RU2381422C1 - Heat-generating unit (versions) - Google Patents
Heat-generating unit (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2381422C1 RU2381422C1 RU2008135166/06A RU2008135166A RU2381422C1 RU 2381422 C1 RU2381422 C1 RU 2381422C1 RU 2008135166/06 A RU2008135166/06 A RU 2008135166/06A RU 2008135166 A RU2008135166 A RU 2008135166A RU 2381422 C1 RU2381422 C1 RU 2381422C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat exchanger
- liquid
- boiler
- housing
- combustion chamber
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D12/00—Other central heating systems
- F24D12/02—Other central heating systems having more than one heat source
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D3/00—Hot-water central heating systems
- F24D3/08—Hot-water central heating systems in combination with systems for domestic hot-water supply
- F24D3/082—Hot water storage tanks specially adapted therefor
- F24D3/085—Double-walled tanks
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D3/00—Hot-water central heating systems
- F24D3/08—Hot-water central heating systems in combination with systems for domestic hot-water supply
- F24D3/087—Tap water heat exchangers specially adapted therefore
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H8/00—Fluid heaters characterised by means for extracting latent heat from flue gases by means of condensation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D2200/00—Heat sources or energy sources
- F24D2200/04—Gas or oil fired boiler
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D2200/00—Heat sources or energy sources
- F24D2200/04—Gas or oil fired boiler
- F24D2200/046—Condensing boilers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D2200/00—Heat sources or energy sources
- F24D2200/32—Heat sources or energy sources involving multiple heat sources in combination or as alternative heat sources
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D2020/0065—Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
- F28D2020/0069—Distributing arrangements; Fluid deflecting means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D2020/0065—Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
- F28D2020/0078—Heat exchanger arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D2020/0065—Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
- F28D2020/0082—Multiple tanks arrangements, e.g. adjacent tanks, tank in tank
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
- F28D2020/0065—Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
- F28D2020/0086—Partitions
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в теплогенерирующих установках, предназначенных для отопления и горячего водоснабжения промышленных и жилых зданий и помещений.The invention relates to a power system and can be used in heat generating plants designed for heating and hot water supply of industrial and residential buildings and premises.
Известна теплогенерирующая установка, содержащая теплообменник «жидкость-жидкость» с вертикальным цилиндрическим трубчатым корпусом и размещенным в нем теплообменным элементом в виде трубчатой спирали, соединенным с линиями подвода и отвода нагреваемой жидкости, циркуляционный насос и котлоагрегат, содержащий выполненный за одно целое с корпусом указанного теплообменника вертикальный цилиндрический трубчатый корпус, внутри которого размещены цилиндрическая жаровая труба, установленная продольно и соосно по отношению к корпусу котлоагрегата с образованием между ней и последним кольцевой полости, заполненной греющей жидкостью, газовую горелку и расположенный в верхней части корпуса котлоагрегата контактный теплообменник с водораспылителем, подключенным к выходу циркуляционного насоса, при этом нижняя часть контактного теплообменника сообщается с указанной кольцевой полостью, к нижней части которой подключен вход циркуляционного насоса, а теплообменный элемент теплообменника «жидкость-жидкость» установлен в указанной кольцевой полости (патент RU 2013710, МПК F24H 1/10, опубл. 30.05.1994 г.).Known heat-generating installation containing a liquid-liquid heat exchanger with a vertical cylindrical tubular body and placed in it a heat exchanger element in the form of a tubular spiral connected to the supply and exhaust lines of the heated fluid, a circulation pump and a boiler unit, which is made in one piece with the body of the specified heat exchanger a vertical cylindrical tubular body, inside of which there is a cylindrical flame tube mounted longitudinally and coaxially with respect to the body to a gas boiler with the formation of a gas burner and a contact heat exchanger located in the upper part of the boiler body with a water atomizer connected to the outlet of the circulation pump, with the lower part of the contact heat exchanger communicating with the specified annular cavity, to the lower part of which the input of the circulation pump is connected, and the heat-exchange element of the liquid-liquid heat exchanger is installed in the specified annular cavity (patent RU 2013710, IPC
Наиболее близкой к предлагаемой теплогенерирующей установке по технической сущности является принятая за прототип теплогенерирующая установка, содержащая теплообменник «жидкость-жидкость» с корпусом, внутренняя полость которого заполнена греющей жидкостью, и теплообменным элементом, размещенным в указанном корпусе и подключенным к линиям подвода и отвода нагреваемой жидкости, циркуляционный насос, вход которого подключен к нижней части внутренней полости корпуса указанного теплообменника, и котлоагрегат, содержащий выполненный за одно целое с корпусом указанного теплообменника вертикальный цилиндрический трубчатый корпус с крышкой и выходной трубой для отвода продуктов сгорания, камеру сгорания с трубчатым корпусом, установленным продольно в корпусе котлоагрегата с образованием между последним и корпусом камеры сгорания кольцевой теплообменной полости с закрытым нижним торцом, служащей внутренней полостью указанного теплообменника, спиральный теплообменник, установленный в указанной кольцевой полости, газовую горелку, установленную в камере сгорания и подключенную к линиям подвода к ней газа и воздуха, и установленные в верхней части корпуса котлоагрегата выше камеры сгорания контактный теплообменник с конденсатором водяных паров, поднимающихся при работе установки вместе с продуктами сгорания из камеры сгорания к выходной трубе, и группу образующих водораспылитель водоподающих насадков, подключенных к выходу циркуляционного насоса и установленных над указанным контактным теплообменником, выполненным в виде короба с ситообразным днищем, заполненного засыпкой из колец Рашига, керамических шариков и т.п. (патент GB 2166853, МПК F24H 1/10, опубл. 14.05.1986 г.).Closest to the proposed heat-generating installation, the technical essence is the heat-generating installation adopted for the prototype, comprising a liquid-liquid heat exchanger with a housing, the internal cavity of which is filled with a heating fluid, and a heat exchanger element located in the housing and connected to the heating fluid inlet and outlet lines , a circulation pump, the input of which is connected to the lower part of the inner cavity of the casing of the specified heat exchanger, and a boiler unit comprising and integrally with the casing of said heat exchanger, a vertical cylindrical tubular casing with a cover and an outlet pipe for exhausting combustion products, a combustion chamber with a tubular casing mounted longitudinally in the boiler casing with the formation of an annular heat-exchange cavity with a closed lower end between the latter and the casing of the combustion chamber, serving as an inner cavity of the specified heat exchanger, a spiral heat exchanger installed in the specified annular cavity, a gas burner installed in the combustion chamber and connected to the gas and air supply lines to it and installed in the upper part of the boiler unit above the combustion chamber, a contact heat exchanger with a condenser of water vapor rising during operation of the installation together with the combustion products from the combustion chamber to the exhaust pipe, and a group of water nozzles forming a water spray connected to the outlet of the circulation pump and installed above the specified contact heat exchanger, made in the form of a duct with a sieve-shaped bottom, filled with backfill from Rashig rings, ceramics balls, etc. (Patent GB 2166853, IPC
Наличие в известных установках громоздкого и массивного теплообменника с засыпкой усложняет конструкцию указанных установок и увеличивает их вес и габариты. В свою очередь, усложнение конструкции усложняет изготовление и повышает стоимость теплогенерирующей установки, а увеличение веса и габаритов усложняет ее транспортировку и монтаж и сужает область применения установки, т.к. не позволяет размещать ее в закрытых помещениях и на открытых площадках с малой полезной площадью и ограничениями по весу устанавливаемого оборудования.The presence in the known installations of a bulky and massive heat exchanger with backfill complicates the design of these plants and increases their weight and dimensions. In turn, the complexity of the design complicates the manufacture and increases the cost of the heat-generating installation, and the increase in weight and dimensions complicates its transportation and installation and narrows the scope of the installation, because It does not allow to place it in enclosed spaces and in open areas with a small usable area and restrictions on the weight of the installed equipment.
Вместе с тем, известные установки имеют низкую эффективность использования тепловой энергии, выделяемой при сгорании газа в котлоагрегате, обусловленную тем, что контактный теплообменник расположен на большом удалении от газовой горелки, в связи с чем продукты сгорания поступают к нему с пониженной температурой, а нагрев воды осуществляется только проходящими через засыпку продуктами сгорания и теплом, отдаваемым корпусом камеры сгорания, при этом остается неиспользованной значительная часть тепловой энергии, выделяемой при сгорании газа в котлоагрегате. Эффективность использования указанной тепловой энергии в известных установках снижается также вследствие того, что поступающая к водораспылителю контактного теплообменника вода охлаждается в процессе ее циркуляции из кольцевой полости котлоагрегата к указанному водораспылителю, а также вследствие образования на внешней стороне корпуса камеры сгорания, находящейся в контакте с греющей водой, накипи, которая снижает теплоотдачу от корпуса камеры сгорания к греющей жидкости. Вследствие низкой эффективности использования тепловой энергии, выделяемой при сгорании газа в котлоагрегате, повышается удельный расход газа, необходимый для нагрева единичного объема воды (например, 1 м3) до заданной температуры и снижается КПД установки.At the same time, the known plants have a low efficiency of using heat energy released during gas combustion in the boiler, due to the fact that the contact heat exchanger is located at a great distance from the gas burner, in connection with which the combustion products come to it at a lower temperature, and the water is heated it is carried out only through the backfill of the combustion products and the heat given off by the body of the combustion chamber, while a significant part of the thermal energy released during combustion remains unused gas in the boiler. The efficiency of using the indicated heat energy in known installations is also reduced due to the fact that the water entering the contact heat exchanger sprayer is cooled during its circulation from the annular cavity of the boiler to the specified sprayer, as well as due to the formation of a combustion chamber in contact with heating water on the outside scale, which reduces heat transfer from the housing of the combustion chamber to the heating fluid. Due to the low efficiency of the use of thermal energy released during gas combustion in the boiler, the specific gas flow rate required to heat a unit volume of water (for example, 1 m 3 ) to a predetermined temperature increases and the efficiency of the installation decreases.
Вместе с тем, в известных установках испарение выходящей из водоподающих насадков жидкости осуществляется на большом удалении от камеры сгорания, вследствие чего снижается эффективность процесса горения газовоздушной смеси, что выражается в снижении полноты сгорания последней и увеличении содержания вредных примесей в продуктах сгорания, поступающих в атмосферу через выходную трубу котлоагрегата.However, in known installations, the evaporation of the liquid leaving the water supply nozzles is carried out at a great distance from the combustion chamber, as a result of which the efficiency of the combustion process of the gas-air mixture is reduced, which is expressed in a decrease in the completeness of combustion of the latter and an increase in the content of harmful impurities in the combustion products entering the atmosphere through output pipe of the boiler.
Кроме того, используемый в контактном теплообменнике известных установок материал засыпки в виде керамических шариков в процессе эксплуатации установки постепенно разрушается от воздействия резких перепадов температуры, что вызывает необходимость периодической замены указанного материала, в результате чего усложняется эксплуатация установки и повышаются затраты на производство установкой горячей воды. Вместе с тем, в процессе разрушения материала засыпки образуется шлам, способный в установке по указанному выше патенту RU 2013710 частично или полностью забить узкие зазоры между трубчатой спиралью теплообменника «жидкость-жидкость», корпусом последнего и жаровой трубой, в результате чего подача воды к водораспылителю контактного теплообменника может заметно снизиться вплоть до полного прекращения, что в итоге снижает надежность работы установки. В установке по прототипу - патенту GB 2166853 указанный шлам оседает на днище корпуса котлоагрегата, что вызывает необходимость периодической очистки от шлама днища корпуса котлоагрегата, в результате чего усложняется эксплуатация установки и повышаются затраты на производство установкой горячей воды.In addition, the material of the filling in the form of ceramic balls used in the contact heat exchanger of known installations during the operation of the installation is gradually destroyed by sharp temperature changes, which necessitates the periodic replacement of this material, which complicates the operation of the installation and increases the cost of production of hot water by the installation. However, in the process of destruction of the backfill material, a slurry is formed that is capable of partially or completely blocking the narrow gaps between the tubular spiral of the liquid-liquid heat exchanger, the housing of the latter and the flame tube in the installation according to the aforementioned patent RU 2013710, as a result of which water is supplied to the water spray contact heat exchanger can significantly decrease until the complete cessation, which ultimately reduces the reliability of the installation. In the installation of the prototype GB 2166853, the specified slurry settles on the bottom of the boiler body, which necessitates periodic cleaning of the bottom of the boiler body from the slurry, which complicates the operation of the installation and increases the cost of production of hot water by the installation.
Задачей изобретения является создание теплогенерирующей установки, конструкция которой не содержит контактного теплообменника с засыпкой и при этом позволяет повысить эффективность использования тепловой энергии, выделяемой при сгорании газа в котлоагрегате, и снизить содержание вредных примесей в продуктах сгорания, поступающих в атмосферу через выходную трубу котлоагрегата.The objective of the invention is the creation of a heat-generating installation, the design of which does not contain a contact heat exchanger with backfill and at the same time improves the efficiency of use of thermal energy released during gas combustion in the boiler unit and reduces the content of harmful impurities in the combustion products entering the atmosphere through the outlet pipe of the boiler unit.
Техническим результатом, получаемым при практическом использовании изобретения, является снижение удельного расхода газа, необходимого для нагрева единичного объема воды (например, 1 м3) до заданной температуры, и повышение КПД установки, что достигается за счет повышения эффективности использования тепловой энергии, выделяемой при сгорании газа в котлоагрегате. Вместе с тем, техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и изготовления, а также снижение веса, габаритов и стоимости теплогенерирующей установки за счет исключения из ее конструкции громоздкого и массивного контактного теплообменника с засыпкой. Техническим результатом изобретения является также повышение экологической безопасности установки, обеспечиваемое за счет снижения содержания вредных примесей в продуктах сгорания, поступающих в атмосферу через выходную трубу котлоагрегата. Кроме того, техническим результатом изобретения является упрощение эксплуатации установки и снижение затрат на производство установкой горячей воды за счет исключения присущей прототипу необходимости периодической замены материала засыпки в контактном теплообменнике и очистки от шлама днища корпуса котлоагрегата. Техническим результатом изобретения является также упрощение транспортировки и монтажа теплогенерирующей установки и расширение области ее применения, что обеспечивается за счет снижения веса и габаритов установки, позволяющего транспортировать последнюю даже на машинах с малой грузоподъемностью и размещать указанную установку как в закрытых помещениях с ограниченной полезной площадью и небольшой высотой, так и на открытых местах (например, на крышах, во дворах, в нишах и пристройках зданий и сооружений), имеющих ограничения по весу и/или габаритам устанавливаемого на них оборудования.The technical result obtained by the practical use of the invention is to reduce the specific gas flow rate required to heat a single volume of water (for example, 1 m 3 ) to a predetermined temperature, and to increase the efficiency of the installation, which is achieved by increasing the efficiency of use of thermal energy released during combustion gas in the boiler. However, the technical result of the invention is to simplify the design and manufacture, as well as reducing the weight, dimensions and cost of the heat generating installation by eliminating from its design a bulky and massive contact heat exchanger with backfill. The technical result of the invention is also to increase the environmental safety of the installation, provided by reducing the content of harmful impurities in the combustion products entering the atmosphere through the outlet pipe of the boiler. In addition, the technical result of the invention is to simplify the operation of the installation and reduce the cost of producing hot water by the installation by eliminating the inherent need for the prototype to periodically replace the backfill material in the contact heat exchanger and to clean the bottom of the boiler body from sludge. The technical result of the invention is also to simplify the transportation and installation of the heat generating installation and expand the scope of its application, which is achieved by reducing the weight and dimensions of the installation, which allows transporting the latter even on machines with low load capacity and placing the installation in closed rooms with limited usable area and small height, and in open places (for example, on roofs, in yards, in niches and extensions of buildings and structures) with weight restrictions / Or size installed on their equipment.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в теплогенерирующей установке по первому варианту, содержащей теплообменник «жидкость-жидкость» с корпусом, внутренняя полость которого заполнена греющей жидкостью, и теплообменным элементом, размещенным в указанном корпусе и подключенным к линиям подвода и отвода нагреваемой жидкости, циркуляционный насос, вход которого подключен к внутренней полости корпуса указанного теплообменника, предпочтительно к нижней части последней, и котлоагрегат, содержащий вертикальный или близкий к вертикальному корпус с крышкой и трубой для отвода продуктов сгорания, камеру сгорания с цилиндрическим трубчатым корпусом, установленным продольно в корпусе котлоагрегата с образованием между последним и корпусом камеры сгорания кольцевой теплообменной полости с закрытым нижним торцом, спиральный теплообменник, установленный в указанной кольцевой полости, газовую горелку, установленную в камере сгорания и подключенную к линиям подвода к ней газа и воздуха, и водоподающий насадок, установленный в верхней части корпуса котлоагрегата и подключенный к выходу циркуляционного насоса, в отличие от прототипа, согласно пункту 1 формулы изобретения теплообменник «жидкость-жидкость» установлен под котлоагрегатом и соединен своей верхней частью с нижней частью котлоагрегата с сообщением верхней части внутренней полости корпуса теплообменника «жидкость-жидкость» с камерой сгорания котлоагрегата и расположением упомянутого уровня греющей жидкости ниже камеры сгорания, а спиральный теплообменник служит для нагрева жидкости, подаваемой циркуляционным насосом к водоподающему насадку, и соединен своим нижним концом с выходом циркуляционного насоса, а верхним концом - с водоподающим насадком, выход которого сообщается с камерой сгорания котлоагрегата, при этом вход трубы для отвода продуктов сгорания подсоединен к кольцевой теплообменной полости котлоагрегата, предпочтительно к нижней части последней, в верхней части корпуса камеры сгорания выполнено сквозное отверстие, а водоподающий насадок размещен в указанном отверстии и направлен тангенциально к корпусу камеры сгорания с обеспечением возможности движения выходящей из указанного насадка жидкости по спирали вниз по внутренней стенке корпуса камеры сгорания, верхний конец которого расположен в верхней части корпуса котлоагрегата с торцевым зазором относительно крышки последнего, обеспечивающим проход через него продуктов сгорания из камеры сгорания в кольцевую теплообменную полость котлоагрегата. При этом газовая горелка может иметь цилиндрическую форму, может быть расположена коаксиально к корпусу камеры сгорания и может быть выполнена с возможностью формирования пламени с тепловым излучением, направленным преимущественно радиально от газовой горелки к внутренней поверхности корпуса камеры сгорания. При таком выполнении и расположении газовой горелки целесообразно, чтобы ее верхний конец был расположен под водоподающим насадком вблизи последнего, газовая горелка была выполнена предпочтительно в виде щелевой или инфракрасной газовой горелки, а корпус котлоагрегата имел цилиндрическую форму и был расположен коаксиально к корпусу камеры сгорания, при этом целесообразно, чтобы стенки корпуса котлоагрегата и корпуса камеры сгорания, обращенные к спиральному теплообменнику, были расположены вблизи витков последнего с образованием между указанными витками и упомянутыми стенками корпуса котлоагрегата и корпуса камеры сгорания спиралеобразного канала для прохода продуктов сгорания из камеры сгорания на вход трубы для отвода продуктов сгорания.The solution to this problem is achieved by the fact that in the heat-generating installation according to the first embodiment, containing a liquid-liquid heat exchanger with a body, the internal cavity of which is filled with a heating liquid, and a heat-exchange element placed in the specified body and connected to the supply and discharge lines of the heated liquid a pump, the inlet of which is connected to the internal cavity of the housing of the specified heat exchanger, preferably to the lower part of the latter, and a boiler unit containing vertical or close to a tikal housing with a lid and a pipe for exhausting combustion products, a combustion chamber with a cylindrical tubular housing mounted longitudinally in the boiler body with the formation of a ring heat exchange cavity with a closed lower end between the latter and the combustion chamber body, a spiral heat exchanger installed in the specified annular cavity, gas burner installed in the combustion chamber and connected to the lines for supplying gas and air to it, and a water supply nozzle installed in the upper part of the boiler body and Connected to the outlet of the circulation pump, unlike the prototype, according to
Спиральный теплообменник котлоагрегата может быть выполнен из гофрированной трубки, а корпус котлоагрегата и его крышка могут быть окружены кожухом с образованием между котлоагрегатом и указанным кожухом воздушной полости, встроенной в линию подвода воздуха к газовой горелке с возможностью движения подводимого воздуха по указанной воздушной полости в направлении от верхней к нижней части последней, при этом указанная воздушная полость имеет форму кольцевой полости в зоне расположения корпуса котлоагрегата.The spiral heat exchanger of the boiler unit can be made of corrugated tube, and the boiler body and its cover can be surrounded by a casing with the formation of an air cavity between the boiler and the specified casing integrated in the air supply line to the gas burner with the possibility of the supplied air flowing through the specified air cavity in the direction from upper to the lower part of the latter, while the specified air cavity has the shape of an annular cavity in the area of the boiler body.
Установка может быть снабжена емкостью для сбора и очистки конденсата, у которой нижняя часть заполнена водоочищающим материалом, предпочтительно раскислителем, например мелом, и сообщается выше уровня указанного материала с нижней частью внутренней полости теплообменника «жидкость-жидкость», а верхняя часть сообщается через гидравлический затвор с нижней частью кольцевой теплообменной полости котлоагрегата с возможностью слива из последней конденсата в указанную емкость самотеком и выполнена с переливным отверстием, подключенным к сливной линии и расположенным на одном уровне с максимальным уровнем греющей жидкости в указанном теплообменнике.The installation can be equipped with a condensate collecting and cleaning tank, in which the lower part is filled with a water-purifying material, preferably a deoxidizer, such as chalk, and communicates above the level of the specified material with the lower part of the internal cavity of the liquid-liquid heat exchanger, and the upper part communicates through a hydraulic shutter with the lower part of the annular heat exchange cavity of the boiler with the possibility of discharge from the last condensate into the indicated tank by gravity and made with an overflow hole connected to the drain line and located at the same level with the maximum level of the heating fluid in the specified heat exchanger.
Водоподающий насадок котлоагрегата может быть выполнен сужающимся к своему выходу.The water nozzles of the boiler can be made tapering to its outlet.
Кроме того, спиральный теплообменник котлоагрегата может быть выполнен из цилиндрической трубки, а водоподающий насадок может быть выполнен цилиндрическим с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру указанной трубки, при этом водоподающий насадок может быть выполнен за одно целое с верхним концом спирального теплообменника или может быть совмещен с упомянутым отверстием корпуса камеры сгорания, которое в этом случае должно быть выполнено тангенциально к внутренней поверхности корпуса камеры сгорания и герметично соединено снаружи последнего с верхним концом спирального теплообменника.In addition, the spiral heat exchanger of the boiler can be made of a cylindrical tube, and the water supply nozzles can be made cylindrical with an inner diameter equal to the inner diameter of the specified tube, while the water supply nozzles can be made integrally with the upper end of the spiral heat exchanger or can be combined with the aforementioned opening of the combustion chamber housing, which in this case should be made tangentially to the inner surface of the combustion chamber housing and hermetically connected the outside of the latter with the upper end of the spiral heat exchanger.
Водоподающий насадок котлоагрегата может быть направлен вниз под заданным углом к горизонтальной плоскости, не превышающим 30°.The water supply nozzles of the boiler can be directed downward at a predetermined angle to the horizontal plane, not exceeding 30 °.
Корпус теплообменника «жидкость-жидкость» может быть выполнен трубчатым и может быть расположен продольно и предпочтительно соосно с корпусом котлоагрегата с расположением входа теплообменного элемента указанного теплообменника в нижней части, а выхода - в верхней части последнего, при этом корпус теплообменника «жидкость-жидкость» может быть выполнен за одно целое с корпусом камеры сгорания.The body of the liquid-liquid heat exchanger can be tubular and can be positioned longitudinally and preferably coaxially with the body of the boiler with the location of the inlet of the heat exchange element of the heat exchanger in the lower part, and the output in the upper part of the latter, while the body of the liquid-liquid heat exchanger can be made in one piece with the housing of the combustion chamber.
Кроме того, корпус теплообменника «жидкость-жидкость» может быть выполнен трубчатым и может быть расположен перпендикулярно к корпусу котлоагрегата. При этом установка может быть снабжена, по меньшей мере, одним дополнительным котлоагрегатом и соответственно одним или более дополнительными циркуляционными насосами, число которых равно числу дополнительных котлоагрегатов, причем все котлоагрегаты установки идентичны по конструкции и у каждого дополнительного котлоагрегата нижняя часть соединена с верхней частью корпуса теплообменника «жидкость-жидкость» с сообщением камеры сгорания с верхней частью внутренней полости корпуса указанного теплообменника, а нижний конец спирального теплообменника соединен с выходом одного из дополнительных циркуляционных насосов, вход которого соединен с нижней частью внутренней полости корпуса теплообменника «жидкость-жидкость», при этом выход каждого дополнительного циркуляционного насоса соединен со спиральным теплообменником только одного дополнительного котлоагрегата.In addition, the body of the liquid-liquid heat exchanger can be made tubular and can be located perpendicular to the body of the boiler. In this case, the installation can be equipped with at least one additional boiler unit and, accordingly, one or more additional circulation pumps, the number of which is equal to the number of additional boiler units, moreover, all boiler units of the installation are identical in design and for each additional boiler unit the lower part is connected to the upper part of the heat exchanger housing "Liquid-liquid" with the combustion chamber communicating with the upper part of the inner cavity of the housing of the specified heat exchanger, and the lower end is helically of the heat exchanger is connected to the outlet of one of the additional circulation pumps, the input of which is connected to the lower part of the inner cavity of the liquid-liquid heat exchanger body, while the output of each additional circulation pump is connected to the spiral heat exchanger of only one additional boiler unit.
При таком выполнении установки она может быть снабжена емкостью для сбора и очистки конденсата, у которой нижняя часть заполнена водоочищающим материалом, предпочтительно раскислителем, например мелом, и сообщается выше уровня указанного материала с нижней частью внутренней полости теплообменника «жидкость-жидкость», а верхняя часть сообщается через гидравлический затвор с нижней частью кольцевой теплообменной полости каждого котлоагрегата с возможностью слива из последней конденсата в указанную емкость самотеком и выполнена с переливным отверстием, подключенным к сливной линии и расположенным на одном уровне с максимальным уровнем греющей жидкости в указанном теплообменнике.With this installation, it can be equipped with a condensate collection and purification tank, in which the lower part is filled with a water-purifying material, preferably a deoxidizing agent, such as chalk, and communicates above the level of this material with the lower part of the internal cavity of the liquid-liquid heat exchanger, and the upper part communicates through a hydraulic shutter with the lower part of the annular heat-exchange cavity of each boiler unit with the possibility of discharge from the last condensate into the indicated tank by gravity and is made with a water outlet connected to the drain line and located at the same level as the maximum level of the heating fluid in the specified heat exchanger.
Теплообменный элемент теплообменника «жидкость-жидкость» может быть выполнен в виде трубчатой спирали.The heat exchange element of the liquid-liquid heat exchanger can be made in the form of a tubular spiral.
В другом варианте исполнения теплообменника «жидкость-жидкость» на каждом конце его корпуса может быть выполнена торцевая полость, отделенная от остальной внутренней полости указанного теплообменника поперечной перегородкой с отверстиями, а теплообменный элемент указанного теплообменника может быть выполнен в виде пучка теплообменных трубок, расположенных продольно корпусу теплообменника, равномерно распределенных по площади поперечного сечения внутренней полости указанного корпуса и герметично соединенных своими концами с отверстиями поперечных перегородок указанных торцевых полостей, одна из которых подключена к линии подвода, а вторая - к линии отвода нагреваемой жидкости.In another embodiment of the liquid-liquid heat exchanger, an end cavity can be made at each end of its body, separated from the rest of the internal cavity of the specified heat exchanger by a transverse partition with holes, and the heat exchanger element of the specified heat exchanger can be made in the form of a bundle of heat exchanger tubes located longitudinally to the body heat exchangers uniformly distributed over the cross-sectional area of the inner cavity of the specified housing and hermetically connected at their ends with TIFA transverse partitions said end cavities, one of which is connected to the supply line, and the second - to a heated liquid discharge line.
Кроме того, теплообменник «жидкость-жидкость» может быть выполнен с возможностью нагрева воды для системы отопления и отдельно для системы горячего водоснабжения, для чего он может быть снабжен двумя линиями подвода и двумя линиями отвода нагреваемой жидкости и подключен с помощью одной линии подвода и одной линии отвода соответственно к выходу и входу системы отопления и с помощью второй линии подвода и второй линии отвода соответственно к выходу и входу системы горячего водоснабжения, при этом на каждом конце корпуса указанного теплообменника выполнена торцевая полость, отделенная от остальной внутренней полости указанного теплообменника поперечной перегородкой с отверстиями и разделенная на два отдельных отсека, а теплообменный элемент указанного теплообменника выполнен в виде пучка теплообменных трубок, расположенных продольно корпусу теплообменника, равномерно распределенных по площади поперечного сечения внутренней полости указанного корпуса и герметично соединенных своими концами с отверстиями поперечных перегородок указанных торцевых полостей, причем у одной из указанных торцевых полостей каждый из отсеков подсоединен к одной из указанных линий подвода нагреваемой жидкости, а у второй из указанных торцевых полостей каждый из отсеков подсоединен к одной из указанных линий отвода нагреваемой жидкости, при этом отсек, соединенный с линией подвода воды с выхода системы отопления, соединен указанными теплообменными трубками с отсеком, соединенным с линией отвода нагреваемой жидкости на вход системы отопления, а отсек, соединенный с линией подвода воды с выхода системы горячего водоснабжения, соединен указанными теплообменными трубками с отсеком, соединенным с линией отвода нагреваемой жидкости на вход системы горячего водоснабжения.In addition, the liquid-liquid heat exchanger can be made with the possibility of heating water for the heating system and separately for the hot water supply system, for which it can be equipped with two supply lines and two drain lines of the heated fluid and connected using one supply line and one exhaust lines, respectively, to the outlet and entrance of the heating system and using the second supply line and the second branch line, respectively, to the outlet and entrance of the hot water supply system, while at each end of the housing specified heat the exchanger has an end cavity separated from the rest of the inner cavity of the specified heat exchanger by a transverse partition with holes and divided into two separate compartments, and the heat exchanger element of the specified heat exchanger is made in the form of a bundle of heat exchanger tubes located longitudinally to the heat exchanger body, uniformly distributed over the cross-sectional area of the inner cavity of the specified body and hermetically connected at their ends with the holes of the transverse partitions of said end cavities, m at one of the indicated end cavities, each compartment is connected to one of the indicated supply lines of the heated fluid, and at the second of these end cavities, each compartment is connected to one of the specified supply lines of the heated fluid, while the compartment connected to the water supply line with the output of the heating system is connected by said heat exchange tubes to a compartment connected to the drainage line of the heated fluid to the input of the heating system, and the compartment connected to the water supply line from the outlet of the hot water system zheniya, said heat exchange tubes is connected with a compartment coupled to the heated liquid discharge line to the input of the hot water system.
В другом варианте исполнения теплообменник «жидкость-жидкость» может быть выполнен с возможностью нагрева воды для системы отопления, отдельно для системы горячего водоснабжения и отдельно для вентиляционной системы, для чего он может быть снабжен тремя линиями подвода и тремя линиями отвода нагреваемой жидкости и подключен с помощью одной линии подвода и одной линии отвода соответственно к выходу и входу системы отопления, с помощью второй линии подвода и второй линии отвода соответственно к выходу и входу системы горячего водоснабжения и с помощью третьей линии подвода и третьей линии отвода соответственно к выходу и входу вентиляционной системы, при этом на каждом конце корпуса указанного теплообменника выполнена торцевая полость, отделенная от остальной внутренней полости указанного теплообменника поперечной перегородкой с отверстиями и разделенная на три отдельных отсека, а теплообменный элемент указанного теплообменника выполнен в виде пучка теплообменных трубок, расположенных продольно корпусу теплообменника, равномерно распределенных по площади поперечного сечения внутренней полости указанного корпуса и герметично соединенных своими концами с отверстиями поперечных перегородок указанных торцевых полостей, причем у одной из указанных торцевых полостей каждый из отсеков подсоединен к одной из указанных линий подвода нагреваемой жидкости, а у второй из указанных торцевых полостей каждый из отсеков подсоединен к одной из указанных линий отвода нагреваемой жидкости, при этом отсек, соединенный с линией подвода воды с выхода системы отопления, соединен указанными теплообменными трубками с отсеком, соединенным с линией отвода нагреваемой жидкости на вход системы отопления, отсек, соединенный с линией подвода воды с выхода системы горячего водоснабжения, соединен указанными теплообменными трубками с отсеком, соединенным с линией отвода нагреваемой жидкости на вход системы горячего водоснабжения, а отсек, соединенный с линией подвода воды с выхода вентиляционной системы, соединен указанными теплообменными трубками с отсеком, соединенным с линией отвода нагреваемой жидкости на вход вентиляционной системы.In another embodiment, the liquid-liquid heat exchanger can be configured to heat water for the heating system, separately for the hot water supply system and separately for the ventilation system, for which it can be equipped with three supply lines and three drain lines of the heated fluid and connected to using one supply line and one drain line respectively to the output and input of the heating system, using a second supply line and a second drain line, respectively, to the output and input of the hot water system and using the third supply line and the third exhaust line, respectively, to the outlet and entrance of the ventilation system, while at each end of the casing of the specified heat exchanger an end cavity is made, separated from the rest of the internal cavity of the specified heat exchanger by a transverse partition with openings and divided into three separate compartments, and the heat exchange element of the specified heat exchanger is made in the form of a bundle of heat exchange tubes located longitudinally to the heat exchanger body, uniformly distributed across a cross-section of the inner cavity of the specified case and hermetically connected at its ends with the holes of the transverse partitions of the indicated end cavities, moreover, at one of the indicated end cavities, each of the compartments is connected to one of the indicated supply lines of the heated fluid, and at the second of the specified end cavities, each of the compartments is connected to one of the indicated drainage lines of the heated fluid, while the compartment connected to the water supply line from the outlet of the heating system is connected by said heat exchange tubes with a compartment connected to the drainage line of the heated fluid to the inlet of the heating system, a compartment connected to the supply line of water from the outlet of the hot water supply is connected by said heat exchange tubes to a compartment connected to the drainage line of the heated fluid to the inlet of the hot water supply, and the compartment, connected to the water supply line from the outlet of the ventilation system, connected by said heat exchange tubes to a compartment connected to the drain line of the heated fluid to the input of the ventilation system.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в теплогенерирующей установке по второму варианту, содержащей теплообменник «жидкость-жидкость» с корпусом, внутренняя полость которого заполнена греющей жидкостью, и теплообменным элементом, размещенным в указанном корпусе и подключенным к линиям подвода и отвода нагреваемой жидкости, циркуляционный насос, вход которого подключен к внутренней полости корпуса указанного теплообменника, предпочтительно к нижней части последней, и котлоагрегат, содержащий вертикальный или близкий к вертикальному цилиндрический трубчатый корпус с расположенной в его верхней части трубой для отвода продуктов сгорания, камеру сгорания, расположенную внутри корпуса котлоагрегата, газовую горелку, установленную в камере сгорания и подключенную к линиям подвода к ней газа и воздуха, и установленные в верхней части корпуса котлоагрегата выше камеры сгорания конденсатор водяных паров, поднимающихся при работе установки вместе с продуктами сгорания из камеры сгорания к упомянутой трубе для отвода продуктов сгорания, и, по меньшей мере, один водоподающий насадок, подключенный к выходу циркуляционного насоса, в отличие от прототипа, согласно пункту 23 формулы изобретения теплообменник «жидкость-жидкость» установлен под котлоагрегатом и соединен своей верхней частью с нижней частью котлоагрегата с сообщением верхней части внутренней полости корпуса теплообменника «жидкость-жидкость» с камерой сгорания котлоагрегата и расположением упомянутого уровня греющей жидкости ниже камеры сгорания, каждый водоподающий насадок установлен с возможностью стекания выходящей из него жидкости в камеру сгорания котлоагрегата, а конденсатор водяных паров выполнен в виде сужающегося книзу замкнутого полого тела, установленного над газовой горелкой с радиальным зазором по отношению к корпусу котлоагрегата, обеспечивающим проход через него продуктов сгорания, поднимающихся из камеры сгорания к упомянутой трубе для отвода продуктов сгорания, и жидкости, стекающей из каждого водоподающего насадка в камеру сгорания, при этом полое тело снабжено установленным под ним сборником конденсата, расположенным с возможностью стекания в него конденсата с полого тела и снабженным сливной линией, выход которой сообщается с внутренней полостью теплообменника «жидкость-жидкость», внутренняя полость полого тела сообщается с выходом циркуляционного насоса, а каждый из водоподающих насадков закреплен в верхней боковой части указанного полого тела, подключен к выходу циркуляционного насоса через внутреннюю полость полого тела и направлен тангенциально к корпусу котлоагрегата с обеспечением возможности движения выходящей из указанного насадка жидкости по спирали вниз по внутренней стенке корпуса котлоагрегата, причем при выполнении котлоагрегата с несколькими водоподающими насадками последние расположены относительно корпуса котлоагрегата с обеспечением возможности движения выходящей из указанных насадков жидкости по внутренней стенке корпуса котлоагрегата в одном направлении. При этом газовая горелка может иметь цилиндрическую форму, может быть расположена коаксиально к корпусу котлоагрегата и может быть выполнена с возможностью формирования пламени с тепловым излучением, направленным преимущественно радиально от газовой горелки к внутренней поверхности корпуса котлоагрегата. При таком выполнении и расположении газовой горелки целесообразно, чтобы нижний конец упомянутого полого тела был расположен вблизи верхнего конца газовой горелки, а последняя была выполнена предпочтительно в виде щелевой или инфракрасной газовой горелки.The solution to this problem is achieved by the fact that in the heat-generating installation according to the second embodiment, containing a liquid-liquid heat exchanger with a body, the internal cavity of which is filled with a heating liquid, and a heat-exchange element placed in the specified body and connected to the supply and discharge lines of the heated liquid a pump, the inlet of which is connected to the internal cavity of the housing of the specified heat exchanger, preferably to the lower part of the latter, and a boiler unit containing vertical or close to tikal cylindrical tubular casing with a pipe located in its upper part for removal of combustion products, a combustion chamber located inside the boiler unit, a gas burner installed in the combustion chamber and connected to the gas and air supply lines to it, and installed in the upper part of the boiler unit above combustion chamber is a condenser of water vapor rising during operation of the installation together with the combustion products from the combustion chamber to the said pipe for removal of combustion products, and at least one a water supply nozzle connected to the outlet of the circulation pump, unlike the prototype, according to
Установка может быть снабжена емкостью для сбора и очистки конденсата, у которой нижняя часть заполнена водоочищающим материалом, предпочтительно раскислителем, например мелом, и сообщается выше уровня указанного материала с нижней частью внутренней полости теплообменника «жидкость-жидкость», а верхняя часть сообщается через гидравлический затвор со сливной линией сборника конденсата полого тела котлоагрегата с возможностью слива конденсата из упомянутого сборника конденсата в указанную емкость самотеком и выполнена с переливным отверстием, подключенным к сливной линии и расположенным на одном уровне с максимальным уровнем греющей жидкости в указанном теплообменнике.The installation may be equipped with a condensate collecting and cleaning tank, in which the lower part is filled with a water-purifying material, preferably a deoxidizer, such as chalk, and communicates above the level of the specified material with the lower part of the internal cavity of the liquid-liquid heat exchanger, and the upper part communicates through a hydraulic shutter with a drain line of the condensate collector of the hollow body of the boiler with the possibility of draining the condensate from the said condensate collector into the indicated tank by gravity and is made with overflow tverstiem connected to a drain line and located at the same level as the maximum level of the heating fluid in said heat exchanger.
Упомянутое полое тело может быть выполнено в виде расположенного соосно с корпусом котлоагрегата, обращенного вниз и выполненного в полном или усеченном виде тела вращения, например, конуса, сегмента сферы или эллипсоида и т.п., при этом на оси указанного тела вращения может быть установлен герметично входящий внутрь последнего патрубок для упомянутого сообщения внутренней полости указанного полого тела с выходом циркуляционного насоса с расположением нижнего конца указанного патрубка вблизи нижней стенки указанного тела вращения. В другом варианте выполнения тела вращения его верхняя стенка может быть выполнена в виде соосной с последним и обращенной вниз впадины с обеспечением плавного сужения внутренней полости указанного тела вращения в радиальном направлении от оси к периферии последнего, при этом в указанной верхней стенке выполнено осевое отверстие для упомянутого сообщения внутренней полости указанного полого тела с выходом циркуляционного насоса.Mentioned hollow body can be made in the form of a boiler located coaxially with the housing, facing down and made in full or truncated form of a body of revolution, for example, a cone, segment of a sphere or an ellipsoid, etc., while the axis of said body of revolution can be installed hermetically entering into the last pipe for the said message of the internal cavity of the specified hollow body with the outlet of the circulation pump with the location of the lower end of the specified pipe near the lower wall of the specified body of revolution. In another embodiment of the body of revolution, its upper wall can be made in the form of a cavity, coaxial with the latter and facing downward, to ensure smooth narrowing of the internal cavity of the said body of rotation in the radial direction from the axis to the periphery of the latter, while an axial hole is made for the said upper wall communication of the internal cavity of the specified hollow body with the output of the circulation pump.
Кроме того, часть упомянутого полого тела, взаимодействующая с продуктами сгорания, поднимающимися при работе установки из камеры сгорания к упомянутой трубе для отвода продуктов сгорания, может быть выполнена гофрированной с расположением гофр предпочтительно продольно по отношению к корпусу котлоагрегата.In addition, a part of said hollow body interacting with combustion products rising during operation of the installation from the combustion chamber to said pipe for exhausting combustion products can be made corrugated with the arrangement of corrugations preferably longitudinally with respect to the boiler body.
Каждый водоподающий насадок котлоагрегата может быть направлен вниз под заданным углом к горизонтальной плоскости, не превышающим 30°.Each water supply nozzle of the boiler can be directed downward at a given angle to the horizontal plane, not exceeding 30 °.
Корпус теплообменника «жидкость-жидкость» может быть выполнен трубчатым и соединен продольно и предпочтительно соосно с корпусом котлоагрегата с расположением входа теплообменного элемента указанного теплообменника в нижней части, а выхода - в верхней части последнего, при этом корпус теплообменника «жидкость-жидкость» может быть выполнен за одно целое с корпусом котлоагрегата.The body of the liquid-liquid heat exchanger can be tubular and connected longitudinally and preferably coaxially with the body of the boiler with the location of the inlet of the heat exchanger element of the specified heat exchanger in the lower part, and the outlet in the upper part of the latter, while the body of the liquid-liquid heat exchanger can be made in one piece with the body of the boiler.
В другом варианте корпус теплообменника «жидкость-жидкость» может быть выполнен трубчатым и соединен с корпусом котлоагрегата перпендикулярно к последнему. При этом установка может быть снабжена, по меньшей мере, одним дополнительным котлоагрегатом и соответственно одним или более дополнительными циркуляционными насосами, число которых равно числу дополнительных котлоагрегатов, причем все котлоагрегаты установки идентичны по конструкции и у каждого дополнительного котлоагрегата корпус котлоагрегата соединен своей нижней частью с верхней частью корпуса теплообменника «жидкость-жидкость» с сообщением камеры сгорания с верхней частью внутренней полости корпуса указанного теплообменника, а каждый водоподающий насадок подключен через внутреннюю полость упомянутого полого тела к выходу одного из дополнительных циркуляционных насосов, вход которого соединен с нижней частью внутренней полости корпуса теплообменника «жидкость-жидкость», при этом выход каждого дополнительного циркуляционного насоса подключен к каждому из водоподающих насадков только одного дополнительного котлоагрегата.In another embodiment, the housing of the liquid-liquid heat exchanger can be tubular and connected to the boiler body perpendicular to the latter. In this case, the installation can be equipped with at least one additional boiler unit and, accordingly, one or more additional circulation pumps, the number of which is equal to the number of additional boiler units, moreover, all boiler units of the installation are identical in design and for each additional boiler unit the boiler body is connected with its lower part to the upper part of the housing of the liquid-liquid heat exchanger with the combustion chamber communicating with the upper part of the inner cavity of the housing of the specified heat exchanger ka, and each water supply nozzle is connected through the internal cavity of the said hollow body to the outlet of one of the additional circulation pumps, the input of which is connected to the lower part of the inner cavity of the liquid-liquid heat exchanger body, while the output of each additional circulation pump is connected to each of the water supply nozzles only one additional boiler unit.
При таком выполнении установки она может быть снабжена емкостью для сбора и очистки конденсата, у которой нижняя часть заполнена водоочищающим материалом, предпочтительно раскислителем, например мелом, и сообщается выше уровня указанного материала с нижней частью внутренней полости теплообменника «жидкость-жидкость», а верхняя часть сообщается через гидравлический затвор со сливной линией сборника конденсата полого тела каждого котлоагрегата с возможностью слива конденсата из упомянутого сборника конденсата в указанную емкость самотеком и выполнена с переливным отверстием, подключенным к сливной линии и расположенным на одном уровне с максимальным уровнем греющей жидкости в указанном теплообменнике.With this installation, it can be equipped with a condensate collection and purification tank, in which the lower part is filled with a water-purifying material, preferably a deoxidizing agent, such as chalk, and communicates above the level of this material with the lower part of the internal cavity of the liquid-liquid heat exchanger, and the upper part communicates through a hydraulic lock with a drain line of the condensate collector of the hollow body of each boiler unit with the possibility of draining the condensate from the said condensate collector into the indicated tank edema and provided with an overflow opening connected to a drain line and located at the same level as the maximum level of the heating fluid in said heat exchanger.
Входящий в установку по второму варианту теплообменник «жидкость-жидкость» имеет идентичное конструктивное исполнение с таким же теплообменником, входящим в установку по первому варианту, что отражено в формуле изобретения, в которой существенные признаки по пунктам 38-41, относящиеся ко второму варианту установки, полностью идентичны существенным признакам по пунктам 19-22, относящимся к первому варианту установки.The liquid-liquid heat exchanger included in the installation according to the second embodiment has an identical design with the same heat exchanger included in the installation according to the first embodiment, which is reflected in the claims, in which the essential features of clauses 38-41 relating to the second installation embodiment are completely identical to the essential features in paragraphs 19-22 relating to the first installation option.
Выполнение теплогенерирующей установки по первому варианту в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения и по второму варианту в соответствии с пунктом 23 формулы изобретения позволяет исключить из конструкции указанной установки громоздкий и массивный контактный теплообменник с засыпкой, повысить эффективность использования тепловой энергии, выделяемой при сгорании газа в котлоагрегате, и снизить содержание вредных примесей в продуктах сгорания, поступающих в атмосферу через выходную трубу котлоагрегата.The implementation of the heat-generating installation according to the first embodiment in accordance with
Эффективность использования тепловой энергии, выделяемой при сгорании газа в котлоагрегате, повышается в каждом из вариантов предлагаемой установки за счет расположения зоны контактного теплообмена непосредственно в камере сгорания котлоагрегата. При таком расположении зоны контактного теплообмена нагрев выходящей из водоподающего насадка жидкости происходит при непосредственном контакте последней с пламенем газовой горелки (лучистый теплообмен) и с горячими продуктами сгорания, а в первом варианте предлагаемой установки также и с горячей поверхностью внутренней стенки корпуса камеры сгорания, что позволяет повысить температуру греющей жидкости, заполняющей теплообменник «жидкость-жидкость».The efficiency of using thermal energy released during gas combustion in the boiler is increased in each of the options of the proposed installation due to the location of the contact heat exchange zone directly in the combustion chamber of the boiler. With this arrangement of the contact heat exchange zone, the heating of the liquid leaving the water supply nozzle occurs when the latter directly contacts the flame of the gas burner (radiant heat transfer) and hot products of combustion, and in the first embodiment of the proposed installation also with the hot surface of the inner wall of the body of the combustion chamber, which allows increase the temperature of the heating liquid filling the liquid-liquid heat exchanger.
Вместе с тем, эффективность использования тепловой энергии, выделяемой при сгорании газа в котлоагрегате, повышается также за счет обеспечения возможности движения выходящей из водоподающего насадка жидкости по спирали вниз по внутренней стенке корпуса камеры сгорания - в первом варианте или корпуса котлоагрегата - во втором варианте установки, что повышает площадь и время контакта единичного объема жидкости (например, 1 см3) с пламенем газовой горелки и с горячими продуктами сгорания, а в первом варианте предлагаемой установки также и с горячей поверхностью внутренней стенки корпуса камеры сгорания, за счет чего, в конечном итоге, повышается температура греющей жидкости в теплообменнике «жидкость-жидкость».At the same time, the efficiency of the use of thermal energy released during gas combustion in the boiler unit is also increased by providing the possibility for the liquid leaving the water supply nozzle to spiral downward along the inner wall of the combustion chamber body - in the first embodiment or of the boiler unit - in the second installation variant, which increases the contact area and time unit volume of liquid (e.g., 1 cm 3) with a gas burner flame and hot combustion products, as in the first embodiment of inventive apparatus also hot inner wall surface of the combustion chamber body, whereby, ultimately, increases the temperature of the heating fluid in the heat exchanger "liquid-liquid".
Кроме того, эффективность использования тепловой энергии, выделяемой при сгорании газа в котлоагрегате, повышается в первом варианте исполнения предлагаемой установки также за счет того, что в ней обеспечивается предварительный нагрев жидкости, поступающей в зону контактного теплообмена котлоагрегата, осуществляемый в спиральном теплообменнике горячими продуктами сгорания, проходящими из камеры сгорания через кольцевую теплообменную полость котлоагрегата. Во втором варианте исполнения предлагаемой установки эффективность использования тепловой энергии, выделяемой при сгорании газа в котлоагрегате, повышается также за счет глубокой конденсации смешанных с продуктами сгорания водяных паров на конденсаторе, выполненном в виде сужающегося книзу замкнутого полого тела, снабженного сборником конденсата и установленного в непосредственной близости от камеры сгорания. В результате указанной конденсации водяных паров обеспечивается возможность получения конденсата с высокой температурой, используемого в качестве греющей жидкости в теплообменнике «жидкость-жидкость».In addition, the efficiency of heat energy generated during gas combustion in the boiler is increased in the first embodiment of the proposed installation also due to the fact that it provides preliminary heating of the liquid entering the contact heat exchange zone of the boiler, carried out in a spiral heat exchanger with hot combustion products, passing from the combustion chamber through the annular heat exchange cavity of the boiler. In the second embodiment of the proposed installation, the efficiency of using thermal energy released during gas combustion in the boiler unit is also increased due to the deep condensation of water vapor mixed with the combustion products on the condenser, made in the form of a closed hollow body tapering downward, equipped with a condensate collector and installed in close proximity from the combustion chamber. As a result of this condensation of water vapor, it is possible to obtain a high temperature condensate used as a heating liquid in a liquid-liquid heat exchanger.
Повышению эффективности использования тепловой энергии, выделяемой при сгорании газа в котлоагрегате, в первом варианте предлагаемой установки способствует также исключение свойственной прототипу возможности образования накипи на стенках корпуса камеры сгорания и связанного с этим снижения теплоотдачи указанного корпуса. Исключение указанной накипи обеспечивается благодаря отсутствию греющей жидкости в кольцевой теплообменной полости котлоагрегата, что достигается за счет размещения теплообменника «жидкость-жидкость» под котлоагрегатом с расположением уровня греющей жидкости в указанном теплообменнике ниже камеры сгорания. Во втором варианте предлагаемой установки накипь на внутренней стенке корпуса котлоагрегата исключается благодаря тому, что указанный корпус защищается от пламени газовой горелки жидкостью, стекающей по спирали вниз по внутренней стенке указанного корпуса, вследствие чего последний имеет невысокую температуру.In the first embodiment of the proposed installation, the elimination of the inherent characteristic of the prototype of the possibility of scale formation on the walls of the housing of the combustion chamber and the associated reduction in heat transfer of the said housing also helps to increase the efficiency of use of thermal energy released during gas combustion in the boiler unit. The exclusion of the specified scale is ensured due to the absence of heating fluid in the annular heat exchange cavity of the boiler, which is achieved by placing the liquid-liquid heat exchanger under the boiler with the location of the heating fluid level in the heat exchanger below the combustion chamber. In the second embodiment of the proposed installation, scale on the inner wall of the boiler unit is excluded due to the fact that the specified housing is protected from the flame of a gas burner by a liquid flowing downward along the inner wall of the specified housing, so that the latter has a low temperature.
Вместе с тем, введение в конструкцию предлагаемой установки по первому варианту предпочтительных отличительных признаков, содержащихся в зависимых пунктах 2-8 формулы изобретения, обеспечивает дополнительное повышение эффективности использования выделяемой при сгорании газа тепловой энергии за счет:However, the introduction into the design of the proposed installation according to the first embodiment of the preferred distinguishing features contained in dependent claims 2-8 of the claims provides an additional increase in the efficiency of use of the thermal energy released during gas combustion due to:
- усиления нагрева выходящей из водоподающего насадка жидкости теплом, излучаемым пламенем газовой горелки, а также теплом горячих продуктов сгорания и корпуса камеры сгорания, для чего газовая горелка имеет цилиндрическую форму, расположена коаксиально к корпусу камеры сгорания и выполнена с возможностью формирования пламени с тепловым излучением, направленным преимущественно радиально от газовой горелки к внутренней поверхности корпуса камеры сгорания, а верхний конец газовой горелки расположен под водоподающим насадком вблизи последнего, причем газовая горелка выполнена предпочтительно в виде щелевой или инфракрасной газовой горелки;- enhancing the heating of the liquid exiting the water supply nozzle by the heat emitted by the flame of the gas burner, as well as the heat of the hot combustion products and the body of the combustion chamber, for which the gas burner has a cylindrical shape, is coaxial to the body of the combustion chamber and is configured to form a flame with thermal radiation, directed mainly radially from the gas burner to the inner surface of the combustion chamber body, and the upper end of the gas burner is located under the water supply nozzle close to the latter, the gas burner being preferably in the form of a slit or infrared gas burner;
- усиления нагрева проходящей через спиральный теплообменник жидкости путем повышения количества тепла, передаваемого продуктами сгорания виткам спирального теплообменника и соответственно циркулирующей по ним жидкости, для чего корпус котлоагрегата имеет цилиндрическую форму и расположен коаксиально к корпусу камеры сгорания, при этом стенки корпуса котлоагрегата и корпуса камеры сгорания, обращенные к спиральному теплообменнику, расположены вблизи витков последнего с образованием между указанными витками и упомянутыми стенками корпуса котлоагрегата и корпуса камеры сгорания спиралеобразного канала для прохода продуктов сгорания из камеры сгорания на вход выходной трубы, а спиральный теплообменник изготовлен из гофрированной трубки;- enhancing the heating of the liquid passing through the spiral heat exchanger by increasing the amount of heat transferred by the combustion products to the turns of the spiral heat exchanger and, accordingly, the liquid circulating through them, for which the boiler unit has a cylindrical shape and is located coaxially to the body of the combustion chamber, while the walls of the boiler body and the combustion chamber body facing the spiral heat exchanger are located near the turns of the latter with the formation between the said turns and the said walls the boiler body and the combustion chamber of the spiral channel for the passage of combustion products from the combustion chamber to the inlet of the outlet pipe, and the spiral heat exchanger is made of corrugated tube;
- использования тепловой энергии, выделяемой при сгорании газа в котлоагрегате, для нагрева поступающего к газовой горелке воздуха с целью повышения эффективности процесса горения газовоздушной смеси, выражающегося в повышении полноты сгорания последней и снижении вредных примесей в продуктах сгорания, поступающих в атмосферу через выходную трубу котлоагрегата, для чего корпус котлоагрегата и его крышка окружены кожухом с образованием между котлоагрегатом и указанным кожухом воздушной полости, встроенной в линию подвода воздуха к газовой горелке с возможностью движения подводимого воздуха по указанной воздушной полости в направлении от верхней к нижней части последней, при этом указанная воздушная полость в зоне расположения корпуса котлоагрегата имеет форму кольцевой полости;- the use of thermal energy released during gas combustion in the boiler to heat the air entering the gas burner in order to increase the efficiency of the combustion process of the gas-air mixture, which is expressed in increasing the completeness of combustion of the latter and reducing harmful impurities in the combustion products entering the atmosphere through the exhaust pipe of the boiler, why the boiler unit body and its cover are surrounded by a casing with the formation of an air cavity between the boiler and the specified casing integrated into the air supply line to ha a burner with the possibility of movement of the supplied air through the specified air cavity in the direction from the upper to the lower part of the latter, while the specified air cavity in the area of the boiler body is in the form of an annular cavity;
- очистки и использования в качестве греющей жидкости горячего конденсата, образующегося в процессе работы установки в кольцевой теплообменной полости котлоагрегата, для чего установка снабжена емкостью для сбора и очистки указанного конденсата, у которой нижняя часть заполнена водоочищающим материалом, предпочтительно раскислителем, например мелом, и сообщается выше уровня указанного материала с нижней частью внутренней полости теплообменника «жидкость-жидкость», а верхняя часть сообщается через гидравлический затвор с нижней частью кольцевой теплообменной полости котлоагрегата с возможностью слива из последней конденсата в указанную емкость самотеком.- cleaning and using hot condensate as a heating fluid generated during installation in the annular heat exchange cavity of the boiler, for which the installation is equipped with a tank for collecting and cleaning said condensate, in which the lower part is filled with a water purifying material, preferably a deoxidizer, such as chalk, and is communicated above the level of the specified material with the lower part of the internal cavity of the liquid-liquid heat exchanger, and the upper part communicates through a hydraulic shutter from the bottom hour Strongly annular heat exchange of boiler cavity to drain condensate from the latter into said container by gravity.
Кроме того, введение в конструкцию предлагаемой установки по второму варианту предпочтительных отличительных признаков, содержащихся в зависимых пунктах 24-28 и 31 формулы изобретения, обеспечивает дополнительное повышение эффективности использования выделяемой при сгорании газа тепловой энергии за счет:In addition, the introduction into the design of the proposed installation according to the second embodiment of the preferred distinguishing features contained in dependent claims 24-28 and 31 of the claims provides an additional increase in the efficiency of use of the thermal energy released during gas combustion due to:
- усиления нагрева выходящей из водоподающего насадка жидкости от пламени газовой горелки, а также теплом горячих продуктов сгорания и горячего корпуса котлоагрегата, для чего газовая горелка имеет цилиндрическую форму, расположена коаксиально к корпусу котлоагрегата и выполнена с возможностью формирования пламени с тепловым излучением, направленным преимущественно радиально от газовой горелки к внутренней поверхности корпуса котлоагрегата, а нижний конец полого тела, выполняющего роль конденсатора водяных паров, расположен вблизи верхнего конца газовой горелки, причем газовая горелка выполнена предпочтительно в виде щелевой или инфракрасной газовой горелки;- enhancing the heating of the liquid exiting the nozzle from the gas burner flame, as well as the heat of the hot combustion products and the hot boiler body, for which the gas burner has a cylindrical shape, is located coaxially to the boiler body and is configured to form a flame with heat radiation directed mainly radially from the gas burner to the inner surface of the boiler body, and the lower end of the hollow body acting as a water vapor condenser is located near the upper end of the gas burner, and the gas burner is preferably in the form of a slit or infrared gas burner;
- использования в качестве греющей жидкости горячего конденсата, образующегося в результате конденсации смешанных с продуктами сгорания водяных паров, для чего полое тело, выполняющее роль конденсатора водяных паров, снабжено установленным под ним сборником конденсата, имеющим сливную линию, выход которой сообщается с внутренней полостью теплообменника «жидкость-жидкость» напрямую или через емкость для сбора и очистки конденсата;- the use of hot condensate as a heating fluid resulting from the condensation of water vapor mixed with combustion products, for which the hollow body, which acts as a water vapor condenser, is equipped with a condensate collector installed under it, having a drain line, the outlet of which communicates with the internal cavity of the heat exchanger " liquid-liquid ”directly or through a container for collecting and purifying condensate;
- интенсификации и более полной конденсации водяных паров за счет увеличения рабочей поверхности конденсатора водяных паров, контактирующей с водяными парами, для чего конденсатор водяных паров выполнен в виде расположенного соосно с корпусом котлоагрегата, обращенного вниз и выполненного в полном или усеченном виде полого замкнутого тела вращения, например, конуса, сегмента сферы или эллипсоида и т.п., при этом часть конденсатора водяных паров, взаимодействующая с продуктами сгорания, поднимающимися при работе установки из камеры сгорания к выходной трубе, выполнена гофрированной с расположением гофр предпочтительно продольно по отношению к корпусу котлоагрегата.- intensification and more complete condensation of water vapor by increasing the working surface of the water vapor condenser in contact with water vapor, for which the water vapor condenser is made in the form of a boiler located coaxially with the housing, facing down and made in full or in truncated form of a hollow closed rotation body, for example, a cone, a segment of a sphere or an ellipsoid, etc., while a part of the water vapor condenser interacting with the combustion products rising during operation of the installation from the combustion chamber pressure to the outlet pipe, made corrugated with the location of the corrugations, preferably longitudinally with respect to the body of the boiler.
Достигаемое в предлагаемой установке повышение эффективности использования тепловой энергии, выделяемой при сгорании газа в котлоагрегате, обеспечивает повышение эффективности работы теплогенерирующей установки и достижение технического результата изобретения, выражающегося в снижении удельного расхода газа, необходимого для нагрева единицы объема воды (например, 1 м3) до заданной температуры, и повышении КПД установки.Achieved in the proposed installation, an increase in the efficiency of use of thermal energy released during gas combustion in the boiler, provides an increase in the efficiency of the heat generating installation and the achievement of the technical result of the invention, which is expressed in the reduction of the specific gas flow rate required to heat a unit volume of water (for example, 1 m 3 ) to set temperature, and increasing the efficiency of the installation.
Испарение выходящей из водоподающего насадка жидкости, осуществляемое в предлагаемой установке непосредственно в камере сгорания, позволяет повысить эффективность процесса горения газовоздушной смеси, что выражается в увеличении полноты сгорания последней и снижении содержания вредных примесей в продуктах сгорания, поступающих в атмосферу через выходную трубу котлоагрегата, за счет чего обеспечивается достижение технического результата изобретения, выражающегося в повышении экологической безопасности установки.The evaporation of the liquid leaving the water supply nozzle, carried out in the proposed installation directly in the combustion chamber, allows to increase the efficiency of the combustion process of the gas-air mixture, which is expressed in an increase in the completeness of combustion of the latter and a decrease in the content of harmful impurities in the combustion products entering the atmosphere through the outlet pipe of the boiler, due to which ensures the achievement of the technical result of the invention, expressed in increasing the environmental safety of the installation.
Вместе с тем, исключение громоздкого и массивного контактного теплообменника с засыпкой, имеющего место в прототипе, обеспечивает достижение технического результата изобретения, выражающегося в упрощении конструкции и изготовления теплогенерирующей установки, а также в упрощении эксплуатации установки и снижении затрат на производство установкой горячей воды за счет исключения присущей прототипу необходимости периодической замены материала засыпки в контактном теплообменнике и очистки днища корпуса котлоагрегата от шлама, образующегося в результате разрушения материала засыпки.However, the exclusion of the bulky and massive contact heat exchanger with backfill, which takes place in the prototype, ensures the achievement of the technical result of the invention, which is expressed in simplifying the design and manufacture of the heat-generating installation, as well as in simplifying the operation of the installation and reducing the cost of production of hot water by eliminating inherent in the prototype of the need for periodic replacement of the filling material in the contact heat exchanger and cleaning the bottom of the boiler body from sludge, resulting from the destruction of the material backfill.
Кроме того, исключение контактного теплообменника с засыпкой позволяет снизить вес и габариты теплогенерирующей установки и тем самым обеспечивает технический результат изобретения, выражающийся в упрощении транспортировки и монтажа теплогенерирующей установки и в расширении области ее применения.In addition, the exclusion of a contact heat exchanger with filling allows you to reduce the weight and dimensions of the heat generating installation and thereby provides the technical result of the invention, which is expressed in simplifying the transportation and installation of the heat generating installation and in expanding the scope of its application.
Вместе с тем, введение в конструкцию предлагаемой установки предпочтительных отличительных признаков, содержащихся в зависимых пунктах 17 и 36 формулы изобретения, обеспечивает возможность выполнения установки по каскадной схеме с несколькими идентичными по конструкции котлоагрегатами, что позволяет повысить тепловую мощность установки и обеспечивает возможность регулирования указанной мощности в широких пределах в соответствии с изменяющейся потребностью со стороны потребителей горячей воды, подключенных к отводящей линии теплообменника «жидкость-жидкость».At the same time, the introduction into the design of the proposed installation of the preferred distinguishing features contained in
Кроме того, введение в конструкцию предлагаемой установки предпочтительных отличительных признаков, содержащихся в зависимых пунктах 21, 22, 40 и 41 формулы изобретения, обеспечивает возможность выполнения установки с раздельным нагревом воды для разных систем потребления горячей воды, в частности для системы отопления, системы горячего водоснабжения и вентиляционной системы, что позволяет существенно уменьшить количество задвижек, кранов, циркуляционных насосов, контрольно-измерительных приборов и другого оборудования в установке, что упрощает ее конструкцию, изготовление и эксплуатацию и вместе с тем снижает ее вес, габариты и стоимость.In addition, the introduction into the design of the proposed installation of the preferred distinguishing features contained in
Представленные в изобретении варианты теплогенерирующей установки образуют единый изобретательский замысел и отвечают требованию единства изобретения, поскольку оба варианта направлены на решение одной и той же задачи - создание теплогенерирующей установки, конструкция которой не содержит контактного теплообменника с засыпкой и обеспечивает повышение эффективности использования тепловой энергии, выделяемой при сгорании газа в котлоагрегате, и снижение содержания вредных примесей в продуктах сгорания, поступающих в атмосферу через выходную трубу котлоагрегата, и при этом указанные варианты позволяют получить одинаковый технический результат - снижение при работе установки удельного расхода газа, необходимого для нагрева единицы объема воды (например, 1 м3) до заданной температуры, повышение КПД и экологической безопасности установки, упрощение изготовления и снижение стоимости теплогенерирующей установки за счет упрощения ее конструкции, упрощение эксплуатация установки и снижение затрат на производство установкой горячей воды, а также упрощение транспортировки и монтажа теплогенерирующей установки и расширение области ее применения. Причем указанный технический результат, получаемый при использовании первого варианта предлагаемой установки, отличается от такого же технического результата, получаемого при использовании второго варианта предлагаемой установки, лишь количественной мерой. При этом второй вариант предлагаемой установки предпочтительнее ее первого варианта в отношении технического результата, выражающегося в упрощении конструкции установки. Вместе с тем, в первом варианте указанной установки обеспечивается нагрев воздуха, поступающего к газовой горелке, и предварительный нагрев жидкости в спиральном теплообменнике, что повышает эффективность использования тепловой энергии, выделяемой при сгорании газа в котлоагрегате, и делает данный вариант установки предпочтительнее ее второго варианта в отношении технического результата, выражающегося в снижении удельного расхода газа, и повышении КПД установки.The variants of a heat generating installation presented in the invention form a single inventive concept and meet the requirement of the unity of the invention, since both options are aimed at solving the same problem - the creation of a heat generating installation, the design of which does not contain a contact heat exchanger with backfill and provides an increase in the efficiency of use of thermal energy released when gas combustion in the boiler, and a decrease in the content of harmful impurities in the combustion products entering the atmosphere through h the outlet pipe of the boiler, and these options allow you to get the same technical result - reducing the specific gas flow rate required for heating a unit volume of water (for example, 1 m 3 ) to a predetermined temperature, increasing the efficiency and environmental safety of the installation, simplifying manufacturing and reducing the cost of the heat-generating installation by simplifying its design, simplifying the operation of the installation and reducing the cost of production by the installation of hot water, as well as simplifying the protractor Installation and installation of a heat generating installation and expansion of its scope. Moreover, the specified technical result obtained when using the first variant of the proposed installation differs from the same technical result obtained when using the second variant of the proposed installation, only a quantitative measure. Moreover, the second variant of the proposed installation is preferable to its first variant with respect to the technical result, which is expressed in simplifying the design of the installation. At the same time, in the first variant of this installation, heating of the air supplied to the gas burner and preliminary heating of the liquid in the spiral heat exchanger are ensured, which increases the efficiency of using the thermal energy released during gas combustion in the boiler, and makes this installation option preferable to its second variant in in relation to the technical result, which is expressed in a decrease in the specific gas consumption, and an increase in the efficiency of the installation.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:The invention is illustrated by drawings, which depict:
- на фиг.1 - общий вид теплогенерирующей установки по первому варианту, в котором у теплообменника «жидкость-жидкость» корпус соединен продольно и соосно с корпусом котлоагрегата, а теплообменный элемент выполнен в виде трубчатой спирали;- figure 1 is a General view of the heat-generating installation according to the first embodiment, in which the heat exchanger "liquid-liquid" body is connected longitudinally and coaxially with the body of the boiler, and the heat exchange element is made in the form of a tubular spiral;
- на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1;- figure 2 is a section aa in figure 1;
- на фиг.3 - фрагмент варианта показанной на фиг.1 установки, в котором установка снабжена емкостью для сбора и очистки конденсата, а у теплообменника «жидкость-жидкость» корпус соединен продольно и соосно с корпусом камеры сгорания, а теплообменный элемент выполнен в виде пучка трубок;- figure 3 is a fragment of a variant of the installation shown in figure 1, in which the installation is equipped with a container for collecting and cleaning condensate, and the heat exchanger "liquid-liquid" body is connected longitudinally and coaxially with the body of the combustion chamber, and the heat exchange element is made in the form tube bundle;
- на фиг.4 - вариант сечения А-А на фиг.1;- figure 4 is a variant of a section aa in figure 1;
- на фиг.5 - вид по стрелке Б на фиг.2;- figure 5 is a view along arrow B in figure 2;
- на фиг.6 - фрагмент варианта показанной на фиг.1 установки, в котором у теплообменника «жидкость-жидкость» корпус расположен перпендикулярно к корпусу котлоагрегата, а теплообменный элемент выполнен в виде пучка трубок;- Fig.6 is a fragment of a variant of the installation shown in Fig.1, in which the case of the liquid-liquid heat exchanger is located perpendicular to the boiler body, and the heat exchange element is made in the form of a tube bundle;
- на фиг.7 - сечение В-В на фиг.6, соответствующее установке по первому варианту, выполненной с несколькими котлоагрегатами;- Fig.7 is a cross-section BB in Fig.6, corresponding to the installation according to the first embodiment, made with several boilers;
- на фиг.8 - общий вид теплогенерирующей установки по второму варианту, в котором у теплообменника «жидкость-жидкость» корпус соединен продольно и соосно с корпусом котлоагрегата, а теплообменный элемент выполнен в виде пучка трубок;- on Fig - a General view of the heat generating installation according to the second embodiment, in which the heat exchanger "liquid-liquid" body is connected longitudinally and coaxially with the body of the boiler, and the heat exchange element is made in the form of a tube bundle;
- на фиг.9 - сечение Г-Г на фиг.8;- figure 9 is a cross section GG in Fig;
- на фиг.10 - вариант выполнения конденсатора водяных паров в установке по второму варианту;- figure 10 is an embodiment of a water vapor condenser in the installation according to the second embodiment;
- на фиг.11 - сечение Д-Д на фиг.8;- figure 11 is a section DD in Fig;
- на фиг.12 - вид по стрелке Е на фиг.8;- in Fig.12 is a view along arrow E in Fig.8;
- на фиг.13 - вариант показанной на фиг.8 установки, выполненной с несколькими котлоагрегатами и с теплообменником «жидкость-жидкость», у которого корпус соединен с корпусами котлоагрегатов перпендикулярно к последним, а теплообменный элемент выполнен в виде трубчатой спирали;- in Fig.13 is a variant of the installation shown in Fig.8, made with several boiler units and with a liquid-liquid heat exchanger, in which the housing is connected to the bodies of the boiler units perpendicular to the latter, and the heat exchange element is made in the form of a tubular spiral;
- на фиг.14 - вариант выполнения теплообменника «жидкость-жидкость» с раздельным нагревом воды для системы отопления и системы горячего водоснабжения;- Fig.14 is an embodiment of a liquid-liquid heat exchanger with separate heating of water for a heating system and a hot water supply system;
- на фиг.15 - вариант выполнения теплообменника «жидкость-жидкость» с раздельным нагревом воды для системы отопления, системы горячего водоснабжения и вентиляционной системы;- Fig. 15 is an embodiment of a liquid-liquid heat exchanger with separate heating of water for a heating system, a hot water supply system and a ventilation system;
- на фиг.16 - сечение Ж-Ж на фиг.15.- in Fig.16 - section FJ in Fig.15.
По первому варианту конструктивного исполнения предлагаемая теплогенерирующая установка содержит котлоагрегат 1 (фиг.1), теплообменник «жидкость-жидкость» 2 и циркуляционный насос 3.According to the first embodiment, the proposed heat-generating installation comprises a boiler unit 1 (Fig. 1), a liquid-
Котлоагрегат 1 содержит вертикальный или близкий к вертикальному трубчатый корпус 4 с глухой крышкой 5 и выходной трубой 6, служащей для отвода продуктов сгорания из котлоагрегата 1 в атмосферу, камеру сгорания 7 с цилиндрическим трубчатым корпусом 8, установленным продольно в корпусе 4 с образованием между корпусом 8 и корпусом 4 кольцевой теплообменной полости 9 с закрытым нижним торцом, спиральный теплообменник 10, установленный в кольцевой полости 9, газовую горелку 11, установленную в камере сгорания 7 и подключенную к линиям 12 и 13 подвода к ней соответственно газа и воздуха, и водоподающий насадок 14, соединенный с верхним концом спирального теплообменника 10 и сообщающийся своим выходом с камерой сгорания 7.The
Теплообменник 2 установлен под котлоагрегатом 1, соединен своей верхней частью с нижней частью котлоагрегата 1 и снабжен предпочтительно цилиндрическим трубчатым корпусом 15, внутренняя полость 16 которого заполнена греющей жидкостью 17. Во внутренней полости 16 корпуса 15 размещен теплообменный элемент 18, через который циркулирует нагреваемая жидкость. У теплообменного элемента 18 вход 19 подключен к линии 20 подвода холодной воды из водопроводной сети и/или с выхода системы отопления и/или системы горячего водоснабжения, и/или вентиляционной системы (не показаны), а выход 21 - к отводящей линии 22, соединенной со входом системы отопления и/или системы горячего водоснабжения, и/или вентиляционной системы. При этом к внутренней полости 16 корпуса 15 теплообменника 2 предпочтительно в ее нижней части подключена отводящая линия 23, соединяющая полость 16 со входом циркуляционного насоса 3. Верхняя часть указанного корпуса 15 соединена с нижней частью корпуса 4 котлоагрегата 1 и корпуса 8 камеры сгорания 7 с сообщением верхней части внутренней полости 16 корпуса 15 с камерой сгорания 7 и расположением уровня греющей жидкости в указанной полости 16 ниже камеры сгорания 7, а в отводящей линии 23 установлен регулировочный кран 24, служащий также для перекрытия линии 23 при демонтаже циркуляционного насоса 3.A
В котлоагрегате 1 спиральный теплообменник 10 служит для предварительного нагрева жидкости, подаваемой циркуляционным насосом 3 из внутренней полости 16 теплообменника 2 к водоподающему насадку 14, и соединен своим нижним концом с выходом циркуляционного насоса 3, а вход выходной трубы 6 подсоединен к нижней части кольцевой полости 9. При этом в верхней части корпуса 8 камеры сгорания 7 выполнено сквозное отверстие 25 (фиг.2), а водоподающий насадок 14 размещен в указанном отверстии 25 корпуса 8 и направлен тангенциально к последнему с обеспечением возможности движения выходящей из насадка 14 жидкости по спирали вниз по внутренней стенке корпуса 8, верхний конец которого расположен в верхней части корпуса 4 котлоагрегата 1 с торцевым зазором относительно крышки 5, обеспечивающим проход через указанный зазор продуктов сгорания из камеры сгорания 7 в кольцевую полость 9.In
Для усиления нагрева выходящей из водоподающего насадка 14 жидкости теплом, излучаемым пламенем газовой горелки 11, а также теплом горячих продуктов сгорания, поднимающихся вверх по камере сгорания 7, и теплом корпуса 8, газовая горелка 11 имеет цилиндрическую форму, расположена коаксиально к корпусу 8 и выполнена с возможностью формирования пламени с тепловым излучением, направленным преимущественно радиально от газовой горелки 11 к внутренней поверхности корпуса 8 камеры сгорания 7, а верхний конец газовой горелки 11 расположен под водоподающим насадком 14 вблизи последнего. С этой же целью газовая горелка 11 выполнена предпочтительно в виде щелевой или инфракрасной газовой горелки.To enhance the heating of the liquid leaving the
Вместе с тем, для усиления нагрева жидкости, проходящей через спиральный теплообменник 10, корпус 4 котлоагрегата 1 имеет цилиндрическую форму и расположен коаксиально к корпусу 8 камеры сгорания 7, при этом стенки корпуса 4 и корпуса 8, обращенные к спиральному теплообменнику 10, расположены вблизи витков последнего с образованием между указанными витками и упомянутыми стенками корпуса 4 и корпуса 8 спиралеобразного канала 26 для прохода продуктов сгорания из камеры сгорания 7 на вход выходной трубы 6. С этой же целью спиральный теплообменник 10 может быть изготовлен из гофрированной трубки (не показано), что позволяет увеличить площадь его рабочей поверхности и усилить за счет этого нагрев проходящей через него жидкости.However, to enhance the heating of the fluid passing through the
Для обеспечения смешения газа, поступающего по линии 12, с воздухом, поступающим по линии 13, на выходе линии 12 установлен эжекционный насадок 27, обращенный своим выходом в сторону смесительного патрубка 28, у которого вход сообщается с выходом линии 13, а выход - с газовой горелкой 11. При этом для повышения эффективности процесса горения газовоздушной смеси котлоагрегат 1 выполнен с обеспечением возможности нагрева воздуха, подводимого по линии 13 к газовой горелке 11. Для этого корпус 4 котлоагрегата 1 и его крышка 5 окружены кожухом 29 с образованием между котлоагрегатом 1 и кожухом 29 воздушной полости 30, встроенной в линию 13 подвода воздуха к газовой горелке 11 с возможностью движения подводимого воздуха по воздушной полости 30 в направлении от верхней к нижней части последней, при этом в зоне расположения корпуса 4 котлоагрегата 1 воздушная полость 30 имеет форму кольцевой полости.To ensure mixing of the
Для обеспечения отвода из кольцевой полости 9 конденсата, образующегося в процессе конденсации смешанных с продуктами сгорания водяных паров, нижняя часть полости 9 может быть снабжена сливной линией (не показана), сообщающейся, например, с внутренней полостью 16 теплообменника 2, или с канализацией, или с какой-либо емкостью для отстоя и очистки конденсата (не показана). Вместе с тем, с целью повышения эффективности работы установки за счет очистки указанного конденсата с последующим использованием его в качестве греющей жидкости установка может быть снабжена емкостью 31 (фиг.3) для сбора и очистки конденсата 32, образующегося в кольцевой полости 9 котлоагрегата 1 в процессе работы установки. При этом нижняя часть емкости 31 заполнена водоочищающим материалом 33, предпочтительно раскислителем, например мелом, и сообщается выше уровня материала 33 с нижней частью внутренней полости 16 теплообменника 2 через фильтр 34, а верхняя часть емкости 31 сообщается через гидравлический затвор 35 с нижней частью кольцевой теплообменной полости 9 котлоагрегата 1 с возможностью слива из последней конденсата в указанную емкость 31 самотеком. В верхней части емкости 31 выполнено переливное отверстие 36, расположенное на одном уровне с максимальным уровнем греющей жидкости 17 в теплообменнике 2. При этом переливное отверстие 36 подключено к сливной линии 37, соединенной, например, с канализацией или специальной емкостью для отстоя и очистки (не показана).To ensure the removal of condensate from the
Водоподающий насадок 14 может быть выполнен сужающимся к своему выходу (фиг.2), а при изготовлении спирального теплообменника 10 из цилиндрической трубки насадок 14 может быть выполнен цилиндрическим (фиг.4) с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру трубки, из которой изготовлен спиральный теплообменник 10. При этом в качестве цилиндрического водоподающего насадка 14 может служить верхний конец спирального теплообменника 10, т.е. насадок 14 может быть выполнен за одно целое с верхним концом спирального теплообменника 10, как показано на фиг.4.The
Для упрощения конструкции котлоагрегата 1 в любом из описанных выше вариантов выполнения водоподающего насадка 14 последний может быть конструктивно совмещен с отверстием 25 (фиг.2) корпуса 8. В этом случае отверстие 25 выполняется в виде сужающегося или цилиндрического водоподающего насадка 14, направленного тангенциально к внутренней поверхности корпуса 8, и герметично соединяется снаружи корпуса 8 с верхним концом спирального теплообменника 10.To simplify the design of the
В любом из описанных вариантов исполнения водоподающего насадка 14 последний может быть направлен вниз под заданным углом α (фиг.5) к горизонтальной плоскости, не превышающим 30°. Оптимальная величина угла α определяется расчетным и/или экспериментальным путем исходя из условия обеспечения максимальной температуры греющей жидкости 17 в теплообменнике 2, а также наиболее полного сгорания газовоздушной смеси с обеспечением минимального содержания вредных примесей в продуктах сгорания при заданной величине объемного расхода и заданном компонентном составе газовоздушной смеси, поступающей к газовой горелке 11, а также при заданной величине объема греющей жидкости 17 в теплообменнике 2 и объемной подачи жидкости к насадку 14 и на вход 19 теплообменного элемента 18 теплообменника 2 и заданных геометрических параметрах котлоагрегата 1 и теплообменника 2, оказывающих влияние на процесс сгорания газовоздушной смеси и процессы теплообмена, протекающие в котлоагрегате 1 и теплообменнике 2. При этом целесообразно выбирать такую величину указанного угла α, при которой соседние витки спиралеобразного потока, движущегося с выхода насадка 14 по внутренней стенке корпуса 8 камеры сгорания 7, сливаются друг с другом на своих границах, образуя сплошной и равномерный по толщине поток жидкости на внутренней стенке указанного корпуса 8. При таком течении жидкости по корпусу 8 обеспечивается равномерный нагрев жидкости и практически вся тепловая энергия, выделяемая при сгорании газовоздушной смеси в камере сгорания 7, используется для нагрева жидкости, что обеспечивает максимальный КПД установки.In any of the described embodiments of the
Корпус 15 теплообменника 2 может быть расположен продольно и предпочтительно соосно с корпусом 4 котлоагрегата 1 (фиг.1) с расположением входа 19 теплообменного элемента 18 в нижней части теплообменника 2, а выхода 21 - в верхней части последнего. При этом указанный корпус 15 может быть соединен с корпусом 4 котлоагрегата 1 и корпусом 8 камеры сгорания 7 посредством разъемного (например, фланцевого) соединения 38. Возможно также выполнение корпуса 15 теплообменника 2 за одно целое с корпусом 8 камеры сгорания 7 из одной трубы (фиг.3), соединенной с корпусом 4 котлоагрегата 1 посредством разъемного (например, фланцевого) соединения 39.The
Вместе с тем, корпус 15 теплообменника 2 может быть расположен перпендикулярно к корпусу 4 котлоагрегата 1 (фиг.6). При этом указанный корпус 15 может быть соединен посредством разъемного (например, фланцевого) соединения 40 с корпусом 4 котлоагрегата 1 и с корпусом 8 камеры сгорания 7.However, the
При перпендикулярном расположении корпуса 15 теплообменника 2 относительно корпуса 4 котлоагрегата 1 с целью повышения тепловой мощности установки и обеспечения возможности регулирования указанной мощности в широких пределах в соответствии с изменяющейся потребностью со стороны потребителей горячей воды, подключенным к отводящей линии 22 теплообменника 2, установка может быть снабжена, по меньшей мере, одним дополнительным котлоагрегатом 41 (фиг.7) и соответственно одним или более дополнительными циркуляционными насосами 42, число которых равно числу дополнительных котлоагрегатов 41. Все дополнительные котлоагрегаты 41 идентичны по конструкции с котлоагрегатом 1 и у каждого из них нижняя часть соединена с верхней частью корпуса 15 теплообменника 2 с сообщением камеры сгорания 7 с верхней частью внутренней полости 16 корпуса 15 теплообменника 2, а нижний конец спирального теплообменника 10 соединен с выходом одного из дополнительных циркуляционных насосов 42, вход которого соединен с нижней частью внутренней полости 16 теплообменника 2 через дополнительную отводящую линию 43 последнего, в которой установлен регулировочный кран 44, служащий также для перекрытия линии 43 при демонтаже циркуляционного насоса 42. При этом выход каждого дополнительного циркуляционного насоса 42 соединен со спиральным теплообменником 10 только одного дополнительного котлоагрегата 41, т.е. каждый из дополнительных циркуляционных насосов 42 работает в паре только с одним дополнительным котлоагрегатом 41. Кроме того, установка может быть снабжена общей для всех котлоагрегатов емкостью 31 для сбора и очистки конденсата 32 и общей сливной линией 45, через которую нижняя часть кольцевой полости 9 каждого из котлоагрегатов 1 и 41 соединена с верхней частью емкости 31 через гидравлический затвор 35 с возможностью слива самотеком в емкость 31 конденсата из полости 9 каждого из котлоагрегатов 1 и 41 по линии 45. При этом у емкости 31 верхняя часть выполнена с переливным отверстием 36, подключенным к сливной линии 37, а нижняя часть заполнена водоочищающим материалом 33 и сообщается выше уровня последнего с нижней частью внутренней полости 16 теплообменника 2 через фильтр 34.With a perpendicular arrangement of the
Во втором варианте исполнения теплогенерирующая установка содержит котлоагрегат 46 (фиг.8), расположенный под ним теплообменник «жидкость-жидкость» 2 с отводящей линией 23 и циркуляционный насос 3, соединенный своим входом с линией 23, в которой установлен регулировочный кран 24. При этом теплообменник 2 соединен своей верхней частью с нижней частью котлоагрегата 46, который содержит вертикальный или близкий к вертикальному цилиндрический трубчатый корпус 47 с расположенной в его верхней части выходной трубой 48, служащей для отвода продуктов сгорания из котлоагрегата 46 в атмосферу, камеру сгорания 49, расположенную внутри корпуса 47, газовую горелку 11, установленную в камере сгорания 49 и подключенную к линиям 12 и 13 подвода к ней соответственно газа и воздуха, и установленные в верхней части корпуса 47 котлоагрегата 46 конденсатор 50 водяных паров и, по меньшей мере, один водоподающий насадок 51, подключенный к выходу циркуляционного насоса 3 и установленный с возможностью стекания выходящей из него жидкости по внутренней стенке корпуса 47 через камеру сгорания 49 во внутреннюю полость 16 теплообменника 2.In the second embodiment, the heat generating installation comprises a boiler unit 46 (Fig. 8), a liquid-
Корпус 15 теплообменника 2 соединен своей верхней частью с нижней частью корпуса 47 котлоагрегата 46 с сообщением верхней части внутренней полости 16 корпуса 15 с камерой сгорания 49 и расположением уровня греющей жидкости 17 в указанной полости 16 ниже камеры сгорания 49.The
Конденсатор 50 выполнен с возможностью контакта его боковой поверхности с водяными парами, поднимающимися при работе установки вместе с продуктами сгорания из камеры сгорания 49 к выходной трубе 48. При этом конденсатор 50 выполнен в виде сужающегося книзу замкнутого полого тела 52, установленного над газовой горелкой 11 с радиальным зазором по отношению к корпусу 47 котлоагрегата 46, обеспечивающим проход через него продуктов сгорания, поднимающихся из камеры сгорания 49 к выходной трубе 48, и жидкости, стекающей из каждого водоподающего насадка 51 в камеру сгорания 49. Полое тело 52 снабжено установленным под ним сборником конденсата 53, расположенным с возможностью стекания в него конденсата с полого тела 52 и снабженным сливной линией 54, выход которой сообщается с внутренней полостью 16 теплообменника 2, внутренняя полость 55 полого тела 52 сообщается с выходом циркуляционного насоса 3, а каждый из водоподающих насадков 51 закреплен в верхней боковой части полого тела 52, подключен к выходу циркуляционного насоса 3 через внутреннюю полость 55 полого тела 52 и направлен тангенциально к корпусу 47 котлоагрегата 46 (фиг.9) с обеспечением возможности движения выходящей из насадка 51 жидкости по спирали вниз по внутренней стенке корпуса 47 котлоагрегата 46. При выполнении котлоагрегата 46 с несколькими водоподающими насадками 51 последние размещаются равномерно по периметру поперечного сечения конденсатора 50 и располагаются относительно корпуса 47 котлоагрегата 46 с обеспечением возможности движения выходящей из насадков 51 жидкости по внутренней стенке указанного корпуса 47 в одном направлении.The
Для усиления нагрева выходящей из каждого водоподающего насадка 51 жидкости при ее проходе через камеру сгорания 49 газовая горелка 11 имеет цилиндрическую форму и расположена коаксиально к корпусу 47 котлоагрегата 46, при этом газовая горелка 11 выполнена с возможностью формирования пламени с тепловым излучением, направленным преимущественно радиально от газовой горелки 11 к внутренней поверхности корпуса 47 котлоагрегата 46, а нижний конец полого тела 52 расположен вблизи верхнего конца газовой горелки 11. С этой же целью газовая горелка 11 выполнена предпочтительно в виде щелевой или инфракрасной газовой горелки.To enhance the heating of the liquid leaving each
Сборник конденсата 53 может иметь различное конструктивное исполнение, в частности, он может быть выполнен в виде круглого в плане поддона, чаши, воронки и т.п., а его сливная линия 54 может иметь прямое сообщение с внутренней полостью 16 теплообменника 2, при котором указанная линия проходит вниз через газовую горелку 11 (фиг.10) с возможностью слива конденсата из сборника 53 непосредственно во внутреннюю полость 16 теплообменника 2 без очистки конденсата от вредных примесей. В другом варианте с целью повышения эффективности работы установки за счет очистки сливаемого из указанного сборника 53 конденсата от вредных примесей установка может быть снабжена емкостью 31 (фиг.8) для сбора и очистки конденсата, у которой нижняя часть заполнена водоочищающим материалом 33, предпочтительно раскислителем, например мелом, и сообщается выше уровня указанного материала с нижней частью внутренней полости 16 теплообменника 2 через фильтр 34, а верхняя часть сообщается через гидравлический затвор 35 со сливной линией 54 сборника конденсата 53 с возможностью слива конденсата из указанного сборника 53 в емкость 31 самотеком и выполнена с переливным отверстием 36, подключенным к сливной линии 37 и расположенным на одном уровне с максимальным уровнем греющей жидкости 17 в теплообменнике 2. При этом сливная линия 54 сборника конденсата 53 сообщается с внутренней полостью 16 теплообменника 2 через гидрозатвор 35, емкость 31 и фильтр 34, а сливная линия 37 емкости 31 может быть соединена, например, с канализацией или специальной емкостью для отстоя и очистки (не показана). Сливная линия 54 сборника конденсата 53 может быть направлена вбок от нижней части указанного сборника 53 с небольшим наклоном вниз и при этом может проходить через отверстие в стенке корпуса 47 котлоагрегата 46 с последующим поворотом в сторону гидрозатвора 35 (не показано). В другом варианте выполнения сливной линии 54 она может проходить через газовую горелку 11 (фиг.8) с выходом наружу из корпуса 47 котлоагрегата 46 и последующим соединением с гидрозатвором 35.The
Полое тело 52 может иметь различную геометрическую форму рабочей поверхности, взаимодействующей с продуктами сгорания, выходящими из камеры сгорания 49 в выходную трубу 48. Оно может быть выполнено, например, в виде расположенного соосно с корпусом 47 котлоагрегата 46, обращенного вниз и выполненного в полном или усеченном виде тела вращения 56, например, конуса, сегмента сферы или эллипсоида и т.п.The
В качестве примера, указанное тело вращения 56 представлено на фиг.8 в виде усеченного конуса. Данный вариант выполнения тела вращения 56 является, вероятно, наиболее простым в изготовлении в технологическом плане. На оси тела вращения 56 установлен герметично входящий внутрь последнего патрубок 57, у которого верхний конец соединен с выходом циркуляционного насоса 3, а нижний конец расположен вблизи нижней стенки тела вращения 56.By way of example, said
В другом варианте выполнения тела вращения 56 его верхняя стенка 58 (фиг.10) может быть выполнена в виде соосной с последним и обращенной вниз впадины с обеспечением плавного сужения внутренней полости 55 тела вращения 56 в радиальном направлении от оси к периферии последнего. При этом в указанной верхней стенке 58 выполнено осевое отверстие 59 для сообщения указанной внутренней полости 55 с выходом циркуляционного насоса 3.In another embodiment of the body of
Вместе с тем, при любом варианте выполнения полого тела 52 с целью интенсификации и более полной конденсации водяных паров за счет увеличения рабочей поверхности полого тела 52, вступающей в контакт с водяными парами, содержащимися в продуктах сгорания, часть полого тела 52, взаимодействующая с продуктами сгорания, поднимающимися при работе установки из камеры сгорания 49 к выходной трубе 48, может быть выполнена гофрированной. При этом боковая стенка полого тела 52 выполняется с гофрами, расположенными предпочтительно продольно относительно корпуса 47 котлоагрегата 46. В качестве примера реализации такого усовершенствования на фиг.8, фиг.9 и фиг.11 показан вариант выполнения конденсатора 50 водяных паров в виде полого тела 52, имеющего форму усеченного конуса, боковая стенка которого выполнена гофрированной с продольными гофрами 60.However, in any embodiment of the
Каждый водоподающий насадок 51 может быть направлен вниз под заданным углом β (фиг.12) к горизонтальной плоскости, не превышающим 30°. Оптимальная величина угла β определяется таким же образом, как и величина угла α (фиг.5) в первом варианте выполнения предлагаемой установки. При выполнении котлоагрегата 46 с несколькими водоподающими насадками 51 последние могут быть установлены на конденсаторе 50 с равным или различным по величине указанным углом β. При этом целесообразно выбирать такую величину указанного угла β для каждого из насадков 51, при которой потоки жидкости, выходящие из разных насадков 51, не накладываются друг на друга и в то же время сливаются друг с другом на своих границах, обеспечивая сплошной и равномерный по толщине поток жидкости на внутренней стенке корпуса 47 котлоагрегата 46. При таком течении жидкости по корпусу 47 обеспечивается равномерный нагрев жидкости и практически вся тепловая энергия, выделяемая при сгорании газовоздушной смеси в камере сгорания 49, используется для нагрева жидкости, что обеспечивает максимальный КПД установки.Each
Корпус 15 теплообменника 2 выполнен трубчатым и может быть расположен продольно и предпочтительно соосно с корпусом 47 котлоагрегата 46 или перпендикулярно к нему. При продольном расположении корпуса 15 относительно корпуса 47 (фиг.8) вход 19 теплообменного элемента 18 расположен в нижней части теплообменника 2, а выход 21 - в верхней части последнего. При этом корпус 15 теплообменника 2 может быть выполнен за одно целое с корпусом 47 котлоагрегата 45 из одной трубы (фиг.10) или может быть соединен с указанным корпусом 47 посредством разъемного (например, фланцевого) соединения 61 (фиг.8).The
При перпендикулярном расположении корпуса 15 теплообменника 2 относительно корпуса 47 котлоагрегата 46 (фиг.13) указанный корпус 15 может быть соединен с корпусом 47 посредством разъемного (например, фланцевого) соединения 62. При этом, как и в случае выполнения установки по первому варианту с одним или несколькими дополнительными котлоагрегатами 41 (фиг.7), установка по второму варианту может быть также снабжена, по меньшей мере, одним дополнительным котлоагрегатом 63 и соответственно одним или более дополнительными циркуляционными насосами 42, число которых равно числу дополнительных котлоагрегатов 63. Дополнительные котлоагрегаты 63 идентичны по конструкции с котлоагрегатом 46 и у каждого из них корпус 47 соединен своей нижней частью посредством разъемного соединения 62 с верхней частью корпуса 15 теплообменника 2 с сообщением камеры сгорания 49 с верхней частью внутренней полости 16 корпуса 15 теплообменника 2, а каждый водоподающий насадок 51 подключен через внутреннюю полость 55 полого тела 52 к выходу одного из дополнительных циркуляционных насосов 42, вход которого соединен с нижней частью внутренней полости 16 корпуса 15 теплообменника 2 через дополнительную отводящую линию 43 последнего, в которой установлен регулировочный кран 44. При этом выход каждого дополнительного циркуляционного насоса 42 подключен к каждому из водоподающих насадков 51 только одного дополнительного котлоагрегата 63, т.е. каждый из дополнительных циркуляционных насосов 42 работает в паре только с одним дополнительным котлоагрегатом 63. Кроме того, установка может быть снабжена общей для всех котлоагрегатов емкостью 31 для сбора и очистки конденсата 32 и общей сливной линией 64, через которую сливная линия 54 сборника конденсата 53 полого тела 52 каждого из котлоагрегатов 46 и 63 соединена с верхней частью емкости 31 через гидравлический затвор 35 с возможностью слива самотеком в емкость 31 конденсата из указанного сборника конденсата 53 каждого из котлоагрегатов 46 и 63 по сливной линии 64. При этом у емкости 31 верхняя часть выполнена с переливным отверстием 36, подключенным к сливной линии 37, а нижняя часть заполнена водоочищающим материалом 33 и сообщается выше уровня последнего с нижней частью внутренней полости 16 теплообменника 2 через фильтр 34.When the
Предлагаемая установка характеризуется также следующими конструктивными признаками, общими для обоих ее вариантов.The proposed installation is also characterized by the following design features common to both of its variants.
Благодаря низкой температуре продуктов сгорания на выходе каждого котлоагрегата установки и низкому содержанию в указанных продуктах вредных примесей труба 6 или 48 для отвода продуктов сгорания может быть выполнена в виде короткого патрубка при расположении установки на открытой площадке, например, на крыше, во дворе или в нише. В случае, если установка расположена в закрытом помещении, указанная труба 6 или 48 выполняется в виде дымовой трубы, выходящей вверх из указанного помещения.Due to the low temperature of the combustion products at the outlet of each boiler unit of the installation and the low content of harmful impurities in these products, the
Для обеспечения заданной скорости циркуляции нагреваемой жидкости через теплообменник 2 к потребителям горячей воды (системе отопления, и/или горячего водоснабжения, и/или вентиляционной системе) в линии 20 может быть установлен циркуляционный насос 65 (фиг.1, 8) с фильтром 66 на его входе. Кроме того, для обеспечения заданной объемной подачи воздуха к газовой горелке 11 на входе линии 13 подачи воздуха может быть установлен вентилятор 67, а для обеспечения возможности регулировки в заданных пределах объемной подачи газа к газовой горелке 11 на входе линии 12 может быть установлено устройство 68 регулировки подачи газа, вход которого подключен к трубопроводу 69 газовой сети.To ensure a given speed of circulation of the heated fluid through the
В каждом варианте установки теплообменный элемент 18 теплообменника 2 может быть выполнен в виде трубчатой спирали 70 (фиг.1, 13) или в виде пучка теплообменных трубок 71 (фиг.3, 6-8, 14-16), равномерно распределенных по площади поперечного сечения внутренней полости 16 корпуса 15 теплообменника 2 и расположенных продольно корпусу 15. При выполнении теплообменного элемента 18 в виде пучка трубок 71 на концах корпуса 15 теплообменника 2 выполнены торцевые полости 72 и 73 (фиг.3, 8), первая из которых соединена со входом 19, а вторая - с выходом 21 теплообменного элемента 18. Торцевые полости 72 и 73 отделены от остальной внутренней полости 16 теплообменника 2 поперечными перегородками соответственно 74 и 75, в каждой из которых выполнены отверстия соответственно 76 и 77, равномерно распределенные по площади перегородки, в которой они выполнены, а концы трубок 71 герметично подсоединены к указанным отверстиям 76 и 77.In each installation option, the
С целью упрощения конструкции, изготовления и эксплуатации установки, а также с целью снижения ее веса и габаритов за счет сокращения количества задвижек, кранов, циркуляционных насосов, контрольно-измерительных приборов и другого оборудования в установке последняя может быть выполнена с раздельным нагревом воды для разных систем потребления горячей воды, в частности для системы отопления, системы горячего водоснабжения и вентиляционной системы. Для обеспечения возможности раздельного снабжения системы отопления и системы горячего водоснабжения горячей водой, вырабатываемой установкой, теплообменник 2 с теплообменными трубками 71 может быть выполнен с возможностью нагрева воды для системы отопления и отдельно для системы горячего водоснабжения. Для этого указанный теплообменник 2 может быть снабжен двумя линиями 78 и 79 (фиг.14) подвода и двумя линиями 80 и 81 отвода нагреваемой жидкости и подключен с помощью линии 78 подвода и линии 80 отвода соответственно к выходу и входу системы отопления и с помощью линии 79 подвода и линии 81 отвода соответственно к выходу и входу системы горячего водоснабжения. При этом торцевая полость 72 разделена на два отдельных отсека 82 и 83, первый из которых соединен с линей 78, а второй - с линией 79 подвода нагреваемой жидкости. Соответственно торцевая полость 73 разделена на два отдельных отсека 84 и 85, первый из которых соединен с линей 80, а второй - с линией 81 отвода нагреваемой жидкости. При этом отсеки 82 и 83 торцевой полости 72 соединены теплообменными трубками 71 соответственно с отсеками 84 и 85 торцевой полости 73, а в линиях 78 и 79 установлены подкачивающие циркуляционные насосы соответственно 86 и 87.In order to simplify the design, manufacture and operation of the installation, as well as to reduce its weight and dimensions by reducing the number of valves, taps, circulation pumps, instrumentation and other equipment in the installation, the latter can be performed with separate heating of water for different systems hot water consumption, in particular for the heating system, hot water system and ventilation system. To enable separate supply of the heating system and the hot water system with hot water produced by the installation, the
Для обеспечения возможности раздельного снабжения системы отопления, системы горячего водоснабжения и вентиляционной системы горячей водой, вырабатываемой установкой, теплообменник 2 с теплообменными трубками 71 может быть выполнен с возможностью нагрева воды для системы отопления, отдельно для системы горячего водоснабжения и отдельно для вентиляционной системы. Для этого указанный теплообменник 2 может быть снабжен тремя линиями 78, 79 и 88 (фиг.15) подвода и тремя линиями 80, 81 и 89 отвода нагреваемой жидкости и подключен с помощью линии 78 подвода и линии 80 отвода соответственно к выходу и входу системы отопления, с помощью линии 79 подвода и линии 81 отвода соответственно к выходу и входу системы горячего водоснабжения и с помощью линии 88 подвода и линии 89 отвода соответственно к выходу и входу вентиляционной системы, выполненной, например, в виде, по меньшей мере, одного калорифера 90, снабженного подающим воздух вентилятором 91 и выходом 92 нагретого воздуха, подаваемого в помещение и/или сушильную камеру (не показаны). При этом торцевая полость 72 разделена на три отдельных отсека 82, 83 и 93, первый из которых соединен с линей 78, второй - с линией 79, а третий - с линией 88 подвода нагреваемой жидкости. Соответственно торцевая полость 73 разделена на три отдельных отсека 84, 85 и 94, первый из которых соединен с линей 80, второй - с линией 81, а третий - с линией 89 отвода нагреваемой жидкости. При этом отсеки 82, 83 и 93 торцевой полости 72 соединены теплообменными трубками 71 соответственно с отсеками 84, 85 и 94 торцевой полости 73, в линиях 78, 79 и 88 установлены подкачивающие циркуляционные насосы соответственно 86, 87 и 95, а отсеки 82, 83 и 93 и отсеки 84, 85 и 94 соответственно торцевых полостей 72 и 73 могут быть выполнены в виде секторов указанных полостей, отделенных друг от друга радиальными перегородками 96 (фиг.16).To enable separate supply of the heating system, hot water supply system and ventilation system with hot water generated by the installation, the
Для обеспечения возможности компенсации объема греющей жидкости, уносимой в парообразном состоянии через выходную трубу 6 или 48, а также теряемой при сливе конденсата 32 в сливную линию 37 и в результате утечек через неплотные соединения, предлагаемая установка в каждом из вариантов ее исполнения может быть снабжена устройством для автоматической подпитки теплообменника 2 жидкостью (не показано), подключенным к внутренней полости 16 теплообменника 2 и выполненным с обеспечением возможности автоматической подпитки теплообменника 2 жидкостью при снижении в нем уровня греющей жидкости 17 ниже заданного минимального значения с прекращением указанной подпитки при достижении уровня греющей жидкости заданного максимального значения.To enable compensation of the volume of the heating fluid carried away in the vapor state through the
Установка может быть снабжена опорной рамой (не показана), а в случае наружного применения указанной установки она может быть снабжена также защитным утепленным кожухом (не показан).The installation can be equipped with a support frame (not shown), and in the case of external use of the specified installation, it can also be equipped with a protective insulated casing (not shown).
Теплогенерирующая установка по первому варианту ее исполнения работает следующим образом.The heat generating installation according to the first embodiment of its execution works as follows.
При сгорании газовоздушной смеси, поступающей к горелке 11, в камере сгорания 7 создается тепловое излучение от пламени горелки 11, направленное радиально к внутренней поверхности корпуса 8 камеры сгорания 7. Одновременно с этим жидкость из нижней части внутренней полости 16 теплообменника 2 подается с помощью циркуляционного насоса 3 через спиральный теплообменник 10 к водоподающему насадку 14.During combustion of the gas-air mixture entering the
Вследствие тангенциальной направленности насадка 14 относительно корпуса 8 камеры сгорания 7 и под воздействием силы собственной тяжести жидкость, выходящая из насадка 14 в форме струи, совершает спиралеобразное движение сверху вниз по внутренней поверхности указанного корпуса 8 и при этом нагревается под воздействием на нее энергии теплового излучения от пламени газовой горелки 11, имеющего температуру порядка 1200-1500°С, от поднимающихся вверх вдоль камеры сгорания 7 горячих продуктов сгорания, имеющих температуру порядка 900-1200°С, и от корпуса 8, имеющего сравнительно невысокую температуру порядка 100-150°С в связи с тем, что корпус 8 закрывается от пламени газовой горелки 11 и от горячих продуктов сгорания водой, стекающей по его внутренней стенке. Спиралеобразное движение жидкости по внутренней поверхности корпуса 8 камеры сгорания 7 увеличивает площадь и продолжительность прямого контакта единичного объема проходящей через насадок 14 жидкости (например, 1 см3) с пламенем газовой горелки 11 и горячими продуктами сгорания, за счет чего повышается температура греющей жидкости 17 в теплообменнике 2 и соответственно возрастает эффективность использования тепловой энергии, выделяемой при сгорании газовоздушной смеси в камере 7.Due to the tangential orientation of the
Выходящие вверх из камеры 7 продукты сгорания проходят по торцевому зазору между корпусом 8 и крышкой 5, после чего поворачивают вниз и при температуре порядка 600-800°С поступают в спиралеобразный канал 26, пройдя по которому при температуре порядка 50-90°С попадают на вход выходной трубы 6, по которой отводятся в атмосферу. В процессе указанного движения горячие продукты сгорания нагревают крышку 5 и спиральный теплообменник 10, а также корпус 4 котлоагрегата 1 и корпус 8 камеры сгорания 7. В результате указанного теплообмена, протекающего внутри котлоагрегата 1, жидкость, поступающая к водоподающему насадку 14, предварительно нагревается в спиральном теплообменнике 10 до температуры порядка 80-90°С, а воздух, поступающий к газовой горелке 11 из подводящей линии 13 (например, от вентилятора 67) через кольцевую полость 30, предварительно нагревается теплом, исходящим от крышки 5 и корпуса 4.Coming upward from the
Часть жидкости, поступающей в камеру сгорания 7 из насадка 14 после нагрева в камере 7 стекает по внутренней стенке корпуса 8 указанной камеры во внутреннюю полость 16 теплообменника 2 и становится греющей жидкостью 17 указанного теплообменника, которая используется для нагрева воды, подаваемой с помощью циркуляционного насоса 65 из подводящей линии 20 на вход 19 теплообменного элемента 18 теплообменника 2 и отводимой после нагрева с выхода 21 указанного элемента 18 по отводящей линии 22 к потребителям горячей воды. Другая часть жидкости, поступающей в камеру сгорания 7 из насадка 14, под воздействием теплового излучения пламени газовой горелки 11 и горячих продуктов сгорания испаряется и в виде водяных паров, смешанных с продуктами сгорания, поступает из камеры сгорания 7 в кольцевую полость 9. При этом преобладающая часть указанных водяных паров конденсируется на внутренней стенке корпуса 4, витках спирального теплообменника 10 и внутренней стенке дымовой трубы 6, а незначительная часть указанных водяных паров, не успевшая конденсироваться, уносится из кольцевой полости 9 вместе с продуктами сгорания в атмосферу через выходную трубу 6. За счет конденсации водяных паров продукты сгорания обезвоживаются и при этом отдают свое тепло конденсату, благодаря чему выходящие из трубы 6 продукты сгорания визуально практически не заметны и имеют низкую температуру, в связи с чем не пожароопасны, что позволяет существенно уменьшить высоту выходной трубы 6.After heating in the
Горячий конденсат, образующийся в результате указанной конденсации водяных паров в кольцевой полости 9 и выходной трубе 6, стекает на дно кольцевой полости 9, откуда самотеком стекает по сливной линии (не показана), например, во внутреннюю полость 16 теплообменника 2, пополняя объем греющей жидкости 17 в последнем, или в канализацию, или в какую-либо емкость для отстоя и очистки конденсата (не показана). В установке, снабженной емкостью 31 (фиг.3), горячий конденсат стекает самотеком в указанную емкость 31 через гидравлический затвор 35, блокирующий проход продуктов сгорания из кольцевой полости 9 в емкость 31. В емкости 31 конденсат 32 отстаивается и в процессе отстоя очищается от примесей, главным образом от окислов СО и СО2, и через фильтр 34, исключающий попадание материала 33 в греющую жидкость 17, поступает в нижнюю часть внутренней полости 16 теплообменника 2, где используется в качестве греющей жидкости 17. Поскольку емкость 31 и теплообменник 2 являются сообщающимися сосудами, конденсат 32 в емкости 31 и греющая жидкость 17 в теплообменнике 2 находятся на одном уровне. С началом подъема уровня греющей жидкости 17 в теплообменнике 2 выше допустимого максимального уровня конденсат 32 начинает перетекать из емкости 31 через переливное отверстие 36 в сливную линию 37, по которой сливается, например, в канализацию или специальную емкость, благодаря чему исключается дальнейший подъем уровня греющей жидкости 17 в теплообменнике 2.Hot condensate resulting from the indicated condensation of water vapor in the
При работе теплогенерирующей установки, выполненной по второму варианту, жидкость из нижней части внутренней полости 16 теплообменника 2 с помощью циркуляционного насоса 3 подается через патрубок 57 (фиг.8) или через осевое отверстие 59 (фиг.10) во внутреннюю полость 55 конденсатора 50. После удара о дно указанной полости 55 жидкость растекается радиально по нижней и боковой стенкам конденсатора 50, охлаждая последние, и поступает в водоподающие насадки 51. При этом на выходе каждого насадка 51 формируется струя жидкости, направленная тангенциально к внутренней стенке корпуса 47 котлоагрегата 46. Вследствие указанной тангенциальной направленности струи и действия силы собственной тяжести выходящая из каждого насадка 51 жидкость совершает движение по спирали вниз по внутренней стенке корпуса 47 в сторону внутренней полости 16 теплообменника 2 и при этом нагревается под воздействием на нее энергии теплового излучения от пламени газовой горелки 11 и от горячих продуктов сгорания, поднимающихся вверх вдоль камеры сгорания 49. Часть нагретой таким образом жидкости попадает во внутреннюю полость 16 теплообменника 2 и становится греющей жидкостью 17 указанного теплообменника, которая используется для нагрева воды, подаваемой с помощью циркуляционного насоса 65 из подводящей линии 20 на вход 19 теплообменного элемента 18 теплообменника 2 и отводимой после нагрева с выхода 21 указанного элемента 18 по отводящей линии 22 к потребителям горячей воды. Другая часть нагретой жидкости под воздействием указанного теплового излучения испаряется и в виде водяных паров смешивается с продуктами сгорания. При этом смешанные с продуктами сгорания водяные пары поднимаются по камере сгорания 49 вверх и конденсируются при их контакте с более холодной рабочей поверхностью конденсатора 50, охлаждаемой со стороны внутренней полости 55 последнего жидкостью, подаваемой циркуляционным насосом 3 на дно полости 55 из нижней части внутренней полости 16 теплообменника 2, где температура греющей жидкости 17 имеет наименьшее значение. Образующийся при этом горячий конденсат стекает с полого тела 52 в сборник конденсата 53, откуда самотеком стекает по сливной линии 54 во внутреннюю полость 16 теплообменника 2 (фиг.10), пополняя объем греющей жидкости 17 в последнем. В установке, снабженной емкостью 31 (фиг.8), горячий конденсат стекает самотеком по сливной линии 54 в указанную емкость 31 через гидравлический затвор 35, блокирующий проход продуктов сгорания из котлоагрегата 46 в емкость 31. В емкости 31 конденсат 32 отстаивается и в процессе отстоя очищается от окислов СО и СO2 и через фильтр 34 поступает в нижнюю часть внутренней полости 16 теплообменника 2, где используется в качестве греющей жидкости 17. С началом подъема уровня греющей жидкости 17 в теплообменнике 2 выше допустимого максимального уровня конденсат 32 начинает перетекать из емкости 31 через переливное отверстие 36 в сливную линию 37, по которой сливается, например, в канализацию или специальную емкость, благодаря чему исключается дальнейший подъем уровня греющей жидкости 17 в теплообменнике 2.When the heat-generating installation, made according to the second embodiment, is used, the liquid from the lower part of the
При выполнении установки по первому варианту с дополнительными котлоагрегатами 41 (фиг.7) или по второму варианту - с дополнительными котлоагрегатами 63 (фиг.13) описанный выше порядок работы установки для каждого из ее вариантов сохраняется. При этом в установке по первому варианту горячий конденсат, образующийся в кольцевых полостях 9 котлоагрегатов 1 и 41, сливается по общей сливной линии 45, а в установке по второму варианту горячий конденсат, стекающий в котлоагрегатах 46 и 63 с полых тел 52 в их сборники конденсата 53, сливается по общей сливной линии 64. Сливаемый по любой из линий 45 и 64 конденсат поступает через гидравлический затвор 35 в общую емкость 31, из которой после очистки от окислов СО и CO2 через фильтр 34 поступает в нижнюю часть внутренней полости 16 теплообменника 2, где используется в качестве греющей жидкости 17. В обоих вариантах установки в зависимости от величины заданной температуры нагретой воды, которую необходимо обеспечить на выходе 21 теплообменника 2 при заданной величине объемной подачи исходной воды на вход 19 последнего, может изменяться как величина объемной подачи газовоздушной смеси к газовой горелке 11 каждого котлоагрегата установки, так и число работающих котлоагрегатов последней.When performing the installation according to the first embodiment with additional boiler units 41 (Fig. 7) or according to the second embodiment - with additional boiler units 63 (Fig. 13), the above-described installation procedure for each of its variants is preserved. Moreover, in the installation according to the first embodiment, hot condensate formed in the
Объемная подача жидкости из внутренней полости 16 теплообменника 2 к водоподающему насадку 14 котлоагрегата 1 - по первому варианту установки или к каждому водоподающему насадку 51 котлоагрегата 46 - по второму варианту установки может регулироваться в заданных пределах с помощью крана 24. Указанная объемная подача жидкости в каждом дополнительном котлоагрегате 41 или 63 выполняется с помощью крана 44. При этом объемная подача газа и воздуха к газовой горелке 11 может регулироваться в заданных пределах соответственно с помощью устройства 68 регулировки подачи газа и вентилятора 67, объемная подача воздуха на выходе которого может изменяться в заданных пределах путем регулировки числа оборотов рабочего органа указанного вентилятора.The volumetric flow of fluid from the
При раздельном нагреве воды для системы отопления и системы горячего водоснабжения (фиг.14) холодная вода с выхода системы отопления подается по линии 78 с помощью циркуляционного насоса 86 в отсек 82 торцевой полости 72 теплообменника 2 и по теплообменным трубкам 71, сообщающим друг с другом отсеки 82 и 84, течет в сторону отсека 84, нагреваясь при этом от греющей жидкости 17, окружающей указанные трубки 71. Из отсека 84 нагретая вода поступает по линии 80 на вход системы отопления. Одновременно с этим холодная вода с выхода системы горячего водоснабжения и/или из водопроводной сети подается по линии 79 с помощью циркуляционного насоса 87 в отсек 83 торцевой полости 72 теплообменника 2 и по теплообменным трубкам 71, сообщающим друг с другом отсеки 83 и 85, течет в сторону отсека 85, откуда нагретая вода поступает по линии 81 на вход системы горячего водоснабжения.When separately heating water for the heating system and the hot water supply system (Fig. 14), cold water from the outlet of the heating system is supplied via
При раздельном нагреве воды для системы отопления, системы горячего водоснабжения и вентиляционной системы (фиг.15) к описанному выше раздельному нагреву воды для первых двух из указанных систем потребителей горячей воды добавляется отдельный нагрев холодной воды, подаваемой в теплообменник 2 с выхода вентиляционной системы по линии 88 с помощью циркуляционного насоса 95. Указанная холодная вода поступает в отсек 93 торцевой полости 72 теплообменника 2 и по теплообменным трубкам 71, сообщающим друг с другом отсеки 93 и 94, течет в сторону отсека 94, откуда нагретая вода поступает по линии 89 на вход вентиляционной системы.When separately heating water for a heating system, a hot water supply system and a ventilation system (Fig. 15), a separate heating of cold water supplied to the
Выполнение предлагаемой установки с расположением зоны контактного теплообмена непосредственно в камере сгорания котлоагрегата позволяет исключить из ее конструкции громоздкий и массивный контактный теплообменник с засыпкой, имеющий место в прототипе, за счет чего упрощается изготовление, транспортировка, монтаж и эксплуатация установки и обеспечивается возможность ее размещения в местах, имеющих ограничения по полезной площади или по весу устанавливаемого оборудования (например, в подвальных помещениях, во дворах, в пристройках, на крышах или в нишах зданий или сооружений), что расширяет область практического применения предлагаемой установки.The implementation of the proposed installation with the location of the contact heat exchange zone directly in the combustion chamber of the boiler allows to exclude from its design the bulky and massive contact heat exchanger with filling, which takes place in the prototype, which simplifies the manufacture, transportation, installation and operation of the installation and provides the possibility of its placement in places having restrictions on the usable area or on the weight of the installed equipment (for example, in basements, in yards, in extensions, n on the roofs or in niches of buildings or structures), which expands the scope of practical application of the proposed installation.
Обеспечиваемый в предлагаемой установке нагрев воды непосредственно от пламени газовой горелки с движением нагреваемой жидкости в зоне камеры сгорания по спирали позволяет повысить температуру греющей жидкости, заполняющей теплообменник «жидкость-жидкость». Вместе с тем, испарение воды, протекающее непосредственно внутри камеры сгорания, повышает эффективность процесса горения газовоздушной смеси, что выражается в увеличении полноты сгорания последней и снижении содержания вредных примесей в продуктах сгорания, поступающих в атмосферу через выходную трубу котлоагрегата. Кроме того, в первом варианте выполнения установки эффективность процесса горения газовоздушной смеси повышается также за счет предварительного нагрева воздуха, поступающего к газовой горелке, а эффективность работы установки повышается также за счет предварительного нагрева воды в спиральном теплообменнике перед поступлением воды в камеру сгорания. Во втором варианте выполнения установки эффективность ее работы повышается также за счет глубокой конденсации смешанных с продуктами сгорания водяных паров, осуществляемой вблизи камеры сгорания с получением конденсата с высокой температурой, который проходит очистку от вредных примесей с последующим использованием в качестве греющей жидкости. Вместе с тем, размещение теплообменника «жидкость-жидкость» под котлоагрегатом с расположением уровня греющей жидкости в указанном теплообменнике ниже камеры сгорания исключает в предлагаемой установке контакт греющей жидкости с корпусом камеры сгорания, благодаря чему исключается свойственное прототипу образование накипи на наружной стенке указанного корпуса и связанное с этим снижение теплоотдачи последнего. Указанные преимущества предлагаемой установки обеспечивают повышение эффективности использования тепловой энергии, выделяемой при сгорании газа в котлоагрегате, и соответственно снижение потребления газа, что, в свою очередь, повышает экономичность (КПД) установки и снижает себестоимость вырабатываемой установкой горячей воды.Provided in the proposed installation, the heating of water directly from the flame of a gas burner with the movement of the heated liquid in the area of the combustion chamber in a spiral allows to increase the temperature of the heating liquid filling the liquid-liquid heat exchanger. At the same time, the evaporation of water flowing directly inside the combustion chamber increases the efficiency of the combustion process of the gas-air mixture, which is manifested in an increase in the completeness of the combustion of the latter and a decrease in the content of harmful impurities in the combustion products entering the atmosphere through the outlet pipe of the boiler. In addition, in the first embodiment of the installation, the efficiency of the combustion process of the gas-air mixture is also increased by preheating the air supplied to the gas burner, and the efficiency of the installation is also improved by preheating the water in a spiral heat exchanger before the water enters the combustion chamber. In the second embodiment of the installation, the efficiency of its operation is also increased due to the deep condensation of water vapor mixed with the combustion products, carried out near the combustion chamber to produce a condensate with a high temperature, which is purified from harmful impurities and then used as a heating liquid. However, the placement of the liquid-liquid heat exchanger under the boiler with the location of the heating liquid level in the specified heat exchanger below the combustion chamber eliminates the contact of the heating fluid with the combustion chamber body in the proposed installation, which eliminates the formation of scale characteristic of the prototype on the outer wall of the specified housing and associated with this reduction in heat transfer of the latter. The indicated advantages of the proposed installation provide an increase in the efficiency of use of thermal energy released during gas combustion in the boiler, and, accordingly, a decrease in gas consumption, which, in turn, increases the cost-effectiveness of the installation and reduces the cost of the hot water generated by the installation.
В целом, предлагаемое изобретение позволяет создать компактную, легкую и высокоэкономичную теплогенерирующую установку с пониженным потреблением газа, низкими эксплуатационными расходами и низким содержанием вредных выбросов в атмосферу. При одном теплообменнике «жидкость-жидкость» установка может иметь целый каскад подключенных к нему котлоагрегатов, позволяющий путем включения и отключения требуемого количества котлоагрегатов изменять в широких пределах тепловую мощность установки в соответствии с изменяющимся текущим потреблением горячей воды на выходе установки. Вместе с тем, корпус камеры сгорания в предлагаемой установке, в отличие от установки по прототипу, не является «жаровой трубой», поскольку он защищается от нагрева до высоких температур омывающей его внутреннюю стенку жидкостью, поступающей из водоподающего насадка. Благодаря этому корпус камеры сгорания имеет высокую долговечность и не требует для его изготовления дорогостоящих теплостойких материалов.In general, the present invention allows to create a compact, lightweight and highly economical heat generating unit with reduced gas consumption, low operating costs and low content of harmful emissions into the atmosphere. With one “liquid-liquid” heat exchanger, the installation can have a whole cascade of boiler units connected to it, which allows switching the required number of boiler units on and off to change the thermal capacity of the installation over a wide range in accordance with the changing current consumption of hot water at the outlet of the installation. At the same time, the housing of the combustion chamber in the proposed installation, in contrast to the installation of the prototype, is not a "fire tube", since it is protected from heating to high temperatures by washing the liquid coming from the water supply nozzle against its inner wall. Due to this, the housing of the combustion chamber has high durability and does not require expensive heat-resistant materials for its manufacture.
Claims (41)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008135166/06A RU2381422C1 (en) | 2008-08-28 | 2008-08-28 | Heat-generating unit (versions) |
EA201100406A EA015772B1 (en) | 2008-08-28 | 2009-08-27 | Heat-generating apparatus (embodiments) |
PCT/RU2009/000430 WO2010024727A1 (en) | 2008-08-28 | 2009-08-27 | Heat-generating apparatus (embodiments) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008135166/06A RU2381422C1 (en) | 2008-08-28 | 2008-08-28 | Heat-generating unit (versions) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2381422C1 true RU2381422C1 (en) | 2010-02-10 |
Family
ID=41721700
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008135166/06A RU2381422C1 (en) | 2008-08-28 | 2008-08-28 | Heat-generating unit (versions) |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA015772B1 (en) |
RU (1) | RU2381422C1 (en) |
WO (1) | WO2010024727A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2596079C1 (en) * | 2015-03-30 | 2016-08-27 | Владимир Александрович Илиодоров | Method for heat carrier heating in solid-fuel heating device |
CN112939179A (en) * | 2021-03-30 | 2021-06-11 | 亿利洁能科技(乐陵)有限公司 | Boiler sampling water recovery equipment |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101846359B (en) * | 2010-04-23 | 2011-12-14 | 张亚玉 | Downwind smoke contact heat exchange type gas heating furnace |
CN106895580A (en) * | 2017-03-29 | 2017-06-27 | 碧海舟(北京)节能环保装备有限公司 | New and effective heating water bath stove |
CN114853213A (en) * | 2022-05-16 | 2022-08-05 | 华能国际电力股份有限公司营口电厂 | Automatic water circulating system of steam power plant |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0151431B1 (en) * | 1984-02-08 | 1989-06-07 | Pulmatec Holding Inc | Process and apparatus for heating a liquid in a non-polluting way |
GB8428166D0 (en) * | 1984-11-07 | 1984-12-12 | British Gas Corp | Gas-fired water heaters |
SU1513337A1 (en) * | 1988-01-04 | 1989-10-07 | Государственный Проектный Институт Строительного Машиностроения | Unit for regenarating flue gases waste heat |
US4846148A (en) * | 1988-05-09 | 1989-07-11 | Packless Metal Hose, Inc. | Heating apparatus and method |
RU2013710C1 (en) * | 1991-12-17 | 1994-05-30 | Борис Викторович Белевич | Contact surface water heater |
-
2008
- 2008-08-28 RU RU2008135166/06A patent/RU2381422C1/en not_active IP Right Cessation
-
2009
- 2009-08-27 WO PCT/RU2009/000430 patent/WO2010024727A1/en active Application Filing
- 2009-08-27 EA EA201100406A patent/EA015772B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2596079C1 (en) * | 2015-03-30 | 2016-08-27 | Владимир Александрович Илиодоров | Method for heat carrier heating in solid-fuel heating device |
CN112939179A (en) * | 2021-03-30 | 2021-06-11 | 亿利洁能科技(乐陵)有限公司 | Boiler sampling water recovery equipment |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2010024727A1 (en) | 2010-03-04 |
EA015772B1 (en) | 2011-12-30 |
EA201100406A1 (en) | 2011-06-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2381422C1 (en) | Heat-generating unit (versions) | |
FI62415B (en) | VAERMEPANNA FOER UPPVAERMNING AV ETT VAERMEOEVERFOERINGSMEDIUMI EN UPPVAERMNINGSANLAEGGNING | |
EP2437022B1 (en) | Gas-to-liquid pipe heat exchanger, in particular for domestic boiler | |
RU2444688C2 (en) | Hot gas generator and drying or dehydration installation incorporating said generator | |
JPS6093242A (en) | Water heater by gas combustion | |
CN105757983A (en) | Condensing boiler | |
CN105509083A (en) | Flue gas waste heat recovery system for gas thermal equipment | |
RU2482164C1 (en) | Gasification reactor | |
RU2270405C1 (en) | Hot-water boiler | |
RU180166U1 (en) | Flue gas condensate recovery module | |
EP2499438B1 (en) | Heat exchanger with improved exhaust gas discharge device | |
US3522149A (en) | Distillation apparatus to recover potable water from non-potable water | |
RU2448761C1 (en) | Trunk multiunit plant for cleaning and recovery of heat generator gas emissions | |
RU2462287C1 (en) | Desublimator | |
KR20110106711A (en) | Method of using high temperature vapour and apparatus for using high temperature vapour | |
JP2011058671A (en) | Heat exchanger equipped with dew condensation recovery device | |
RU128293U1 (en) | HEAT GENERATING UNIT | |
CN206680212U (en) | Wastewater minimisation device | |
RU2378582C1 (en) | Boiler | |
RU2371632C1 (en) | Vertical heater | |
RU2317127C1 (en) | Evaporator for radioactive solutions | |
RU34235U1 (en) | Hot water tube heat exchanger | |
EP0250604B1 (en) | Combustion system with circulation for heating and driving purposes | |
KR20010107891A (en) | Household boilers | |
RU2360181C1 (en) | High-pressure heater of regeneration system of steam turbine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100829 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20120327 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190829 |