Котел опалювальний

Реферат: Винахід належить до обладнання, призначеного для опалення промислових і громадських будівель та споруд. Котел опалювальний належить до жаротрубних котлів та призначений спеціально для розміщення поза спорудою. Використання винаходу без додаткових витрат енергоносіїв забезпечує безперебійну роботу котла при низьких температурах навколишнього повітря, підвищує строк експлуатації труб димовідведення, знижує вихідну температуру димових газів, забезпечує умови більш зручного обслуговування та ремонту котла та підвищує загальний ККД котла. Відповідно до винаходу котел містить корпус, пальник, теплообмінник, утилізатор тепла, труби димовідведення, трубопровід прямої води, трубопровід зворотної води, патрубок для відведення конденсату, люк для чищення труб димовідведення, в середині UA 102269 C2 (12) UA 102269 C2 корпуса котла над теплообмінником встановлено утилізатор тепла конвективного типу, в зоні якого розміщено горизонтальну частину труб димовідведення, на вертикальній частині труб димовідведення нижче зони роси встановлено спіралеподібний мідний теплообмінник, підключений до трубопроводів прямої та зворотної води, та виконано додаткову теплоізоляцію цієї ділянки вертикальної частини труб димовідведення, а кут нахилу дна вертикальної частини труб димовідведення відносно дна корпуса котла змінено за допомогою металевої кутової вставки та дорівнює 45°. UA 102269 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до обладнання, призначеного для опалення промислових і громадських будівель та споруд. Котел опалювальний належить до жаротрубних котлів та призначений спеціально для розміщення поза спорудою. Такі типи котлів достатньо відомі та поширені у використанні. Конструктивні особливості та принцип використання описанні в багатьох джерелах інформації. Найбільш близьким до винаходу, що заявляється, є газовий опалювальний котел [Брюханов О.Η., Кузнецов В.А. Газифицированные котельные агрегаты. - Москва: ИНФРА, 2007 г. - С. 8894, 392 с.]. Цей котел містить корпус, пальник, теплообмінник, утилізатор тепла, труби димовідведення, трубопровід прямої води, трубопровід зворотної води, патрубок для відведення конденсату, люк для чищення труб димовідведення. Недоліками цього котла є: неможливість його використання при низькій температурі, а саме: при низькотемпературних енергозбережних режимах роботи температура прямої води дорівнює +50 °C, температура зворотної води дорівнює +30 °C, температура навколишнього повітря нижче -5 °C, відбувається замерзання конденсату всередині труб димовідведення, утворюється лід та припиняється відведення конденсату, внаслідок чого припиняється видалення продуктів горіння, що призводить до аварійного зупинення котла. У зимовий період усунення наслідків такої аварії є проблематичним з технічного боку та фінансово затратним; замерзання конденсату спричиняє додаткову корозію металу та розірвання труб димовідведення; вихідна температура димових газів перевищує 110 °C; розміщення горизонтальної частини труб димовідведення безпосередньо всередині теплообмінника котла, тобто постійне знаходження її у воді, що підігрівається, також спричиняє корозію металу. А, у разі пошкодження цієї частини труб, для її заміни потрібно розрізати корпус теплообмінника котла; невисокий коефіцієнт корисної дії (ККД). В основу розробки винаходу поставлена задача без додаткових витрат енергоносіїв забезпечити безперебійну роботу котла при низьких температурах навколишнього повітря, підвищити строк експлуатації труб димовідведення, знизити вихідну температуру димових газів, забезпечити умови більш зручного обслуговування та ремонту котла та підвищити загальний ККД котла. Зазначена задача вирішується тим, що в запропонованій конструкції опалювального котла застосовано систему пристроїв, а саме: всередині корпуса котла над теплообмінником встановлено утилізатор тепла конвективного типу, в зоні якого розміщено горизонтальну частину труб димовідведення, на вертикальній частині труб димовідведення нижче зони роси встановлено спіралеподібний мідний теплообмінник, підключений до трубопроводів прямої та зворотної води, та виконано додаткову теплоізоляцію цієї ділянки вертикальної частини труб димовідведення, а кут нахилу дна вертикальної частини труб димовідведення відносно дна корпуса котла змінено за допомогою металевої кутової вставки та дорівнює 45°, труби димовідведення виконано з анодованої сталі. Суть винаходу пояснюється кресленням, де схематично зображено поперечний переріз котла опалювального. На кресленні прийняті наступні позначення: 1 - корпус котла; 2 - пальник; 3 - теплообмінник котла; 4 - утилізатор тепла конвективного типу; 5 - горизонтальна частина труб димовідведення; 6 - вентиляційна решітка; 7 - вертикальна частина труб димовідведення; 8 - зона роси; 9 - патрубок для відведення конденсату; 10 - металева кутова вставка; 11 трубопровід прямої води; 12 - трубопровід зворотної води; 13 - спіралеподібний мідний теплообмінник; 14 - кран кульовий; 15 - теплоізоляційний матеріал; 16 - люк для очищення труб димовідведення. Винахід працює наступним чином. Всередині корпуса котла (1) розташований пальник (2), до якого подають газ для опалення. Димові гази з камери горіння (на кресленні не показано) через жарові труби (на кресленні не показано) теплообмінника котла (3) потрапляють до утилізатора тепла конвективного типу (4), далі потрапляють до горизонтальної частини труб димовідведення (5) та видаляються назовні. Встановлений всередині корпусу котла над теплообмінником (3) утилізатор тепла конвективного типу (4) має більшу площину, тим самим посилює теплообмін між димовими газами та повітрям для горіння, яке подається через вентиляційну решітку (6), тобто температура повітря для горіння підвищується. В свою чергу, температура повітря для горіння суттєво впливає на витрачання опалювального газу та загальний ККД котла. Крім того, посилений теплообмін між димовими газами та повітрям для горіння знижує температуру 1 UA 102269 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 вихідних димових газів. Розмір утилізатора тепла конвективного типу (4) визначають шляхом розрахунків відповідно до умов використання. У запропонованому винаході, горизонтальну частину труб димовідведення (5) видаляють з зони теплообмінника котла (3) та встановлюють у зоні утилізатора тепла конвективного типу (4). Це повністю виключає негативний втілив води, яка постійно підігрівається в теплообміннику котла (3), та спричиняє інтенсивну корозію метала труб димовідведення. Крім того, для обслуговування або ремонту горизонтальної частини труб димовідведення (5) достатньо зняти кришку утилізатора тепла конвективного типу (4). Це конструктивне рішення суттєво підвищує строк експлуатації труб димовідведення, підвищує температуру повітря для горіння, зменшує температуру вихідних димових газів, тобто підвищує загальний ККД котла. Місце перетинання горизонтальної частини (5) та вертикальної частини (7) труб димовідведення - це є зона роси (8), тобто точка утворення конденсату. Конденсат, що утворюється всередині труб димовідведення внаслідок різниці температури димових газів та температури навколишнього повітря, стікає по вертикальній частині труб димовідведення (7) та видаляється через патрубок для відведення конденсату (9). Для більш ретельного видаляння конденсату внизу вертикальної частини труб димовідведення (7) встановлюють металеву кутову вставку (10), тобто змінюють кут нахилу дна вертикальної частини труб димовідведення (7) відносно дна корпуса котла (1), так щоб він дорівнював 45°. Внизу вертикальної частини труб димовідведення розміщують люк для очищення труб димовідведення (16), який також використовують для технічного обслуговування спіралеподібного мідного теплообмінника. Для запобігання замерзанню конденсату забезпечують постійний підігрів вертикальної частини труб димовідведення (7), використовуючи теплообмін між трубопроводами прямої (11) та зворотної води (12). Для цього на вертикальну частину труби димовідведення (7), розташовану між труборповодами прямої (11) та зворотної води (12), нижче зони роси (8) встановлюють спіралеподібний мідний теплообмінник (13), з'єднаний з трубопроводами прямої та зворотної води за допомогою кульових кранів (14). Крім того, виконують додаткову теплоізоляцію вертикальної частини труби димовідведення (7) зі спіралеподібним мідним теплообмінником (13) теплоізоляційним матеріалом (15), наприклад фольгоізолом. Це конструктивне рішення не тільки постійно підігріває вертикальну частину труб димовідведення (7), тобто запобігає замерзання конденсату, а й підвищує температуру зворотної води (12), тобто зменшує виграти опалювального газу на підігрів прямої води, підвищує строк експлуатації труб димовідведення та підвищує загальний ККД котла. Розмір спіралеподібного мідного теплообмінника, товщину теплоізоляційного матеріалу визначають шляхом розрахунків відповідно до умов використання. В запропонованому винаході труби димовідведення виконують з анодованої сталі, яка є більш корозійностійкою. Це також підвищує строк експлуатації труб димовідведення. Використання всіх зазначених конструктивних рішень без додаткових витрат енергоносіїв забезпечує безперебійну роботу котла при низьких температурах навколишнього повітря, підвищує строк експлуатації труб димовідведення, знижує вихідну температуру димових газів, забезпечує умови більш зручного обслуговування та ремонту котла та підвищує загальний ККД котла. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 45 50 55 1. Котел опалювальний, що містить корпус, пальник, теплообмінник, утилізатор тепла, труби димовідведення, трубопровід прямої води, трубопровід зворотної води, патрубок для відведення конденсату, люк для чищення труб димовідведення, який відрізняється тим, що всередині корпуса котла над теплообмінником встановлено утилізатор тепла конвективного типу, в зоні якого розміщено горизонтальну частину труб димовідведення, на вертикальній частині труб димовідведення нижче зони роси встановлено спіралеподібний мідний теплообмінник, підключений до трубопроводів прямої та зворотної води, та виконано додаткову теплоізоляцію цієї ділянки вертикальної частини труб димовідведення, а кут нахилу дна вертикальної частини труб димовідведення відносно дна корпуса котла змінено за допомогою металевої кутової вставки та дорівнює 45°. 2. Котел за п. 1, який відрізняється тим, що труби димовідведення виконано з анодованої сталі. 2 UA 102269 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3