ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ

2
2
Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в котлах, работающих в системах отопления при обогреве помещений площадью от 100 м до 2000 м.
Известен водогрейный котел в описании изобретения к авторскому свидетельству №1652768 А1, F 24 H 1/14, Бюл. №20 от 30.05.1991, авт. В.Л.Звягинцев, Г.Л.Звягинцев (аналог). Водогрейный котел, содержащий размещенную в корпусе топку с верхним, передним, задним и боковыми обрамляющими экранами из труб с плавниками, отличающийся тем, что с целью повышения теплопроизводительности и надежности, в каждой трубе верхнего экрана поперечно по всей длине установлены дымогарные трубы, выходные торцы которых расположены по разные стороны от вертикальной диаметральной плоскости трубы.
Котел, по п.1 отличающийся тем, что плавники верхнего экрана выполнены в виде дуги окружности, обращенной выпуклостью в сторону корпуса.
Недостатки данной конструкции котла: чрезмерная сложность в устройстве и дороговизна в изготовлении.
Известен также водогрейный котел в описании изобретения к авторскому свидетельству №1776927А1, F 24 H 1/08, Бюл. №43 от 23.11.1992, авт. Ю.М.Макутонин, В.Л.Маменко, А.А.Воробей и П.Ф.Андрющенко (аналог).
Водогрейный котел, содержащий размещенные в вертикальном корпусе топочную камеру, теплообменные секции, газоходы, соединенные с выходным патрубком посредством сборного короба, на стенке которого установлен датчик тяги, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы котла, выходной патрубок заведен в сборный короб частью своей длины, составляющей не менее половины длины теплообменника и выполненный с косым срезом в верхней части.
Недостатки: применение только при работе на газообразном топливе.
Наиболее близким техническим решением является бытовой водогрейный котел в описании изобретения к авторскому свидетельству №1760256А1, F 24 H 1/00, Бюл. №33 от 07.09.1992, авт. Б.Ю.Голубицкий, А.Ф.Белоус, Н.Д.Эйкалис (прототип). Бытовой водогрейный котел, содержащий топку, размещенную в водоохлаждаемом корпусе, снабженном змеевиковым теплообменником, выполненным из оребренных труб, отличающийся тем, что, с целью улучшения эффективности нагрева воды, теплообменник расположен в верхней части корпуса и выполнен из секций, соединенных между собой последовательно, в каждой из которых труба змеевика закручена по однозаходной винтовой линии, шаг между витками которой превышает двукратный диаметр труб.
Недостатки: достаточно высокая температура отходящих газов на выходе из котла, отсутствие возможности утилизации части тепла отходящих газов.
Технический результат предлагаемой полезной модели: снижение температуры отходящих газов с 70°С до 25-30°С, утилизация, не менее чем на 25%, тепла отходящих газов, экономия сжигаемого топлива не менее чем на 25%.
Технический результат достигается за счет того, что конструкция котла предусматривает в его устройстве наличие теплообменного элемента, состоящего из двух теплообменников: основного и дополнительного. Достижение утилизации тепла отходящих газов, снижения расхода сжигаемого топлива обеспечивается тем, что основной и дополнительный теплообменники не зависят друг от друга и работают автономно в совершенно независимых друг от друга системах отопления, располагаясь последовательно по вертикали - дополнительный над основным.
Отличительной особенностью заявленной полезной модели является то, что общие размеры котла остаются прежними и не происходит увеличения количества материала, необходимого для изготовления котла.
Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в конструкции котла применяется дополнительный
теплообменник, позволяющий: снизить температуру отходящих газов с 70°С до 25-30°С, поскольку конструкция котла обеспечивает расположение дополнительного теплообменника над основным, при выходе из которого отходящие газы имеют температуру одинаковую с температурой теплоносителя (воды) в этом теплообменнике (70-80°С), то при попадании в теплообменные трубы дополнительного теплообменника и прохождении по ним, отходящие газы дополнительно отдают тепло стенкам этих труб, нагревая при этом воду в дополнительном теплообменнике и охлаждаясь при выходе из него до температуры 25-30°С.; утилизировать не менее 25% тепла отходящих газов и тем самым сэкономить сжигаемого топлива не менее чем на 25%, что является дополнительным преимуществом и отличием предлагаемой конструкции котла от аналогов. Таким образом, предлагаемая конструкция водогрейного котла соответствует критерию полезной модели «новизна».
Сравнение предлагаемого решения с другими техническими решениями в данной области техники показывает, что применение труб в конструкции теплообменного элемента известно, но в данном случае за счет применения дополнительного теплообменника снижается температура отходящих газов до 25-30°С, утилизируется тепло отходящих газов и достигается экономия сгораемого топлива не менее, чем на 25%.
Таким образом, предлагаемая полезная модель обладает признаками позволяющими сделать вывод о ее соответствии критерию «существенные отличия».
На фиг.1 изображен вертикальный разрез водогрейного котла предлагаемой полезной модели.
На фиг.2 изображено горизонтальное сечение котла по основному теплообменнику А-А, это же изображение является и горизонтальным сечением котла по дополнительному теплообменнику Б-Б, поскольку эти теплообменники отличаются только длиной отрезков труб, а все остальное в их конструкции одинаково.
Сущность полезной модели.
Водогрейный котел состоит из четырех основных частей: топки 1, где происходит сгорание твердого или газообразного топлива; теплообменного элемента, состоящего из основного теплообменника 2; дополнительного теплообменника 3 и колпака 4 для сбора дымовых газов и отвода их через стояк дымовой трубы в атмосферу.
Теплообменник основной 2 состоит из определенного количества отрезков труб, которые по концам все вварены в торцевые фланцы так, чтобы внутри труб оставался сквозной проход для горячих газов (размещение труб во фланцах одинаковое и показано на фиг.2). Количество труб, их длина и диаметр определяются конструкцией котла для определенной отапливаемой площади. Верхний и нижний торцевые фланцы с четырех сторон металлическими листами, являющимися фактически боковыми стенками, свариваются в герметичный короб, внутри которого находится вода, являющаяся теплоносителем.
Дополнительный теплообменник 3 устроен аналогично основному, с той лишь разницей, что длина отрезков труб составляет половину длины отрезков труб основного теплообменника, что является достаточным, как показала практика, для отбора дополнительного тепла при прохождении горячих газов через этот теплообменник.
Основной теплообменник 2 расположен сразу над топкой 1, откуда горячие газы попадают во внутренние полости труб данного теплообменника. Дополнительный теплообменник 3 расположен сразу над основным теплообменником 2 и завершает конструкцию котла колпак 4, который собирает дымовые газы и направляет их в стояк дымовой трубы.
Пример работы котла: горячие газы из топки 1 попадают во внутренние полости труб основного теплообменника 2 и при движении по длине труб отдают тепло внутренним поверхностям стенок труб данного теплообменника, а наружные поверхности этих труб омываются теплоносителем - водой, которая нагреваясь, через патрубки 6 и 7 от
основного теплообменника 2 поступает в основную систему отопления для обогрева спальных помещений и в которой обеспечивается кругооборот теплоносителя. Горячие газы после выхода из труб основного теплообменника 2 попадают во внутренние полости труб дополнительного теплообменника 3, наружные поверхности труб которого также омываются водой, являющейся теплоносителем другой автономной системы отопления, в которой также обеспечивается кругооборот теплоносителя, и служащей для отопления неспальных помещений (площадок, коридоров, веранд, гаражей и т.п.).
После выхода из дополнительного теплообменника 3 дымовые газы попадают в колпак 4, где собираются и по трубе направляются в стояк дымовой трубы. Таким образом, применение дополнительного теплообменника позволяет снизить температуру отходящих газов с 70° С до 25-30°С, утилизировать не менее 25% тепла отходящих газов и сэкономить не менее 25% топлива.
Промышленная применимость.
Сборка котла осуществляется на сварке через асбестовое уплотнение. Сначала ставится асбестовое уплотнение между топкой и основным теплообменником 2, и эти два элемента котла свариваются в одно целое. Затем ставится уплотнение асбестовое между основным 2 и дополнительным 3 теплообменниками, и затем дополнительный теплообменник приваривается к основному 2. Колпак 4 ставится на дополнительный теплообменник 3 через асбестовое уплотнение и остается неприваренным, поскольку должен быть съемным для выполнения работы по очистке от нагара и копоти внутренних поверхностей труб теплообменников основного и дополнительного. Завершающим этапом сборки и подготовки котла к работе является установка соединительной трубы от колпака до стояка дымовой трубы.