Конденсационный водогрейный котел



Конденсационный водогрейный котел
Конденсационный водогрейный котел

 


Владельцы патента RU 2495335:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" (RU)

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для отопления и горячего водоснабжения. Конденсационный водогрейный котел содержит радиационную, адиабатную и контактно-рекуперативную части. Радиационная часть представляет собой водогрейный жаротрубный котел. Контактно-рекуперативная часть содержит расположенные друг под другом в одном корпусе патрубок отвода топочных газов, каплеуловитель, трубчатый теплообменник с патрубками для подвода и отвода воды на горячее водоснабжение, а также опорно-распределительную решетку. Адиабатная часть, соединяющая радиационную и контактно-рекуперативную части, содержит коллектор с форсунками, буферную емкость для регулирования уровня конденсата и патрубок отвода конденсата, связанный с коллектором с форсунками. Полость адиабатной части, занятая жидкостью, сообщается с полостью радиационной части посредством линии подачи жидкости, содержащей насос, регулятор расхода жидкости и устройства для подвода жидкости к устью горелки и распыливания ее в полость, ограниченную внутренним цилиндром и донышком внутреннего цилиндра радиационной части. Изобретение обеспечивает снижение материалоемкости установки и капитальных затрат, а также повышение экологических характеристик котла. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к отопительной технике и горячему водоснабжению, а именно к области водогрейных котлов малой и средней теплопроизводительности, и может быть использовано для теплоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений.

Известны контактно-поверхностные водогрейные котлы. В частности водогрейный котел, содержащий радиационную часть, состоящую из внутреннего цилиндра с внутренним днищем и кольцевой верхней трубной решеткой, к которой сверху прикреплена внутренняя крышка, имеющая патрубок с горелкой, снабженной патрубками подачи топлива и воздуха, и внешнего цилиндра, установленного концентрично внутреннему цилиндру с образованием межстеночного кольцевого зазора, при этом внешний цилиндр снабжен кольцевой нижней трубной решеткой с внешним днищем, имеющим патрубок подвода отопительной воды, и внешней крышкой с цилиндрической обечайкой, герметично связанной с патрубком горелки и имеющей патрубок отвода отопительной воды, при этом в межстеночном кольцевом зазоре, образованном внешним и внутренним цилиндрами, установлен пучок дымогарных труб для прохождения продуктов сгорания противотоком по отношению к восходящему потоку нагреваемой воды на отопление, и контактно-рекуперативную часть, расположенную параллельно по отношению к радиационной части, и состоящую из расположенных друг под другом внутри отдельного корпуса патрубка отвода топочных газов, каплеуловителя, трубчатого теплообменника для прохождения нагреваемой воды для горячего водоснабжения противотоком по отношению к двухфазному газожидкостному восходящему потоку, опорно-распределительной решетки, и коллектора с форсунками, при этом радиационная и контактно-рекуперативная части сообщены между собой посредством закрытого сборника жидкости, снабженного патрубком, соединенным с линией подачи жидкости, причем закрытый сборник жидкости имеет патрубок отвода излишка жидкости, кроме того, корпус контактно-рекуперативной части связан с закрытым сборником жидкости посредством по меньшей мере одной трубы возврата конденсата (см. патент РФ №2270405, МПК 7 F24Н 1/00, 1/10, 2006 г.) - аналог.

Недостатком известного решения является узкая область его применения из-за необходимости использования специальных горелок, допускающих рабочее положение «горелка над факелом».

Наиболее близким аналогом к заявляемому решению является конденсационный водогрейный котел, содержащий радиационную, адиабатную и контактно-рекуперативную части, у которого горизонтально расположенная радиационная часть, представляющая собой водогрейный жаротрубный котел, состоит из внутреннего и внешнего цилиндров, установленных коаксиально с образованием межстеночного кольцевого зазора с расположенными в нем дымогарными трубами, донышки внешнего и внутреннего цилиндров с одной стороны имеют коаксиальные отверстия, в которые установлен патрубок с фланцем для присоединения горелки, контактно-рекуперативная часть имеет расположенные друг под другом в одном корпусе патрубок отвода топочных газов, каплеуловитель, трубчатый теплообменник с патрубками для подвода холодной воды и отвода нагретой воды на горячее водоснабжение, а также опорно-распределительную решетку, а адиабатная часть, соединяющая радиационную и контактно-рекуперативную части имеет коллектор с форсунками, буферную емкость для регулирования уровня конденсата и перегородку, разделяющую адиабатную часть на «сухую» и «мокрую» зоны (см. патент РФ №2411420, МПК 7 F24Н 1/00, 1/10, 2006 г.) - прототип.

С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: конденсационный водогрейный котел, содержащий радиационную, адиабатную и контактно-рекуперативную части, у которого радиационная часть, представляющая собой водогрейный жаротрубный котел, состоит из внутреннего и внешнего цилиндров, установленных коаксиально с образованием межстеночного кольцевого зазора с расположенными в нем дымогарными трубами, донышки внешнего и внутреннего цилиндров с одной стороны имеют коаксиальные отверстия, в которые установлен патрубок с фланцем для присоединения горелки, контактно-рекуперативная часть имеет расположенные друг под другом в одном корпусе патрубок отвода топочных газов, каплеуловитель, трубчатый теплообменник с патрубками для подвода холодной воды и отвода нагретой воды на горячее водоснабжение, а также опорно-распределительную решетку, а адиабатная часть, соединяющая радиационную и контактно-рекуперативную части имеет коллектор с форсунками, буферную емкость для регулирования уровня конденсата.

Недостатками известного решения являются отсутствие возможности регулирования соотношения тепловых нагрузок радиационной части котла, в которой вырабатывается теплоноситель на нужды отопления, и контактно-рекуперативной части котла, в которой вырабатывается теплоноситель на нужды горячего водоснабжения, внутри котла, что вызывает необходимость использования для регулирования дополнительной теплообменной аппаратуры, повышающей материалоемкость установки и капитальные затраты, а также возможность образования в существенном количестве в зоне высоких температур топочной камеры оксидов азота, что ухудшает экологические характеристики котла.

Сущность предполагаемого изобретения заключается в том, что в конденсационном водогрейном котле, содержащем радиационную, адиабатную и контактно-рекуперативную части, у которого радиационная часть, представляющая собой водогрейный жаротрубный котел, состоит из внутреннего и внешнего цилиндров, установленных коаксиально с образованием межстеночного кольцевого зазора с расположенными в нем дымогарными трубами, донышки внешнего и внутреннего цилиндров с одной стороны имеют коаксиальные отверстия, в которые установлен патрубок с фланцем для присоединения горелки, контактно-рекуперативная часть имеет расположенные друг под другом в одном корпусе патрубок отвода топочных газов, каплеуловитель, трубчатый теплообменник с патрубками для подвода холодной воды и отвода нагретой воды на горячее водоснабжение, а также опорно-распределительную решетку, а адиабатная часть, соединяющая радиационную и контактно-рекуперативную части имеет коллектор с форсунками, буферную емкость для регулирования уровня конденсата, согласно предлагаемому решению, полость адиабатной части, занятая жидкостью, сообщается с полостью, ограниченной внутренним цилиндром и донышком внутреннего цилиндра радиационной части, посредством линии подачи жидкости, содержащей насос, регулятор расхода жидкости и устройства для подвода жидкости к устью горелки и распыливания ее в полость, ограниченную внутренним цилиндром и донышком внутреннего цилиндра радиационной части.

Устройство для подвода жидкости к устью горелки может представлять собой кольцевую водяную рубашку патрубка горелки, герметично отделенную от межстеночного кольцевого зазора, при этом в обечайке кольцевой водяной рубашки имеется отверстие, к краям которого жестко прикреплен патрубок, к которому разъемно прикреплен конец линии подачи жидкости, а устройства для распыливания жидкости в полость, ограниченную внутренним цилиндром и донышком внутреннего цилиндра радиационной части, могут представлять собой отверстия в патрубке горелки диаметром 2-4 мм, расположенные равномерно по окружности между устьем горелки и донышком внутреннего цилиндра радиационной части.

Устройство для подвода жидкости к устью горелки может представлять собой подводящий коллектор, размещенный в осевом канале горелки и разъемно прикрепленный к горелке, дальний от устья горелки конец которого разъемно связан с линией подачи жидкости, а устройством для распыливания жидкости в полость, ограниченную внутренним цилиндром и донышком внутреннего цилиндра радиационной части, может являться, по меньшей мере, одна распыливающая форсунка, расположенная в устье горелки и жестко прикрепленная к концу подводящего коллектора, ближнему к устью горелки.

Задачей изобретения является снижение материалоемкости установки и капитальных затрат за счет регулирования соотношения тепловых нагрузок радиационной части котла, в которой вырабатывается теплоноситель на нужды отопления, и контактно-рекуперативной части котла, в которой вырабатывается теплоноситель на нужды горячего водоснабжения, внутри котла путем организации распыливания жидкости в зоне горения топлива и регулирования расхода указанной жидкости, а также повышение экологических характеристик агрегата за счет уменьшения образования в топке радиационной части оксидов азота при впрыске в ядро факела жидкости, снижающей температуру в топке.

Для решения поставленной задачи, согласно предлагаемому решению, полость адиабатной части, занятая жидкостью, сообщается с полостью, ограниченной внутренним цилиндром и донышком внутреннего цилиндра радиационной части, посредством линии подачи жидкости, содержащей насос, регулятор расхода жидкости и устройства для подвода жидкости к устью горелки и распыливания ее в полость, ограниченную внутренним цилиндром и донышком внутреннего цилиндра радиационной части.

Устройство для подвода жидкости к устью горелки может представлять собой кольцевую водяную рубашку патрубка горелки, герметично отделенную от межстеночного кольцевого зазора, при этом в обечайке кольцевой водяной рубашки имеется отверстие, к краям которого жестко прикреплен патрубок, к которому разъемно прикреплен конец линии подачи жидкости, а устройства для распыливания жидкости в полость, ограниченную внутренним цилиндром и донышком внутреннего цилиндра радиационной части, могут представлять собой отверстия в патрубке горелки диаметром 2-4 мм, расположенные равномерно по окружности между устьем горелки и донышком внутреннего цилиндра радиационной части.

Устройство для подвода жидкости к устью горелки может представлять собой подводящий коллектор, размещенный в осевом канале горелки и разъемно прикрепленный к горелке, дальний от устья горелки конец которого разъемно связан с линией подачи жидкости, а устройством для распыливания жидкости в полость, ограниченную внутренним цилиндром и донышком внутреннего цилиндра радиационной части, может являться, по меньшей мере, одна распыливающая форсунка, расположенная в устье горелки и жестко прикрепленная к концу подводящего коллектора, ближнему к устью горелки.

Наличие линии подачи жидкости, содержащей насос и устройства для подвода жидкости к устью горелки и распыливания ее в полость, ограниченную внутренним цилиндром и донышком внутреннего цилиндра радиационной части с занятой жидкостью полостью адиабатной части позволит организовать распыливание жидкости в зоне высоких температур топки радиационной части. Наличие в линии подачи жидкости регулятора расхода жидкости позволит регулировать расход распыляемой жидкости. При этом происходит регулирование соотношения тепловых нагрузок радиационной части котла, в которой вырабатывается теплоноситель на нужды отопления, и контактно-рекуперативной части котла, в которой вырабатывается теплоноситель на нужды горячего водоснабжения, внутри котла: при увеличении расхода распыляемой жидкости за счет испарения жидкости и увеличения влагосодержания и массового расхода продуктов горения топлива снижается температура в топке радиационной части и тепловая производительность радиационной части, а тепловая производительность контактно-рекуперативной части растет за счет увеличения доли полезно используемой теплоты конденсации водяного пара в составе продуктов горения топлива. При этом снижается тепловая нагрузка дополнительной теплообменной аппаратуры, соответственно, снижается необходимая поверхность теплообмена этой аппаратуры или указанная дополнительная теплообменная аппаратура не используется вообще, а, следовательно, снижается материалоемкость установки и капитальные затраты. Кроме того, из-за снижения температуры в топке радиационной части в результате впрыска в ядро факела охлаждающей жидкости уменьшится образование в топке оксидов азота, и повысятся экологические характеристики котла. При этом выполнение устройства для подвода жидкости к устью горелки в виде кольцевой водяной рубашки патрубка горелки, герметично отделенной от межстеночного кольцевого зазора, с отверстием в обечайке кольцевой водяной рубашки, к краям которого жестко прикреплен патрубок, к которому разъемно прикреплен конец линии подачи жидкости, а устройства для распыливания жидкости в полость, ограниченную внутренним цилиндром и донышком внутреннего цилиндра радиационной части, в виде отверстий в патрубке горелки диаметром 2-4 мм, расположенных равномерно по окружности между устьем горелки и донышком внутреннего цилиндра радиационной части обеспечивает простоту организации подвода жидкости к устью горелки и распыливания ее в зоне высоких температур топки радиационной части. Выполнение устройства для подвода жидкости к устью горелки в виде подводящего коллектора, размещенного в осевом канале горелки и разъемно прикрепленного к горелке, дальний от устья горелки конец которого разъемно связан с линией подачи жидкости, а устройства для распыливания жидкости в полость, ограниченную внутренним цилиндром и донышком внутреннего цилиндра радиационной части в виде, по меньшей мере, одной распиливающей форсунки, расположенной в устье горелки и жестко прикрепленной к концу подводящего коллектора, ближнему к устью горелки позволит вводить жидкость непосредственно в зону наиболее высоких температур, интенсифицировать процесс испарения распыляемой жидкости в этой зоне и, соответственно, максимально уменьшить образование оксидов азота.

Предлагаемый конденсационный водогрейный котел показан на чертежах. На фиг.1 показан осевой продольный разрез котла с устройством для подвода жидкости к устью горелки, выполненным в виде кольцевой водяной рубашки патрубка горелки, и устройствами для распыливания жидкости, выполненными в виде расположенных равномерно по окружности отверстий в патрубке горелки. На фиг.2 показан осевой продольный разрез котла с устройством для подвода жидкости к устью горелки, выполненным в виде разъемно прикрепленного к горелке подводящего коллектора, размещенного в осевом канале горелки, разъемно связанного с линией подачи жидкости, и устройством для распыливания жидкости, выполненным в виде, по меньшей мере, одной распыливающей форсунки, расположенной в устье горелки и жестко прикрепленной к концу подводящего коллектора, ближнему к устью горелки.

Конденсационный водогрейный котел содержит радиационную 1, адиабатную 2 и контактно-рекуперативную 3 части. Радиационная часть 1 представляет собой водогрейный жаротрубный котел, состоящий из внутреннего 4 и внешнего 5 цилиндров, установленных коаксиально с образованием межстеночного кольцевого зазора 6 с расположенными в нем дымогарными трубами 7, жестко прикрепленными, например, сваркой, к краям парных отверстий в трубной решетке 8. Донышки 9 и 10, соответственно, внешнего 5 и внутреннего 4 цилиндров с одной стороны имеют коаксиальные отверстия, в которые установлен патрубок 11 с фланцем для присоединения горелки 12. Радиационная часть снабжена подающим 13 и выходным 14 патрубками отопительной воды. Контактно-рекуперативная часть 3 содержит расположенные друг под другом в одном корпусе 15 жестко прикрепленные, например, сваркой, к корпусу 15 патрубок 16 отвода топочных газов, каплеуловитель 17, трубчатый теплообменник 18 с патрубком 19 для подвода холодной воды и патрубком 20 для отвода нагретой воды на горячее водоснабжение, а также, по меньшей мере, одну опорно-распределительную решетку 21. Адиабатная часть 2, соединяющая радиационную 1 и контактно-рекуперативную 3 части, содержит коллектор с форсунками 22, буферную емкость 23 для регулирования уровня конденсата, патрубок 24 отвода конденсата, а также насос 25 циркуляции конденсата, связанный всасывающим и подающим трубопроводами, соответственно, с патрубком 24 отвода конденсата и коллектором с форсунками 22. К корпусу 15 в районе верхней части трубчатого теплообменника 18 одним концом жестко прикреплена, например, сваркой, по меньшей мере, одна труба 26 возврата конденсата, другим концом введенная в полость адиабатной части 2, занятую жидкостью. Полость адиабатной части 2, занятая жидкостью, сообщается с полостью, ограниченной внутренним цилиндром 4 и донышком внутреннего цилиндра 10 радиационной части 1, посредством линии подачи жидкости 27, представляющей собой всасывающий и напорный трубопроводы, содержащей насос 28, регулятор расхода жидкости 29 и устройства соответственно 30 и 31 для подвода жидкости к устью горелки 12 и распыливания ее в полость, ограниченную внутренним цилиндром 4 и донышком 10 внутреннего цилиндра 4 радиационной части 1. Устройство 30 для подвода жидкости к устью горелки 12 может представлять собой кольцевую водяную рубашку патрубка 11 горелки 12, герметично отделенную от межстеночного кольцевого зазора, например, посредством кольцевой вставки, приваренной к краям отверстий в донышках 9 и 10, соответственно, внешнего 5 и внутреннего 4 цилиндров. При этом в обечайке кольцевой водяной рубашки имеется отверстие, к краям которого жестко прикреплен, например сваркой, патрубок, к которому разъемно прикреплен, например, посредством муфтового соединения, конец линии подачи жидкости 27. Устройства 31 для распыливания жидкости в полость, ограниченную внутренним цилиндром 4 и донышком 10 внутреннего цилиндра 4 радиационной части 1, могут представлять собой отверстия в патрубке 11 горелки 12 диаметром 2-4 мм, расположенные равномерно по окружности между устьем горелки 12 и донышком 10 внутреннего цилиндра 4 радиационной части 1. Устройство 30 для подвода жидкости к устью горелки 12 может представлять собой подводящий коллектор, размещенный в осевом канале горелки 12 и разъемно прикрепленный, например, посредством фланцевого соединения, к горелке 12. При этом дальний от устья горелки 12 конец подводящего коллектора разъемно связан, например, посредством муфтового соединения, с линией подачи жидкости 27. Устройством 31 для распыливания жидкости в полость, ограниченную внутренним цилиндром 4 и донышком 10 внутреннего цилиндра 4 радиационной части 1, может являться, по меньшей мере, одна распыливающая форсунка, расположенная в устье горелки 12 и жестко прикрепленная, например сваркой, к концу подводящего коллектора, ближнему к устью горелки 12.

Конденсационный водогрейный котел работает следующим образом. Емкость для сбора конденсата адиабатной части 2 предварительно заполняется технической водой из любого источника, которая в процессе работы агрегата замещается непрерывно вырабатываемым в контактно-рекуперативной части 3 конденсатом водяных паров, а в радиационную часть 1 через патрубок 13 подвода отопительной воды подается отопительная вода, например, обратная сетевая вода из обратного теплопровода системы отопления. Одновременно с этим, в трубный пучок трубчатого теплообменника 18 через патрубок 19 для подвода холодной воды подается холодная вода. Далее в горелку 12 подается топливо, например, природный газ, и, одновременно с этим, включается насос 25 циркуляции конденсата, который подает техническую воду (конденсат) из полости адиабатной части 2, занятой жидкостью, через патрубок 24 отвода конденсата в коллектор с форсунками 22. После начала стабильного горения топлива в топке радиационной части 1 происходит включение насоса 28 линии подачи жидкости 27, который подает техническую воду (конденсат) из полости адиабатной части 2, занятой жидкостью, через патрубок 24 отвода конденсата, устройства соответственно 30 и 31 для подвода жидкости к устью горелки 12 и распыливания ее в полость, ограниченную внутренним цилиндром 4 и донышком 10 внутреннего цилиндра 4 радиационной части 1, в ядро факела. При этом температура в ядре факела снижается за счет испарения жидкости и увеличения влагосодержания и массового расхода продуктов горения топлива. Массовый расход технической воды (конденсата), подаваемой на распыление в полость, ограниченную внутренним цилиндром 4 и донышком 10 внутреннего цилиндра 4 радиационной части 1, регулируется в диапазоне от 5 до 10% от массового расхода топлива с помощью регулятора расхода жидкости 29. При этом происходит регулирование температуры в ядре факела, а, следовательно, и соотношения тепловых нагрузок радиационной 1 и контактно-рекуперативной 3 частей. Кроме того, при снижении температуры в ядре факела уменьшается образование оксидов азота в высокотемпературной части топки радиационной части 1. Продукты сгорания топлива, проходя сначала по внутреннему цилиндру 4, посредством радиационного теплообмена, а затем по дымогарным трубам 7, жестко прикрепленным к краям парных отверстий в трубной решетке 8, посредством конвективного теплообмена нагревают отопительную воду, проходящую в межстеночном кольцевом зазоре 6 до требуемой температуры прямой отопительной воды. Отопительная вода, проходя межстеночный кольцевой зазор 6 и далее межстеночное пространство, образованное донышками 9 и 10, соответственно, внешнего 5 и внутреннего 4 цилиндров, охлаждает стенки внутреннего цилиндра 4, донышка 10 внутреннего цилиндра 4, а также сварной шов в месте крепления патрубка горелки 11 к краям отверстия в донышке 10 внутреннего цилиндра 4 и через патрубок 14 отвода отопительной воды направляется теплопотребителю. Продукты сгорания, пройдя дымогарные трубы 7, выходят из радиационной части 1 и, проходя адиабатную часть 2, вначале контактируют с каплями конденсата водяных паров в факелах форсунок 22 и, увлекая часть конденсата, переносят его на опорно-распределительную решетку 21. На последней происходит инверсия фаз: газ из сплошной фазы (под решеткой) превращается в дисперсную (над решеткой), а конденсат, наоборот: из дисперсной (под решеткой) становится сплошной (над решеткой).

Таким образом, над решеткой 21 формируется эмульсионный двухфазный восходящий поток газ-конденсат, который омывает внешнюю поверхность труб трубчатого теплообменника 18, передавая физическую теплоту продуктов сгорания и теплоту конденсации содержащихся в них водяных паров нагреваемой воде для горячего водоснабжения, подаваемой через патрубок 19 в трубчатый теплообменник 18 и проходящей последний противотоком по отношению к потоку продуктов сгорания.

Далее происходит сепарация конденсата из газового потока: конденсат по трубе 26 возврата конденсата возвращается в полость адиабатной части 2, занятую жидкостью, а продукты сгорания, освободившись в каплеуловителе 17 от капель конденсата, удаляются из аппарата через патрубок 16 отвода продуктов сгорания корпуса 15 контактно-рекуперативной части 3. Из полости адиабатной части 2, занятой жидкостью, часть конденсата, отводясь через патрубок 24, насосом 25 циркуляции конденсата вновь подается в коллектор с форсунками 22, другая часть конденсата насосом 28 линии подачи жидкости 27 подается через устройства соответственно 30 и 31 для подвода жидкости к устью горелки 12 и распыливания ее в полость, ограниченную внутренним цилиндром 4 и донышком 10 внутреннего цилиндра 4 радиационной части 1, в ядро факела, а излишек конденсата удаляется из аппарата через буферную емкость 23. Горячая вода для горячего водоснабжения, нагретая в трубчатом теплообменнике 18 контактно-рекуперативной части 3, через патрубок 20 подается потребителю.

Если устройство 30 для подвода жидкости к устью горелки 12 представляет собой кольцевую водяную рубашку патрубка 11 горелки 12, герметично отделенную от межстеночного кольцевого зазора, то техническая вода (конденсат) из полости адиабатной части 2, занятой жидкостью, перекачиваемая насосом 28 линии подачи жидкости 27, поступает в кольцевую рубашку патрубка 11 горелки 12 через отверстие в обечайке кольцевой водяной рубашки. Протекая в кольцевой рубашке, техническая вода (конденсат) охлаждает стенки патрубка 11 горелки 12 и, проходя через отверстия диаметром 2-4 мм, расположенные равномерно по окружности между устьем горелки 12 и донышком 10 внутреннего цилиндра 4 радиационной части 1, распыляется в ядро факела.

Если устройство 30 для подвода жидкости к устью горелки 12 представляет собой подводящий коллектор, размещенный в осевом канале горелки 12 и разъемно прикрепленный, например, посредством фланцевого соединения, к горелке 12, то техническая вода (конденсат) из полости адиабатной части 2, занятой жидкостью, перекачиваемая насосом 28 линии подачи жидкости 27, поступает в дальний от устья горелки 12 конец подводящего коллектора, протекает по подводящему коллектору и распыляется в ядро факела посредством, по меньшей мере, одной распыливающей форсунки, расположенной в устье горелки 12 и жестко прикрепленной, например сваркой, к концу подводящего коллектора, ближнему к устью горелки 12.

Преимущество предлагаемого конденсационного водогрейного котла по сравнению с прототипом состоит в том, что наличие линии подачи жидкости, содержащей насос и устройства для подвода жидкости к устью горелки и распыливания ее в полость, ограниченную внутренним цилиндром и донышком внутреннего цилиндра радиационной части с занятой жидкостью полостью адиабатной части позволит организовать распыливание жидкости в зоне высоких температур топки радиационной части. Наличие в линии подачи жидкости регулятора расхода жидкости позволит регулировать расход распыляемой жидкости. При этом происходит регулирование соотношения тепловых нагрузок радиационной части котла, в которой вырабатывается теплоноситель на нужды отопления, и контактно-рекуперативной части котла, в которой вырабатывается теплоноситель на нужды горячего водоснабжения, внутри котла: при увеличении расхода распыляемой жидкости за счет испарения жидкости и увеличения влагосодержания и массового расхода продуктов горения топлива снижаются температура в топке радиационной части и тепловая производительность радиационной части, а тепловая производительность контактно-рекуперативной части растет за счет увеличения доли полезно используемой теплоты конденсации водяного пара в составе продуктов горения топлива. При этом снижается тепловая нагрузка дополнительной теплообменной аппаратуры, соответственно, снижается необходимая поверхность теплообмена этой аппаратуры или указанная дополнительная теплообменная аппаратура не используется вообще, а, следовательно, снижается материалоемкость установки и капитальные затраты. Кроме того, из-за снижения температуры в топке радиационной части в результате впрыска в ядро факела охлаждающей жидкости уменьшится образование в топке оксидов азота, и повысятся экологические характеристики котла. При этом возможное выполнение устройства для подвода жидкости к устью горелки в виде кольцевой водяной рубашки патрубка горелки, герметично отделенной от межстеночного кольцевого зазора, с отверстием в обечайке кольцевой водяной рубашки, к краям которого жестко прикреплен патрубок, к которому разъемно прикреплен конец линии подачи жидкости, а устройства для распыливания жидкости в полость, ограниченную внутренним цилиндром и донышком внутреннего цилиндра радиационной части, в виде отверстий в патрубке горелки диаметром 2-4 мм, расположенных равномерно по окружности между устьем горелки и донышком внутреннего цилиндра радиационной части обеспечивает простоту организации подвода жидкости к устью горелки и распыливания ее в зоне высоких температур топки радиационной части. Возможное выполнение устройства для подвода жидкости к устью горелки в виде подводящего коллектора, размещенного в осевом канале горелки и разъемно прикрепленного к горелке, дальний от устья горелки конец которого разъемно связан с линией подачи жидкости, а устройства для распыливания жидкости в полость, ограниченную внутренним цилиндром и донышком внутреннего цилиндра радиационной части в виде, по меньшей мере, одной распыливающей форсунки, расположенной в устье горелки и жестко прикрепленной к концу подводящего коллектора, ближнему к устью горелки позволит вводить жидкость непосредственно в зону наиболее высоких температур, интенсифицировать процесс испарения распыляемой жидкости в этой зоне и, соответственно, максимально уменьшить образование оксидов азота.

1. Конденсационный водогрейный котел, содержащий радиационную, адиабатную и контактно-рекуперативную части, у которого радиационная часть, представляющая собой водогрейный жаротрубный котел, состоит из внутреннего и внешнего цилиндров, установленных коаксиально с образованием межстеночного кольцевого зазора с расположенными в нем дымогарными трубами, донышки внешнего и внутреннего цилиндров с одной стороны имеют коаксиальные отверстия, в которые установлен патрубок с фланцем для присоединения горелки, контактно-рекуперативная часть имеет расположенные друг под другом в одном корпусе патрубок отвода топочных газов, каплеуловитель, трубчатый теплообменник с патрубками для подвода холодной воды и отвода нагретой воды на горячее водоснабжение, а также опорно-распределительную решетку, а адиабатная часть, соединяющая радиационную и контактно-рекуперативную части, имеет коллектор с форсунками и буферную емкость для регулирования уровня конденсата, отличающийся тем, что полость адиабатной части, занятая жидкостью, сообщается с полостью, ограниченной внутренним цилиндром и донышком внутреннего цилиндра радиационной части, посредством линии подачи жидкости, содержащей насос, регулятор расхода жидкости и устройства для подвода жидкости к устью горелки и распыливания ее в полость, ограниченную внутренним цилиндром и донышком внутреннего цилиндра радиационной части.

2. Конденсационный водогрейный котел по п.1, отличающийся тем, что устройство для подвода жидкости к устью горелки представляет собой кольцевую водяную рубашку патрубка горелки, герметично отделенную от межстеночного кольцевого зазора, при этом в обечайке кольцевой водяной рубашки имеется отверстие, к краям которого жестко прикреплен патрубок, к которому разъемно прикреплен конец линии подачи жидкости, а устройства для распыливания жидкости в полость, ограниченную внутренним цилиндром и донышком внутреннего цилиндра радиационной части, представляют собой отверстия в патрубке горелки диаметром 2-4 мм, расположенные равномерно по окружности между устьем горелки и донышком внутреннего цилиндра радиационной части.

3. Конденсационный водогрейный котел по п.1, отличающийся тем, что устройство для подвода жидкости к устью горелки представляет собой подводящий коллектор, размещенный в осевом канале горелки и разъемно прикрепленный к горелке, дальний от устья горелки конец которого разъемно связан с линией подачи жидкости, а устройством для распыливания жидкости в полость, ограниченную внутренним цилиндром и донышком внутреннего цилиндра радиационной части, является, по меньшей мере, одна распыливающая форсунка, расположенная в устье горелки и жестко прикрепленная к концу подводящего коллектора, ближнему к устью горелки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при изготовлении котлов малой мощности. Универсальный котел содержит топочное устройство, ограниченное стенами из огнеупорных материалов, радиационные и конвективные поверхности нагрева, состоящие из пакета коллекторов, соединенных трубами, с общими коллекторами входа и выхода, причем верхние коллекторы панелей конвективных поверхностей нагрева установлены под углом к горизонту, а плоскости панелей установлены под углом к вертикали в обе стороны с образованием полости расширения нижней части пакета панелей, при этом боковые панели пакета поверхностей нагрева являются опорами для установки теплоизоляции.

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для обеспечивания тепловой и электрической энергией индивидуальных домов и квартир. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и эффективности теплоэлектрического генератора.

Изобретение относится к водонагревательным устройствам и может использоваться для обогрева малоэтажных зданий, индивидуальных домов, а также различных бытовых и промышленных объектов.

Изобретение относится к водонагревательным устройствам и может использоваться для обогрева малоэтажных зданий, индивидуальных домов, а также различных бытовых и промышленных объектов.

Изобретение относится к области отопления и может быть использовано в водо- и воздухонагревателях. .

Изобретение относится к области производства водогрейных котлов наружного и внутреннего размещения, в частности к конденсационным водогрейным котлам, использующим скрытую теплоту парообразования паров воды в дымовых газах за счет дополнительного улавливания энергии при конденсации водяных паров.

Изобретение относится к бытовой топливоиспользующей аппаратуре и может быть использовано для нужд отопления и горячего водоснабжения. .

Изобретение относится к области производства водогрейных котлов, в частности к конденсационным водогрейным котлам наружного и внутреннего размещения, использующих скрытую теплоту парообразования паров воды в дымовых газах с увеличением КПД, за счет дополнительного улавливания тепловой энергии при конденсации водяных паров.

Изобретение относится к способам получения тепла для жизнеобеспечения жилых строений с помощью альтернативных источников энергии и может быть использовано при проектировании малоэтажных строений в сельской местности, в отдаленных и труднодоступных районах.

Изобретение относится к энергетике, в частности к твердотопливным котлам для отопления производственных и жилых помещений и снабжения горячей водой для бытовых нужд.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к устройствам газификации твердого топлива, используемым для обеспечения потребителя теплом и горячим водоснабжением. Устройство содержит бункер для твердого топлива с расположенными в нем колосниковой решеткой и загрузочным люком, теплообменник, газовую топку с каналом вывода дымовых газов. Корпус устройства покрыт теплоизоляцией. Бункер является газогенератором и сообщен при помощи канала ввода синтез-газа с газовой топкой, в которой расположена каталитическая система окисления, содержащая три ступени окисления. Первая ступень, расположенная на выходе из канала ввода синтез-газа - керамический изолятор с нанесенным на него катализатором CoF2·H2O. Вторая ступень - медные трубы, присоединенные к теплообменнику. Третья ступень - керамический изолятор с навитой на него нихромовой спиралью, находящийся в верхней части газовой топки. Теплообменник соединен через канал с системой теплоснабжения. Устройство снижает количество вредных выбросов в окружающую среду и обеспечивает надежность работы. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники. Техническим результатом является повышение надежной защиты от перегрева, точности и единообразности срабатывания. Контроллер содержит орган управления, монолитный объединенный теплочувствительный биметаллический исполнительный механизм двойного срабатывания, расположенный на верхней поверхности органа управления, и две группы переключающих контактов, расположенных на органе управления, каждая группа переключающих контактов взаимодействует с соответствующим срабатывающим устройством. Монолитный объединенный теплочувствительный биметаллический исполнительный механизм двойного срабатывания состоит из двух объединенных срабатывающих устройств, которые относительно независимы и выполнены из биметаллического листа, краевые линии двух срабатывающих устройств отделены друг от друга, и наружный вспомогательный соединитель расположен между соседними краевыми линиями двух срабатывающих устройств, причем наружный вспомогательный соединитель расположен за пределами краевых линий двух срабатывающих устройств и эффективно образует из двух срабатывающих устройств монолитный объединенный теплочувствительный биметаллический исполнительный механизм двойного срабатывания. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Теплогенератор-утилизатор предназначен для использования в деревообрабатывающей отрасли при сушке пиломатериалов, а также в теплоэнергетике для отопления жилых и производственных помещений. Теплогенератор-утилизатор, содержащий корпус с патрубком отвода и подвода воды и отвода продуктов сгорания, в нижней части которого размещено топочное отделение с камерой сгорания, а над ним в верхней части размещен теплообменник, бункер для размещения топлива, устройства подачи топлива из бункера в топочное отделение и перемещения топлива внутри него, блок управления подачей топлива. Камера сгорания выполнена с арочным сводом и внутренней футеровкой. Снаружи корпуса теплообменника на его торцевых стенках установлены короба. Первый короб со стороны выходных отверстий горизонтальных труб имеет две раздельные полости. Верхняя полость соединена с одной стороны с выходными отверстиями труб теплообменника, а с другой с патрубком отвода продуктов сгорания. Нижняя полость короба соединена с пространством над сводом камеры сгорания, а с другой стороны с выходными отверстиями труб теплообменника. Второй короб установлен с противоположного торца теплообменника для обеспечения изменения направления потока горячих газов на 180°. Устройство позволяет интенсифицировать процесс теплообмена и увеличить производительность без усложнения конструкции. 2 ил.

Изобретение относится к подогревателям нефти и может быть использовано для нагрева нефти при их транспортировке и промысловой подготовке. Подогреватель нефти включает корпус, подогреватель теплоносителя, трубопроводы циркуляции теплоносителя, трубчатые змеевики протекания нефти в виде ряда горизонтально вытянутых параллельных участков труб с изогнутыми участками труб в местах поворота. В первой секции трубчатые змеевики выполнены кожухо-трубными однопоточными с расположением нагреваемой нефти между наружной и внутренней трубами и расположением теплоносителя в корпусе за наружной трубой и внутри внутренней трубы. Входы и выходы нефти и теплоносителя организуют противоположно с осуществлением противотока нефти и теплоносителя. Соотношение диаметров наружной и внутренней труб составляет (108-245):(65-150). Во второй секции трубчатые змеевики выполнены многопоточными труба в трубе, труба с нефтью разделена на несколько труб, размещенных в корпусе, внутри которого размещен теплоноситель, соотношение диаметров наружной и внутренней труб составляет (108-425):(32-89). В третьей секции трубы с нефтью разделены на несколько труб каждая и размещены в корпусе, внутри которого размещен теплоноситель, соотношение диаметров наружной и внутренней труб составляет (108-245):(22-89). 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для получения электрической энергии в процессе теплопередачи в трубчатых аппаратах (теплогенераторах, теплообменниках, отопительных приборах). Техническим результатом изобретения является повышение надежности и эффективности термоэлектрического звена для трубы. Это достигается тем, что термоэлектрическое звено содержит трубу теплоносителя, покрытую слоем диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, выполненным из отдельных кольцевых зубчатых ребер с зубцами, плотно прижатых друг к другу, внутри каждого из которых помещены кольцевые зигзагообразные ряды термоэлектрических секций, состоящие из размещенных по очередности и соединенных между собой термоэмиссионных преобразователей, каждый из которых состоит из пары отрезков, выполненных из разных металлов M1 и М2, концы которых расплющены и плотно прижаты друг к другу и расположены в зонах нагрева и охлаждения, вблизи кромки зубца ребра и наружной поверхности трубы теплоносителя, соответственно, причем свободные концы зигзагообразных кольцевых рядов каждой термоэлектрической секции соединены между собой перемычками, а свободные концы кольцевых рядов крайних термоэлектрических секций, в свою очередь, соединены электропроводами с коллекторами и токовыводами. 5 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котельных агрегатах. Водогрейный котел содержит корпус с днищем и крышкой, в центральной части которой выполнено отверстие для установки горелки. В корпусе размещены водяной объем, топочная камера, поворотная камера дымовых газов и дымогарные трубы. Дымогарные трубы сообщены входными участками с поворотной камерой дымовых газов, а выходными - с коллектором дымовых газов, связанным с дымовой трубой. Водяной коллектор котла образован уплощенным стаканом, прикрепленным свободной кромкой боковой поверхности к дну поворотной камеры дымовых газов и обращенным дном к днищу котла. Нагревательные элементы выполнены в виде труб, каждая из которых помещена в дымогарную трубу с кольцевым зазором. Впускные концы нагревательных элементов подключены к подводящему трубопроводу через водяной коллектор, выпускные концы - к водяному объему. Коллектор дымовых газов образован крышкой котла и обращенными к крышке поверхностями водяного объема. Поворотная камера дымовых газов снабжена боковой стенкой, установленной с зазором относительно стенки корпуса котла. Водяной объем, заключенный между дном стакана и днищем котла, связан с отводящим трубопроводом. Технический результат: повышение надежности котла и увеличение теплосъема. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к энергетике и может использоваться в проточных водогрейных котлах, где сжигание водорода происходит внутри котла. Согласно изобретению способ преобразования энергии горения водорода в тепловую энергию воды водяного котла заключается в том, что давление водорода и кислорода на входе устройства устанавливается одновременным регулированием согласно требуемым пропорциям и давлению, после чего газы поступают в две герметичные изменяющегося объема несвязанные между собой камеры, где смешиваются, поочередно сжимаются, воспламеняются, а полученная в результате горения тепловая энергия в виде пара непрерывно поступает в воду котла. Устройство включает цилиндр, размещенный внутри котла, полости которых связаны посредством клапанов, а Т-образный поршень имеет возможность свободного осевого перемещения, причем после отверстий подачи газов расположены камеры смешивания газов, состоящие из ряда Т-образных перфорированных пластин, отверстия которых выполнены в шахматном порядке, а устройства искрового зажигания прикреплены к перфорированным пластинам, которые являются ограничивающими для устройств смешивания. 4 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится теплоэнергетике, а именно к конструкции водогрейных котлов, предназначенных для выработки теплоносителя в систему отопления и горячего водоснабжения. Отопительный аппарат имеет корпус, в котором размещена камера сгорания топлива, колосниковая решетка, емкость для приема теплоносителя и подачи его потребителю, устройство для подачи и распределения воздуха, выполненное в виде конуса и полого диска, имеющего сопловые отверстия со сменными соплами, ориентированными под различными углами в направлении топлива и - к стенке камеры сгорания. Устройство для подачи воздуха выполнено в виде телескопической трубы или в виде сильфона, имеющего тягу для регулирования его длины. Регулирование объема подачи воздуха осуществляется с помощью механической заслонки, а контроль температурного баланса в емкости теплоносителя ведется автоматически. Полное дожигание образующихся газов осуществляется образованием зазора между полым диском и стенкой камеры сгорания, при этом окончательная тонкая очистка газов ведется с помощью катализатора, выполненного в виде сменного картриджа, вмонтированного в газоотводную трубу отопительного аппарата. Такой аппарат является более надежным в эксплуатации и экологически безопасным, а также экономичным в преобразовании тепловой энергии. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

(57) Изобретение предназначено для нагрева воды и может быть использовано для отопления. Котел содержит радиационную часть, состоящую из установленных концентрично внутреннего и внешнего цилиндров и из внутренней крышки с патрубком с горелкой, внешней крышки с цилиндрической обечайкой с патрубком, трубной решетки с центральным отверстием и отверстиями, расположенными по периферии, к краям которых прикреплены ∩-образные дымогарные трубы. Под трубной решеткой расположена водяная рубашка с фланцем. К трубной решетке снизу между концами каждой дымогарной трубы прикреплены внешнее и внутреннее днища с фланцем. Диаметр нижнего основания внутреннего днища обеспечивает доступ к сварным швам крепления дымогарных труб и внутреннего цилиндра к трубной решетке. Во внешнем днище имеются отверстия, перепускными трубками сообщающиеся с отверстиями во фланце. Котел содержит контактно-рекуперативную часть, расположенную параллельно радиационной части. Радиационная и контактно-рекуперативная части сообщены между собой посредством закрытого сборника жидкости. К корпусу контактно-рекуперативной части прикреплена труба возврата конденсата, введенная другим концом в закрытый сборник жидкости. Изобретение обеспечивает повышение ремонтопригодности установки, упрощение и удешевление радиационной части. 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно - к области средств генерирования тепловой энергии, и может быть использовано в промышленности, сельском хозяйстве, жилищно-коммунальном хозяйстве, на транспорте и других областях техники. Пиролизный котел содержит вертикально ориентированный корпус с входом для подачи топлива и выходом для отработанных газов, в нижней части корпуса расположена камера горения, сообщенная с входом для подачи топлива, и расположенные над ней две камеры дожига, при этом камеры образованы горизонтально ориентированными перегородками, в которых выполнены щели. В средней части корпуса размещен блок подачи вторичного воздуха в нижнюю камеру дожига, а также теплообменный блок, при этом все стенки корпуса выполнены двойными с внешней изоляцией. Объем верхней камеры дожига составляет от 8 до 20% от объема нижней камеры дожига. Объем нижней части камеры дожига составляет от 8 до 20% объема камеры горения. Для подачи вторичного воздуха в нижнюю камеру дожига использованы инжекторы, подключенные к блоку подачи вторичного воздуха. Технический результат, получаемый при реализации котла, состоит в повышении эффективности генерирования тепловой энергии. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх