Патент на изобретение №2353862

(54) ГАЗОВЫЙ ОТОПИТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике нагрева воды и получения пара, а именно к паровым и водогрейным котлам. Может также применяться для нагрева технологических растворов с температурой воды до 115°С и давлением до 0,07 МПа. В газовом отопительном модуле, состоящем из металлического корпуса, заполненного нагреваемой жидкостью, камеры сгорания с горелкой и конвективного газохода с ошипованным участком и участком с прямыми трубами, расположенными коридорно, камера сгорания и конвективный газоход образуют U-образную конструкцию, при этом ошипованный участок конвективного газохода по ходу движения продуктов сгорания выполнен в виде двух секций: высокотемпературной секции с нестесненным расположением шипов и среднетемпературной секции с плотным расположением шипов , где s – шаг между шипами, l – высота шипа. Техническим результатом изобретения является снижение температуры продуктов сгорания, повышение КПД, мощности установки или уменьшение размеров и массы конструкции при сохранении прежних КПД и мощности. 1 ил.

Изобретение относится к технике нагрева жидкости и получения пара, а именно к паровым и водогрейным котлам. Может также применяться для нагрева технологических растворов до 115°С и давлением до 0,07 МПа.

Известны жаротрубные водогрейные котлы различной мощности, например Standardkessel (журнал Акватерм, май, 3, 2003 г.), Thermona (журнал Акватерм, июль, 4, 2004 г.), Viessman (журнал Акватерм, ноябрь-декабрь, 6, 2005 г.). Существенным недостатком перечисленных котлов являются высокие требования, предъявляемые к подаваемой в них жидкости.

В качестве прототипа принимается газовый отопительный модуль «Самара». Он состоит из прямоугольного корпуса (бака) с нагреваемой жидкостью, горелки, плоской камеры сгорания, соединенной поворотным коленом с конвективным газоходом. Конвективный газоход имеет прямоугольную форму. Входная высокотемпературная часть газохода для интенсификации теплоотдачи имеет на вертикальных боковых стенах шипы. Выходная низкотемпературная часть газохода снабжена вертикальными трубками, проходящими через верхнюю и нижнюю горизонтальные стены для дальнейшего охлаждения продуктов сгорания.

Основным недостатком модуля является то, что входная высокотемпературная часть конвективного газохода выполнена в виде плотно ошипованной поверхности. Эта поверхность интенсифицирует передачу теплоты конвекцией и не позволяет использовать лучистую составляющую потока теплоты.

Техническим результатом изобретения является снижение температуры продуктов сгорания, повышение КПД, мощности установки или уменьшение размеров и массы конструкции при сохранении прежних КПД и мощности.

Технический результат достигается тем, что в газовом отопительном модуле, состоящем из металлического корпуса, заполненного нагреваемой жидкостью, камеры сгорания с горелкой и конвективного газохода с ошипованным участком и участком с прямыми трубами, расположенными коридорно, камера сгорания и конвективный газоход образуют U-образную конструкцию, при этом ошипованный участок конвективного газохода по ходу движения продуктов сгорания выполнен в виде двух секций: высокотемпературной секции с нестесненным расположением шипов и среднетемпературной секции с плотным расположением шипов , где s – шаг между шипами, l – высота шипа.

Высокотемпературная секция благодаря нестесненному расположению шипов увеличит теплоотдачу за счет излучения, причем шипы будут играть роль вторичных излучателей. Среднетемпературная секция благодаря плотному расположению шипов вызовет турбулизацию потока и увеличит конвективную поверхность теплообмена. Ошипованным участком газохода температура продуктов сгорания будет снижена до 500°С, что обеспечит надежную работу выходной низкотемпературной части конвективного газохода. В целом такая конструкция теплообменной поверхности позволяет уменьшить размеры конвективного газохода по сравнению с прототипом.

На чертеже показан газовый отопительный модуль, где

1 – корпус

2 – горелка

3 – дымовая труба

4 – прямой газоход

5 – конвективный газоход

6 – высокотемпературная секция газохода

7 – среднетемпературная секция газохода

8 – низкотемпературная часть газохода.

Принципиальная схема модуля представлена на чертеже. В металлическом корпусе овальной формы 1, заполненном нагреваемой жидкостью, размещен газовый нагреватель, состоящий из камеры сгорания 4 и конвективного газохода 5. На входе в камеру сгорания 4 размещена газовая горелка 2. На выходе из конвективного газохода 5 размещена дымовая труба 3. Природный газ поступает в горелку 2, смешивается в горелке 2 с воздухом и подается в камеру сгорания 4. Продукты сгорания проходят через конвективный газоход 5 и по дымовой трубе 3 выбрасываются в атмосферу. Холодная жидкость для нагрева подается в нижнюю часть корпуса. Нагреваемая жидкость (пар) отводится из верхней части корпуса.

Газовый нагреватель состоит из элементов камеры сгорания 4 и конвективного газохода 5, образующих U-образную конструкцию. Конвективный газоход 5 имеет ошипованный участок и участок с прямыми трубами, расположенными коридорно. Ошипованный участок по ходу движения продуктов сгорания выполнен в виде двух секций, имеющих различное расположение шипов: высокотемпературная секция 6 с нестесненным расположением шипов и среднетемпературная секция 7 с плотным расположением шипов . Шипы в высокотемпературной секции охлаждают продукты горения до температуры 800°С, в среднетемпературной секции до 500°С.

Особенностью конструкции газового отопительного модуля является простота, эксплуатационная надежность и высокий КПД, малая масса, нетребовательность к качеству жидкости при работе в режиме парообразования.

Одним из достоинств газового отопительного модуля является высокая ремонтопригодность. Газовый нагреватель, закрепленный в корпусе фланцевым соединением, может быть выдвинут из корпуса, для очистки от накипи и загрязнений механическим способом, отремонтирован или заменен.

Модуль полностью автоматизирован и эксплуатируется без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Выброс в атмосферу вредных газообразных веществ минимален (СО отсутствует, NO_X<60-65 мг/м³.

Формула изобретения

Газовый отопительный модуль, состоящий из металлического корпуса, заполненного нагреваемой жидкостью, камеры сгорания с горелкой и конвективного газохода с ошипованным участком и участком с прямыми трубами, расположенными коридорно; камера сгорания и конвективный газоход образуют U-образную конструкцию, отличающийся тем, что ошипованный участок конвективного газохода по ходу движения продуктов сгорания выполнен в виде двух секций: высокотемпературной секции с нестесненным расположением шипов и среднетемпературной секции с плотным расположением шипов где s – шаг между шипами, l – высота шипа.

РИСУНКИ