Вакуумный водогрейный котёл-термосифон
VACUUM HOT-WATER THERMOSIPHON-BOILER

Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для улучшения теплотехнических характеристик водогрейных котлов.
Известны пароводяные водогрейные котлы по патенту RU 2278333, опубл. 2006.06.20, котельный блок которых представляет собой составной корпус из обечайки и камеры, в которой расположен трубный пучок теплообменника. В нижней части корпуса расположена топочная камера, в хвостовой части которой вварены вертикальные теплообменные трубы конвективного пучка и выходной патрубок для отвода дымовых газов. Продукты сгорания из топочной камеры проходят через газовый тракт, в котором расположен конвективный пучок, и далее отводятся в газоход котельной и через дымовую трубу удаляются в атмосферу. Тепло продуктов сгорания передается промежуточному теплоносителю - воде, которая кипит под разряжением. Котел при нагреве воды до 90°C и ниже работает под вакуумом. Образующийся при кипении пар поступает в межтрубное пространство трубчатки водонагревателя, где конденсируется, отдавая тепло конденсации нагреваемой воде, проходящей по трубчатке. Образовавшийся конденсат стекает обратно в зону кипения, таким образом весь процесс является замкнутым. Нагретая вода отводится в систему теплоснабжения. Теплопроизводительность таких котлов ограничена из-за недостаточной поверхности теплообмена и недостаточного использования его лучистой составляющей. Для повышения лучистой составляющей энергии теплообмена могут быть применены металлические сетки из жаропрочного материала, которые используются в качестве вторичных излучателей. Такие сетки также способствуют интенсификации сжигания газа и стабилизации горения.
Предлагаемый котел-термосифон позволяет устранить вышеперечисленные недостатки путем поддержания заданной температуры горячей воды на выходе из котла, что является задачей изобретения. Поставленная задача реализуется обеспечением взаимодействия между падением давления и теплопередачей, при этом коэффициент теплопередачи зависит от температурного перепада, который в свою очередь зависит от температуры кипения, являющейся функцией перепада давлений.
Технический результат изобретения - улучшение теплотехнических и энергетических характеристик котла. Это достигается введением в конструктивную схему котла мембранного расширительного бака, используемого для компенсации температурного расширения.
На чертеже показан вакуумный водогрейный котел-термосифон, вид спереди.
Вакуумный водогрейный котел-термосифон содержит горелку блочную 1, топочную жаровую трубу 2, в хвостовой части которой вварены вертикальные теплообменные трубы конвективного пучка; теплообменник (водонагреватель) 3 для получения горячей воды с помощью пара, образовавшегося при кипении воды под вакуумом. Водяная рубашка, окружающая камеру сгорания 2, и теплообменные трубы конвективного пучка осуществляют отбор тепла на всех стадиях теплообмена одновременно с помощью лучистого и конвективного теплообмена. В топочной жаровой трубе 2 установлен вторичный излучатель 4 в виде металлической сетки из жаропрочного материала и путем своего повышенного коэффициента излучения резко усиливает лучистую составляющую энергии теплообмена. Мембранный расширительный бак 5 представляет собой сосуд, разделенный мембраной на две камеры, в одной из которых находится под давлением газ (воздух), а другая часть его соединена с паровым пространством котла. Давление газа (воздуха) в баке 5 устанавливается и поддерживается на необходимом уровне при эксплуатации котла. Подключение в паровое пространство котла-термосифона мембранного расширительного бака 5 с целью компенсации температурных расширений обеспечивает получение заданной температуры воды на выходе из теплообменника котла.
Предлагаемый вакуумный котел-термосифон в автономном режиме работает следующим образом. Установленный в топочной камере котла для повышения лучистой составляющей теплообмена вторичный излучатель (металлическая сетка) из жаропрочного материала обеспечивает поддержание температуры насыщения пара в паровом пространстве, необходимой для подогрева воды в теплообменнике котла до заданной величины.
Вакуумный котел-термосифон обладает высокими энергетическими характеристиками.