Водогрійний жаротрубний котел

Водогрійний жаротрубний котел, що містить жарову трубу-топку, конвективну газотрубну час 3 нки і, розвернувшись на 180 градусів через щілини, утворені чавунними ребрами і стінкою жарової труби, потрапляють в збірну коробку і звідти в димар (Інструкція по монтажу, наладці, технічному обслуговуванню котла Vitola Bifferal-75kw Fa Viessmann). Недоліком цієї конструкції є високе теплонапруження в топці котла, недостатньо повно використовується променевий теплообмін, конструкція має високу вартість і складність у виготовленні. У водогрійному котлі "Віктор" виробництва "БЗКУ" УкроКОММУНМАШ, Україна, м. Бровари, димові гази в ході горіння факела проходять всередині жарової труби і, ударившись об задню торцеву стінку, повертаються на фронт котла, потрапляючи в збірну фронтальну коробку, утворену передньою трубною дошкою і обмурованою вогнетривом передніми дверцятами котла, потрапляючи звідти через конвективний пучок димогарних труб в збірну коробку і потім в димар. Жарова труба і димогарні труби з турбулізаторами всередині омиваються котловою водою, яка циркулює через подавальний і зворотний трубопроводи всередині корпусу (Інструкція по монтажу, наладці і технічному обслуговуванню котла КСО "Віктор-100", 100 кВт "Броварського заводу комунального устаткування", Україна. Недоліком цієї конструкції є висока теплова напруга в топці котла, неорганізований процес горіння: димові гази, що відходять, не мають розділених потоків з газами, які надходять на горіння, розрідження в корені факела затягує димові гази, що відходять на повторне горіння, але відсутня можливість регулювання їх об'єму, недостатньо повно використовується променевий теплообмін, горіння полум'я відбувається зі значними флуктуаціями. Відсутність третього ходу димових газів призводить до малого часу їх перебування всередині топки і, як наслідок, до неповного використання теплової енергії, має місце пошарове розділення температурних полів всередині топки. В основу винаходу поставлена задача удосконалення конструкції жаротрубного котла шляхом введення в топковий простір сіткового проміжного випромінювача з можливістю позонового регулювання температури теплопередавальних стінок, що омиваються котловою водою, за рахунок зниження коефіцієнта теплопередачі і організації додаткового ходу газів для повторного допалювання топкових газів з метою зниження шкідливих викидів, шляхом регулювання об'єму їх рециркуляції в топці котла, в результаті чого змінюється аеродинаміка й напрямок потоків димових газів, забезпечується їх повторне допалювання, рівномірний розподіл внутрішньокотлових температур, поліпшення й інтенсифікація теплообміну, досягається підвищення ККД, зниження шкідливих викидів в атмосферу. Поставлена задача вирішується тим, що в водогрійному жаротрубному котлі, що містить жарову трубу-топку, конвективну газотрубну частину, згідно з винаходом, в жаровій трубі-топці встановлено сітковий проміжний випромінювач, виготовлений у вигляді труби з суцільнозварних кілець, між якими натягнута сітка, вздовж всієї довжини 95495 4 випромінювача навитий дріт у вигляді спіралі, випромінювач закріплено за допомогою 6 ребер, приварених до кілець на рівній відстані одне від одного, а з фронтального боку випромінювача до ребра приварено фіксатор, який запобігає переміщенню вогневої труби відносно жарової, при цьому сітка і кільця випромінювача виконані з нержавіючої сталі, а діаметр випромінювача і його довжина менші відповідно за довжину і діаметр жарової труби. Сітковий проміжний випромінювач, встановлений в топку котла, забезпечує: 1) утворення третього ходу топкових газів, 2) повторне допалювання топкових газів за рахунок їх рециркуляції, 3) забезпечує зниження теплової інерції при одночасному підвищенні ККД. Сітковий проміжний випромінювач, встановлений в топку котла, екранує факел пальника та забезпечує дозований розподіл тепла в топковому об'ємі і не перешкоджає променевому теплообміну в топці. За допомогою фіксатора відбувається регулювання теплопередачі від факела пальника конвективним поверхням і зниження коефіцієнта теплопередачі при паралельному підвищенні температури топкових газів, а також їх повторне допалювання за рахунок рециркуляції з можливістю регулювання об'єму газів рециркуляції. Діаметр сіткового проміжного випромінювача і його довжина менші за такі ж показники жарової труби (топки). Між жаровою трубою та сітковим проміжним випромінювачем утворюється круговий зазор. Таким чином, виникає конфузорна ділянка (вогневий мішок). В ньому знижується швидкість і змінюється напрямок газового потоку на180°. На фіг. 1 показаний сітковий проміжний випромінювач, загальний вид. На фіг. 2 показаний поздовжній розріз сіткового проміжного випромінювача. На фіг. 3 показаний поперечний розріз сіткового проміжного випромінювача де 1 - ребро, 2 - сітка, 3 - обичайка (кільця). На фіг. 4 показаний котел "Віктор-100", 100 кВт, після проведеної модернізації, де: 1 - зовнішня обшивка котла, 2 - фронтальна трубна дошка, 3 - зворотний трубопровід, 4 - подавальний трубопровід, 5 - димогарні труби, що утворюють конвективний пучок, 6 - жарова труба, яка утворює тупикову топку, що омивається котловою водою, 7 сітковий проміжний випромінювач з направляючими ребрами для закріплення положення вогневої труби по осі пальникового пристрою та з фіксатором, який дозволяє регулювати її положення відносно фронтальної трубної дошки й жарової труби, 8 - корпус котла з термоізоляцією. На фіг. 5 показаний ескіз топкової камери з сітковим проміжним випромінювачем Котел працює наступним чином: Паливо надходить в пальник, змішується з повітрям з коефіцієнтом надлишку  =1,1 і вище. Суміш палива та окислювача (повітря) надходить в топкову камеру (6). Топка котла утворюється жаровою трубою (6). Горіння палива відбувається в об'ємі сіткового 5 95495 проміжного випромінювача (1-й хід газів) 7. Потім продукти згоряння розвертаються на 180 градусів і надходять у щілину, що утворюється стінками сіткового проміжного випромінювача 7 і жаровою трубою 6 (2-й хід газів), а звідти в конвективний пучок димогарних труб 5 (3-й хід газів) і звідти через збірну коробку в димову трубу. Сам по собі сітковий проміжний випромінювач не перешкоджає променевому теплообміну. Холодна вода надходить зверху через вхідний патрубок 3, розташований в передній частині котла, попадає на розподільчий пристрій і по стінках стікає в нижню частину корпусу котла. Далі вода нагрівається, отримуючи теплову енергію від жарової труби, і під дією вільної конвекції піднімається вгору. В конвективному пучку вода догрівається 6 до заданих параметрів температури і залишає котел через вихідний патрубок (4), розташований в задній частині котла, який починається в гарячій зоні під гідравлічним розподілювачем. Циркуляція теплоносія здійснюється циркуляційним насосом, продуктивність якого вибирається в залежності від конкретної системи теплозабезпечення. Діаметр сіткового проміжного випромінювача і його довжина вибираються з урахуванням потужності котла, ширини розкриття факела пальника і геометрії топки. Експериментально визначався гідравлічний опір котла з різноманітними випромінювачами та без них при 100 % потужності котла. Витрати теплоносія складали 1000 літрів/год. Результати представлені в таблиці 1. Таблиця 1 Гідравлічний опір котла Тип випромінювача Без випромінювача Короткий 0,9 D Середній 1,84 D Довгий 2,5 D Сітковий випромінювач Sвипр/Sжар 0,21 0,43 0,65 0,003  Lвипр/Dизл 0,9 1,84 2,5 1,41 Показані результати свідчать про незначне збільшення гідравлічного опору котла зі збільшенням відношень (L/D і Sвипр/Sжар), що значно розширює їх область використання в котлах з низьконапірними вентиляторними пальниками, а також 1,31 1,29 1,31 1,34 1,34 СO2 % 11,9 12,0 11,9 11,6 11,6 Т град. N, Bm С 121,4 300 119,4 310 121,4 320 110,9 330 119,3 310 Р, Па 400 450 475 483 450 можливість застосування в котлах з атмосферними пальниками. Ефективність роботи котла і викиди оксидів азоту представлені в таблиці 2. Таблиця 2 Ефективність роботи котла і викиди оксидів азоту Тип випромінювача Без випромінювача Короткий 0,9 D Середній 1,84D Довгий 2,5 D Сітковий випромінювач Sвипр/Sжар 0,21 0,43 0.65 0,003 L/D 0,9 1,84 2,5 1,41 З наведених експериментальних даних в таблиці 2, видно, що найбільший ККД у 94,6 % вдалося досягти при використанні випромінювача з  СО2 % 1,31 1,29 1,31 1,34 1,34 11,9 12,0 11,9 11,6 11,6 Т град.С 121,4 119,4 121,4 110,9 119,3 КПД, % 93,8 93,7 93,8 94,6 93,7 NOx, 3 мг/м 98,7 106,3 98,7 82,67 71 L/D=2,5. Однак, найкращі результати були досягнуті при використанні сіткового випромінювача: 3 ККД - 94 %; NОx=71 мг 1 м . 7 95495 8 9 95495 10 11 95495 12 В описі до патенту на винахід графічні зображення та текст подаються в редакції заявника Комп’ютерна верстка Л. Купенко Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601