RU171327U1 - Гидронный котёл с усовершенствованным теплообменником - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к водогрейным водотрубным котлам с принудительной циркуляцией теплоносителя и многоходовой схемой скоростного прохождения воды через теплообменник и может быть применена для отопления зданий, в том числе путем использования транспортабельных и крышных котельных.Гидронный котел с усовершенствованным теплообменником содержит топку, заднюю и переднюю стенки, газоход и водотрубный теплообменник, образованный горизонтальными оребренными трубами, расположенными непосредственно в топке в два слоя параллельно друг другу по окружности или овалу, причём в задней части котла трубы теплообменника жёстко закреплены, а в передней части выполнены с возможностью свободного перемещения относительно передней стенки котла, котел снабжён микрофакельной горелкой, которая включает сетку из жаростойкого металла, активаторами отбора тепла, которые расположены вокруг труб теплообменника, и двумя коллекторами, которые расположены в топке котла, причём один коллектор прикреплён к передней стенке с возможностью свободного перемещения, а другой коллектор жёстко закреплен на задней стенке, а оба коллектора имеют полости для циркуляции теплоносителя, соединённые с трубами теплообменника.Технический результат заключается в повышении эффективности, КПД, надёжности работы котла, безопасности котла для окружающей среды, удобства его технического обслуживания и лёгкости его ремонта в случае повреждения, экономии топлива.

Description

Полезная модель относится к водогрейным водотрубным котлам с принудительной циркуляцией теплоносителя и многоходовой схемой скоростного прохождения воды через теплообменник и может быть применена для отопления зданий, в том числе путем использования транспортабельных и крышных котельных.

Из современного уровня техники известен водогрейный жаротрубный котел, содержащий жаровую трубу-топку, конвективную газотрубную часть, причем в жаровой трубе-топке установлен сеточный промежуточный излучатель, изготовленный в виде трубы из цельносварных колец, между которыми натянута сетка, вдоль всей длины излучателя навита проволока в виде спирали для поддержки его натяжения, излучатель закреплен с помощью шести ребер, приваренных к кольцам на равном расстоянии друг от друга, а с фронтальной стороны излучателя к ребру приварен фиксатор для предотвращения перемещения огневой трубы относительно жаровой, при этом сетка и кольца излучателя выполнены из нержавеющей стали, а диаметр излучателя и его длина соответственно меньше диаметра и длины жаровой трубы (патент UA 95495 С2, опубликовано 10.08.2011 г. в Бюл. №15).

Указанный аналог имеет недостатки, присущие жаротрубным котлам, а именно низкий КПД, большую относительную удельную металлоемкость и расход топлива, большое время выхода на номинальные параметры работы, сложность очистки внутренних поверхностей нагрева от накипи, большую взрывоопасность и повышенные требования к качеству питательной воды, которой необходима обязательная химическая обработка для уменьшения жесткости.

Кроме того, недостатком аналога является относительно небольшая мощность и небольшой объем тепла, который производит жаротрубный котел, что делает невозможным использование аналога для отопления больших сооружений или больших жилых массивов. При этом уровень нагрузки, который может выдерживать водогрейный жаротрубный котел, достаточно низкий, что создает трудности в обеспечении безопасности работы котла.

Известен прямоточный водогрейный котел на газовом топливе, содержащий топку, на поде которой вдоль стен размещены и соединены между собой горизонтальные коллекторы, а также в верхней части топки - сборной выходной коллектор, в которых закреплены вертикальные топочные газонепроницаемые трубы, верхняя часть которых газонепроницаемая, а на поде топки посередине размещена щелевая горелка с выходным окном, и в каждой из двух сторон топки котла между газонепроницаемыми вертикальными топочными трубами и внутренними стенами котла размещены конвективные газоходы, в каждом из которых расположены конвективные прямые горизонтальные трубы, закрепленные в вертикальных коллекторах, а в фундаменте, на котором установлен котел, выполнены газовые лежаки, соединенные с конвективными газоходами, а также канал для подачи воздуха к горелке, при этом входные и выходные концы конвективных прямых горизонтальных труб закреплены одновременно по два ряда в одном коллекторе в шахматном порядке и выходное окно щелевой горелки выполнено на уровне расположения горизонтальных коллекторов, а расстояние между поверхностями конвективных прямых горизонтальных труб и газонепроницаемыми вертикальными топочными трубами с одной стороны и внутренними поверхностями боковых стен котла с другой стороны и между самими трубами одинаково, и ширина конвективных газоходов и газовых лежаков также одинакова (патент UA 111265 С2, опубликовано 11.04.2016 г. в Бюл. №7).

Указанный аналог имеет недостатки, присущие прямоточным водогрейным котлам, а именно высокую частоту включения и выключения горелок и отсутствие аккумулирующих водяных и паровых емкостей. Эти факторы обуславливают работу котла в режиме регулируемой подачи топлива и колебания режима нагрузки, что приводит к преждевременному износу автоматики контроля и регулирования.

Кроме того, недостатком аналога является то, что частые включения и выключения горелок приводят к выделению и отложению сажи, которую необходимо регулярно удалять с поверхностей нагрева. Режим частых включений и отключений горелок приводит к перерасходу топлива, поскольку при каждом включении топочная камера в целях безопасности вентилируется свежим воздухом.

Вместе с тем недостатком аналога является то, что питательные насосы для прямоточных котлов требуют дополнительных затрат на преодоление гидравлического сопротивления при прохождении пароводяного тракта. Сложности в эксплуатации создают также высокие требования к качеству воды, связанные с недопустимостью соляных отложений в зоне теплообмена из-за отсутствия системы продувки и внутренней обработки воды.

Ближайшим аналогом заявляемой полезной модели является водогрейный котел, содержащий топку, заднюю и переднюю стенки, газоход и водотрубный теплообменник, образованный горизонтальными оребренными трубами, расположенными параллельно друг другу непосредственно в топке по окружности или овалу и снабженными отводами, коллекторами обработки и подачи, а также патрубками обработки и подачи, причем в задней части котла трубы теплообменника жестко закреплены на задней стенке, а в передней части закреплены на крепежной пластине, выполненной с возможностью свободного перемещения по шпилькам относительно передней стенки котла, при этом трубы теплообменника снабжены спиральными турбулизаторами и расположены в два слоя и попарно соединены отводами, разворачивающими поток из труб наружного слоя в трубы внутреннего слоя, причем трубы наружного слоя соединены с коллектором обработки, а внутреннего - с коллектором подачи, а газоход расположен в верхней части котла (патент RU 2559109 С1, опубликовано 10.08.2015 г. в Бюл. №22).

Недостатком ближайшего аналога является неэффективность и ненадежность его работы вследствие того, что совокупность конструктивных особенностей топки предусматривает использование обычной атмосферной факельной горелки для сжигания газовоздушной смеси. Данная горелка осуществляет неравномерную тепловую нагрузку на различные участки котла, что снижает КПД котла и в случае длительного использования может привести к неисправностям в работе котла и его повреждению. Кроме того, атмосферная факельная горелка характерна большим объемом вредных выбросов (в том числе азотистых соединений), что делает ее использование опасным для окружающей среды.

Также недостатком ближайшего аналога является его большая металлоемкость вследствие конструктивных особенностей коллекторов, а также неэффективность работы коллекторов, поскольку коллекторы вынесены за пределы внутреннего пространства каркаса топки и фактически соединены с каркасом топки только с помощью труб теплообменника, что приводит к нежелательным потерям тепловой энергии. В случае повреждения труб теплообменника в местах их соединения с коллекторами котел в целом потребует длительного и сложного ремонта.

Кроме того, недостатком ближайшего аналога являются большие габариты каркаса топки, обусловленные конструктивными особенностями теплообменника, что, в свою очередь, приводит к большим затратам материалов и использованию большой площади для размещения котла. Все это негативно влияет на стоимость производства и удобство пользования. Также неудобным является отсутствие автоматизированной системы управления работой котла.

Технической задачей заявленной полезной модели является создание гидронного котла с усовершенствованной, по сравнению с аналогами, конструкцией, в частности с усовершенствованным теплообменником.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что гидронный котел с усовершенствованным теплообменником, который содержит топку, заднюю и переднюю стенки, газоход и водотрубный теплообменник, образованный горизонтальными оребренными трубами, расположенными непосредственно в топке в два слоя параллельно друг другу по окружности или овалу, причем в задней части котла трубы теплообменника жестко закреплены, а в передней части выполнены с возможностью свободного перемещения относительно передней стенки котла, согласно предложению, снабжен микрофакельной горелкой, которая включает сетку из жаростойкого металла, активаторами отбора тепла, которые расположены вокруг труб теплообменника, и двумя коллекторами, которые расположены в топке котла, причем один коллектор прикреплен к передней стенке с возможностью свободного перемещения, а другой коллектор жестко закреплен на задней стенке, а оба коллектора имеют полости для циркуляции теплоносителя, соединенные с трубами теплообменника.

Также, согласно предложению, трубы теплообменника выполнены из меди.

Кроме того, согласно предложению, коллекторы выполнены из чугуна.

Вместе с тем, согласно предложению, активаторы отбора тепла выполнены из нержавеющей стали.

Также, согласно предложению, сетка из жаростойкого металла микрофакельной горелки выполнена из вольфрама.

Вместе с тем, согласно предложению, гидронный котел с усовершенствованным теплообменником снабжен устройством микропроцессорного управления работой котла.

Технический результат заявленного технического решения заключается в повышении эффективности, надежности работы котла, экономии топлива, экономии металла для производства его составляющих, повышении безопасности котла для окружающей среды, удобства его технического обслуживания и обеспечении легкости его ремонта в случае повреждения.

Причинно-следственная связь между существенными признаками полезной модели и ожидаемым техническим результатом заключается в следующем.

В совокупности существенных признаков заявленного гидронного котла с усовершенствованным теплообменником обеспечивается повышение КПД, стабильная работа заявленного котла при любом уровне нагрузки и характеристиках теплоносителя, небольшой объем заявленного котла и небольшая площадь поверхности, которую он занимает, при высоком КПД и большом объеме произведенной тепловой энергии, короткое время выхода котла на производственную мощность и, соответственно, короткое время нагрева теплоносителя, малая материалоемкость вследствие относительной простоты конструкции, безопасность при перегрузке и повреждении теплообменника, удобство пользования и технического обслуживания.

Использование микрофакельной горелки с сеткой из жаростойкого металла позволяет полностью сжигать весь объем топливного газа без остатка, что позволяет значительно снизить объем вредных выбросов и снизить расход топлива. Вместе с тем, микрофакельная горелка с сеткой из жаростойкого металла характерна стабильной работой при пониженном давлении газа и при режиме работы котла на минимальной мощности. Кроме того, благодаря сетке из жаростойкого металла и активаторам отбора тепла тепловая нагрузка во время работы котла равномерно распределяется по всем участкам гидронного котла, что повышает КПД котла и, соответственно, повышает эффективность и надежность его работы.

Использование двух коллекторов, которые расположены в топке котла и имеют полости для циркуляции теплоносителя, соединенные с трубами теплообменника и сообщающиеся с их полостями, в целом упрощает конструкцию заявленного гидронного котла, позволяет избежать нежелательных потерь тепловой энергии и уменьшить размер гидронного котла и площадь, которую он занимает в соответствующем помещении, что положительно влияет на удобство обслуживания и легкость ремонта в случае повреждения, обеспечивает повышение КПД. Кроме того, в результате ускоренной циркуляции теплоносителя в полостях, выполненных в коллекторах, значительно уменьшается время нагрева теплоносителя и, соответственно, ускоряется его подача к потребителю. Кроме того, выполнение труб теплообменника с возможностью свободного перемещения относительно передней стенки котла и выполнение коллектора, прикрепленного к передней стенке, с возможностью свободного перемещения позволяет компенсировать температурные деформации теплообменника по длине и избежать повреждения заявленного гидронного котла вследствие вибраций, возникающих при работе котла.

Использование активаторов отбора тепла, расположенных вокруг теплообменника, позволяет интенсифицировать отбор тепла из теплообменника и увеличить КПД заявленного гидронного котла, а также ускорить нагревание теплоносителя.

Выполнение труб теплообменника заявленного гидронного котла из меди, коллекторов - из чугуна, активаторов отбора тепла - из нержавеющей стали, а сетки микрофакельной горелки - из вольфрама и цилиндрической формы позволяет достичь максимальной эффективности использования заявленного гидронного котла.

Так использование меди как материала для труб теплообменника обусловлено повышенным коэффициентом теплопередачи меди, что, соответственно, повышает КПД котла, а также ее устойчивостью к электролитической коррозии, что делает использование медных труб теплообменника длительным и безопасным без регулярной очистки внутренних поверхностей труб от накипи.

Использование чугуна как материала для коллекторов обусловлено тем, что чугун имеет высокую износостойкость и антифрикционные свойства, малочувствителен к внешним концентраторам напряжений, что обеспечивает надежную и длительную работу котла при больших нагрузках или перегрузке. При этом чугун является относительно дешевым материалом, что позволяет снизить стоимость производства заявленного гидронного котла.

Выполнение активаторов отбора тепла из нержавеющей стали благодаря физическим и химическим свойствам указанного материала позволяет максимально эффективно упорядочить процесс теплообмена между теплообменником и камерой сгорания котла, при этом возможно избежать коррозионного повреждения наружных поверхностей теплообменника и отдельных его составляющих при длительном использовании, максимальной влажности воздуха в камере сгорания котла, аварийном повреждении теплообменника.

Выполнение сетки микрофакельной горелки из вольфрама обуславливает максимальную продолжительность и надежность использования горелки, поскольку вольфрам является чрезвычайно термостойким материалом (температура плавления - 3422°С), имеет высокую коррозионную стойкость (медленно окисляется при температуре красного каления). Указанные свойства вольфрама позволяют длительное время подвергать изделия из него воздействию высокой температуры без повреждения структуры изделий, а также использовать их в условиях резкого перепада температур и большой влажности воздуха. Кроме того, вольфрам характерен высокой ковкостью, что облегчает производство сетки из вольфрамовых нитей, которое не требует сложного оборудования и больших энергозатрат, что, соответственно, удешевляет горелку в целом.

Использование устройства микропроцессорного управления работой котла избавляет от необходимости постоянного контроля за работой гидронного котла и постоянного присутствия оператора в помещении, где расположен гидронный котел. Кроме того, все параметры работы гидронного котла могут быть введены или изменены с помощью простых операций с программным обеспечением устройства микропроцессорного управления без механического вмешательства в систему подачи теплоносителя или систему подачи топлива и воздуха. Также использование устройства микропроцессорного управления работой котла позволяет автоматически поддерживать заданные параметры работы котла. Все это делает использование заявленного гидронного котла простым и удобным, а также избавляет от необходимости в большом количестве обслуживающего технического персонала.

Конструкция и принцип работы заявленного гидронного котла поясняется с помощью следующих изображений:

Фиг. 1 - Схема конструкции гидронного котла с усовершенствованным теплообменником;

Фиг. 2 - Схема конструкции теплообменника заявленного гидронного

котла;

Фиг. 3 - Схематическое изображение теплообменника заявленного гидронного котла в поперечном сечении;

Фиг. 4 - Изображение модульного соединения трех заявленных гидронных котлов.

На Фиг. 1 схематически изображен предпочтительный, но не исключительный, вариант исполнения заявленного гидронного котла с усовершенствованным теплообменником, который включает корпус 2, имеющий стенки в виде защитных декоративных панелей 4, в частности переднюю стенку, на которой расположены газоход 9, отверстие для слива конденсата 10, заднюю стенку, которая содержит заднюю часть теплообменника 1, и выполненные в ребрах прорези 11. Во внутреннем пространстве корпуса 2 котла расположен теплообменник 1, в центральной части которого расположена микрофакельная горелка 3 и который соединен с трубой подачи газового топлива 6, входным патрубком 7 и выходным патрубком 8. Корпус 2 котла установлен на установочную раму 5.

В предпочтительном варианте выполнения корпус 2 котла имеет форму прямоугольного параллелепипеда, причем задняя стенка имеет выпуклый выступ 20, в котором размещена задняя часть теплообменника 1. Внутреннее пространство корпуса 2 котла является топкой, в которой размещается теплообменник 1 и происходит процесс сгорания топлива и теплообмена между теплообменником и теплоносителем. Во время работы заявленного гидронного котла топка наполняется смесью отходящих газов и атмосферного воздуха. Сквозь прорези 11, выполненные в ребрах корпуса 2 котла, в топку попадает атмосферный воздух, который охлаждает стенки котла и подпитывает горение топлива в микрофакельной горелке 3. Конденсат влаги, которая содержится в атмосферном воздухе и оседает в топке при работе котла, выходит из топки через отверстие для слива конденсата 10. Отходящие газы, которые являются продуктами сгорания топлива, поступающего к теплообменнику 1, удаляются из топки через газоход 9.

Защитные декоративные панели 4 образуют стенки корпуса котла 2 и выполнены с возможностью снятия или открытия. Защитные декоративные панели 4 могут быть выполнены из нержавеющей стали или твердого сплава (например, сплава ванадия и хрома, титана и хрома) и покрыты краской, эмалью или другим защитным покрытием. На поверхность защитных декоративных панелей 4 может быть нанесена маркировка или другие изображения. В случае повреждения теплообменника 1 или возникновения необходимости в его осмотре и ремонте соответствующая защитная декоративная модель снимается или открывается для доступа к топке.

По трубе подачи газового топлива 6 газообразное топливо попадает в теплообменник 1, где происходит его смешивание с атмосферным воздухом и сжигание. По входному патрубку 7 теплоноситель попадает в теплообменник 1 и после нагревания в теплообменнике 1 по выходному патрубку 8 выходит из теплообменника 1 и подается к потребителям.

На Фиг. 2 схематически изображен предпочтительный, но не исключающий, вариант исполнения теплообменника заявленного гидронного котла, который включает распределительный коллектор 12, выполненный с соединенными между собой полостями для циркуляции теплоносителя А, Б, В, Г, Д, обратный коллектор 13, который имеет соответствующие полости для циркуляции теплоносителя (на чертеже не показаны), расположенные параллельно по окружности в два слоя между указанными коллекторами трубы теплообменника 14, которые окружают микрофакельную горелку 3. Внешний слой труб теплообменника 14 покрыт активаторами отбора тепла 15, которые прикреплены к наружному слою труб теплообменника 14 с помощью двух удерживающих пружин 16. Микрофакельная горелка 3 соединяется с системой подачи топлива, которая состоит из камеры со смесителем Вентури 17 и камеры с вентилятором с частотным регулированием скорости вращения 18. Полость для циркуляции теплоносителя А распределительного коллектора 12 соединена с входным патрубком 7, а полость для циркуляции теплоносителя Д соединена с выходным патрубком 8.

Теплообменник заявленного гидронного котла целиком размещен в топке в горизонтальном положении, причем распределительный коллектор 12 прикреплен к передней стенке корпуса котла, обратный коллектор 13 прикреплен к задней стенке корпуса котла, а система подачи топлива расположена в выпуклом выступе корпуса 20. Оба коллектора имеют равное количество полостей для циркуляции теплоносителя. В предпочтительном варианте выполнения заявленного гидронного котла с усовершенствованным теплообменником оба коллектора выполнены из чугуна и имеют восемь полостей для циркуляции теплоносителя.

Трубы теплообменника 14 расположены между распределительным коллектором 12 и обратным коллектором 13 и сообщаются с полостями для циркуляции теплоносителя обоих коллекторов, причем соединения труб теплообменника 14 с полостями для циркуляции теплоносителя распределительного коллектора 12 выполнены с возможностью движения концевых частей труб теплообменника 14 относительно перпендикуляра к плоскости передней стенки корпуса котла, а соединения концевых частей труб теплообменника 14 с полостями для циркуляции теплоносителя обратного коллектора 13 выполнены жестко закрепленными. Трубы теплообменника 14 выполнены оребренными для увеличения площади теплопередачи. Оребрение труб теплообменника 14 имеет вид пластин с отверстием в центральной части, которые могут быть нанизаны на указанные трубы теплообменника или выполнены с трубами теплообменника за одно целое. В преимущественном, но не исключительном, варианте исполнения трубы теплообменника 14 выполнены из меди и имеют диаметр 22 мм, а пластины оребрения имеют округлую форму и высоту 8 мм над уровнем поверхности труб.

Толщина стенок обоих коллекторов заявленного гидронного котла и труб теплообменника должна предоставлять возможность указанным составляющим заявленного гидронного котла выдерживать давление, по меньшей мере, в 10 бар.

Активаторы отбора тепла 15 расположены вокруг труб теплообменника 14 и имеют вид пластин, каждая из которых плотно прилегает к участку внешнего слоя труб теплообменника 14 и повторяет его форму. В предпочтительном варианте выполнения активаторы отбора тепла 15 выполнены из нержавеющей стали, а их совокупность полностью охватывает контур наружного слоя труб теплообменника. Активаторы отбора тепла 15 крепятся к наружному слою труб теплообменника 14 с помощью двух удерживающих пружин 16, которые охватывают совокупность активаторов отбора тепла в передней и задней частях теплообменника.

Камера со смесителем Вентури 17 соединяется с трубой подачи газового топлива и камерой, в которой расположен вентилятор с частотным регулированием скорости вращения 18, а та, в свою очередь, соединена с микрофакельной горелкой 3. Микрофакельная горелка 3 состоит из зажигательной части (на чертеже не показана) и сетки из жаростойкого металла, расположенной в центральной части теплообменника. В предпочтительном варианте выполнения сетка микрофакельной горелки 3 выполнена из вольфрама и имеет цилиндрическую форму.

На Фиг. 4 изображен вид модульной конструкции, состоящей из трех заявленных гидронных котлов, и может быть образована установкой заявленных гидронных котлов друг над другом и их присоединением к общей системе подачи теплоносителя и совместной трубе подачи газового топлива. Также на фиг. 4 изображен вариант выполнения заявленного гидронного котла с усовершенствованным теплообменником, который снабжен устройством микропроцессорного управления работой котла 19. В изображенном варианте выполнения устройства микропроцессорного управления работой котла 19 установлены в выпуклых выступах 20 каждого из котлов модуля и имеют панели управления, расположенные в выемках выпуклых выступов 20. В качестве устройства микропроцессорного управления работой котла может быть использовано, например, автоматическое устройство Honeywell 5475G 1111.

Заявленный гидронный котел с усовершенствованным теплообменником работает следующим образом.

К микрофакельной горелке 3 через трубу подачи газового топлива 6, смеситель Вентури 17 и вентилятор с частотным регулированием скорости вращения 18 подается топливная газовая смесь, которая зажигается в зажигательной части микрофакельной горелки 3. После этого через входной патрубок 7 в полость для циркуляции теплоносителя А распределительного коллектора 12 под давлением со скоростью более 2 м/с подается жидкий теплоноситель (вода), который проходит путь по соответствующим трубам теплообменника 14 до соответствующей полости для циркуляции теплоносителя обратного коллектора 13, после чего теплоноситель попадает в соединенные с указанной полостью полости для циркуляции теплоносителя обратного коллектора 13, а оттуда - в следующие по ходу теплоносителя трубы теплообменника 14 и полости для циркуляции теплоносителя Б распределительного коллектора 12.

Далее теплоноситель поочередно проходит по всем трубам теплообменника 14 и полостям для циркуляции теплоносителя обоих коллекторов, нагреваясь до установленной конечной температуры. При этом движение теплоносителя характеризуется турбулентностью, что препятствует образованию накипи на стенках труб теплообменника 14 и полостей для циркуляции теплоносителя обоих коллекторов и усиливает отбор тепла теплоносителем.

После нагрева нагретый теплоноситель попадает в полость для циркуляции теплоносителя Д, а оттуда - в выходной патрубок 8 и подается к потребителям. При этом трубы теплообменника 14 и активаторы отбора тепла 15 отбирают тепло, которое выделяет микрофакельная горелка 3 и отходящие газы, атмосферный воздух, который поступает через прорези 11 в корпус котла, охлаждает стенки топки, а отходящие газы, выходя из теплообменника, удаляются через газоход 9. Благодаря заявленной конструкции теплообменника интенсивный отбор тепла из отходящих газов позволяет снизить их температуру максимум до 130°С.

В случае возникновения необходимости в увеличении объема нагретого теплоносителя и, соответственно, увеличении мощности установки нагрева теплоносителя, заявленные гидронные котлы могут быть объединены в модули из двух или трех котлов, один или два из которых установлены над другим в вертикальной плоскости. Такое объединение возможно осуществить, присоединив котлы модуля к общей системе подачи теплоносителя и совместной трубе подачи газового топлива.

В случае возникновения необходимости в ремонте или техническом осмотре заявленного гидронного котла теплообменник или его отдельные элементы беспрепятственно демонтируются из топки без общего демонтажа корпуса котла. При этом поврежденные в результате аварийных факторов детали теплообменника, например трубы теплообменника, легко заменить без дополнительных сложных технологических процедур. При этом перерыв в работе котла является минимальным, поскольку после быстрой замены поврежденных деталей заявленный котел возможно снова выводить на рабочую мощность.

При пробном запуске гидронного котла заявленной конструкции экспериментальным путем было установлено, что при габаритных размерах котла 697×1097×766 мм, площади теплообмена котла 9,28 м², теплообменнике, расчитанном на 17 л теплоносителя, мощности горелки 270 кВт, минимальной температуре теплоносителя на входе 50°С, диаметре патрубка отходящих газов 150 мм, диаметре условного прохода входного и выходного патрубков воды 65 мм достигаются следующие показатели работы гидронного котла:

- максимальная тепловая мощность - 243 кВт;

- номинальная тепловая мощность - 225 кВт;

- минимальная тепловая мощность - 45 кВт;

- коэффициент полезного действия - 94,6%;

- максимальная температура теплоносителя на выходе - 90°С;

- минимальный расход воды при Δt=20°С - 2,69 л/с;

- потеря давления на стороне воды при Δt=20°С - 190 мбар;

- проектный расход воды при Δt=11°С - 4,89 л/с;

- потеря давления на стороне воды при Δt=11°С - 595 мбар;

- расчетный расход топлива (природного газа) - 25,57 нм³/ч;

- минимальный расход топлива (природного газа) - 5,05 нм³/ч;

- максимальная температура отходящих газов - 129°С;

- давление отходящих газов - 1,5 мбар;

- уровень шума на расстоянии 1 м - 65 дБ;

- вес гидронного котла - 340 кг;

- эмиссия СО - 62⋅5 мг/м³;

- потребляемая мощность электроэнергии - не более 150 Вт.

Соответственно модуль из трех указанных котлов имеет номинальную мощность равную 675 кВт, при этом в результате установки котлов в модуле друг над другом в вертикальной плоскости модуль занимает в помещении площадь, которую занимает один заявленный гидронный котел. Вместе с тем объем вредных выбросов (в частности, азотистых соединений) был снижен до показателей, регламентированных стандартами экологической безопасности ЕВРО-5, в результате чего заявленный гидронный котел и модули, составленные из указанных котлов, возможно использовать в зонах с повышенными требованиями к чистоте воздуха, например курортных зонах, санаториях, больницах и т.д. По сравнению с ближайшим аналогом значительно снижен уровень шума, который возникает при работе котла, а также на 30% снижен расход топлива.

В существующих источниках патентной и научно-технической информации не обнаружено водогрейного водотрубного котла с принудительной циркуляцией теплоносителя и многоходовой схемой скоростного прохождения воды через теплообменник, который имеет заявленную совокупность существенных признаков, поэтому представленное техническое решение соответствует критерию «новизна».

Предложенное техническое решение промышленно применимо, так как не содержит в своем составе никаких конструктивных элементов или материалов, которые невозможно воспроизвести на современном этапе развития техники в условиях промышленного производства.

Claims (6)

1. Гидронный котел с усовершенствованным теплообменником, содержащий топку, заднюю и переднюю стенки, газоход и водотрубный теплообменник, образованный горизонтальными оребренными трубами, расположенными непосредственно в топке в два слоя параллельно друг другу по окружности или овалу, причем в задней части котла трубы теплообменника жестко закреплены, а в передней части выполнены с возможностью свободного перемещения относительно передней стенки котла, отличающийся тем, что снабжен микрофакельной горелкой, которая включает сетку из жаростойкого металла, активаторами отбора тепла, которые расположены вокруг труб теплообменника, и двумя коллекторами, которые расположены в топке котла, причем один коллектор прикреплен к передней стенке с возможностью свободного перемещения, а другой коллектор жестко закреплен на задней стенке, и оба коллектора имеют полости для циркуляции теплоносителя, соединенные с трубами теплообменника.

2. Гидронный котел с усовершенствованным теплообменником по п. 1, отличающийся тем, что трубы теплообменника выполнены из меди.

3. Гидронный котел с усовершенствованным теплообменником по п. 1, отличающийся тем, что коллекторы выполнены из чугуна.

4. Гидронный котел с усовершенствованным теплообменником по п. 1, отличающийся тем, что активаторы отбора тепла выполнены из нержавеющей стали.

5. Гидронный котел с усовершенствованным теплообменником по п. 1, отличающийся тем, что сетка из жаростойкого металла микрофакельной горелки выполнена из вольфрама.

6. Гидронный котел с усовершенствованным теплообменником по п. 1, отличающийся тем, что снабжен устройством микропроцессорного управления работой котла.

Images