Водогрейный котел

Техническое решение предназначено, в основном, для применения в передвижных установках, в нагревательных системах, работающих на газе или мазуте.

Технический результат заявляемого решения - выполнение передвижной котельной установки промышленного назначения, с высоким сроком службы, с высокой пожарной безопасностью, с высоким энергосъемом с единицы объема котла.

Повышение энергосъема с единицы объема котла достигается за счет полного дожига топлива. Частицы несгоревшего жидкого топлива вместе с газами, оказавшись внутри зоны возврата газов, ударившись о перегородку, возвращаются в зону горения и там полностью сгорают. Использование газоходов, образованных спиралями, обеспечивают более интенсивное использование нагретых газов внутри котла для нагрева воды в теплообменниках. Повышение безопасности и срока службы котла за счет того, что теплообменник большего диаметра дополнительно защищает корпус котла - металлический цилиндр, покрытый изнутри огнеупорной штукатуркой от излишнего нагрева.

Известен (54) водогрейный водотрубный котел, u (11) 3318(13) C1(51) 7 F24H 1/10. Данный котел, имеющий вертикальную направленность, состоит из трех составных частей, соединенных между собой фланцами. В нижней части расположено горелочное устройство, в средней части расположена камера сгорания и два цилиндрических теплообменника, соединенные перепускным патрубком, а в верхней части расположены два теплообменника и два дымохода. Котел имеет закручивающие устройства, состоящие из патрубков, расположенных тангенциально к оси теплообменников, спиральных ребер, направляющих лопаток в кольцевых зазорах фланца и спирального дымохода.

Недостатком данного котла является то, что данный котел предназначен для бытовых потребителей для установки использования в малых помещениях. Условия безопасной эксплуатации этого котла требуют либо дополнительной изоляции, т.к. теплообменник не изолирован, либо поддержание температуры воды в теплообменнике до 40°С.

Наиболее близким техническим решением является котельная установка, прямоточный водотрубный паровой котел и теплообменник активной зоны, запатентованный в качестве полезной модели Ru (11)24538 (13) С2 (51)7 F22B 27/08, F29B 22/06. Теплообменник котла выполнен в виде коаксиально расположенных спиральных оболочек, трубки теплообменника соединены с подающей и приемной трубными досками, размещенными в торце котла, противоположном торцу с горелками, и вытеснителя, при этом, оболочки с меньшим диаметром смещены в сторону камеры сгорания. Котел, содержит корпус с размещенной в торце горелкой, с камерой сгорания, теплообменниками в активной зоне, систему подвода топлива и воздуха к горелке, оснащенной форсунками. Камера сгорания этого котла выполнена в виде двух последовательно расположенных полостей с установленными в торце форсунками горелки. Активная зона содержит теплообменник, трубки которого соединены с подающей и приемной трубными досками, установленными в торце корпуса, противоположном торцу с горелкой. Корпус котла содержит несколько соединенных между собой секций, каждая из которых выполнена из нескольких обечаек с использованием между ними полостей, заполненных охладителем, в качестве которого используется, по меньшей мере, питательная вода или воздух, причем полости, предназначенные для заполнения воздухом, соединены между собой, с воздуходувками и форсунками горелки.

Недостатком этого котла является его большие габариты, а также то, что такая установка очень громоздка, и ее очень сложно выполнить мобильной.

Технический результат заявляемой полезной модели - выполнение передвижной котельной установки промышленного назначения, с высоким сроком службы, с высокой пожарной безопасностью, с высоким энергосъемом с единицы объема котла.

Повышение энергосъема с единицы объема котла достигается за счет полного дожига топлива. Частицы несгоревшего жидкого топлива вместе с газами, оказавшись внутри зоны возврата газов, ударившись о перегородку, возвращаются в зону горения и там полностью сгорают. Использование газоходов, образованных спиралями, обеспечивают более интенсивное использование нагретых газов внутри котла для нагрева воды в теплообменниках. Повышение безопасности и срока службы котла достигается за счет того, что теплообменник большего диаметра дополнительно защищает корпус котла - металлический цилиндр, покрытый изнутри огнеупорной штукатуркой от излишнего нагрева.

Заявляемый котел выполнен из металлического корпуса цилиндрической формы, защищенного изнутри огнеупорной штукатуркой.

На торце цилиндрического корпуса котла размещена газовая или мазутная горелка. Данный признак присутствует в аналоге.

Внутри корпуса установлены два сообщающихся теплообменника, заполненные водой, выполненные в виде цилиндров разного диаметра, образованных способом кольцевой навивки труб.

Признаки - два сообщающихся теплообменника и теплообменники заполнены водой, присутствует в аналоге.

Имеется соединение теплообменников с коллекторами с обратной водой и с нагретой водой, размещенными в торце котла, противоположном торцу с горелками.

Признак - соединение теплообменников с коллекторами с обратной водой и с нагретой водой, размещенными в торце котла, противоположном торцу с горелками, эквивалентен признаку - трубки теплообменника соединены с подающей и приемной трубными досками, размещенными в торце котла, противоположном торцу с горелками.

Теплообменник большего диаметра не имеет зазоров между кольцами труб, и прилегает к внутренней поверхности котла, защищенной изнутри огнеупорной штукатуркой.

Теплообменник меньшего диаметра разделен на три зоны, отличающиеся плотностью навивки. Первая зона - камера сгорания, образованная плотно соединенными трубами; вторая - активная зона, образованная трубами, между которыми имеются зазоры; третья зона - зона возврата газов, образованная плотно соединенными трубами и перегородкой, установленной за теплообменником меньшего диаметра. Перегородка может быть

помещена внутри обечайки и выполнена с отверстиями, расположенными между теплообменниками, либо перегородка помещена только за теплообменником меньшего диаметра и кромки ее не достигают внутренних стенок обечайки.

Обычно в котел мощностью 1 МВт вода поступает из коллектора, диаметр которого - от 100 мм. Для обеспечения оптимальной скорости движения воды по трубам (0,7-1,5 м/сек) диаметр теплообменников должен быть, например 32 мм. Для этого из коллектора необходимо выпустить несколько труб соответствующего диаметра.

Нагретую выходящую воду также целесообразно собирать в коллектор. Котел может иметь коллектор для подвода сетевой воды, который соединен с трубами, образующими теплообменник большего диаметра.

Котел может иметь коллектор для сбора нагретой воды, который соединен с трубами, образующими теплообменник меньшего диаметра.

За перегородкой образуется камера сбора газов, откуда эти газы принудительно удаляются в дымоход.

Признак - камера сгорания - имеется в аналоге.

В пространстве между теплообменниками большего и меньшего диаметров установлены спирали, изогнутые из листовой стали. Эти спирали создают газоходы, формирующие вращательно-поступательное движение нагретых газов. Нагретые газы, проходя между витками труб в активной зоне, тем самым обеспечивается равномерный нагрев теплообменника большего диаметра.

Фронтальная часть котла, с установленной на ней горелкой для обеспечения доступа к теплообменникам, может быть выполнена съемной.

На фиг.1 представлена схема котла, где:

1 - корпус;

2 - огнеупорная штукатурка;

3 - теплообменник большего диаметра;

4 - теплообменник меньшего диаметра;

5 - спираль, выполненная из огнеупорной листовой стали;

6 - горелка;

7 - камера сгорания;

8 - активная зона;

9 - зона возврата газов;

10 - перегородка;

11 - отверстия в перегородке;

12 - камера сбора газов;

13 - коллектор с обратной водой;

14 - дымоход;

15 - коллектор с нагретой водой. На фиг.2 изображена схема движения газов, на фиг.3 изображена схема движения воды.

Заявляемый котел работает следующим образом.

В коллектор с обратной водой 13 поступает охлажденная вода. Вода продвигается под давлением по теплообменнику большего диаметра 3. В камере сгорания 7 установлена горелка 6, обогревающая эту зону. При этом, в первую очередь, нагревается вода в витках трубы теплообменника меньшего диаметра 4 в камере сгорания 7. Далее, через зазоры между витками трубы теплообменника меньшего диаметра 4 в активной зоне 8 нагретый воздух поступает в пространство между теплообменниками, где расположены спирали 5, изготовленные из огнеупорной листовой стали. Эти спирали образуют газоходы, проходя по которым, газы совершают вращательно-поступательное движение, обеспечивая равномерный нагрев воды в теплообменнике большего диаметра 3. Нагретые газы, которые не прошли через витки в активной зоне 8, попадают в зону возврата газов 9, нагревая при этом воду в трубах теплообменника меньшего диаметра 4 в этой зоне. Т.к. газы перемещаются внутри котла с определенной скоростью, то достигнув перегородки 10, они ударяются об нее, и возвращаются обратно. Частицы несгоревшего жидкого топлива вместе с газами, оказавшись внутри зоны возврата газов 9, ударившись о перегородку, возвращаются в зону горения 7 и там полностью сгорают. Через отверстия 11 отработанные газы проходят в камеру сбора газов 12. Нагретая вода собирается в коллекторе с нагретой водой 15 и выводится из котла. Таким образом, выполнятся цикл прохождения газов и воды внутри котла. Газы собираются в камере сбора газов 12, и принудительно (дымосос на чертежах не показан) через дымоход 14 выводятся из котла.

Пример исполнения.

В качестве корпуса котла применен резервуар от газовой емкостной установки, которые повсеместно демонтируются в связи с переводом жилья на природный газ. Газовый резервуар рассчитан на хранение в нем сжиженной пропан-бутановой смеси под давлением, и представляет собой весьма качественно выполненное изделие из стали 16ГС, пригодной для котлостроения, рассчитанной на работу в неблагоприятных условиях, и имеющей большой запас прочности. Газовый резервуар, пропаренный и очищенный от битумной изоляции, идеально подходит для изготовления корпуса котла. Для работы котла используется жидкое топливо. Внутри котла установлены четыре спирали, выполненные из огнеупорной листовой стали, образующие газоходы.

Котел, выполненный из резервуара от газовой емкостной установки, имеет генерируемую производительность 1,0 МВт/ч при расходе 96 кг печного топлива при весе - 3-4 т, габаритных размерах котла: длине - 3460 мм, высоте - 2250 мм, диаметре обечайки - 1420 мм.

1. Водогрейный котел, содержащий корпус, в котором имеется камера сгорания и активная зона, где в торце корпуса, примыкающем к камере сгорания, размещена горелка, оснащенная форсунками, а в активной зоне имеются два сообщающихся теплообменника, при этом в торце котла, противоположном торцу с горелкой, один из теплообменников имеет соединение с коллектором с обратной водой, а другой - с коллектором с нагретой водой, отличающийся тем, что котел изнутри обмурован огнеупорным слоем, теплообменники образованы способом кольцевой навивки труб и выполнены в виде цилиндров разного диаметра, при этом теплообменник большего диаметра плотно прилегает к стенке котла, а теплообменник меньшего диаметра помещен внутри него и разделен на три зоны, отличающиеся плотностью навивки труб, где первая зона - камера сгорания образована плотно соединенными трубами и торцом котла с горелкой, вторая зона - активная образована трубами, между которыми имеются зазоры, третья зона - возврата газов образована плотно соединенными трубами и перегородкой, установленной за зоной возврата газов, к тому же за перегородкой имеется пространство для сбора уходящих газов - камера сбора уходящих газов, соединенная с дымоходом.

2. Котел по п.1, отличающийся тем, что в активной зоне - в пространстве между теплообменниками большего и меньшего диаметров помещены спирали из листовой стали, образующие газоходы.

3. Котел по п.1, отличающийся тем, что фронтальная часть котла с установленной на ней горелкой выполнена съемной.

4. Котел по п.1, отличающийся тем, что перегородка помещена между обечайкой котла и изготовлена с отверстиями, расположенными между теплообменниками.

5. Котел по п.1, отличающийся тем, что перегородка помещена только за теплообменником меньшего диаметра.