ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ Российский патент 2006 года по МПК F24H1/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано, например, в системах теплоснабжения индивидуальных жилых домов, коттеджей, небольших производственных и жилых зданий.

Известен водогрейный котел, содержащий раму, смонтированный на ней жесткий обмурованный блок, включающий топку с загрузочной дверкой, конвективную часть, колосниковую решетку, газоход с газоотводящим патрубком, оснащенным шибером. Часть фронтальной поверхности топки частично экранирована трубами, связанными с конвективной частью котла, который перед началом эксплуатации устанавливают на предварительно подготовленном основании [1].

Котел надежен в эксплуатации, достаточно прост в техническом и профилактическом обслуживании, вместе с тем капитальные затраты на сооружение бетонного основания удорожают стоимость котлоагрегата в целом, кроме того, уходящие дымовые газы у шибера имеют достаточно высокую (около 200°С) температуру и не используются для повышения КПД котла.

Известен секционный водогрейный котел, каждая секция которого включает основные элементы котла: основание, топочную камеру с газовой горелкой, радиационную и конвективную поверхности нагрева, газоходы с газоотводящим патрубком, в котором установлен шибер для регулирования тяги в процессе эксплуатации котла [2].

Основной недостаток котла состоит в высоком аэродинамическом сопротивлении его газовых трактов, что требует обязательной установки дымососа, на входе в который температура уходящих газов не должна превышать 250°С, а подшипниковые узлы последнего оборудуются принудительным охлаждением [3]. Это усложняет конструктивное исполнение котла в целом, и кроме того, как и в котле по [1], высокотемпературные уходящие дымовые газы не используются для повышения КПД котла.

Известен водогрейный котел, содержащий основание, топочную камеру с газовой горелкой, радиационную и конвективную поверхности нагрева, газоход с шибером для регулирования тяги в процессе эксплуатации котла [4]. Котел по совокупности существенных признаков наиболее близок к заявляемому изобретению и принят в качестве прототипа.

В котле обеспечено снижение содержания СО₂ по меньшей мере в три раза ниже нормы, вместе с тем, сложность конструктивного исполнения котла предопределяет высокую трудоемкость проведения профилактических и ремонтных работ, и кроме того, как и в котлах по [1] и [2], высокотемпературные уходящие из котла дымовые газы не используются для повышения КПД котла.

Задача изобретения состоит в создании водогрейного котла, работающего преимущественно на природном газе, высокая экономичность, долговечность и надежность которого сочетались бы с упрощением его эксплуатационного и профилактического обслуживания и ремонтных работ.

Задача решается тем, что в водогрейном котле, содержащем основание, топочную камеру с газовой горелкой, радиационную и конвективную поверхности нагрева, газоход с газоотводящим патрубком, в котором установлен шибер для регулирования тяги, согласно изобретению шибер выполнен в виде нагреваемой секции, включающей корпус с установленной в нем поворотной трубчатой рамкой, состоящей из вертикальных и горизонтальных труб, патрубка подвода нагреваемой обратной воды и патрубка отвода нагретой обратной воды в трубную систему котла, установленных соответственно на входе и выходе рамки, связанных с корпусом с возможностью поворота в подшипниковых узлах и снабженных уплотняющими элементами, при этом суммарная площадь щелей между трубами рамки и корпуса выполнена соответствующей минимальному проходному сечению закрытого шибера.

Целесообразно горизонтальные трубы рамки соединить с ее вертикальными трубами в шахматном порядке.

Целесообразно выполнить рамку в виде змеевика с последовательным движением теплоносителя между патрубками.

При использовании изобретения может быть получен технический результат, выражающийся в:

- повышении КПД котла на 1,0-1,5%, что обусловлено установкой в газоотводящем патрубке фактически дополнительной конвективной секции, служащей одновременно в качестве поворотного шибера и подключенной выходом к трубной системе котла, а входом к обратной воде системы отопления;

- повышении долговечности котла, что обусловлено надежным предотвращением коррозии его трубной системы за счет постоянного подогрева обратной воды в трубчатой рамке выше точки росы и последующего поступления этой воды в трубную систему (радиационную и конвективную части) котла;

- облегчении управляемости шибером при регулировании тяги, что обусловлено смыванием газовым потоком каждой из труб рамки при одновременном сквозном прохождении потока через ее корпус.

Другие преимущества заявляемого изобретения будут видны из описания и чертежей, где на фиг.1 изображен общий вид котла, на фиг.2 - конструктивное исполнение шибера, установленного в газоотводящем патрубке газохода котла, на фиг.3 - вариант расположения горизонтальных труб в рамке.

Водогрейный котел выполнен в виде блока, на основании 1 которого смонтированы топочная камера 2 с газовой горелкой 3, радиационная 4 и конвективная 5 поверхности нагрева, газоход 6 с газоотводящим патрубком 7, в котором смонтирован шибер 8 для регулирования тяги, выполненный в виде корпуса 9 (фиг.2) с установленной в нем поворотной трубчатой рамкой, включающей горизонтальные трубы 10 и вертикальные трубы 11, патрубок 12 подвода нагреваемого теплоносителя - обратной воды системы отопления и патрубок 13 отвода нагретой обратной воды в трубную систему котла, связанные с корпусом 9 с возможностью поворота в подшипниковых узлах 14 и снабженные уплотняющими элементами 15. Таким образом, патрубки служат одновременно в качестве цапф рамки, трубы 10 в которой могут располагаться либо в один ряд, либо в шахматном порядке, как показано на фиг.3. В упрощенном варианте рамка может быть выполнена и в виде змеевика с последовательным движением теплоносителя между патрубками, а по трубам 10 оно может быть организовано либо в виде параллельных потоков по фиг.2, либо как в змеевике (не показано).

Такое конструктивное исполнение шибера 8 образует в котле дополнительную нагреваемую секцию теплоносителя, установленную в газоотводящем патрубке на выходе газохода, связанную по входу с системой отопления и обеспечивающую гарантированную подачу нагретой выше точки росы обратной воды в трубную систему котла за счет того, что уходящие газы, проходя через щели рамки, затормаживаются, вследствие чего происходит эффективный отбор их тепловой энергии, и далее охлажденные поступят в дымовую трубу. Управление рамкой при эксплуатации котла может осуществляться вручную рукояткой 16 (фиг.1), либо в автоматическом режиме при оснащении котла соответствующими элементами автоматики, при этом независимо от способа управления уменьшается сила, необходимая для поворота рамки, что подтверждено испытаниями котла.

Котел с шибером заявляемого конструктивного исполнения может работать и на жидком, и на твердом топливе, для чего топочную камеру 2 снабжают соответствующими виду топлива частями (форсункой, колосниковой решеткой).

Источники информации

1. Котел водогрейный КВ-Р. Руководство по эксплуатации. КВ-Р.00.00.ОРЭ.

2. Д.Я.Борщов. Устройство и эксплуатация отопительных котельных малой мощности. М.: Стройиздат, 1989, с.72-74, котел ГАЗ-900.

3. То же, с.95. Дымососы.

4. Котел водогрейный 2к-ВК. Проспект ЗАО «НЭСТ», Удмуртская республика, г. Ижевск, тел./факс. (3412)203-996 - прототип.

Изобретение предназначено для нагрева воды и может быть использовано в системах теплоснабжения. Водогрейный котел содержит основание, топочную камеру с газовой горелкой, радиационную и конвективную поверхности нагрева, газоход с газоотводящим патрубком, в котором установлен шибер для регулирования тяги. Шибер выполнен в виде нагреваемой секции, включающей корпус с установленной в нем поворотной трубчатой рамкой, состоящей из вертикальных и горизонтальных труб, патрубка подвода нагреваемой обратной воды и патрубка отвода нагретой обратной воды в трубную систему котла, установленных соответственно на входе и выходе рамки, связанных с корпусом с возможностью поворота в подшипниковых узлах и снабженных уплотняющими элементами. Суммарная площадь щелей между трубами рамки и корпусом выполнена соответствующей минимальному проходному сечению закрытого шибера. Изобретение обеспечивает высокую экономичность, долговечность, надежность и упрощение обслуживания котла. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Водогрейный котел, содержащий основание, топочную камеру с газовой горелкой, радиационную и конвективную поверхности нагрева, газоход с газоотводящим патрубком, в котором установлен шибер для регулирования тяги, отличающийся тем, что шибер выполнен в виде нагреваемой секции, включающей корпус с установленной в нем поворотной трубчатой рамкой, состоящей из вертикальных и горизонтальных труб, патрубка подвода нагреваемой обратной воды и патрубка отвода нагретой обратной воды в трубную систему котла, установленных соответственно на входе и выходе рамки, связанных с корпусом с возможностью поворота в подшипниковых узлах и снабженных уплотняющими элементами, при этом суммарная площадь щелей между трубами рамки и корпусом выполнена соответствующей минимальному проходному сечению закрытого шибера.2. Котел по п.1, отличающийся тем, что горизонтальные трубы рамки соединены с ее вертикальными трубами в шахматном порядке.3. Котел по п.1, отличающийся тем, что рамка выполнена в виде змеевика с последовательным движением теплоносителя между патрубками.