RU202243U1 - Регулятор подвода воздуха конвекционного газового котла - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, в частности к котлам конвекционного типа, устройствам подвода воздуха для горения, и может быть использована в децентрализованных и автономных системах отопления и горячего водоснабжения зданий. Котел конвекционного типа с закрытой камерой сгорания состоит из горелки, теплообменника, вентилятора удаления дымовых газов, оснащенного электрическим мотором асинхронного типа с постоянной скоростью вращения ротора, промежуточной камерой поступления воздуха из раздельных воздушных каналов. С помощью регулируемого по площади клапана подачи воздуха, регулировка которого выполняется на объекте размещения котла, при конкретных технических характеристиках дымоходов и каналов забора воздуха путем установки необходимой позиции клапана по цвету пламени горения и показаниям переносных газоанализаторов. Регулировочный клапан оснащен штоком, выведенным на поверхность корпуса котла. Регулировка выполняется один раз при установке и наладке работы котла и не требует повторных изменений. После регулировки положение регулировочного клапана фиксируется. Полезная модель имеет более высокий коэффициент энергетической эффективности и позволяет сократить выбросы парниковых газов, возникающих при работе котлов систем отопления и горячего водоснабжения. 1 ил.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится и области теплоэнергетики, в частности к котлам конвекционного типа, устройствам подвода воздуха для горения, и может быть использована в децентрализованных и автономных системах отопления и горячего водоснабжения зданий.

Уровень техники

Известен котел наружного размещения, содержащий гидротеплоизолированный корпус с размещенным в нем теплообменником с прямой и обратной линиями, горелочным устройством, основанием дымовой трубы, циркуляционным насосом, при этом он дополнительно снабжен автоматическим клапаном с постоянно открытым соплом, а циркуляционный насос снабжен подающим и всасывающим патрубками и расположен вдоль обратной линии, причем автоматический клапан с постоянно открытым соплом установлен между соединениями патрубков на обратной линии (см. патент RU №2436018, МПК F24H 1/00, от 07.06.2010 г.).

Недостатком данного котла является невысокая надежность, низкий коэффициент энергетической эффективности, большие размеры, забор воздуха, необходимого для горения происходит непосредственно из атмосферы через постоянно открытые каналы воздухозабора.

Известен конденсационный котел наружного размещения, содержащий гидротеплоизолированный корпус, внутри которого установлены газогорелочное устройство, жаротрубный теплообменник с прямой и обратной линиями, коаксиальный дымоход, соединенный с дымовой трубой, дополнительно снабженным конденсационным теплообменником и центробежным вентилятором, при этом коаксиальный дымоход с конденсационным теплообменником установлены за жаротрубным теплообменником в основании дымовой трубы, а в верхней части гидротеплоизоляционного корпуса, за жаротрубным теплообменником, установлен центробежный вентилятор с возможностью преодоления дополнительного сопротивления движения дымовых газов в коаксиальном дымоходе (см. патент RU №2449225, МПК F24H 1/00, опубликован 27.04.2012 г.).

Недостатком данной конструкции являются большие габариты и сложности обслуживания, высокая стоимость, забор воздуха происходит через постоянно открытые воздушные каналы.

Представленные выше конструкции котлов не могут быть применены для поквартирного отопления и горячего водоснабжения в многоэтажных домах или для объектов малых площадей из-за их габаритов.

Известен водогрейный котел наружного размещения, содержащий теплогидроизолированный корпус с размещенным в нем теплообменником с прямой и обратной линиями, горелочным устройством, узлом автоматической подпитки теплоносителя, отличающийся тем, что в теплогидроизолированном звукоизолирующем корпусе выполнены канал забора воздуха для образования горючей смеси и канал удаления продуктов сгорания, снабженные запорными двухпозиционными клапанами, имеющие электромагнитные приводы, обеспечивающие герметичность в периоды пауз работы котла и при любых порывах ветра (см. патент на полезную модель RU №199017, МПК F24H 1/10, F24H 1/08 от 07.08.2020 г.).

Однако при использовании котлов конвекционного типа при работе часто не учитываются конкретные условия размещения котлов и конструкции дымоходов. Необходима настройка объемов поступления воздуха для образования оптимальной газовоздушной смеси непосредственно на объекте размещения котла. В случае неоптимального соотношения горючего газа и воздуха в газовоздушной смеси для работы конвекционного газового котла возможно увеличение выбросов парниковых газов СО и NOx и снижение эффективности работы котла.

Из открытых источников (Торопов А.Л., «Настенные газовые котлы автономных систем теплоснабжения. История создания. Основные элементы. Классификация. Часть 1. Конвекционные настенные газовые котлы, учебное пособие». - М.: Издательский дом Академии Естествознания, 2020. - 60 с. ISBN 978-5-91327-630-8 DOI 10. 17513/пр.4Н) известно, что конвекционные газовые котлы предназначены для работы без образования конденсата дымовых газов на теплообменнике. Основными элементами конвекционного газового котла являются: первичный теплообменник, атмосферная газовая горелка, вентилятор системы дымоудаления с асинхронным мотором постоянной скорости вращения, группой распределения гидравлических потоков, вторичным теплообменником, блоком системы управления работой котла, дымоходом ударения продуктов сгорания и каналами подвода воздуха, необходимого для горения. Из открытых источников (Торопов А.Л., «Настенные газовые котлы автономных систем теплоснабжения. История создания. Основные элементы. Классификация. Часть 1. Конвекционные настенные газовые котлы, учебное пособие)). - М.: Издательский дом Академии Естествознания, 2020. - 60 с. ISBN 978-5-91327-630-8 DOI 10. 17513/пр.411) известно, что работа вентилятора системы дымоудаления конвекционного котла происходит на постоянной скорости вращения ротора и не зависит от конкретных условий установки котла. Возможность применения котлов, указанная заводом изготовителем, определяется минимальными и максимальными значениями длин дымоходов, минимальной и максимальной мощность работы котла во всех случаях работы, производительность вентиляционной установки дымоудаления не меняется, так как это не предусмотрено конструкцией.

Поскольку вентилятор системы дымоудаления конвекционных котлов работает на постоянной скорости, а дымоходы и каналы подачи воздуха для горения зависят от конкретного объекта, в котором размещен котел, и необходимая мощность работы котла меняется в несколько раз, то при фиксированной скорости вращения вентилятора происходит неэффективное, одинаковое во всем диапазоне изменения тепловой мощности, смесеобразование воздушно газовой горючей смеси, использованной при горении (Торопов А.Л., «Настенные газовые котлы автономных систем теплоснабжения. История создания. Основные элементы. Классификация. Часть 2. Конденсационные настенные газовые котлы. - М.: Издательский дом Академии Естествознания, 2020. - 68 с. ISBN 978-5-91327-642-1 DOI 10.17513/пр.417).

Неэффективное смесеобразование приводит к значительным выбросам парниковых газов и потере коэффициента полезного действия теплоэнергетической установки.

Регулирование объемов воздуха, необходимого для горения, возможно только на объекте размещения котла, поскольку только в этом случае известны характеристики конкретных дымоходов и каналов подачи воздуха.

По технической сути наиболее близким к предлагаемой полезной модели, является двухконтурный настенный газовый котел (патент на полезную модель RU №168389, МПК F24H 1/00, от 23.06.2016 г)

Котел, содержащий вентилятор, главный теплообменник, контрольный датчик температуры, газовую горелку, электрозапальник, датчик наличия факела, блок электронного регулирования, датчик протока нагреваемой воды для горячего водоснабжения, газовый вентиль, вторичный теплообменник, контрольный датчик температуры, датчик температуры нагреваемой воды для горячего водоснабжения, напорную трубу контура отопительной воды, обратную трубу контура отопительной воды, подающую трубу контура нагреваемой воды для горячего водоснабжения, обратную трубу контура для горячего водоснабжения, запорные электромагнитные клапаны на напорной и обратной трубах отопления, запорный электромагнитный клапан перед вторичным теплообменником, датчик давления отопительной воды, датчик работы вентилятора, автоматический выпускной клапан, предохранительный клапан, водяной насос, трубу подпитки, обратный клапан, подпиточный насос, бак с подпиточной водой, механизм автоматического перемещения электрозапальника, отличающийся тем, что имеется газоанализатор окислов азота в продуктах сгорания, имеется датчик температуры наружного воздуха, подаваемого на горение, имеется газоанализатор состава топливного газа, подаваемого на горение. Недостатком предложенной конструкции является то, что снижение выбросов парниковых газов, возникающих при горении газообразного топлива, происходит за счет снижения температуры пламени горелки, возникающих по сигналу газоанализатора, входящего в состав котла. Однако, при снижении мощности котла, снижается тепловая мощность всей системы теплоснабжения. Это ограничивает применение прототипа при низких температурных условиях окружающей среды.

Раскрытие сущности полезной модели

Задачей предлагаемой полезной модели является разработка устройства, регулирующего объем воздуха, поступающего в котел из каналов воздухозабора. Данная регулировка может осуществляться изменением величины проходного сечения внутренних каналов котла, обеспечивающих подачу воздуха в зону горения газовоздушной смеси.

Технический результат достигается с помощью забора воздуха из раздельных каналов центрального дымохода. Для обеспечения забора воздуха в конструкции котла размещена промежуточная камера. А также технический результат достигается с помощью размещения регулируемого по площади клапана подачи воздуха в горелку котла. Регулировка выполняется на объекте размещения котла, при конкретных технических характеристиках дымоходов и каналов забора воздуха путем установки необходимой позиции клапана по цвету пламени горения и показаниям переносных газоанализаторов. Регулировочный клапан оснащен штоком, выведенным на поверхность корпуса котла. Регулировка выполняется один раз при установке и наладке работы котла и не требует повторных изменений. После регулировки положение регулировочного клапана фиксируется.

Краткое описание чертежей.

На фигуре 1 дана схема котла конвекционного типа с закрытой камерой сгорания.

Осуществление полезной модели.

Котел конвекционного типа с закрытой камерой сгорания состоит из горелки 1, в которую поступает горючий газ под давлением, теплообменника 2, в который поступает холодная вода (теплоноситель) и выходит нагретая вода (теплоноситель), продукты сгорания (дымовые газы) выводятся с помощью вентилятора 3, оснащенного электрическим мотором асинхронного типа с постоянной скоростью вращения ротора. Воздух, необходимый для горения, поступает в Зону I из раздельных каналов подачи воздуха, направление указано стрелками Б. Из Зоны I, воздух поступает в Зону II закрытой камеры через отверстие с клапаном 4, проходное сечение которого определяется механизмом линейного перемещения 5. Регулировка положения клапана 4 вынесена на внешнюю поверхность котла, что позволяет проводить настройку без его разборки.

Из Зоны II, воздух попадает в зону горелки 1, смешивается с горючим газом, воспламеняется и вырабатывает в процессе горения тепловую энергию. Оптимальное соотношение объемов воздуха и горючего газа определено установленным сечением регулируемого клапана 4 с помощью механизма линейного перемещения 5, при настройке работы котла на конкретном объекте по цвету пламени горения и показаниям переносных газоанализаторов.

Предлагаемая полезная модель, по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями, имеет преимущество в более высоком коэффициенте энергетической эффективности, поскольку этот показатель зависит от правильного соотношения объемов горючего газа и воздуха, которые уникальны на каждом объекте. Именно возможность регулировки объемов поступления воздуха позволяет достичь максимальных результатов эффективности сгорания газовоздушной смеси и минимизировать выбросы парниковых газов.

Claims (2)

1. Котел конвекционного типа с закрытой камерой сгорания, состоящий из горелки, теплообменника, вентилятора удаления дымовых газов, оснащенного электрическим мотором асинхронного типа с постоянной скоростью вращения ротора, промежуточной камерой поступления воздуха из раздельных воздушных каналов, отличающийся тем, что воздух из промежуточной камеры поступает в закрытую камеру сгорания через регулируемое по площади сечение клапана.

2. Котел по п. 1, отличающийся тем, что механизм регулировки проходного сечения клапана выведен на внешний корпус котла.

Images