ОТОПИТЕЛЬНЫЙ КОТЁЛ
HEATING BOILER

Изобретение относится к тепловой технике и может быть использовано для обогрева жилых и производственных помещений, индивидуальных теплиц и других объектов.
Известен водогрейный котел [Патент на изобретение РФ №2455578, МПК F24H 1/00, 2012 г. ], включающий корпус, в котором установлен теплообменник, содержащий внутренний и наружный кожухи, образующие внешний канал теплоносителя, и сообщающуюся с ним Г-образную полость, образующие замкнутый контур циркуляции теплоносителя. Внешняя поверхность Г-образной полости и внутренний кожух образуют газоходный канал с газоотводящим патрубком, в газоходном канале установлена съемная перегородка, в нижней зоне теплообменника установлено газогорелочное устройство. Между корпусом и теплообменником расположен теплоизолирующий экран. Газоотводящий патрубок установлен вертикально в верхней зоне газоходного канала. Съемная перегородка в нижней и верхней частях газоходного канала имеет свободные зоны с возможностью прохода и направления продуктов сгорания в газоотводящий патрубок. В теплообменнике под газогорелочным устройством установлена направляющая решетка.
Недостатком известного отопительного котла является то, что газоотводящий канал обеспечивает незначительную турбулизацию потока газообразных продуктов сгорания топлива и незначительный прирост КПД, который экономически и технически оказывается нерациональным, а также ведет к ухудшению условий удаления с горизонтальных поверхностей нагревательных элементов сажи. Конструкция котла является чувствительной к резким изменениям скорости воздушных потоков, что может приводить к погасанию запальной и основной горелок.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является отопительный котел [Патент на изобретение РФ №2263851, МПК F24H 1/00, 2005 г. ], содержащий корпус в виде водяной рубашки, обрамляющей топочное и газоходное пространства, во внутреннюю полость котла введено два центральных и два боковых плоских, полых теплообменных элемента установлены на разновысотных уровнях, симметрично вдоль продольной оси поперечного внутреннего сечения котла, горизонтально и параллельно друг другу, а их торцевые стороны соединены с противоположными сторонами обрамляющей рубашки и образуют замкнутый контур циркуляции теплоносительной среды, а газогорелочное устройство установлено перпендикулярно продольным осям теплообменных элементов.
Недостатком известного отопительного котла является его недостаточно высокая эффективность из-за недостаточно высокой интенсивности теплообмена в топочном пространстве, погасания запальной и основной горелок ввиду чувствительности к резким изменениям скорости воздушных потоков, сложности обслуживания при эксплуатации (удаления с поверхностей нагревательных элементов сажи) ввиду замкнутой системы теплообменных элементов.
Техническим результатом является повышение эффективности работы отопительного котла.
Технический результат достигается отопительным котлом, характеризующимся тем, что его топочное пространство, обрамленное п-образным корпусом, включает газогорелочное устройство, регулятор поступления вторичного воздуха, теплообменные элементы, выполненные в виде полых пластин, герметично соединенных с внутренними сторонами боковых стенок корпуса котла и прилегающих поочередно к передней или задней стенке, сообщающихся при этом через полое пространство с теплообменным элементом, выполненным полым п-образным и герметично закрепленным с внешней стороны стенки корпуса, а также установленный в верхней части тягостабилизатор, включающий люки в его нижней и верхней стенках для прохода продуктов сгорания топлива, затвор, установленный над люком нижней стенки, предотвращающий аварийное погасание горелок, шторку откидную, стабилизирующую тягу в дымоходе и термодатчик, отключающий подачу горючего газа при задувании пламени в котле.
Топочное пространство котла может включать теплоотражающее устройство, направляющее тепловой поток на теплообменные элементы.
Затвор тягостабилизатора может быть выполнен в форме полого шарового сегмента с устройством регулирования величины зазора между шаровым сегментом и кольцевым выступом для выхода из топочного пространства продуктов сгорания топлива.
Между шторкой и верхней стенкой тягостабилизатора может быть выполнено щелевое отверстие для выхода продуктов сгорания топлива из топочного пространства и для надежного срабатывания термодатчика при задувании горелки.
Котел для безопасности может быть помещен в легкосдвигаемый кожух, состоящий из двух боковых стенок, двух съемных верхних крышек и передней дверцы.
С внутренней стороны теплообменных элементов может быть закреплена перекладина, для возможности установки и фиксирования внутренней и наружной крышек топочного пространства.
Газогорелочное устройство для удобства эксплуатации может быть установлено на панели, закрепленной в нижней части котла.
С внешней стороны панели для удобства обслуживания может быть закреплена система управления процессом горения газообразного топлива и автоматика безопасности.
На верхнем теплообменном элементе может быть установлен теплоотражающий экран, для отражения теплоты отходящих газов и направления их на верхний нагревательный элемент, приводящий к повышению КПД котла.
Геометрические размеры теплонагревательных элементов и котла, объем топочного пространства котла, объем теплоносительной среды в теплообменных элементах котла, величины зазоров между теплообменными элементами и стенками, расстояние между теплообменными элементами предпочтительно определяются из условия обеспечения КПД не менее 91-93%, и содержание угарного газа не более 0,05%.
Теплообменный элемент, выполненный полым п-образным, предпочтительно расположен между горелочным устройством и тягостабилизатором.
Между крышкой наружной и внутренней корпуса котла может быть расположена прокладка теплоизоляционная.
На верхнем теплообменном элементе, выполненном в виде полых пластин, может быть расположено устройство для крепления и фиксации экрана теплоотражающего и тягостабилизатора.
Термодатчик предпочтительно может быть установлен перед шторкой.
Отличием предлагаемого устройства является иное выполнение теплообменного элемента, закрепленного с внешней стороны стенок корпуса, в виде п-образного контура, и наличие на корпусе съемных крышек наружной и внутренней, приводящее к возможности улучшения условий обслуживания при эксплуатации, иное расположение теплообменных элементов, выполненных в виде полых пластин, и наличие экрана теплоотражающего, приводящее к увеличению пути прохождения газообразных продуктов сгорания топлива и, как следствие, к повышению интенсивности теплообмена, наличие тягостабилизатора, включающего люки в его нижней и верхней стенках для улучшения прохода продуктов сгорания топлива, затвора, установленного над люком нижней стенки, предотвращающего аварийное погасание горелок, шторку откидную, установленную в тягостабилизаторе, стабилизирующую тягу в дымоходе, и термодатчик, отключающий подачу горючего газа при задувании пламени в котле.
На фиг. 1 представлен продольный разрез общего вида котла, а на фиг. 2 - общий вид котла со снятым кожухом и продольным разрезом, где 1 - п-образный корпус котла, 2 - п-образный полый теплообменный элемент, 3 - газогорелочное устройство, 4 - регулятор поступления вторичного воздуха, 5 - теплообменные элементы, выполненные в виде полых пластин, 6 - тягостабилизатор, 7 - люки стабилизатора, 8 - затвор, 9 - шторка откидная, 10 - термодатчик, 11 - устройство теплоотражающее, 12 - устройством регулирования величины зазора, 13 - отверстие щелевое, 14 - кожух, 15 - боковые стенки кожуха, 16 - крышка кожуха передняя, 17 - дверцы кожуха передние, 18 - перекладина, 19 - панель, 20 - система управления процессом горения и автоматика безопасности, 21 - экран теплоотражающий, 22 - патрубок входной теплоносительной среды, 23 - патрубок выходной для отвода теплоносительной среды, 24 - стенка внутренняя п-образного теплообменного элемента, 25 - стенка наружная п-образного теплообменного элемента, 25 - стенка наружная п-образного теплообменного элемента, 26 - крышка корпуса наружная, 27 - крышка корпуса внутренняя, 28 - прокладка теплоизоляционная, 29 - стенка тягостабилизатора нижняя, 30 - стенка тягостабилизатора верхняя, 31 - зазор между затвором и люком стенки нижней тягостабилизатора для регулировки мощности котла, 32 - устройство для крепления и фиксации экрана и тягостабилизатора, 33 - крышка кожуха верхняя задняя, 34 - крышка кожуха верхняя средняя.
Устройство работает следующим образом.
Отопительный котел работает следующим образом: предварительно отопительная система, подсоединенная к патрубку входному в котел теплоносительной среды 22 и патрубку выхода теплоносительной среды из котла 23. При этом теплоносительной средой заполняются: п-образный полый теплообменный элемент 2, теплообменные элементы 5. Затем включают подачу газообразного топлива к системе регулирования горения и автоматике безопасности 20. При нажатии кнопки «Пуск» в системе регулирования горения газообразного топлива и автоматике безопасности 20 в газогорелочном устройстве 3 образуется газовоздушная смесь. Полученную газовоздушную смесь поджигают запальной горелкой, которая входит в состав устройства системы регулирования горения и автоматики безопасности 20. Начинается процесс горения и образование газообразного потока продуктов сгорания топлива. Этот поток в топочном пространстве омывает стенку внутреннюю 24 п-образного теплообменного элемента 2, теплообменные плоские элементы 5 и экран теплоотражающий 21. Поток продуктов сгорания топлива, передав основную часть теплоты теплообменным элементам 2 и 5 котла, поступает в тягостабилизатор 6 через люк 7 в стенке нижней 29 тягостабилизатора, затем в зазор 31, образованный между выступом люка 17 в нижней стенки тягостабилизатора и затвором 8, а затем через люк 17 в стенке верхней 30 тягостабилизатора уходит в дымоход.
Необходимое разряжение в топочном пространстве котла поддерживается автоматически, за счет изменения подвода воздуха, путем отклонения шторки откидной 9 тягостабилизатора. Это обеспечивает равномерное сжигание топлива и препятствует повышению образования СО в отходящих продуктах сгорания топлива и образованию сажи на теплонагревательных элементах котла.
При задувании дымохода шторка откидная 9 перекрывает подсос воздуха в тягостабилизатор 6, и продукты сгорания топлива направляются в щелевое отверстие 13, интенсивно нагревая термодатчик 10. Термодатчик срабатывает и разрывает электрическую цепь электроклапана. Электроклапан обесточивается и перекрывает подачу газа в горелочное устройство.
Экспериментальные исследования показали, что предлагаемая конструкция, например, при геометрических параметрах, приведенных в таблице 1, обеспечивает КПД не менее 93%, при содержании угарного газа в продуктах сгорания топлива не более 0,05%.
Экспериментальные исследования показали, что предлагаемая конструкция, отопительного котла, например мощностью 6,9 и 12,5 кВт, обеспечивает КПД не менее 93%, при содержании угарного газа в продуктах сгорания топлива не более 0,05% при геометрических параметрах, приведенных в таблице 1.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить интенсивность теплообмена в топочном пространстве за счет увеличения пути прохождения продуктов сгорания топлива, предотвратить погасание запальной и основной горелок за счет наличия тягостабилизатора с управляемыми элементами, упростить сборку, разборку и обслуживание котла при эксплуатации выполнением теплообменного элемента, закрепленного с внешней стороны стенок корпуса, в виде п-образного контура и установлением внутренней и наружной крышки на корпусе котла.