Водогрейный отопительный котел

(51) 24 1/00 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ расположенных в двух плоскостях вдоль движения горячего потока, которые затем соединяются с третьим блоком - экономайзером. Между нижними продольными коллекторами располагаются клинообразные трубы с расстоянием 7-8 мм и образуют колосниковую решетку. Это позволяет увеличить теплообменную поверхность. Третий блок - экономайзер - вертикальный дымоход представляет собой продолжение хвостовой части котла состоящий из горизонтальных труб, расположенных в двух плоскостях вдоль движения горячего потока и переходящих вертикальных труб, расположенных к ближайшей стене дымохода обмурованными кирпичными кладками. Труба обратной воды отопительной системы соединяется с одним из концов трубы нижнего коллектора, а второй конец остается заглушнным. Дополнительно рядом со скелетом котла располагается воздухонагреватель-теплообменник и дополнительно устанавливается дефлектор над дымоходной трубой. Эта конструктивное дополнение позволяет активно горение угля, тем самым увеличивает КПД самого котла. Тепловая мощность или габаритные размеры котла зависят от размеров камеры сгорания, от диаметров труб и высоты экономайзера,соответствующего высоте отапливаемого многоэтажного, жилого дома. Таким образом,энергия сгоревшего топлива с большой эффективностью поглощается за счет представленной конструкции котла. К.п.д. котла значительно возрастет, если будет использоваться схема подключения отопительной системы с естественной циркуляции и с подключением циркуляционного насоса.(57) Изобретение относится к теплотехнике,применяется для отопления многоэтажных, жилых домов и горячего водоснабжения, где используется твердое и жидкое топливо. Задачей изобретения является создание простой конструкции мощного водогрейного котла по выработке тепла для отопления многоэтажного,жилого дома, снижение себестоимости и веса котла,при этом эффективно использовать топливо и снизить выбросы токсических газов. Техническим результатом изобретения является увеличение теплообменной поверхности котла в оптимальных размерах, увеличение протяженности контакта воды с горячим газовым потоком (длина скелета котла плюс высота экономайзера). Это достигается тем, что водогрейный отопительный котел,состоящий из трех теплообменных блоков, каждый из которых имеют последовательное соединение между собой через верхний, продольный коллекторы. Первый блок состоит из двухрядных Г-образных труб, верхний конец которых соединяются с продольными коллекторами, переходящий во второй блок - хвостовую часть, а нижние концы соединяются с нижними продольными коллекторами. Верхний продольный коллектор за пределом топочной камеры переходит в хвостовую часть котла и состоит из горизонтальных труб, 850 Изобретение относится к теплотехнике,применяется для отопления многоэтажных, жилых домов и горячего водоснабжения, где используется твердое и жидкое топливо. Известен водогрейный котел, состоящий из трех теплообменных блоков, каждый из которых имеют последовательное соединение между собой через горизонтальные,вертикальные,продольные коллекторы. Первый блок состоит из фронтального, заднего,потолочного экранов,выполненные из вертикальных, горизонтальных труб. Второй блок имеет внешние боковые экраны с продольным расположением труб, а третий блок представляет собой последовательно соединенные рамы,состоящие из двухрядных Г-образных труб, верхний конец которых соединяется с продольным коллектором, переходящий в хвостовую часть, а нижние концы соединяются с нижним и продольным коллекторами. Верхний продольный коллектор за пределом топочной камеры переходит в хвостовую часть котла и состоит из горизонтальных труб,расположенных в двух плоскостях вдоль движения горячего потока, которые затем соединяются с теплообменником. Между нижними продольными коллекторами располагаются клинообразные трубы с расстоянием 7-8 мм и образуют колосниковую решетку (п/п РК 17000, кл 24 1/00, 2006). Недостатком этого котла является большое гидравлическое сопротивление котла энергоносителю - воде в отопительной системе естественной циркуляции, большая металлоемкость,сложная конструкция и высокая себестоимость. Чтобы увеличить КПД котла, работающего на твердом топливе, где при сжигании угля полученную радиационную энергию максимально передать энергоносителю - воде, в камере сгорания котла необходимо увеличить теплообменную поверхность до оптимальных размеров. Оставшаяся часть энергии - конвективная энергия- с увеличением протяженности контакта с энергоносителем - водой в горизонтальной и вертикальной плоскостях, и на этих путях надо будит увеличить теплообменную поверхность до оптимальных размеров. Последовательно соединенные теплообменные блоки, как показано на фиг.1 обмурованы жженым кирпичом, и образуют теплообменный аппараткотел. Всегда при горении угля неизбежно появляются пары воды (конденсат), которые тут же впитываются в кирпич. Из-за отсутствия паров воды на пути конвективной энергии возрастает природная тяга, уголь при этом горит интенсивнее, создавая высокую температуру в камере сгорания котла. Для активного сгорания угля нужна мощная природная силовая тяга в котле, чтобы увеличить ее необходимо предусмотреть следующее 1. после камеры сгорания котла конвективная энергия двигалась по прямой траектории 2. избавиться от водяного пара в объеме конвективной энергии 3. разницу температур окружающей среды и камеры сгорания котла 4. высоту дымохода 5. длину пройденного пути конвективной энергии на горизонтальной плоскости 6. внутренний размер дымохода 7. скорость ветра. Известен факт, что чем большую температуру имеет воздух, поступающий в котел, тем лучше сгораемость угля и резко снижается количество дыма. (- . тел. 495-326-2060 Сагаков С.С. ИР 4/2011). Для увеличения температуры сгорания угля за счет подогрева воздуха, поступающего в камеру сгорания котла,рядом со скелетом котла устанавливается воздухонагреватель-теплообменник, работающий на естественной циркуляции воды. Устанавливается он с правой или левой сторон относительно скелета котла и обмуровывается в кирпич. Один конец воздухонагревателя-теплообменника является воздухозаборником, а второй является выходом подогретого воздуха и направляется вниз со специальным теплоизоляционным направляющим устройством в нижнюю дверцу котла,обеспечивается горячим воздухом, где происходит активное горение угля. Дополнительно будет установлен дефлектор над дымоходной трубой (Пат. РФ 2271498 ИР 6/2008).При встречи воздушного потока с нижней наклонной плоскостью раструба воздух отсекается вверх, а конус- вниз, в результате этого скорость потока в узком сечении возрастает, а следовательно возрастает эжекция газов из котла, т.е. возрастает природная силовая тяга. Задачей изобретения является создание простой конструкции, без гидравлического сопротивления,мощного с высоким КПД водогрейного котла, по выработке тепла для отопления многоэтажного,жилого дома, а также при этом эффективно использовать топливо и снизить выбросы токсических газов. Техническим результатом изобретения является увеличение теплообменной поверхности котла в оптимальных размерах, увеличение протяженности контакта воды с горячим газовым потоком (длина скелета котла плюс высота экономайзера). Это достигается тем, что водогрейный отопительный котел, содержащий топочную камеру,теплообменник, выполненный из металлических двухрядных труб Г-образной формы, заключенные в кирпичную кладку и отражатель горячего газового потока в виде торцевой стенки топочной камеры и водяной рубашки, которая состоит из трех теплообменных блоков, каждый из которых имеют последовательное соединение между собой, при чем первый блок представляет собой последовательной соединение рамы, состоящие из двухрядных Гобразных труб, верхний конец которых соединяются с продольными коллектором, переходящим во второй блок - хвостовую часть, а нижние концы соединяются с нижним и продольным коллекторами, при чем между ними располагаются клинообразные трубы с расстоянием 7-8 мм, образуя колосниковую решетку. Второй блок - хвостовая часть котла состоит из горизонтальных труб, расположенных в двух плоскостях вдоль движения горячего потока,которое затем соединяются с экономайзеромдымоходом (третий блок), отличающийся тем, что труба обратной воды отопительной системы соединяется с одним из концов трубы нижнего коллектора, а второй конец остается заглушнным. Дополнительно устанавливается дефлектор над дымоходной трубой и воздухонагревателятеплообменника рядом со скелетом котла. Сущность изобретения поясняется следующими схемами на фиг.1 представлен разрез рабочего водогрейного отопительного котла на фиг.2 поперечное сечение хвоста рабочего котла на фиг.3- поперечное сечение экономайзера-дымохода рабочего котла на фиг. 4- выход горячей воды из рабочего котла на фиг.5-схема скелета котла на фиг.6 - разрез А-А- первой рамы топочной камеры(условно отсутствует задняя рама и хвост котла) на фиг.7- сечение Б-Б рамы ( -е количество таких рам образует камеру сгорания котла) на фиг.8 - разрез ВВ - скелета котла между последней и задней рам на фиг.9 - сечение Г-Г начало хвоста котла на фиг.10 разрез хвоста котла на фиг.11- разрез задней рамы котла (условно отсутствуют колосники). На фиг. 6 и 8 представлены первая и задняя рамы котла, а также взаимное расположение колосниковой решетки(подовой экран). На фиг.12-фронтальный вид скелета и относительное расположение воздухонагревателятеплообменника (условно отсутствуют задняя рама и хвост котла) На фиг.13-горизонтальный вид скелета котла и относительное расположение воздухонагревателятеплообменника(условно отсутствуют колосниковая решетка и хвост котла) На фиг.14-сечение 3-3- воздухонагревателятеплообменника. Котел состоит из трех теплообменных блоков скелета котла, хвостовика и экономайзерадымохода, которые составляют поверхность нагрева теплоносителя в котле и соединены между собой таким образом, чтобы вода (теплоноситель) циркулировала последовательно по блокам, то есть поступала в скелет котла, хвостовую часть котла и экономайзер-дымоход. Обратная вода под давлением насоса поступает в блок скелета котла - нижний продольный коллектор 1 или 2, которые в свою очередь посредством подового экрана (колосниковая решетка), боковых вертикальных, потолочных двурядных экранов соединяются с верхним продольным коллектором 3,из которого теплоноситель направляется в хвостовую часть котла. Нижние продольные коллекторы 1 и 2, верхний продольный коллектор 3 и соединяющие их экраны образуют теплообменный блок- скелет котла (фиг 3). Нижние продольные коллекторы 1 и 2 в начале и конце соединяются горизонтальными трубами,которые в свою очередь соединяются между собой клинообразными трубами с расстоянием 7-8 мм,образуя решетку. Уклон колосниковой решетки и продольных труб создаются за счет расположения труб дальней горизонтальной относительно первой,тем самым способствует свободному движению воды. На фиг.6-8 показано расположение колосниковой решетки в топочной камере скелета котла. Далее конструкция котла представляет собой следующее верхний продольный коллектор 3 за пределом топочной камеры (за скелетом котла) разводят по трубам,лежащим в двух горизонтальных плоскостях, вдоль движения горячего газового потока и затем вновь соединяются с экономайзером, расположенным в вертикальном дымоходе. Это позволяет увеличить теплообменную поверхность. За скелетом котла располагается отражатель горячего газового потока на пути конвективного потока тепла. Водогрейный отопительный котел работает следующим образом нагреваемая обратная вода(теплоноситель) под давлением насоса поступает в нижний продольный коллектор 1 или 2 и по Гобразным двухрядным трубам,боковым,вертикальным потолочным экранам посредством подового экрана(колосниковая решетка),фронтальным и задним экранам поступает в верхний коллектор 3. За пределом топочной камеры вода разводится по трубам, лежащим в двух горизонтальных плоскостях и вновь поступает в экономайзер, из которого направляется к потребителю. Тепловая мощность или габаритные размеры котла зависят от порции сгораемого угля, то есть от размеров колосниковой решетки, от диаметров труб и высоты экономайзера. Высота экономайзера зависит от отапливаемого объекта. Чистое горение угля зависит от установки дефлектора над дымовой трубой. С левой или правой стороны скелета котла располагается воздухонагреватель-теплообменник,который улучшает сгораемость угля и снижает количество дыма. Таким образом, энергия сгоревшего топлива с большим эффектом поглощается за счет представленной конструкции котла. К.п.д. котла значительно возрастет, если будет использоваться схема подключения отопительной системы с естественной циркуляции и с подключением циркуляционного насоса. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ Водогрейный отопительный котел, содержащий топочную камеру, водяную рубашку, состоящую из трех теплообменных блоков, каждый из которых имеет последовательное соединение между собой,при чем первый блок представляет собой последовательное соединение рам, состоящих из двухрядных металлических труб Г-образной формы,верхний конец которых соединяют с продольным коллектором, переходящим во второй блок 3 хвостовую часть, а нижние концы соединяют с нижним и продольным коллекторами, при чем между ними располагаются клинообразные трубы с расстоянием 7-8 мм, образуя колосниковую решетку, второй блок-хвостовая часть котла состоит из горизонтальных труб, расположенных в двух плоскостях вдоль движения горячего потока,которые затем соединяют с экономайзеромдымоходом (третий блок), заключенные в кирпичную кладку, и отражатель горячего газового потока в виде торцевой стенки топочной камеры,труба обратной воды отопительной системы соединяется с одним из концов трубы нижнего коллектора, а второй конец остается заглушнным,отличающийся тем , что рядом со скелетом котла располагается воздухонагреватель-теплообменник и дополнительно устанавливается дефлектор над дымоходной трубой.