CZ292754B6

CZ292754B6 - Kotel pro ohřev vody s přímým dotykem

Info

Publication number: CZ292754B6
Application number: CZ19972208A
Authority: CZ
Inventors: Luc Mandeville; Stéphane Brunet; Michel Dallaire; Pascal Bocherel
Original assignee: Gaz De France; Gaz Metropolitain And Company Limited Partnership; Sofame
Priority date: 1996-05-30
Filing date: 1997-07-11
Publication date: 2003-12-17
Also published as: HUP9701836A1; FR2749376A1; EP0890803A1; HU9701836D0; HU219323B; CA2229671C; DE69708076D1; EP0890803B1; US5765546A; DE69708076T2; CZ220897A3; DK0890803T3; FR2749376B1; CA2229671A1

Abstract

Kotel (10, 100) je tvořen kotlovou skříní (11, 111), rozdělenou na dvě sekce (A, B, 18, 14), uložené nad sebou nebo vedle sebe, přičemž každá sekce (A, B, 18, 14) obsahuje rozstřikovací přívod (12, 24, 112, 124) vody, uložený v její horní části nad náplní (13, 21, 113, 121) z tepelně výměnných prvků, a nádrž (19, 25, 119, 125) uloženou pod náplní (13, 21, 113, 121) tepelně výměnných prvků, přičemž rozstřikovací přívody (12, 24, 112, 124) a nádrže (19, 25, 119, 125) jsou spojeny v uzavřeném okruhu s tepelně výměnným zařízením (31, 37). První sekce (A, 18) obsahuje dále hořák (17, 117), určený pro ohřev vody rozstřikované rozstřikovacím přívodem (24, 124) nad příslušnou náplní (21, 121) a druhá sekce (B, 14) obsahuje dále odváděcí kanál (16, 116). Kotel (10, 100) s přímým dotykem a se dvěma nádržemi (19, 25, 119, 125) podle řešení umožňuje poskytovat dva zdroje ohřáté vody s odlišnými teplotami pro různá použití a se zvýšenou účinností.ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká kotle pro ohřev vody s přímým dotykem a konkrétně kotle se dvěma sekcemi a se dvěma zdroji ohřívané vody, a to prvním zdrojem horké vody a druhým zdrojem teplé vody o nižší teplotě.

Dosavadní stav techniky

U těchto kotlů se ohřívá voda přítomná v zásobníku jedním nebo více hořáky nebo jediným zdrojem tepla, například plynnými spalinami, a nechá se obíhat v uzavřené smyčce s vnějším tepelně výměnným zařízením přiřazeným ktéto smyčce nebo bez něj. Získá se tak zvýšení účinnosti, které závisí na teplotě vody recirkulované směrem ke vstřikovacím zařízením, která znovu vstřikují ochlazenou teplou vodu do obou sekcí kotle pro ohřívání a ochlazování stoupajících horkých plynů, vytvářených hořákem a/nebo vnikajících do jednotky.

Jsou známé kotle s přímým dotykem, které používají dvě sekce s náplní pro ohřev vody s využitím dvou rozdílných zdrojů tepla, zejména hořák přiřazený ke kotli, uložený v dolní části kotlového tělesa, a vnější zdroj horkých plynů, rekuperovaných z vnějších zařízení. Takové hořákové zařízení je například popsáno v patentovém spisu US 5 293 861. Ukázalo se však, že účinnost kotle s přímým dotykem tohoto typu se výrazně snižuje, jakmile teplota přiváděné vody, která se vypouští obvykle rozstřikovací tryskou na vrcholu kotlového tělesa, přesáhne 60 °C. To tedy omezuje použití kotlů s přímým dotykem, určených pro účinné získání zdrojů velmi horké vody.

Vynález si proto klade za úkol vytvořit kotel s přímým dotykem, obsahující dvě sekce se dvěma vodními nádržemi na horkou vodu, kde by se voda v těchto nádržích ohřívala jediným hořákem nebo více hořáky a/nebo vnějšími zdroji tepla, zejména horkými plynnými spalinami, pocházejícími z jiných zařízení.

Podstata vynálezu

Vynález přináší kotel pro ohřev vody s přímým dotykem, obsahující kotlovou skříň, uzavřený první chladicí okruh, který obsahuje první rozstřikovací přívod vody, uložený v kotlové skříni pro rozstřikování vody, která se má ohřívat, sestupným směrem na první náplň z tepelně výměnných prvků, drženou v části kotlové skříně podpůrným prostředkem, odváděči kanál odpadních plynů, napojený na horní část kotlové skříně, horkovodní nádrž, uloženou uvnitř kotlové skříně, hořák, připojený k dolní části kotlové skříně a uzpůsobený pro ohřev vody v horkovodní nádrži, druhou náplň z tepelně výměnných prvků, udržovanou v odstupu nad horkovodní nádrží prostřednictvím přídavného podpůrného prostředku, přičemž podstata vynálezu spočívá v tom, že kotel dále obsahuje druhý uzavřený chladicí okruh, obsahující druhý rozstřikovací přívod vody, který je umístěn v kotlové skříni nad druhou náplní pro rozstřikování vody sestupným směrem na druhou náplň, další vodní nádrž jako teplovodní nádrž, umístěnou v kotlové skříni v oblasti ležící pod první náplní, a průchozí prostředek, dovolující průchod horkých plynů z druhé náplně k oblasti ležící nad teplovodní nádrží, přičemž v prvním chladicím okruhu je vřazen první čerpací prostředek, napojený na sací straně na teplovodní nádrž a na výtlačné straně na vstup prvního vnějšího tepelně výměnného zařízení, zatímco v druhém chladicím okruhu je vřazen druhý čerpací prostředek, napojený na sací straně na horkovodní nádrž a na výtlačné straně na vstup druhého vnějšího tepelně výměnného zařízení, přičemž oba chladicí okruhy s jejich vnějšími tepelně výměnnými zařízeními jsou nezávislé jeden na druhém.

-1 CZ 292754 B6

První a druhý čerpací prostředek jsou s výhodou čerpadla vody, přičemž výstup prvního vnějšího tepelně výměnného zařízení je připojen k prvnímu rozstřikovacímu přívodu vody, zatímco výstup druhého vnějšího tepelně výměnného zařízení je připojen k druhému rozstřikovacímu přívodu vody.

Podle dalšího znaku vynálezu je kotel dále opatřen vstupem horkých rekuperačních plynů ve stěně kotlové skříně ve spojení s oblastí mezi teplovodní nádrží a první náplní, pro přívod sekundárního tepelného proudu do kotlové skříně, rekuperováno z jednoho nebo více vnějších tepelných zařízení.

Alternativně je kotel dále opatřen vstupem horkých rekuperačních plynů ve stěně kotlové skříně ve spojení s oblastí pod druhou náplní, pro vstup sekundárních plynných proudů do kotlové skříně, rekuperovaných z jednoho nebo více vnějších tepelných zařízení.

Podle výhodného provedení vynálezu je kotlová skříň protáhlá, svislá a trubicovitá, přičemž první rozstřikovací přívod vody je umístěn při horním konci kotlové skříně, přičemž odváděči kanál odpadních plynů vychází z horního konce kotlové skříně nad prvním rozstřikovacím přívodem vody, přičemž horkovodní nádrž je vytvořena v dolní části kotlové skříně a druhá náplň je podporována s odstupem směrem nahoru nad horkovodní nádrží. Hořák je s výhodou upevněn ke kotlové skříni nad horkovodní nádrží a vytváří plamen v komoře hořáku, vytvořené mezi horkovodní nádrží a druhou náplní. Alternativně je průchozí prostředek průchod procházející teplovodní nádrží pro vedení horkých plynů, stoupajících z druhé náplně a vyvíjených hořákem.

Zdroj horkých plynů, vystupujících odváděcím kanálem odpadních plynů, je s výhodou na teplotě nižší než 38 °C, přičemž vnější tepelně výměnné zařízení, přiřazené k první vodní nádrži, ohřívá vodu výměnnou tepla s horkou vodou, procházející z první vodní nádrže, z teploty 71 °C až na teplotu 85 °C, přičemž vnější tepelně výměnné zařízení pro výměnu tepla s druhou vodní nádrží ohřívá vodu výměnnou tepla s vodou pocházející z druhé nádrže z teploty 10 °C na teplotu 60 °C, přičemž první rozstřikovací přívod vody zajišťuje rozstřikování vody o teplotě 15,5 °C.

Podle dalšího provedení vynálezu je kotlová skříň vytvořena ze dvou sekcí, z nichž první sekce a druhé sekce jsou uloženy jedna vedle druhé, přičemž první rozstřikovací přívod vody je upevněn v horní části druhé sekce a teplovodní nádrž je vytvořena v dolní části druhé sekce, přičemž první náplň je uložena v této druhé sekci mezi prvním rozstřikovacím přívodem vody a teplovodní nádrží, přičemž druhý rozstřikovací přívod vody je upevněn v horní části první sekce a horkovodní nádrž je vytvořena v dolní části první sekce pod druhou náplní.

Hořák je s výhodou upevněn v první sekci v oblasti horkovodní nádrže, přičemž v horkovodní nádrži je alespoň částečně ponořena hořáková skříň, v níž hořák vytváří plamen, přičemž hořáková skříň obsahuje odváděči výstup prodloužený nad úroveň hladiny vody, přítomné v horkovodní nádrži, pro odvod horkých plynů z hořákové skříně.

Podle dalšího provedení vynálezu je hořák upevněn na kotlové skříni v oblasti horkovodní nádrže, přičemž v horkovodní nádrži je alespoň částečně ponořena hořáková skříň, v níž hořák vytváří plamen, přičemž hořáková skříň obsahuje odváděči výstup prodloužený nad úroveň hladiny vody, přítomné v horkovodní nádrži, pro odvod horkých plynů z hořákové skříně.

Odváděči výstup je podle tohoto provedení s výhodou tvořen koncem hořákové skříně proti hořáku a obsahuje svislý kanál s otvorem do strany proti otevřené oblasti mezi horkovodní nádrží a hořákovou skříní, a chladicí konstrukci plynu, přiřazenou ke svislému kanálu a jeho postrannímu otvoru. Chladicí konstrukce plynu může být tvořena horní stěnou kanálu a vychylovacími deskami, uloženými pro směrování horkých plynů směrem vzhůru k druhé náplni a pro přijímání stékajících kapek vody, pro chlazení kanálu a vychylovacích desek. Odváděči výstup je s výhodou uložený v blízkosti horní stěny svislého kanálu, přičemž před odváděcím výstupem je uložena oblouková vychylovací deska pro vychylování horkých plynů, vypouštěných vzhůru v rozptýlené formě.

Podle jednoho provedení tedy mohou být sekce umístěny vedle sebe, čímž se získá kompaktní kotlové těleso. Podle jiného provedení jsou sekce umístěny svisle nad sebou, přičemž se zajišťuje účinné chlazení plynných spalin, které stoupají sekcemi před opuštěním kotle v horní části kotlového tělesa. Může být použito ponořené hořákové skříně, která slouží jako jediný zdroj tepla pro ohřev vody, protékající náplněmi každé ze sekcí kotle. Kotel přitom může být také opatřen druhým zdrojem horkých plynů z vnějšího systému, připojeným k první nebo druhé sekci kotle. Účinnost kotle se zřetelně zvyšuje v závislosti na teplotě vody přiváděné do sekcí zapojených do uzavřené smyčky nebo otevřené smyčky, opatřených vnějšími zařízeními pro výměnu tepla.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, na kterých znázorňuje obr. 1 zjednodušené schéma ukazující kotel s přímým dotykem se dvěma sekcemi pro ohřev vody a dvěma vodními nádržemi, přiřazenými k odpovídajícím výměníkům tepla, přičemž sekce kotle jsou umístěny jedna nad druhou v kotlové skříni válcového tvaru, obr. 2A a 2B schémata ukazující vnější zdroj tepla, připojený k první a druhé sekci kotle, obr. 3 další schéma ukazující příklad, v němž horké plyny, pocházející z vnějšího zdroje, jsou připojeny k první sekci kotle se dvěma sekcemi, obr. 4 schéma ukazující další verzi komory kotle pro ohřev vody, v níž jsou sekce uloženy vedle sebe pro dosažení kotle snížené výšky, obr. 5 schéma ukazující ponořenou spalovací komoru, sdruženou s vodní nádrží první sekce kotle se dvěma sekcemi, obr. 6 zjednodušený pohled, jako na obr. 5, ukazující konec spalovací komory a obr. 7 graf ukazující účinnost kotle se dvěma sekcemi, řešení ve srovnání s kotlem s přímým dotykem a s jedinou nádrží na horkou vodu.

Příklady provedení vynálezu

Kotel 10, znázorněný na obr. 1, obsahuje kotlovou skříň 11 s prvním rozstřikovacím přívodem 12 vody, umístěným nad první náplní 13 tepelně výměnných prvků, neznázoměných, avšak zřejmých pro odborníka v oboru, udržovanou v horní sekci 14 kotlové skříně 11. Náplň 13 je držena v této sekci 14 na předem určeném místě podpůrným prostředkem 15, zejména vhodnou mříží, upevněnou okolo vnitřního povrchu kruhové stěny 11' kotlové skříně 11.

Na horním konci horní sekce 14 kotlové skříně lije umístěn potrubní odváděči kanál 16, kterým se nechávají unikat ochlazené horké spaliny, vyvíjené hořákem 17, uloženým v dolní části dolní sekce 18 a tvořící horkovodní část kotle 10. Jak je znázorněno na výkresech, je hořák 17 připojen ke stěně 11' kotlové skříně 11 a je uzpůsoben pro ohřev vody ve vodní nádrži 19 dolní sekce 18 kotlové skříně Π.. Hořák 17 vytváří plamen 17' v komoře 20 dolní sekce 18 nad vodní nádrží 19 této dolní sekce j_8. Hořák 17, jak je znázorněn, je hořák 12 na zemní plyn, uzpůsobený ohřívat vodu vnikající do dolní části vodní nádrže 19, na teploty dostatečné pro použití v otopných soustavách velkých budov, jako hotelů, nemocnic atd. Nádrž 19 dolní sekce 18 je dále označována jako horkovodní nádrž 19.

Nad horkovodní nádrží 19 je umístěna druhá náplň 21 tepelně výměnných prvků, která je udržována v této poloze podpůrným prostředkem 22. Dolní sekce 18 nebo alespoň část, v níž je umístěn hořák 17, může být konstruována se dvojitými stěnami 23, jak je naznačeno stěnou 23, pro vytváření chladicího pláště vody okolo hořákové komory 20. Nad druhou náplní 21 je rovněž upevněn druhý rozstřikovací přívod 24 pro rozstřikování vody směrem k dolní části druhé náplně 21 pro ohřev vody dotykem s tepelně výměnnými prvky a se stoupajícími horkými plyny, vytvářenými plamenem 17'.

V horní sekci 14 je uložena další vodní nádrž 25, dále označovaná jako teplovodní nádrž 25, tvořená mezistěnou 26, upevněnou po obvodě k vnitřnímu povrchu stěny 11'. Je opatřena průchozím prostředkem 27 ve formě středního kanálu a krytem 28 uloženým nad průchozím prostředkem 27 tak, že dovoluje vzestup horkých plynů z dolní sekce 18, které stoupají teplovodní nádrži 25 horní sekce 14, pro ohřev vody, tekoucí první náplní 13 a která je rozstřikovaná rozstřikovacím přívodem 12. Kryt 28 brání vodě, protékající samotížně horní první náplní 13, aby vstoupila do horké dolní sekce 18 s hořákem 17. Plyny, které stoupají z horké dolní sekce 18, vyznačené šipkami 29, jsou ve formě horké páry, která kondenzuje při stoupání první náplní 13 a stykem s chladnější resp. méně teplou, rozstřikovanou vodou, vystupující z horního rozstřikovacího přívodu 12. Tato horká pára kondenzuje a zkondenzovaná voda stéká dolů až do teplovodní nádrže 25.

V důsledku toho má voda, přítomná v horkovodní dolní nádrži 19, teplotu značně vyšší, než je teplota vody v teplovodní horní nádrži 25, protože jediný zdroj teplaje umístěn v dolní sekci 18, kotlové skříně 11, a ochlazuje se stoupáním dolní druhou náplní 21 a horní první náplní 13, jakož i vodou rozstřikovanou rozstřikovacími přívody 12, 24. V typickém případě může mít voda rozstřikovaná v horkovodní dolní sekci 18 zejména rozstřikovacím přívodem 24 teplotu 60 °C, zatímco voda vnikající do horní sekce 14 rozstřikovacím přívodem 12 může mít teplotu 6 °C. Odpadní plyny, které vystupují odváděcím kanálem 16, se chladí až na nízkou teplotu asi 38 °C, zejména 37,7 °C, a zajišťující funkci s velkou účinností.

Jak bylo popsáno výše, může být voda přítomná v horkovodní dolní sekci 18 a v horkovodní nádrži 19, využita pro průmyslová použití, a jak je znázorněno, obíhá tato voda v uzavřeném chladicím okruhu 30 tepelně výměnným zařízením 31 prostřednictvím čerpadla 32 napojeného na uzavřený chladicí okruh 30 obsahující ventily 41, 42. Na výstupu 34 tepelně výměnného zařízení 31 se voda chladí výměnnou tepla s tekutinou, která proniká do tepelně výměnného zařízení 31 vstupem 33. Tato ochlazení teplá voda vystupuje výstupem 34 přímo připojeným k rozstřikovacímu přívodu 24 vody, kde se rozstřikuje, a je následně ohřívána na vyšší teplotu při stékání druhou náplní 21, zahřívanou plyny stoupajícími od plamene 17'. Podle znázorněného schématu může mít voda, která vniká do tepelně výměnného zařízení 31, teplotu 74 °C, přičemž v tepelně výměnném zařízení 31 se výměnou tepla s vodou horkovodní nádrže 19 může ohřívat, takže vystupuje výstupem 35 z tepelně výměnného zařízení 31 s teplotou 85 °C.

V chladnější horní sekci 14 kotlové skříně 11 voda teplovodní nádrže 25 také obíhá, a to pomocí čerpadla 32', v uzavřeném okruhu 36 tepelně výměnným zařízením 37, a vrací se k rozstřikovacímu přívodu 12 potrubím 34'. Tato voda má nižší teplotu a může být použita jako zdroj tepla pro ohřev teplé užitkové vody. V typickém případě může být teplá užitková voda shromažďována v neznázoměném zásobníku. Voda pro zásobník vstupuje do tepelně výměnného zařízení 37 na vstupu 38 s teplotou 10 °C a bude ho opouštět na výstupu 39 o teplotě 60 °C. Voda uzavřeného okruhu 36, která vystupuje z tepelně výměnného zařízení 37 má v typickém případě teplotu 15,5 °C. Tato ochlazená voda stačí pro chlazení horkých plynů, které stoupají náplní 13 a dovoluje kotli se dvěma sekcemi 14, 18 dosáhnout účinnost 95 % při použití jediného hořáku 17 nebo více hořáků 17.

Do rozstřikovacího přívodu 12 je možné také přivádět čerstvou studenou vodu z vodovodu přívodem 25', a to po zavření ventilu 25 a otevření ventilu 26'. Teplá voda se potom může odvádět do výstupního vedení 36' otevřením ventilu 36 a může být používána pro průmyslové a obchodní účely.

Jak je znázorněno na obr. 2A, 2B a 3, může být kotel 10 s přímým dotykem a dvěma sekcemi 14, 18 podle řešení také připojen k sekundárnímu zdroji tepla. V případě řešení znázorněného na obr. 2A a 2B se jedná o kotel 10 umístěný na odlehlém místě, přičemž se rekuperují horké plyny z kotle 10, které normálně mají teplotu 315,5 °C, a zavádějí se do kotle 10 se dvěma sekcemi 14,18.

-4CZ 292754 B6

Jak je znázorněno na obr. 2A, je výstup 46 rekuperovaných horkých plynů z vnějšího tepelného zařízení 45 zaveden do stěny 11' kotlové skříně 11 a je ve spojení s prostorem oblasti 47 ležící nad teplovodní nádrží 25 a pod první náplní 13. V typickém případě mají horké plyny, stoupající touto oblastí 47 a vyvíjené hořákem 17. teplotu 77 °C a jsou nasycené vodní parou. V důsledku toho vyvolá sekundární zdroj horkých plynů, že se teplota vody stékající náplní 13 zvýší, čímž se zvýší teplota vody v teplovodní nádrži 25 horní sekce 14.

Jak je znázorněno na obr. 2B, je do stěny 11' kotlové skříně 11 zaveden výstup 46' rekuperovaných horkých plynů, který je spojen s prostorem 47' nad horkovodní nádrží 19 a pod druhou náplní 21.

Obr. 3 je jinou verzí vnějšího systému rekuperace horkých plynů, ve které je vstup 46 plynů zde znázorněn jako připojený ke stěně 11' kotlové skříně 11. ale ve spojení s komorou 20 nad horkovodní nádrží 19 dolní sekce 18.

Na obr. 4 je znázorněna jiná konstrukce kotlové skříně 111 kotle 100 s přímým dotykem podle řešení. Jak je patrné, jsou dvě sekce A a B umístěné jedna vedle druhé tak, že výška kotlové skříně 111 se značně sníží. To může být žádoucí podle místa, v němž má být kotlová skříň 111 umístěna. Ve znázorněném provedení tvoří dolní část druhé sekce B teplovodní nádrž 125. umístěná pod první náplní 113. Rozstřikovací přívod 112 je umístěn nad první náplní 113 a pod odváděcím kanálem 116 odpadních plynů. Mezi oblastí 49 ležící nad teplovodní nádrží 125 a horním koncem 50 první sekce A je vytvořen spojovací průchod 48. Horkovodní nádrž 119 první sekce A leží v dolní části první sekce A a pod první náplní 121. Pro úsporné využití prostoru, který je k dispozici, je v horkovodní nádrži 119 umístěna hořáková skříň 120, která je alespoň zčásti ponořena do horkovodní nádrže 119. Jak je znázorněno na obr. 5 a 6, vytváří hořák 117 plamen 117' uvnitř hořákové skříně 120, čímž ohřívá vodu obklopující skříň 120.

Jak je znázorněno, je hořáková skříň 120 opatřena odváděcím výstupem 54, uloženým nad hladinou vody v horkovodní nádrži 119, čímž je umožněn odvod horkých plynů z hořákové skříně 120, jak ie vyznačeno šipkami 55.

Jak je lépe patrné na obr. 5 a 6, je odváděči výstup 54 tvořen koncem svislého úseku, resp. kanálu, 57 hořákové skříně 120. přičemž odváděči výstup 54 má tvar bočního otvoru, umístěného proti otevřené oblasti 58 nad hladinou vody přítomné v horkovodní nádrži 119. Protože plyny vypouštěné odváděcím výstupem 54 jsou velmi horké, je zapotřebí chladit svislý úsek 57 hořákové skříně 120 a vychylovat stoupající plyny k vodním kapičkám, které samotížně skapávají z náplně 121. Získá se tak chladicí konstrukce plynů.

Chladicí konstrukce plynů je vytvářena přítomností horní stěny 59 svislého úseku 57, vymezující v horní části otevřenou nádrž 60, prodlouženou v části 60' okolo stěn pro shromažďování vodních kapek 63. které stékají dolů z druhé náplně 121 pro chlazení horní stěny 59. Navíc jsou zde umístěny vychylovací desky 61 a 62. směřující unikající horké plyny, jak je vyznačeno šipkou 55, směrem nahoru ke druhé náplni 121 pro chlazení těchto horkých plynů výměnou tepla s vodními kapkami 63, pocházejícími z druhé náplně 121.

Jak je znázorněno, je vychylovací deska 62 obloukově zahnuta a je užší, než je odváděči otvor 54, pro vychylování plynů směrem nahoru a do strany. Na každé straně spodní části desky 62 je umístěna další vychylovací deska 64 pro zajišťování dalšího vychylování horkých plynů směrem nahoru a do stran. Tyto vychylovací desky 62 a 64 jsou upevněny k hořákové skříni 120, jak je znázorněno na obr. 6. Vychylovací deska 62 je upevněna podél horní hrany odváděcího výstupu 54 pro vedení horkých plynů proti vychylovací desce 62 za účelem rozptylování plynů, jak je vyznačeno šipkou 55.

-5CZ 292754 B6

Jako příklad byl vytvořen kotel 100 s přímým dotykem podle řešení a byla hodnocena jeho tepelná účinnost, jak uvedeno v následující tabulce, poskytující údaje z měření sekcí A a B kotle 100. V typickém příkladě je první sekce A část vyrábějící horkou vodu o vysoké teplotě a používá plynový hořák 117 pro vyvíjení potřebné energie pro výrobu horké vody. Druhá sekce B je využívána pro zpětný zisk energie, přítomné v plynech stoupajících z první sekce A, čímž se vytváří horká voda postačující jako zdroj umožňující ohřát teplou užitkovou vodu úměrně s energií, která je k dispozici v horkých plynech, a shromažďující se v teplovodní nádrži 125 druhé sekce B. Energie, která je k dispozici v druhé sekci B, je závislá na teplotě odváděných odpadních plynů (spalin).

Následující tabulka udává výsledky získané na základě zkoušky provedené na prototypu kotle 100 konstruovaného podle řešení.

Tabulka 1

Tepelná účinnost - kotel 100 se dvěma sekcemi s přímým dotykem

Sekce A

Teplota rozstřikované vody (°C)	63,3	70,0	78,8	79,8
Teplota plynů od hořáku (°C)	67,2	72,8	80,9	81,6
Rozstřikovaná voda (g/min)	260	260	253	256
Výkon (kW)	850	850	850	850
Účinnost (%)	75	63	47	43
Sekce B
Teplota rozstřikované vody (°C)	1,2	1,2	1,1	1,3
Teplota plynů od hořáku (°C)	11,2	14,8	24,0	35,2
Rozstřikovaná voda (g/min)	25,5	29,5	32,5	29,5
Účinnost (%)	99	99	100	93
Celková účinnost (%)	99	99	99	96

Poznámka: Vzduchový součinitel je 1,3.

Na obr. 7 je graficky znázorněno porovnání výsledků, získaných u kotle 100 se dvěma sekcemi A, B podle řešení s teoretickými křivkami, získanými pro ohřev vody s přímým dotykem v kotli majícím jedinou vodní nádrž podle stavu techniky. Obr. 7 ukazuje křivku 70 účinnosti kotle 100 se dvěma sekcemi A, B podle vynálezu ve srovnání s křivkou 71 účinnosti kotle s přímým dotykem s jedinou vodní nádrží. Na tomto grafu je také znázorněna křivka 72 účinnosti horké první sekce A a je možné konstatovat, že účinnost této sekce A, uvažované nezávisle, rychle klesá, jakmile teplota vstupní vody, tj. přiváděné rozstřikovací vody, je nad hodnotou 60 °C. Kombinace s druhou sekcí B však dovoluje, aby kotel 100 zvýšil svoji účinnost nad 90 % s parametry uvedenými v tab. 1.

Je patrné, že když je kotel 10 v „letním“ režimu, nevyžaduje horkou vodu o vysoké teplotě z dolní části první sekce 18 pro vytápění budov. Voda v horkovodní nádrži 19 tak může přímo obíhat k rozstřikovacímu přívodu 24 obchozím potrubím 30', aby se vytvořily nasycené horké plyny, které budou stoupat druhou sekcí 14 pro ohřev teplé užitkové vody. Stejný účinek by se mohl dosáhnout tím, že se jednoduše zavře oběh kapaliny na sekundární straně výměnného zařízení 31 tepla (vstup 33 a 35).

Rozumí se, že řešení pokrývá různé obměny výše popsaného přednostního provedení, pokud tyto obměny jsou v rámci rozsahu patentových nároků.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Kotel pro ohřev vody s přímým dotykem, obsahující kotlovou skříň (11,111), uzavřený první chladicí okruh (36), který obsahuje první rozstřikovací přívod (12, 112) vody, uložený v kotlové skříni (11, 111) pro rozstřikování vody, která se má ohřívat, sestupným směrem na první náplň (13, 113) z tepelně výměnných prvků, drženou v části kotlové skříně (11,111) podpůrným prostředkem (15,115), odváděči kanál (16,116) odpadních plynů, napojený na horní část kotlové skříně (11,111), horkovodní nádrž (19, 119), uloženou uvnitř kotlové skříně (11, 111), hořák (17, 117), připojený k dolní části kotlové skříně (11, 111) a uzpůsobený pro ohřev vody v horkovodní nádrži (19, 119), druhou náplň (21, 121) z tepelně výměnných prvků, udržovanou v odstupu nad horkovodní nádrží (19, 119) prostřednictvím přídavného podpůrného prostředku (22,122), vyznačený tím, že dále obsahuje druhý uzavřený chladicí okruh (30), obsahující druhý rozstřikovací přívod (24, 124) vody, který je umístěn v kotlové skříni (11, 111) nad druhou náplní (21, 121) pro rozstřikování vody sestupným směrem na druhou náplň (21,121), další vodní nádrž jako teplovodní nádrž (25, 125), umístěnou v kotlové skříni (11,111) v oblasti ležící pod první náplní (13,113), a průchozí prostředek (27, 127), dovolující průchod horkých plynů z druhé náplně (21, 121) k oblasti ležící nad teplovodní nádrží (25, 125), přičemž v prvním chladicím okruhu (36) je vřazen první čerpací prostředek (32'), napojený na sací straně na teplovodní nádrž (25, 125) a na výtlačné straně na vstup prvního vnějšího tepelně výměnného zařízení (37), zatímco v druhém chladicím okruhu (30) je vřazen druhý čerpací prostředek (32), napojený na sací straně na horkovodní nádrž (19, 119) a na výtlačné straně na vstup druhého vnějšího tepelně výměnného zařízení (31), přičemž oba chladicí okruhy (30, 36) s jejich vnějšími tepelně výměnnými zařízeními (31, 37) jsou nezávislé jeden na druhém.
2. Kotel podle nároku 1,vyznačený tím, že první a druhý čerpací prostředek (32, 32') jsou čerpadla vody, přičemž výstup prvního vnějšího tepelně výměnného zařízení (37) je připojen k prvnímu rozstřikovacímu přívodu (12) vody, zatímco výstup (34) druhého vnějšího tepelně výměnného zařízení (31) je připojen k druhému rozstřikovacímu přívodu (24) vody.
3. Kotel podle nároku 1 nebo 2, vyznačený t í m, že je dále opatřen vstupem (46) horkých rekuperačních plynů ve stěně kotlové skříně (11) ve spojení s oblastí (47) mezi

-7CZ 292754 B6 teplovodní nádrží (25) a první náplní (13), pro přívod sekundárního tepelného proudu do kotlové skříně (11), rekuperovaného z jednoho nebo více vnějších tepelných zařízení (45).
4. Kotel podle nároku 1 nebo 2, v y z n a č e n ý t í m, že je dále opatřen vstupem (46') horkých rekuperačních plynů ve stěně kotlové skříně (11) ve spojení s oblastí (47') pod druhou náplní (21), pro vstup sekundárních plynných proudů do kotlové skříně (11), rekuperovaných z jednoho nebo více vnějších tepelných zařízení (45).
5. Kotel podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačený tí m, že jeho kotlová skříň (11) je protáhlá, svislá a trubicovitá, přičemž první rozstřikovací přívod (12) vody je umístěn při horním konci kotlové skříně (11), přičemž odváděči kanál (16) odpadních plynů vychází z horního konce kotlové skříně (11) nad prvním rozstřikovacím přívodem (12) vody, přičemž horkovodní nádrž (19) je vytvořena v dolní části kotlové skříně (11) a druhá náplň (21) je podporována s odstupem směrem nahoru nad horkovodní nádrží (19).
6. Kotel podle nároku 5, vyznačený tím, že hořák (17) je upevněn ke kotlové skříni (II) nad horkovodní nádrží (19) a vytváří plamen (17') v komoře (20) hořáku (17), vytvořené mezi horkovodní nádrží (19) a druhou náplní (21).
7. Kotel podle nároku 5, vyznačený tím, že průchozí prostředek (27) je průchod procházející teplovodní nádrží (25) pro vedení horkých plynů, stoupajících z druhé náplně (21) a vyvíjených hořákem (17).
8. Kotel podle nároku 1, vyznačený tím, že kotlová skříň (111) je vytvořena ze dvou sekcí (A, B), z nichž první sekce (A) a druhá sekce (B) jsou uloženy jedna vedle druhé, přičemž první rozstřikovací přívod (112) vody je upevněn v horní části druhé sekce (B) a teplovodní nádrž (125) je vytvořena v dolní části druhé sekce (B), přičemž první náplň (113) je uložena v této druhé sekci (B) mezi prvním rozstřikovacím přívodem (112) vody a teplovodní nádrží (125), přičemž druhý rozstřikovací přívod (124) vody je upevněn v horní části první sekce (A) a horkovodní nádrž (119) je vytvořena v dolní části první sekce (A) pod druhou náplní (121).
9. Kotel podle nároku 8, vyznačený tím,že hořák (117) je upevněn v první sekci (A) v oblasti horkovodní nádrže (119), přičemž v horkovodní nádrži (119) je alespoň částečně ponořena hořáková skříň (120), v níž hořák (117) vytváří plamen (117'), přičemž hořáková skříň (120) obsahuje odváděči výstup (54) prodloužený nad úroveň hladiny vody, přítomné v horkovodní nádrži (119), pro odvod horkých plynů z hořákové skříně (120).
10. Kotel podle nároku 1,vyznačený tím, že hořák (117) je upevněn na kotlové skříni (III) v oblasti horkovodní nádrže (119), přičemž v horkovodní nádrži (119) je alespoň částečně ponořena hořáková skříň (120), v níž hořák (117) vytváří plamen (117'), přičemž hořáková skříň (120) obsahuje odváděči výstup (54) prodloužený nad úroveň hladiny vody, přítomné v horkovodní nádrži (119), pro odvod horkých plynů z hořákové skříně (120).
11. Kotel podle nároku 10, vyznačený tím, že odváděči výstup (54) je tvořen koncem hořákové skříně (120) proti hořáku (117) a obsahuje svislý kanál (57) s otvorem do strany proti otevřené oblasti (58) mezi horkovodní nádrží (119) a hořákovou skříní (120), a chladicí konstrukci plynu, přiřazenou ke svislému kanálu (57) a jeho postrannímu otvoru.
12. Kotel podle nároku 11, vyznačený tím, že chladicí konstrukce plynuje tvořena horní stěnou (59) kanálu (57) a vychylovacími deskami (61, 62, 64), uloženými pro směrování horkých plynů směrem vzhůru k druhé náplni (121) a pro přijímání stékajících kapek (63) vody, pro chlazení kanálu (57) a vychylovacích desek (61, 62, 64).

-8CZ 292754 B6
13. Kotel podle nároku 12, vyznačený tím, že odváděči výstup (54) je uložený v blízkosti horní stěny (59) svislého kanálu (57), přičemž před odváděcím výstupem (54) je uložena oblouková vychylovací deska (62) pro vychylování horkých plynů, vypouštěných vzhůru 5 v rozptýlené formě.