ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ

Полезная модель относится к теплотехнике, конкретно, к конструкции водогрейных котлов, и может быть использована для обогрева воды для производственных нужд, для целей отопления производственных и жилых помещений, а также вентиляции и горячего водоснабжения.
Известно устройство для нагрева жидких продуктов, содержащее корпус с расположенными в нем соплом газовой горелки, огнеупорной пористой панелью, радиационными поверхностями нагрева, выполненными в виде змеевиковых труб, конвективными поверхностями нагрева, выполненными также в виде змеевиковых труб, перегревателем и дымовой трубой (А.Г.Касаткин «Основные процессы и аппараты химической технологии», М., «Химия», 1971, стр.330-331).
Недостатком описанной установки является неравномерность нагрева жидких продуктов, обусловленная охлаждением газа в процессе теплообмена и трудность регулирования температуры обогрева.
6
Известен водогрейный котел, содержащий переднюю, заднюю и средние секции с поперечными трубами, которые имеют горизонтально расположенные герметизирующие оребрения, разделяющие проемы камеры сгорания и конвективный газоход (Заявка РФ на изобретение №92007129, МПК F 24 Н 1/32, опубл. 10.04.96). Секции соединены между собой ниппелями. В горизонтальных герметизирующих оребрениях выполнены каналы, соединяющие камеру сгорания и конвективный газоход.
Недостатком водогрейного котла является неравномерное заполнение газами топочной камеры и неравномерное смывание продуктами сгорания поверхностей нагрева, расположенных в верхней части котла.
Известен также водогрейный котел, содержащий экранированную топочную камеру и конвективную часть, разделенные между собой экранированной вертикальной перегородкой с фестоном в нижней части, выполненными
7
с уклоном в сторону задней стенки котла, для прохода топочных газов в конвективную часть (Патент РФ №2188361, MIIK F 24 Н 1/00, опубл. 27.08.2002).
Недостатком водогрейного котла также является неравномерность нагрева воды, связанная с неравномерностью нагрева поверхностей, расположенных в верхней части котла.
6
Известен водогрейный котел системы центрального отопления, содержащий водяную емкость с разнесенными по высоте напорным и возвратным водяными патрубками, имеющую внутри вертикальные жаровые трубы (Патент РФ №2137987, МПКF 24 Н 1/28, опубл. 20.09.99). Водяная емкость разделена по высоте на водяные камеры, последовательно соединенные между собой переливными трубами, в каждой паре смежных камер переливная труба соединена с верхней камерой вверху, с нижней внизу, при этом возвратный патрубок присоединен к высшей камере внизу, а напорный - к низшей камере вверху.
Недостатком описанного котла является значительная металлоемкость конструкции и неблагоприятные условия циркуляции воды.
7
Известно устройство для приготовления горячей воды, содержащее корпус с топкой, в котором установлены газовые горелки, три конвективных и два радиационных змеевика, коллекторы ввода воды для нагревания и вывода горячей воды (Патент РФ №2154773, МПК F 24 Н 1/14, 9/20, опубл. 20.08.2000). Каждый конвективный змеевик соединен с коллектором ввода воды посредством трубопровода, радиационные змеевики соединены с коллектором вывода воды из конвективных змеевиков и с коллектором вывода горячей воды.
Недостатком устройства являются большие энергозатраты, связанные с малой поверхностью теплообмена.
Наиболее близким к предлагаемому является водогрейный теплофикационный котел, имеющий башенную компоновку и выполненный в виде прямоугольной шахты, в нижней части которой выполнена полностью экрадированная
топочная камера (И.И.Павлов, М.Н.Федоров «Котельные установки и тепловые сети», М., «Стройиздат», 1977, стр. 108-110). Экранная поверхность изготовлена из вертикально установленных труб и состоит из двух боковых, фронтового и заднего экранов. Сверху над топочной камерой размещается конвективная поверхность нагрева, образованная трубами, выполненными в виде змеевиковых пакетов. Устройство имеет также подводящие и отводящие коллекторы, коллекторы контуров и соединительные трубы.
Недостатком такого котла является значительная металлоемкость конструкции.
Задачей полезной модели является повышение эффективности работы водогрейного котла путем интенсификации процесса теплообмена.
Поставленная задача решается разработкой конструкции водогрейного котла, содержащего корпус, коллекторы ввода холодной и вывода горячей воды, радиационную часть с размещенными в ней горелочными устройствами и боковыми экранами, выполненными из вертикально установленных теплообменных труб, каждый из которых подключен к горизонтальным коллекторам, и конвективную часть, содержащую теплообменные трубы, выполненные в виде змеевиков, при этом в радиационной части котел содержит разделительную стенку, боковые экраны выполнены в виде U-образных труб, один конец которых подключен к горизонтальному коллектору ввода воды, а другой - к горизонтальному коллектору вывода воды, в конвективной части котел содержит шесть змеевиков, причем верхние и нижние конвективные змеевики и коллекторы ввода воды в U-образные трубы соединены последовательно, а коллекторы вывода воды из U-образных труб и средние конвективные змеевики соединены с коллектором вывода горячей воды.
Верхние конвективные змеевики могут быть выполнены с оребрением с внешней стороны.
Отличием предлагаемого водогрейного котла от наиболее близкого является то, что в радиационной части котел содержит разделительную стенку, боковые экраны, расположенные в радиационной части, выполнены в виде U-образных труб, один конец которых подключен к горизонтальному коллектору ввода воды в U-образные трубы, а другой - к горизонтальному коллектору вывода воды из U-образных труб, в конвективной части котел содержит шесть змеевиков, при этом верхние и нижние конвективные змеевики и коллекторы ввода воды в U-образные трубы соединены последовательно, а коллекторы вывода воды из U-образных труб и средние конвективные змеевики соединены с коллектором вывода горячей воды из котла.
Предлагаемый котел для нагрева воды содержит (фиг.):
1 - корпус;
2 - коллектор ввода холодной воды;
3 - коллектор вывода горячей воды;
4 - горелочные устройства (газовые горелки);
5 - боковые экраны, выполненные в виде вертикально установленных U-образных теплообменных труб, один конец которых подключен к горизонтальному коллектору ввода воды (на схеме не показан), а другой -к горизонтальному коллектору вывода воды (на схеме не показан);
6 - верхний конвективный змеевик;
7 - средний конвективный змеевик;
8 - нижний конвективный змеевик;
9 - трубопровод для соединения коллектора ввода холодной воды с конвективными змеевиками;
10 - трубопровод для соединения коллектора вывода горячей воды со средними конвективными змеевиками и коллекторами вывода воды из U-образных труб боковых экранов;
11 - разделительная стенка.
Водогрейный котел работает следующим образом.
Холодная вода подается через коллектор 2 по трубопроводу 9 в верхние 6 и средние 7 конвективные змеевики, где нагревается за счет тепла дымовых газов при сгорании топлива, подаваемого в горелочные устройства 4. Для увеличения поверхности теплообмена внешняя (наружная) сторона верхнего змеевика выполнена с оребрением. Из верхних конвективных змеевиков 6 нагретая вода поступает в нижние конвективные змеевики 8 и далее в U-образные трубы боковых экранов 5 через горизонтальные коллекторы (на схеме не показаны), где нагревается до заданной температуры за счет тепла сжигаемого в горелочных устройствах топлива, и выводится через горизонтальные коллекторы U-образных труб боковых экранов.
Боковые экраны 5 выполнены в виде вертикально установленных U-образных труб, один конец которых подключен к горизонтальному коллектору ввода воды (на схеме не показаны), а другой конец - к горизонтальному коллектору вывода воды (на схеме не показаны).
Нагретая до заданной температуры вода подается из средних конвективных змеевиков 7 и боковых экранов 5 через трубопровод 10 в коллектор вывода горячей воды 3.
Предлагаемый водогрейный котел прост в изготовлении, конструкция его позволяет интенсифицировать процесс теплообмена и тем самым повысить эффективность работы водогрейного котла.