КОТЕЛ Российский патент 2004 года по МПК F22B1/00 F23C7/00 

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре, а именно к устройствам для получения горячей жидкости или пара.

Общеизвестны котлы для получения горячей воды или пара, так, например, известен котел, который содержит камеру сгорания с горелкой, газоход, по которому выбрасываются отработавшие газы в окружающую среду, камеру смешивания горючих газов с воздухом, систему подачи воздуха в камеру сгорания и камеру смешивания, состоящую из вентилятора и теплообменника подогрева воздуха, теплообменник нагрева и испарения рабочей жидкости и трубопроводы, в том числе трубопровод, подающий жидкость, при этом горячие газы после теплообменника для нагрева и испарения рабочей жидкости поступают в теплообменник подогрева воздуха (см. патент SU 1693317, F 22 В 33/00, 20.03.1989 г.).

Такая схема позволяет довольно просто обеспечивать нагрев воды и получение насыщенного пара, но требует довольно большого объемного пространства, а высокая температура горючих газов, нагревающих поверхность труб, в которых проходит вода, быстро выводит трубы и сам котел из строя.

В то же время современные теплообменники имеют удельную объемную мощность около 50 кВт/дм³, правда температура рабочего тела в них довольно низкая, так, например, теплообменники APV допускают температуру рабочего тела 250-300°С и только кожухопластинчатые теплообменники APV допускают температуру рабочего тела до 600°С при давлении до 100 атмосфер.

Поставленная задача - уменьшение габаритов и веса при одновременном увеличении удельной объемной мощности котла.

Для этого котел, состоящий из камеры сгорания и полости, в которой проходит жидкость, при необходимости и пар, разделяются на две части, первая часть - для получения горючих газов, эта часть состоит из горелки, с помощью которой сжигается топливо, системы подачи воздуха, состоящей из нагнетающего вентилятора, теплообменника для подогрева воздуха за счет тепла отработавших газов, воздуховодов и полости, где происходит разбавление горючих газов избыточным воздухом до температуры, которую допускает теплообменник, в который и поступают эти газы. Вторая часть - это существующий промышленный теплообменник, в одной полости которого проходят горючие газы с температурой, которую допускает данный теплообменник, в другой полости проходит рабочая жидкость, которую необходимо нагреть до определенной температуры, а возможно и испарить. При этом выход камеры смешивания соединяется со входом полости теплообменника, в которой должны проходить горючие газы, выход этой полости теплообменника соединяется со входом полости теплообменника подогрева воздуха, в которой должны проходить отработавшие газы, вентилятор, в свою очередь, соединяется со входом другой полости теплообменника подогрева воздуха, выход этой полости воздуховодом соединяется с камерой сгорания, куда подается часть нагнетаемого воздуха, а остальная часть воздуха подается в камеру смешивания. Все части котла, кроме трубопровода, подающего жидкость, и газохода, по которому выбрасываются отработавшие газы в окружающую среду, тщательно теплоизолированы.

Такая схема позволит использовать теплообменники с большой удельной мощностью и получать не только насыщенный, но и перегретый пар, чего нельзя получить в обыкновенных котлах.

На чертеже показана схема котла, один из вариантов.

Котел состоит из камеры сгорания поз.1, камеры смешивания поз.2, в которой смешиваются горючие газы с избыточным воздухом, нагнетающего вентилятора поз.3, теплообменника поз.4 подогрева воздуха, воздуховодов поз.5, газоходов поз.6, теплообменника поз.7, подводящего трубопровода поз.8, отводящего трубопровода поз.9, теплоизоляции поз.10. При этом выход камеры смешивания поз.2 соединяется со входом полости теплообменника поз.7, в которой должны проходить горючие газы, выход этой полости теплообменника поз.7 соединяется со входом полости теплообменника поз.4, в которой должны проходить отработавшие газы, вентилятор поз.3, в свою очередь, соединяется со входом другой полости теплообменника поз.4, выход этой полости воздуховодом поз.5 соединяется с камерой сгорания поз.1, куда подается часть нагнетаемого воздуха, а остальная часть воздуха подается в камеру смешивания поз.2. Все части котла, кроме подводящего трубопровода поз.8 и газохода поз.6, по которому выбрасываются отработавшие газы в окружающую среду, тщательно теплоизолированы теплоизоляцией поз.10.

Работает котел следующим образом. В камере сгорания поз.1 сгорает топливо, вентилятор поз.3 по воздуховодам поз.5 подает воздух в камеру сгорания поз.1 и в камеру смешивания поз.2, где происходит разбавление горючих газов избыточным воздухом и доведение их до температуры, которую допускает теплообменник поз.7, после этого горючие газы поступают в полость теплообменника поз.7, где они нагревают рабочую жидкость, проходящую в другой полости теплообменника поз.7, до требуемой температуры или до превращения ее в насыщенный пар, а при необходимости перегревая его до необходимой температуры.

Такой котел позволит при минимальных габаритах перерабатывать большие тепловые мощности при очень высоком КПД.

Изобретение предназначено для получения горячей жидкости или пара и может быть использовано в теплообменной аппаратуре. Котел разделен на две части, причем первая часть предназначена для получения горячих газов и содержит горелку, камеру смешивания горючих газов с воздухом, систему подачи воздуха в камеру сгорания и камеру смешивания, состоящую из вентилятора и теплообменника подогрева воздуха, а вторая часть предназначена как для нагрева жидкости, так и для получения пара или перегретого пара и содержит упомянутый теплообменник нагрева и испарения рабочей жидкости, в который поступают горячие газы. Все части котла, кроме трубопровода, подающего жидкость, и газохода, по которому выбрасываются отработавшие газы в окружающую среду, теплоизолированы. Изобретение обеспечивает увеличение мощности котла при минимальных габаритах. 1 ил.

Котел, содержащий камеру сгорания с горелкой, камеру смешивания горючих газов с воздухом, систему подачи воздуха в камеру сгорания и камеру смешивания, состоящую из вентилятора и теплообменника подогрева воздуха, теплообменник нагрева и испарения рабочей жидкости, газоход, по которому отработавшие газы выбрасываются в окружающую среду, трубопроводы, в том числе трубопровод, подающий жидкость, при этом горячие газы после теплообменника для нагрева и испарения рабочей жидкости поступают в теплообменник подогрева воздуха, отличающийся тем, что он разделен на две части, причем первая часть предназначена для получения горячих газов и содержит упомянутые горелку, камеру смешивания горючих газов с воздухом, систему подачи воздуха в камеру сгорания и камеру смешивания, состоящую из вентилятора и теплообменника подогрева воздуха, а вторая часть предназначена как для нагрева жидкости, так и для получения пара или перегретого пара и содержит упомянутый теплообменник нагрева и испарения рабочей жидкости, в который поступают горячие газы, при этом все части котла, кроме трубопровода, подающего жидкость, и газохода, по которому выбрасываются отработавшие газы в окружающую среду, теплоизолированы.