ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ

Полезная модель относится к теплоэнергетике, а именно к водогрейным котлам, и может быть использована в системах отопления и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий.
Известны водогрейные котлы, основными элементами которых являются герметичный корпус, частично заполненный промежуточным теплоносителем (водой), погруженные в воду топочная камера и дымогарные трубы, размещенный над поверхностью теплоносителя теплообменник, например, патент РФ №2080516, МПК F22B 7/00.
При работе котла данного типа в результате кипения и испарения котловой воды пар контактирует с поверхностью теплообменника, конденсируется на ней, а конденсат стекает в котловую воду.
Недостатком известного котла является то, что в паровом пространстве котла (зона, где расположен теплообменник), наряду с водяным паром, присутствует воздух, который ограничивает контакт водяного пара с поверхностью теплообменника, тем самым ухудшает передачу тепла от пара к поверхности теплообменника и далее к нагреваемой воде системы теплоснабжения.
Известны также котлы ОАО «Дорогобужкотломаш» серии «Vacumatic», например, КВ-Г-0,63-90Н, а также вакуумный водогрейный котел японской фирмы Takuma (Соколов Б.А. «Паровые и водогрейные котлы малой и средней мощности», стр.93). В таких котлах, конструкция которых подобна вышеизложенным, воздух, периодически, по мере его натекания в котел, откачивается из котла вакуумным насосом, но так как вакуум, создаваемый в котле неглубокий, то оставшийся воздух сильно снижает теплопередачу от пара к воде системы теплоснабжения.
Другим недостатком таких котлов является то, что при снижении давления в котле, снижается температура кипения котловой воды, что, в свою очередь, ведет к снижению температуры воды системы теплоснабжения.
Известен также котел по патенту №2347976, МПК F22B 7/00.
Герметичный корпус такого котла частично заполнен водой. В нижней части корпуса расположены топочная камера и дымогарные трубы. В верхней части корпуса - теплообменник. При работе такого котла в результате кипения и испарения находящейся в котле воды, водяной пар поднимается вверх, где контактирует с поверхностью теплообменника, конденсируется на ней, а конденсат стекает в кипящую воду. Для удаления воздуха из котла он снабжен установленными на верхней части котла датчиком давления и электромагнитным клапаном, при этом выход электромагнитного клапана соединен трубопроводом с внутренней полостью горелки. Так как в паровом пространстве присутствует воздух, то давление внутри котла увеличивается и при достижении определенного избыточного давления, датчик давления выдает электрический сигнал на открытие электромагнитного клапана. При этом воздух из парового пространства через трубопровод вместе с некоторой частью пара, будет вытеснен во внутреннюю полость горелки. При снижении давления в котле, датчик давления выдаст сигнал на закрытие электромагнитного клапана.
Известный водогрейный котел по патенту №2347976 является наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению и выбран в качестве ближайшего аналога.
Недостатком известного котла является то, что вместе с воздухом из котла удаляются и пары уже деаэрированной термическим способом котловой воды. Восполняется утраченная котловая вода водой недеаэрированной, с которой в котел попадает воздух. Для его удаления требуется затратить определенное количество тепловой энергии, что ведет к снижению КПД котла.
Техническим результатом полезной модели является уменьшение энергетических затрат на деаэрацию котловой воды и снижение потерь деаэрированной котловой воды.
Указанный технический результат достигается тем, что в водогрейном котле, содержащем герметичный корпус, в нижней части которого размещены топочная камера и дымогарные трубы, а в верхней - теплообменник, датчик давления и электромагнитный клапан, установленные на верхней части корпуса котла и соединенные с его внутренней полостью, согласно полезной модели, выход датчика давления соединен гидравлической пинией с внутренней полостью нижней части корпуса котла, при этом, в гидравлической линии последовательно установлены теплообменник-конденсатор, бак для сбора конденсата, снабженный датчиком давления, электромагнитным клапаном и блоком автоматического удаления воздуха, и насос с обратным клапаном.
Благодаря указанному выполнению устройства котла, воздух из парового пространства котла удаляется с меньшими энергетическими затратами, при этом снижаются потери деаэрированной котловой воды.
Охарактеризованная указанными выше существенными признаками полезная модель на дату подачи заявки не известна в Российской Федерации и за границей и отвечает требованиям критерия "новизна".
Полезная модель может быть реализована промышленным способом с использованием известных технических средств, технологий и материалов и соответствует требованиям критерия "промышленная применимость".
Сущность полезной модели поясняется графическим материалом, на котором изображен поперечный разрез водогрейного котла.
Водогрейный котел содержит герметичный корпус 1, в нижней части которого размещены топочная камера 2, дымогарные трубы 3. В верхней части котла размещен теплообменник 4. Верхняя часть корпуса 1 снабжена датчиком давления 5 и электромагнитным клапаном 6, при этом выход электромагнитного клапана соединен трубопроводом 7 с теплообменником-конденсатором 8.
Трубопровод 9 соединяет теплообменник-конденсатор 8 с баком 10 для сбора конденсата, снабженного датчиком 11 давления, электромагнитным клапаном 12 и блоком 13 автоматического удаления воздуха. Выход электромагнитного клапана 12 соединен трубопроводом 14 с насосом 15 с обратным клапаном 16. Трубопровод 17 соединяет обратный клапан 16 и внутреннюю полость корпуса 1, замыкая гидравлический контур циркуляции котловой воды.
Котел работает следующим образом.
Перед запуском котла в работу топка котла продувается воздухом путем включения вентилятора горелки (на рисунке не показана). Затем подают в горелку газ и поджигают его. Продукты сгорания топлива проходят через топочную камеру 2 и систему дымогарных труб 3, при этом осуществляется передача тепла от горячего газа к воде, находящейся в котле. Вода в котле нагревается, начинается ее кипение и испарение. Пары воды поднимаются к трубкам теплообменника 4, на холодной поверхности трубок они конденсируются, и конденсат в виде капель падает в кипящую воду. Пар собирается в верхней части котла, давление в котле увеличивается, так как в паровом пространстве присутствует воздух, и при достижении избыточного давления значения приблизительно 0,08 МПа, датчик 5 давления выдает электрический сигнал на открытие электромагнитного клапана 6. При этом воздух из парового пространства через трубопровод 7, вместе с некоторой частью пара, будет вытеснен в теплообменник-конденсатор 8. Процесс вытеснения воздуха из парового пространства будет продолжаться до тех пор, пока давление пара в котле не снизится до значения менее 0,07 МПа, при этом электрический сигнал с датчика 5 перестает воздействовать на электромагнитный клапан 6 и он закрывается. В теплообменнике-конденсаторе 8 пар конденсируется и стекает по трубопроводу 9 в бак 10, из которого, при достижении определенного давления, задаваемого датчиком 11 давления, откачивается воздух с помощью блока 13 автоматического удаления воздуха. При достижении необходимого разрежения открывается электромагнитный клапан 12 и включается насос 15, который откачивает деаэрированный конденсат в котел по трубопроводу 17 через обратный клапан 16.
Процесс испарения и конденсации котловой воды непрерывно повторяется, при этом происходит перенос тепла от паров котловой воды к воде системы теплоснабжения в теплообменнике 4.
Таким образом, благодаря указанному выполнению устройства котла снижаются затраты энергии на деаэрацию котловой воды, а также ее расход. Сочетание термической деаэрации котловой воды с возвращением вакуумированного конденсата в котел позволяет быстрее и полнее избавиться от воздуха в котле, что приводит к улучшению теплопередачи.