RU227902U1 - Котел с теплоизоляционным устройством - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области энергетики. Котел с дымогарными трубами содержит барабан котла (11), включающий камеру сгорания (1), дымогарные трубы (5), поверхность теплопередачи в контейнере отходящего газа (3), теплоизоляционное устройство (4) и контейнер отходящего газа; крышу (8) барабана котла; выпускное отверстие отходящего дымового газа (7); и дымовую трубу (9). Теплоизоляционное устройство (4) включает теплоизоляционную отражательную плиту и установлено внутри контейнера отходящего газа напротив поверхности теплопередачи контейнера отходящего газа (3). Полезная модель позволяет сократить потерю тепла от отходящего газа, снизить его температуру путем улучшения свойств теплопередачи, предотвратить образование точки росы. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Полезная модель относится к котлу, включающему теплоизоляционное устройство.

Уровень техники и цель полезной модели

Обычно потеря тепла из-за отходящего газа составляет 5-12%, занимает относительно большую долю в общей потере тепла. Следовательно, сокращение потери тепла из-за отходящего газа имеет важное значение в повышении термического коэффициента полезного действия тепла.

Чтобы сокращать потерю тепла в работе котла, следует снижать температуру отходящего газа, выпускаемого в воздух через контейнер отходящего газа и трубу.

Однако при способе расширения поверхности теплопередачи в случае чрезмерного снижения температуры отходящего газа влага в этом газе сгущается и во взаимодействии с окисью азота и серы образуют кислоту, коррозируют поверхность теплопередачи и другие металлические части.

Отсюда существующая техника определила температуру энергетических котлов в пределах 120-160 градусов, а промышленных или домашних котлов среднего и малого размера с изменчивой нагрузкой - 180-250 градусов. На данный момент известны различные технические варианты для предотвращения или ослабления коррозии поверхности теплопередачи под влиянием конденсации водяного пара, содержащегося в отходящем газе. Документ GB2017288A, принятый за наиболее близкой аналог, раскрывает теплообменник, работающий на жидком топливе, для нагрева текучей среды, такой как вода или газ, содержащий множество теплообменных аппаратов, трубы (дымовые трубы), каждая из которых имеет конструкцию с двойными стенками. В этом техническом решении конструкция с двойными стенками образована, по меньшей мере, над частью теплообменных трубок, образуя кольцевое пространство, отделяющее нагревающую среду, а именно газы сгорания, от нагреваемой среды. Наличие кольцевого изолирующего пространства предотвращает падение температуры дымовых газов ниже точки росы и тем самым снижает конденсацию и коррозию.

В предшествующем уровне техники раскрыто только то, как уменьшить коррозию дымовых труб, вызванную конденсацией водяного пара, содержащегося в выхлопных газах, но не раскрыто, как одновременно эффективно повысить эффективность теплопередачи котла. Недостаток известного уровня техники состоит в том, что изготовление дымовых труб с двойной стенкой затруднено и требует большого расхода материала.

Цель данной полезной модели, как отмечено выше, в предоставлении котлов с теплоизоляционным устройством, позволяющих снижать температуру отходящего газа в контейнере отходящего газа ниже предельного показателя существующей техники и предотвратить образование точки росы для повышения термического коэффициента полезного действия тепла.

Описание полезной модели

Чтобы повышать термический коэффициент полезного действия тепла, следует передать большую долю тепла сгорающего топлива теплообменной среде через поверхность теплопередачи. Одна из мер сокращать потерю тепла от отходящего газа, снижая его температуру путем улучшения свойств теплопередачи. В новом варианте для повышения термического коэффициента полезного действия тепла, конкретнее, для улучшения свойств теплопередачи предоставляют котлы с теплоизоляционным устройством, позволяющие снижать температуру отходящего газа ниже предельного показателя существующей техники и предотвратить образование точки росы.

Котел данной полезной модели как котел с дымогарными или водными трубами для производства пара или теплой воды включает в основном барабан котла, содержащий камеру сгорания, дымогарную трубу, поверхность теплопередачи в контейнере отходящего газа, теплоизоляционное устройство, контейнер отходящего газа, и еще крышу барабана котла, выпускное отверстие отходящего дымового газа и дымовую трубу.

При сгорании топлива в топке возникающий газ сгорания течет, соприкасаясь с внутренней частью дымогарных труб, и тепловой радиацией, конвекцией и передачей передает теплообменной среде большинство тепла, содержащегося в газе сгорания, проходит контейнер отходящего газа и через выпускное отверстие для отходящего газа и дымовую трубу выпускается наружу.

Теплоизоляционное устройство котла устанавливается внутри контейнера отходящего газа напротив поверхности теплопередачи, снижает температуру отходящего газа и предотвращает образование точки росы.

Поверхность теплопередачи контейнера отходящего газа верхняя трубная доска.

По полезной модели теплоизоляционное устройство имеет площадь поперечного сечения, равную площади, оставшейся от поперечного сечения контейнера отходящего газа после вычитания 20 -30% поперечного сечения камеры сгорания. Площадь фигуры контейнера, получаемая при вертикальном проецировании теплоизоляционного устройства на поверхность теплопередачи контейнера отходящего газа находится в пределах 10-24% поперечного сечения камеры сгорания.

По полезной модели теплоизоляционное устройство может еще включать теплоустойчивый слой в одной из сторон теплоизоляционной отражающей плиты, не расположенной напротив поверхности теплопередачи контейнера сбора отходящего газа. Еще может включать элемент, регулирующий пробел между теплоизоляционным устройством и поверхностью теплопередачи контейнера сбор; отходящего газа и закрепляющий теплоизоляционное устройство внутри контейнера отходящего газа.

Оно еще может образовать единство с крышкой корпуса котла.

Достоинство котла в том, что он в сравнении аналогов существующей техники снижает температуру отходящего газа ниже предельного показателя существующей техники за счет меньших материалов и расходования и предотвращает образование точки росы, от чего длинная кампания и повышает термический коэффициент полезного действия тепла.

Описание чертежей

На Фиг. 1 в объемном плане показано применение котла с наклонными дымогарными трубами, в контейнере отходящего газа которого установлено теплоизоляционное устройство.

На Фиг. 2 показан в примере принцип установления теплоизоляционного устройства в контейнере отходящего газа котла с наклонными дымогарными трубами.

На Фиг. 3 показан в примере принцип установления теплоизоляционного устройства в контейнере отходящего газа котла с вертикальными дымогарными трубами.

На Фиг. 4 показан в примере принцип единства крышки барабана котла и теплоизоляционного устройства в котле с наклонными дымогарными трубами.

На Фиг. 5 показана в примере конкретная конструкция теплоизоляционного устройства.

На Фиг. 6 показан в примере принцип единства крышки барабана котла и теплоизоляционного устройства в котле с наклонными дымогарными трубами.

На Фиг. 7 показан в примере принцип боковой площади фигуры контейнера, получаемой при вертикальном проецировании теплоизоляционного устройства на поверхность теплопередачи контейнера отходящего газа.

1: камера сгорания; 2: теплообменная среда; 3: поверхность теплопередачи в контейнере отходящего газа (в случае котла с дымогарными трубами верхняя трубная доска,); 31: впускное отверстие в теплообменную среду; 32: выпускное отверстие теплообменной среды; 4: теплоизоляционное устройство; 40: элемент, закрепляющий теплоизоляционное устройство в контейнере отходящего газа; 41: теплоизоляционную отражательную плиту; 42: жаростойкий теплоизоляционный слой; 43: песок; 44: ручка теплоизоляционного устройства; 5: дымогарная труба; 6: контейнер отходящего газа; 7: выпускное отверстие отходящего газа; 71: проем для наблюдения оседающих на поверхности теплопередачи в контейнере отходящего газа сажи и пепла и их удаления; 72: проем для удаления сажи и пепла из трубы; 8: крышка барабана котла; 9: дымовая труба; 11: барабан котла; 12: площадь прохождения отходящего газа, вытекающего между краем теплоизоляционного устройства и поверхностью теплопередачи контейнера отходящего газа (часть боковой площади фигуры контейнера, получаемая при вертикальном проецировании теплоизоляционного устройства на поверхность теплопередачи контейнера отходящего газа);

Пример применения полезной модели

Чтобы помогать лучше понимать технические варианты осуществления цели полезной модели, приводится пример его применения с рисунком и конкретным описанием.

Пример, теплоизоляционное устройство, включающие его котлы с наклонными дымогарными трубами, вертикальными дымогарными трубами на рисунке единичные примеры применения полезной модели, и не ограничивается ее применение.

В примерах поперечное сечение камеры сгорания котлов 0,0346 кв.м.

В одном из примеров использовали в качестве топлива пропан, а теплообменной среды - воду. Поперечное сечение дымовой трубы 9 - 8% поперечного сечения камеры сгорания.

Температура отходящего газа в примерах означает температуру отходящего газа, измеренную в контейнере, где кончается выпускное отверстие отходящего газа 7 и начинается дымовая труба 9.

Пример применения 1

Котлы с дымогарными трубами из примеров применения полезной модели на Фиг. 1-3 в основном состоят из барабана котла 11, окружающего камеру сгорания 1, окружающую ее теплообменную среду 2, дымогарную трубу 5, верхнюю трубную доску 3, теплоизоляционное устройство 4, контейнер отходящего газа 6; крышки барабана котла 8, выпускного отверстия отходящего газа 7, дымовую трубу 9.

Здесь контейнер отходящего газа 6 есть пространство до выпускного отверстия отходящего дымового газа 7, окруженное крышкой барабана котла 8 и верхней трубной доской 3, а поверхность теплопередачи контейнера отходящего газа есть верхняя трубная доска 3. Следовательно, учетный номер 3 пишется и для поверхности теплопередачи контейнера отходящего газа.

Теплоизоляционное устройство 4 устанавливают в контейнере отходящего газа 6 напротив поверхности теплопередачи 3.

В барабане котла 11 впускное отверстие 31 и выпускное отверстие 32, теплообменная среда 2 входит через впускное отверстие 31 в нижней части барабана и выходит через выпускное отверстие 32 в верхней части барабана.

Во выпускном отверстии отходящего дымового газа 7 есть проем для наблюдения оседающих на поверхность теплопередачи 3 сажи и пепла и для их устранения 71, проем для удаления сажи и пепла из дымовой трубы 9.

В одном из примеров применения полезной модели поперечное сечение теплоизоляционного устройства 4 котла с дымогарными трубами равно поперечному сечению теплоизоляционной отражающей плиты 41, равно поперечному сечению контейнера отходящего газа 6 без 20 - 30% поперечного сечения топки. А также теплоизоляционное устройство 4 устанавливают так, чтобы площадь прохождения отходящего газа 12 между краем названного устройства и поверхностью теплопередачи 3 контейнера отходящего газа в пределах 10 - 24% поперечного сечения камеры сгорания. Площадь прохождения отходящего газа 12 между краем теплоизоляционного устройства 4 и поверхностью теплопередачи контейнера отходящего газа 3, как показана на Фиг. 7, боковая площадь фигуры контейнера, получаемая при вертикальном проецировании теплоизоляционного устройства 4 на поверхность теплопередачи 3. При этом геометрический центр поперечного сечения теплоизоляционного устройства 4 совпадает с геометрическим центром поперечного сечения котла.

В примере на Фиг. 5 теплоизоляционное устройство 4 регулирует интервал между теплоизоляционной отражающей плитой 41, теплоизоляционным устройством 4 и поверхностью теплопередачи в контейнере отходящего газа 3, и включает элемент 40, закрепляющий теплоизоляционное устройство 4 в контейнере отходящего газа, то есть на верхней трубной доске или на крышке барабана котла 8, а также теплоустойчивый теплоизоляционный слой 42 в одной из сторон теплоизоляционной отражающей плиты, которая не лицом к лицу с поверхностью теплопередачи 3 контейнера отходящего газа.

В теплоизоляционных устройствах 4 котлов в примерах теплоизоляционная отражающая плита 41 отражает на поверхность теплопередачи контейнера отходящего газа часть лучистой энергии отходящего газа, вытекающего через дымогарную трубу 5 в контейнере отходящего газа, а также усиливает передачу конвективного тепла в ходе быстрого течения отходящего газа по узкому пространству между теплоизоляционной отражающей плитой и поверхностью теплопередачи в контейнере отходящего газа.

Еще продлевает путь прохождения газа сгорания, таким образом продлевает время пребывания этого газа в котле и не дает образованию на поверхности теплопередачи зоны неэффективного теплообмена, что в конце концов повышает коэффициент теплопередачи. В названных примерах в качестве материалов теплоизоляционной отражающей плиты 41 можно использовать нержавеющую сталь и углеродистую сталь, в одном из примеров использовали нержавеющую сталь 1Cr18Ni9.

В качестве материала теплоустойчивого теплоизоляционного слоя 42 можно использовать теплоустойчивое стекловолокно, вермикулит и угольный пепел, в одном из примеров использовали угольный пепел.

Согласно примеру применения полезной модели теплоизоляционный слой 42 в теплоизоляционном устройстве 4 усиливает теплоизоляционный эффект теплоизоляционной отражающей плиты 41. При этом в качестве крепежных элементов используют уже распространенные средства, которые закрепляются на поверхности теплоизоляционного устройства в контейнере отходящего газа или на крыше барабана котла.

В целях регулирования расстояния от теплоизоляционного устройства 4 до поверхности теплопередачи 3 в контейнере отходящего газа сваркой закрепляют 4 крепежных элемента 40, состоящих из болтов и гаек, на поверхности теплопередачи 3 в контейнере отходящего газа или на крыше барабана котла 8.

На Фиг. 4 и 6. показан в примере принцип единства крышки барабана котла и теплоизоляционного устройства в котле с наклонными дымогарными трубами.

При одних и тех же условиях сгорания провели испытание для сравнения эффективности теплопередачи котлов с наклонными дымогарными трубами, которая зависит от площади поперечного разреза теплоизоляционного устройства 4. Теплоизоляционное устройство 4 установили в 10 миллиметрах от поверхности теплопередачи 3 в контейнере отходящего газа.

Использованы котлы с наклонными дымогарными трубами, диаметр барабана которых составлял 210 миллиметров, высота - 210 миллиметров, а площадь поверхности теплопередачи - 0.325 квадратного метра, и котлы с вертикальными дымогарными трубами, диаметр барабана которых - 210 миллиметров, высота - 230 миллиметров, а поверхность теплопередачи - 0.336 квадратного метра. Пар, вырабатываемый в миниатюрных котлах, выпрыскивался через выпускное отверстие 32 в емкость, содержащую 4 литра воды. Начальная температура воды составляла 16 градусов тепла, а продолжительность испытания - 6 минут с момента производства пара, соответственно.

После этого воду в емкостях перемещали и измеряли конечную температуру воды.

Температура отходящего газа в котлах с наклонными и вертикальными дымогарными трубами, где не установлена теплоизоляционное устройство в контейнере отходящего газа, составляла 230 и 260 градусов тепла, соответственно.

В таблице 1 приведены данные о сравнении миниатюрных котлов с наклонными дымогарными трубами, а в таблице 2 - данные о сравнении миниатюрных котлов с вертикальными дымогарными трубами.

Как показано в таблицах 1 и 2, в случае излишнего увеличения площади поперечного разреза теплоизоляционного устройства, то есть теплоизоляционной отражающей плиты, наблюдается неполное сгорание, а в случае чрезмерного уменьшения не будет большого теплообменного эффекта от установки теплоизоляционного устройства. Как показывает испытание, топливо достаточно сгорает и улучшается эффективность теплопередачи в случае, когда поперечное сечение теплоизоляционного устройства имеет размер, полученный путем вычитания 20-30% поперечного сечения камеры сгорания из размера поперечного сечения контейнера отходящего газа. В целях сравнения эффективности теплопередачи в котлах с наклонными и вертикальными дымогарными трубами, что зависит от площади прохождения отходящего газа между краем теплоизоляционного устройства 4 и поверхностью теплопередачи 3 в контейнере отходящего газа, провели испытание в одних и тех же условиях сгорания. Использованы котлы с наклонными дымогарными трубами, диаметр барабана которых составлял 210 миллиметров, высота 210 миллиметров, а площадь поверхности теплопередачи 0.325 квадратного метра, и котлы с вертикальными дымогарными трубами, диаметр барабана которых - 210 миллиметров, высота -230 миллиметров, а поверхность теплопередачи - 0.336 квадратного метра. Пар, вырабатываемый в миниатюрных котлах, выпрыскивался через выпускное отверстие в емкость, содержащую 4 литра воды. Начальная температура воды составляла 16 градусов тепла, а продолжительность испытания - 6 минут с момента производства пара, соответственно. При этом диаметр теплоизоляционного устройства, то есть диаметр теплоизоляционной отражающей плиты (41) составлял 180 миллиметров. Его площадь поперечного сечения равна величине разницы площади поперечного сечения контейнера отходящего газа и поперечного сечения камеры сгорания без 74 процентов.

Данные испытания проведены в таблицах 3 и 4.

Как показано в таблицах 3 и 4, в случае чрезмерного уменьшения площади прохождения отходящего газа между краем теплоизоляционного устройства и поверхностью теплопередачи в контейнере отходящего газа не будет должного теплообменного эффекта от установки теплоизоляционной плиты. Испытание доказало, что топливо достаточно сгорает и улучшается эффективность теплопередачи в случае, когда теплоизоляционное устройство устанавливают так, чтобы площадь прохождения отходящего газа между краем теплоизоляционного устройства и поверхностью теплопередачи в контейнере отходящего газа будет в пределах 10-24% поперечного сечения камеры сгорания.

При одинаковых условиях сгорания новая полезная модель, то есть котлы с оптимально установленным теплоизоляционным устройством по сравнению аналогов имели улучшенные характеристики конвективной теплопередачи и передачи лучистого тепла, в результате чего увеличено передаваемое тепло, снижена температура отходящего газа и повышается термический коэффициент полезного действия тепла. Технический вариант полезной модели может использоваться в теплообменных устройствах с тепловой радиацией и конвекцией тепла, а в случае сохранения определенного вида и формы материала, используемого для теплоустойчивого теплоизоляционного слоя, в теплоизоляционное устройство могут быть включены лишь теплоустойчивый теплоизоляционный слой и закрепляющий элемент.

Данная полезная модель должна быть защищена не только от случаев применения, что показывает пример.

Любое изменение, поправка, равноправная замена и обновление примеров входят в пределы защиты полезной модели, пока они не выходят за пределы идеи технического варианта, предоставленной полезной модели.

Claims (11)

1. Котел с дымогарными трубами, содержащий:

барабан котла (11), содержащий камеру сгорания (1), дымогарные трубы (5), поверхность теплопередачи в контейнере отходящего газа (3), теплоизоляционное устройство (4) и контейнер отходящего газа (6);

крышу барабана котла (8);

выпускное отверстие отходящего дымового газа (7); и

дымовую трубу (9);

отличающийся тем, что теплоизоляционное устройство (4) включает теплоизоляционную отражательную плиту (41) и установлено внутри контейнера отходящего газа (6) напротив поверхности теплопередачи контейнера отходящего газа (3).

2. Котел по п. 1, отличающийся тем, что поперечное сечение теплоизоляционного устройства (4) имеет размер, полученный путем вычитания 20-30% поперечного сечения камеры сгорания из размера поперечного сечения контейнера отходящего газа (6).

3. Котел по п. 2, отличающийся тем, что боковая площадь (12) фигуры контейнера отходящего газа, получаемая при вертикальном проецировании теплоизоляционного устройства (4) на поверхность теплопередачи (3) контейнера отходящего газа, занимает 10-24% поперечного сечения камеры сгорания.

4. Котел по п. 3, отличающийся тем, что в одну из сторон теплоизоляционной отражательной плиты (41), не находящуюся напротив поверхности теплопередачи (3) контейнера отходящего газа, включен еще жаростойкий теплоизоляционный слой (42).

5. Котел по п. 3 или 4, отличающийся тем, что включает в себя крепежный элемент (40), который регулирует зазор между теплоизоляционным устройством (4) и поверхностью теплопередачи (3) контейнера отходящего газа (6) и фиксирует теплоизоляционное устройство (4) внутри контейнера отходящего газа (6).

6. Котел по п. 3 или 4, отличающийся тем, что теплоизоляционное устройство (4) и крыша барабана котла (8) образуют моноблок.