Котел благути

Реферат: Котел містить основу, теплообмінник у вигляді генератора тепла або парогенератора Благути, який забезпечений пристроями у вигляді перегородок із отворами, встановленими в середині теплообмінника, і пристроями для подачі охолодженого теплоносія із системи та подачі нагрітого теплоносія в систему, топку або пристрої для подачі та спалювання сировини і димохід із рекуператором, який з'єднаний із теплообмінником та з системою опалювання або із системою подачі холодної води в котел. Крім цього теплообмінник виконано із декількох окремих або відокремлених теплообмінників або секцій, які встановлені вертикально або горизонтально або під кутом продовж їх осі симетрії та з'єднані між собою, крайні секції забезпечені пристроями для подачі охолодженого теплоносія в теплообмінник та виведення гарячого теплоносія із теплообмінника, секції виконано у вигляді труб, встановлених між собою співвісно, а труба меншого розміру встановлена в середині труби більшого розміру, трубу або простір між співвісними трубами забезпечено перегородками, що ділять трубу на секції, котрі з'єднані між собою за допомогою трубопроводів. UA 90154 U (12) UA 90154 U UA 90154 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Заявлена корисна модель належить до галузі теплоенергетики і може бути використана для виробництва теплової енергії. Відомий котел, що містить основу, топку, теплообмінник і димохід (1). Недоліком роботи котла є те, що при згорянні палива та окислювача значна частина теплової енергії димових газів викидається у повітря через димохід з високою температурою, що знижує ефективність роботи котла. Відомий котел, що містить основу, теплообмінник у вигляді генератора тепла забезпечений пристроями у вигляді перегородок із отворами, встановленими в середині теплообмінника, і пристроями для подачі охолодженого теплоносія із системи та подачі нагрітого теплоносія в систему, топку або пристрої для подачі та спалювання сировини і димохід із рекуператором з'єднаний із теплообмінником (2). Недоліком роботи відомого котла, що працює на твердому паливі, є те, що при згорянні палива та окислювача, значна частина теплової енергії димових газів викидається у повітря через димохід з високою температурою, а також те, що така конструкція теплообмінника виконаного у вигляді генератора тепла не забезпечує можливості застосування теплоносія у вигляді води або пари, який циркулює по замкненій системі, в якості додаткової сировини для виробництва енергії, що знижує ефективність роботи котла. Задачею корисної моделі є підвищення ефективності роботи котла шляхом зниження температури димових газів на виході із котла та викидів шкідливих речовин у довкілля за рахунок застосування теплоносія у вигляді пари як додаткової або альтернативної сировини для виробництва енергії та більш ефективної передачі тепла димових газів. Така задача вирішується тим, що в котлі, який містить основу, теплообмінник у вигляді генератора тепла або парогенератора Благути, який забезпечений пристроями у вигляді перегородок із отворами, встановленими в середині теплообмінника, і пристроями для подачі охолодженого теплоносія із системи та подачі нагрітого теплоносія в систему, топку або пристрої для подачі та спалювання сировини і димохід із рекуператором, який з'єднаний із теплообмінником та з системою опалювання або із системою подачі холодної води в котел, теплообмінник виконано із декількох окремих або відокремлених теплообмінників або секцій, які встановлені вертикально або горизонтально, або під кутом продовж їх осі симетрії та з'єднані між собою, крайні секції забезпечені пристроями для подачі охолодженого теплоносія в теплообмінник та виведення гарячого теплоносія із теплообмінника, секції виконано у вигляді труби або у вигляді труб, встановлених між собою співвісно, а саме труба меншого розміру встановлена в середині труби більшого розміру, труба або простір між співвісними трубами забезпечено перегородками, що ділять трубу на секції, котрі з'єднані між собою за допомогою трубопроводів, крайні перегородки в трубі або в просторі між співвісними трубами з'єднані із трубою або трубами герметично, перегородки із отворами встановлені між перегородками, які ділять трубу або простір між трубами на секції або теплообмінник виконано із декількох окремих або відокремлених теплообмінників або секцій, які встановлені вертикально або горизонтально, або під кутом продовж їх осі симетрії та з'єднані між собою, крайні секції забезпечені пристроями для подачі охолодженого теплоносія в теплообмінник та виведення гарячого теплоносія із теплообмінника, секції виконано у вигляді труби або у вигляді труб, встановлених між собою співвісно, а саме труба меншого розміру встановлена в середині труби більшого розміру, труба або простір між співвісними трубами забезпечено перегородками, що ділять трубу на секції, котрі з'єднані між собою за допомогою трубопроводів, крайні перегородки в трубі або в просторі між співвісними трубами з'єднані із трубою або трубами герметично, перегородки із отворами встановлені між перегородками, які ділять трубу або простір між трубами на секції, рекуператор або частина димоходу виконана у вигляді генератора тепла або парогенератора Благути, який складається із відокремлених та з'єднаних між собою окремих секцій, верхня секція рекуператора з'єднана із теплообмінником, розташованим в середині системи, а нижня секція з'єднана із верхньою секцією теплообмінника котла або теплообмінник виконано із декількох окремих або відокремлених теплообмінників або секцій, які встановлені вертикально або горизонтально, або під кутом продовж їх осі симетрії та з'єднані між собою, крайні секції забезпечені пристроями для подачі охолодженого теплоносія в теплообмінник та виведення гарячого теплоносія із теплообмінника, секції виконано у вигляді труби або у вигляді труб, встановлених між собою співвісно, а саме труба меншого розміру встановлена в середині труби більшого розміру, труба або простір між співвісними трубами забезпечено перегородками, що ділять трубу на секції, котрі з'єднані між собою за допомогою трубопроводів, крайні перегородки в трубі або в просторі між співвісними трубами з'єднані із трубою або трубами герметично, перегородки із отворами встановлені між перегородками, які ділять трубу або простір між трубами на секції, котел забезпечений додатковим генератором тепла або 1 UA 90154 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 парогенератором Благути, який встановлено в зоні або над зоною, або під зоною горіння робочого тіла, рекуператор або частина димоходу виконана у вигляді генератора тепла або парогенератора Благути, який складається із відокремлених та з'єднаних між собою окремих секцій, верхня секція рекуператора з'єднана із системою подачі холодної води в котел, а нижня секція рекуператора з'єднана із додатковим генератором тепла або парогенератором Благути, який встановлено в зоні або над зоною, або під зоною горіння робочого тіла, система подачі води в котел забезпечена пристроєм виконаним у вигляді зворотного клапана, а система подачі пари із рекуператора в додатковий генератор тепла або парогенератор Благути забезпечена паровим клапаном, який з'єднано із генератором тепла або парогенератором Благути таким чином, що подача пари в нього через паровий клапан здійснюється тільки при заданому тиску, він забезпечений додатковим теплообмінником, який встановлено перед димоходом та з'єднано із рекуператором або чистиною димоходу та з генератором тепла або парогенератором Благути, який встановлено в зоні або над зоною, або під зоною горіння робочого тіла, зовнішня поверхня теплообмінника або зовнішня і внутрішня поверхня теплообмінника та внутрішня поверхня рекуператора або частина димоходу виконана з можливістю обертання димових газів або продуктів згоряння по спіралі навколо вісі їх симетрії. Запропонована сукупність ознак надає можливість підвищити ефективність роботи котла при застосуванні сировини для виробництва енергії у вигляді твердого або рідкого, або газового палива та більш ефективно здійснювати передачу тепла від димових газів. Спосіб роботи котла Благути пояснюється кресленнями. На фіг. 1 зображено котел, що містить основу 1, з пристроями для спалювання палива 2, теплообмінник 3, який з'єднано трубопроводом 4 із рекуператором 5, встановленим в середині димоходу 6 та трубопровід 7 з'єднаний із теплообмінником 8, який встановлено в замкненій системі опалювання 9 та з'єднано трубопроводом 4 із рекуператором 5. На фіг. 2 зображено котел, що містить основу 1, з пристроями для спалювання палива 2, теплообмінник 3, який з'єднано трубопроводом 4 із рекуператором 5, встановленим в середині димоходу 6 та трубопровід 7 з'єднаний із теплообмінником 8, який встановлено в замкненій системі опалювання 9 та з'єднано трубопроводом 4 із рекуператором 5. Котел забезпечено додатковим теплообмінником 10, який встановлено перед димоходом 6 та додатковим генератором тепла або парогенератором Благути 11, встановленим, наприклад, над зоною горіння робочого тіла. Рекуператор 5 з'єднаний із теплообмінником 10 та забезпечений пристроєм для подачі води із системи виконаним у вигляді трубопроводу 12 із зворотним клапаном (на фіг. 2 не показано). Генератор тепла або парогенератор Благути 11 з'єднано трубопроводом 13 із додатковим теплообмінником 10 через паровий клапан (на фіг. 2 не показано) таким чином, що пара подається у парогенератор Благути 11 тільки під заданим тиском. Рекуператор 5 або частина димоходу 6 виконана у вигляді генератора тепла або парогенератора Благути аналогічним чином як і теплообмінник 3. Поверхня теплообмінника 3 та рекуператора 5 може бути забезпечена пристроями, які здійснюють обертання димових газів по спіралі навколо їх вісі симетрії. На фіг. 3 показано головний теплообмінник 3 виконаний із труби або декількох труб 14, труба 14 забезпечена перегородками 15 та встановленими між ними перегородками 16 із отворами 17. Між перегородками встановлені кільця 18 на які опираються перегородки 15, 16. Верхня секція теплообмінника 3 забезпечена пристроєм 4 для подачі води із системи та встановлена у її нижній частині. Нижня секція теплообмінника 3 забезпечена пристроєм 7 для виведення гарячого теплоносія та подачу його в систему опалення. Пристрій 7 встановлено у верхній частині нижньої секції теплообмінника 3. Між собою секції з'єднано трубопроводами 19 таким чином, що теплоносій із верхньої частини верхньої секції подається у нижню частину нижньої або середньої секції. Перегородки 15 герметично вмонтовані по кінцям труби або труб 14. На фіг. 4 показано теплообмінник 3 виконаний із труби або декількох труб 14, труба 14 забезпечена перегородками 15 та встановленими між ними перегородками 16 із отворами 17. Між перегородками встановлені кільця 18 на які опираються перегородки 15, 16. Верхня секція теплообмінника 3 забезпечена пристроєм 4 для подачі води із системи та встановлена у її нижній частині. Нижня секція теплообмінника 3 забезпечена пристроєм 7 для виведення гарячого теплоносія та подачу його в систему опалення. Пристрій 7 встановлено у верхній частині нижньої секції теплообмінника 3. Між собою секції з'єднано трубопроводами 19 таким чином, що теплоносій із верхньої частини верхньої секції подається у нижню частину нижньої або середньої секції. В середині труби або труб 14 може бути встановлено співвісно труба або труби 20. Перегородки 15, 16 у такому випадку вмонтовані між трубою або трубами 14 та 20. Перегородки 15 герметично вмонтовані у простір між кінцями труби або труб 14 та 20. 2 UA 90154 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Працює котел (фіг. 1) наступним чином: при згорянні палива димові гази нагрівають зовнішню поверхню труб 14 або внутрішню поверхню труб 20, або зовнішню поверхню труб 14 і внутрішню поверхню труб 20. Вода із рекуператора 5 подається по трубопроводу 4 в нижню частину верхньої секції теплообмінника 3 і через трубопровід 19 подасться у наступну нижню частину нижньої або середньої секції теплообмінника 3. Із верхньої частини середньої секції теплообмінника 3 теплоносій подасться у нижню частину нижньої секції теплообмінника 3. Із верхньої частини нижньої секції теплообмінника 3 теплоносій через трубопровід 7 подається в систему опалювання для виконання корисної роботи. Працює котел (фіг. 2) наступним чином: при згорянні палива димові гази нагрівають зовнішню поверхню труб 14 або внутрішню поверхню труб 20, або зовнішню поверхню труб 14 і внутрішню поверхню труб 20. Вода із рекуператора 5 подається по трубопроводу 4 в нижню частину верхньої секції теплообмінника 3 і через трубопровід 19 подається у наступну нижню частину нижньої або середньої секції теплообмінника 3. Із верхньої частини середньої секції теплообмінника 3 теплоносій подається у нижню частину нижньої секції теплообмінника 3. Із верхньої частини нижньої секції теплообмінника 3 теплоносій через трубопровід 7 подається в систему опалювання для виконання корисної роботи. Після нагрівання основного теплообмінника 3, димові гази нагрівають воду або пару у додатковому теплообміннику 10 та рекуператорі 5, в який із системи подасться холодна вода по трубопроводу 12. Пара із теплообмінника 10, через паровий клапан (на фіг. 2 не показано) по трубопроводу 13, подасться в генератор тепла або парогенератор Благути 11, в якому під дією високої температури в зоні горіння робочого тіла (при температурі вище 500 °C) пара перетворюється на водень і кисень, які самозагоряються в результаті екзотермічної реакції між воднем і киснем. При температурі вище 450 °C пара в теплообміннику 3, який виконаний у вигляді генератора тепла або парогенератора Благути, перетворюється на водень та кисень, які також самозагоряються і згорають з виділенням хімічної енергії. Одержана в результаті екзотермічної реакції між воднем і киснем додаткова теплова або хімічна енергія більш інтенсивно нагріває пару, яка знаходиться в нижній часті теплообмінника 3, та подається для виконання корисної роботи. Котли та двигуни внутрішнього згоряння, згідно із законами термодинаміки, працюють лише за умови підведення енергії від зовнішнього джерела для підвищення внутрішньої енергії молекул палива та кисню та досягнення температури їх самозагоряння. Виконання корисної роботи в теплових агрегатах здійснюється за рахунок передачі або зниження внутрішньої енергії одержаної в процесі екзотермічної реакції між паливом та окислювачем і зниження температури продуктів згоряння (3, стор. 84). Згоряння сировини для виробництва енергії можливе за умови підведення зовнішньої енергії для нагрівання палива та окислювача до температури самозагоряння. Теоретичний термічний коефіцієнт циклу Карно теплової машини (3, стор. 88) визначається рівнянням ηt=1-Т2/Т1; де Т1 - температура згоряння палива та окислювача, Т 2 - температура самозагоряння палива та окислювача. При згорянні метану та повітря теоретичний термічний коефіцієнт циклу Карно ηt=1-Т2/Т1=1645/2000=0,68 Заявниками встановлено, що при дроселюванні або м'яті пари через звужені отвори у теплонагрітій поверхні відбуваються процеси, які забезпечують можливість перетворення молекул пари на водень і кисень та їх самозагоряння і згоряння при температурі, яка вище температури самозагоряння водню в кисні 450 °C (4), а саме - 500 °C. Теоретичний термічний коефіцієнт циклу Карно теплової машини або котла при застосуванні водяної пари як додаткової сировини для виробництва енергії визначається рівнянням ηt=1Т2/Т1=1-500/2660=0,82. При передачі тепла від димових газів вода нагрівається та перетворюється у пару. Згідно із законами термодинаміки при дроселюванні або м'ятті пари через звужені отвори її температура залишається постійною, знижується або підвищується (5, стор. 207). Проходження пари через гарячі отвори підвищує швидкість руху та знижує тиск. Як відомо дисоціація складних молекул підвищується під дією температури або при зниженні тиску. У даному випадку на молекули пари діє висока температура та знижується тиск при проходженні пари через звужені гарячі отвори 17 в перегородках 16. При взаємодії молекул пари із наступною гарячою перегородкою 16 кінетична енергія руху молекул перетворюється у теплову енергію (5, стор. 219), а це в свою чергу підвищує внутрішню енергію молекул пари та забезпечує її дисоціацію на молекули водню і кисню, які в зоні горіння робочого тіла при температурі вище температури 450 °C самозагоряються та згоряють в процесі екзотермічної реакції (6, стор. 719). Така конструкція теплообмінника та рекуператора дозволяє найбільш ефективно 3 UA 90154 U 5 10 15 передавати тепло від димових газів для нагрівання теплоносія, а також застосовувати пару у якості додаткової сировини для безпечного екологічного та дешевого виробництва енергії. Заявлена корисна модель відповідає умовам патентоздатності і дозволяє застосовувати теплоносій для передачі тепла і виконання корисної роботи за основним призначенням і як альтернативну сировину для виробництва енергії за додатковим призначенням, що в кінцевому результаті підвищує ефективність роботи котла, знижує витрати традиційних видів палива, а це в свою чергу знижує викиди шкідливих речовин в атмосферне повітря і забезпечує охорону довкілля, а також знижує вартість виробництва енергії. Джерела інформації: 1. А.О. Благута, А.А. Благута, І.А. Благута UA30352U. 2. А.О. Благута, А.А. Благута, І.А. Благута UA100006А 3. A.M. Ицкович, "Техническая термодинамика". - Μ.: Машгиз, 1957 4. Протокол випробувань параплазмового пальника Благути. 5. А.Г. Головинцев и др… "Техническая термодинамика и теплопередача. - М.: Из-во, "Машиностроение", 1970. 6. Н.Т. Гороновский и др. Краткий справочник по химии. - К.: "Наукова думка", 1974. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1. Котел, що містить основу, теплообмінник у вигляді генератора тепла або парогенератора Благути, який забезпечений пристроями у вигляді перегородок із отворами, встановленими в середині теплообмінника, і пристроями для подачі охолодженого теплоносія із системи та подачі нагрітого теплоносія в систему, топку або пристрої для подачі та спалювання сировини і димохід із рекуператором, який з'єднаний із теплообмінником та з системою опалювання або із системою подачі холодної води в котел, який відрізняється тим, що теплообмінник виконано із декількох окремих або відокремлених теплообмінників або секцій, які встановлені вертикально або горизонтально, або під кутом продовж їх осі симетрії та з'єднані між собою, крайні секції забезпечені пристроями для подачі охолодженого теплоносія в теплообмінник та виведення гарячого теплоносія із теплообмінника, секції виконано у вигляді труби або у вигляді труб, встановлених між собою співвісно, а саме труба меншого розміру встановлена в середині труби більшого розміру, трубу або простір між співвісними трубами забезпечено перегородками, що ділять трубу на секції, котрі з'єднані між собою за допомогою трубопроводів, крайні перегородки в трубі або в просторі між співвісними трубами з'єднані із трубою або трубами герметично, перегородки із отворами встановлені між перегородками, які ділять трубу або простір між трубами на секції або теплообмінник, виконано із декількох окремих або відокремлених теплообмінників або секцій, які встановлені вертикально або горизонтально, або під кутом продовж їх осі симетрії та з'єднані між собою, крайні секції забезпечені пристроями для подачі охолодженого теплоносія в теплообмінник та виведення гарячого теплоносія із теплообмінника, секції виконано у вигляді труби або у вигляді труб, встановлених між собою співвісно, а саме труба меншого розміру встановлена в середині труби більшого розміру, трубу або простір між співвісними трубами забезпечено перегородками, що ділять трубу на секції, котрі з'єднані між собою за допомогою трубопроводів, крайні перегородки в трубі або в просторі між співвісними трубами з'єднані із трубою або трубами герметично, перегородки із отворами встановлені між перегородками, які ділять трубу або простір між трубами на секції, рекуператор або частина димоходу виконана у вигляді генератора тепла або парогенератора Благути, який складається із відокремлених та з'єднаних між собою окремих секцій, верхня секція рекуператора з'єднана із теплообмінником, розташованим в середині системи, а нижня секція з'єднана із верхньою секцією теплообмінника котла або теплообмінник виконано із декількох окремих або відокремлених теплообмінників або секцій, які встановлені вертикально або горизонтально або під кутом продовж їх осі симетрії та з'єднані між собою, крайні секції забезпечені пристроями для подачі охолодженого теплоносія в теплообмінник та виведення гарячого теплоносія із теплообмінника, секції виконано у вигляді труби або у вигляді труб встановлених між собою співвісно, а саме труба меншого розміру встановлена в середині труби більшого розміру, труба або простір між співвісними трубами забезпечено перегородками, що ділять трубу на секції, котрі з'єднані між собою за допомогою трубопроводів, крайні перегородки в трубі або в просторі між співвісними трубами з'єднані із трубою або трубами герметично, перегородки із отворами встановлені між перегородками, які ділять трубу або простір між трубами на секції, котел забезпечений додатковим генератором тепла або парогенератором Благути, який встановлено в зоні або над зоною, або під зоною горіння робочого тіла, рекуператор або частина димоходу виконана у вигляді генератора тепла або парогенератора Благути, який складається із 4 UA 90154 U 5 10 15 відокремлених та з'єднаних між собою окремих секцій, верхня секція рекуператора з'єднана із системою подачі холодної води в котел, а нижня секція рекуператора з'єднана із додатковим генератором тепла або парогенератором Благути, який встановлено в зоні або над зоною або під зоною горіння робочого тіла, система подачі води в котел забезпечена пристроєм, виконаним у вигляді зворотного клапана, а система подачі пари із рекуператора в додатковий генератор тепла або парогенератор Благути забезпечена паровим клапаном, який з'єднано із генератором тепла або парогенератором Благути таким чином, що подача пари в нього через паровий клапан здійснюється тільки при заданому тиску. 2. Котел за п. 1, який відрізняється тим, що він забезпечений додатковим теплообмінником, який встановлено перед димоходом та з'єднано із рекуператором або чистиною димоходу та з генератором тепла або парогенератором Благути, який встановлено в зоні або над зоною, або під зоною горіння робочого тіла. 3. Котел за п. 1, який відрізняється тим, що зовнішня поверхня теплообмінника або зовнішня і внутрішня поверхня теплообмінника та внутрішня поверхня рекуператора або частина димоходу виконаназ можливістю обертання димових газів або продуктів згоряння по спіралі навколо осі їх симетрії. 5 UA 90154 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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 6