Контактный водонагреватель и система теплоснабжения /варианты/

 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для автономного снабжения горячей водой и отоплением рассредоточенных жилых и производственных объектов. Сущность изобретения: емкость в контактном водонагревателе разделена на жидкостную и газовую полости, последняя снабжена направляющими перегородками с образованием камер, сообщенных с газоходом. Горелка установлена с наклоном к зеркалу жидкости. В системе теплоснабжения газоход сообщен с потребителем, и установлено устройство для утилизации теплоты уходящих газов. Горелка водонагревателя снабжена водяной рубашкой, которая сообщена с утилизатором. Такое выполнение позволяет увеличить время контакта продуктов сгорания с водой и увеличить эффективность работы. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть широко использовано для автономного снабжения горячей водой и отоплением рассредоточенных жилых и производственных объектов.

Известен водонагреватель, содержащий камеру сгорания с горелками, откуда продукты сгорания топлива поступают в горизонтальную зону с водяной рубашкой. Затем топочные газы поступают в вертикальную зону контактного теплообмена, где разбрызгивается вода. После чего охлажденные топочные газы выкидываются в атмосферу, а горячая вода поступает потребителю (а.с. СССР 832263, кл. F 24 Н 1/00, 23.05.1981).

Недостатком данного устройства является низкий КПД вследствие невозврата в цикл теплоты уходящих газов.

Известно устройство для получения теплоносителя в виде парогазовой смеси, содержащее топочную камеру, соединенную с газоходом, устройство для подачи топлива и экранные трубы с нижним, верхним коллекторами и распылением нагретой воды по ходу дымовых газов из верхнего коллектора, подпиточный насос, дымосос, вентилятор (Патент РФ 3098720, F 24 D 1/00, 1997).

Недостатком данного устройства является сложность конструкции, большие массогабаритные размеры, работа под избыточным давлением, низкий КПД из-за наличия энергопотребляющих элементов и отсутствия утилизации и возврата в цикл теплоты уходящих газов.

Наиболее близким к предлагаемому контактному водонагревателю является контактный водонагреватель, содержащий горелку с эжектором, присасывающим воду из окружающей водяной рубашки и подающим ее в сопло, где происходит контактный теплообмен, и газоход с устройством для утилизации теплоты уходящих газов холодной или обратной водой, которой затем подпитывают водяную рубашку горелки (см. а.с. СССР 142749, кл. F 24 Н 1/44, 1961).

Недостатком данного устройства является пониженный КПД горелки в силу непродолжительного контакта нагреваемой воды с продуктами сгорания топлива, низкая надежность в работе из-за сложности согласования горения и подачи воды.

Наиболее близким к предлагаемой системе теплоснабжения является система теплоснабжения, содержащая устройство для получения теплоносителя в виде парогазовой смеси со средством для распыления воды в поток продуктов сгорания топлива, устройство для подачи топлива, газоход (см. а.с. 989233, кл. F 24 Н 1/10, 15.01.1983).

Недостатком данной конструкции является ее сложность, большие массогабаритные размеры, низкий КПД из-за наличия энергопотребляющих элементов и непродолжительного контакта воды с уходящими газами.

Техническая задача, решаемая в данном изобретении, заключается в создании простого в изготовлении и эксплуатации контактного водонагревателя и системы теплоснабжения, для снабжения с высоким КПД тепловой энергией рассредоточенных жилых и производственных объектов.

Поставленная задача решается тем, что в контактном водонагревателе, содержащем горелку с эжектором, присасывающим воду из окружающей водяной рубашки и подающим ее в сопло, где происходит контактный теплообмен, и газоход с устройством для утилизации теплоты уходящих газов холодной или обратной водой, которой затем подпитывают водяную рубашку горелки, горелка установлена тангенциально или с наклоном к зеркалу жидкости на емкости, которая разделена на жидкостную и газовую полости и в газовой полости снабжена вверху верхними, а внизу нижними, образующими ряд камер направляющими перегородками для увеличения длительности контакта воды и продуктов сгорания топлива.

Кроме того, верхние направляющие перегородки могут быть выполнены с наклоном и/или на шарнирах и с регулирующим их наклон устройством.

Направляющие перегородки могут быть выполнены с образованием по ширине емкости перепускного канала, имеющего в сечении форму в виде патрубка.

Кроме того, водонагреватель может быть выполнен с дымососом, установленным после утилизатора теплоты уходящих газов в газоходе.

Система теплоснабжения, содержащая устройство для получения теплоносителя в виде парогазовой смеси со средством для распыления воды в поток продуктов сгорания топлива, устройство для подачи топлива и газоход, выполнена с горелкой, эжектором, присасывающим воду из окружающей водяной рубашки и подающим ее в сопло, где происходит контактный теплообмен, и тангенциально или с наклоном к зеркалу жидкости установлена над жидкостью на емкости, которая разделена на жидкостную и парогазовую полости и в парогазовой полости снабжена вверху верхними, внизу нижними, образующими ряд камер сплошными направляющими перегородками, где продляется контакт продуктов сгорания топлива с жидкостью, и затем емкость газоходом сообщена с потребителем, откуда отработавший теплоноситель и его конденсат сбрасываются в дымовую трубу, выполненную параллельно газоходу, где выполнено устройство для утилизации теплоты уходящих газов питательной водой, которая затем вместе с конденсатом поступает в водяную рубашку горелки.

При этом верхние направляющие перегородки могут быть выполнены с образованием по ширине емкости перепускного канала, имеющего в сечении форму патрубка.

Кроме того, в описываемой системе теплоснабжения на выходе продуктов сгорания топлива из емкости может быть выполнен решетчатый или циклонный каплеулавливатель.

Сущность изобретения показана на чертежах, где на фиг.1 показан контактный водонагреватель; на фиг.2 показана система теплоснабжения; на фиг.3 - 10 показаны частные случаи выполнения емкости устройства.

Пример выполнения предлагаемых решений.

Контактный водонагреватель и система теплоснабжения выполнены в виде горелочного устройства - горелки 1 (фиг.1-2) с газовой или дизельной горелкой 2, которая эжектором присасывает воду из окружающей водяной рубашки 3 и подает ее в сопло 4, где происходит контактный теплообмен. Горелка тангенциально или с наклоном к зеркалу жидкости установлена на теплоизолированной емкости 5, которая выполнена из металла, например из листовой стали, или выполнена из строительных материалов, например из жаростойкого бетона, и разделена на жидкостную 6 и газовую-парогазовую 7 полости. В газовой полости по всей ширине емкость снабжена вверху верхними 8, внизу нижними 9 сплошными направляющими перегородками, которые образуют в ряд необходимое количество камер 10. Продукты сгорания топлива из емкости естественной тягой или тягой дымососа (не показано) поступают в газоход 11, где у первого варианта (фиг. 1) выполнено устройство для утилизации теплоты уходящих газов холодной питательной или обратной водой 12, которой затем подпитывают водяную рубашку горелки по линии 13. Горячую воду из емкости самотеком или насосом 14 подают потребителю для коммунальных или производственных нужд.

Во втором варианте теплоноситель по газоходу 11 (фиг.2) через шибер 15 поступает к потребителю 16, откуда отработавший теплоноситель и его конденсат сбрасывают в дымовую трубу 17, выполненную параллельно газоходу, где выполнено устройство для утилизации теплоты уходящих газов питательной водой 12, которой затем вместе с конденсатом подпитывают водяную рубашку горелки через линию 13.

Если к газоходу подключено более одного потребителя, то после последнего потребителя устанавливают запорное устройство 18.

В частных случаях выполнения устройства направляющие перегородки в емкости могут выполняться с наклоном к зеркалу жидкости 19 (фиг.3 - 10), на шарнирах и с регулирующим их наклон устройством 20, перегородки могут быть только нижние 21 или только верхние 22, в сечении имеющие вид патрубка 23. Емкость так же может быть выполнена вообще без камер (не показано), с решетчатым каплеулавливателем 24, с циклоном-каплеулавливателем 25, с барботером 26.

Контрольно-измерительные приборы, регулирующие уровень жидкости в емкости, температуру горячей воды и теплоносителя, подаваемых потребителю, на чертежах не показаны.

Контактный водонагреватель и система теплоснабжения работают следующим образом.

Питательная из водопровода или обратная от потребителя вода по линии 12 (фиг.1-2) подается на утилизацию теплоты уходящих газов на газоходе 11 или в дымовую трубу 17. Затем подогретая таким образом вода самотеком по линии 13 поступает в водяную рубашку 3 и подсасывается эжектором в сопло 4 горелки 1. Продукты сгорания топлива, подаваемого газовой или дизельной горелкой 2, также поступают в сопло 4 горелки 1, где и происходит контактный теплообмен. Нагретая вода собирается в жидкостной полости 6 емкости 5. Уровень жидкости, ее температура, а следовательно, и подача топлива горелкой 2 питательной воды 13 в рубашку 3 горелки 1 контролируется и регулируется приборами контроля и автоматики. Горячую воду из емкости 5 водонагревателя насосом 14 или самотеком подают потребителю.

Продукты сгорания топлива после выхода их из сопла 4 горелки 1 в емкость 5 необходимое количество раз контактируют с жидкостью в камерах 10, образованных направляющими перегородками 8 и 9, чем продляется время контактного теплообмена воды и продуктов сгорания топлива и повышается термический КПД установки. Из емкости 5 газы - парогазовая смесь поступают в газоход 11. Из газохода 11 (фиг.2) теплоноситель поступает к потребителю 16 или, если потребителей 16 подключено к газоходу больше одного, то подача теплоносителя в каждый потребитель 16 производится через запорно-регулирующее устройство 15. Из потребителя 16 отработавший теплоноситель и его конденсат сбрасывается в дымовую трубу 17, где утилизируется теплота уходящих газов питательной водой 12, которую затем вместе с конденсатом подают в рубашку 3 горелки 1.

Дымовые газы из дымовой трубы 17 и из газохода 11 водонагревателя естественной тягой или тягой дымосаса выкидывают в атмосферу.

Предлагаемые контактный водонагреватель и система теплоснабжения просты в изготовлении и в эксплуатации. Могут с высоким КПД автономно снабжать тепловой энергией рассредоточенные жилые и производственные объекты.

Формула изобретения

1. Контактный водонагреватель, содержащий горелку с эжектором, присасывающим воду из окружающей водяной рубашки и подающим ее в сопло, где происходит контактный теплообмен, и газоход с устройством для утилизации теплоты уходящих газов холодной или обратной водой, которой затем подпитывают водяную рубашку горелки, отличающийся тем, что горелка установлена тангенциально или с наклоном к зеркалу жидкости на емкости, которая разделена на жидкостную и газовую полости и в газовой полости снабжена вверху верхними, а внизу нижними, образующими ряд камер направляющими перегородками для увеличения длительности контакта воды и продуктов сгорания топлива.

2. Водонагреватель по п.1, отличающийся тем, что верхние направляющие перегородки выполнены с наклоном и/или на шарнирах и с регулирующим их наклон устройством.

3. Водонагреватель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что направляющие перегородки выполнены с образованием по ширине емкости перепускного канала, имеющего в сечении форму патрубка.

4. Водонагреватель по пп.1-3, отличающийся тем, что выполнен с дымососом, установленным после утилизатора теплоты уходящих газов в газоходе.

5. Система теплоснабжения, содержащая устройство для получения теплоносителя в виде парогазовой смеси со средством для распыления воды в поток продуктов сгорания топлива, устройство для подачи топлива, газоход, отличающаяся тем, что она выполнена с горелкой, эжектором, присасывающим воду из окружающей водяной рубашки и подающим ее в сопло, где происходит контактный теплообмен, и тангенциально или с наклоном к зеркалу жидкости установлена над жидкостью на емкости, которая разделена на жидкостную и парогазовую полости и в парогазовой полости снабжена вверху верхними, внизу нижними, образующими ряд камер сплошными направляющими перегородками, где продляется контакт продуктов сгорания топлива с жидкостью, и затем емкость газоходом сообщена с потребителем, откуда отработавший теплоноситель и его конденсат сбрасываются в дымовую трубу, выполненную параллельно газоходу, где выполнено устройство для утилизации теплоты уходящих газов питательной водой, которая затем вместе с конденсатом поступает в водяную рубашку горелки.

6. Система теплоснабжения по п.5, отличающаяся тем, что верхние направляющие перегородки выполнены с наклоном и/или на шарнирах и с регулирующим их наклон устройством.

7. Система теплоснабжения по пп.5 и 6, отличающаяся тем что направляющие перегородки выполнены с образованием по ширине емкости перепускного канала, имеющего в сечении форму патрубка.

8. Система теплоснабжения по пп.5-7, отличающаяся тем, что на выходе продуктов сгорания топлива из емкости выполнен решетчатый или циклонный каплеуловитель.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10