Опалювальний апарат та газопальниковий пристрій

1 Опалювальний апарат, що містить топку, впритул до нижніх кромок якої встановлений дозатор вторинного повітря, встановлений над нею секційний теплообмінник, виконаний у вигляді розміщених з зазором з'єднаних між собою отворами секцій, площини ЗОВНІШНІХ поверхонь яких паралельні повздовжній осі апарата, причому нижні КІНЦІ крайніх секцій заведені в топку і з'єднані між собою водоохолоджуваними перемичками, газопальниковий пристрій з пальниками, причому повздовжні осі пристрою і апарата паралельні, який відрізняється тим, що передня перемичка знизу менша по висоті ніж задня, отвори в дозаторі розміщені знизу рівномірно по всій його площині, в топку введені пальники газопальникового пристрою, причому газовипускні отвори пальників знаходяться вище нижніх кромок топки на відстані від 0,2 до 1,2 діаметра пальника, але не менше 120мм від нижніх кромок середніх секцій теплообмінника 2 Опалювальний апарат за п 1, який відрізняється тим, що центри отворів розміщені симетрично відносно горизонтальних проекцій осей суміжних з ними пальників і знаходяться на горизонтальних проекціях уявних ЛІНІЙ, які сполучають геометричні центри груп газовихідних отворів пальників, розміщених паралельно осі пальникового пристрою, а КІЛЬКІСТЬ отворів дорівнює добутку, збільшеної на одиницю, КІЛЬКОСТІ пальників на КІЛЬКІСТЬ груп газовипускних отворів одного пальника 3 Газопальниковий пристрій, що містить колектор 3 соплами, пальники, який відрізняється тим, що пальники, повздовжні осі яких знаходяться в горизонтальній площині, розміщені окремо один від одного, причому повздовжня вісь хоча б одного пальника розміщена під кутом, величина якого знаходиться в межах ±0°30'-ь2°, до повздовжньої осі пристрою, а осі решти пальників паралельні їй, причому повздовжні осі сопел всіх пальників паралельні повздовжній осі пристрою 4 Газопальниковий пристрій за п 3, який відрізняється тим, що величина кута знаходиться в межах ± 2° ч-5°, причому повздовжня вісь сопла кожного пальника співпадає з його повздовжньою віссю ю Взаємозв'язана група винаходів належить до опалювальної техніки і може бути використана для опалювання приміщень, обладнаних системою водяного опалення В опалювальних апаратах (наприклад з секційним теплообмінником) потужність, відповідна їй КІЛЬКІСТЬ пальників певної потужності, площа поверхні теплообміну і розміри топки (зокрема габарити в плані) взаємозв'язані Відомо, ЩО при застосуванні інжекційних пальників з частковим внутрішнім змішуванням газу з повітрям, наприклад з трубчастим корпусом (далі пальників), КІЛЬКІСТЬ вторинного повітря, яке надходить в топку опалювального апарата, має бути достатньою для якісного згорання палива і визна чається за коефіцієнтом розрідження продуктів згорання h [1] Надлишок вторинного повітря призводить до збільшення об'єму продуктів згорання (збільшення коефіцієнта h) і, як наслідок, до збільшення втрат тепла з ними [2], внаслідок чого понижується коефіцієнт корисної дм (к к д ) апарата [1,2] Відомий котел, що включає топку, встановлений над нею секційний теплообмінник, виконаний у вигляді розміщених з зазором з'єднаних між собою отворами секцій, площини ЗОВНІШНІХ поверхонь яких перпендикулярні повздовжній осі котла, причому нижні КІНЦІ крайніх секцій теплообмінника заведені в топку і з'єднані між собою водоохолоджуваними перемичками однакової висоти, на 59944 ЗОВНІШНІХ поверхнях яких обернених в топку, виконані виступи в сторону останньої, газопальниковий пристрій з пальниками, повздовжня вісь якого паралельна повздовжній осі котла, причому газовипускні отвори пальників знаходяться нижче водоохолоджуваних поверхонь топки [3] До причин, що перешкоджають збільшенню к к д відомого котла належать відсутність конвективного теплообміну по краям секцій, внаслідок екрануючої дії виступів перемичок, великі втрати тепла у вигляді теплового (інфрачервоного) випромінювання, внаслідок розміщення газовипускних отворів пальників нижче водоохолоджуваних поверхонь топки, нелімітоване та нерівномірне надходження вторинного повітря до пальників, внаслідок відсутності дозатора вторинного повітря Крім того, при створенні на тій самій елементній базі опалювальних апаратів іншої потужності, за рахунок зміни КІЛЬКОСТІ секцій теплообмінника, необхідна, внаслідок зміни довжини пальникового пристрою, заміна елементної бази пальників Найбільш близьким аналогом об'єкта, що заявляється, вибраним як прототип, є котел , що включає топку, впритул до нижніх кромок якої, встановлений дозатор вторинного повітря, виконаний у вигляді короба, в нижній частині передньої сторони якого є отвір прямокутної форми для лімітованого надходження вторинного повітря до пальників, а в верхній отвори для монтажу пальників газопальникового пристрою, причому газовипускні отвори пальників знаходяться нижче водоохолоджуваних поверхонь топки, а повздовжні осі пристрою і котла паралельні Над топкою встановлений секційний теплообмінник, виконаний у вигляді розміщених з зазором з'єднаних між собою отворами секцій, площини ЗОВНІШНІХ поверхонь яких паралельні повздовжній осі котла, причому нижні КІНЦІ крайніх секцій теплообмінника заведені в топку і з'єднані між собою водоохолоджуваними перемичками однакової висоти [4] До причин, що перешкоджають збільшенню к к д відомого котла належать неефективне використання теплового випромінювання, внаслідок розміщення газовипускних отворів пальників нижче водоохолоджуваних поверхонь топки, нерівномірне надходження вторинного повітря до пальників по їх довжині, внаслідок розташування отвору для вторинного повітря в передній частині дозатора, що призводить до надлишку вторинного повітря на початку і нестачі його в КІНЦІ пальника Останнє призводить до неповного згорання газу в кінцевій частині пальника і, як наслідок, до великого вмісту СО в продуктах згорання Крім того, при створенні на тій самій елементній базі опалювальних апаратів іншої потужності, за рахунок зміни КІЛЬКОСТІ секцій теплообмінника, внаслідок жорсткої залежності ширини топки від КІЛЬКОСТІ секцій (ширина топки кратна товщині секцій), спроба, без зміни конструкції топки, застосувати пальники однієї елементної бази, тобто уніфіковані, викликає проблему, яка пов'язана з неможливістю витримати максимально допустимі міжцентрові відстані між пальниками Перевищення цих відстаней призводить до порушення вимог техніки безпеки під час розпалювання опалювального апарата (при запалюванні полум'я повинно поши рюватись по всій вогневій поверхні пальників без бахкання і не більше як за 2 с )[1], а додержання до появи на бічних поверхнях топки зон, в яких відсутній конвективний теплообмін, внаслідок виникнення великої відстані між крайніми пальниками та бічними стінками топки, що зменшує ефективність використання поверхні теплообміну Як наслідок, за рахунок вищезазначених недоліків, понижується к к д опалювального апарата та погіршуються його екологічні показники Найбільш близьким аналогом пристрою, що заявляється, вибраним як прототип, є газопальниковий пристрій, що містить колектор з соплами та три пальники П-Бвзірцево сполучені між собою так, що в котлі вони розміщені вздовж бокових і задньої стінок водоохлоджуваної поверхні топки Сполучення пальників живиться від колектора з двох боків [5] Причиною, що перешкоджає застосуванню в заявленому опалювальному апараті відомого газопальникового пристрою є те, що створювана ним вогнева поверхня не рівномірна по всій площині топки, а зосереджена тільки по трьом сторонам и водоохолоджуваної поверхні, що створює нерівномірний температурний градієнт в поперечному розрізі потоку продуктів згорання, що є неприйнятним для опалювальних апаратів з секційним теплообмінником, в яких, для ефективного використання всієї поверхні теплообміну секцій, необхідне створення газопальниковим пристроєм суцільної вогневої поверхні по всій площині топки Крім того, при створенні опалювального апарата іншої потужності необхідне створення нового пальника В основу першого з групи винаходів поставлено задачу вдосконалення опалювального апарата, в якому шляхом введення пальників в топку, рівномірної подачі вторинного повітря до пальників, причому по всій їх довжині, забезпечується максимальне використання теплового випромінювання та якісне згорання палива В основу другого з групи винаходів поставлено задачу модифікації газопальникового пристрою, в якому шляхом зміни розташування пальників в горизонтальній площині, забезпечується, без заміни елементної бази пальників або зміни конструкції топки (тобто без зміни елементної бази секцій теплообмінника ), створення рівномірної по площині та оптимально віддаленої від бічних поверхонь топки вогневої поверхні, яка, в свою чергу, забезпечує ефективне використання всієї поверхні теплообміну За рахунок цього збільшується к к д опалювального апарата та покращуються його екологічні показники Поставлена задача вирішується тим, що в опалювальному апараті, що містить топку, впритул до нижніх кромок якої встановлений дозатор вторинного повітря, встановлений над нею секційний теплообмінник, виконаний у вигляді розміщених з зазором з'єднаних між собою отворами секцій, площини ЗОВНІШНІХ поверхонь яких паралельні повздовжній осі апарата, причому нижні КІНЦІ крайніх секцій заведені в топку і з'єднані між собою водоохолоджуваними перемичками, газопальниковий пристрій з пальниками, причому повздовжні осі пристрою і опалювального апарата паралельні, 59944 згідно з першим винаходом, передня перемичка знизу менша по висоті ніж задня, отвори в дозаторі розміщені знизу, рівномірно по всій його площині, причому центри отворів розміщені симетрично відносно горизонтальних проекцій повздовжніх осей суміжних з ними пальників і знаходяться на горизонтальних проекціях уявних ЛІНІЙ, які сполучають геометричні центри груп газовихідних отворів пальників, розміщених паралельно осі пристрою, і КІЛЬКІСТЬ яких дорівнює добутку, збільшеної на одиницю, КІЛЬКОСТІ пальників на КІЛЬКІСТЬ груп газовихідних отворів одного пальника, газопальниковий пристрій з пальниками введений в топку, причому газовипускні отвори пальників знаходяться вище нижніх кромок топки на відстані від 0,2 до 1 2 діаметра пальника, але не менше 120мм від нижніх кромок середніх секцій теплообмінника, причому, згідно з другим винаходом, повздовжня вісь хоча б одного пальника розміщена в горизонтальній площині під кутом до повздовжньої осі газопальникового пристрою, а осі решти пальників паралельні їй, причому, при величині кута ±0°30'-ь2° повздовжні осі всіх сопел газопальникового пристрою паралельні повздовжній осі пристрою, а при величині кута ±2°-^ 5° - співпадають з повздовжніми осями пальників Розміщення пальника під кутом досягається встановленням пальника на косу шайбу, бічна сторона якої має скос під тим самим кутом, а сопла, при величині кута ±2°-^ 5° - вибіркою під ВІДПОВІДНИМ кутом лиски на ЗОВНІШНІЙ поверхні колектора, оберненої до пальників Запропонована конструкція опалювального апарата забезпечує введення пальників в топку, за рахунок застосування різних по висоті водоохолоджуваних перемичок, рівномірне надходження до пальників вторинного повітря знизу, причому по всій їх довжині, за рахунок рівномірно розміщених відносно пальників отворів дозатора, а запропонована модифікація конструкції газопальникового пристрою створення рівномірної по площині та оптимально віддаленої від бічних поверхонь топки вогневої поверхні, за рахунок раціонального розміщення пальників Розміщення пальників на відстані не меншій ніж 120мм від секцій теплообмінника забезпечує вирівнювання температурного градієнта потоку продуктів згорання Застосування запропонованих винаходів дозволяє збільшити к кд опалювального апарата та покращити його екологічні показники, за рахунок максимального використання теплового випромінювання, забезпечення якісного згорання газу, ефектиктивного використання всієї поверхні теплообміну, завдяки відсутності на бокових поверхнях топки зон, в яких відсутній конвективний теплообмін При цьому витримуються вимоги техніки безпеки при розпалюванні опалювального апара та[1], зберігаються елементні бази секцій теплообмінника та пальників Суть запропонованого винаходу пояснюється кресленнями На фіг 1 зображено повздовжній розріз по осі опалювального апарата, на фіг 2 - розріз А-А на фіг 1, на фіг 3- розріз Б-Б на фіг 2, суміщений з виглядом в плані газопальникового пристрою, на фіг 4-виносний елемент В - збільшений вигляд частини газопальникового пристрою на фіг З Опалювальний апарат має топку 1, дозатор 2 вторинного повітря (наприклад перфорований лист) з отворами 3 (наприклад круглими), встановлений над топкою секційний теплообмінник 4, виконаний у вигляді розміщених з зазором, з'єднаних між собою отворами секцій 5, які складаються з, наприклад, тарільчатих пластин 6 Нижні КІНЦІ крайніх секцій заведені в топку і з'єднані між собою водоохолоджуваними перемичками 7 та 8 різної висоти, Над теплообмінником 4 встановлений збірний короб 9 з вихідним патрубком 10 Опалювальний апарат забезпечений термоізоляційними екранами 11, патрубками 12, 13 для підключення до системи опалення, автоматикою регулювання та безпеки 14, пальниковим пристроєм 15, який має, наприклад, монтажну пластину 16, колекторі'?, сопла 18, пальники 19, з яких, наприклад, два розміщені на косих шайбах 20 під кутом до повздовжньої осі пристрою і запальник 21 Працює опалювальний апарат слідуючим чином Після розпалення запальником 21 пальників 19, знизу через отвори 3 дозатора 2 вторинне повітря в достатній КІЛЬКОСТІ надходить в топку і забезпечує процес якісного згорання газу Продукти згорання, віддаючи теплоту водоохолоджуваній топці 1 та секціям 5 теплообмінника 4, через збірний короб 9 і вихідний патрубок 10 потрапляють в атмосферу Нагрітий теплоносій (наприклад вода) через патрубок 12 потрапляє в систему опалення звідки, охолоджений, повертається через патрубок 13 Джерела інформації 1 ДСТУ 2205-93 Апарати опалювальні газові побутові з водяним контуром Загальні технічні умови Ст7 п 3 12, Ст 15-17 п 5 5 1 ф-ли (6,7) 2 Л Г Гусєва «Тепловое и электрическое оборудование предприятий общественного питания»Москва-«Экономика», 1979г-Стр 104,113 3 Патент UA №6893 кл F24H1/08 опубл 31 03 1995р 4 Котли опалювальні для газоподібного палива сталеві " РІВНЕ-8ГС-01," "РІВНЕ-12ГС-01" Технічний опис і керівництво з експлуатації Ст 6 , Мал 1 ДП "Агротеплотехніка" ВАТ "Рівненський завод тракторних агрегатів" 2002 р 5 Патент UA №39688А кл F23N5/24, F23D14/00 опубл 15 06 2001 р 59944 Фіг.З В Віз5іпьш,еио) Г.4 Комп'ютерна верстка Н Лисенко Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна