RU2476779C1

RU2476779C1 - Water heater

Info

Publication number: RU2476779C1
Application number: RU2011137380/06A
Authority: RU
Inventors: Константин Владимирович Осинцев; Владимир Владимирович Осинцев; Татьяна Ивановна Осинцева; Николай Владимирович Карнаухов; Любовь Михайловна Сальникова; Евгений Васильевич Торопов
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2013-02-27

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: water heater is proposed, comprising a cylindrical body with internal vertical smoke tubes, a prechamber with tangential nozzles for input of combustion products, air and natural gas, a vertical confusor postchamber and an exhaust tube installed above it, at the same time the water reservoir, the postchamber and the exhaust tube are installed axisymmetrically and serially on the prechamber to form a gas tract of the water heater. The nozzle of cold water supply is perforated and built into a reservoir via a central part of its bottom slab, and the nozzle of the heated water drain is installed radially. The nozzles for gas input are laid into vertical rows and are installed in the prechamber body tangentially to the outer surface of the cold water supply nozzle. The water heater is additionally equipped with gas flues of recirculation, connecting the postchamber with nozzles for input of combustion products and air.

EFFECT: higher efficiency of operation due to reduction of gas tract resistance and reduced emission of nitrogen oxides into atmosphere.

6 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на мини-ТЭЦ, оснащенных газотурбоэлектрогенераторами.The invention relates to energy and can be used at mini-CHPs equipped with gas turbine generators.

Известны водонагреватели ТЭЦ, оснащенных газотурбоэлектрогенераторными установками для выработки электроэнергии и теплоты. Электроэнергия вырабатывается электрогенераторами, установленными на валу с газовыми турбинами, а перед турбинами размещают специальные камеры сгорания, сжигающие природный газ и вырабатывающие высокотемпературные продукты сгорания при высоком давлении. Эти продукты направляют на рабочие лопатки газовых турбин, обеспечивая вращение вала последних, а с ним и вала электрогенератора. Отработанные в турбине продукты сгорания при температуре 400-500°С направляют в водонагреватели подключенных систем отопления и горячего водоснабжения (Промышленные тепловые электростанции. Под ред. Е.Я.Соколова. М.: Энергия, 1979. - с.120-129).Known water heaters of thermal power plants equipped with gas turbine-generating plants for generating electricity and heat. Electricity is generated by electric generators mounted on a shaft with gas turbines, and special combustion chambers that burn natural gas and produce high-temperature combustion products at high pressure are placed in front of the turbines. These products are sent to the working blades of gas turbines, providing rotation of the shaft of the latter, and with it the shaft of the generator. The combustion products worked out in the turbine at a temperature of 400-500 ° C are sent to the water heaters of the connected heating and hot water supply systems (Industrial Thermal Power Plants. Edited by E. Ya. Sokolov. M.: Energy, 1979. - p.120-129).

Недостаток используемых водонагревателей заключается в несовершенстве их конструкций, неадаптированных к переменному характеру нагрузок теплопотребления, что ухудшает экологические и экономические параметры ТЭЦ.The disadvantage of the water heaters used is the imperfection of their designs, not adapted to the variable nature of the heat consumption loads, which worsens the environmental and economic parameters of the CHP.

Известен водонагреватель газотурбоэлектрогенератора, содержащий форкамеру для ввода и равномерного перераспределения параметров потока продуктов сгорания, газоход с трубами для нагрева потоков воды, патрубки ввода и отвода холодной и нагретой воды, посткамеру и выхлопную трубу (Я.И.Шнеэ. Газовые турбины. М.: Машгиз, 1960. - с.366-377).Known water heater gas turbine generator, containing a prechamber for entering and uniformly redistributing the parameters of the flow of combustion products, a flue with pipes for heating water flows, pipes for entering and removing cold and heated water, a post-chamber and an exhaust pipe (Ya. I. Schnee. Gas turbines. M .: Mashgiz, 1960 .-- p. 366-377).

Недостаток водонагревателя - неадаптированность к переменному графику теплопотребления, высокое сопротивление газового тракта, низкий КПД нагрева воды.The disadvantage of a water heater is the lack of adaptation to a variable heat consumption schedule, high gas path resistance, low water heating efficiency.

Известен водонагреватель, содержащий установленные последовательно вертикально и осесимметрично экранированные вертикальную форкамеру топочного типа с соплами для ввода воздуха, продуктов сгорания и природного газа, газоход с водотрубным теплообменником, имеющим посткамеру, выхлопную трубу, патрубки ввода и отвода холодной и нагретой воды (Котельные установки. Том II. Под общей редакцией Э.И.Ромма. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1946, с.109-116).A water heater is known that contains vertically and axially symmetrically shielded vertical combustion chamber type nozzles with nozzles for introducing air, products of combustion and natural gas, a gas duct with a water pipe heat exchanger having a chamber, an exhaust pipe, cold and heated water inlet and outlet pipes (Boiler units. Tom. Volume. II. Under the general editorship of E.I. Romm. M.-L .: Gosenergoizdat, 1946, pp. 109-116).

Недостаток водонагревателя - неадаптированность к переменному графику теплопотребления, низкий КПД нагрева воды, высокое сопротивление газового тракта.The lack of a water heater is the lack of adaptation to a variable heat consumption schedule, low efficiency of water heating, high resistance of the gas path.

Известен водонагреватель, содержащий форкамеру для организации зажигания газа, патрубки для ввода газа и воздуха, установленные в корпусе форкамеры, резервуар, имеющий цилиндрический корпус и боковые стены с отверстиями, параллельные корпусу проточные дымогарные трубы, установленные в отверстиях боковых стен, посткамеру и вертикальную выхлопную трубу (В.И.Панин. Котельные установки малой и средней мощности. М.: Издательство литературы по строительству, 1968. - с.162-169).A water heater is known, comprising a pre-chamber for organizing gas ignition, nozzles for introducing gas and air installed in the pre-chamber housing, a tank having a cylindrical body and side walls with openings, flowing smoke tubes parallel to the body, installed in side wall openings, a post-chamber and a vertical exhaust pipe (V.I. Panin. Boiler plants of small and medium power. M: Publishing house of building literature, 1968. - p.162-169).

Наиболее близкий аналог предлагемому устройству - водонагреватель, содержащий резервуар, имеющий вертикальный цилиндрический корпус, размещенные внутри вертикальные проточные дымогарные трубы, подовое и потолочное перекрытия с отверстиями для прохода и крепления проточных дымогарных труб, патрубками подачи холодной и отвода нагретой воды, имеющими внутреннюю и внешнюю поверхности, многофункциональную форкамеру, имеющую собственный вертикальный цилиндрический корпус с внутренней и внешней поверхностями, тангенциальными соплами для ввода продуктов сгорания, воздуха и природного газа с вертикальными плоскостями симметрии и подовое перекрытие, вертикальную конфузорную посткамеру и установленную над ней выхлопную трубу, при этом резервуар, посткамера и выхлопная труба установлены осесимметрично и последовательно на форкамере с образованием газового тракта водонагревателя, имеют общую вертикальную ось (В.И.Панин. Котельные установки малой и средней мощности. М.: Издательство литературы по строительству, 1968. - с.169-172).The closest analogue to the proposed device is a water heater containing a tank having a vertical cylindrical body, vertical flowing smoke tubes placed inside, a floor and ceiling floors with holes for the passage and fastening of flowing smoke pipes, cold and hot water outlet pipes having internal and external surfaces , a multifunctional prechamber having its own vertical cylindrical body with inner and outer surfaces, tangential nozzles for I enter the combustion products, air and natural gas with vertical planes of symmetry and the underfloor, the vertical confuser post-chamber and the exhaust pipe installed above it, while the tank, post-chamber and exhaust pipe are mounted axisymmetrically and sequentially on the prechamber with the formation of the gas path of the water heater, have a common vertical axis (V.I. Panin. Boiler plants of small and medium power. M: Publishing house of building literature, 1968. - p. 169-172).

Недостаток водонагревателя - низкий КПД нагрева воды, большое сопротивление газового тракта, высокий выход оксидов азота с продуктами сгорания в атмосферу.The disadvantage of a water heater is the low efficiency of water heating, the high resistance of the gas path, the high yield of nitrogen oxides with combustion products into the atmosphere.

Задача изобретения - повышение КПД нагрева воды, снижение сопротивления газового тракта, уменьшение выхода оксидов азота с продуктами сгорания в атмосферу.The objective of the invention is to increase the efficiency of heating water, reducing the resistance of the gas path, reducing the yield of nitrogen oxides with combustion products into the atmosphere.

Для достижения поставленной задачи в водонагревателе, содержащем резервуар, имеющий вертикальный цилиндрический корпус, размещенные внутри вертикальные проточные дымогарные трубы, подовое и потолочное перекрытия с отверстиями для прохода и крепления проточных дымогарных труб, патрубками подачи холодной и отвода нагретой воды, имеющими внутреннюю и внешнюю поверхности, многофункциональную форкамеру, имеющую собственный вертикальный цилиндрический корпус с внутренней и внешней поверхностями, тангенциальными соплами для ввода продуктов сгорания, воздуха и природного газа с вертикальными плоскостями симметрии и подовое перекрытие, вертикальную конфузорную посткамеру и установленную над ней выхлопную трубу, при этом резервуар, посткамера и выхлопная труба установлены осесимметрично и последовательно на форкамере с образованием газового тракта водонагревателя, имеют общую вертикальную ось, согласно изобретению, патрубок подачи холодной воды встроен в резервуар через центральную часть его подового перекрытия, внутри резервуара равномерно перфорирован отверстиями, выведен наружу вдоль общей вертикальной оси через подовое перекрытие форкамеры с образованием внутри форкамеры кольцевого канала, а патрубок отвода нагретой воды установлен радиально в корпусе резервуара с примыканием к его потолочному перекрытию, тангенциальные сопла для ввода продуктов сгорания и воздуха имеют вертикальную щелевую форму и установлены по касательным к внутренней поверхности корпуса форкамеры со смещением друг относительно друга на 180°, сопла для ввода газа скомпонованы в вертикальные ряды и установлены в корпусе форкамеры по касательной к внешней поверхности патрубка подачи холодной воды, вертикальные плоскости симметрии сопл для ввода газа смещены относительно вертикальной плоскости симметрии воздушного сопла в направлении выхода воздушного потока на угол 80-100°, водонагреватель оснащен дополнительно газоходами рециркуляции, соединяющими посткамеру с соплами для ввода продуктов сгорания и воздуха.To achieve this goal, in a water heater containing a tank having a vertical cylindrical body, vertical flowing smoke tubes placed inside, floor and ceiling floors with holes for the passage and fastening of flowing smoke pipes, cold supply pipes and heated water outlet having internal and external surfaces, multifunctional prechamber with its own vertical cylindrical body with internal and external surfaces, tangential nozzles for inputting products Combustion gas, air and natural gas with vertical planes of symmetry and a floor overlap, a vertical confuser chamber and an exhaust pipe mounted above it, while the tank, chamber and exhaust pipe are mounted axisymmetrically and sequentially on the chamber with the formation of the gas path of the water heater, have a common vertical axis, according to the invention, the cold water supply pipe is integrated into the tank through the central part of its hearth floor, the holes are uniformly perforated inside the tank and, brought out along a common vertical axis through the hearth of the prechamber with the formation of an annular channel inside the prechamber, and the heated water outlet pipe is installed radially in the tank body adjacent to its ceiling, the tangential nozzles for introducing combustion products and air have a vertical slotted shape and are installed tangential to the inner surface of the chamber of the prechamber with a 180 ° offset relative to each other, the nozzles for introducing gas are arranged in vertical rows and installed in the housing pre-chambers on the tangent to the outer surface of the cold water supply pipe, the vertical plane of symmetry of the gas injection nozzles are offset relative to the vertical plane of symmetry of the air nozzle in the direction of the air flow exit by an angle of 80-100 °, the water heater is additionally equipped with recirculation ducts connecting the post-chamber with nozzles for product introduction combustion and air.

Выполнением водонагревателя из сборной вертикальной осесимметричной последовательной конструкции с форкамерой, имеющей кольцевой канал, дымогарными трубами, резервуаром, посткамерой и дымовой трубой, образующими общий прямоточный газовый тракт, достигается снижение сопротивления последнего в сравнении с ближайшим аналогом; при встраивании патрубка подачи холодной воды в резервуар через центральную часть его подового перекрытия, с равномерным перфорированием внутри резервуара, выводом патрубка вдоль вертикальной оси водонагревателя через подовое перекрытие форкамеры с образованием внутри форкамеры кольцевого канала, установки патрубка отвода нагретой воды радиально в корпусе резервуара с примыканием к его потолочному перекрытию и установки газоходов рециркуляции между посткамерой и соплами ввода продуктов сгорания и воздуха при одновременном использовании вертикальных щелевых сопл для ввода продуктов сгорания и воздуха, установленных друг относительно друга на 180° по касательным к внутренней поверхности корпуса форкамеры, а также сопл ввода природного газа с размещением в вертикальных рядах с внешней стороны воздушного сопла под углом α=80-100° к его вертикальной плоскости симметрии по касательной к внешней поверхности патрубка подачи холодной воды обеспечивается минимизация теплового перекоса в форкамере, повышение КПД нагрева воды в резервуаре за счет снижения неравномерности обогрева водного объема, уменьшение концентрации оксидов азота в выводимых продуктах сгорания за счет растягивания воспламенения газа в кольцевом канале и балластирования факела газами рециркуляции. В диапазоне угла α=80-100° уровень концентрации оксидов азота минимален; при отклонении угла α<80° и α>100° концентрация оксидов азота резко скачкообразно увеличивается.By performing a water heater from a prefabricated vertical axisymmetric sequential design with a pre-chamber having an annular channel, smoke tubes, a tank, a post-chamber and a chimney forming a common direct-flow gas path, a decrease in the resistance of the latter is achieved in comparison with the closest analogue; when embedding a cold water supply pipe into the tank through the central part of its bottom floor, with uniform perforation inside the tank, discharging the pipe along the vertical axis of the water heater through the front floor of the prechamber with the formation of an annular channel inside the prechamber, installing the heated water outlet pipe radially in the tank body adjacent to its ceiling and installation of recirculation flues between the post-chamber and the nozzles of the input of combustion products and air while using the use of vertical slotted nozzles for introducing combustion products and air 180 ° relative to each other tangentially to the inner surface of the prechamber housing, as well as natural gas injecting nozzles arranged in vertical rows on the outside of the air nozzle at an angle α = 80-100 ° to its vertical plane of symmetry tangent to the outer surface of the cold water supply pipe minimizes heat distortion in the prechamber, increases the efficiency of heating water in the tank by reducing unevenness bogreva aqueous volume, reducing the concentration of nitrogen oxides in combustion products derivable by stretching ignition of gas in the annular channel and ballasting flame recirculation gases. In the angle range α = 80-100 °, the level of concentration of nitrogen oxides is minimal; with an angle deviation of α <80 ° and α> 100 °, the concentration of nitrogen oxides increases abruptly abruptly.

Водонагреватель представлен на чертеже, где на фиг.1 показан вид сбоку; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез по Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - вид В на фиг.1; на фиг.5 - вид Г на фиг.1; на фиг.6 - вид Д на фиг.3.The water heater is shown in the drawing, where in Fig.1 shows a side view; figure 2 is a section along aa in figure 1; figure 3 is a section along BB in figure 1; figure 4 is a view In figure 1; in Fig.5 is a view of G in Fig.1; in Fig.6 is a view of D in Fig.3.

Водонагреватель на фиг.1-6 содержит резервуар 1, имеющий вертикальный цилиндрический корпус 2, размещенные внутри корпуса 2 вертикальные проточные дымогарные трубы 3, подовое и потолочное перекрытия 4, 5 соответственно с отверстиями 6, 7 для прохода и крепления сваркой проточных дымогарных труб 3, патрубок 8 подачи холодной воды с внутренней и внешней поверхностями 9, 10 и патрубок 11 отвода нагретой воды с внутренними и внешними поверхностями 12, 13 соответственно, многофункциональную форкамеру 14, имеющую собственный вертикальный цилиндрический корпус 15 с внутренней и внешней поверхностями 16, 17 соответственно, тангенциальными соплами 18, 19, 20 для ввода продуктов сгорания, воздуха и природного газа соответственно с вертикальными плоскостями симметрии 21, 22, 23 соответственно, а также подовое перекрытие 24; кроме того, водонагреватель оборудован вертикально-конфузорной посткамерой 25 и установленной над ней выхлопной трубой 26, при этом резервуар 1, посткамера 25 и выхлопная труба 26 установлены осесимметрично и последовательно на форкамере 14, имеющей кольцевой канал 30 с образованием общего газового тракта водонагревателя. Особенностью водонагревателя является то, что патрубок 8 подачи холодной воды встроен в резервуар 1 через центральную часть его подового перекрытия 4, внутри резервуара 1 патрубок 8 равномерно перфорирован отверстиями 29, выведен наружу вдоль общей вертикальной оси 27 через подовое перекрытие 24 форкамеры 14 с образованием внутри форкамеры 14 кольцевого канала 30, а патрубок 11 отвода нагретой воды установлен радиально в корпусе 15 резервуара 14 с примыканием к его потолочному перекрытию 5; тангенциальные сопла 18, 19 для ввода продуктов сгорания и воздуха имеют вертикально-щелевую форму и установлены по касательным 27, 28 к внутренней поверхности 16 корпуса 15 форкамеры 14 со смещением друг относительно друга на 180 град. сопла 20 для ввода газа размещены в вертикальный ряд вдоль собственной вертикальной плоскости симметрии 23 в корпусе 15 форкамеры 14 по касательной 31 наружной поверхности 10 патрубка 8; вертикальная плоскость симметрии 23 сопл 20 для ввода газа смещена относительно вертикальной плоскости симметрии 22 воздушного сопла 19 на угол α=80-100°. Водонагреватель дополнительно оснащен газоходами 32, 33 рециркуляции с вентиляторами 34, 35, соединяющими посткамеру 25 с соплами 18, 19 для ввода продуктов сгорания и воздуха.The water heater in figures 1-6 contains a tank 1, having a vertical cylindrical body 2, vertical flowing smoke tubes 3, a hearth and ceiling 4, 5, respectively, with holes 6, 7 for passage and fastening by welding flowing smoke tubes 3, located inside the housing 2, a cold water supply pipe 8 with internal and external surfaces 9, 10 and a heated water discharge pipe 11 with internal and external surfaces 12, 13, respectively, a multi-function prechamber 14 having its own vertical cylindrical building 15 with inner and outer surfaces 16, 17, respectively, tangential nozzles 18, 19, 20 for introducing products of combustion, air and natural gas, respectively, with vertical planes of symmetry 21, 22, 23, respectively, as well as hearth floor 24; in addition, the water heater is equipped with a vertically confused post-chamber 25 and an exhaust pipe 26 mounted above it, while the tank 1, the post-chamber 25 and the exhaust pipe 26 are mounted axisymmetrically and sequentially on the prechamber 14 having an annular channel 30 with the formation of a common gas path of the water heater. A feature of the water heater is that the cold water supply pipe 8 is built into the tank 1 through the central part of its hearth 4, inside the tank 1 the pipe 8 is uniformly perforated with holes 29, it is brought out along the vertical axis 27 through the hearth 24 of the prechamber 14 with the formation of a prechamber 14 of the annular channel 30, and the pipe 11 of the outlet for heated water is installed radially in the housing 15 of the tank 14 with an adjoining to its ceiling 5; tangential nozzles 18, 19 for introducing combustion products and air have a vertically slit shape and are mounted tangentially 27, 28 to the inner surface 16 of the housing 15 of the pre-chamber 14 with an offset of 180 degrees from each other. nozzles 20 for introducing gas are placed in a vertical row along their own vertical plane of symmetry 23 in the housing 15 of the prechamber 14 along the tangent 31 of the outer surface 10 of the pipe 8; the vertical plane of symmetry 23 of the nozzles 20 for introducing gas is shifted relative to the vertical plane of symmetry 22 of the air nozzle 19 by an angle α = 80-100 °. The water heater is additionally equipped with recirculation ducts 32, 33 with fans 34, 35 connecting the post-chamber 25 with nozzles 18, 19 for introducing combustion products and air.

Работа водонагревателя в основных режимах осуществляется путем подачи в резервуар 1 потока воды 36 через патрубок 8 и продуктов сгорания 37, поступающих от источника, в частности газотурбоэлектрогенератора (на фиг.1-6 источник не показан) через сопло 18, передачи теплоты от продуктов сгорания 36 воде 37 в резервуаре 1 и отвода нагретой воды 38 через патрубок 11 и охлажденных продуктов сгорания 39 через выхлопную трубу 26. При снижении на источнике расхода продуктов сгорания 37 включают сопло 19, в форкамеру 14 поступает воздух 40; вместе с воздухом 40 в форкамеру 14 через сопла 20 струями 41 подают природный газ; при поступлении воздуха 40 и газа 41 в форкамеру 14 происходит воспламенение и горение газа с выделением теплоты. Количество теплоты сгораемого газа компенсирует количество теплоты продуктов сгорания 37, выведенного из источника. Для регулирования температурного уровня в форкамере 14 и равномерности скоростного поля вентиляторами 34, 35 через газоходы 32, 33 из посткамеры 25 в сопла 18 и 19 вводят потоки газов рециркуляции 42, 43 соответственно.The operation of the water heater in the main modes is carried out by supplying to the tank 1 a stream of water 36 through the pipe 8 and combustion products 37 coming from a source, in particular a gas turbine generator (a source is not shown in Figs. 1-6) through a nozzle 18, transferring heat from the combustion products 36 water 37 in the tank 1 and the removal of heated water 38 through the pipe 11 and the cooled combustion products 39 through the exhaust pipe 26. When reducing at the source of consumption of the combustion products 37 include a nozzle 19, air 40 enters the prechamber 14; together with air 40, natural gas is supplied to the prechamber 14 through nozzles 20 by jets 41; when air 40 and gas 41 enter the prechamber 14, gas ignites and burns with heat. The amount of heat of the combustible gas compensates for the amount of heat of the combustion products 37 removed from the source. To control the temperature level in the prechamber 14 and the uniformity of the velocity field by the fans 34, 35 through the ducts 32, 33 from the post-chamber 25, the recirculation gas flows 42, 43 are introduced into the nozzles 18 and 19, respectively.

Выполнением водонагревателя из сборной вертикальной осесимметричной последовательной конструкции с форкамерой 14, имеющей кольцевой канал 30, дымогарными трубами 3, резервуаром 1, посткамерой 25 и дымовой трубой 26, образующими общий прямоточный газовый тракт, достигается снижение сопротивления последнего в сравнении с ближайшим аналогом; при встраивании патрубка 8 подачи холодной воды в резервуар 1 через центральную часть его подового перекрытия 4, с равномерным перфорированием внутри резервуара, выводом патрубка 8 вдоль вертикальной оси водонагревателя через подовое перекрытие 24 форкамеры 14 с образованием внутри форкамеры 14 кольцевого канала 30, установки патрубка 11 отвода нагретой воды радиально в корпусе резервуара 1 с примыканием к его потолочному перекрытию 5 и установки газоходов 32, 33 рециркуляции между посткамерой 25 и соплами 18, 19 ввода продуктов сгорания и воздуха при одновременном использовании вертикальных щелевых сопл 18, 19 для ввода продуктов сгорания и воздуха, установленных друг относительно друга на 180° по касательным к внутренней поверхности 16 корпуса 15 форкамеры 14, а также сопл 20 ввода природного газа с размещением в вертикальных рядах с внешней стороны воздушного сопла 19 под углом α=80-100° к его вертикальной плоскости симметрии 22 по касательной 31 к внешней поверхности 10 патрубка 8 подачи холодной воды обеспечивается минимизация теплового перекоса в форкамере 14, повышение КПД нагрева воды в резервуаре 1 за счет снижения неравномерности обогрева водного объема, уменьшение концентрации оксидов азота в выводимых продуктах сгорания 39 за счет растягивания воспламенения газа в кольцевом канале 30 и балластирования факела газами рециркуляции. В диапазоне угла α=80-100° уровень концентрации оксидов азота минимален; при отклонении угла α<80° и α>100° концентрация оксидов азота резко скачкообразно увеличивается.By performing a water heater from a prefabricated vertical axisymmetric sequential design with a prechamber 14 having an annular channel 30, smoke tubes 3, a tank 1, a postchamber 25 and a chimney 26 forming a common direct-flow gas path, a decrease in resistance of the latter is achieved in comparison with the closest analogue; when embedding the pipe 8 for supplying cold water to the tank 1 through the central part of its underfloor 4, with uniform perforation inside the tank, the outlet of the pipe 8 along the vertical axis of the water heater through the underfloor 24 of the pre-chamber 14 with the formation of an annular channel 30 inside the pre-chamber 14, the installation of the outlet pipe 11 of heated water radially in the tank body 1 adjacent to its ceiling 5 and installation of gas ducts 32, 33 recirculation between the post-chamber 25 and the nozzles 18, 19 of the input of combustion products and air p When using simultaneously vertical slotted nozzles 18, 19 for introducing combustion products and air 180 ° relative to each other tangentially to the inner surface 16 of the housing 15 of the pre-chamber 14, as well as nozzles 20 for introducing natural gas in vertical rows on the outside of the air nozzle 19 at an angle α = 80-100 ° to its vertical plane of symmetry 22 along tangent 31 to the outer surface 10 of the cold water supply pipe 8 minimizes thermal distortion in the pre-chamber 14, increases the efficiency of heating water in the tank 1 by reducing the unevenness of heating the water volume, reducing the concentration of nitrogen oxides in the exhaust products of combustion 39 by stretching the ignition of the gas in the annular channel 30 and ballasting the torch with recirculation gases. In the angle range α = 80-100 °, the level of concentration of nitrogen oxides is minimal; with an angle deviation of α <80 ° and α> 100 °, the concentration of nitrogen oxides increases abruptly abruptly.

Возможна установка сопл 20 для ввода газа в несколько вертикальных рядов с рассредоточением установочных вертикальных плоскостей 23 в корпусе 15 форкамеры 14 в пределах угла α=80-100° (на чертежах не показано).It is possible to install nozzles 20 for introducing gas in several vertical rows with a dispersion of the mounting vertical planes 23 in the housing 15 of the prechamber 14 within the angle α = 80-100 ° (not shown in the drawings).

Использование водонагревателя связано с ТЭЦ, оборудуемых газотурбоэлектрогенераторами при его установке в газоходе сброса продуктов сгорания из газовой турбины. Регулированием расходов воздуха, природного газа и газов рециркуляции, вводимых в форкамеру, компенсируют дефицит выработки теплоты газотурбоэлектрогенераторами и потребления тепловой энергии системами отопления и горячего водоснабжения.The use of a water heater is associated with a CHPP equipped with gas turbine-electric generators when it is installed in a flue gas discharge of combustion products from a gas turbine. By regulating the flow of air, natural gas and recirculation gases introduced into the prechamber, they compensate for the shortage of heat production by gas turbine generators and the consumption of thermal energy by heating systems and hot water supply.

Claims

A water heater comprising a tank having a vertical cylindrical body, vertical flowing smoke tubes placed inside, a floor and ceiling with openings for the passage and fastening of flowing smoke pipes, cold and hot water outlet pipes having internal and external surfaces, a multi-function prechamber having its own vertical cylindrical body with inner and outer surfaces, tangential nozzles for introducing combustion products, air and natural behind with vertical planes of symmetry and a hearth floor, a vertical confuser post-chamber and an exhaust pipe mounted above it, while the tank, post-chamber and exhaust pipe are mounted axisymmetrically and sequentially on the prechamber with the formation of the gas path of the water heater, have a common vertical axis, characterized in that the supply pipe cold water is built into the tank through the central part of its bottom floor, inside the tank it is evenly perforated with holes, brought out along a common vertical axis through the hearth of the prechamber with the formation of an annular channel inside the prechamber, and the heated water outlet is installed radially in the tank body adjacent to its ceiling, the tangential nozzles for introducing combustion products and air have a vertical slot shape and are installed tangentially to the inner surface of the housing prechambers with 180 ° offset relative to each other, gas injection nozzles arranged in vertical rows and installed in the prechamber housing tangentially to the outer the surface of the cold water supply pipe, the vertical plane of symmetry of the gas injection nozzles are offset relative to the vertical plane of symmetry of the air nozzle in the direction of the airflow exit by an angle of 80-100 °, the water heater is additionally equipped with recirculation ducts connecting the post-chamber with nozzles for introducing combustion products and air.