ИНДИВИДУАЛЬНАЯ КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Предлагаемая полезная модель, индивидуальная котельная установка относится к области энергетики, а в частности к теплоэнергетике, и предназначена для теплоснабжения отапливаемых помещений.
Известна установка бесперебойного снабжения тепловой энергией (см. Заявка RU 2003127676/06, F01K 1/00. Бюл. №8, 20.03.2005), содержащая котел, в т.ч. горелку, теплообменник с теплоносителем, систему управления с исполнительным механизмом (клапаном, заслонкой с приводом), конденсатор теплоносителя, а также каналы (трубы) подвода теплоносителя к теплообменнику и отвода его к потребителю энергии. Выделенное курсивом - признаки общие с предметом изобретения.
Ее недостатки - низкий коэффициент полезного действия за счет потери энергии при высокой скорости потока топочных газов через теплообменник (при прямом выбросе топочных газов в атмосферу за прямоходным теплообменником) и, как следствие, недостаточный отбор тепловой энергии из топочных газов.
Известен котельный агрегат (см. Заявка RU 2005128722/06, F01K 1/00. Бюл. №8, 20.03.2007), содержащий емкость с топливом, топочную камеру с горелкой, камеру теплообмена с теплообменником, канал (трубопровод) подачи топлива в топочную камеру, исполнительный механизм (кран с приводом), канал (трубопровод) подачи воздуха в топочную камеру, соединенный с каналом (трубопроводом) подачи топлива в топочную камеру и смеситель на базе диспергатора, причем канал (трубопровод) подачи воздуха соединен через исполнительный механизм (кран) с емкостью для воздуха, в частности сжиженного воздуха. Выделенное курсивом - признаки общие с предметом изобретения.
Его недостатки - низкий коэффициент полезного действия за счет потери энергии на повторный подогрев теплоносителя и недостаточный ее отбор из топочных газов при высокой скорости потока топочных газов через теплообменник (при их прямоходным отводе из теплообменника).
Известна индивидуальная котельная установка (см. Патент RU 73917, F01K 1/00. Бюл. №16, 10.06.2008), содержащая канал (трубопровод) подачи воды из общегородской сети водоснабжения, котел с топочной камерой и камерой теплообмена с теплообменником, вход и выход которого соединены, соответственно, с каналами подачи горячего теплоносителя и возврата охлажденного теплоносителя, канал (трубопровод) подачи газообразного топлива в топочную камеру, соединенный входом с общегородской газовой сетью, а выходом - с горелками топочной камеры, оборудование водоподготовки, соединенное каналами (трубопроводами) с теплообменниками отапливаемых помещений здания, и систему управления (средства автоматики, регулирования температуры теплоносителя и его давления в теплообменнике), соединенную с теплообменником через оборудование водоподготовки, причем котел, с топочной камерой и теплообменником, размещен на опоре вне отапливаемого здания, каналы (трубопроводы) подачи топлива и водообмена размещены в полости опоры и соединяют каналами (трубопроводами) котел с оборудованием водоподготовки и системы управления (автоматики), а расстояние по вертикали от перекрытия верхнего этажа здания до площади опоры - не менее допустимого. Выделенное курсивом - признаки общие с предметом изобретения.
Ее недостаток - низкий коэффициент полезного действия за счет недостаточного отбора тепловой энергии из топочных газов при высокой скорости их прохождения через теплообменник (при прямоходном оводе топочных газов в открытую атмосферу).
Задача полезной модели - повышение теплоотдачи топочными газами теплоносителю в теплообменнике за счет снижения скорости потока топочных газов в камере теплообмена, через теплообменник, и регулирования подачей топлива и воздуха в топочную камеру.
Повышение коэффициента полезного действия достигается за счет снижения скорости потока топочных газов в полости камеры теплообмена, через теплообменник, в направлении сверху вниз, постепенно отдавая тепловую энергию теплоносителю и вытесняясь более горячими топочными газами из топочной камеры, а также за счет регулирования скорости подачи свежего воздуха в топочную камеру при параллельном регулировании подачи топлива.
Поставленная задача достигается тем, что индивидуальная котельная установка, содержащая топочную камеру с горелками и каналами подвода топлива и свежего воздуха, канал отвода топочных газов из топочной камеры, соединенный входом с выходом топочной камеры, камеру теплообмена с теплообменником, вход которого соединен с каналом возврата охлажденного теплоносителя, соединенную входом с выходом канала отвода топочных газов из топочной камеры, и канал отвода топочных газов из камеры теплообмена, соединенный с одной стороны с выходом камеры теплообмена, а с другой стороны - с окружающей средой, причем вход камеры теплообмена расположен над теплообменником, а выход камеры теплообмена - под теплообменником, камера теплообмена и каналы отвода топочных газов выполнены футерованными жаростойким материалом с низкими теплоемкостью и теплопроводностью. Ее система регулирования включает отвод теплоносителя из теплообменника, соединенный с одной стороны с выходом теплообменника, а с другой стороны - с каналом подачи тепловой энергии теплопотребителям, задатчик температуры теплоносителя на выходе теплообменника, датчик текущего значения температуры теплоносителя на выходе теплообменника, контактирующий с отводом теплоносителя, элемент сравнения, соединенный входами с выходами задатчика и датчика температуры теплоносителя, преобразователь (усилитель напряжения) электрического сигнала, соединенный входом с выходом элемента сравнения, каналы и подачи горючего и воздуха, соответственно, первый и второй исполнительные механизмы (заслонки с приводами), соединенные входами с выходами каналов и подачи горючего и воздуха, соответственно, и первый и второй усилители мощности соединенные входами с выходом преобразователя, а выходами с управляющими входами первого и второго исполнительных механизмов, выходы которых соединены со входами подачи горючего и воздуха в топочную камеру, соответственно.
На фиг.1 приведена схема компоновки камеры теплообмена и каналов подвода и отвода топочных газов, а на фиг.2 - схема системы регулирования температуры теплоносителя на выходе теплообменника и подачи топлива и воздуха в топочную камеру.
Индивидуальная котельная установка содержит (см. фиг.1) топочную камеру с горелками и каналами подвода топлива и свежего воздуха (на фиг.1 не показаны), канал 1 отвода топочных газов из топочной камеры, соединенный входом с выходом топочной камеры, камеру теплообмена 2 с теплообменником, вход которого соединен с каналом возврата охлажденного теплоносителя, соединенную входом с выходом канала отвода топочных газов из топочной камеры, и канал 3 отвода топочных газов из камеры теплообмена, соединенной с одной стороны с выходом камеры теплообмена, а с другой стороны - с окружающей средой, причем вход камеры теплообмена расположен над теплообменником, а выход - под теплообменником, и камера теплообмена и каналы отвода топочных газов выполнены футерованными жаростойким материалом с низкими теплоемкостью и теплопроводностью. Ее система регулирования включает (см. фиг.2) отвод 5 теплоносителя из теплообменника, соединенный с одной стороны с выходом теплообменника, а с другой стороны - с каналом подачи тепловой энергии теплопотребителям, задатчик 6 температуры теплоносителя на выходе теплообменника, датчик 7 текущего значения температуры теплоносителя на выходе теплообменника, контактирующий с отводом 5 теплоносителя, элемент 8 сравнения, соединенный входами с выходами задатчика 6 и датчика 7 температуры теплоносителя, преобразователь (усилитель напряжения) 9 электрического сигнала, соединенный входом с выходом элемента 8 сравнения, каналы 10 и 11 подачи горючего и воздуха, соответственно, в котельную установку, первый 12 и второй 13 исполнительные механизмы (заслонки с приводами), соединенные входами с выходами каналов 10 и 11, соответственно, подачи горючено и воздуха, и первый 14 и второй 15 усилители мощности соединенные входами с выходом преобразователя 9, а выходами с управляющими входами первого 12 и второго 13, соответственно, исполнительных механизмов, выходы которых соединены со входами подачи горючего 16 и воздуха 17, соответственно, в топочную камеру.
Индивидуальная котельная установка работает следующим образом.
Подаваемое в топочную камеру топливо, сгорая в атмосфере воздуха, нагревает топочные газа. Последние по каналу 1 отвода топочных газов из топочной камеры, проходя через камеру 2 теплообмена, нагревают теплообменник и теплоноситель в нем. Теплоноситель по каналу его подачи теплообменникам потребителя обогревает соответствующее помещение, заданное задатчиком 6 и контролируемое датчиком 7 значения температуры теплоносителя сравниваются элементом 8 сравнения, а в случае неравенства теплообменник и теплоноситель в нем. Теплоноситель по каналу его подачи теплообменникам потребителя обогревает соответствующее помещение. заданное задатчиком 6 и контролируемое датчиком 7 значения температуры теплоносителя сравниваются элементом 8 сравнения, а в случае неравенства этих значений на выходе элемента 8 сравнения устанавливается высокий потенциал, величина и знак которого пропорциональны разнице сравниваемых величин. Сигнал с выхода элемента 8 сравнения, после усиления преобразователем (усилителем напряжения) 9, усиливается усилителями 14 и 15 мощности, а в результате последнего исполнительные механизмы 12 и 13 изменяют свое состояние и проходные отверстия на отрезках 10-16 и 11-17 каналов подачи горючего и воздуха, соответственно, чем достигается поддержание температуры в отводе 5 на заданном уровне.
Предлагаемая индивидуальная котельная установка обеспечивает поддержание температуры на выходе теплообменника в заданном состоянии и на 5+7% экономичнее, по сравнению с камерой теплообмена с истечением топочных газов снизу вверх, установлено опытным путем, за счет перемещения топочных газов через камеру теплообмена сверху вниз, а регулирование подачи топлива и воздуха в топочную камеру дополнительно обеспечивает повышение экономичности установки.