ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ
HOT-WATER BOILER

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для отопления жилых домов, зданий коммунального бытового и производственного назначения, имеющих систему отопления с водяным теплоносителем.
Известен водогрейный котел, содержащий корпус с топкой, инжекционной газовой горелкой, газоходом и водяной рубашкой, охватывающей топку и газоход (см. патент US №6561182, кл. F24H 1/20, 13.05.2003).
Недостатками данного устройства являются низкая технологичность изготовления, низкая ремонтопригодность и, как следствие, сложная в эксплуатации конструкция водогрейного котла.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является водогрейный котел, включающий корпус с топкой с экранирующими панелями, газоходом, и водотрубным теплообменником, выполненным в виде змеевика с горизонтальными, оребренными и соединенными посредством отводов трубами, причем со стороны входа змеевик подключен к патрубку подвода, а со стороны выхода - к патрубку отвода (см. свидетельство на полезную модель RU №29125, кл. F24H 1/40, 27.04.2003).
Данный водогрейный котел имеет сравнительно простую конструкцию. Однако расположение топки, конвективной поверхности и газохода вдоль горизонтальной оси приводит к значительным осевым габаритам, что в ряде случаев приводит к необходимости увеличивать площадь помещения, где эксплуатируется данный водогрейный котел. Кроме того, расположение всех труб змеевиков целиком внутри котла усложняет контроль за состоянием сварных соединений в месте подсоединения отводов, что усложняет техническое обслуживание данного водогрейного котла.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение ремонтопригодности, надежности и КПД водогрейного котла.
Технический результат - повышение ремонтопригодности и надежности водогрейного котла с одновременным повышением его КПД за счет уменьшения потерь тепла при его передаче нагреваемой в водяном теплообменнике воде.
Поставленная задача решается, технический результат достигается за счет того, что водогрейный котел включает корпус с топкой с экранирующими панелями, газоходом, и водотрубным теплообменником, выполненным в виде змеевика с горизонтальными, оребренными и соединенными посредством отводов трубами, причем со стороны входа змеевик подключен к патрубку подвода и со стороны выхода - к патрубку отвода, корпус выполнен прямоугольным с передней, задней, верхней и двумя боковыми стенками, расположенными с зазором относительно соответствующих экранирующих панелей, трубы по высоте расположены, по крайней мере, в два параллельных ряда в шахматном порядке в топке над горелками, концы труб установлены один в передней и второй в задней экранирующих панелях с возможностью перемещения относительно них при нагреве или охлаждении, отводы выведены за пределы топки и расположены между экранирующими панелями и передней и задней стенками котла, патрубки подвода и отвода выведены из топки через заднюю экранирующую панель и заднюю стенку корпуса, горелки выполнены инжекционными, расположены горизонтально в ряд в нижней части топки и подключены к газовому коллектору, расположенному между передней стенкой и передней экранирующей панелью и подключенному посредством газопровода к блоку автоматики с датчиком давления и расположенным в топке датчиком температуры, в нижней, расположенной под горелками, экранирующей панели выполнены отверстия для подвода снизу к горелкам атмосферного воздуха, а газоход установлен на верхней экранирующей панели ближе к задней экранирующей панели.
На фиг.1 представлен общий вид водогрейного котла.
На фиг.2 представлен вид сзади на водогрейный котел с частично снятой задней стенкой.
На фиг.3 представлен вид спереди на водогрейный котел со снятыми передней, верхней и боковой стенками.
На фиг.4 представлен вид спереди на водогрейный котел со снятыми передней, верхней и боковой стенками, а также верхней и боковой экранирующими панелями.
Водогрейный котел включает корпус 1 с топкой 2 с экранирующими панелями: передней 3, задней 4, верхней 5, двумя боковыми 6 и нижней 7, газоходом 8, и водотрубным теплообменником 9, выполненным в виде змеевика с горизонтальными, оребренными и соединенными посредством отводов 10 трубами 11. Со стороны входа змеевик подключен к патрубку подвода 12 и со стороны выхода - к патрубку отвода 13. Корпус 1 выполнен прямоугольным с передней 14, задней 15, верхней 16 и двумя боковыми 17 стенками, расположенными с зазором относительно соответствующих экранирующих панелей 3, 4, 5 и 6. Трубы 11 по высоте расположены, по крайней мере, в два параллельных ряда в шахматном порядке в топке 2 над горелками 18. Концы труб 11 установлены один в передней 3 и второй в задней 4 экранирующих панелях с возможностью перемещения относительно них при нагреве или охлаждении. Отводы 10 выведены за пределы топки 2 и расположены между экранирующими панелями: передней 3 и задней 4 и передней 14 и задней 15 стенками котла. Патрубки подвода 12 и отвода 13 выведены из топки 2 через заднюю экранирующую панель 4 и заднюю стенку 15 корпуса 1. Горелки 18 выполнены инжекционными, расположены горизонтально в ряд в нижней части топки 2 и подключены к газовому коллектору 19, расположенному между передней стенкой 14 и передней экранирующей панелью 3 и подключенному посредством газопровода 20 к блоку автоматики 21 с датчиком давления и расположенным в топке датчиком температуры (не показаны на чертежах). В нижней, расположенной под горелками 18, экранирующей панели 7 выполнены отверстия 22 для подвода снизу к горелкам 18 атмосферного воздуха, а газоход 8 установлен на верхней экранирующей панели 5 ближе к задней экранирующей панели 4.
Благодаря предлагаемому конструкторскому решению оребренные трубы 11 водотрубного теплообменника 9 могут свободно удлиняться, не создавая при этом никаких напряжений, выдерживая неограниченное количество циклов нагрева и охлаждения. Конструкция выполнена разборной с легко снимаемыми стенками корпуса водогрейного котла, что не требует дополнительного восстановления изоляции и позволяет сократить время на технологический осмотр и ремонт водогрейного котла.
Работает водогрейный котел следующим образом.
Сетевая вода через патрубок подвода 12 поступает в трубы 11 водотрубного теплообменника 9. Пройдя последовательно по трубам 11, нагретая вода через патрубок отвода 13 подается потребителю. Оребренные трубы 11 водотрубного теплообменника 9 установлены с возможностью перемещения относительно экранирующих панелей 3 и 4, что позволяет компенсировать нагрузки, возникающие вследствие линейного удлинения при нагреве труб 11. Вода в трубах 11 водотрубного теплообменника 9 нагревается дымовыми газами, образующимися при горении газа в горелках 18. Дымовые газы омывают оребренные трубы 11 и далее уходят из топки 2 через газоход 8.
Данный водогрейный котел имеет следующие преимущества:
- котел удобен в эксплуатации и ремонтопригоден, так как любая вышедшая из строя труба или деталь распределителя потоков свободно может быть демонтирована и заменена новой непосредственно в котельной без специальных приспособлений;
- оребренные трубы водотрубного теплообменника могут свободно удлиняться, не создавая при этом никаких напряжений;
- конструкция теплообменника предусматривает возможность резкого охлаждения и нагрева труб без возникновения механических напряжений, выдерживая практически неограниченное количество циклов нагрева и охлаждения;
- топка котла имеет минимальное аэродинамическое сопротивление, что позволяет подбирать горелки меньшего типоразмера и снижать уровень шума при работе горелки на полной мощности;
- разборная конструкция стенок котла не требует дополнительного восстановления изоляции и сокращает время ремонта;
- отводы труб вынесены за пределы топки для облегчения доступа при ремонте и технологических осмотрах.
Данный водотрубный котел был испытан на базе ООО «Завода котельного оборудования», г.Туймазы.