ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в водогрейных котлах.
Известен водогрейный котел, содержащий вертикально расположенный корпус с топкой и внешней конвективной камерой, охватывающей топку и сообщенной с ней, горелку, установленную в крышке котла в зоне топки, выпускное отверстие, выполненное в корпусе котла вблизи его крышки, подводящий и отводящий коллекторы, размещенные соответственно вблизи днища котла и вблизи крышки котла, и поверхности нагрева, включающие экранную и конвективную части, расположенные соответственно в топке и во внешней конвективной камере, причем экранная часть выполнена в виде теплообменника, подсоединенного к подводящему и отводящему коллекторам, а внешняя конвективная камера сообщена с топкой через кольцевой зазор, образованный теплообменником и днищем котла (авторское свидетельство СССР №227567, МПК F24H 1/38, 1968).
Однако известный котел характеризуется недостаточным КПД (коэффициентом полезного действия), надежностью, прочностью, компактностью и технологичностью, а также сложен в изготовлении.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является повышение КПД котла, его надежности, прочности, компактности и технологичности, а также упрощение в его изготовлении.
Поставленная задача решается тем, что в водогрейном котле, содержащем вертикально расположенный корпус с топкой и внешней конвективной камерой, охватывающей топку и сообщенной с ней, горелку, установленную в крышке котла в зоне топки, выпускное отверстие, выполненное в корпусе котла вблизи его крышки, подводящий и отводящий коллекторы, размещенные соответственно вблизи днища котла и вблизи крышки котла, и поверхности нагрева, включающие экранную и конвективную части, расположенные
соответственно в топке и во внешней конвективной камере, причем экранная часть выполнена в виде теплообменника, подсоединенного к подводящему и отводящему коллекторам, а внешняя конвективная камера сообщена с топкой через кольцевой зазор, образованный теплообменником и днищем котла, согласно полезной модели теплообменник экранной части образован концентрично расположенными внутренним и внешним цилиндрами, между которыми размещена спиралевидная стенка, а конвективная часть образована ребрами, установленными на внешнем цилиндре теплообменника.
Поставленная задача решается также тем, что водогрейный котел может быть дополнительно снабжен коническим излучателем, расположенным на днище котла в зоне топки.
Поставленная задача решается также тем, что ребра конвективной части могут быть выполнены с шагом, уменьшающимся от днища к крышке котла.
На фиг.1 представлен предлагаемый водогрейный котел в продольном разрезе.
На фиг.2 - разрез А-А фиг.1.
На фиг.3 - вид А фиг.1, где корпус показан в продольном разрезе.
Предлагаемый водогрейный котел содержит вертикально расположенный корпус 1 (см. фиг.1) с топкой 2 и внешней конвективной камерой 3, охватывающей топку 2 и сообщенной с ней, горелку 4, установленную в крышке 5 котла в зоне топки 2, выпускное отверстие 6, выполненное в корпусе 1 котла вблизи его крышки 5, подводящий и отводящий коллекторы 7, 8, размещенные соответственно вблизи днища 9 котла и вблизи крышки 5 котла, и поверхности нагрева, включающие экранную и конвективную части, расположенные соответственно в топке 2 и во внешней конвективной камере 3. Экранная часть выполнена в виде теплообменника 10, подсоединенного к подводящему и отводящему коллекторам 7, 8. Теплообменник 10 экранной части образован концентрично расположенными внутренним и внешним цилиндрами 11 (см. фиг.2), 12, между которыми размещена спиралевидная
стенка 13 (см. фиг.1). Величина шага спирали стенки 13 выбирается такой, чтобы обеспечить движение воды с высокими скоростями для исключения образования накипи. Внешняя конвективная камера 3 сообщена с топкой 2 через кольцевой зазор 14, образованный теплообменником 10 и днищем 9 котла. Конвективная часть образована ребрами 15 (см. фиг.1, 2, 3), установленными на внешнем цилиндре 12 (см. фиг.2) теплообменника 10 (см. фиг.1). Ребра 15 (см. фиг.3) конвективной части могут быть выполнены с шагом, уменьшающимся от днища 9 к крышке 5 котла, что позволяет улучшить эффективность теплообмена. Котел может быть дополнительно снабжен коническим излучателем 16 (см. фиг.1 и 3) из огнеупорного материала, расположенным на днище 9 котла в зоне топки 2.
Водогрейный котел работает следующим образом.
Из горелки 4 (см. фиг.1) топливная смесь поступает в топку 2, где происходит горение топлива с выделением тепла. Часть выделившегося тепла за счет излучения от факела поглощается водоохлаждаемой поверхностью внутреннего цилиндра 11 (см. фиг.2) теплообменника 10 (см. фиг.1) экранной части. Дополнительно теплопередачу в нижней относительно холодной части топки 2 усиливает конический излучатель 16, нагревающийся от потока горячих газов, выходящих из топки 2, и обеспечивающий равномерное распределение газового потока по кольцевому зазору 14. Через кольцевой зазор 14 горячие продукты горения поступают во внешнюю конвективную камеру 3, проходят ее снизу вверх и отдают тепло ребрам 15 конвективной части, а также водоохлаждаемой поверхности внешнего цилиндра 12 (см. фиг.2) теплообменника 10 (см. фиг.1). По мере охлаждения газов уменьшается их физический объем, однако постепенно уменьшающееся живое сечение за счет уменьшения шага ребер 15 (см. фиг.3) от днища 9 к крышке 5 котла обеспечивает поддержание высокой скорости газов для обеспечения высокой скорости теплообмена в конвективной части. Охлажденные дымовые газы собираются и отводятся из внешней конвективной камеры 3 (см. фиг.1) через выпускное отверстие 6. Нагреваемая вода через подводящий коллектор 7
подается в нижнюю часть котла и далее поступает в теплообменник 10 экранной части. Внутри теплообменника 10 благодаря спиралевидной стенке 13, размещенной между концентрично расположенными внутренним и внешним цилиндрами 11 (см. фиг.2), 12, вода проходит по спирали снизу вверх с большими скоростями и нагревается за счет лучистого теплообмена от факела горения топки 2 (см. фиг.1) и дополнительно от конического излучателя 16, что исключает образование накипи. Нагретая вода из теплообменника 10 поступает в отводящий коллектор 8 и далее потребителю.
Предлагаемая конструкция водогрейного котла проста в изготовлении, надежна, прочна, компактна и технологична, и позволяет повысить КПД при работе по сравнению с аналогичными котлами.