Патент на изобретение №2293253

(54) КОТЕЛ ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ГОРЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)

(57) Реферат:

Изобретение предназначено для нагрева теплоносителя и может быть использовано в энергетике. Котел содержит камеру сгорания, выполненную в виде цилиндрической полости с закрытым торцом и открытым торцом, в котором выполнено, по меньшей мере, одно отверстие для отвода продуктов сгорания, емкость для нагреваемого теплоносителя, установленное в камере сгорания запальное устройство со свечой зажигания, а также смесительное устройство, дефлектор. Смесительное устройство через первые и вторые обратные клапаны и ресиверы подсоединено к устройствам подвода топлива и воздуха соответственно, а дефлектор расположен в камере сгорания с образованием кольцевой щели с полостью смесительного устройства. Устройство отвода продуктов сгорания связано с открытым торцом камеры сгорания посредством, по меньшей мере, одного змеевика, расположенного в полости емкости для нагреваемого теплоносителя. Запальное устройство выполнено съемным в виде размещенного на противоположном относительно камеры сгорания торце смесительного устройства фланца с центральным отверстием и шпильками, на концах которых закреплен дефлектор со свечой зажигания, электроды которой расположены со стороны камеры сгорания. Запальное устройство снабжено турбулизатором воздушно-топливной смеси, выполненным в виде крыльчатки, расположенной в полости смесительного устройства со стороны дефлектора. Обратный клапан воздуха расположен на противоположной от дефлектора стороне фланца. Также устройство отвода продуктов сгорания может быть связано с открытым торцом камеры сгорания посредством изогнутых труб, расположенных в полости емкости для нагреваемого теплоносителя, свеча зажигания может быть расположена в полости смесительного устройства, а запальное устройство может быть снабжено узлом поджига, включающем трубку подвода топлива, направленную в сторону свечи зажигания. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции котлов, снижение габаритов и массы на единицу теплопроизводительности, повышение КПД, снижение уровня выброса вредных веществ при работе и сокращение затрат на отвод продуктов горения. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретения относятся к области энергетики и могут быть использованы при конструировании систем отопления, в частности котлов пульсирующего горения, предназначенных для теплоснабжения зданий и сооружений, оборудованных системами водяного отопления с принудительной циркуляцией.

Известно техническое решение смесительной горелки газового горючего для использования, в частности, в газотурбинных камерах горения [Описание изобретения к патенту Германии №3222347 от 14.06.1982, МПК⁴ F 23 D 14/62, опубл. 20.01.1983], которое включает камеру сгорания, емкость для нагреваемого теплоносителя с патрубками его подвода и отвода, установленное в камере сгорания запальное устройство, устройства подвода топлива, подвода воздуха и отвода продуктов сгорания, и смесительное устройство.

Данное техническое решение обеспечивает высококачественную подготовку горючей смеси и ее полное сжигание. Тем не менее, оно не решает проблему эффективного использования выработанного тепла, что позволяет сделать вывод о недостаточно высоком коэффициенте полезного действия (КПД) установки в целом.

Известно устройство пульсирующего горения для подогрева жидкости [Описание изобретения к патенту РФ №2156402 от 10.06.1998, МПК⁷: F 23 С 11/04, опубл. 20.09.2000, Бюл. №26], содержащее цилиндрическую камеру сгорания с резонансной трубой, запальник, аэродинамический клапан, газовый коллектор с соплами. Устройство обеспечивает полное сгорание топлива, высокий КПД и отличается надежностью и устойчивостью работы.

Известен комбинированный обогреватель [Описание изобретения к патенту США №5579756 от 30.12.1994, НКл. 126/360 R, опубл. 03.12.1996], которое включает камеру сгорания с оребрением, емкость для нагреваемого теплоносителя с патрубками его подвода и отвода и установленное в камере сгорания запальное устройство.

Данное решение обеспечивает эффективное использование выработанного тепла, однако не решает проблему полного сжигания топлива. Кроме этого, конструкция камеры сгорания отличается сложностью, о чем говорит, например, множество продольных ребер на внутренней и наружной поверхностях камеры сгорания.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков заявляемому в качестве первого варианта группы изобретений техническому решению котла пульсирующего горения является система пульсирующего горения [Описание изобретения к патенту РФ №2175422 от 02.02.2001, МПК⁷ F 23 с 11/04, опубл. 27.10.2001, Бюл. №30]. Система включает камеру сгорания, выполненную в виде цилиндрической полости с закрытым торцом и открытым торцом, в котором выполнено, по меньшей мере, одно отверстие для отвода продуктов сгорания, емкость для нагреваемого теплоносителя с патрубками его подвода и отвода, установленное в камере сгорания запальное устройство со свечой зажигания, устройства подвода топлива, подвода воздуха и устройство отвода продуктов сгорания с выхлопным патрубком, а также смесительное устройство, два ресивера, два обратных клапана, дефлектор и устройство контроля продувки и горения с двумя соответствующими датчиками, при этом смесительное устройство через первые и вторые обратные клапаны и ресиверы подсоединено к устройствам подвода топлива и воздуха соответственно, а дефлектор расположен в камере сгорания с образованием кольцевой щели с полостью смесительного устройства. Система обеспечивает устойчивость пульсирующего горения, высокий КПД и полноту сгорания топлива с низкой концентрацией оксида азота и монооксида углерода в уходящих газах, а кроме того, эту систему отличает низкая материалоемкость и существенное уменьшение габаритов конструкции.

При реализации на предприятии Заявителя системы данной конструкции выявились некоторые недостатки, среди которых сложность конструкции, связанная, например, с коаксиальностью расположения цилиндрических поверхностей и созданием на их основе неразъемных и сборных соединений деталей и сборочных единиц, а также спецификой производства Заявителя. Иными словами, в существующем виде система пульсирующего горения при реализации на предприятии Заявителя не обеспечивает в полной мере получение заявленного технического результата.

Задача, решаемая первым изобретением группы, и достигаемый технический результат заключаются в расширении номенклатуры выпускаемых котлов пульсирующего горения, повышении технологичности их изготовления, снижении материалоемкости и повышении коэффициента полезного действия.

Для решения поставленной задачи и обеспечения заявляемого технического результата в известной системе пульсирующего горения, а именно в котле, содержащем камеру сгорания, выполненную в виде цилиндрической полости с закрытым торцом и открытым торцом, в котором выполнено, по меньшей мере, одно отверстие для отвода продуктов сгорания, емкость для нагреваемого теплоносителя с патрубками его подвода и отвода, установленное в камере сгорания запальное устройство со свечой зажигания, устройства подвода топлива, подвода воздуха и устройство отвода продуктов сгорания с выхлопным патрубком, а также смесительное устройство, два ресивера, два обратных клапана, дефлектор и устройство контроля продувки и горения с двумя соответствующими датчиками, при этом смесительное устройство через первые и вторые обратные клапаны и ресиверы подсоединено к устройствам подвода топлива и воздуха соответственно, а дефлектор расположен в камере сгорания с образованием кольцевой щели с полостью смесительного устройства, устройство отвода продуктов сгорания связано с открытым торцом камеры сгорания посредством, по меньшей мере, одного змеевика, расположенного в полости емкости для нагреваемого теплоносителя, а запальное устройство выполнено съемным в виде размещенного на противоположном относительно камеры сгорания торце смесительного устройства фланца с центральным отверстием и шпильками, на концах которых закреплен дефлектор со свечой зажигания, электроды которой расположены со стороны камеры сгорания, при этом запальное устройство снабжено турбулизатором воздушно-топливной смеси, выполненным в виде крыльчатки, расположенной в полости смесительного устройства со стороны дефлектора, а обратный клапан воздуха расположен на противоположной от дефлектора стороне фланца.

Кроме этого:

– по меньшей мере, два змеевика выполнены разнесенными в противоположные от открытого торца камеры сгорания стороны, при этом их связь с устройством отвода продуктов сгорания выполнена на максимальном удалении друг от друга;

– котел выполнен вертикально ориентированным с расположением смесительного устройства над камерой сгорания, при этом патрубок подвода теплоносителя и выхлопной патрубок продуктов сгорания расположены в его нижней части, а патрубок отвода теплоносителя расположен в верхней части.

Процитированный выше для первого варианта заявленной группы изобретений уровень техники может быть применен и ко второму изобретению.

Задача, решаемая вторым изобретением группы и достигаемый технический результат также заключаются в расширении номенклатуры выпускаемых котлов пульсирующего горения, повышении технологичности их изготовления, снижении материалоемкости и повышении коэффициента полезного действия.

Для решения поставленной задачи и обеспечения заявляемого технического результата в известной системе пульсирующего горения, а именно в котле, содержащем камеру сгорания, выполненную в виде цилиндрической полости с закрытым торцом и открытым торцом, в котором выполнено, по меньшей мере, одно отверстие для отвода продуктов сгорания, емкость для нагреваемого теплоносителя с патрубками его подвода и отвода, установленное в камере сгорания запальное устройство со свечой зажигания, устройства подвода топлива, подвода воздуха и устройство отвода продуктов сгорания с выхлопным патрубком, а также смесительное устройство, два ресивера, два обратных клапана, дефлектор и устройство контроля продувки и горения с двумя соответствующими датчиками, при этом смесительное устройство через первые и вторые обратные клапаны и ресиверы подсоединено к устройствам подвода топлива и воздуха соответственно, а дефлектор расположен в камере сгорания с образованием кольцевой щели с полостью смесительного устройства, устройство отвода продуктов сгорания связано с открытым торцом камеры сгорания посредством изогнутых труб, расположенных в полости емкости для нагреваемого теплоносителя, а запальное устройство выполнено съемным в виде размещенного на противоположном относительно камеры сгорания торце смесительного устройства фланца с центральным отверстием и шпильками, на концах которых закреплен дефлектор, и снабжено турбулизатором воздушно-топливной смеси, выполненным в виде крыльчатки, расположенной в полости смесительного устройства со стороны дефлектора, при этом обратный клапан воздуха расположен на противоположной от дефлектора стороне фланца, свеча зажигания расположена в полости смесительного устройства, а запальное устройство снабжено узлом поджига, включающем трубку подвода топлива, направленную в сторону свечи зажигания.

Кроме этого:

– связь изогнутых труб с устройством отвода продуктов сгорания выполнена на максимальном удалении от открытого торца камеры сгорания;

– открытый торец камеры сгорания снабжен, по меньшей мере, одним дополнительным теплообменником, включенным последовательно с емкостью для нагреваемого теплоносителя;

– котел выполнен горизонтально ориентированным с возможностью размещения сверху, по меньшей мере, одного дополнительного котла и образованием системы котлов.

Изобретения поясняются чертежами, где:

– на фиг.1 изображена общая схема устройства котла пульсирующего горения;

– на фиг.2. показан общий вид первого варианта котла;

– на фиг.3. показано запальное устройство первого варианта котла в увеличенном виде;

– на фиг.4 показан общий вид второго варианта котла;

– на фиг.5 – фрагмент запального устройства второго варианта котла в увеличенном виде.

В общем виде котел пульсирующего горения содержит камеру сгорания 1, выполненную в виде цилиндрической полости с закрытым торцом 2 и открытым торцом 3, в котором выполнено, по меньшей мере, одно отверстие 4 или 5 для отвода продуктов сгорания, емкость 6 для нагреваемого теплоносителя с патрубками его подвода 7 и отвода 8, установленное в камере сгорания 1 запальное устройство 9 со свечой зажигания 10, устройства подвода топлива 11, подвода воздуха 12 и устройство 13 отвода продуктов сгорания с выхлопным патрубком 14, а также смесительное устройство 15, два ресивера 16 и 17, два обратных клапана 18 и 19, дефлектор 20, конструктивно входящий в запальное устройство 9, и устройство контроля продувки и горения (условно не показано) с двумя соответствующими датчиками 21 и 22, при этом смесительное устройство 15 через первый 18 и второй 19 обратные клапаны и ресиверы 16 и 17 подсоединено к устройствам подвода топлива 11 и воздуха 12 соответственно, а дефлектор 20 расположен в камере сгорания 1 с образованием кольцевой щели 23 с полостью смесительного устройства 15.

В первом варианте котла пульсирующего горения устройство 13 отвода продуктов сгорания связано с открытым торцом 3 камеры сгорания 1 посредством, по меньшей мере, одного змеевика 24, расположенного в полости емкости 6 для нагреваемого теплоносителя, а запальное устройство 9 выполнено съемным в виде размещенного на противоположном относительно камеры сгорания 1 торце 25 смесительного устройства 15 фланца 26 с центральным отверстием 27 и шпильками 28, на концах которых закреплен дефлектор 20 со свечой зажигания 10, электроды которой расположены со стороны камеры сгорания 1, при этом запальное устройство 9 снабжено турбулизатором 29 воздушно-топливной смеси, выполненным в виде крыльчатки, расположенной в полости смесительного устройства 15 со стороны дефлектора 20, а обратный клапан 19 воздуха расположен на противоположной от дефлектора 20 стороне фланца 26.

Количество змеевиков 24 в котле может быть различным – от одного и больше, – все определяется площадью отверстий 4 для отвода продуктов сгорания. Как правило, в конструкции котла используют два или четыре змеевика 24, суммарная площадь отверстий 4 которых достаточна для отвода продуктов сгорания, при этом пропорционально увеличивается поверхность теплоотдачи. Более того, изготовление нескольких змеевиков 24 из трубы небольшого диаметра значительно технологичней изготовления одного змеевика из трубы большого диаметра.

В случае, если котел оснащен двумя или более змеевиками 24, то их направляют в противоположные от открытого торца 3 камеры сгорания 1 стороны, при этом их связь с устройством 13 отвода продуктов сгорания выполнена на максимальном удалении друг от друга.

Котел пульсирующего горения по первому варианту выполнен вертикально ориентированным с расположением смесительного устройства 15 над камерой сгорания 1, при этом патрубок 7 подвода теплоносителя и выхлопной патрубок 14 продуктов сгорания расположены в его нижней части, а патрубок 8 отвода теплоносителя расположен в верхней части.

Во втором варианте котла пульсирующего горения устройство 13 отвода продуктов сгорания связано с открытым торцом 3 камеры сгорания 1 посредством многочисленных изогнутых труб 30, расположенных в полости емкости 6 для нагреваемого теплоносителя, а запальное устройство 9 выполнено съемным в виде размещенного на противоположном относительно камеры сгорания 1 торце 31 смесительного устройства 15 фланца 32 с центральным отверстием 33 и шпильками 34, на концах которых закреплен дефлектор 20, и снабжено турбулизатором 35 воздушно-топливной смеси, выполненным в виде крыльчатки, расположенной в полости смесительного устройства 15 со стороны дефлектора 20, при этом обратный клапан 19 воздуха расположен на противоположной от дефлектора 20 стороне фланца 32, свеча зажигания 10 расположена в полости смесительного устройства 15, а запальное устройство 9 снабжено узлом поджига 36, включающем трубку 37 подвода топлива, направленную в сторону свечи зажигания 10.

Количество изогнутых труб 30 в котле может быть различным – от нескольких штук до нескольких десятков, – все определяется площадью отверстия 5 для отвода продуктов сгорания. Как и в предыдущем варианте, в конструкции котла используют такое количество изогнутых труб 30, суммарная площадь отверстий 5 которых достаточна для отвода продуктов сгорания, при этом также увеличивается поверхность теплоотдачи. Более того, изготовление многочисленных изогнутых труб 30 из трубы небольшого диаметра значительно технологичней изготовления нескольких труб из трубы большого диаметра.

Связь изогнутых труб 30 с устройством 13 отвода продуктов сгорания выполнена на максимальном удалении от открытого торца 3 камеры сгорания 1, при этом открытый торец 3 камеры сгорания 1 снабжен, по меньшей мере, одним дополнительным теплообменником 38 (труба в трубе), включенным последовательно с емкостью 6 для нагреваемого теплоносителя.

Котел пульсирующего горения по второму варианту выполнен горизонтально ориентированным с возможностью размещения сверху на специальных площадках 39, по меньшей мере, одного дополнительного котла и с образованием системы котлов (условно не показаны).

Дополнительно проанализируем существенность признаков изобретений.

Запальное устройство 9 в отличие от прототипа выполнено съемным, поскольку оно подвержено интенсивному износу, и срок его службы, например, за счет использования свечей зажигания 10 и некоторых других деталей, имеющих ограниченный срок эксплуатации, значительно меньше срока службы металлических корпусных деталей.

Наличие турбулизатора 29 (или 35) воздушно-топливной смеси, выполненного в виде крыльчатки, расположенной в полости смесительного устройства 15 со стороны дефлектора 20, способствует более качественному перемешиванию топлива с воздухом. При этом крыльчатки 29 (или 35) могут быть закреплены как непосредственно на дефлекторе 20, так и на специальной подвеске 40, что определяется конкретным конструктивным исполнением запального устройства 9. Что касается интенсификации теплообмена внутри камеры сгорания 1, то способствующие этому технические решения подробно описаны в прототипе. Это также может быть выполнено в виде ступенчатой формы камеры сгорания 1 и расположенного под углом торца 3, как показано на фиг.2, или в виде дополнительных теплообменников 38, выдвинутых внутрь камеры сгорания 1, как показано на фиг.4.

Змеевики 24 и изогнутые трубы 30 связаны с устройством 13 отвода продуктов сгорания на максимальном удалении от открытого торца 3 камеры сгорания 1, обеспечивая тем самым максимальную площадь и длительность контакта с теплоносителем. Кроме этого, змеевики 24 и изогнутые трубы 30 компенсируют температурные расширения массивных узлов и частично гасят вибрацию резонансной системы.

Вертикальная ориентация котла по первому варианту изобретения и горизонтальная ориентация с возможностью размещения сверху дополнительного котла по второму варианту обеспечивают минимальную площадь, занимаемую оборудованием, объединенным в систему котлов. При этом система оснащается специальным блоком управления, предназначенным для управления группой (как правило, не более шести) водогрейных котлов, подключенных к единой, общей для всех котлов, системе водяного отопления.

По сравнению с первым вариантом котел, выполненный по второму варианту, обеспечивает большую теплопроизводительность.

Работу котлов пульсирующего горения рассмотрим на следующих примерах.

Пример 1.

Розжиг первого варианта котла пульсирующего горения происходит автоматически. При получении команды «нагревание» примерно на 30 секунд включается продувочный вентилятор 41, который прогоняет воздух через всю систему, выдувая остатки продуктов сгорания предыдущего рабочего цикла, и «включает» естественную тягу. После этого подается напряжение на свечу 10 и через несколько секунд на соленоиды газовых клапанов 42 и 43. В этот момент газ поступает из ресивера 16 через обратный клапан 18 в полость 44, охватывающую всю поверхность смесительного устройства 15, и далее через отверстия 45 в стенке – в смесительное устройство 15, где происходит его смешивание с воздухом. Осуществляется первая вспышка газовоздушной смеси, приводящая к кратковременному повышению давления в камере сгорания 1 и возникновению акустических волн в резонаторе, образованном собственно камерой сгорания 1 и змеевиками 24, предпочтительное количество которых равняется четырем – по два двухзаходных змеевика 24 в каждую сторону от открытого торца 3 камеры сгорания 1. Когда давление в камере сгорания 1 начинает превышать давление в ресиверах 16 и 18, обратные клапаны 18 и 19 приходят в закрытое состояние, т.е. перекрывают обратное движение топлива и воздуха. При этом дальнейшее поступление газа и воздуха в камеру сгорания 1 приостанавливается. Дымовые газы под избыточным давлением выходят из камеры сгорания 1 в полость устройства 13 отвода продуктов сгорания и далее через выхлопной патрубок 14 и дымоход выхлопа в окружающую среду.

Через определенное время (около 25×10^-2 сек) давление в камере сгорания 1 вновь снижается, и обратные клапаны 18 и 19 открываются на проход топлива и воздуха, впуская их очередную порцию, и цикл повторяется. Устанавливается периодический (колебательный) процесс, именуемый пульсирующим горением. Частота этого процесса составляет примерно 35-50 Гц. Благодаря крыльчатке турбулизатора 29 процесс смешивания газа и воздуха происходит более интенсивно.

После установления процесса пульсирующего горения вентилятор 41 и электроподжиг отключаются. Всасывание воздуха происходит благодаря периодическим полуволнам разрежения. Газ находится в ресивере 16 под небольшим давлением, и его очередная порция поступает также в момент разрежения. Повторное воспламенение свежих порций газовоздушной смеси осуществляется остаточным пламенем, которое постоянно присутствует в зоне завихрения (на дефлекторе 20, в углах камеры сгорания 1 и т.д.). Пульсирующее горение может происходить неограниченное время, пока не будет прекращена подача топлива. При установившемся процессе горения благодаря конструктивному исполнению котла происходит автоматический подогрев поступающих в смесительное устройство 15 и камеру сгорания 1 газа и воздуха, при этом воздушная «рубашка» 46 обеспечивает в некоторой степени теплоизоляцию корпуса 47 котла.

При достижении теплоносителем (подготовленной водой) заданной температуры подача топлива прекращается. Котел гаснет, вода начинает остывать. При снижении температуры воды до заданной минимальной температуры цикл розжига котла и процесс горения снова повторяются. Таким образом, в режиме «работа-остановка» поддерживается необходимая температура воды и обеспечивается заданная среднечасовая производительность котла.

Автоматическую работу котла обеспечивает специальное устройство (условно не показано), которое выполнено на типовой элементной базе.

Более подробно теоретические основы работы котла пульсирующего горения описаны в прототипе – патенте РФ №2175422.

Пример 2.

Розжиг второго варианта котла пульсирующего горения также происходит автоматически. При получении команды «нагревание» примерно на 30 секунд включается продувочный вентилятор 41, который прогоняет воздух через всю систему, выдувая остатки продуктов сгорания предыдущего рабочего цикла. Подается напряжение на свечу 10, после этого подается напряжение на соленоид газового клапана 42, и газ (не показано) минуя ресивер 16, начинает поступать в трубку 37 узла поджига 36, направленную в сторону свечи зажигания 10. Загорается факел поджига на трубке 37. После этого напряжение подается на соленоид газового клапана 43. В этот момент газ поступает из ресивера 16 через обратный клапан 18 в полость 48, охватывающую всю поверхность смесительного устройства 15, и далее через отверстия 49 в стенке – в смесительное устройство 15, где происходит его смешивание с воздухом. Происходит поджиг газовоздушной смеси, приводящий к кратковременному повышению давления в камере сгорания 1 и возникновению акустических волн в резонаторе, образованном собственно камерой сгорания 1 и многочисленными (до 30 штук) изогнутыми трубами 30. Обратные клапаны 18 и 19 приходят в закрытое состояние, т.е. перекрывают обратное движение топлива и воздуха, когда давление в камере сгорания 1 превышает давление в ресиверах 16 и 17. При этом дальнейшее поступление газа и воздуха в камеру сгорания 1 приостанавливается, за исключением газа, текущего по трубке 37. Дымовые газы под избыточным давлением выходят из камеры сгорания 1 в полость устройства 13 отвода продуктов сгорания и далее через выхлопной патрубок 14 и дымоход выхлопа в окружающую среду.

Через определенное время (около 25×10^-2 сек) давление в камере сгорания 1 вновь снижается, и обратные клапаны 18 и 19 открываются на проход топлива и воздуха, впуская их очередную порцию, и цикл повторяется. Устанавливается периодический (колебательный) процесс, как и в предыдущем случае. Процесс смешивания газа и воздуха интенсифицируется благодаря крыльчатке турбулизатора 35.

После установления процесса пульсирующего горения вентилятор 41 и электроподжиг отключаются. Всасывание воздуха происходит благодаря периодическим полуволнам разрежения. Газ находится в ресивере 16 под небольшим давлением, и его очередная порция поступает также в момент разрежения. Повторное воспламенение свежих порций газовоздушной смеси осуществляется за счет постоянно горящего факела на трубке 37 и остаточного пламени, присутствующего в зонах завихрения. Пульсирующее горение также может происходить неограниченное время, пока не будет прекращена подача топлива. При установившемся процессе горения также происходит автоматический подогрев поступающих в смесительное устройство 15 и камеру сгорания 1 газа и воздуха, при этом собственная воздушная «рубашка» 50 обеспечивает теплоизоляцию корпуса 51 котла.

Далее – аналогично примеру 1.

Безусловно, котлы пульсирующего горения представляют собой сложные изделия со многими узлами и деталями, включая их стандартизованные варианты. Котлы оснащены системами безопасности, проходят испытания в условиях производства и рассчитаны на эффективную работу в течение 15 лет.

Использование изобретений позволило расширить номенклатуру выпускаемых котлов, упростить их конструкцию, снизить габариты и массу на единицу теплопроизводительности за счет интенсификации процессов теплообмена в акустическом резонаторе, повысить КПД до 93-95% независимо от тепловой производительности, в том числе за счет периодического объемного сжигания топлива, снизить уровень выброса вредных веществ (СО, NO, NO₂) при работе и сократить затраты на отвод продуктов горения за счет их принудительного выхлопа.

Полученные показатели позволяют предположить, что котлы пульсирующего горения, выполненные согласно изобретениям, будут востребованы на рынке энергетики, включая рынок коммунальной энергетики.

Формула изобретения

1. Котел пульсирующего горения, содержащий камеру сгорания, выполненную в виде цилиндрической полости с закрытым торцом и открытым торцом, в котором выполнено, по меньшей мере, одно отверстие для отвода продуктов сгорания, емкость для нагреваемого теплоносителя с патрубками его подвода и отвода, установленное в камере сгорания запальное устройство со свечой зажигания, устройства подвода топлива, подвода воздуха и устройство отвода продуктов сгорания с выхлопным патрубком, а также смесительное устройство, два ресивера, два обратных клапана, дефлектор и устройство контроля продувки и горения с двумя соответствующими датчиками, при этом смесительное устройство через первые и вторые обратные клапаны и ресиверы подсоединено к устройствам подвода топлива и воздуха соответственно, а дефлектор расположен в камере сгорания с образованием кольцевой щели с полостью смесительного устройства, отличающийся тем, что устройство отвода продуктов сгорания связано с открытым торцом камеры сгорания посредством, по меньшей мере, одного змеевика, расположенного в полости емкости для нагреваемого теплоносителя, а запальное устройство выполнено съемным в виде размещенного на противоположном относительно камеры сгорания торце смесительного устройства фланца с центральным отверстием и шпильками, на концах которых закреплен дефлектор со свечой зажигания, электроды которой расположены со стороны камеры сгорания, при этом запальное устройство снабжено турбулизатором воздушно-топливной смеси, выполненным в виде крыльчатки, расположенной в полости смесительного устройства со стороны дефлектора, а обратный клапан воздуха расположен на противоположной от дефлектора стороне фланца.

2. Котел по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, два змеевика выполнены разнесенными в противоположные от открытого торца камеры сгорания стороны, при этом их связь с устройством отвода продуктов сгорания выполнена на максимальном удалении друг от друга.

3. Котел по п.1 или 2, отличающийся тем, что он выполнен вертикально ориентированным с расположением смесительного устройства над камерой сгорания, при этом патрубок подвода теплоносителя и выхлопной патрубок продуктов сгорания расположены в его нижней части, а патрубок отвода теплоносителя расположен в верхней части.

4. Котел пульсирующего горения, содержащий камеру сгорания, выполненную в виде цилиндрической полости с закрытым торцом и открытым торцом, в котором выполнено, по меньшей мере, одно отверстие для отвода продуктов сгорания, емкость для нагреваемого теплоносителя с патрубками его подвода и отвода, установленное в камере сгорания запальное устройство со свечой зажигания, устройства подвода топлива, подвода воздуха и устройство отвода продуктов сгорания с выхлопным патрубком, а также смесительное устройство, два ресивера, два обратных клапана, дефлектор и устройство контроля продувки и горения с двумя соответствующими датчиками, при этом смесительное устройство через первые и вторые обратные клапаны и ресиверы подсоединено к устройствам подвода топлива и воздуха, соответственно, а дефлектор расположен в камере сгорания с образованием кольцевой щели с полостью смесительного устройства, отличающийся тем, что устройство отвода продуктов сгорания связано с открытым торцом камеры сгорания посредством изогнутых труб, расположенных в полости емкости для нагреваемого теплоносителя, а запальное устройство выполнено съемным в виде размещенного на противоположном относительно камеры сгорания торце смесительного устройства фланца с центральным отверстием и шпильками, на концах которых закреплен дефлектор, и снабжено турбулизатором воздушно-топливной смеси, выполненным в виде крыльчатки, расположенной в полости смесительного устройства со стороны дефлектора, при этом обратный клапан воздуха расположен на противоположной от дефлектора стороне фланца, свеча зажигания расположена в полости смесительного устройства, а запальное устройство снабжено узлом поджига, включающим трубку подвода топлива, направленную в сторону свечи зажигания.

5. Котел по п.4, отличающийся тем, что связь изогнутых труб с устройством отвода продуктов сгорания выполнена на максимальном удалении от открытого торца камеры сгорания.

6. Котел по п.4, отличающийся тем, что открытый торец камеры сгорания снабжен, по меньшей мере, одним дополнительным теплообменником, включенным последовательно с емкостью для нагреваемого теплоносителя.

7. Котел по п.4, отличающийся тем, что он выполнен горизонтально ориентированным с возможностью размещения сверху, по меньшей мере, одного дополнительного котла и образованием системы котлов.

РИСУНКИ