RU2482400C1

RU2482400C1 - Condensation water-heating boiler

Info

Publication number: RU2482400C1
Application number: RU2011146625/06A
Authority: RU
Inventors: Алексей Алексеевич Сердюков
Original assignee: Алексей Алексеевич Сердюков
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2013-05-20

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: boiler comprises a heat exchanger, with direct and return nozzles, a gas burning device, a smoke stack base. In the return nozzle there is an automatic valve with a normally open nozzle. The boiler also comprises a condensation heat exchanger, consisting of at least two cylindrically wound thin-walled corrugated pipes from anticorrosion materials, for instance, stainless steel, connected in parallel and having direct and return nozzles, connected with direct and return nozzles of the boiler, besides, the direct nozzle of the condensation heat exchanger is connected simultaneously and with the direct and return nozzles of the boiler by means of an automatic valve with the normally open nozzle.

EFFECT: reduced dimensions of a boiler, cheapening of boilers production and increased usage of condensation effect.

1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к области производства водогрейных котлов наружного и внутреннего размещения, в частности к конденсационным водогрейным котлам, использующих скрытую теплоту парообразования паров воды в дымовых газах за счет дополнительного улавливания энергии при конденсации водяных паров.The invention relates to the field of production of hot water boilers for outdoor and indoor use, in particular to condensation hot water boilers using the latent heat of vaporization of water vapor in flue gases due to additional energy recovery during condensation of water vapor.

Уровень техникиState of the art

Известен водогрейный котел наружного размещения, содержащий газогорелочное устройство, теплообменник котла, трехходовой кран с прямой и обратной линиями, дымовую трубу, при этом у основания дымовой трубы установлен люк для чистки сажи и конденсатоотводящая трубка, а система отопления здания содержит вертикальный стояк, соединенный с прямой линией котла, деаэрационно-расширительный бак, разводящие стояки с приборами отопления, обратной линией системы отопления, циркуляционный насос, грязевой фильтр (см. Конденсационный водогрейный котел, РГУ - M1 руководство по эксплуатации Са 2. 574.023.РЭ ОАО «Завод Староруссприбор», 175200 г. Старая Русса, Новгородская область, ул. Минеральная, 24).A well-known outdoor boiler containing a gas burner, a boiler heat exchanger, a three-way valve with direct and reverse lines, a chimney, while at the base of the chimney there is a hatch for cleaning soot and a condensate pipe, and the building heating system contains a vertical riser connected to a straight a boiler line, a deaeration expansion tank, distributing risers with heating devices, a heating system return line, a circulation pump, a mud filter (see Condensing hot-water cat ate, RSU - M1 Ca 2. operating manual. 574.023.РЭ OJSC Starorusspribor Plant, 175200 Staraya Russa, Novgorod Region, Mineralnaya St. 24).

Недостатком данного водогрейного котла является его высокая стоимость и затраты на производство тепла, невысокий КПД.The disadvantage of this boiler is its high cost and the cost of heat production, low efficiency.

Известна водогрейная универсальная котельная установка, состоящая из водогрейного отопительного котла, содержащего газогорелочное устройство, газоход, патрубки греющей и обратной воды, верхнего барабана, в который вмонтирована система горячего водоснабжения, выполненная в виде многоходового скоростного водоводяного подогревателя, содержащего пучки латунных трубок, разделенных по концам камеры и расположенных последовательно снизу вверх (см. пат. RU №2133925, кл. F24H 1/22).Known water-heating universal boiler installation, consisting of a water heating boiler containing a gas burner device, a gas duct, nozzles for heating and return water, an upper drum, in which a hot water supply system is mounted, made in the form of a multi-pass high-speed water-water heater containing bundles of brass tubes separated at the ends cameras and arranged sequentially from the bottom up (see US Pat. RU No. 2133925, class F24H 1/22).

Недостатком данной котельной установки является высокая стоимость получения тепла.The disadvantage of this boiler installation is the high cost of heat.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип является конденсационный котел наружного размещения, содержащий газогорелочное устройство, теплообменник котла, трехходовой кран с прямой и обратной линиями, дымовую трубу, при этом у основания дымовой трубы установлен люк для чистки сажи и конденсатоотводящая трубка, а прямая линия соединена с вертикальным стояком системы отопления здания, которая содержит разводящие стояки с приборами отопления, обратную линию системы отопления и циркуляционный насос, при этом котел в нижней внутренней части дымовой трубы снабжен теплообменником конденсатной части, причем внутри теплообменника конденсатной части установлен обтекатель, выполненный с возможностью равномерного распределения потока дымовых газов, при этом верхняя часть теплообменника конденсатной части соединена с обратной линией системы отопления, содержащей деаэрационно-расширительный бак и грязевой фильтр, а нижняя часть теплообменника соединена с обратной линией котла (см. пат. RU №2395042, кл. F24H 1/00).The closest in technical essence and the achieved positive effect and adopted by the authors for the prototype is an outdoor condensation boiler containing a gas burner device, a boiler heat exchanger, a three-way valve with direct and reverse lines, a chimney, while a hatch for cleaning soot is installed at the base of the chimney a condensate drain pipe, and a straight line is connected to the vertical riser of the building heating system, which contains distributing risers with heating devices, the return line of the system from a boiler and a circulation pump, wherein the boiler in the lower inner part of the chimney is equipped with a heat exchanger of the condensate part, and a fairing is installed inside the heat exchanger of the condensate part, made to evenly distribute the flue gas flow, while the upper part of the heat exchanger of the condensate part is connected to the return line of the heating system, containing a deaeration-expansion tank and a mud filter, and the lower part of the heat exchanger is connected to the return line of the boiler (see US Pat. RU No. 2395042, class F24H 1/00).

Недостатком данного котла являются большие габариты, а также его полная зависимость от подачи электрической энергии, так как при отсутствии электрической энергии останавливается циркуляционный насос, система отопления выключается.The disadvantage of this boiler is its large dimensions, as well as its complete dependence on the supply of electric energy, since in the absence of electric energy the circulation pump stops, the heating system turns off.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей предлагаемого изобретения является разработка конденсационного водогрейного котла обладающего снижением габаритов, удешевлением производства котла и повышением использования эффект конденсации как при естественной, так и при принудительной циркуляции теплоносителя.The task of the invention is the development of a condensation boiler having a reduction in size, cheaper boiler production and increased use of the condensation effect in both natural and forced circulation of the coolant.

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к уменьшению габаритов котла, удешевлению производства котлов и повышению использования эффекта конденсации как при естественной, так и при принудительной циркуляции теплоносителя.The technical result, which can be obtained using the present invention, is to reduce the dimensions of the boiler, reduce the cost of boiler production and increase the use of the condensation effect in both natural and forced circulation of the coolant.

Технический результат достигается с помощью конденсационного водогрейного котла, содержащего теплообменник, газогорелочное устройство, прямой и обратный патрубки котла, основание дымовой трубы, причем обратный патрубок имеет автоматический клапан с нормально-открытым соплом, при этом он дополнительно снабжен конденсационным теплообменником, выполненным в виде двух цилиндрически навитых тонкостенных труб из антикоррозирующих материалов, который установлен внутри теплообменника котла и снабжен прямым и обратным патрубками, соединенными с прямым и обратным патрубками котла, причем прямой патрубок конденсационного теплообменника соединен одновременно и с прямым и с обратным патрубками котла посредством автоматического клапана с нормально-открытым соплом.The technical result is achieved using a condensation boiler containing a heat exchanger, gas burner, direct and return pipes of the boiler, the base of the chimney, and the return pipe has an automatic valve with a normally open nozzle, while it is additionally equipped with a condensation heat exchanger made in the form of two cylindrical wound thin-walled pipes made of anticorrosive materials, which are installed inside the boiler heat exchanger and equipped with direct and return pipes, connected to the direct and return pipes of the boiler, and the direct pipe of the condensing heat exchanger is connected simultaneously with the direct and return pipes of the boiler through an automatic valve with a normally open nozzle.

Таким образом, технический результат достигается за счет того, что теплообменник котла выполнен в виде двух частей - теплообменника из некоррозирующих материалов с устройством сбора и удаления конденсата, выполненного в виде поддона с конденсатоотводящей трубкой и теплообменника из обычных материалов, содержащего топку с газогорелочным устройством, прямым и обратным патрубками, причем теплообменник из некоррозирующих материалов соединен своими патрубками с обратным патрубком теплообменника из обычных материалов и одновременно с прямым патрубком через клапан с нормально-открытым соплом, что позволяет получить эффект конденсации как при естественной, так и при принудительной циркуляции.Thus, the technical result is achieved due to the fact that the heat exchanger of the boiler is made in two parts - a heat exchanger from non-corrosive materials with a condensate collection and removal device, made in the form of a pallet with a condensate drain pipe and a heat exchanger from ordinary materials, containing a furnace with a gas burner device, direct and return pipes, moreover, the heat exchanger from non-corrosive materials is connected by its pipes to the return pipe of the heat exchanger from ordinary materials and simultaneously with by direct pipe through a valve with a normally-open nozzle to provide condensation effect both at natural and under forced circulation.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На чертеже дан конденсационный водогрейный котел, общий вид, разрез.The drawing shows a condensation boiler, general view, section.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Конденационный водогрейный котел состоит из теплообменника. 1, выполненного из обычных материалов с прямым и обратным патрубками 2 и 3 котла, соответственно, газогорелочного устройства 4, топки 5, основания 6 дымовой трубы (не показана), при этом в обратном патрубке 3 котла установлен автоматический клапан 7 с нормально-открытым соплом, причем котел также содержит конденсационный теплообменник 8, состоящий, по крайней мере, из двух цилиндрически навитых тонкостенных гофрированных труб 9 и 10 из антикоррозирующих материалов, например нержавеющей стали, соединенных параллельно и имеющих обратный и прямой патрубки 11 и 12, соответственно, причем прямой патрубок 12 через клапан 13 с нормально-открытым соплом соединен с прямым патрубком 2 теплообменника 1 и одновременно соединен с обратным патрубком 3 теплообменника 1, а для сбора и удаления конденсата внутри топки 5 теплообменника 1 установлено устройство в виде поддона 14 с конденсатоотводящей трубкой 15.The condensation boiler consists of a heat exchanger. 1, made of ordinary materials with direct and return pipes 2 and 3 of the boiler, respectively, of a gas burner 4, furnace 5, base 6 of the chimney (not shown), while an automatic valve 7 with a normally open nozzle is installed in the return pipe 3 of the boiler moreover, the boiler also contains a condensation heat exchanger 8, consisting of at least two cylindrically wound thin-walled corrugated pipes 9 and 10 of anticorrosive materials, for example stainless steel, connected in parallel and having reverse and direct nozzles 11 and 12, respectively, and the straight pipe 12 through the valve 13 with a normally open nozzle is connected to the straight pipe 2 of the heat exchanger 1 and at the same time connected to the return pipe 3 of the heat exchanger 1, and a device is installed inside the furnace 5 of the heat exchanger 1 to collect and remove condensate in the form of a pallet 14 with a condensate drain pipe 15.

Конденсационный водогрейный котел работает следующим образом.Condensing hot water boiler operates as follows.

Газогорелочное устройство 4 вырабатывает тепло в топке 5, которое улавливает теплообменник 1 и конденсационный теплообменник 8, причем дымовые газы удаляются в атмосферу через основание 6 дымовой трубы, при этом при принудительной циркуляции с помощью насоса (насос не показан) теплоноситель, имеющий температуру ниже точки росы, поступает в конденсационный теплообменник 8 по обратному патрубку 11, подогревшись в котором, поступает в теплообменник 1 по обратному патрубку 3, нагревшись до необходимой температуры, теплоноситель по прямому патрубку 2 теплообменника 1 поступает в систему отопления (не показана), клапаны 7 и 13 с нормально-открытым соплом под воздействием давления насоса всегда закрыты при работе насоса, при этом образовавшийся конденсат на поверхностях нагрева конденсационного теплообменника 8 попадает в поддон 14 и удаляется из теплообменника 1 по конденсатоотводящей трубке 15, таким образом, при принудительной циркуляции 100% теплоносителя проходит через конденсационный теплообменник 8, при этом получается максимально возможное количество конденсата, а при выключении электроэнергии насос останавливается, клапаны 7 и 13 с нормально-открытыми соплами автоматически открываются, теплоноситель двумя потоками через обратный патрубок 3 теплообменника 1 и обратный патрубок 11 конденсационного теплообменника 8 поступает параллельно в теплообменник 1 и конденсационный теплообменник 8, теплоноситель проходит по, по крайней мере, двум цилиндрически навитым тонкостенным трубам 9 и 10 из нержавеющей стали и по прямому патрубку 12 через клапан 13 поступает в прямой патрубок 2 теплообменника 1 и далее в систему отопления, при этом конденсат, образовавшийся на поверхностях конденсационного теплообменника 8, попадает в поддон 14 и удаляется из теплообменника 1 по конденсатоотводящей трубке 15, таким образом, при естественной циркуляции теплоносителя только 50% теплоносителя проходит через конденсационный теплообменник 8, однако и при отсутствии электроэнергии котел работает в достаточно эффективном режиме, а при возобновлении работы циркуляционного насоса клапаны 7 и 13 с нормально-открытым соплом автоматически закрываются, котел автоматически переходит в штатный высокоэффективный режим работы и никаких аварийных ситуаций не возникает.The gas burner device 4 generates heat in the furnace 5, which traps the heat exchanger 1 and the condensing heat exchanger 8, and the flue gases are removed into the atmosphere through the base 6 of the chimney, while during forced circulation using a pump (pump not shown) a coolant having a temperature below the dew point , enters the condensation heat exchanger 8 through the return pipe 11, having warmed up in which, enters the heat exchanger 1 through the return pipe 3, having heated to the required temperature, the heat transfer medium is through the straight pipe The heat exchanger 1 tab 2 enters the heating system (not shown), valves 7 and 13 with a normally open nozzle are always closed when the pump is operating under the pressure of the pump, and the condensate formed on the heating surfaces of the condensing heat exchanger 8 enters the pan 14 and is removed from the heat exchanger 1 through the condensate drain pipe 15, thus, with forced circulation, 100% of the coolant passes through the condensing heat exchanger 8, while the maximum possible amount of condensate is obtained, and when turned off and the pump stops, valves 7 and 13 with normally open nozzles automatically open, the coolant in two flows through the return pipe 3 of the heat exchanger 1 and the return pipe 11 of the condensing heat exchanger 8 enters in parallel to the heat exchanger 1 and the condensing heat exchanger 8, the heat carrier passes through at least , two cylindrically wound thin-walled stainless steel pipes 9 and 10 and through a straight pipe 12 through a valve 13 enters the straight pipe 2 of the heat exchanger 1 and then the system is heated In this case, the condensate formed on the surfaces of the condensing heat exchanger 8 enters the drain pan 14 and is removed from the heat exchanger 1 through the condensate drain pipe 15, thus, with natural circulation of the heat carrier, only 50% of the heat carrier passes through the condensing heat exchanger 8, however, in the absence of electric power, the boiler operates in a fairly efficient mode, and when the circulation pump resumes operation, valves 7 and 13 with a normally open nozzle automatically close, the boiler automatically switches in a regular high-performance mode of operation and no emergency situations occur.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:The invention in comparison with the prototype and other known technical solutions has the following advantages:

- уменьшение габаритов и удешевление производства котла;- reducing the size and cost of production of the boiler;

- удешевление производства тепла;- cheaper heat production;

- повышение КПД котла на 10-15% за счет использования скрытой теплоты парообразования паров воды в дымовых газах и дополнительного улавливания энергии при конденсации водяных паров;- increase in boiler efficiency by 10-15% due to the use of latent heat of vaporization of water vapor in flue gases and additional energy capture during condensation of water vapor;

- повышение использования эффекта конденсации как при естественной, так и при принудительной циркуляции теплоносителя.- increased use of the effect of condensation in both natural and forced circulation of the coolant.

Claims

A condensation boiler containing a heat exchanger, a gas burner, direct and return pipes of the boiler, the base of the chimney, moreover, the return pipe has an automatic valve with a normally open nozzle, characterized in that it is additionally equipped with a condensation heat exchanger made in the form of two cylindrical wound thin-walled pipes made of anticorrosive materials, which is installed inside the heat exchanger of the boiler and is equipped with direct and return pipes connected to direct and return pipes and the boiler, moreover, the direct branch pipe of the condensing heat exchanger is connected simultaneously with the direct and return pipes of the boiler by means of an automatic valve with a normally open nozzle.