КОТЕЛ ДВУХКОНТУРНЫЙ ВОДОГРЕЙНЫЙ КОНТАКТНЫЙ (КДВК)

Полезная модель относится к теплоэнергетике, а именно водогрейным котлам работающем на твердом топливе, уголь, торф, древесина.
Используемые, в настоящее время, твердотопливные водогрейные котлы имеют газотрубную конструкцию, основным недостатком которой является отложение слоя летучей золы на теплопередающих поверхностях. При этом снижается КПД котла и возникает необходимость, очистки труб вручную, либо внесения в конструкцию котла очищающих устройств. Так же в таких котлах извлекается только низшая теплота сгорания топлива.
Котел КДВК работает по принципу контактных водонагревателей, когда тепло дымовых газов снимается при непосредственном соприкосновении теплоносителя и дымовых газов, при этом твердые частицы улавливаются циркулирующей жидкостью. Наиболее близкими по типу являются:
- контактный водонагреватель RU (11) 2236650 (13) С1 (51) 7 F24H 1/10 2004.09.20;
- контактный котел ФНКВ-1, гл. 39; Соснин Ю.П., Бухаркин Е.Н. «Бытовые печи, камины и водонагреватели» - М.: Стройиздат, 1985 - 368 с, ил. С 66
В указанных аппаратах, так же происходит непосредственное соприкосновение дымовых газов с циркулирующей жидкостью. Котел ФНКВ-1 является наиболее близким аналогом, для увеличения поверхности контакта дымовых газов с жидкостью в нем используется слой насадки.
Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, заключается в улучшении эксплуатационных качеств котла и повышении его КПД за счет извлечения высшей теплоты сгорания.
Данная задача достигается за счет того, что летучая зола улавливается циркуляционной водой в контактной камере и отделяется от потока в сепараторе. Для исключения попадания загрязнений в систему теплопотребления котел имеет промежуточный теплообменник, первый контур теплообмена. Для извлечения высшей теплоты сгорания топлива котел оснащен экономайзером, второй контур теплообмена. Для удаления дымовых газов используется воздушный
эжектор, так как использования механического дымососа затруднено из-за высокого влагосодержания дымовых газов.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является увеличение времени между регламентным обслуживанием котла, стабильные показатели теплопередачи, высокий КПД котла.
Технологическая схема котла КДВК представлена на Фиг. 1 графического приложения. Котел состоит из следующих частей: 1 - контактная камера; 2 - теплообменник; 3 - экономайзер; 4 - эжектор дымовых газов; 5 - шламонакопитель с сепаратором; 6 - побудительный вентилятор эжектора; 7 - циркуляционный насос. Принцип работы котла следующий:
Дымовые газы от устройства сжигания твердого топлива (горелка, либо печь) поступают в контактную камеру через охлаждаемый патрубок (портал). Портал охлаждается циркуляционной водой, используемой в качестве промежуточного теплоносителя. Контактная камера представляет собой цилиндрическую стальную обечайку, внутри которой на колосниковой решетке размещен слой насадки, стальных колец Рашига. Для орошения насадки установлены распылительные форсунки. Дымовые газы, контактируя с циркуляционной водой на поверхности насадки, отдают тепло и уходят в экономайзер вместе с водяным паром от частичного испарения циркуляционной воды. Циркуляционная вода принимает тепло дымовых газов, улавливает твердые примеси, летучую золу, и стекает в нижнюю часть контактной камеры.
К нижней части контактной камеры, прикреплен кожухотрубный теплообменник, первый контур теплообмена, в межтрубное пространство которого подается основной теплоноситель. Циркуляционная вода и теплоноситель движутся в теплообменнике противотоком. Нагретый теплоноситель поступает в систему теплопотребления, а циркуляционная вода поступает в шламонакопитель с сепаратором. Для исключения отложения шлама на поверхности трубок диаметр трубок рассчитывается на развитый турбулентный режим, а внутренняя поверхность трубок полируется.
В шламонакопителе от циркуляционной воды сепаратором отделяются твердые примеси, которые оседают в донной части в виде шлама. Сепаратор работает за счет изменения направления потока жидкости и представляет собой стакан с глухой верхней частью, внутрь которого введен патрубок отвода циркуляционной воды. Поток воды, входя в зазор между стаканом сепаратора и обечайкой шламонакопителя, увеличивает скорость. Пройдя нижнюю кромку стакана, поток резко меняет направление на противоположное. Так же теряет скорость потока из-за большего сечения внутреннего пространства сепаратора по отношению к зазору между стаканом и обечайкой. Выход твердых частиц из ядра потока происходит за счет сил инерции. Осадок шлама периодически сливается из накопителя.
Дымовые газы с водяным паром, из верхней части контактной камеры, поступают в экономайзер. Экономайзер, позволяющий извлекать высшую теплоту сгорания топлива, второй контур теплообмена, так же представляет собой кожухотрубный теплообменник, прикрепленный непосредственно к верхней части контактной камеры. В межтрубное пространство подается питающая вода, которая движется противотоком к дымовым газам. В экономайзере происходит конденсация водяного пара от частично испарившейся циркуляционной воды и химической воды, полученной при сгорании топлива. Дымовые газы охлаждаются до температуры порядка 50…60°С, т.е. котел работает в конденсационном режиме, что повышает его КПД. Дымовые газы удаляются из котла в дымовую трубу воздушным эжектором. Дымовая труба имеет коаксиальное устройство. Через межтрубное пространство проходит уличный воздух и вентилятором подается в сопло эжектора. При смешивании холодного воздуха с дымовыми газами происходит конденсация остаточных паров воды, которые стекают в экономайзер, а из него, вместе с остальным конденсатом, обратно в контактную камеру. Конденсация пара химической воды, от горения топлива, создает дебет воды в циркуляционном контуре. Этот избыток сливается из котла вместе со шламом.
КДВК может использоваться как котел-утилизатор тепла дымовых газов мусоросжигательных установок, так как контактная камера, по сути, представляет собой насадочный скруббер. В этом случае в циркуляционную воду вводятся реагенты для нейтрализации кислых газов, диоксинов и бенз(а)пирена.
Чертеж котла КДВК мощностью 15 кВт представлен на Фиг. 2 графического приложения.