RU2116579C1

RU2116579C1 - Hot-water boiler

Info

Publication number: RU2116579C1
Application number: RU97100098A
Authority: RU
Inventors: Г.К. Югай; М.А. Шарапов
Original assignee: Югай Геннадий Константинович
Priority date: 1997-01-06
Filing date: 1997-01-06
Publication date: 1998-07-27

Abstract

FIELD: thermal engineering; heating-system boilers. SUBSTANCE: hot-water boiler has water space enclosed in sealed body incorporating shell, front and rear tube plates 2 and 3, respectively, and flame chamber 4. Placed in water space are fire tubes 8 communicating through their inlet sections with flame chamber 4 and through outlet sections, with header which communicates with chimney stack. Boiler is provided, in addition, with heating elements in the form of FildeТs tubes. Each external tube 9 of heating element is placed in fire tube 8 in a certain space relation to it. Internal tubes 10 of heating element are connected through their inlet ends to feedwater supply line 12; open ends of external tubes 9 are connected to water space of boiler. EFFECT: enlarged heating surface and improve heat transfer and reliability of boiler. 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котлах для системы отопления. The invention relates to a power system and can be used in boilers for a heating system.

Известен водогрейный котел, содержащий заполненный водой герметичный корпус, внутри которого расположена топка, жаровая и дымогарные трубы, известен (авт. св. N 1543183 СССР, F 22 B 7/12, 9/12, 1988). Нагрев воды в указанном котле производится посредством передачи тепла через соприкасающиеся с водой наружные стенки жаровой и дымогарных труб. Для повышения интенсификации теплообмена дымогарные трубы снабжены винтовыми вставками, способствующими турбулизации топочных газов, обеспечивающей улучшение теплообмена. A well-known hot water boiler containing a sealed enclosure filled with water, inside of which there is a firebox, fire and smoke pipes, is known (ed. St. N 1543183 USSR, F 22 B 7/12, 9/12, 1988). The heating of water in the specified boiler is carried out by transferring heat through the outer walls of the flame and smoke tubes in contact with water. To increase the intensification of heat transfer, smoke tubes are equipped with screw inserts that contribute to the turbulization of flue gases, which improves heat transfer.

Недостатком указанного котла является низкое использование тепла сгоревшего топлива вследствие малой поверхности нагрева. The disadvantage of this boiler is the low heat use of the burnt fuel due to the small heating surface.

Известен также водогрейный котел, включающий горелочное устройство, герметичный корпус, содержащий водяную рубашку, внутри которой расположены жаровая и дымограные трубы. Внутри дымогарных труб веерообразно размещены продольные ребра и примыкающие к ним с малым зазором стержни. В качестве стержня использована заглушенная и имеющая со стороны движения топочных газов острый конец труба (рекламный проспект фирмы Viessmann жидкотопливный/газовый отопительный котел модели Paromat-Triplex RN). Also known is a hot water boiler, including a burner device, a sealed housing containing a water jacket, inside which there are heat and smoke pipes. Longitudinal ribs and rods adjacent to them with a small gap are fan-shaped inside the smoke tubes. The pipe was a plugged pipe with a sharp end from the side of the flue gas movement (Viessmann company brochure liquid fuel / gas boiler model Paromat-Triplex RN).

Недостатком известного котла также является малая обогреваемая поверхность, снижающая полноту использования тепла сгоревшего топлива, так как нагрев воды осуществляется за счет теплопередачи наружных поверхностей жаровой и дымогарных труб. Большое число каналов в дымогарных трубах способствует равномерному омыванию топочными газами внутренних поверхностей дымогарных труб, тем самым, в какой-то степени, обеспечивает повышение использования тепла топочных газов. A disadvantage of the known boiler is also a small heated surface, which reduces the utilization of the heat of the burned fuel, since water is heated by heat transfer of the outer surfaces of the flame and smoke tubes. A large number of channels in the chimney stacks contributes to uniform washing by the flue gases of the internal surfaces of the chimney pipes, thereby, to some extent, provides an increase in the use of heat from the flue gases.

Также известен котел, содержащий корпус с центральной камерой сгорания, образующей кольцевую полость, сообщенную с радиально подводящими и отводящими трубами кольцевого водяного коллектора (авторское свидетельство СССР 779756, F 24 H 1/28, 1980). Коллектор установлен во входном участке камеры сгорания. В кольцевой полости равномерно расположены дымогарные трубы, подключенные к поворотному газоходу, также расположенному в кольцевой полости в зоне входного участка камеры сгорания. Поворотный газоход размещен с зазором относительно ближайшей торцевой стенки кольцевой полости и сообщен проемом с камерой сгорания. Подводящие и отводящие трубы водяного коллектора расположены в проеме. Also known is a boiler containing a housing with a central combustion chamber forming an annular cavity in communication with radially inlet and outlet pipes of the annular water collector (USSR copyright certificate 779756, F 24 H 1/28, 1980). The collector is installed in the input section of the combustion chamber. Smoke tubes are evenly located in the annular cavity, connected to a rotary gas duct, also located in the annular cavity in the area of the input section of the combustion chamber. The rotary gas duct is placed with a gap relative to the nearest end wall of the annular cavity and is communicated with an opening to the combustion chamber. The inlet and outlet pipes of the water collector are located in the opening.

К недостаткам указанного прототипа относится, как и в приведенных выше аналогах, относительно малая площадь нагрева, следовательно, небольшая продолжительность контакта обогреваемой поверхности с топочными газами, снижающая КПД котла. The disadvantages of this prototype include, as in the above analogues, the relatively small heating area, therefore, the short duration of contact of the heated surface with flue gases, reducing the efficiency of the boiler.

Так как данное техническое решение наиболее близко технической сущности и решаемой задачи предлагаемому изобретению, то принимаем его за прототип. Since this technical solution is the closest to the technical nature and the problem to be solved by the invention, we take it as a prototype.

Основной задачей, преследуемой данным изобретением, является при неизменных габаритах увеличить поверхность нагрева, повысить интенсификацию термопередачи, надежность и удоборемонтность узлов, деталей и элементов котла. The main task pursued by this invention is, with constant dimensions, to increase the heating surface, to increase the intensification of thermal transfer, reliability and convenience of the components, parts and elements of the boiler.

Для решения указанной задачи водогрейный котел содержит заключенный и герметичный корпус водяной объем. Внутри водяного объема помещена жаровая камера и дымогарные трубы. Дымогарные трубы входными участками сообщены с жаровой камерой, а выходными - с коллектором, связанным с дымовой трубой. Котел снабжен нагревательными элементами в виде трубок Фильда. Каждая наружная труба нагревательного элемента помещена с некоторым кольцевым зазором в дымогарную трубу. Внутренние трубы нагревательного элемента впускными концами подсоединены к подводящему трубопроводу питательной воды, а открытые концы наружных труб - к водяному объему котла. Котел может работать как на жидком, так и на газовом топливе, для чего он снабжен горелочным устройством. To solve this problem, the hot water boiler contains a closed and sealed body water volume. A fire chamber and smoke tubes are placed inside the water volume. Smoke tubes are connected with the combustion chamber by the inlet portions and by the outlet with a collector connected to the chimney. The boiler is equipped with heating elements in the form of Field tubes. Each outer pipe of the heating element is placed with a certain annular gap in the smoke tube. The inner pipes of the heating element with the inlet ends are connected to the feed water supply pipe, and the open ends of the outer pipes are connected to the water volume of the boiler. The boiler can operate both on liquid and gas fuel, for which it is equipped with a burner.

Исходя из технической сущности заключаем, что использование данного изобретения позволят получить следующий технический результат: при одинаковой мощности сократить габариты котла за счет увеличения обогреваемой поверхности, так как топочные газы омывают как наружные, так и внутренние поверхности нагрева, причем теплопередача происходит в относительно малом кольцевом зазоре между теплопередающими поверхностями, где топочные газы одновременно отдают тепло двум поверхностям нагрева, способствуя тем самым снижению теплонапряженности материала дымогарных труб. И как следствие, все это позволит иметь малый водяной объем, обеспечивающий короткое время пуска, ограниченную внешнюю поверхность, способствующую снижению потери тепла излучением в окружающую среду и наименьшую массу, а также надежность и простоту конструкции, повышающую удоборемонтность котла. Based on the technical essence, we conclude that the use of this invention will allow to obtain the following technical result: at the same power, reduce the dimensions of the boiler by increasing the heated surface, since flue gases wash both the external and internal heating surfaces, and heat transfer occurs in a relatively small annular gap between heat transfer surfaces where flue gases simultaneously give off heat to two heating surfaces, thereby contributing to a reduction in heat stress and smoke pipe material. And as a result, all this will allow you to have a small water volume that provides a short start-up time, a limited external surface, which helps to reduce heat loss by radiation into the environment and the smallest mass, as well as the reliability and simplicity of the design, which increases the boiler repairability.

Сопоставительный анализ с аналогом и прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна". Comparative analysis with the analogue and prototype allows us to conclude that the claimed technical solution meets the criteria of the invention of "novelty."

Совокупность признаков.. "котел снабжен нагревательными элементами в виде трубок Фильда. ." известна (см. например, авт. св. 212096, ЧССР, F 28 D 7/10, заявл. 10.09.80 г, N 911680, опублик. 01.12.81 г., "Котел-утилизатор" или авт. свид. 1474375 СССР F 22 B 1/06, 1987, "Парогенерирующий элемент"). Что касается признаков.." внутренние трубы нагревательного элемента впускными концами подключены к подводящему трубопроводу питательной воды, а открытые концы наружных труб - к водяному объему котла, то они также известны и связаны с признаками, изложенными выше. A set of signs .. "the boiler is equipped with heating elements in the form of Field tubes." known (see, for example, ed. St. 212096, Czechoslovakia, F 28 D 7/10, decl. 10.09.80 g, N 911680, published. 01.12.81, "Waste heat recovery boiler" or ed. certificate 1474375 USSR F 22 B 1/06, 1987, "Steam Generating Element"). As for the signs .. "the inner pipes of the heating element with the inlet ends are connected to the feed water supply pipe, and the open ends of the outer pipes are connected to the boiler water volume, they are also known and associated with the signs described above.

Признаки. . "каждая наружная труба нагревательного элемента помещена с некоторым кольцевым зазором в дымогарную трубу".. в патентном фонде описаний изобретений к авт. св. и патентам СССР, патентам Российской Федерации опубликованных заявок на получение патентов и свидетельств на полезные модели РФ с глубиной поиска 50 лет, а также реферативных журналов ВИНИТИ по разделам 42, "Котлостроение" и 22. Энергетика с глубиной поиска 15 лет, не обнаружены. Поиск произведен по подклассам МПК F 22 B, F 24 H и F 28 D. Signs . "each outer pipe of the heating element is placed with a certain annular gap in the smoke pipe" .. in the patent fund of the descriptions of inventions to ed. St. and USSR patents, patents of the Russian Federation, published applications for patents and certificates for utility models of the Russian Federation with a search depth of 50 years, as well as VINITI abstract journals in sections 42, "Boiler building" and 22. Energy with a search depth of 15 years, were not found. Searched for subclasses of IPC F 22 B, F 24 H and F 28 D.

Реализация этих признаков в совокупности с признаками, изложенными в ограничительной части формулы изобретения, способствует получению новых потребительских свойств объекта изобретения, что подтверждается достижением указанного технического результата, а это дает основание считать, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень". The implementation of these features in conjunction with the features set forth in the restrictive part of the claims, helps to obtain new consumer properties of the object of the invention, which is confirmed by the achievement of the specified technical result, and this gives reason to believe that the proposed solution meets the criteria of the invention "inventive step".

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематически изображен водогрейный котел. The invention is illustrated by the drawing, which schematically depicts a hot water boiler.

Водогрейный котел содержит герметичный корпус, включающий обечайку 1, переднюю 2 и заднюю 3 трубные решетки и жаровую камеру 4. Спереди к обечайке 1 примыкает передняя крышка 5, несущая горелочное устройство 6, сзади - задняя крышка 7, снабженная полостью для прохода дымовых газов. Входные участки дымогарных труб 8 крепятся в передней трубной решетке 2, а выходные - в задней трубной решетке 3. Пространство, ограниченное обечайкой 1, трубными решетками 2 и 3 и жаровой камерой 4, заполнено водой. Каждая дымогарная труба 8 содержит нагревательный элемент в виде трубок Фильда, включающий наружную трубу 9, заглушенную и заостренную со стороны входного конца дымогарной трубы 8. Внутри трубы 9 с некоторым кольцевым зазором помещена внутренняя труба 10. Наружная труба 9 нагревательного элемента закреплена в задней крышке 7. Входные концы внутренних труб 10 закреплены в донышке 11, образующей с задней крышкой 7 коллектор для воды, прошедший нагревательные элементы. Полость коллектора трубой 13 соединена с водяным объемом котла, снабженного отводящим патрубком 14. The hot water boiler contains a sealed housing including a shell 1, a front 2 and a back 3 pipe grilles and a heat chamber 4. The front cover 5, which carries the burner device 6, is adjacent to the shell 1, and the back cover 7 is provided with a cavity for the passage of flue gases. The inlet sections of the smoke tubes 8 are mounted in the front tube sheet 2, and the output in the rear tube sheet 3. The space bounded by the shell 1, the tube sheets 2 and 3 and the flame chamber 4 is filled with water. Each smoke pipe 8 contains a heating element in the form of Field tubes, including an outer pipe 9, which is muffled and pointed from the input end of the smoke pipe 8. Inside the pipe 9, an inner pipe 10 is placed with a certain annular gap. The outer pipe 9 of the heating element is fixed in the back cover 7 The input ends of the inner pipes 10 are fixed in the bottom 11, forming with the back cover 7 a collector for water, past the heating elements. The cavity of the collector pipe 13 is connected to the water volume of the boiler, equipped with a discharge pipe 14.

Работа котла осуществляется в следующей последовательности. The operation of the boiler is carried out in the following sequence.

При пуске котла его водяной объем заполняют питательной водой, а затем зажигают горелочное устройство 6. When starting up the boiler, its water volume is filled with feed water, and then the burner 6 is ignited.

По мере нагрева воды циркуляционным насосом, связанным с трубопроводом 12, в трубы 10 подают питательную воду, которая, пройдя нагревательные элементы и коллектор, по трубе 13 направляется в водяной объем котла, откуда через патрубок 14 поступает в систему. As the water is heated by a circulation pump connected to the pipeline 12, feed water is supplied to the pipes 10, which, passing the heating elements and the collector, are sent through the pipe 13 to the boiler water volume, from where it enters the system through the pipe 14.

Факел пламени горелочного устройства 6, веерообразно распространяясь в жаровой камере 4, отражается от ее днища и увлекаемый тягой устремляется через дымогарные трубы 8 в дымовую трубу. Проходя в кольцевых зазорах между внутренними поверхностями дымогарных труб 8 и наружными поверхностями труб 9, топочные газы нагревают воду, контактирующую с внутренней поверхностью труб 9, а та, в свою очередь, - воду, движущуюся ей навстречу по трубам 10. The flame torch of the burner device 6, fan-shaped spreading in the flame chamber 4, is reflected from its bottom and carried away by the draft rushes through the smoke tubes 8 into the chimney. Passing in the annular gaps between the inner surfaces of the smoke tubes 8 and the outer surfaces of the pipes 9, the flue gases heat the water in contact with the inner surface of the pipes 9, and that, in turn, heats the water moving towards it through the pipes 10.

Теплопередача происходит через стенки жаровой камеры 4, омываемой котловой водой. Heat transfer occurs through the walls of the heat chamber 4, washed by boiler water.

Таким образом, нагрев воды осуществляется как наружными поверхностями жаровой камеры 4 и дымогарных труб 8, так и внутренними поверхностями дымогарных труб 8, взаимодействующими с теплообменными элементами, включающими трубы 9 и 10. Thus, the heating of water is carried out both by the outer surfaces of the flame chamber 4 and the smoke tubes 8, and by the inner surfaces of the smoke tubes 8 interacting with heat exchange elements, including pipes 9 and 10.

Изменяя тепловыделение горелочного устройства и количество подаваемой питательной воды в трубы 10, можно добиться оптимального режима работы котла. By changing the heat dissipation of the burner device and the amount of feed water supplied to the pipes 10, it is possible to achieve an optimal mode of operation of the boiler.

Claims

A water boiler containing a body of water enclosed in a sealed enclosure, inside which there is a fire chamber and smoke tubes communicated by the inlet sections with the fire chamber and the weekend with a collector connected to the chimney, characterized in that it is equipped with heating elements such as Field tubes, each outer pipe of which is placed with a certain annular gap in the smoke pipe, the inner pipes being connected by inlet ends to the feed water supply pipe, and the open ends of the outer pipes b - to the water volume of the boiler.