017717 B1 017717 B1 (11) 017717

Евразийское
патентное
ведомство
(19)
(11)
017717
(13)
B1
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45)
Дата публикации и выдачи патента
2013.02.28
(21)
(51) Int. Cl. F24H 1/10 (2006.01)
F28C 3/08 (2006.01)
Номер заявки
200971144
(22)
Дата подачи заявки
2007.09.18
(54)
ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЙ КОТЕЛ
B1
(72)
Изобретатель:
(74)
Представитель:
(57)
Высокоэффективный котел содержит нижнюю и верхнюю части. В нижней части размещен
резервуар для воды. Верхняя часть представляет собой вертикальный теплообменный корпус
(4) печи. В корпусе (4) печи выполнены по меньшей мере две изоляционные перегородки
(5), размещенные уступами и разделяющие верхнюю часть корпуса (4) по вертикали, образуя
непрерывный дымоотводный канал (6). В верхней части корпуса (4) находятся водовпускная труба
(1) и выпускная труба (3), размещенная в конце дымоотводного канала (6), в его верхней части выпускная труба (3), водовпускная труба (1), а также водораспылительная головка (2), соединенная
с водовпускной трубой (1). В нижней части корпуса находятся водовыпускная труба (9), сливная
труба (10), а также распылительная форсунка (12), сообщающаяся с горелкой (8) и размещенная в
начале дымоотводного канала (6).
Лиу Гонкин (CN)
Можайский М.А. (RU)
B1
017717
(56) CN-Y-2591498
CN-A-1271832
CN-A-1508489
JP-A-8285369
JP-A-4244549
017717
(31) 200710139290.8
(32) 2007.08.25
(33) CN
(43) 2010.10.29
(86) PCT/CN2007/002743
(87) WO 2009/026750 2009.03.05
(71)(73) Заявитель и патентовладелец:
ЯНГКВАН КИНГОНГ
ТЕКНОЛОДЖИ ИНДАСТРИ
ДИВЕЛОПМЕНТ КО., ЛТД. (CN)
017717
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к высокоэффективному котлу.
Уровень техники
В традиционных котлах, как правило, вода отделена от высокотемпературного пламени и дымового
газа при помощи металлических трубок. Теплообмен между водой, пламенем и дымовым газом осуществляется посредством теплопередачи. Кроме того, что такие котлы отличаются сложностью конструкции,
эффективность теплообмена в них полностью зависит от коэффициента теплопроводности материала, из
которого изготовлены металлические трубки, а также от эффективной площади нагрева. В традиционных
котлах при нагреве до 60-70С вода может образовывать трудноудалимую накипь, оседающую на стенках металлических трубок, что, в свою очередь, негативно влияет на их теплопроводность и приводит к
снижению полезной теплоотдачи в процессе эксплуатации котла.
Для решения проблем образования накипи и снижения полезной теплоотдачи, а также для упрощения конструкции котла и сокращения стоимости его производства были разработаны котлы бесповерхностного теплообмена, в которых используется способ погружного горения (называемый также горением
в жидкости). По сравнению с традиционными котлами котлы бесповерхностного теплообмена обладают
определенными преимуществами: у них низкая температура отработанных газов, высокий коэффициент
полезной теплоотдачи, незначительное энергопотребление, относительно простая конструкция и т.д.
Однако недостатки есть и у таких котлов. Например, котел бесповерхностного теплообмена, описанный в китайском патентном источнике 200320126592.9, характеризуется горизонтальным размещением, при котором водораспылительное устройство, размещенное в теплообменном цилиндре, распыляет
воду в горизонтальном направлении, а поток горячего воздуха, проходящий по нагнетательному трубопроводу в теплообменный цилиндр, образует с распыляемой водой угол 90-120. В процессе теплообмена между водой и горячим воздухом вода, подаваемая водораспылительным устройством, под действием
силы тяжести опускается вниз, что делает невозможным теплообмен на всем протяжении и приводит к
уменьшению эффективности теплообмена.
В циклическом водонагревателе, описанном в китайском патентном источнике 03242806.5, горячий
воздух из горелки поступает через турбинное потокоотводящее устройство в теплообменный цилиндр, в
котором вступает в реакцию теплообмена с водой, подаваемой водораспыляющим устройством. Использование турбинного потокоотводящего устройства усложняет конструкцию котла. Кроме того, данное
изобретение предполагает наличие прослойки охлаждающей воды, в которой легко образуется трудноудалимая накипь.
Еще в одном водопламенно-совместимом бойлере, описанном в китайском патентном источнике
200420083285.1, в корпусе печи размещен ряд штуцеров для разбрызгивания капель воды, предназначенных для увеличения продолжительности теплообмена между водой и горячим воздухом и повышения его
эффективности. Однако такая конструкция достаточно сложна и отличается высокой себестоимостью.
Кроме того, над горелкой в котле размещена водоудерживающая заслонка, предотвращающая стекание
капель воды вниз. Однако если в процессе удержания воды образуется чрезмерное направленное вниз
давление, это приводит к отбросу пламени горелки и невозможности теплообмена внутри котла, что значительно снижает эффективность его эксплуатации.
Установка прямого теплообмена с распылением воды в пламени, описанная в китайском патентном
источнике 99215443, характеризуется довольно простой конструкцией. Однако поскольку вода, подаваемая водораспылительной установкой, в полной (всей) полости котла опускается вниз, обуславливая возникновение конвекции с горячим воздухом, давление и скорость обмена между распыляемой водой и
горячим воздухом очень трудно контролировать. При высокой интенсивности распыления возникающее
давление воздуха направлено вниз и угнетает пламя в горелке. При недостаточной плотности водяного
тумана горячий воздух уходит непосредственно из выходного отверстия, что приводит к чрезмерному
его расходу, а это означает не только повышенное энергопотребление, но и недостаточно высокую эффективность теплообмена.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение разработано для устранения таких недостатков традиционных котлов, как
сложность конструкции, активное образование накипи, низкая эффективность теплообмена, а также для
решения проблем нерациональности конструкции более современных котлов бесповерхностного теплообмена и повышения их коэффициента полезной теплоотдачи. Изобретение представляет собой высокоэффективный котел.
В данном изобретении реализуется следующее техническое решение: нижняя часть высокоэффективного котла представляет собой резервуар для воды, а верхняя часть - вертикальный теплообменный
корпус печи. В нижней части вертикального теплообменного корпуса печи размещены водовыпускная и
сливная труба, а в верхней размещены выпускная труба и водовпускная трубка, а также соединенная с
ней водораспылительная головка. В верхней части корпуса печи размещена распылительная форсунка,
сообщающаяся с горелкой. В корпусе находятся по меньшей мере две изоляционные перегородки, размещенные уступами и разделяющие вертикально верхнюю часть котла с образованием непрерывного
-1-
017717
дымоотводного канала. Распылительная форсунка горелки размещена в начале дымоотводного канала, а
выпускная труба размещена в его конце.
При работе котла вода, подаваемая водораспыляющей головкой, проходит по дымоотводному каналу, образованному между изоляционными перегородками в корпусе печи, и опускается в нижнюю часть
котла. Опускающаяся вода проходит сквозь нагнетаемые через распылитель горелки газ и высокотемпературное пламя, принудительно подаваемые по дымовоотводному каналу (в направлении, указанном на
фиг. 1 стрелкой). Газ и высокотемпературное пламя, проходя по каналу, вступают в непосредственный
контакт с опускающимся водяным туманом, в результате чего происходит теплообмен.
Были проведены испытания данного высокоэффективного котла при следующих условиях: время
розжига - 10:56; время гашения - 11:27; продолжительность - 30 мин; температура наружного воздуха во
время испытания - 24С; температура в помещении - 24С.
Испытываемый высокоэффективный котел имел корпус квадратной формы, в котором были размещены две изоляционные перегородки. Для проведения испытаний использовалась горелка на жидком
топливе модели JYC-2HFLT мощностью 200 Вт. Результаты испытаний представлены в таблице.
Из приведенной таблицы видно, что через 9 мин после розжига температура выходящей воды достигла 48С, а температура отработанного газа на выходе из выпускной трубы - всего 70С, что свидетельствует о хорошем теплообмене.
По сравнению с известной технологией данное изобретение позволяет увеличить расстояние осуществления теплообмена между пламенем, газом и опускающейся распыленной водой. Оно также обеспечивает полный теплообмен и повышает коэффициент полезной теплоотдачи котла благодаря размещению в корпусе печи двух (четному количеству) ступенчатых изоляционных перегородок, разделяющих
верхнюю часть котла по вертикали и образующих непрерывный дымоотводный канал, и принудительной
подаче горячего пламени и газа вдоль этого канала.
Кроме того, данное изобретение позволяет избежать непосредственного выхода высокотемпературного пламени и газа, подаваемых горелкой-распылителем, через размещенную в верхней части котла
выпускную трубу в случае низкой плотности распыляемого водного тумана, что может приводить к недостаточному теплообмену с опускающейся водой.
К тому же изоляционные перегородки разделяют верхнюю часть корпуса печи на несколько отделений, поэтому даже в условиях высокой плотности распыления воды при опускании водяного тумана из
водораспылительной головки через промежуток между изоляционными перегородками образуется
меньшее давление, чем при свободном падении распыленной воды во всем пространстве котла. Это означает, что распылитель горелки подвергается несколько меньшему давлению и пламя не угнетается.
Кроме того, водяной туман, поступающий из водораспылительной головки, непосредственно омывает стенки котла и изоляционные перегородки, что предотвращает образование накипи, а то малое ее
количество, которое все же скапливается в котле, смывается распыленной водой, опускается в нижнюю
часть устройства и выводится через сливную трубку.
Настоящее изобретение отличается простотой и рациональностью конструкции, хорошим теплообменом, высоким коэффициентом полезной теплоотдачи, отсутствием образования накипи, сбалансированным и легко поддающимся контролю давлением, создаваемым при контакте горячего воздуха с опускающимся водяным туманом. Это изобретение может использоваться для обогрева помещений, а также
там, где необходим источник горячей воды.
-2-
017717
Краткое описание фигур
На фиг. 1 представлена схема конструкции данного изобретения;
на фиг. 2 - кривые температуры выходящей и обратной воды, а также отработанного газа.
На фигурах обозначены:
1 - водовпускная труба;
2 - водораспылительная головка;
3 - выпускная труба;
4 - корпус печи;
5 - изоляционная перегородка;
6 - дымоотводный канал;
7 - жаровая труба;
8 - горелка;
9 - водовыпускная труба;
10 - сливная труба;
11- болт;
12 - распылительная форсунка горелки;
А - температура выходящей воды;
В - температура обратной воды;
С - температура отработанного газа.
Осуществление изобретения
В нижней части высокоэффективного котла размещен резервуар для воды, а в верхней части размещен вертикальный корпус 4 теплообменного цилиндра. В нижней части корпуса 4 размещены водовыпускная труба 9 и сливная труба 10, в верхней - размещены выпускная труба 3, водовпускная труба 1, а
также водораспылительная головка 2, соединенная с водовпускной трубой 1.
В нижней части корпуса 4 печи размещена распылительная форсунка 12, сообщающаяся с горелкой. В корпусе 4 печи выполнены по меньшей мере две изоляционные перегородки 5, размещенные уступами и разделяющие верхнюю часть корпуса 4 по вертикали с образованием непрерывного дымоотводного канала 6. Распылительная форсунка 12 в корпусе 4 размещена в начале дымоотводного канала 6,
а выпускная труба 3 - в конце дымоотводного канала 6.
При практическом осуществлении изобретения водораспылительная головка 2, служащая в качестве верхней крышки корпуса 4, при помощи болта 11 непосредственно фиксируется в верхней части указанного корпуса.
Это существенно облегчает ремонт и техническое обслуживание внутренних деталей корпуса 4 и
самой водораспылительной головки 2, например ее регулярную очистку. Кроме того, чтобы чрезмерное
давление воздуха, образуемое опускающейся водой, не препятствовало выработке форсункой горелки
высокотемпературного пламени и газа (т.е. чтобы пламя горелки не угнеталось таким давлением), в месте размещения форсунки 12 размещена жаровая труба 7, проходящая непосредственно в корпус 4 печи.
Отверстие жаровой трубы 7 находится в начале дымоотводного канала 6, а выпускная труба 3 - в конце
дымоотводного канала 6.
Использование жаровой трубы 7 позволяет уменьшить воздействие давления воздуха, образуемого
опускающимся водяным туманом, на распылительную форсунку 12.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Котел, содержащий нижнюю часть, в которой размещен резервуар для воды, и верхнюю часть,
выполненную в виде вертикального теплообменного корпуса (4) печи, в нижней части которого размещены водовыпускная труба (9), сливная труба (10) и распылительная форсунка (12), сообщающаяся с
горелкой (8), а в верхней части размещены выпускная труба (3), водовпускная труба (1) и водораспылительная головка (2), соединенная с водовпускной трубой (1), отличающийся тем, что в корпусе (4) печи
выполнены по меньшей мере две изоляционные перегородки (5), размещенные уступами и разделяющие
верхнюю часть корпуса (4) печи по вертикали с образованием непрерывного дымоотводного канала (6),
причем распылительная форсунка (12) горелки размещена в начале дымоотводного канала (6), выпускная
труба (3) размещена в конце дымоотводного канала (6), а котел дополнительно содержит жаровую трубу
(7), размещенную возле распылительной форсунки (12) горелки и проходящую непосредственно в корпус (4) печи, причем отверстие жаровой трубы (7) находится в начале дымоотводного канала (6), а выпускная труба (3) - в конце дымоотводного канала (6).
2. Котел по п.1, в котором водораспылительная головка (2) выполнена в качестве верхней крышки
корпуса (4) печи и непосредственно зафиксирована в его верхней части при помощи болта (11).
-3-
017717
Фиг. 1
Фиг. 2
Евразийская патентная организация, ЕАПВ
Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
-4-