Контактно-поверхностный водонагреватель

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Научно-исследовательское и проектное республиканское унитарное предприятие БЕЛТЭИ(72) Авторы Молочко Фдор Иванович Молочко Андрей Фдорович(73) Патентообладатель Научно-исследовательское и проектное республиканское унитарное предприятие БЕЛТЭИ(57) Контактно-поверхностный водонагреватель, содержащий топочную камеру с водяной рубашкой, в которой размещены сливные трубы, при этом над топочной камерой установлены корпус насадочной камеры с контактной насадкой, распылитель воды и надтопочный диск, отличающийся тем, что содержит эжекционный патрубок отсоса паровоздушной смеси в топочную камеру с размещенного под ней сливного бака через вентилятор газовой горелки, а надтопочный диск установлен в обечайке непосредственно на топочной камере и в него вмонтированы имеющие разные диаметры патрубки отвода дымовых газов с колпаками и опускные трубы, причем каждая сливная труба и каждая опускная труба имеют в своей верхней части косой срез, а количество сливных труб определено таким образом,что обеспечен слив воды без образования сплошного потока внутри сливных труб. 13585 1 2010.08.30 Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в системах теплоснабжения. Известен контактно-поверхностный водонагреватель (КПВН) 1 со встроенным деаэрационным устройством, содержащий топочную камеру с переточной трубой внутри камеры, надтопочный диск, контактную насадку, эрлифтное (деаэрационное) устройство,поплавковый регулятор расхода, опускной отсек. В названном КПВН дымовые газы из топочной камеры поступают в контактную насадку, обтекая по наружной кромке надтопочный диск, выполненный в виде сплошной поверхности, установленный на определенном расстоянии над топочной камерой иопределенным зазором с корпусом водяной рубашки. С другой стороны, на надтопочный диск из всей нижней поверхности контактной насадки стекает вода, которая затем стекает по наружной кромке надтопочного диска в кольцевую водопитательную емкость, из которой по теплоизолированной переточной опускной трубе, размешенной внутри топочной камеры, поступает в нижнюю часть водяной рубашки и затем, нагреваясь до кипения в топочной камере, поднимается вверх и поступает в эрлифтное устройство, где происходит ее деаэрация и дальнейший слив через опускной отсек в бак нагретой воды. Регулирование уровня воды в водяной рубашке осуществляется поплавковым устройством. К недостаткам данного КПВН относятся надтопочный диск не обеспечивает равномерное распределение дымовых газов по всему поперечному сечению контактной насадки из-за разных скоростей газов и наличия мертвой зоны в значительном объеме центральной части насадки, куда дымовые газы поступают в крайне ограниченном объеме размещение переточной опускной трубы внутри камеры требует огнеупорной изоляции, а в случае ее повреждения в период эксплуатации возможен перегрев эрлифтное (деаэрационное) устройство сложно в изготовлении и в период эксплуатации требуется режим вскипания воды, что определяет повышенные требования к качеству воды и режиму эксплуатации топки регулирование уровня воды в водяной рубашке с помощью поплавкового устройства ненадежно, так как оно имеет подвижные элементы и требует регулярного обслуживания в период эксплуатации. Конструкция данного КПВН является наиболее близкой к изобретению. Целью изобретения является обеспечение равномерного распределения дымовых газов по поперечному сечению контактной насадки и интенсификации тепло- и массообмена за счет установки измененной конструкции надтопочного диска, вынос переточной(опускной) трубы из теплонапряженной топочной зоны в водяную рубашку топочной камеры, разработка упрощенного способа деаэрации воды, совмещенного с интенсификацией лучистой составляющей теплообмена в топке, и разработка надежного и устойчивого способа регулирования уровня воды в водяной рубашке. Принципиальная схема КПВН представлена на фигуре, где 1 - топочная камера, 2 опускная труба, 3 - водяная рубашка, 4 - надтопочный диск, 5 - контактная насадка, 6 - распылитель воды, 7 - каплеуловитель, 8 - корпус насадочной камеры, 9 - патрубки отвода дымовых газов, 10 - обечайка надтопочного диска, 11 - сливная труба, 12 - газовая горелка, 13 эжекционный патрубок, 14 - сливной бак, 15 - патрубок контрольного слива с клапаном. Функционирует КПВН следующим образом. Вода из сети подается в распылитель 6 и равномерно распределяется по сечению контактной насадки 5, где встречается с дымовыми газами, поступающими из топочной камеры 1 через надтопочный диск 4, в котором имеются отверстия разных диаметров и аналогичных диаметров патрубки с колпаками для отвода дымовых газов 9. Наличие последних позволяет равномерно распределять поток дымовых газов по сечению контактной насадки с учетом разных скоростей газов по поперечному сечению топочной камеры. Количество капель и мелких струй, стекающих с колпака,2 13585 1 2010.08.30 увеличивается в 2-3 раза. Капли и струи воды, стекая с колпаков в обечайку надтопочного диска встречаются с потоком дымовых газов, выходящих из патрубков, где происходит интенсивный тепло- и массообмен. В обечайке надтопочного диска 10 поддерживается определенный уровень воды благодаря размещению верхней части опускных труб 2 с косым срезом непосредственно в надтопочном диске. По опускным трубам вода поступает в нижнюю часть водяной рубашки топочной камеры, где догревается до нужной температуры, и по сливным трубам 11 подается в сливной бак 14. Уровень воды в водяной рубашке топочной камеры регулируется и поддерживается установкой сливных труб с косым срезом непосредственно в водяной рубашке, а нижняя часть которых входит в сливной бак. Предлагаемый способ исключает необходимость использования поплавкового регулятора, т.к. с увеличением уровня увеличивается площадь среза сливных труб, число которых определяется таким образом, чтобы сливаемая вода не заполняла все сечение труб. Такой подход позволяет обеспечить создание разряжения и деаэрацию нагретой воды не только в сливном баке, но и в верхней части водяной рубашки, в надтопочном диске и непосредственно в движущемся потоке воды в сливных трубах. Сливной бак 14 размещается непосредственно под топочной камерой КПВН, что исключает необходимость в дополнительных площадях для размещения сливного бака, а также использовать бак как площадку для обслуживания топочной камеры с горелочным устройством. В сливном баке уровень воды поддерживается с помощью сливного патрубка с клапаном 12. В верхней части сливного бака предусмотрено свободное пространство, предельная минимальная величина которого поддерживается с помощью сливного патрубка с клапаном, т.к. клапан открывается только при повышении допустимого уровня воды в баке. В свою очередь, свободное пространство через эжекционный патрубок 13 сообщается со всасывающей стороной дутьевого вентилятора горелки. Благодаря этому в сливном баке над поверхностью нагретой воды поддерживается определенное разряжение, что, с одной стороны, способствует интенсификации деаэрации воды, с другой - в горелку поступает часть испаренной влаги, которая увеличивает исходную влажность дымовых газов и интенсифицирует лучистую составляющую теплообмена в топочной камере, а также увеличивает возможность нагрева воды в контактной камере до более высокой температуры с использованием скрытой теплоты водяных паров в дымовых газах при более высокой температуре обратной сетевой воды. Разряжение из сливного бака 14 по сливным трубам 11 передается в верхнюю часть водяной рубашки и в периферийную часть обечайки 10 надтопочного диска. Все это способствует увеличению поверхности воды, с которой осуществляется ее деаэрация. Нижняя часть корпуса насадочной камеры 8 размещается ниже уровня воды в обечайке надтопочного диска, что исключает подсос дымовых газов из зоны надтопочного диска в систему деаэрации воды по всему тракту. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3