ОТОПИТЕЛЬНЫЙ КОТЕЛ

ОТОПИТЕЛЬНЫЙ КОТЕЛ
Полезная модель относится к теплотехнике и может быть использована для обогрева индивидуальных и многоквартирных домов, а также для подогрева воды на бытовые нужды.
Известен отопительный котел, содержащий топочную камеру, расположенный над ним конвективный пучок, в котором происходит передача тепла от продуктов сгорания газа находящейся в котле воде. Топка обмурована огнеупорным кирпичом (см. а.с. СССР № 985628, кл. F 24 Н 1/00, от 1981 г).
Недостатком известного устройства является низкая эксплуатационная надежность из-за длительного воздействия топочных газов на наружную поверхность конвективного пучка в котле, который является неохлаждаемым. Кроме того, тяжелая обмуровка увеличивает габариты котла.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту является отопительный котел, включающий топку с горелкой и системой подвода в нее газа и воздуха, конвективный пучок и экономайзеры. Наружная поверхность котла обмурована огнеупорным кирпичом. Для отвода отработанных в котле выполнен дымосос (см. Л.Р. Стойкий Машинист (кочегар) котельных на жидком и газообразном топливе. М., Недра, 1975 , с.170-171) .
МПК6 F 24 H 1/00
В топку котла газ подается по патрубку от газорегулирующей установки (ГРУ). Подача газа и воздуха в топку регулируется установленными на каждом патрубке подвода газа и подвода воздуха задвижками , вручную оператором. Газ в топку поступает под давлением 0,1-1,0 атм.
Однако известное устройство имеет низкую эффективность работы. Это объясняется тем, что конструкция такого котла не позволяет эффективно сжигать топливо в топке, поскольку из-за ручного регулирования (задвижками ) подачи газа и воздуха в топку невозможно выровнять величины их давлений. Как следствие - происходит неполное сжигание топлива, либо его перерасход.
Также такой котел не обеспечивает регулирование мощности нагрева в зависимости от условий эксплуатации (например, в зимнее или летнее время, размеров отапливаемых помещений и т.д.).
Еще одним недостатком известного отопительного котла являются большие габариты из-за громоздкой обмуровки, необходимой для уменьшения тепловых потерь, а также из-за необходимости использования громоздкого дымососа.
Целью полезной модели является повышение эффективности работы отопительного котла за счет обеспечения регулирования мощности в процессе работы и снижения потерь тепла при уменьшении габаритов .
Дополнительной целью является универсальность котла.
Поставленная цель достигается тем, что в известной отопительном котле, включающем корпус с наружной рубашкой, размещенную в нем топку с горелкой и системой подвода в нее газа и воздуха, конвективный пучок и экономайзеры, новым является то, что система подвода газа и
воздуха в топку содержит смеситель газа и воздуха с патрубками подачи газа и воздуха и блок регулирования мощности котла, включающий установленные на патрубках подачи газа и воздуха сдвоенный редуктор и регулировочные краны, связанные с электродвигателем. Наружная рубашка корпуса выполнена в виде полого металлического кожуха, заполненного воздухом под давлением, охватывающего снаружи конвективный пучок и экономайзеры, и соединена с патрубком подачи воздуха в смеситель, а экономайзеры выполнены в виде модулей.
Благодаря предложенному конструктивному выполнению системы подвода газа и воздуха в топку котла, обеспечивается эффективное сжигание топлива в топке , и тем самым повышается КПД котла. Установка в патрубках подачи газа и воздуха спаренного редуктора позволяет точно выровнять величины давлений газа и воздуха и подать их в смеситель и далее в топку под давлением , что является необходимым условием наиболее полного сжигания топлива. А установка на патрубках подачи газа и воздуха перед смесителем регулировочных кранов, управляемых электродвигателем по заданной программе, позволяет автоматически регулировать мощность котла от малых величин до больших за счет расширения диапазона рабочих давлений подаваемых в топку газа и воздуха. Наличие блока регулирования мощности котла позволяет быстро реагировать на аварийные ситуации его работы: регулировочные краны в доли секунды отключают подачу топлива в топку.
Благодаря тому, что наружная рубашка выполнена в виде полого металлического кожуха, заполненного воздухом под давлением, исключается громоздкая обмуровка, необходимая для исключения потерь тепла с поверхностей нагрева котла, что значительно уменьшает габариты, снижает материалоемкость котла. При этом наружная рубашка в заявляемом
котле позволяет использовать находящийся в ней подогретый воздух для подачи его вместе с газом в топку , что улучшает процесс сжигания топлива, т.к. воздух подводится нагретый.
Наличие экономайзеров позволяет уменьшить потери тепла с уходящими дымовыми газами. А выполнение экономайзеров в виде модулей делает устройство к тому же универсальным, т.к. обеспечивает регулирование мощности котла за счет изменения количества таких модулей в зависимости от условий эксплуатации. Уменьшая число модулей, котел может найти применение для обогрева малых объемов жилых помещений, либо, например, только для подогрева воды на бытовые нужды летом и т.п. Увеличивая количество модулей , можно обеспечить эффективный нагрев котла при больших давлениях подаваемого газа и воздуха в топку, а , следовательно, и при больших скоростях движения топочных газов в конвективном пучке и экономайзерах, обеспечивая тем самым требуемую температуру воды на выходе из котла при высоком КПД.
При этом работа котла на дымовых газах под давлением исключает необходимость использования громоздкого дымососа.
Таким образом, предлагаемое устройство является высокоэффективным в работе, т.к. обеспечивает возможность регулирования мощности и широкий диапазон регулирования. При этом обеспечивается эффективное сжигание топлива, снижение тепловых потерь и значительно уменьшаются габариты котла.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлен заявляемый отопительный котел.
Отопительный котел содержит топку 1 с горелкой 2, переходящую в камеру догорания 3. Над топкой 1 расположен конвективный пучок 4, выполненный в виде ряда изогнутых труб в горизонтальной и вертикальной плоскостях, и экономайзеры 5,6 и 7. Корпус котла выполнен
с наружной рубашкой в виде полого металлического кожуха 8, заполненного воздухом под давлением. Кожух 8 связан с патрубком 9 подачи воздуха в смеситель 10. По другому патрубку Ив смеситель 10 подают газ. Кроме того, система подвода газа и воздуха в топку 1 включает установленные на патрубках 9 и 11 сдвоенный редуктор 12 и регулировочные краны 13, связанные с электродвигателем 14. Питание электродвигателя может осуществляться, например, по программе ЭВМ. Трубы конвективного пучка 4, а также трубы экономайзеров 5,6 и 7 охлаждаются омывающей их снаружи водой. Нагретая вода из конвективного пучка 4 по патрубку 15 поступает потребителю, а отработанные дымовые газы выводятся под давлением в атмосферу по патрубку 16.
Экономайзеры 5,6 и 7 выполнены в виде модулей и могут легко отделяться (присоединяться) от котла.
Работает устройство следующим образом. В кожух 8 по патрубку 17 под давлением не менее 1-2 атм закачивают воздух. При прохождении через рубашку кожуха 8 воздух нагревается. Нагретый воздух подают на вход патрубка 9 подачи воздуха в смеситель 10. По патрубку 11 в смеситель 10 подают газ под давлением не менее 1 атм. Газ и воздух поступают на сдвоенный редуктор 12, на выходе которого давления уравниваются. Затем газ и нагретый воздух поступает в смеситель 10, в котором происходит их смешивание. Регулировочными кранами 13 с помощью электродвигателя 14 автоматически настраивают работу топки 1 на требуемую мощность котла.
Газовоздушная смесь из смесителя 10 поступает через горелку 2 в топку 1, в которой происходит сгорание смеси. Процесс горения смеси завершается в камере догорания 3, откуда продукты горения - дымовые газы - поступают в высокотемпературную камеру нагрева (порядка 1300°С) - конвективный пучок 4, и , проходя по трубам конвективного пучка,
отдают тепло омывающей их воде. На выходе конвективного пучка 4 температура дымовых газов уменьшается не менее, чем в 2 раза.
Для исключения потерь тепла с уходящими дымовыми газами эти газы подают в экономайзеры 5,6 и 7, на выходе последнего из которых температура газа и воды уравниваются. Дымовые газы из конечного экономайзера по дымоходу 16 выпускаются в атмосферу под небольшим давлением.
Вода из конвективного пучка 4 забирается по патрубку 15 для отопления жилых помещений. Прошедшая через систему отопления вода подается в конечный экономайзер по патрубку 18, циркуляция воды производится принудительно с помощью насоса.
Таким образом, широкий диапазон мощности предлагаемого отопительного котла позволяет эффективно его использовать в разнообразных условиях эксплуатации: как в зимнее, так и в летнее время, для обогрева как одиночных жилых домов, так и многоквартирных. При этом обеспечивается простота регулирования мощности котла.
Устройство несложное и удобное в эксплуатации.
Габариты котла уменьшаются Не менее, чем в 2,5 раза по сравнению с известным по прототипу отопительным котлом.
8 февраля 1999 г.&ЛШ А.Б.Ситников