КОТЕЛ НА ДИАТЕРМИЧЕСКОМ МАСЛЕ

Полезная модель относится к котлам и применяется во многих промышленных сферах, таких как: пищевая промышленность, нефтедобывающая отрасль, химическая промышленность и многих других.
Известен барабан регенерации (CN215518235 от 2022-01-14), содержащий цилиндровый механизм, поверхность цилиндрового механизма снабжена нагревательным устройством наружной стенки, а внутренняя часть цилиндрового механизма снабжена циркуляционным механизмом. Цилиндровый механизм содержит наружный цилиндр, опорную стойку, регенерационный барабан, неподвижно установленный внутри наружного цилиндра. На верхней части регенерационного барабана жестко закреплена подающая труба, а на нижней части регенерационного барабана неподвижно установлена нагнетательная труба. Все трубы проходят снаружи внешнего цилиндра. Нагревательное устройство наружной стены содержит нагревательную трубу, неподвижно установленную на поверхности регенерационного барабана, и масляный бак, неподвижно установленный внутри наружного барабана. Циркуляционный механизм включает в себя циркуляционный насос, неподвижно установленный внутри внешнего цилиндра и расположенный перед баком печного топлива.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для нагревания жидких вяжущих типа битума (SU 216027, опубл. 11.04.1968 Бюл. № 12), включающее топку для сжигания топлива, трубчатый нагреватель с регистрами, вентилятор-дымосос, дымовую трубу, трубчатый нагреватель выполнен со смесительной камерой, имеющей концентрические полости, одна из которых сообщается с топкой, а другая - с дымовой трубой.
Недостатком вышеуказанных технических решений является недолговечность работы теплообменника.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка котла на диатермальном топливе, обеспечивающий долговечность конструкции.
Данная задача решается тем, что котел состоит из обогреваемого корпуса с передней и задней торцевыми крышками, внешнего корпуса, циркуляционного насоса, горелки, горелка закреплена на передней крышке, задняя крышка соединена с дымоходом, теплообменника с входным и выходным патрубками, состоящего из внутреннего змеевика, образующего камеру сгорания и внешнего змеевика, образующего внешний конвекционный пучок для отвода второго хода уходящих газов, тупиковая зона камеры сгорания выполнена в виде цилиндра, внутри которого металлическими пластинами образован спиралевидный канал, одно основание которого содержит входное отверстие для соединения с внутренним змеевиком, а второе основание содержит выходной канал в виде патрубка, соединенный с внешним змеевиком.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является долговечность работы теплообменника и увеличение коэффициента теплопередачи.
Котлы на диатермическом масле активно применяются при производстве асфальта, в пищевой промышленности, нефтехимии, на производстве строительных материалов, мебели и кровли; то есть в областях, где нужны котлы с теплоносителем, разогревающимся до очень высоких температур. Котельные на диатермическом масле пригодны и для бытового использования, их активно используют ТСЖ, коттеджные поселки, частные секторы. Также с их помощью проводят химические реакции, осуществляют горячее прессование и увеличивают температуру в сушильных установках. Особенностью котлов на диатермическом масле является использование масла в качестве теплоносителя. В отличие от воды термальное масло имеет линейную зависимость при нагревании, что позволяет его нагреть до 300 градусов, имея при этом давление до 10 бар. Диатермическое масло позволяет равномерней распределять тепло на технологических линиях, например, подогрев битума. В зависимости от требуемых температур, применяют минеральные или синтетические масла, последние могут использоваться в контурах с температурой до 360 градусов. Движение теплоносителя происходит принудительно при помощи циркуляционных насосов.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:
- на фиг.1 - общий вид котла,
- на фиг.2 - котел в разрезе,
- на фиг.3 - вид котла спереди,
- на фиг. 4 - вид котла сзади,
- на фиг. 5 - цилиндр в разрезе.
Котел состоит из обогреваемого корпуса 1 с торцевыми крышками 2 и 3, внешнего корпуса 4, теплообменника (змеевика) 5 с входным и выходным патрубками, масляного фильтра 6, циркуляционного насоса 7 для масла, горелки 8.
Обогреваемый корпус 1 представляет собой внутреннюю обечайку котла, которая граничит с последним ходом 9 дымовых газов. Обечайка утеплена минеральной ватой.
Внешний корпус 4 представляет собой внешнюю декоративную обшивку с опорными стояками в торцевых частях котла. Наружный кожух представляет собой листовую обшивку, усиленную ребрами, с двойными панелями из минеральной ваты, снабженными защитной оболочкой из гофрированных стальных листов.
Торцевые крышки представляют собой переднюю дверь 2, которая является барьером для разворота пламени, устройством крепления горелки, а также люком для обслуживания котла. Задняя дверь 3 представляет собой устройство для сбора дымовых газов и соединяется с дымоходом, а также является вторым люком для обслуживания котла. Передняя дверца 2 прикреплена с помощью болтов, легко открывается для осмотра и чистки; оснащена конусом установки горелки и глазком контроля пламени.
Теплообменник 5 представляет собой устройство для передачи тепловой энергии от сгоревшего топлива термальному маслу и выполнено в виде змеевиков. Змеевики выполнены из бесшовных труб, изогнутых в параллельные спирали для обеспечения разделения разных ходов уходящих газов. Первый внутренний спиральный змеевик образует камеру сгорания 11 большого объема для обеспечения высокой рабочей податливости при различных нагрузках, требуемых потребителями. Второй змеевик образует внешний конвекционный пучок для отвода второго хода уходящих газов. Третий ход газов осуществляется во внешней цилиндрической обшивке.
Котел содержит автоматическую горелку 8, работающую как на дизельном, так и на газовом топливе. Котел является двухходовым. Пламя попадает во внутренний цилиндр, отдает часть тепла, затем разворачивается и проходит вдоль внутреннего и внешнего цилиндров и снова разворачивается. В последнем проходе дымовые газы отдают остатки тепла внешнему цилиндру и уходят в дымовую трубу. Благодаря протяженному пути прохода пламени КПД установки составляет не менее 92%. Горение пламени происходит в камере сгорания, которая рассчитана под определенное расширение и давление пламени топки. «Слабым» местом в большинстве подобных котлов является тупиковая часть камеры сгорания (самое «горячее» место), т.е. место куда пламя попадает в первую очередь, и там же происходит первый разворот. В заявленной конструкции котла тупиковая зона камеры сгорания (у задней стенки котла) выполнена в виде цилиндра 12, высота которого значительно меньше диаметра, внутри которого металлическими пластинами образован спиралевидный канал, по которому происходит циркуляция масла. Пластины расположены перпендикулярно основаниям цилиндра, крепятся к ним при помощи сварки. Одно основание цилиндра содержит входное отверстие для теплоносителя, расположенное у края, которое соединяется с внутренним змеевиком. Второе основание содержит выходной канал в виде патрубка, расположенного по центру, который соединяется с внешним змеевиком. Крепление цилиндра к теплообменнику осуществляется с помощью сварного соединения. Наличие цилиндра со спиралевидным каналом обеспечивает долговечность работы теплообменника и увеличивает коэффициент теплопередачи.
Первоначально, масло циркулирует по внутреннему змеевику, который соединен с цилиндром. Далее масло циркулирует в цилиндре, снимая тепло с задней стенки котла, куда ударяется пламя. Цилиндр также соединен и с внешним змеевиком. Совершив циркуляцию через всю площадь цилиндра, масло перетекает во внешний змеевик, дополнительно прогреваясь дымовыми газами, и далее теплоноситель выходит из котла и прогретый до нужной температуры отправляется на потребителя.
Входной патрубок 10 - место установки горелочного устройства, выходной патрубок 9 - место удаления дымовых газов.
Котел содержит систему автоматики регулирования и безопасности, которая позволяет котлу работать в автономном режиме без постоянного присутствия персонала.
Насос 7 создает циркуляцию теплоносителя через теплообменный блок (змеевик), нагреваемый горелочным устройством.
Термомасляная система работает с минеральным маслом и содержит дегазатор, который служит для удаления кислорода и паров воды способствующих коррозии труб. Также котельная установка содержит расширительный бак, так как под действием нагрева происходит расширение масла.
Основание котла выполнено из стального профиля, обеспечивающего прочность конструкции и легкость ее перемещения, сбоку предусмотрена рабочая подставка и подсоединение группы циркуляции диатермического масла.
Устройство работает следующим образом.
После установки необходимой температуры подающей линии и запуска котла происходит запуск циркуляционного насоса и горелочного устройства с целью набора заданной температуры теплоносителя. Горелочное устройство сжигает топливо, выделяя тепловую энергию и отработанные газы. Первый оборот газов происходит в первом змеевике, закрученном в спираль, который и формирует камеру сгорания (просторную топку с проходящем пламенем), которая закрывается шарнирной или болтовой дверью с установленной горелкой. Дверь имеет огнеупорное и изоляционное покрытие. Второй оборот газов происходит в змеевике, который расположен так, чтобы использовалась вся полезная площадь теплообмена. После этого продукты сгорания топлива поступают в дымоход. Движение теплоносителя происходит принудительно при помощи циркуляционного насоса. Разогретый до заданной температуры теплоноситель подается на потребителя (например, хранилище битума, пищевая фритюра), где, циркулируя через закрытый контур, отдает часть тепла потребителю, далее возвращается в термомасляный котел через обратную линию для подогрева.