Котел с принудительной циркуляцией
BOILER WITH FORCED CIRCULATION

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для отопления зданий коммунального бытового и производственного назначения, имеющих систему отопления с теплоносителем.
Известен котел с принудительной циркуляцией, содержащий топочную камеру, заднюю и переднюю стенки, газоход и водотрубный теплообменник, образованный горизонтальными оребренными трубами, расположенными параллельно друг другу непосредственно в камере по окружности (патент RU 2559109 С1, кл. F24H 1/00, опубл. 10.08.2015).
Недостатком известного котла является сложность его изготовления, обусловленная трудоемкостью сварки разворотных отводов теплообменника, большие габариты котла и, как следствие, большая металлоемкость, что приводит к удорожанию котла и низкой конкурентной способности на рынке.
Технической проблемой изобретения является устранение отмеченных недостатков. Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, заключается в повышении надежности, экономичности и уменьшении затрат при изготовлении.
Проблема решается, а технический результат обеспечивается тем, что в котле с принудительной циркуляцией, содержащем топочную камеру, газоход и теплообменник, камера образована гнутыми оребренными трубами, расположенными параллельно друг другу и соединенными в коллекторы, в которых установлены перегородки с отверстиями.
За счет того, что камера состоит из отдельных частей, которые можно изготавливать отдельно на кондукторе, значительно упростилась сварка оребренных труб к коллекторам, также исключены разворотные отводы при изготовлении теплообменника.
На фиг. 1 показан общий вид котла в аксонометрии (с двумя рядами гнутых оребренных труб).
На фиг. 2 - поперечный разрез котла.
На фиг. 3 - разрез по А-А на фиг. 2.
На фиг. 4 - узел Б на фиг. 2
На фиг. 5 - узел В на фиг. 3.
На фиг. 6 - разрез по Г-Г на фиг. 3
На фиг. 7 - общий вид котла в аксонометрии (с одним рядом гнутых оребренных труб).
На фиг. 8 - поперечный разрез котла на Фиг 7.
На фиг. 9 - разрез по Д-Д на фиг. 8.
Котел с принудительной циркуляцией содержит топочную камеру 1, топочно-конвективную часть 2, переднюю охлаждаемую стенку 3, заднюю охлаждаемую стенку 4. Топочная камера выполнена из гнутых оребренных труб 5, объединенных коллекторами 6. В коллекторах 6 установлены вертикальные перегородки 7 (Фиг. 4 и 5). Котел оснащен воздушными 8 и дренажными 9 кранами. Горячая вода из котла поступает к потребителю по магистрали 10 и возвращается обратно в котел по магистрали 11 (Фиг. 2).
Предлагаемый котел с принудительной циркуляцией в составе котельной установки (не показано) работает следующим образом. Топливо и воздух подается через горелку 12 в топочную камеру 1, где топливо сгорает с выделением тепла. Продукты сгорания охлаждаются в топочно-конвективной части 2 и выбрасываются в дымовую трубу (не показано). Тепло, полученное при сгорании топлива, воспринимается водой через поверхности нагрева; коллекторы 6, гнутые оребренные трубы 5, переднюю стенку 3, заднюю стенку 4.
Перегородки 7, установленные в коллекторах 6, заставляют воду менять направление движения по гнутым оребренным трубам 5, как показано стрелками 13 (Фиг. 4). Перегородки 7 в коллекторах 6 расположены так, что потоки воды направляются по одинаковому количеству гнутых оребренных труб 5. Это позволяет иметь одинаковую скорость воды в трубной системе, за счет чего уменьшаются тепловые и гидравлические развертки в схеме.
При эксплуатации, после остановки котла, для его опорожнения открываются дренажные краны 9, а при заполнении его водой открываются воздушные краны 8 (при закрытых дренажных 9). При этом в глухих отсеках, образованных перегородками 7, функцию дренажных и воздушных кранов выполняют отверстия 14 в перегородках 7.
Также можно не делать отверстия 14 (Фиг. 5) в перегородках, если в каждом отсеке установить свой дренажный 9 и воздушный 8 краны.
Наличие в коллекторах 6 вертикальных перегородок 7 позволяет обеспечить оптимальные скорости движения воды, что позволяет избежать перегрева воды и металла.
При данной конструкции возможно изготовление теплообменника с одним (Фиг. 7) или двумя рядами труб (Фиг. 1), расположенными в шахматном порядке (Фиг. 6), что позволяет значительно уменьшить габариты котла и с максимальной эффективностью использовать теплоту уходящих газов. За счет изгиба оребренных труб появилась дополнительная прочность конструкции, что позволяет увеличить длину котла и расширить диапазон мощности.
При конструкции котла с двумя рядами гнутых оребренных труб более холодная вода от потребителя подается на внешний ряд труб, где дополнительно отбирает теплоту уходящих газов. Это позволяет эффективно с высоким КПД эксплуатировать котел на перегретой воде без дополнительной установки утилизатора уходящих газов.
Таким образом, в изобретении достигнута оптимальная гидравлическая схема котла, упрощена его конструкцию и за счет применения простых, однотипных элементов уменьшена металлоемкость котла и повышена надежность в эксплуатации и экономичность в работе по сравнении с прототипом, что дает возможность создания множества вариантов однотипных котлов различной мощности. Изобретение может быть использовано при создании прямоточных паровых и водогрейных котлов.