Теплообменный модуль ТОМ-1

(51) 28 7/00 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ теплообменного модуля, снижение трудовых затрат,удобство обслуживания эксплуатации и экономия производственных площадей. Это достигается тем, что теплообменный модуль,содержащий теплообменники, водяную рубашку,топочное устройство, колосниковую решетку,зольник, систему поддува воздуха, согласно изобретению,три цилиндрических теплообменников верхний - конвективный средний - полуреакционный нижний - реакционный,соединены последовательно друг над другом и объединены в блок цилиндрических теплообменников, расположенный на водяной рубашке, топочное устройство расположено между водяной рубашкой и зольником, а на крышке установлен отстойник для сбора сажи.(57) Изобретение относится к теплообменным модулям и может быть использовано для отопления,горячего водоснабжения жилых и производственных помещений, а также генерации пара при контролируемой подаче охлаждающей среды в котел. Техническим результатом является интенсификация теплообмена, увеличение КПД,площади теплообмена, снижение размеров и массы теплообменного модуля путем применения нескольких цилиндрических теплообменников, а также повышение надежности, долговечности Изобретение относится к теплообменным модулям и может быть использовано для отопления,горячего водоснабжения жилых и производственных помещений, а также генерации пара при контролируемой подаче охлаждающей среды в котел. Известен отопительный котел (теплообменный модуль), содержащий корпус с камерой сгорания со сводом и подом, теплообменник, дымоход, колосник и зольник. В камере сгорания установлено топочное устройство в виде пакета конусообразных колец,скрепленных между собой стержнями и расположенных ярусами с образованием зазоров между собой и кольцевого зазора с камерой сгорания. Кольца направлены своим меньшим диаметром в сторону колосника и имеют конусность с углом, превышающим угол естественного откоса топлива / 2009406, 24 1/08,1994 г./. Недостаток указанного отопительного котла заключается в низкой эффективности сгорания топлива вследствие затруднения горения топлива в центральной части топочного устройства из-за периферийного поддува окислителя - воздуха и образования застойных зон в процессе горения. Известен отопительный котел (теплообменный модуль), содержащий корпус с водяной рубашкой,камеру сгорания со сводом и подом, колосник,зольник, топочное устройство в виде топливного бункере и вертикальной топливной трубы, под которой соосно с ней на колоснике установлен конус, выполненный полым со сквозными отверстиями в нем, систему поддува воздуха,теплообменник, диффузор и дымоход, при этом полость конуса сообщена с системой поддува воздуха / 012313 1, 24 1/24, 2009 г./. Недостатками данного теплообменного модуля являются невысокая интенсификация теплообмена,КПД,площадь теплообмена и сложность конструкции. Задачей изобретения является создание теплообменного модуля с цилиндрическим теплообменником. Техническим результатом является интенсификация теплообмена, увеличение КПД,площади теплообмена, снижение размеров и массы теплообменного модуля путем применения нескольких цилиндрических теплообменников, а также повышение надежности, долговечности теплообменного модуля, снижение трудовых затрат,удобство обслуживания эксплуатации и экономия производственных площадей. Это достигается тем, что теплообменный модуль,содержащий теплообменники, водяную рубашку,топочное устройство, колосниковую решетку,зольник, систему поддува воздуха, согласно изобретению,три цилиндрических теплообменников верхний - конвективный средний - полуреакционный нижний - реакционный,соединены последовательно друг над другом и объединены в блок цилиндрических теплообменников, расположенный на водяной 2 рубашке, топочное устройство расположено между водяной рубашкой и зольником, а на крышке теплообменного модуля установлен отстойник для сбора сажи. Водяная рубашка теплообменного модуля выполнена в виде кольца и имеет загрузочное окно с герметичной дверцей. Топочное устройство теплообменного модуля выполнено в виде кольца с системой поддува воздуха, внутренние стенки выложены огнеупорным кирпичом в виде воронки, в своде которой в нижней части расположена колосниковая решетка. В нижней части топочного устройства расположено окно для чистки с герметичной дверцей. Зольник теплообменного модуля выполнен в виде кольца с дверцей для чистки и имеет средство чистки колосников. Средство чистки колосников выполнено в виде набора металлических пластин, закрепленных на оси по центру. Отстойник для сбора сажи имеет в нижней части окно для чистки и удаления сажи. В теплообменном модуле используется топочное устройство для длительного горения топлива при разовой загрузке. В топочном устройстве отсутствуют теплосъемные элементы,что обеспечивает высокую температуру для сжигания топлива. Высота до первых труб цилиндрических теплообменников от поверхности кипящего слоя топлива не менее 60-десяти сантиметров, что обеспечивает полное сжигание выделяющихся газов, особенно при сжигании длиннопламенных углей. Цилиндрические теплообменники,расположенные над топочным устройством,выполнены из бесшовной котловой трубы, диаметр которой в каждом из вышестоящем цилиндрическом теплообменнике уменьшается и при этом количество труб в каждом последующем увеличивается. Три стоящих друг на друге цилиндрических теплообменников,с последовательной циркуляцией охлаждающей среды (например, воды) в которых обеспечивают огромную теплообменную площадь в теплообменном модуле при его небольшом объеме,тем самым обеспечивают его высокое КПД. При использовании циркуляционных насосов теплообменного модуля можно использовать как водогрейный отопительный котел. При дозированной подаче охлаждающая среда(например, вода) в блоке цилиндрических теплообменников проходит все стадии подогрева и в верхней части нижнего реакционного цилиндрического теплообменника превращается в пар. При этом необходимо устанавливать на верхнем-конвективном цилиндрическом теплообменнике шкалу контроля уровня охлаждающей среды (например, вода). В этом случае теплообмпенный модуль можно использовать как прямоточный паровой котел. В верхней части каждого цилиндрического теплообменника установлены датчики температуры, 25966 благодаря которым прослеживается весь период подогрева охлаждающей среды (например, воды), а также аварийные клапаны для предупреждения избыточного давления в теплообменном модуле. Цилиндрическая форма теплообменного модуля увеличивает его выносливость при высоком давлении, все сварочные швы цилиндрических теплообменников находятся внутри водяной рубашки, а не снаружи, что продлевает его срок службы. Температура уходящих газов после прохождения через блок цилиндрических теплообменников не превышает температуру 150-ти градусов и тем самым обеспечивает точку росы в отстойнике для сбора сажи, при этом среда в отстойнике для сбора сажи влажная и это обуславливает максимальное КПД отстойника для сбора сажи. Интенсивность процесса теплообмена и увеличения теплоотдачи достигается большой площадью охлаждающих труб, в небольшом объеме теплообменника. Изобретение поясняется фиг.1, где представлен общий вид теплообменного модуля. Теплообменный модуль состоит из блока цилиндрических теплообменников (1, 2, 3), кольца с водяной рубашкой (4), топочного устройства (5), зольника(6) и отстойника для сбора сажи (7). Блок цилиндрических теплообменников выполнен из трех цилиндрических теплообменников верхний - конвективный (1),средний - полуреакционный (2), нижний реакционный(3). Данные теплообменники установлены друг над другом и соединены последовательно, где охлаждающая среда поступает в верхний(конвективный) цилиндрический теплообменник (1), в нижнюю его часть, проходя через него, выходит из верхней его точки, откуда попадает в нижнюю точку среднего(полуреакционного) цилиндрического теплообменника (2), проходя через него выходит из верхней его точки и попадает в нижнюю точку нижнего(реакционного) цилиндрического теплообменника (3), с верхней точки которого выходит на подачу в систему отопления и/или горячего водоснабжения. Блок цилиндрических теплообменников (1, 2, 3) расположен над водяной рубашкой в виде кольца(4), имеющей загрузочное окно с герметичной дверцей, которое, в свою очередь, расположено над топочным устройством (5). Топочное устройство (5) выполнено в виде кольца с системой поддува воздуха, а внутренние стенки топочного устройства(5) выложены огнеупорным кирпичом в виде воронки, в своде которой внизу расположена колосниковая решетка. В нижней части топочного устройства (5) имеется окно для чистки (удаления крупных фракций), которое герметично закрывается дверцей. Топочное устройство (5) установлено на зольнике(6), который имеет вид кольца с дверцей для чистки и встроенным в него механизмом чистки колосников, выполненного в виде набора металлических пластин, крепящихся на оси по 3 центру, расстояние между которыми позволяет пластинам беспрепятственно проходить в пространстве колосника. Сверху на блоке цилиндрических теплообменников располагается крышка, которая имеет отстойник для сбора сажи (7), имеющий снизу окно для чистки и удаления сажи. Изобретение осуществляется следующим образом. Пример. В топочном устройстве происходит сжигание топлива (твердое, жидкое, газообразное), горячий поток газов проходит через водяную рубашку и блок цилиндрических теплообменников и выходит через отстойник для сбора сажи. Охлаждающая среда (вода, масло и др.) подается через патрубок ввода верхнего - конвективного цилиндрического теплообменника, проходя через него охлаждающая среда предварительно прогревается остаточным теплом уходящих газов. После верхнего конвективного цилиндрического теплообменника охлаждающая среда направляется в средний полуреакционный цилиндрический теплообменник и далее направляется в нижний - реакционный цилиндрический теплообменник. Пройдя через блок цилиндрических теплообменников охлаждающая среда достигает необходимой температуры и выводится через патрубок вывода. Теплообменный модуль выполнен в виде набора блоков (снизу вверх) зольник, топочное устройство,водяная рубашка,блок цилиндрических теплообменников, отстойник для сбора сажи, что обеспечивает его простоту в монтаже и высокую ремонтопригодность путем замены любой требующей ремонта блока. С целью предотвращения утечки уходящих газов между блоками устанавливают асбестовые или паронитные прокладки, которые уплотняют за счет массы блоков возможные зазоры между ними. Для повышения надежности и прочности теплообменного модуля блоки закрепляются между собой крепящими средствами (болты и др.). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Теплообменный модуль,содержащий теплообменники, водяную рубашку, топочное устройство, колосниковую решетку, зольник,систему поддува воздуха, отличающийся тем, что три цилиндрических теплообменника верхний - конвективный средний - полуреакционный нижний - реакционный,соединены последовательно друг над другом и объединены в блок цилиндрических теплообменников, расположенный на водяной рубашке, топочное устройство расположено между водяной рубашкой и зольником, а на крышке теплообменного модуля установлен отстойник для сбора сажи. 2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что водяная рубашка выполнена в виде кольца и имеет загрузочное окно с герметичной дверцей. 3. Модуль по п.1, отличающийся тем, что топочное устройство выполнено в виде кольца с системой поддува воздуха, внутренние стенки выложены огнеупорным кирпичом в виде воронки, в своде которой в нижней части расположена колосниковая решетка. 4. Модуль по п.1, отличающийся тем, что в нижней части топочного устройства расположено окно для чистки с герметичной дверцей. 5. Модуль по п.1, отличающийся тем, что зольник выполнен в виде кольца с дверцей для чистки и имеет средство чистки колосников. 6. Модуль по п.5, отличающийся тем, что средство чистки колосников выполнено в виде набора металлических пластин, закрепленных на оси по центру. 7. Модуль по п.1, отличающийся тем, что отстойник для сбора сажи имеет в нижней части окно для чистки и удаления сажи.