RU209217U1

RU209217U1 - Condensing boiler

Info

Publication number: RU209217U1
Application number: RU2021122798U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Михайлович Вертугин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Северо-западное снабжение"
Priority date: 2021-07-30
Filing date: 2021-07-30
Publication date: 2022-02-07

Abstract

Полезная модель относится к теплоэнергетике, к водогрейным котлам малой и средней тепловой производительности, работающим на газе, для систем отопления. Новый технический результат достигается тем, что котел конденсационный дополнительно содержит встроенный теплообменник с самоочищением водяной рубашки теплообменника котла и встроенный нейтрализатор конденсата дымовых газов в нижней части котла, заполненный гранулами нейтрализатора. Внутреннее сечение трубок теплообменника представляет собой объемные спиралевидные нарезки по всей длине трубок. В корпусе котла размещен блок управления для регулировки и выбора оптимальных параметров скорости и температурного режима течения теплоносителя через водяную рубашку теплообменника закрытой системы отопления. Заправка встроенного нейтрализатора конденсата дымовых газов котла осуществляется через трубу загрузки гранул нейтрализатора, доступ к которой возможен без демонтажа кожуха корпуса котла. Технический результат заключается в повышении технико-экономических показателей работы котла за счет раскисления и охлаждения конденсата, возникающего при сгорании топлива, а также повышении износостойкости и срока эксплуатации (работы) закрытой системы отопления.The utility model relates to thermal power engineering, to water-heating boilers of small and medium thermal output, running on gas, for heating systems. The new technical result is achieved by the fact that the condensing boiler additionally contains a built-in heat exchanger with self-cleaning water jacket of the boiler heat exchanger and a built-in flue gas condensate neutralizer in the lower part of the boiler, filled with neutralizer granules. The internal section of the heat exchanger tubes is a three-dimensional spiral cuts along the entire length of the tubes. A control unit is located in the boiler body to adjust and select the optimal parameters for the speed and temperature regime of the coolant flow through the water jacket of the heat exchanger of a closed heating system. The filling of the built-in flue gas condensate neutralizer of the boiler is carried out through the pipe for loading the neutralizer pellets, which can be accessed without dismantling the casing of the boiler body. The technical result consists in improving the technical and economic performance of the boiler by deoxidizing and cooling the condensate that occurs during fuel combustion, as well as increasing the wear resistance and service life (operation) of the closed heating system.

Description

Полезная модель относится к теплоэнергетике, к водогрейным котлам малой и средней тепловой производительности, работающим на газе, для систем отопления. The utility model relates to thermal power engineering, to water-heating boilers of small and medium thermal output, running on gas, for heating systems.

Известен конденсационный водогрейный котел с размещением внутри корпуса газогорелочного устройства, теплообменника прямой и обратной линии, с системой наружного конденсатоотвода, дымовой трубой и циркуляционным насосом. Теплообменник конденсационной части расположен в нижней части котла. Поверхность теплообменника состоит из гофрированной нержавеющей стали. Газогорелочное устройство, установленное внутри котла, вырабатывает тепло, которое улавливается теплообменником котла, при этом отработанные газы удаляются за счет естественной тяги дымовой трубы в атмосферу, а дымовые газы омывают теплообменник конденсатной части, равномерно распределяясь с помощью обтекателя, при этом теплоноситель из теплообменника котла поступает по прямой линии котла в вертикальный стояк. На поверхности образуется конденсат, который стекает по внутренней поверхности дымовой трубы, минуя теплообменник котла, попадает в основание дымовой трубы и через конденсатоотводящую трубку удаляется из котла наружного размещения (см. патент RU 2440538, МПК F24H 1/00, опубл. 20.01.2012).Known condensing boiler with placement inside the housing of the gas burner device, the heat exchanger of the direct and return lines, with an external condensate drainage system, a chimney and a circulation pump. The condensing part heat exchanger is located at the bottom of the boiler. The surface of the heat exchanger is made of corrugated stainless steel. The gas burner installed inside the boiler generates heat that is captured by the boiler heat exchanger, while the exhaust gases are removed due to the natural draft of the chimney into the atmosphere, and the flue gases wash the heat exchanger of the condensate part, evenly distributed with the help of a fairing, while the heat carrier from the boiler heat exchanger enters in a straight line of the boiler into a vertical riser. Condensate is formed on the surface, which flows down the inner surface of the chimney, bypassing the boiler heat exchanger, enters the base of the chimney and is removed from the outdoor boiler through the condensate pipe (see patent RU 2440538, IPC F24H 1/00, publ. 20.01.2012) .

Недостатком конструкции данного котла является сложность и объемность конструкции, большие финансовые затраты на установку системы нейтрализации конденсата в корпусе котла и промывку теплообменной системы аппарата, а также на проведение ремонтных работ.The disadvantage of the design of this boiler is the complexity and volume of the design, high financial costs for installing a condensate neutralization system in the boiler body and flushing the heat exchange system of the apparatus, as well as for repair work.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является конденсационный котел (прототип), состоящий из основной секции с нагревательным элементом в виде газогорелочного устройства полного предварительного смешивания горючей смеси, расположенного в верхней части конденсационного котла, теплообменника, дымохода. Дополнительно конденсационный котел состоит из последовательного вертикального соединения конвекционных и конденсационных кассет теплообменника котла, внутри которых размещены спирально свитые гофрированные трубы из нержавеющей стали, с применением газосмесительной горелки предварительного смешивания газообразного или жидкого топлива и воздуха. Конструкция представляет собой две кассеты: в верхней - конвекционная, в нижней - конденсационная. Конденсационные кассеты выполнены в виде обечайки с фланцами, в которые вставлены последовательно соединенные плоские спирали из гофрированной трубы, выполненной из кислотостойкой нержавеющей стали (см. патент RU 2725739, МПК F24H 1/00, опубл. 03.07.2020, бюл. №19).The closest in technical essence and achieved positive effect is a condensing boiler (prototype), consisting of a main section with a heating element in the form of a gas burner device for complete pre-mixing of the combustible mixture, located in the upper part of the condensing boiler, heat exchanger, chimney. Additionally, the condensing boiler consists of a serial vertical connection of convection and condensing cassettes of the boiler heat exchanger, inside which spirally wound corrugated stainless steel pipes are placed, using a gas-mixing burner for pre-mixing gaseous or liquid fuel and air. The design consists of two cassettes: in the upper one - convection, in the lower one - condensation. Condensation cassettes are made in the form of a shell with flanges, into which series-connected flat spirals are inserted from a corrugated pipe made of acid-resistant stainless steel (see patent RU 2725739, IPC F24H 1/00, publ. 03.07.2020, bull. No. 19).

Недостатком данного котла является сложность конструкции, отсутствие в системе нейтрализатора кислой среды конденсата, встроенного в корпус котла, и необходимость демонтажа теплообменного аппарата для проведения прочистки системы отопления.The disadvantage of this boiler is the complexity of the design, the absence of a condensate acid neutralizer built into the boiler body, and the need to dismantle the heat exchanger to clean the heating system.

Технический результат, достигаемый заявленной полезной моделью, заключается в повышении технико-экономических показателей работы котла за счет раскисления конденсата, возникающего при сгорании топлива.The technical result achieved by the claimed utility model is to improve the technical and economic performance of the boiler due to the deoxidation of condensate that occurs during the combustion of fuel.

Технический результат достигается тем, что котел конденсационный, состоящий из основной секции с нагревательным элементом в виде газогорелочного устройства полного предварительного смешивания горючей смеси, расположенного в верхней части конденсационного котла, теплообменника, дымохода, в отличие от прототипа, дополнительно содержит встроенный нейтрализатор конденсата дымовых газов в нижней части котла, заполненный гранулами нейтрализатора.The technical result is achieved by the fact that the condensing boiler, consisting of a main section with a heating element in the form of a gas burner device for complete pre-mixing of the combustible mixture, located in the upper part of the condensing boiler, heat exchanger, chimney, unlike the prototype, additionally contains a built-in flue gas condensate neutralizer in bottom of the boiler, filled with neutralizer pellets.

Полезная модель иллюстрируется рисунками, где на фиг.1 представлена конструктивная схема заявленной полезной модели; фиг.2 - конструктивная модель теплообменника в разрезе; фиг.3 - разрез трубы теплообменника; фиг.4 - 3D-вид упрощенной модели котла в разрезе; фиг.5 - упрощенная разборная модель котла (для наглядности представления внутреннего размещения); фиг.6 - нейтрализатор конденсата.The utility model is illustrated by drawings, where figure 1 shows a structural diagram of the claimed utility model; figure 2 - constructive model of the heat exchanger in section; figure 3 - section of the heat exchanger pipe; Fig.4 - 3D view of a simplified model of the boiler in section; Fig.5 - simplified collapsible model of the boiler (for clarity of representation of the internal placement); Fig.6 - condensate neutralizer.

Котел конденсационный (фиг.1, фиг.2) состоит из автоматической газосмесительной горелки 1, теплообменника 2, трубок теплообменника 3, обратной трубы в теплообменник 4, подающей трубы из теплообменника 5, конденсатосборника 6, нейтрализатора конденсата 7, дымохода 8, отвода конденсата котла 9, отвода технической воды 10, трубы загрузки гранул нейтрализатора 11, кожуха корпуса котла 12.The condensing boiler (Fig.1, Fig.2) consists of an automatic gas mixing burner 1, a heat exchanger 2, tubes of the heat exchanger 3, a return pipe to the heat exchanger 4, a supply pipe from the heat exchanger 5, a condensate collector 6, a condensate neutralizer 7, a chimney 8, a condensate drain from the boiler 9, industrial water outlet 10, neutralizer pellet loading pipe 11, boiler casing 12.

Конструкция состоит из автоматической газосмесительной горелки 1 (фиг.1, фиг.2), размещенной в верхней внутренней части теплообменника 2. Газосмесительная горелка 1 обеспечивает оптимальный режим равномерного горения пламени, за счет чего достигается возможность поддерживать постоянные параметры скорости и температуры потока теплоносителя через теплообменник 2. Внутреннее сечение трубок теплообменника 3 (фиг.3) представляет собой объемные спиралевидные нарезки по всей длине трубок, что обеспечивает постоянное смешение потоков теплоносителя и обеспечивает поток теплоносителя без образования газовых пустот и мест закипания теплоносителя. В корпусе котла размещен блок управления для регулировки и выбора оптимальных параметров скорости и температурного режима течения теплоносителя через водяную рубашку теплообменника закрытой системы отопления. В процессе подачи и прохождения теплоносителя через обратную трубу в теплообменник 4, в водяной рубашке теплообменника 2 происходит подогрев теплоносителя дымовыми газами. Подогретый теплоноситель выходит в систему отопления через подающую трубу из теплообменника 5. В результате отдачи теплоты дымовыми газами на подогрев теплоносителя через обратную трубу в теплообменник 4 в нижней части теплообменника 2 из-за достижения температуры «точки росы» образуется жидкий конденсат, имеющий кислую среду, выбросы которого загрязняют окружающую среду. Образующийся конденсат нельзя напрямую отводить в систему канализации, его следует нейтрализовать с помощью нейтрализатора конденсата. Концентрация конденсата в конденсатосборнике 6 позволяет разместить нейтрализатор конденсата 7 в нижней части котла. При этом часть конденсата образуется в нижней части дымохода 8. За счет конструктивных особенностей угла присоединения дымохода 8 к конденсатосборнику 6 (фиг.4, фиг.5), конденсат не скапливается на стенках дымохода 8. Через отвод конденсата котла 9 осуществляется его подача в нейтрализатор 7. При прохождении конденсата через нейтрализатор конденсата 7 за счет химической реакции с гранулами нейтрализатора на выходе образуется техническая вода, отвод которой из корпуса котла выполняется через отвод технической воды 10 (фиг.6). Возможность пополнения емкости нейтрализатора 7 гранулами осуществляется через трубу загрузки гранул нейтрализатора 11, доступ к которой возможен без демонтажа кожуха корпуса котла 12. Выполнение работ обеспечивается одним человеком без специализированного оборудования и подготовки.The design consists of an automatic gas-mixing burner 1 (figure 1, figure 2), located in the upper inner part of the heat exchanger 2. Gas-mixing burner 1 provides an optimal mode of uniform flame burning, due to which it is possible to maintain constant parameters of the speed and temperature of the coolant flow through the heat exchanger 2. The internal section of the tubes of the heat exchanger 3 (figure 3) is a volumetric spiral cuts along the entire length of the tubes, which ensures constant mixing of the coolant flows and ensures the flow of the coolant without the formation of gas voids and places of boiling of the coolant. A control unit is located in the boiler body to adjust and select the optimal parameters for the speed and temperature regime of the coolant flow through the water jacket of the heat exchanger of a closed heating system. In the process of supplying and passing the coolant through the return pipe to the heat exchanger 4, in the water jacket of the heat exchanger 2, the coolant is heated by flue gases. The heated coolant enters the heating system through the supply pipe from the heat exchanger 5. As a result of the transfer of heat from flue gases to heat the coolant through the return pipe to the heat exchanger 4, in the lower part of the heat exchanger 2, due to reaching the “dew point” temperature, liquid condensate is formed, which has an acidic environment, emissions of which pollute the environment. The resulting condensate must not be discharged directly into the sewerage system, it must be neutralized using a condensate neutralizer. The concentration of condensate in the condensate collector 6 makes it possible to place the condensate neutralizer 7 in the lower part of the boiler. In this case, part of the condensate is formed in the lower part of the chimney 8. Due to the design features of the angle of connection of the chimney 8 to the condensate collector 6 (Fig.4, Fig.5), the condensate does not accumulate on the walls of the chimney 8. Through the condensate outlet of the boiler 9, it is fed into the converter 7. When the condensate passes through the condensate neutralizer 7, due to a chemical reaction with the neutralizer granules, industrial water is formed at the outlet, which is removed from the boiler body through the industrial water outlet 10 (Fig.6). The possibility of replenishing the container of the neutralizer 7 with granules is carried out through the loading pipe of the neutralizer granules 11, access to which is possible without dismantling the casing of the boiler body 12. The work is carried out by one person without specialized equipment and training.

Принцип работы конденсационного котла заключается в следующем.The principle of operation of the condensing boiler is as follows.

Теплоноситель замкнутой системы отопления поступает через обратную трубу в теплообменник 4, где он распределяется неламинарными потоками за счет объемного спиралевидного сечения трубок теплообменника 3 (фиг.3), которые являются внутренней конструкцией теплообменника, и за счет работы циркуляционного насоса поднимается вверх по водяной рубашке теплообменника 2. В нижней части теплообменника 2 происходит подогрев теплоносителя, проходящего через обратную трубу в теплообменник 4 системы отопления, теплотой дымовых газов, образованных в процессе сгорания газовоздушной смеси в верхней части теплообменника. В результате затрат теплоты на подогрев теплоносителя на внутренних стенках теплообменника 2 образуется конденсат, который имеет среду кислотного характера. Далее конденсат стекает в конденсатосборник 6. Для обеспечения возможности дальнейшей утилизации продуктов реакции в процессе подогрева теплоносителя, проходящего через обратную трубу в теплообменнике 4, после конденсатосборника 6 устанавливается нейтрализатор конденсата 7. Через отвод конденсата котла 9 конденсат направляется в нейтрализатор конденсата 7. Нейтрализатор конденсата 7 заполнен гранулами, которые вступая в химическую реакцию с конденсатом, образуют на выходе из нейтрализатора 7 техническую воду, которую возможно отводить в канализационную систему через отвод технической воды 10. Повторное заполнение нейтрализатора конденсата 7 гранулами осуществляется периодически по мере растворения гранул при химических реакциях с конденсатом через трубу загрузки гранул нейтрализатора 11. Расположение и вес нейтрализатора конденсата 7 позволяет выполнить обслуживание одним человеком без специализированного оборудования и подготовки, без вскрытия кожуха корпуса котла 12, посредством открытия герметизирующей заглушки, что значительно сокращает расходы на обслуживание и ремонт. Отвод дымовых газов осуществляется через дымоход 8.The heat carrier of the closed heating system enters through the return pipe into the heat exchanger 4, where it is distributed by non-laminar flows due to the volumetric spiral section of the tubes of the heat exchanger 3 (figure 3), which are the internal structure of the heat exchanger, and due to the operation of the circulation pump rises up the water jacket of the heat exchanger 2 In the lower part of the heat exchanger 2, the heat carrier passing through the return pipe to the heat exchanger 4 of the heating system is heated by the heat of the flue gases formed during the combustion of the gas-air mixture in the upper part of the heat exchanger. As a result of heat consumption for heating the coolant, condensate is formed on the inner walls of the heat exchanger 2, which has an acidic environment. Next, the condensate flows into the condensate collector 6. To ensure the possibility of further utilization of the reaction products during the heating of the coolant passing through the return pipe in the heat exchanger 4, a condensate neutralizer 7 is installed after the condensate collector 6. Through the condensate outlet of the boiler 9, the condensate is sent to the condensate neutralizer 7. Condensate neutralizer 7 filled with granules, which, entering into a chemical reaction with condensate, form industrial water at the outlet of the neutralizer 7, which can be diverted into the sewer system through the outlet of industrial water 10. Refilling the condensate neutralizer 7 with granules is carried out periodically as the granules dissolve during chemical reactions with condensate through neutralizer granules loading pipe 11. The location and weight of the condensate neutralizer 7 allows one person to perform maintenance without specialized equipment and training, without opening the casing of the boiler body 12, by opening sealing plug, which significantly reduces maintenance and repair costs. Flue gases are removed through the chimney 8.

Заявленная полезная модель является экологичным решением за счет размещения в корпусе конденсационного котла, нейтрализатора конденсата с внутренним наполнением гранулами нейтрализатора. Взаимодействие конденсата с гранулами нейтрализатора позволяет на выходе получать техническую воду, отвод которой можно осуществлять как в окружающую среду, так и в канализационную систему.The claimed utility model is an environmentally friendly solution due to the placement in the body of a condensing boiler, a condensate neutralizer with internal filling with neutralizer granules. The interaction of the condensate with the neutralizer granules makes it possible to obtain technical water at the outlet, which can be discharged both into the environment and into the sewer system.

Claims

A condensing boiler, consisting of a main section with a heating element in the form of a gas burner device for complete pre-mixing of the combustible mixture, located in the upper part of the condensing boiler, a heat exchanger, a chimney, characterized in that the design additionally contains a built-in flue gas condensate neutralizer in the lower part of the boiler, filled with granules neutralizer.