МНОГОТОПЛИВНЫЙ ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ

Полезная модель относится к теплоэнергетике, в частности к конструкциям водогрейных котлов, которые могут быть использованы для отопления жилых и производственных помещений.
Проведенный заявителем анализ уровня техники показал, что в технике известны различные конструкции водогрейных котлов (патенты РФ 2273802, 2266482, 2194925 и др.).
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является конструкция многотопливного водогрейного котла по полезной модели №8453, которая содержит прямоугольный корпус, внутри которого размещены окруженные рубашкой топка с двумя автономными последовательно расположенными газоходами. Газоходы снабжены теплообменными элементами в виде собранных в вертикальные ряды поперечно расположенных в шахматном порядке с небольшим наклоном к горизонту водяных труб. При этом водные трубы каждого вертикального ряда относительно горизонтальной плоскости установлены с одинаковым наклоном поочередно как в одну, так и в другую стороны, а газоходы в сечении выполнены в виде двух, повернутых вершинами друг к другу неравносторонних трапеции, площади проходных сечений которых уменьшаются пропорционально уменьшения объема газов, и сдвинутых относительно друг друга таким образом, что их смежные стороны образуют наклонную с
проемом в верхней части перегородку, нижняя часть которой общая для топки и газохода, выполнена из огнеупорного материала, обладающего большой теплоемкостью. Под топки снабжен колосниковой решеткой, взаимодействующей с подколосниковой камерой (поддувало), участвующей в подаче воздуха в топку. Котел также снабжен патрубками для подачи нагреваемой воды, который расположен в нижней части котла и выдачи горячей воды - расположенного в верхней части котла, а также тремя лючками для осмотра и очистки внутренних поверхностей газохода и наружных поверхностей газоходов и наружных поверхностей труб. Топка котла снабжена загрузочной дверцей и выходным газоходом (дымовыводящим патрубком).
Как следует из описания и видно из рисунка полезной модели (фиг.1) (фиг.2), теплообменный элемент выполнен в виде собранных в вертикальные ряды поперечно расположенных в шахматном порядке с небольшим наклоном к горизонту водяных труб. Таким образом в результате образуется очень плотный трубный пучок. И хотя для чистки труб и межтрубного пространства конструкция снабжена тремя люками, два из которых размещены в верхней части котла, а третий - на задней стенке, реально невозможно очистить трубы и межтрубное пространство от золы и сажи, что снижает КПД котла.
Кроме того вертикальные ряды формируют вертикальные коридорные дымоходы, которые из-за невозможности очистки их от золы и сажи снижают турбулентность, что также приводит к снижению КПД.
Из формулы полезной модели следует, что водяные трубы расположены к горизонту под небольшим наклоном. И хотя угол наклона в описании не указан, но по чертежам видно, что он не превышает 10°. Такой небольшой угол наклона не позволяет увеличить скорость движения теплоносителя, что также снижает КПД конструкции.
Задачей настоящей полезной модели является разработка конструкции многотопливного водогрейного котла с высокими эксплуатационными характеристиками за счет повышения КПД.
Поставленная задача решается предлагаемой конструкцией многотопливного водогрейного котла, который содержит прямоугольный корпус, топочную камеру с загрузочной дверцей, водяную рубашку, образованную вертикальными стенками корпуса и топочной камеры, патрубок подвода обратной воды, размещенный в нижней части топочной камеры, патрубок вывода горячей воды, размещенный в верхней части топочной камеры, теплообменный элемент, дымовыводящий патрубок и люк для чистки наружных поверхностей труб. При этом теплообменный элемент выполнен в виде собранных в три горизонтальных ряда поперечно расположенных в шахматном порядке с наклонном 25-30° к горизонту водяных труб. Водяные тубы каждого горизонтального ряда относительно горизонтальной плоскости установлены с одинаковым наклоном как в одну, так и другую стороны и имеют накатку, глубина которой составляет 10% от диаметра водяной трубы. Причем водяные трубы двух верхних горизонтальных ряда выполнены с плавниками, а люк для чистки
наружных поверхностей труб расположен на фронтальной поверхности котла. Кроме того водогрейный котел может быть снабжен электрическим тэном с терморегулятором.
Сущность предлагаемой конструкции водогрейного котла поясняется рисунком (фиг.1, фиг.2), на которых приняты следующие обозначения:
Фиг.1 - поперечный разрез:
1 - корпус
2 - водяная рубашка
3 - топочная камера
4 - загрузочная дверца
5 - водяные трубы
6 - плавники
7 - патрубок подвода обратной воды
8 - патрубок вывода горячей воды
9 - дымовыводящий патрубок
10 - люк
11 - колосниковая решетка
12 - подколосниковая камера
1 - электрические тэны
Фиг.2 - разрез АА на фиг.1
5 - водяные трубы
6 - плавники
14 - накатка
В заявляемой конструкции многотопливного водогрейного котла водяные трубы собраны горизонтальные ряды. Это
позволяет не только эффективно очистить их и межтрубное пространство от золы и сажи, но и формирует горизонтальные коридорные дымоходы, которые выполняют роль турбулизаторов топочных газов, что приводит к повышению КПД.
В заявляемой конструкции многотопливного водогрейного котла водяные трубы двух верхних горизонтальных рядов снабжены плавниками. Это позволяет увеличить длину дымохода, что приводит к увеличению движения и турбулизации топочных газов и соответственно к повышению теплоотдачи, что также повышает КПД.
Кроме того водогрейные трубы выполнены с накаткой, глубина которой составляет 10% от диаметра трубы Это обеспечивает турбулентность движения воды в трубах,, что также повышает теплоотдачу и соответственно КПД котла. Глубина накатки менее 10% - не обеспечивает нужной турбулентности, а более 10% - не рентабельна.
Расположение люка на фронтальной поверхности котла позволяет легко очищать трубную систему от золы, сажи, тем самым поддерживая КПД котла на должном уровне.
При необходимости конструкция многотопливного водогрейного котла может быть снабжена электрическими тэнами с терморегулятором. Это позволяет расширить функции котла, т.е. котел может работать в отсутствии человека (автоматически включается и отключается).
Таким образом использование заявляемой конструкции многотопливного водогрейного котла позволяет получить следующий технический результат:
- повысить КПД.
Многотопливный водогрейный котел работает следующим образом:
Через загрузочную дверку 4 в топочную камеру 3 подают топливо через подколосниковую камеру 12 и отверстия в колосниковой решетке 11 поступает воздух для горения топлива. В процессе горения топлива выделяется тепло, которое через стенки топочной камеры 3 и водяные трубы 5 нагревает воду, находящуюся в водяном объеме котла.
Далее точные газы, поднимаясь вверх отдают тепло стенкам газохода и второму ряду труб с плавниками. Достигнув проема, топочные газы поднимаются вверх и меняют движение направления на противоположное под третьим рядом труб с плавниками. Достигнув проема в районе люка 10 меняют опять направление на противоположное и отдав тепло дымоходу уходят в дымовую трубу 9.
При использовании жидкого топлива или газа колосниковую решетку 11 убирают и устанавливают форсунки.
Заявляемый многотопливный водогрейный котел предназначен для использования в теплоэнергетике и предназначен для отопления жилых и производственных помещений.
Котлы данной модели можно выпускать с широким мощностным диапазоном: от 30 квт/ч до 200 квт/ч.