RU115051U1

RU115051U1 - WATER BOILER

Info

Publication number: RU115051U1
Application number: RU2011148112/06U
Authority: RU
Inventors: Михаил Иванович Кулешов; Артем Викторович Губарев; Владимир Павлович Кожевников; Анатолий Алексеевич Погонин; Игорь Михайлович Кулешов
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2012-04-20

Abstract

Водогрейный котел, содержащий радиационную часть, состоящую из внутреннего цилиндра, выполненного с внутренним днищем и снабженного жестко прикрепленной к наружной поверхности цилиндра сверху кольцевой верхней трубной решеткой, диаметр центрального отверстия которой равен наружному диаметру внутреннего цилиндра, а отверстия кольцевой верхней трубной решетки, расположенные по ее периферии, выполнены по концентрическим окружностям, причем к наружной боковой поверхности кольцевой верхней трубной решетки сверху жестко прикреплена внутренняя крышка с осевым отверстием, к краям которого сверху жестко прикреплен патрубок с разъемно установленной горелкой, снабженной патрубками подачи соответственно топлива и воздуха, и внешнего цилиндра, установленного концентрично внутреннему цилиндру с образованием межстеночного кольцевого зазора, при этом внешний цилиндр снабжен жестко прикрепленной к его нижнему основанию кольцевой нижней трубной решеткой, отверстия которой, расположенные по ее периферии, выполнены по концентрическим окружностям, причем оси отверстий совпадают с осями аналогичных отверстий в кольцевой верхней трубной решетке, а к краям центрального отверстия кольцевой нижней трубной решетки снизу жестко прикреплено внешнее днище, от нижней центральной части которого отходит патрубок подвода отопительной воды, при этом внешнее и внутреннее днища образуют межстеночное пространство для прохождения отопительной воды снизу вверх, и жестко прикрепленной к верхнему основанию внешнего цилиндра внешней крышкой с осевым отверстием, к краям которого сверху жестко прикреплена цилиндрическая обеч A hot water boiler containing a radiation part, consisting of an inner cylinder made with an inner bottom and equipped with an annular upper tube sheet rigidly attached to the outer surface of the cylinder from above, the diameter of the central hole of which is equal to the outer diameter of the inner cylinder, and the holes of the annular upper tube sheet located along it periphery, made along concentric circles, and to the outer side surface of the annular upper tube sheet from above is rigidly attached to the inner cover with an axial hole, to the edges of which a branch pipe with a detachably mounted burner is rigidly attached from above, equipped with fuel and air supply pipes, respectively, and an external cylinder installed concentric with the inner cylinder with the formation of an annular gap between the walls, while the outer cylinder is provided with an annular lower tube sheet rigidly attached to its lower base, the holes of which, located along its periphery, are made along concentric circles, and the axes of the holes coincide with the axes of similar holes in the annular upper tube sheet, and the outer bottom is rigidly attached to the edges of the central hole of the annular lower tube sheet from the bottom, from the lower central part of which the heating water supply branch pipe departs, while the external and internal the bottoms form an inter-wall space for the passage of heating water from the bottom up, and an outer cover rigidly attached to the upper base of the outer cylinder with an axial hole, to the edges of which a cylindrical shell is rigidly attached from above

Description

Полезная модель относится к отопительной технике и горячему водоснабжению, а именно к области водогрейных котлов малой и средней теплопроизводительности, а также отдельно стоящих теплоутилизаторов конденсационного типа, устанавливаемых за теплогенерирующими установками, и может быть использовано для теплоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений.The utility model relates to heating equipment and hot water supply, namely, to the field of hot water boilers of small and medium heat production, as well as stand-alone condensing heat exchangers installed behind heat-generating plants, and can be used for heating residential, public and industrial buildings and structures.

Известны контактно-поверхностные водогрейные котлы, состоящие из радиационной части и контактной части (см. книгу Соснин Ю.П., Бухаркин Е.Н. Высокоэффективные газовые контактные водонагреватели, изд. 4, М.: Стройиздат, 1988 г., С.69, 73, 76, патент РФ №2176766, МПК 7 F 24 H 1/00, 1/10, 2001 г.) - аналог.Known are contact-surface hot water boilers consisting of a radiation part and a contact part (see the book Sosnin Yu.P., Bukharkin E.N. Highly efficient gas contact water heaters, ed. 4, M .: Stroyizdat, 1988, p. 69 , 73, 76, RF patent No. 2176766, IPC 7 F 24 H 1/00, 1/10, 2001) - analogue.

Недостатками известных котлов являются загрязнение нагреваемой воды вредными компонентами (в том числе СО, СО₂, NO_X и др.), образующимися при сгорании топлива, на первой (контактной) стадии нагрева воды и низкий КПД при подаче в котел обратной сетевой воды с температурой 50 - 70°С, узкая область их применения, а также большие габариты и масса поверхностей нагрева радиационной части.The disadvantages of the known boilers are the contamination of the heated water with harmful components (including СО, СО ₂ , NO _X , etc.) formed during fuel combustion at the first (contact) stage of water heating and low efficiency when reverse boiler water is supplied with temperature 50 - 70 ° C, a narrow scope of their application, as well as large dimensions and mass of heating surfaces of the radiation part.

Наиболее близким аналогом к заявляемому решению является 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.) - прототип.The closest analogue to the claimed solution is a hot water boiler containing a radiation part, consisting of an inner cylinder with an inner bottom and an annular upper tube sheet, to which an inner cover is attached on top, having a nozzle with a burner, equipped with nozzles for supplying fuel and air, and an outer cylinder, installed concentrically to the inner cylinder with the formation of an inter-wall annular gap, while the outer cylinder is equipped with an annular lower tube sheet with an external bottom having heating water supply pipes, and an external cover with a cylindrical shell, hermetically connected to the burner pipe and having a heating water pipe, while in the inter-wall annular gap formed by the external and internal cylinders, a bundle of smoke pipes is installed for the passage of combustion products in countercurrent with respect to the ascending the flow of heated water for heating, and the contact-regenerative part, located parallel to the radiation part, and consisting of located under each other m inside a separate body of the flue gas outlet pipe, droplet eliminator, tubular heat exchanger for the passage of heated water for hot water supply in countercurrent with respect to a two-phase gas-liquid upward flow, support and distribution grid, and a manifold with nozzles, while the radiation and contact-regenerative parts are interconnected by means of a closed liquid collector provided with a nozzle connected to a liquid supply line, the closed liquid collector having a branch pipe excess liquid, in addition, the housing of the contact-regenerative part is connected to a closed liquid collector by means of at least one condensate return pipe (see RF patent No. 2270405, IPC 7 F24H 1/00, 1/10, 2006) - prototype.

Недостатками известного решения являются недостаточно высокая интенсивность теплообмена в трубчатом теплообменнике контактно-рекуперативной части и большая масса корпуса контактно-рекуперативной части.The disadvantages of the known solutions are the insufficiently high heat transfer intensity in the tubular heat exchanger of the contact-regenerative part and the large mass of the housing of the contact-regenerative part.

Сущность полезной модели заключается в том, что в водогрейном котле, содержащем радиационную часть, состоящую из внутреннего цилиндра, выполненного с внутренним днищем и снабженного жестко прикрепленной к наружной поверхности цилиндра сверху кольцевой верхней трубной решеткой, диаметр центрального отверстия которой равен наружному диаметру внутреннего цилиндра, а отверстия кольцевой верхней трубной решетки, расположенные по ее периферии, выполнены по концентрическим окружностям, причем к наружной боковой поверхности кольцевой верхней трубной решетки сверху жестко прикреплена внутренняя крышка с осевым отверстием, к краям которого сверху жестко прикреплен патрубок с разъемно установленной горелкой, снабженной патрубками подачи, соответственно, топлива и воздуха, и внешнего цилиндра, установленного концентрично внутреннему цилиндру с образованием межстеночного кольцевого зазора, при этом внешний цилиндр снабжен жестко прикрепленной к его нижнему основанию кольцевой нижней трубной решеткой, отверстия которой, расположенные по ее периферии, выполнены по концентрическим окружностям, причем оси отверстий совпадают с осями аналогичных отверстий в кольцевой верхней трубной решетке, а к краям центрального отверстия кольцевой нижней трубной решетки снизу жестко прикреплено внешнее днище, от нижней центральной части которого отходит патрубок подвода отопительной воды, при этом внешнее и внутреннее днища образуют межстеночное пространство для прохождения отопительной воды снизу вверх, и жестко прикрепленной к верхнему основанию внешнего цилиндра внешней крышкой с осевым отверстием, к краям которого сверху жестко прикреплена цилиндрическая обечайка, герметично связанная с патрубком горелки и снабженная жестко закрепленным на боковой поверхности цилиндрической обечайки в верхней ее части патрубком отвода отопительной воды, причем внешняя и внутренняя крышки, а также цилиндрическая обечайка и патрубок горелки образуют межстеночное пространство для прохождения отопительной воды снизу вверх; при этом в межстеночном кольцевом зазоре, образованном внешним и внутренним цилиндрами, установлен пучок дымогарных труб, жестко прикрепленных к краям соосных отверстий в кольцевой верхней и кольцевой нижней трубных решетках для прохождения продуктов сгорания сверху вниз 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 жестко прикрепленных к корпусу патрубка отвода топочных газов, каплеуловителя, трубчатого теплообменника и опорно-распределительной решетки, а также разъемно прикрепленного к корпусу коллектора с форсунками, причем на трубчатом теплообменнике сверху жестко закреплен патрубок для подвода холодной воды, а снизу - патрубок для отвода нагретой воды на горячее водоснабжение, при этом радиационная и контактно-рекуперативная части сообщены между собой посредством разъемно прикрепленного снизу к кольцевой нижней трубной решетке и к нижней части корпуса контактно-рекуперативной части закрытого сборника жидкости, снабженного патрубком, соединенным с линией подачи жидкости, выполненной в виде всасывающего и напорного трубопровода с насосом и связанной с коллектором, причем закрытый сборник жидкости имеет патрубок отвода излишка жидкости, кроме того, к корпусу контактно-рекуперативной части в районе верхней части трубчатого теплообменника одним концом жестко прикреплена, по меньшей мере, одна труба возврата конденсата, другим концом введенная в закрытый сборник жидкости, согласно предлагаемому решению трубки трубного пучка трубчатого теплообменника прямые, плоскоовальные, а к корпусу контактно-рекуперативной части с двух противоположных сторон, имеющих меньшую ширину, на уровне трубного пучка жестко прикреплены две прямоугольные трубные решетки с имеющимися в них расположенными в шахматном порядке плоскоовальными отверстиями под плоскоовальные трубки трубного пучка трубчатого теплообменника, при этом шаги размещения отверстий в прямоугольных трубных решетках соответствуют шагам плоскоовальных трубок, плоскоовальные трубки жестко прикреплены к соответствующим отверстиям в прямоугольных трубных решетках, при этом трубное пространство трубчатого теплообменника герметично изолировано от окружающей среды посредством крышек трубных решеток, разъемно прикрепленных к прямоугольным трубным решеткам, при этом для перепуска воды из одного хода трубного пучка трубчатого теплообменника в другой в крышках трубных решеток предусмотрены герметично отделенные друг от друга перепускные камеры, кроме того, концы плоскоовальных трубок трубного пучка трубчатого теплообменника дополнительно обжаты на длину, равную толщине прямоугольных трубных решеток.The essence of the utility model is that in a water boiler containing a radiation part, consisting of an inner cylinder made with an inner bottom and provided with an annular upper tube sheet rigidly attached to the outer surface of the cylinder, the diameter of the central opening of which is equal to the outer diameter of the inner cylinder, and the holes of the annular upper tube sheet located at its periphery are made in concentric circles, and to the outer side surface of the annular top of the tube sheet, an inner cap with an axial hole is rigidly fixed on top, to the edges of which a nozzle with a detachably mounted burner equipped with nozzles for supplying fuel and air, respectively, and an external cylinder mounted concentrically to the inner cylinder with the formation of an interwall ring gap is rigidly attached the outer cylinder is equipped with an annular lower tube sheet rigidly attached to its lower base, the openings of which located at its periphery are made in concent circles, and the axis of the holes coincide with the axes of similar holes in the annular upper tube sheet, and the outer bottom is rigidly attached to the edges of the central hole of the ring lower pipe sheet from below, the heating water supply pipe extends from the lower central part, while the external and internal bottoms form the inter-wall space for the passage of heating water from bottom to top, and an outer cover rigidly attached to the upper base of the external cylinder with an axial hole, to the edges of which on top of it, a cylindrical shell is tightly attached, hermetically connected to the burner nozzle and equipped with a heating water outlet pipe rigidly fixed on the side surface of the cylindrical shell in its upper part, the outer and inner covers, as well as the cylindrical shell and the burner nozzle, form an inter-wall space for the passage of heating water upwards; at the same time, in the inter-wall annular gap formed by the outer and inner cylinders, a bundle of smoke tubes is mounted rigidly attached to the edges of the coaxial openings in the annular upper and annular lower tube sheets for the passage of combustion products from top to bottom in countercurrent with respect to the upward flow of heated water for heating, and contact-regenerative part, located parallel to the radiation part, and consisting of rigidly attached to each other inside a separate case to the body of the flue gas outlet pipe, droplet eliminator, tubular heat exchanger and support distribution grid, as well as a detachably attached to the collector body with nozzles, moreover, a pipe for supplying cold water is rigidly fixed to the pipe heat exchanger, and a pipe for removing heated hot water to the bottom water supply, while the radiation and contact-regenerative parts are interconnected by means of a detachably attached bottom to the annular lower tube sheet and to the lower part of the contact housing o-recuperative part of the closed fluid collector, equipped with a nozzle connected to the fluid supply line, made in the form of a suction and pressure pipe with a pump and connected to the collector, moreover, the closed fluid collector has a pipe for draining excess fluid, in addition, to the housing of the contact-regenerative part in the region of the upper part of the tubular heat exchanger, at least one condensate return pipe is rigidly attached at one end and inserted at the other end into a closed liquid collector, according to the proposed To the tube bundle tube solution, the tubular heat exchanger is straight, plano-oval, and two rectangular tube grids with staggered flat-oval openings for staggered tubular tubes located in them in a checkerboard pattern are rigidly attached to the casing of the contact-regenerative part from two opposite sides having a smaller width beam of a tubular heat exchanger, the steps of placing holes in rectangular tube sheets correspond to the steps of flat oval tubes, flat oval cuttings are rigidly attached to the corresponding holes in the rectangular tube sheets, while the tube space of the tubular heat exchanger is hermetically isolated from the environment by means of tube covers that are detachably attached to the rectangular tube sheets, while for passing water from one passage of the tube bundle of the tube heat exchanger to the other in the covers tube chambers are provided with hermetically sealed bypass chambers, in addition, the ends of the flat oval tubes of the tube bundle the heat exchanger is additionally crimped to a length equal to the thickness of the rectangular tube sheets.

Задачей полезной модели является повышение интенсивности теплообмена в трубчатом теплообменнике контактно-рекуперативной части за счет уменьшения зазоров между его трубками, что позволяет уменьшить площадь проходного сечения в межтрубном пространстве трубчатого теплообменника, повышая скорость теплоносителя, движущегося в межтрубном пространстве трубчатого теплообменника при соблюдении технологических требований к креплению труб в трубных решетках сваркой и уменьшение массы корпуса контактно-рекуперативной части за счет уменьшения относительного горизонтального шага между трубами трубчатого теплообменника, что позволяет уменьшить ширину корпуса контактно-рекуперативной части и, соответственно, его материалоемкость при сохранении необходимой поверхности теплообмена.The objective of the utility model is to increase the intensity of heat transfer in the tubular heat exchanger of the contact-regenerative part by reducing the gaps between its tubes, which allows to reduce the cross-sectional area in the annular space of the tubular heat exchanger, increasing the speed of the coolant moving in the annular space of the tubular heat exchanger while observing the technological requirements for fastening pipes in tube sheets by welding and reducing the mass of the housing of the contact-regenerative part by reducing eniya relative horizontal pitch between the tubular heat exchanger tubes, which allows to reduce the width of the body contact-regenerative portion, and accordingly, its material consumption while maintaining the necessary heat exchange surface.

Для решения поставленной задачи, согласно предлагаемому решению, трубки трубного пучка трубчатого теплообменника прямые, плоскоовальные, а к корпусу контактно-рекуперативной части с двух противоположных сторон, имеющих меньшую ширину, на уровне трубного пучка жестко прикреплены две прямоугольные трубные решетки с имеющимися в них расположенными в шахматном порядке плоскоовальными отверстиями под плоскоовальные трубки трубного пучка трубчатого теплообменника, при этом шаги размещения отверстий в прямоугольных трубных решетках соответствуют шагам плоскоовальных трубок, плоскоовальные трубки жестко прикреплены к соответствующим отверстиям в прямоугольных трубных решетках, при этом трубное пространство трубчатого теплообменника герметично изолировано от окружающей среды посредством крышек трубных решеток, разъемно прикрепленных к прямоугольным трубным решеткам, при этом для перепуска воды из одного хода трубного пучка трубчатого теплообменника в другой в крышках трубных решеток предусмотрены герметично отделенные друг от друга перепускные камеры, кроме того, концы плоскоовальных трубок трубного пучка трубчатого теплообменника дополнительно обжаты на длину, равную толщине прямоугольных трубных решеток.To solve this problem, according to the proposed solution, the tube bundle tubes of the tubular heat exchanger are straight, flat-oval, and two rectangular tube sheets with the available in them located in the tube bundle are rigidly attached at the level of the tube bundle from two opposite sides having a smaller width staggered by flat-oval holes for flat-oval tubes of the tube bundle of the tubular heat exchanger, with the steps of placing the holes in the rectangular tube sheets They correspond to the steps of the flat oval tubes, the flat oval tubes are rigidly attached to the corresponding holes in the rectangular tube sheets, while the tube space of the tube heat exchanger is hermetically isolated from the environment by the covers of the tube sheets detachably attached to the rectangular tube sheets, while for passing water from one stroke of the tube bundle a tubular heat exchanger in another in the covers of the tube sheets is provided with hermetically separated by-pass chambers, in addition , the ends of the flat-oval tubes of the tube bundle of the tubular heat exchanger are further crimped to a length equal to the thickness of the rectangular tube sheets.

Использование в трубчатом теплообменнике контактно-рекуперативной части плоскоовальных трубок с дополнительным обжатием их концов позволяет уменьшить зазоры между трубками, что уменьшает площадь проходного сечения в межтрубном пространстве трубчатого теплообменника. Это повышает скорость теплоносителя, движущегося в межтрубном пространстве трубчатого теплообменника, за счет чего повышается интенсивность теплообмена в трубчатом теплообменнике контактно-рекуперативной части. При этом соблюдаются технологические требования к креплению труб в трубных решетках сваркой. При этом использование в трубчатом теплообменнике контактно-рекуперативной части плоскоовальных трубок с дополнительным обжатием их концов позволяет уменьшить относительный горизонтальный шаг между ними. Это позволяет уменьшить ширину корпуса контактно-рекуперативной части и, соответственно, его материалоемкость и массу при сохранении необходимой поверхности теплообмена.The use of the contact-recuperative part of the flat-oval tubes in the tubular heat exchanger with an additional compression of their ends makes it possible to reduce the gaps between the tubes, which reduces the cross-sectional area in the annular space of the tubular heat exchanger. This increases the speed of the heat carrier moving in the annular space of the tubular heat exchanger, due to which the intensity of heat transfer in the tubular heat exchanger of the contact-regenerative part increases. In this case, the technological requirements for fastening pipes in tube sheets by welding are observed. In this case, the use in the tubular heat exchanger of the contact-regenerative part of the flat-oval tubes with an additional compression of their ends makes it possible to reduce the relative horizontal step between them. This allows you to reduce the width of the housing of the contact-regenerative part and, accordingly, its material consumption and weight while maintaining the necessary heat transfer surface.

Предлагаемый водогрейный котел показан на чертежах. На фиг.1 показан осевой продольный разрез котла, на фиг.2 - разрез I-I фиг.1, на фиг.3 - разрез II-II фиг.1.The proposed hot water boiler is shown in the drawings. Figure 1 shows an axial longitudinal section of the boiler, figure 2 - section I-I of figure 1, figure 3 - section II-II of figure 1.

Водогрейный котел содержит радиационную часть 1, состоящую из внутреннего цилиндра 2, выполненного с внутренним днищем 3 и снабженного жестко прикрепленной, например, сваркой, к наружной поверхности цилиндра сверху кольцевой верхней трубной решеткой 4, диаметр центрального отверстия которой равен наружному диаметру внутреннего цилиндра 2, а отверстия кольцевой верхней трубной решетки 4, расположенные по ее периферии, выполнены по концентрическим окружностям, причем к наружной боковой поверхности кольцевой верхней трубной решетки 4 сверху жестко прикреплена, например, сваркой, внутренняя крышка 5 с осевым отверстием, к краям которого сверху жестко прикреплен, например, сваркой, патрубок 6 с разъемно установленной, например, на болтах, горелкой 7, снабженной патрубками 8 и 9 подачи, соответственно, топлива и воздуха, и внешнего цилиндра 10, установленного концентрично внутреннему цилиндру 2 с образованием межстеночного кольцевого зазора 1 1. Внешний цилиндр 10 снабжен жестко прикрепленной, например, сваркой, к его нижнему основанию кольцевой нижней трубной решеткой 12, отверстия которой, расположенные по ее периферии, выполнены по концентрическим окружностям, причем оси отверстий совпадают с осями аналогичных отверстий в кольцевой верхней трубной решетке 4, а к краям центрального отверстия кольцевой нижней трубной решетки 12 снизу жестко прикреплено, например, сваркой, внешнее днище 13, от нижней центральной части которого отходит патрубок подвода отопительной воды 14, при этом внешнее и внутреннее днища, соответственно, 13 и 3 образуют межстеночное пространство для прохождения отопительной воды снизу вверх, и жестко прикрепленной, например, сваркой, к верхнему основанию внешнего цилиндра 10 внешней крышкой 15 с осевым отверстием, к краям которого сверху жестко прикреплена, например, сваркой, цилиндрическая обечайка 16, герметично связанная с патрубком горелки 6, например, кольцевой крышкой, и снабженная жестко закрепленным, например, сваркой, на боковой поверхности цилиндрической обечайки 16 в верхней ее части патрубком отвода отопительной воды 17. Внешняя и внутренняя крышки, соответственно 15 и 5, а также цилиндрическая обечайка 16 и патрубок горелки 6 образуют межстеночное пространство для прохождения отопительной воды снизу вверх. В межстеночном кольцевом зазоре 11, образованном внешним и внутренним цилиндрами, соответственно 10 и 2, установлен пучок дымогарных труб 18, жестко прикрепленных, например, сваркой, к краям соосных отверстий в кольцевой верхней и кольцевой нижней трубных решетках, соответственно 4 и 12 для прохождения продуктов сгорания сверху вниз противотоком по отношению к восходящему потоку нагреваемой воды на отопление. Аппарат содержит контактно-рекуперативную часть 19, расположенную параллельно по отношению к радиационной части 1, и состоящую из расположенных друг под другом внутри отдельного корпуса 20 жестко прикрепленных, например, сваркой, к корпусу 20 патрубка отвода топочных газов 21, каплеуловителя 22, двух прямоугольных трубных решеток 23, размещенных с двух противоположных сторон корпуса 20, имеющих меньшую ширину, и опорно-распределительной решетки 24, а также разъемно прикрепленного, например, болтами, к корпусу 20 коллектора 25 с форсунками 26. В прямоугольных трубных решетках 23 имеются плоскоовальные отверстия, имеющие шахматное расположение, к которым жестко прикреплены, например, сваркой, прямые плоскоовальные трубки 27, составляющие трубный пучок трубчатого теплообменника 28, причем концы плоскоовальных трубок 27 трубного пучка трубчатого теплообменника 28 дополнительно обжаты на длину, равную толщине прямоугольных трубных решеток 23. Трубное пространство трубчатого теплообменника 28 герметично изолировано от окружающей среды посредством крышек трубных решеток 29, разъемно прикрепленных, например, болтами, к прямоугольным трубным решеткам 23. Для перепуска воды из одного хода трубного пучка трубчатого теплообменника 28 в другой в крышках трубных решеток 29 предусмотрены герметично отделенные друг от друга перепускные камеры 30. На трубчатом теплообменнике 28 сверху жестко закреплен патрубок для подвода холодной воды 31, а снизу - патрубок для отвода нагретой воды на горячее водоснабжение 32. Такое расположение обеспечит прохождение воды для горячего водоснабжения в трубчатом теплообменнике 28 противотоком по отношению к двухфазному газожидкостному восходящему потоку. Радиационная и контактно-рекуперативная части, соответственно 1 и 19 сообщены между собой посредством разъемно прикрепленного, например, болтами, снизу к кольцевой нижней трубной решетке 12 и к нижней части корпуса 20 контактно-рекуперативной части 19 закрытого сборника жидкости 33, снабженного патрубком 34, соединенным с линией подачи жидкости, выполненной в виде всасывающего и напорного трубопровода 35 с насосом 36 и связанной с коллектором 25. Закрытый сборник жидкости 33 имеет патрубок отвода излишка жидкости 37, жестко закрепленный на нем, например, сваркой, на высоте, соответствующей необходимому уровню жидкости в закрытом сборнике жидкости 33. К корпусу 20 контактно-рекуперативной части 19 в районе верхней части трубчатого теплообменника 28, а в предлагаемом решении в районе расположения верхних рядов трубного пучка, одним концом жестко прикреплена, например, сваркой, по меньшей мере, одна труба возврата конденсата 38, другим концом введенная в закрытый сборник жидкости 33.The hot water boiler contains a radiation part 1, consisting of an inner cylinder 2, made with an inner bottom 3 and equipped with a rigidly attached, for example, welding, to the outer surface of the cylinder from above the annular upper tube sheet 4, the diameter of the Central hole of which is equal to the outer diameter of the inner cylinder 2, and the holes of the annular upper tube sheet 4, located on its periphery, are made in concentric circles, and to the outer side surface of the annular upper tube sheet 4 over u is rigidly attached, for example, by welding, the inner cover 5 with an axial hole, to the edges of which is rigidly attached, for example, by welding, a pipe 6 with a detachably mounted, for example, bolts, burner 7, equipped with fuel supply pipes 8 and 9, respectively and air, and the outer cylinder 10, mounted concentrically to the inner cylinder 2 with the formation of an inter-wall annular gap 1 1. The outer cylinder 10 is equipped with a rigidly attached, for example, welding, to its lower base annular lower tube sheet 12, openings to the second, located on its periphery, are made in concentric circles, and the axis of the holes coincide with the axes of similar holes in the annular upper tube sheet 4, and the outer bottom 13 is rigidly attached, for example, by welding, to the edges of the central hole of the ring lower tube sheet 12 from the lower central part of which leaves the pipe for supplying heating water 14, while the external and internal bottoms, respectively, 13 and 3 form an inter-wall space for the passage of heating water from bottom to top, and rigidly attached, for example, by welding, to the upper base of the external cylinder 10 by an external cover 15 with an axial hole, to the edges of which are rigidly fastened, for example, by welding, a cylindrical shell 16, tightly connected to the nozzle of the burner 6, for example, an annular cover, and provided with a rigidly fixed , for example, by welding, on the lateral surface of the cylindrical shell 16 in its upper part, by the heating water discharge pipe 17. The outer and inner covers, 15 and 5, respectively, as well as the cylindrical shell 16 and the burner pipe 6 interwalled comfort space for passage of heating water upwards. In the inter-wall annular gap 11 formed by the outer and inner cylinders 10 and 2, respectively, a bundle of smoke tubes 18 is mounted, rigidly attached, for example, by welding, to the edges of the coaxial holes in the annular upper and annular lower tube sheets, respectively 4 and 12 for the passage of products combustion from top to bottom in countercurrent with respect to the upward flow of heated water for heating. The apparatus comprises a contact-regenerative part 19, located parallel to the radiation part 1, and consisting of located one under the other inside a separate housing 20 rigidly attached, for example, by welding, to the housing 20 of the flue gas exhaust pipe 21, droplet eliminator 22, two rectangular pipe gratings 23 located on two opposite sides of the housing 20 having a smaller width, and a support distribution grid 24, as well as detachably attached, for example, bolts, to the housing 20 of the manifold 25 with nozzles 26. In straight carbon tube sheets 23 there are flat-oval openings having a checkerboard arrangement, to which are rigidly fixed, for example, by welding, straight flat-oval tubes 27 constituting the tube bundle of the tubular heat exchanger 28, and the ends of the flat oval tubes 27 of the tube bundle of the tubular heat exchanger 28 are additionally crimped for a length equal to the thickness rectangular tube sheets 23. The tube space of the tube heat exchanger 28 is hermetically isolated from the environment by means of the covers of the tube sheets 29, detachably attached for example, by bolts, to rectangular tube sheets 23. To transfer water from one stroke of the tube bundle of the tubular heat exchanger 28 to the other, bypass tubes 30 are sealed from the tubes of the tube grids 29. A pipe for supplying the tube heat exchanger 28 is rigidly fixed from above cold water 31, and from the bottom - a pipe for draining heated water to hot water supply 32. This arrangement will ensure the passage of water for hot water supply in the tubular heat exchanger 28 countercurrent with respect to two-phase gas-liquid upward flow. The radiation and contact-regenerative parts, respectively 1 and 19, are interconnected by means of a detachably fastened, for example, bolts, bottom to the annular lower tube sheet 12 and to the lower part of the housing 20 of the contact-regenerative part 19 of the closed fluid collector 33, equipped with a pipe 34 connected with a fluid supply line made in the form of a suction and pressure pipe 35 with a pump 36 and connected to the collector 25. The closed fluid collector 33 has an excess fluid discharge pipe 37 rigidly fixed to it, an example, by welding, at a height corresponding to the required liquid level in a closed liquid collector 33. To the body 20 of the contact-regenerative part 19 in the region of the upper part of the tubular heat exchanger 28, and in the proposed solution, in the region of the upper rows of the tube bundle, one end is rigidly attached, for example, welding, at least one condensate return pipe 38, the other end introduced into the closed fluid collector 33.

Водогрейный котел работает следующим образом.The hot water boiler operates as follows.

Закрытый сборник жидкости 33 предварительно заполняется технической водой из любого источника, которая в процессе работы агрегата замещается непрерывно вырабатываемым в контактно-рекуперативной части 19 конденсатом водяных паров, а в радиационную часть 1 через патрубок подвода отопительной воды 14 подается обратная сетевая вода.The closed liquid collector 33 is pre-filled with technical water from any source, which during the operation of the unit is replaced by continuously condensing water vapor in the contact-regenerative part 19, and return network water is supplied to the radiation part 1 through the heating water supply pipe 14.

Одновременно с этим в трубный пучок трубчатого теплообменника 28 через патрубок для подвода холодной воды 31 подается холодная вода. Далее на горелку 7 через патрубок 8 подается топливо, например, природный газ, которое сгорает в атмосфере воздуха, поступающего через патрубок 9, и, одновременно с этим, включается насос 36 для подачи технической воды из закрытого сборника жидкости 33 в коллектор 25. Продукты сгорания топлива, проходя сначала по внутреннему цилиндру 2, посредством радиационного теплообмена, а затем по дымогарным трубам 18, жестко закрепленным на кольцевой верхней трубной решетке 4 и кольцевой нижней трубной решетке 12, посредством конвективного теплообмена нагревают отопительную сетевую воду, подаваемую через патрубок 14 в межстеночное пространство, образованное внешним и внутренним днищами, соответственно 13 и 3 и далее проходящую в межстеночном кольцевом зазоре 11 противотоком к потоку газов в дымогарных трубах 18, до требуемой температуры прямой отопительной воды. Горячая вода, проходя в межстеночном пространстве, образованном внутренней и внешней крышками, соответственно 5 и 15, а также патрубком горелки 6 и цилиндрической обечайкой 16, охлаждает стенки внутренней крышки 5 и патрубка горелки 6 и через патрубок 17 направляется теплопотребителю. Топочные газы через дымогарные трубы 18 выходят снизу радиационной части 1 и, проходя через закрытый сборник жидкости 33, поступают в контактно-рекуперативную часть 19, где они вначале контактируют с каплями конденсата водяных паров в факелах форсунок 26 и, увлекая часть конденсата, переносят его на опорно-распределительную решетку 24. 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).At the same time, cold water is supplied into the tube bundle of the tubular heat exchanger 28 through the pipe for supplying cold water 31. Next, fuel, for example, natural gas, is supplied to the burner 7 through the pipe 8, which burns in the atmosphere of the air entering through the pipe 9, and, at the same time, the pump 36 is turned on to supply process water from the closed liquid collector 33 to the collector 25. Combustion products fuel, passing first through the inner cylinder 2, by means of radiative heat transfer, and then through the smoke tubes 18, rigidly fixed to the annular upper tube sheet 4 and the annular lower tube sheet 12, by convective heat transfer vayut network heating water supplied through the pipe 14 into interwalled space formed by inner and outer bottoms, respectively 13 and 3 and further extends in the annular gap 11 interwalled countercurrent to the flow of gases in the fire tubes 18 to direct the desired temperature of heating water. Hot water passing in the inter-wall space formed by the inner and outer covers 5 and 15, respectively, as well as the nozzle of the burner 6 and the cylindrical shell 16, cools the walls of the inner cover 5 and the nozzle of the burner 6 and is sent to the heat consumer through the nozzle 17. The flue gases through the smoke tubes 18 exit from the bottom of the radiation part 1 and, passing through a closed liquid collector 33, enter the contact-regenerative part 19, where they first come in contact with drops of condensate of water vapor in the nozzle flames 26 and, entraining part of the condensate, transfer it to support distribution grid 24. At the last phase inversion occurs: the gas from the continuous phase (under the grate) turns into dispersed (above the grate), and the condensate vice versa: from the dispersed (under the grate) it becomes continuous (above the grate).

Таким образом, над решеткой формируется эмульсионный двухфазный восходящий поток газ-конденсат, который омывает внешнюю поверхность плоскоовальных трубок 27 трубчатого теплообменника 28, передавая физическую теплоту газов и теплоту конденсации водяных паров нагреваемой воде для горячего водоснабжения. Вода для горячего водоснабжения подается в трубчатый теплообменник 28 через патрубок 31 и через плоскоовальные отверстия первого хода в прямоугольной трубной решетке 23 поступает в плоскоовальные трубки 27 первого хода, проходит их и, вытекая из плоскоовальных отверстий первого хода в противоположной прямоугольной трубной решетке 23, попадает в перепускную камеру 30, предусмотренную в крышке трубной решетки 29, где меняет направление своего движения на 180°. Из перепускной камеры 30 вода через плоскоовальные отверстия второго хода в прямоугольной трубной решетке 23 поступает в плоскоовальные трубки 27 второго хода и, проходя таким образом через все ходы трубчатого теплообменника 28, движется в нем противотоком по отношению к потоку топочных газов.Thus, an emulsion two-phase gas-condensate upflow is formed above the grate, which washes the outer surface of the flat-oval tubes 27 of the tubular heat exchanger 28, transferring the physical heat of gases and the heat of condensation of water vapor to heated water for hot water supply. Water for hot water supply is supplied to the tubular heat exchanger 28 through the pipe 31 and through the first oval flat-oval holes in the rectangular tube sheet 23 enters the first-stroke flat oval tubes 27, passes through them and, emerging from the first-stroke flat oval holes in the opposite rectangular pipe grid 23, enters the bypass chamber 30 provided in the cover of the tube sheet 29, where it changes its direction of motion by 180 °. From the bypass chamber 30, water passes through the second-stroke flat-oval openings in a rectangular tube sheet 23 into the second-move flat-oval tubes 27 and, thus passing through all the passages of the tubular heat exchanger 28, moves countercurrently in it with respect to the flue gas stream.

Далее происходит сепарация конденсата из газового потока: конденсат по трубе возврата конденсата 38 возвращается в закрытый сборник жидкости 33, а газы, освободившись в каплеуловителе 22 от капель конденсата, удаляются из аппарата через патрубок отвода топочных газов 21 корпуса 20. Из закрытого сборника жидкости 33 конденсат, отводясь через патрубок 34, насосом 36 вновь подается по линии 35 в коллектор 25 с форсунками 26, а излишек конденсата удаляется из аппарата через патрубок отвода излишка жидкости 37. Горячая вода для горячего водоснабжения, нагретая в трубчатом теплообменнике 28 контактно-рекуперативной части 19, через патрубок 32 подается потребителю.Next, the condensate is separated from the gas stream: the condensate is returned via the condensate return pipe 38 to the closed liquid collector 33, and the gases, freed from the condensate droplets in the droplet eliminator 22, are removed from the apparatus through the flue gas outlet 21 of the housing 20. Condensate is removed from the closed liquid collector 33 , discharged through the pipe 34, the pump 36 again feeds through line 35 to the collector 25 with nozzles 26, and the excess condensate is removed from the apparatus through the pipe for removing excess liquid 37. Hot water for hot water supply, etaya in a tubular heat exchanger 28, the contact-regenerative portion 19, through pipe 32 is fed to the consumer.

Предлагаемый водогрейный котел по сравнению с прототипом выигрывает в том, что использование в трубчатом теплообменнике контактно-рекуперативной части плоскоовальных трубок с дополнительным обжатием их концов позволяет повысить интенсивность теплообмена в трубчатом теплообменнике контактно-рекуперативной части при соблюдении технологических требований к креплению труб в трубных решетках сваркой. При этом использование в трубчатом теплообменнике контактно-рекуперативной части плоскоовальных трубок с дополнительным обжатием их концов позволяет уменьшить материалоемкость и массу корпуса контактно-рекуперативной части при сохранении необходимой поверхности теплообмена.The proposed hot water boiler in comparison with the prototype wins in that the use in the tubular heat exchanger of the contact-recuperative part of the flat-oval tubes with an additional compression of their ends allows to increase the heat transfer rate in the tubular heat exchanger of the contact-recuperative part while observing the technological requirements for fixing the pipes in the tube sheets by welding. In this case, the use of a contact-recuperative part of flat-oval tubes in the tubular heat exchanger with an additional compression of their ends makes it possible to reduce the material consumption and body mass of the contact-recuperative part while maintaining the necessary heat transfer surface.

Claims

A water boiler containing a radiation part consisting of an inner cylinder made with an inner bottom and provided with an annular upper tube sheet rigidly attached to the outer surface of the cylinder from above, the diameter of the central hole of which is equal to the outer diameter of the internal cylinder, and the holes of the ring upper tube sheet located along its peripherals are made in concentric circles, and on the outer side surface of the annular upper tube sheet on top rigidly attached a top cover with an axial hole, to the edges of which a nozzle with a detachably mounted burner, equipped with nozzles for supplying fuel and air, respectively, and an outer cylinder mounted concentrically to the inner cylinder with the formation of an inter-wall annular gap, is rigidly attached to its lower the base of the annular lower tube sheet, the holes of which, located on its periphery, are made in concentric circles, and the axis of the holes coincide They are mounted with the axes of similar holes in the annular upper tube sheet, and the outer bottom is rigidly attached to the edges of the central hole of the annular lower pipe sheet from the bottom, the heating water supply pipe extends from the lower central part, while the external and internal bottoms form an interwall space for the passage of heating water from bottom to top, and with an outer cover rigidly attached to the upper base of the external cylinder with an axial hole, to the edges of which a cylindrical shell is rigidly attached from above u p, is hermetically connected to the nozzle of the burner and provided with a firmly fixed on the side surface of the cylindrical shell in the upper part of heating water discharge pipe, wherein the outer and inner lid, and a cylindrical shroud and the burner nozzle interwalled form a space for passage of heating water from the bottom up; at the same time, a bundle of smoke tubes is installed in the inter-wall annular gap formed by the outer and inner cylinders, rigidly attached to the edges of the coaxial holes in the annular upper and annular lower tube sheets for the passage of combustion products from top to bottom in countercurrent with respect to the upward flow of heated water for heating, and contact-regenerative part located parallel to the radiation part and consisting of rigidly attached one under the other inside the separate case the case of the flue gas outlet pipe, droplet eliminator, tubular heat exchanger and support distribution grid, as well as a detachably attached to the collector body with nozzles, moreover, a pipe for supplying cold water is rigidly fixed to the pipe heat exchanger, and a pipe for draining heated water to hot water from below while the radiation and contact-regenerative parts are interconnected by means of detachably attached from below to the annular lower tube sheet and to the lower part of the contact housing - the regenerative part of the closed fluid collector equipped with a nozzle connected to the fluid supply line, made in the form of a suction and pressure pipelines with a pump and connected to the collector, and the closed fluid collector has a nozzle for draining excess fluid, in addition to the housing of the contact-regenerative part in the area of the upper part of the tubular heat exchanger, at least one condensate return pipe is rigidly attached at one end, introduced at the other end into a closed liquid collector, characterized in that felling of the tube bundle of the tubular heat exchanger is straight, plano-oval, and two rectangular tube grids with staggered flat-oval openings located in them staggered for flat-oval tubes of the tube bundle are rigidly attached to the casing of the contact-regenerative part from two opposite sides having a smaller width a tubular heat exchanger, with the steps of placing holes in rectangular tube sheets correspond to the steps of flat oval tubes, flat oval tubes attached to the corresponding holes in the rectangular tube sheets, while the tube space of the tube heat exchanger is hermetically isolated from the environment by means of tube covers that are detachably attached to the rectangular tube sheets, while the bypass chambers are provided with hermetically separated bypass tubes, in addition , the ends of the flat-oval tubes of the tube bundle of the tubular heat exchanger are further crimped to a length equal to the thickness of the rectangular tube sheets.