Нагревательная установка

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в системах теплоснабжения различного назначения.
Известна нагревательная установка в виде котла, содержащего экраны, подключенные к подводящим патрубкам и образующие между собой газоход и топку, снабженную тангенциальными каналами подвода топливовоздушной смеси, и подключением каждого экрана тангенциально к подводящему патрубку. (См. Авторское свидетельство СССР № 909475, F 24 Н 1/24, F 22 В 21/34). Данный котел работает недостаточно эффективно из-за сложности конструкции, а также из-за того, что процесс теплообмена происходит через стенку газохода.
Также известна нагревательная установка в виде котла, содержащего размещенную в вертикальном корпусе топку с потолочными и боковыми экранами из труб, сообщенными с подводящими и отводящими коллекторами, а каждые две смежные подъемные и опускные трубы подключены посредством тангенциальных патрубков к соответствующей ближайшей трубе радиационной панели, кроме того, трубы потолочного экрана соединены тангенциальными патрубками с
концевыми участками подъемных труб конвективной панели (См. патент Р.Ф. № 1760997, F 24 Н 1/34). Данная нагревательная установка работает недостаточно эффективно из-за большого количества труб, и потому что процесс теплопередачи происходит через стенку трубы.
Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства по совокупности существенных признаков является принятая за прототип известная установка для нагрева, содержащая установленные в корпусе источник тепла, выполненный в виде горелки, и теплообменное
устройство с трубопроводами подвода холодного теплоносителя и отвода горячего теплоносителя, выполненное в виде открытой сверху цилиндрической обечайки с днищем, установленной с возможностью вращения, при этом со стороны днища обечайка снабжена кольцевым полым выступом, источник тепла размещен внутри обечайки, выход трубопровода подвода холодного теплоносителя размещен сверху со стороны внутренней поверхности обечайки, входной участок трубопровода отвода горячего теплоносителя размещен в кольцевой полости выступа обечайки. Последняя установлена с формированием со стенками корпуса газоотводного канала с выходом продуктов сгорания со стороны наружной поверхности выступа.(См. патент Р.Ф. № 2178125, F 24 Н 1/10).
В нагревательной установке по прототипу для осуществления контактного теплообмена между источником тепла и теплоносителем применено специальное устройство -цилиндрическая обечайка с днищем
и для работы установки существует необходимость ее вращения для формирования тонкостенного жидкого слоя теплоносителя, при этом для повышения эффективности нагрева теплоносителя, отходящие газы направляют в противоположную сторону для омывания наружной стороны обечайки. В результате увеличивается сопротивление потоку уходящих газов и возникает необходимость в принудительном отсосе продуктов сгорания из корпуса нагревательной установки.
Технической задачей, для решения которой служит предлагаемая конструкция нагревательной установки, является осуществление в установке контактного теплообмена между источником тепла и теплоносителем при минимальной металлоемкости и максимальной надежности установки, повышение эффективности процесса сгорания, снижение содержания вредных выбросов и повышение к.п.д. работы установки.
Для решения поставленной технической задачи в предлагаемой нагревательной установке, содержащей установленный в корпусе источник тепла, выполненный в виде горелки, и теплообменное устройство с трубопроводами подвода холодного теплоносителя и отвода горячего теплоносителя, образующих контактный теплообмен между источником тепла и теплоносителем, газоотводной канал для отвода дымовых газов, выход трубопровода подвода холодного теплоносителя направлен тангенциально внутренней поверхности корпуса нагревательной установки в полость, образованную внутренней
поверхностью корпуса, наружной поверхностью газоотводного канала и торцевой перегородкой, соединяющей эти поверхности, а для отвода горячего теплоносителя используется кольцевой зазор между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью горелки. Зазор соединен с емкостью накопления горячего теплоносителя, а внешняя поверхность корпуса нагревательной установки имеет теплоизоляцию.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - продольный разрез нагревательной установки.
на фиг. 2 - вид сверху на установку.
Нагревательная установка содержит установленные в корпусе 1 источник тепла, выполненный в виде горелки 2 и теплообменное устройство с направлением выхода трубопровода 3 подвода холодного теплоносителя тангенциально внутренней поверхности корпуса 1 в полость 4, образованную внутренней поверхностью корпуса 1, наружной поверхностью газоотводного канала 5 и торцевой перегородкой 6, соединяющей эти поверхности, а для отвода горячего теплоносителя используется кольцевой зазор 7 между внутренней поверхностью корпуса
1и наружной поверхностью горелки 2, и этот зазор соединен с емкостью для накопления горячего теплоносителя 8, а внешняя поверхность корпуса 1 имеет теплоизоляцию 9.
чертеже эти системы не указаны ) в центральной части корпуса формируется факел пламени, а дымовые газы отводятся через газоотводной канал 5. Холодный теплоноситель подается через трубопровод 3 с направлением выхода его тангенциально внутренней поверхности корпуса 1 в полость 4, образованную внутренней поверхностью корпуса 1, наружной поверхностью газоотводного канала 5 и торцевой перегородкой, соединяющей эти поверхности. При этом во внутренней полости установки образуется тонкопленочный уплотненный пристеночный слой жидкости, который движется одновременно аксиально и тангенциально вращаясь с направлением в сторону горелки 2. В результате происходит прямой контактный нагрев теплоносителя, а вращающийся слой теплоносителя приобретает повышенную способность воспринимать конвективное и лучистое тепло, а также получать дополнительное тепло за счет взаимодействия тангенциального потока теплоносителя со стенкой корпуса установки. Кроме того, образовавшиеся из теплоносителя пары воды, контактируя с пламенем, будут способствовать снижению концентрации вредных компонентов-оксидов азота в дымовых газах, выходящих через газоотводной канал 5. Нагретый теплоноситель через кольцевой зазор 7 между внутренней стенкой корпуса 1 и наружной поверхностью горелки 2 подается в емкость накопления горячего теплоносителя 8 и далее к потребителю. Наличие теплоносителя на внутренней поверхности корпуса позволяет установить
теплоизоляцию 9 на внешней поверхности корпуса, что способствует повышению к.п.д. работы установки.
Практическое использование предлагаемой установки позволяет повысить экономичность (к.п.д.) работы установки в результате интенсивности теплообмена за счет контактного теплообмена при вращающемся поверхностном слое теплоносителя и образования свободного пространства в центральной зоне корпуса для формирования фронта пламени, а также снизить металлоемкость и повысить надежность установки за счет отсутствия специальных труб для нагрева теплоносителя. Кроме того, повышается экологическая безопасность установки за счет снижения содержания в дымовых газах вредных веществ, образующихся при сгорании топлива и поступающих в атмосферу.
Автор ± jj д Иванов.