Тепловые трубы – ключ к совершенству котлов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тепловые трубы - ключ к совершенству котлов

В.М. Лапковский

директор фирмы «Теплоэффект»

г. Москва

Тепловая труба, работающая в гравитационном режиме (термосифон), представляет собой герметически закрытую трубу, внутри которой находится вода, занимающая часть объема, другая часть объема - под разрежением. Один из концов термосифона, воспринимающий тепловой поток, называется испарительным, другой, отдающий тепло, конденсаторным. Термосифон устанавливается вертикально так, чтобы нижний испарительный конец находился в зоне с высокой температурой (топка, газоход и т.п.), а верхний конденсаторный - в зоне с относительно низкой температурой, в водяном контуре (водяной коллектор, барабан котла и т. п.). Вода в нижнем испарительном конце вскипает в зависимости от глубины вакуума, уже при температурах значительно ниже 100 °С. Пар поднимается вверх в конденсаторный конец термосифона, который находится в «холодной» зоне, где происходит конденсация пара. Конденсат, равномерно распределяясь по поверхности стенки, под воздействием гравитационных сил перемещается вниз к испарительному концу, обеспечивая его равномерное охлаждение.

Автором, начиная с 1996 г., были последовательно проведены экспериментальные работы, позволившие сделать однозначный вывод о способности термосифона, при определенных соотношениях длин испарительного и конденсаторного концов и степени наполненности водой, переносить тепловые потоки до 46,5 кВт/м² (40000 Ккал/м².ч) и выдерживать топочные температурные напоры до 1500-1800 °С. Эта способность позволяет, при наличии расчетного уровня циркуляции во вторичном контуре, помещать испарительные концы тепловых труб непосредственно в зону факела без опасности их пережога.

В настоящее время восемь двухконтурных котлов с термосифонами в первом контуре работают в котельных Московской области, первый из них работает с 1997 г. Однако ни на одном из них не были учтены идеи автора в полной мере. Была изготовлена уменьшенная модель трехконтурного водогрейного котла, предназначенного для сжигания всех видов топлива - от твердого до жидкого. Третий контур выполнен для того, чтобы иметь возможность в любом режиме работы котла получать прямую котловую воду с температурой 60 °С и более и использовать её в поверхностном теплообменнике системы горячего водоснабжения. Габариты котла при работе на твердом топливе 390х550х750 мм. Объем топки 0,06 м³. В этой модели были реализованы все преимущества котлов с термосифонами, позволяющие получить максимальный энергогенерирующий потенциал единицы объёма топки при минимальной металлоемкости за счет использования в качестве экранных поверхностей цельнотянутых труб с 016X3.

При испытаниях, проводимых «ЭКОТЕПЛОГАЗОМ», котел выработал мощность 80 кВт, при этом температура уходящих газов составила 117 °С. Котел был нагружен до предельной возможности газораспределительного пункта «ЭКОТЕПЛОГАЗА» и вполне мог произвести 100 кВт тепловой энергии и даже более. При нагрузке 80 кВт его КПД составил 94%, а содержание окислов азота - в пределах норматива. Для сравнения: котлы с такой же производительностью, проходящие экспертизу в «ЭКОТЕПЛОГАЗЕ» имеют КПД до 85 %, внешний объем в 4-5 раз больший и содержание окислов азота выше нормативного.

Котлы с термосифонными трубами превосходят котлы традиционных конструкций практически по всем показателям:

энергогенерирующий потенциал единицы внешнего объема в 2-2,5 раза выше;

КПД на 0,5-1,0% выше;

металлоемкость на 50-70% ниже;

надежность - на порядки выше.

В ходе исследований накоплен практический опыт по определению количества водяного наполнителя и соотношению длин испарительного и конденсаторного концов в зависимости от расположения термосифона в нагреваемой зоне и от термических условий его работы. Отработана простая технология изготовления тепловых труб. Разработаны проекты конструкций котлов на газе мощностью 80, 600 и 1500 кВт, которые могут быть изготовлены и установлены в котельных или в частных домах.

В настоящее время разработан проект на основе технического решения, поданного во ВНИИГПЭ, для получения патента на изобретение, согласно которому термосифоны устанавливаются в топочную зону верхних барабанов котлов ДКВР с целью повышения их мощности на 25-35%, а КПД на 4-6 %.

Специалисты издательства «Новости теплоснабжения» выехали на места эксплуатации котлов с тепловыми трубами. Комментарии читайте в следующем номере.

водогрейный котел топочный термосифон

Размещено на Allbest.ru