ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ

Изобретение относится к энергетике, к технике генерирования тепловой энергии с помощью каталитических нагревательных элементов, работающих на принципе сжигания топлива, преимущественно твердого, и может быть использовано для автономного водяного отопления и круглогодичного обеспечения горячей водой бытовых и производственных помещений.
Известен водогрейный котел, содержащий корпус, топочную камеру, размещенную в корпусе с образованием водяной рубашки между ними, патрубок подвода холодной (обратной) воды и горелочное устройство, которые размещены в нижней части соответственно водяной рубашки и топочной камеры, патрубок отвода горячей воды и дымовыводящий патрубок, при этом в нижней части топочной камеры над горелочным устройством установлен теплообменник в виде пучка труб, размещенных наклонно и закрепленных обоими концами в соответствующих противоположных стенках топочной камеры с образованием коллекторов соответственно входного и выходного, причем входной коллектор размещен ниже, чем выходной, и соединен с водяной рубашкой, а выходной коллектор соединен с патрубком отвода горячей воды, высота корпуса и топочной камеры развиты вверх, водяная рубашка образована вертикальными стенками корпуса и топочной камеры и над пучком труб размещен дополнительный теплообменник, при этом в верхней части водяной рубашки выполнен канал для стравливания воздуха, а со стороны входного коллектора в верхней части водяной рубашки выполнен переливной канал, причем соединение входного коллектора с водяной рубашкой и выходного коллектора с патрубком отвода горячей воды осуществлено посредством емкостей соответственно сливной, установленной со стороны входного коллектора и переливного канала, и выпускной, установленной со стороны выходного коллектора и патрубка отвода горячей воды (см. патент РФ №2273802 по кл. F24H 1/44 за 2004 г.).
Недостатком этого вида котлов является сложность конструкции, невысокий КПД, значительная потеря тепла и уменьшение времени загрузки топлива в процессе эксплуатации.
Так же известен водогрейный котел, содержащий установленный в кожухе с зазором относительно него корпус, в котором размещены теплообменник, выполненный в виде спирали, топочное устройство с дымоходом, спираль имеет коническую форму, сужающуюся к верхней части корпуса, топочное устройство охватывает спираль, во всей высоте расположенное в кожухе, кольцевой формы, а теплообменник расположен соосно ему, при этом кожух выполнен из двух стенок с теплоизоляцией между ними, а на его боковой поверхности имеется смотровой люк (см. патент РФ на полезную модель №83599 по кл Р24Н 1/44 за 2008 г.).
Недостатком этого вида котлов является сложность конструкции, невысокий КПД, значительная потеря тепла и уменьшение времени загрузки топлива в процессе эксплуатации.
Техническим результатом заявленного водогрейного котла является упрощение конструкции, повышение КПД и снижение расхода топлива в процессе эксплуатации.
Указанный технический результат достигается тем, что в предложенном водогрейном котле, содержащем корпус, топочную камеру, размещенную в корпусе с образованием водяной рубашки между ними, патрубок подвода холодной воды, патрубок отвода горячей воды и дымовыводящей трубой, колосниковую решетку с поддувалом, полость поддувала выполнена ниже топочной камеры и по большей мере равной ширине и длине топочной камеры, колосниковая решетка выполнена пустотелой, внутренняя полость которой соединена с водяной рубашкой, колосниковая решетка выполнена в виде нескольких параллельных ветвей с зазором между ними, на наружной поверхности каждой ветви выполнена ребра жесткости, каждая ветвь колосниковой решетки выполнены в виде многогранника, а ребра жесткости ветвей колосниковой решетки выполняют линии пересечения граней многогранника.
На графической части изображено:
На фиг. 1 - общий вид котла;
На фиг. 2 - сечение по А-А фиг. 1;
На фиг. 3, 4, 5 - сечение по Б-Б фиг. 2.
Как показано в графической части, предлагаемый водогрейный котел содержит корпус 1. Внутри корпуса 1 имеется топочная камера 2 и поддувало 3, закрытые дверцами 4 и 5. Сверху и с боков топочную камеру 2 охватывает водяная рубашка 6. Водяная рубашка 6 соединена патрубком 7 для подвода холодной воды и патрубком 8 для отвода горячей воды. Между топочной камерой 2 и поддувалом 3 расположена колосниковая решетка 9, выполненная из нескольких ветвей 10. Каждая ветвь 10 колосниковой решетки 9 выполнена пустотелой в виде сквозного отверстия 11 по всей длине ветви 10. Отверстие 11 ветвей 10 может быть круглым или в виде многогранника (треугольника, квадрата, шестигранника и т.д.) в поперечном сечении. Когда ветви 10 решетки 9 выполнены круглыми в виде трубы, на наружной поверхности располагаются ребра 12, когда выполнены в форме многогранника - ребрами являются линии пересечения граней. Топочная камера 2 снабжена трубой 13. Внутрь топочной камеры 2 закладывается топливо 14, а из поддувала 3 через зазор 15 подводится воздух.
Работа предлагаемого котла осуществляется следующим образом. Перед запуском котла в водяную рубашку 6 заливается жидкий теплоноситель, например вода. Затем открывается дверца 4 и через нее в топочную камеру2 закладывается топливо 14 и поджигается. Затем открывается дверца 5, а дверца 4 закрывается. Топливо 14 сгорает, а образующееся при горении тепло нагревает внутренние стенки водяной рубашки 6, а от них тепло нагревает воду. Одновременно тепло передается на колосниковую решетку 9 и нагревает жидкий теплоноситель в отверстиях 11 ветвей 10. Газообразные отходы горения топлива удаляются из топочной камеры 2 за ее пределы. Угли топлива 14 удерживаются на колосниковой решетке 9, а мелкая часть топлива типа остывшей золы проваливается через зазор 15 в полость поддувала 3 и при необходимости удаляется из него. По мере сгорания топлива 14 его периодически закладывается следующая порция топлива 14 через дверцу 4 и процесс продолжается.
Выполнение колосниковой решетки 9 с отверстиями 11 позволяет увеличить площадь нагрева теплоносителя в водяной рубашке 6. Известно, что большая температура нагрева топлива располагается в углях (тлеющей части топлива). Поэтому больший нагрев воды осуществляется в отверстиях 11 ветвей 10 колосниковой решетки 9. Вода, нагреваясь, выталкивается в боковые сплошные полости водяной рубашки 6, а из нее осуществляется циркуляция воды без дополнительных насосов. В случае, когда ветви 10 колосниковой решетки 9 выполнены в виде тонкостенной круглой трубы, то не ней выполнены ребра 12, для исключения деформации трубы при нагреве. В случае, когда ветви выполнены в виде многогранника, то ребрами являются линии пересечения граней и дополнительно ребер жесткости не требуется.
Использование водогрейного котла предлагаемой конструкции позволяет увеличить КПД за счет увеличения поверхности нагрева, за счет использования места расположения топлива при горении и увеличить время нагрева теплоносителя одной порции топлива, что приводит к снижению расхода топлива при одних и тех же заданных температурах нагрева воды. Кроме того, за счет разницы температуры нагрева теплоносителя позволяет осуществлять циркуляцию теплоносителя внутри системы отопления без применения дополнительных насосов, что снижает расходы на использование других источников энергии и упрощает конструкцию самого водогрейного котла по сравнению с известными конструкциями аналогичных устройств.