрейного котла осуществляется следующим образом.

Продукты сгорания, образовавшиеся в результате сжигания топлива (например газообразного) в топке 3, нагревают стенки внутреннего корпуса 2 и ряды теплообменных емкостей 4, в которых происходит гравитационное движение теплоносителя. При этом по вертикальному каналу, образованному перегородкой 5, нагреваемый теплоноситель поступает в теплообменную емкость 4, где окончательно нагревается. Из емкости 4 нагретый теплоноситель через Г-образные трубы 6 поступает в зону А. Чем выше температура продуктов сгорания, тем эффективнее циркуляция нагреваемого теплоносителя. Далее частично охлажденные продукты сгорания поступают к U-образным циркуляционным трубам 7, в которых за счет отдачи теплоты продуктов сгорания происходит прямоточная эффективная циркуляция греющего теплоносителя с последующим поступлением ее в емкости А. Количество рядов циркуляционных труб 6, 7 и теплообменных емкостей 4 определяется расчетным путем, таким образом, чтобы температура продуктов сгорания на выходе из водогрейного котла были в пределах, обеспечивающих эффективность использования топлива, исключающая образование точки росы. Заданная температура нагреваемого теплоносителя обеспечивается автоматическим режимом работы топочного процесса (например, газогорелочное устройство).

Простота конструкции, высокая надежность и эффективность работы за счет комбинированного применения теплообмен- ных элементов, емкостных и циркуляционных-проточных позволяет широко использовать изобретение в народном хозяйстве не только для отопления различных помещений, но и для горячего водоснабжения, особенно в фермерском хозяйстве. Предлагаемая конструкция позволяет использовать кроме газообразного топлива также и другие виды топлива как со стационарными, так и с обособленными топками.

Использование: в теплоэнергетике, теплоснабжении. Сущность изобретения: продукты сгорания, образовавшиеся в результате сжигания топлива в топке 3, нагревают стенки внутреннего корпуса 2 и ряда теплообменных емкостей 4, в которых происходит гравитационное движение теплоносителя. Из емкости 4 нагретый теплоноситель через Г-образные трубы 6 попадает в верхнеюю часть водяной рубашки. Далее частично охлажденные сгорания поступают к U-образным циркуляционным трубам 7. 1 ил.

ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ, содержащий размещенную в вертикальном корпусе в виде водяной рубашки топочную камеру, в нижней части которой выполнены по крайней мере два канала, в каждом из которых установлена Г-образная циркуляционная труба, отводящий участок последней выведен в водяную рубашку, причем один конец канала, обращенный в сторону топочной камеры, заглушен, а другой соединен с рубашкой, отличающийся тем, что он снабжен перегородкой и дополнительными U-образными циркуляционными трубами, последние из которых размещены в верхней части топочной камеры, а перегородка установлена в водяной рубашке с зазором относительно топочной камеры, перекрытым на уровне каналов, при этом отводящие участки U- и Г-образных труб выведены в верхнюю часть рубашки.