КОТЕЛ СТАЛЬНОЙ ВОДОГРЕЙНЫЙ

Полезная модель относится к области теплоснабжения и может быть использована в качестве генератора тепла на твердом топливе, предпочтительно на отходах деревообрабатывающего производства, для отопления и горячего водоснабжения жилищно-коммунальных и промышленных объектов в любых климатических условиях.
Известен отопительный котел (см. патент СССР №568388, F24H 1/44), содержащий топочную камеру, заключенную в водяную рубашку, горелку, дымоотводящий патрубок, дополнительную водяную рубашку, расположенную в верхней части топочной камеры и соединенную с водяной рубашкой посредством трубопроводов, дымогарные трубы, размещенные в дополнительной водяной рубашке в продольном направлении.
Этот котел имеет следующие недостатки:
- сложность конструкции, обусловленная наличием дополнительной водяной рубашки, расположенной в верхней части топочного пространства;
- наличие прямоточной схемы движения воды, находящейся в водяной рубашке, и печных газов.
Известен водогрейный котел (см. а.с. СССР №989263, F24H 1/36), который устраняет один из недостатков аналога, например проще по конструкции из-за простоты изготовления и монтажа водяной камеры.
Он содержит снабженную водяной рубашкой топку с встроенной в ее верхнюю часть водяной камерой, в полости которой размещены дымогарные трубы, сообщенные своими входными участками с топкой, и продольная перегородка, установленная ниже дымогарных труб, образующая с нижней стенкой водяной камеры щелевой канал, сообщенный одним своим торцом со стороны входных участков дымогарных труб с полостью водяной камеры, а противоположным торцом - с водяной рубашкой.
Этот котел имеет следующий недостаток: сравнительно низкая температура нагрева воды и сравнительно большой расход топлива из-за наличия прямоточного движения воды и печных газов (см. «Теплотехника» под ред. А.П.Баскакова, «Энергоатомиздат», Москва, 1991 г., стр.107).
Этот котел принят за прототип, т.к. имеет наибольшее количество общих признаков с предлагаемым решением: топка с водяной рубашкой; сообщенная с водяной рубашкой водяная камера, в полости которой установлены связанные с топкой дымогарные трубы и продольная перегородка.
Задачей полезной модели является повышение температуры нагрева воды и снижение расхода топлива за счет создания противотока воды и печных газов путем обеспечения поворота воды в теплообменнике.
Поставленная задача достигается тем, что стальной водогрейный котел, содержащий топку с водяной рубашкой и сообщенную с водяной рубашкой водяную камеру, в полости которой установлены связанные с топкой дымогарные трубы и продольная перегородка, снабжен двумя оборотными камерами, в которых установлены сопла вторичного дутья, и дымососом, а продольная перегородка установлена по оси водяной камеры с образованием поперечного щелевого канала.
Причем дымосос выполнен с регулятором скорости движения уходящих печных газов.
На фиг.1 изображена схема стального водогрейного котла, продольный разрез.
На фиг.2 - разрез А-А фиг.1.
На фиг.3 - разрез Б-Б фиг.1.
Стальной водогрейный котел содержит топку 1, соединенную с теплообменником 2.
Топка выполнена в виде горизонтально расположенной трубы с заглушенными торцами 3 и 4. В торце 3 размещена дверца 5 для загрузки твердого топлива. Она может быть выполнена с тепловым экраном. В нижней
части топки 1 выполнено окно 6, в котором размещена водоохлаждаемая колосниковая решетка 7.
В верхней части топки 1 в противоположной стороне от дверцы 5 установлен патрубок 8 с фланцем для прохода продуктов сгорания топлива и для соединения топки 1 с теплообменником 2. Топка 1 размещена в трубе 9 с зазором 10 для прохода воды. Труба 9 выполнена с заглушенными торцами 11, 12 и установлена на стойках 13, между которыми образовано пространство 14 для сбора золы. В торце 12 снизу установлен патрубок 15 для подачи холодной воды. В верхней части трубы 9 в противоположной стороне от патрубка 15 установлен патрубок 16 с фланцем для соединения с теплообменником 2 и для прохода воды из зазора 10 в теплообменник 2. Торцы 3 и 4 топки 1 могут быть жестко соединены стяжками 17 с торцами 11 и 12 соответственно для предотвращения их деформации при работе котла под рабочим давлением. В торце 11 выполнено окно для размещения дверцы 5.
Теплообменник 2 выполнен в виде горизонтально расположенной трубы с заглушенными торцами 18 и 19. На расстоянии 0,3 м и 0,2 м от торцов 18 и 19 соответственно установлены поперечные перегородки 20 и 21, а по оси теплообменника 2 установлены две продольные перегородки 22 и 23. Объемом между поперечными перегородками 20, 21 и цилиндрической поверхностью теплообменника 2 образована водяная камера 24. Длина продольной перегородки 23 меньше длины водяной камеры 24, а ширина равна внутреннему диаметру водяной камеры 24. Перегородка 23 жестко закреплена по ширине с цилиндрической поверхностью водяной камеры 24, а по длине жестко закреплена одним концом с поперечной перегородкой 21. Другой конец продольной перегородки 23 установлен с образованием поперечного щелевого канала 25 с перегородкой 20 для прохода воды. Продольной перегородкой 23 водяная камера 24 разделена на две части: верхнюю и нижнюю.
В верхней части размещен пучок 26 дымогарных труб, в нижней - пучок 27 дымогарных труб. Концы дымогарных труб закреплены в поперечных
перегородках 20 и 21. Объем между заглушенным торцом 18 теплообменника 2 и поперечной перегородкой 20 разделен продольной перегородкой 22 на левую оборотную камеру 28 и выходную камеру 29 печных газов. В оборотной камере 28 установлены патрубок 30 с фланцем для прохода продуктов сгорания топлива и для соединения с топкой 1 и сопло 31 вторичного дутья для дожигания не сгоревших в топке 1 частиц топлива и горючих газов. Оборотная камера 28 выполнена со смотровым люком 32. Выходная камера 29 печных газов оборудована дымососом 33 с регулятором 34 скорости движения уходящих газов, выполненного в виде дросселирующей заслонки, управляемой вручную, для обеспечения оптимального режима работы котла в зависимости от параметров сжигаемых отходов древесины, например влажности, и смотровым люком 35.
Выходным патрубком 8 топки 1 и входным патрубком 30 оборотной камеры 28 образован дымоход 36 для прохода печных газов из топки 1 в нижний пучок 27 дымогарных труб теплообменника 2.
В нижней части теплообменника 2 в противоположной стороне от входного патрубка 30 и левее поперечной перегородки 21 в водяной камере 24 установлен входной патрубок 37 с фланцем для соединения с трубой 9 и для прохода воды. Выходным патрубком 16 трубы 9 и входным патрубком 37 водяной камеры 24 образован водовод 38. Объемом между торцом 19, поперечной перегородкой 21 и цилиндрической поверхностью теплообменника 2 образована оборотная камера 39, в которой установлено сопло 40 вторичного дутья. Торец 19 может быть выполнен с возможностью съема, т.е. в виде герметичной съемной крышки для обеспечения доступа к дымогарным трубам при проведении профилактических и ремонтных работ. Для облегчения съема такой крышки котел может быть оснащен поворотным консольным манипулятором (не показан).
Для удаления золы и регулирования подачи атмосферного воздуха в топку 1 предусмотрена дверца 41.
Для контроля параметров теплоносителя (воды) и предотвращения аварийной ситуации в котле установлены предохранительные клапаны, датчик давления, датчик температуры (не обозначены).
Выходной патрубок 42 размещен в верхней части теплообменника 2 в водяной камере 24 левее поперечной перегородки 21 и присоединен к системе трубопроводов котельной.
Работа водогрейного котла.
Продукты сгорания (печные газы) из топки 1 поступают по дымоходу 36 в левую оборотную камеру 28, где поворачиваются на 90° и по нижнему пучку 27 труб поступают в правую оборотную камеру 39, где совершают поворот на 180° и поступают в верхний пучок 26 труб, а затем в выходную камеру 29, откуда с помощью дымососа 33 поступают в систему дымоудаления. Не полностью сгоревшие частицы топлива и горючие газы дожигаются с помощью сопел 31 и 40 вторичного дутья в оборотных камерах 28 и 39.
Вода через входной патрубок 15 заполняет зазор 10, образуя водяную рубашку топки 1, где предварительно нагревается, перемещаясь поперечно-противоточно печным газам топки, и через водовод 38 поступает в нижнюю часть теплообменника 2, где омывает нижний пучок 27 труб, идя навстречу и поперечно печным газам, проходящим по этим трубам, вторично нагревается, а, проходя через поперечный щелевой канал 25, совершает поворот на 180° и проходит по верхней части теплообменника 2, где омывает верхний пучок 26 труб, идя навстречу и поперечно печным газам, проходящим по трубам, окончательно нагревается до 105°...110°С. Горячая вода поступает в систему трубопроводов котельной через выходной патрубок 42.
При использовании в качестве топлива древесных отходов различной влажности можно с помощью регулятора 34 скорости движения печных газов путем изменения площади проходного сечения регулятора 34, связанного с системой дымоудаления, подобрать оптимальный режим горения топлива за счет изменения количества подаваемого в топку воздуха.
Таким образом, преимущество предлагаемого стального водогрейного котла по сравнению с прототипом заключается в том, что в нем реализована схема поперечно противоточного теплообмена путем обеспечения поворота воды в водяной камере, что позволяет нагреть холодный теплоноситель до температуры более высокой, чем температура греющего теплоносителя на выходе из теплообменника, т.е. до температуры выше, чем в прототипе.