теплогенератор и системы теплоснабжения (варианты)

Формула изобретения

1. Теплогенератор, содержащий топочную камеру, соединенную с газоходом и потребителем, приспособления для подачи топлива, нагрева воды и получения парогазовой смеси, отличающийся тем, что выполнен в виде парогазовой камеры для нагрева воды через стенку и получения теплоносителя О-образной или любой другой формы со сферическим или любой другой формы дном, которая разделена на жидкостную, парогазовую полости и установлена над топочной камерой, откуда продукты горения любого вида топлива, подаваемого приспособлением или вручную, поступают в парогазовую полость, где выполнено устройство для их очистки, смешения с парами жидкости и понижения температуры до необходимого потребителю значения в виде ряда камер, образованных установленными по ширине парогазовой камеры вверху верхними, внизу нижними направляющими перегородками, в которых парогазовая смесь меняет свое направление, скорость, давление и контактирует с жидкостью необходимое для очистки и понижения температуры количество раз, при этом зола удаляется продувкой из донной части парогазовой камеры, а утилизатор уходящих газов выполнен в виде промывателя парогазовой смеси питательной жидкостью, подаваемой в дымовую трубу после потребителя, которой затем вместе с конденсатом от потребителя подпитывают парогазовую камеру, до уровня нижних кромок нижних направляющих перегородок.

2. Теплогенератор по п.1, отличающийся тем, что приспособление для подачи топлива выполнено в виде газовой или дизельной горелки.

3. Теплогенератор по п.1, отличающийся тем, что выполнен с открытой топочной камерой для работы в качестве камина и с шибером для такого переключения.

4. Теплогенератор по п.1, отличающийся тем, что топочная камера экранирована теплообменными трубами с подпиткой в нижний коллектор.

5. Теплогенератор по п.4, отличающийся тем, что золоудаление из топочной камеры выполнено из жидкости.

6. Теплогенератор по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что выполнен газоплотным и с подачей воздуха в топочную камеру от источника давления.

7. Теплогенератор по п.1, отличающийся тем, что его топочная камера выполнена с водяной рубашкой.

8. Теплогенератор по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что верхние направляющие перегородки выполнены с наклоном и/или на шарнирах, и с регулирующим их наклон устройством.

9. Теплогенератор по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что направляющие перегородки выполнены так, что по ширине парогазовой полости образуют перепускной канал, в сечении имеющий вид патрубка.

10. Теплогенератор по п.1, отличающийся тем, что на выходе парогазовой смеси из парогазовой камеры снабжен каплеулавливателем или циклоном.

11. Теплогенератор по п.1, отличающийся тем, что выполнен с дымососом на газоходе, установленным после потребителя.

12. Система теплоснабжения, содержащая парогазовую камеру в виде водогрейного котла с топочной камерой, соединенной с газоходом, трубопроводы для естественной циркуляции воды с нагревательными приборами, воздухосборник, отличающаяся тем, что выполнена в виде теплогенератора для получения парогазовой смеси, газоходом через запорно-регулирующее устройство соединенного с теплообменником автономной системы теплоснабжения, с естественной циркуляцией воды, выполненной поэтажно, откуда отработавшая парогазовая смесь и конденсат поступают в дымовую трубу, выполненную параллельно газоходу, затем дымовые газы отбрасываются в атмосферу, а конденсатом подпитывают парогазовую камеру, выполненную разделенной на жидкостную и парогазовую полости, куда продукты горения любого вида топлива поступают из топочной камеры для их очистки, смешения с парами жидкости и понижения температуры до необходимого потребителю значения, при этом водоподогреватель для горячего водоснабжения выполнен последним по газоходу, а газоход закрыт шибером.

13. Система теплоснабжения по п.12, отличающаяся тем, что дымовая труба выполнена с промывателем отходящих газов питательной жидкостью.

14. Система теплоснабжения по любому из п.12 или 13, отличающаяся тем, что на дымовой трубе после последнего потребителя установлен дымосос.

15. Система теплоснабжения с напольным отоплением, содержащая источник тепла, подающий, распределительный каналы, греющий канал с уклоном к сборному каналу, шибер, отличающаяся тем, что выполнена в виде теплогенератора для получения парогазовой смеси, газоходом через запорно-регулирующее устройство поэтажно соединенного с распределительным каналом и через греющие каналы - со сборным каналом, откуда отработавшая смесь и ее конденсат поступают в дымовую трубу, выполненную параллельно газоходу, затем дымовые газы отбрасываются в атмосферу, а конденсатом подпитывают парогазовую камеру, выполненную разделенной на жидкостную и парогазовую полости, куда продукты горения любого вида топлива поступают из топочной камеры для их очистки, смешения с парами жидкости и понижения их температуры до необходимого значения, при этом водоподогреватель для горячего водоснабжения выполнен последним по газоходу, а газоход закрыт шибером.

16. Система теплоснабжения по п.15, отличающаяся тем, что дымовая труба выполнена с промывателем отходящих газов питательной водой.

17. Система теплоснабжения по п.15 или 16, отличающаяся тем, что на дымовой трубе, после последнего потребителя установлен дымосос.

18. Система теплоснабжения по любому из пп.15-17, отличающаяся тем, что отопление нижнего этажа выполнено возвращаемым в цикл конденсатом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть широко использовано для автономного теплоснабжения рассредоточенных жилых и производственных объектов. Преимущественно: сельское хозяйство, дачное строительство и мелкие производственные объекты различного назначения.

Известное простое местное печное отопление, устраиваемое на рассредоточенных объектах небольшого объема, содержит теплогенератор, в топочной части которого с подсасыванием окружающего воздуха сжигается любой вид топлива. В качестве теплоносителя используются продукты горения, которые по теплопроводу в виде сети каналов или трубопроводу переносят из топочной части к нагревательным частям теплоту (Большая Советская Энциклопедия, том 31, с. 417, 1955 г.) /1/.

Недостатками такого отопительного устройства являются низкий КПД (в среднем около 0,5), большая разница температуры в разных частях отапливаемого помещения, загрязнение каналов сажей, золой, высокая ничем не регулируемая температура нагреваемых частей, оказывающая вредное воздействие на человека, загрязнение окружающей местности неочищенными дымовыми выбросами, высокая температура уходящих газов.

Наиболее близким к предлагаемому теплогенератору является устройство для получения парогазовой смеси, содержащее топочную камеру с ограждением, соединенную с газоходом и устройством для подачи топлива, экранные трубы с нижним, верхним коллекторами, и распылением горячей воды по ходу дымовых газов из верхнего коллектора. Кроме того, устройство содержит подпиточный насос, дымосос, вентилятор (Патент РФ 2098720, F 24 D 1/00, 1997 г.) /2/.

Недостатками данного устройства являются низкий КПД из-за невозврата конденсата в цикл, сложность конструкции, наличие электропотребляющих элементов, работа под избыточным давлением, работа только на одном виде топлива, что не позволяет запросто применять устройство для теплоэнергосберегающего автономного теплоснабжения рассредоточенных объектов. Отсутствует утилизация тепла уходящих газов.

Наиболее близким к предлагаемому второму варианту является система водяного отопления низкого давления с температурой горячей воды 95^oC и с естественной циркуляцией, содержащая водогрейный котел, трубопроводы, по которым циркулирует вода, нагревательные приборы, расширительный сосуд, воздухосборник (Большая Советская Энциклопедия, том 31, с. 419, 1955 г.) /3/.

Недостатком данного устройства является низкий КПД теплогенератора, где до 30% теплоты топлива выкидывается в трубу с отходящими газами, не допускает выполнения нескольких автономных между собой систем отопления, установленных на разных уровнях или далеко удаленных от котла.

Наиболее близким к предлагаемому третьему варианту является система напольного отопления, содержащая воздухоподогреватель, подающий канал, распределительный, греющий, сборный, обратный каналы и регулирующий шибер (авт. св. СССР 563542, F 24 D 5/10, 1977 г.) /4/.

Недостатками данной системы отопления являются сложность конструкции, низкий КПД, где приходится затрачивать электроэнергию и на работу теплогенератора, и на преодоление повышенного аэродинамического сопротивления системы, что не может в экономическом режиме автономно работать на рассредоточенных объектах.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в создании простого теплоэнергосберегающего теплогенератора для автономного теплоснабжения рассредоточенных жилых и производственных объектов.

Поставленная задача решается тем, что теплогенератор и системы теплоснабжения выполнены в виде парогазовой камеры для нагрева воды через стенку сосуда и получения теплоносителя в виде парогазовой смеси, например, сваренной из листовой стали, О-образной, прямоугольной, цилиндрической или любой другой формы, со сферическим, коническим, прямым или другой известной формы дном. Парогазовая камера разделена на жидкостную, парогазовую полости и установлена над топочной камерой, которая выполнена для работы с подачей топлива приспособлением, например газовой или дизельной горелкой, или вручную, или выполнена: - с открытой топочной камерой для работы в качестве камина и с шибером для такого переключения; - газоплотной с подачей воздуха, например, от дизельной или газовой горелки, или работающей под разрежением, создаваемым дымососом; - экранированной трубами теплообмена, с подпиткой в нижний коллектор и водоспускными трубами; - с золоудалением из жидкости; - с топочной камерой, выполненной с водяной рубашкой.

Продукты горения любого вида топлива - твердого, жидкого, газообразного из топочной камеры, по каналу или по дымогарной трубе поступают в парогазовую камеру, где в парогазовой полости выполнено устройство для их очистки, смешения с парами жидкости и понижения температуры генерируемого теплоносителя до необходимого для потребителя значения, выполненного в виде ряда камер, образованных последовательно установленными по ширине парогазовой камеры вверху верхними, внизу нижними направляющими перегородками, в которых парогазовая смесь меняет свое направление, скорость, давление и контактирует с жидкостью необходимое для очистки и понижения температуры количество раз, при этом в результате очистки осевшая зола удаляется продувкой из донной части парогазовой камеры, через запорно-продувочное устройство, например пробковый кран. В частных случаях выполнения камеры очистки и охлождения парогазовой смеси, направляющие перегородки крепятся и выполняются: - верхние с наклоном, например 60^o к зеркалу жидкости; - на шарнирах с изменяющим их наклон устройством; - только с верхними или только с нижними; - перегородки образуют перепускной канал, в сечении имеющий вид патрубка; - парогазовая камера выполняется без нижних, верхних направляющих перегородок; - на выходе из парогазовой камеры установлен решетчатый каплеулавливатель или циклон; - промывка и охлаждение продуктов горения выполнены через барботер; - осушка парогазовой смеси выполнена в парогазоперегревателе. Из парогазовой камеры парогазовая смесь за счет естественной тяги или в частных случаях выполнения за счет тяги дымососа, установленного за потребителем, на дымовой трубе выходит в газоход, откуда поступает к потребителю. Утилизатор теплоты уходящих газов выполнен в виде промывателя парогазовой смеси питательной жидкостью, подаваемой в дымовую трубу навстречу уходящим газам после потребителя, которой затем вместе с конденсатом подпитывают парогазовую камеру до уровня нижних кромок нижних направляющих перегородок.

Поставленная задача по второму варианту решается тем, что система теплоснабжения выполнена в виде теплогенератора для получения теплоносителя в виде парогазовой смеси, газоходом через запорно-регулирующее устройство, например шибером соединенного с теплообменником автономной системы теплоснабжения, выполненной поэтажно или покомнатно. Где теплообменник для естественной или в частных случаях выполнения принудительной циркуляции жидкости, например природной воды, соединен трубами с нагревательными приборами, которые выполнены с расширительным сосудом и воздухосборником. Отработавшая в автономном поэтажном теплообменнике парогазовая смесь и ее конденсат, за счет естественной тяги или в частных случаях за счет тяги, создаваемой дымососом, установленным на дымовой трубе последним - после подключения всех потребителей поступает в дымовую трубу, выполненную параллельно газоходу. На дымовой трубе выполнен промыватель уходящих газов питательной водой. Затем из дымовой трубы дымовые газы отбрасываются в атмосферу, а конденсат и питательная вода идут на подпитку парогазовой камеры, выполненной разделенной на жидкостную и парогазовую полости, куда продукты горения любого вида топлива поступают из топочной камеры для очистки, смешения с парами жидкости и понижения температуры до необходимого значения. При этом водоподогреватель для горячего водоснабжения выполнен - присоединен последним по газоходу, а газоход закрыт шибером.

Поставленная задача по третьему варианту решается тем, что система теплоснабжения с напольным отоплением выполнена в виде теплогенератора для получения теплоносителя в виде парогазовой смеси, газоходом через запорно-регулирующее устройство, например, шибером поэтажно или покомнатно соединенного с распределительным каналом и через греющие каналы со сборным каналом, откуда отработавшая парогазовая смесь в виде отходящих газов и ее конденсат естественной тягой, создаваемой дымовой трубой или в частных случаях выполнения, за счет тяги дымососа, установленного последним на дымовой трубе, поступают в дымовую трубу, выполненную параллельно газоходу, где дымовая труба в частных случаях выполнена с промывателем отходящих газов питательной жидкостью. Затем дымовые газы отбрасывают в атмосферу, а конденсатом и питательной жидкостью отапливают нижний этаж и затем питают парогазовую камеру, выполненную разделенной на жидкостную и парогазовую полости, куда продукты горения любого вида топлива поступают из топочной камеры для их очистки, смешения с парами жидкости и понижения температуры до необходимого для отопления значения. При этом водоподогреватель горячего водоснабжения выполнен - установлен последним по газоходу, а газоход нормально закрыт шибером.

Сущность изобретения показана на чертежах, где:

На фиг.1 показан теплогенератор для систем теплоснабжения с выносной топочной камерой.

На фиг.2 - система теплоснабжения многоэтажного объекта с поэтажной автономной системой водяного отопления и с горячим водоснабжением.

На фиг.3 - топочная камера, выполненная с водяной рубашкой.

На фиг.4-10 - случаи частного выполнения очистки.

На фиг.4-11 - система поэтажного напольного теплоснабжения с горячим водоснабжением и случаи частного выполнения теплогенератора.

На фиг.12 - вид А на фиг.11.

Пример выполнения предлагаемого решения.

Теплогенератор и системы теплоснабжения содержат парогазовую камеру 1 (фиг. 1, 2, 3 и фиг.11), разделенную на жидкостную полость 2 и парогазовую полость 3 и установленную над топочной камерой 4, где топочная камера может в различных частных случаях выполняться различным образом: - выносной и для приготовления пищи 5; - с открытой топочной камерой для работы в качестве камина 6; - с экранным теплообменником 7, где: коллектор 8, водоспускные трубы 9 и подпитка 10; - газоплотной с принудительной подачей воздуха 11; - золоудалением из жидкости 12; - с водяной рубашкой 13. Топливо любого вида сжигается в топочной камере и продукты горения по каналу 14 или по дымогарной трубе 15 поступают в парогазовую камеру для очистки, охлаждения и смешения с парами жидкости, которая выполнена в виде ряда камер 16, образованных установленными по ширине камеры вверху верхними 17, внизу нижними 18 направляющими перегородками. В частных случаях выполнения устройства очистные устройства выполняются: - направляющие перегородки: с наклоном к жидкости 19 (фиг.4 - 10), с регулируемым наклоном 20, только с верхними перегородками 21, только с нижними 22, в поперечном сечении имеющие вид патрубка 23, парогазовая камера выполнена без направляющих перегородок (не показано); - с установленным решетчатым каплеулавливателем 24 или циклоном 25, или выполнено с барботером 26. В результате очистки парогазовой смеси накопившуюся в жидкости золу продувают через линию 27. Очищенная и охлажденная парогазовая смесь за счет естественной тяги по газоходу 28 поступает к потребителю 29, таковым может быть теплообменник, водоподогреватель, пропарочная камера. В частных случаях выполнения парогазовая смесь сначала поступает в парогазоперегреватель 30, где осушаются унесенные капли, а затем в газоход и к потребителю, где за потребителем устанавливают дымосос 31 перед дымовой трубой 32. На дымовой трубе выполнено устройство 33 для промывки уходящих газов питательной водой, которой затем вместе с конденсатом от потребителя подпитывают парогазовую камеру.

Поэтажная автономная система теплоснабжения по второму варианту выполнена в виде теплоизолированного газохода 28, куда теплоноситель в виде парогазовой смеси поступает из парогазовой камеры, выполненной в виде водогрейного котла с топочной камерой, и затем через запорно-регулирующее устройство, например шибер 34 (фиг.2), поступает в теплоизолированный теплообменник 35, который трубами для естественной циркуляции воды, а в частных случаях выполнения и с принудительной циркуляцией воды соединен с нагревательным прибором 36, выполненным с расширительным и воздухосборным сосудом 37. Отработавшая в теплообменнике парогазовая смесь поступает в дымовую трубу 38, выполненную параллельно газоходу, и естественной тягой или в частных случаях выполнения принудительной тягой дымососа 39 отводится в атмосферу. Конденсат из теплообменника и питательная жидкость, промывающая дымовые газы, сливаются в дымовую трубу и затем самотеком поступают на подпитку парогазовой камеры. Подогреватель воды 40 горячего водоснабжения подключен через шибер и установлен последним по газоходу. При этом на газоходе после подключенного последнего потребителя установлено запорное устройство в виде шибера 41.

Система теплоснабжения с напольным отоплением содержит теплогенератор для получения теплоносителя в виде парогазовой смеси, газоходом 28 (фиг.11, 12) через запорно-регулирующее устройство, например шибер 34, поэтажно или покомнатно соединенного с распределительным каналом 42 и через греющие каналы 43 под уклон соединенного со сборным каналом 44, откуда отработавшая парогазовая смесь вместе с конденсатом сбрасываются в дымовую трубу 38, выполненную параллельно газоходу. В дымовой трубе отходящие газы промываются питательной жидкостью 33. Затем естественной тягой или в частных случаях дымососом 39 отходящие газы выкидываются в атмосферу, а конденсат и подпиточная жидкость, самотеком, в частных случаях выполнения через напольное отопление первого этажа 45, поступают на подпитку парогазовой камеры. Последним по газоходу выполняют подогреватель 40 горячего водоснабжения. На газоходе после последнего потребителя установлен шибер 41. В парогазовой камере также установлено запорное устройство, например шибер 46 для прямого соединения топочной камеры с газоходом, например при работе системы в режиме камина.

Теплогенератор и системы теплоснабжения работают следующим образом.

Любой вид топлива сжигается в топочной камере 4 (фиг.1-3 и 11) теплогенератора. Продукты горения по каналу 14 или по дымогарной трубе 15, передавая часть теплоты через стенки парогазовой камеры 1 жидкости 2, естественной тягой, создаваемой дымовой трубой 32, или тягой, создаваемой дымососом 31, поступают в парогазовую полость 3. Где в камерах очистки 16, за счет изменения направления, скорости, давления, контакта с жидкостью необходимое количество раз и смешения с парами жидкости продукты горения очищаются от золы, сажи и понижают свою температуру до необходимого потребителю значения, а часть теплоты аккумулируется жидкостью парогазовой камеры 1. При этом зола из жидкостной полости 2 удаляется продувкой через линию 27. Затем очищенные и охлажденные продукты горения уже в виде парогазовой смеси поступают в газоход 28 и затем в виде теплоносителя поступают к потребителю 29 (фиг.1), где происходит теплопередача на выгодных для него температурных режимах, что исключает образование накипи и создаются условия утилизации и возврата в цикл теплоты уходящих газов. Затем парогазовая смесь и ее конденсат поступают в дымовую трубу 32, где теплота уходящих газов утилизируется питательной водой 33, которой затем вместе с конденсатом, самотеком по линии 10 подпитывают парогазовую камеру 1, а отходящие газы выкидывают.

По второму варианту теплоснабжения, с автономной поэтажной системой отопления, с естественной циркуляцией воды, парогазовая смесь из газохода 28 /фиг. 2/, через запорно-регулирующее устройство 34 поступает в теплообменник 35 и отдает теплоту циркулирующей по трубам, между теплообменником 35 и нагревательными приборами 36 жидкости. Затем конденсат и парогазовая смесь поступают в дымовую трубу 38, где теплота уходящих газов утилизируется промыванием питательной водой 33, которой затем вместе с конденсатом по линии 10 подпитывают парогазовую камеру 1, а отходящие газы выкидывают в атмосферу. При этом газоход 28 закрыт шибером 41, а теплоноситель из газохода 28 полностью поступает в водоподогреватель 40 горячего водоснабжения, откуда, как и из других потребителей, конденсат и отходящие газы поступают в дымовую трубу 38.

По третьему варианту теплоснабжения парогазовая смесь из газохода 28, через запорно-регулирующее устройство 34 (фиг.11, 12) поступает в распределительный канал 42, откуда, передавая теплоту полу, по греющим каналам 43 поступает в сборный канал 44. Из сборного канала 44 парогазовая смесь и его конденсат поступает в дымовую трубу 38, где теплота уходящих газов утилизируется питательной водой 33, затем уходящие газы выкидываются в атмосферу, а питательная вода и конденсат, через отопительную систему 45 нижнего этажа, идут на подпитку парогазовой камеры 1. При этом водоподогреватель 40 горячего водоснабжения подключен последним по газоходу 28, который закрыт шибером 41.

Предлагаемый теплогенератор и системы теплоснабжения просты в устройстве, могут работать на любом виде топлива, имеют высокий КПД. Долговечны, экономичны и удобны для автономного теплоснабжения рассредоточенных жилых и производственных объектов.

Источники информации

1. Большая Советская Энциклопедия, том 31, с.417, 1955 г.

2. Патент РФ, 2098720, F 24 D 1/00, 1997. - прототип.

3. Большая Советская Энциклопедия, том 31, с.419, 1995 г. - прототип.

4. Авторское свидетельство СССР, 563542, F 24 D 5/10, 1977 г. - прототип.