ПРЯМОТОЧНЫЙ КОТЕЛ Российский патент 1996 года по МПК F22B21/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к конструкциям прямоточного котла, используемого в качестве парового так и водогрейного режимов работы с целью теплоснабжения коммунальных, промышленных и сельских объектов.

Наиболее известным к предлагаемому техническому решению является паровой водотрубный котел КПА-500 г [1] который состоит из наружной и внутренней цилиндрических секций, имеющих форму плотно навитых змеевиков, соединенных последовательно. Горелка котла закреплена на верхней крышке котла, факел направлен сверху котла вниз. Воздух подается вентилятором в кольцевой зазор между кожухом и корпусом котла, нагревается, поднимаясь, и поступает в горелку. Продукты сгорания в топке котла опускаются, затем поднимаются между змеевиками, еще раз опускаются между наружным змеевиком и корпусом котла и через патрубок отводятся к дымовой трубе. Котел имеет сепаратор пара, в котором отделяются капельки воды и твердые нерастворенные частицы, уходящие в бак конденсата. Вода из бака подается в котел с помощью поршневого насоса. Температура питательной воды 65-80^оС.

Недостатками известной конструкции котла являются отсутствие экономайзера, высокая температура уходящих продуктов сгорания (350^оС), низкий КПД котла (80%), наличие сепаратора пара и малая теплопроизводительность. Наличие сепаратора у данного типа котла обуславливает его работу только как парового.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является прямоточный котел [2] содержащий цилиндрический кожух и поверхность нагрева из двух включенных последовательно по нагреваемой среде наружного и внутреннего винтовых змеевиков, установленных в кожухе концентрично с образованием центральной топки, а также промежуточного и периферийного газоходов, а для повышения экономичности и надежности, ужесточения и охлаждения наружного змеевика, он снабжен дополнительным трубопроводом, навитым на наружный змеевик с направлением навивки этого змеевика, включенным по нагреваемой среде перед упомянутыми змеевиками и плотно скрепленным своей периферийной поверхностью со стенкой кожуха.

Недостатками прототипа является незначительная поверхность нагрева котла, отсутствие экономайзера, малая теплопроизводительность, сложность навивки стягивающего наружного змеевика и невысокий КПД ≈ 82%
Целью изобретения является повышение КПД котла за счет увеличения поверхностей нагрева котла и встроенного в котел экономайзера спирального типа, что дает увеличение тепловой мощности котла с экономией топлива.

На фиг.1 дано вертикальное сечение котла; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 сечение Б-Б на фиг.1 (в области расположения экономайзера); на фиг. 4 вид экономайзера.

Предлагаемый водотрубный котел состоит из трех вертикальных секций 1, 2, 3, имеющих цилиндрическую форму плотно навитых стальных змеевиков, образующих вертикальные поверхности нагрева котла, причем секции 2, 3, образующие в свою очередь концентрические цилиндры из плотно навитых змеевиков, находятся внутри внешней цилиндрической секции 1, а секция 3 наименьшего диаметра относительно цилиндрических секций 1, 2 находится внутри секции 2 и составляет вертикальное пространство топочной камеры.

Котел имеет также три горизонтальные спиральные поверхности нагрева 4, 5, 6, которые образуют передний топочный экран 4, задний топочный экран 5 и конвективный задний экран 6, соединенный с опорным коллектором 7. Внутри прямоточного котла имеется встроенный конвективный трубный спиральный экономайзер, состоящий из опорного вертикального коллектора 7, соединенного системой горизонтальных труб 8, образующих спиральную поверхность нагрева экономайзера, которая соединяется с вертикальным коллектором 9, который в свою очередь соединен пакетом параллельных горизонтальных труб цилиндрической формы с выходным вертикальным коллектором 10. Коллектор 10 соединен с трубной внешней вертикальной цилиндрической поверхностью нагрева 1 в виде плотно навитых змеевиков, которая соединяется со спиральной горизонтальной поверхностью нагрева 4, образующей передний горизонтальный топочный экран, соединенный с внутренней вертикальной цилиндрической поверхностью нагрева 3, составляющей цилиндрический топочный экран, который соединен с горизонтальной спиральной поверхностью нагрева 5, соединяющейся с вертикальной поверхностью нагрева цилиндрической формы из плотно навитых змеевиков секции 2, имеющей выход из котла в промежуток изогнутой трубы горизонтальной спиральной поверхности 4 (на фиг.1-4 этот выход не показан).

К экономайзерной части котла относится горизонтальная спиральная поверхность 6, соединенная с вертикальным спорным коллектором 7 и системой горизонтальных спиральных змеевиков 8, соединенных в свою очередь с вертикальным коллектором 9. Причем вертикальный коллектор 9 соединен рядом (пакетом) запараллеленных цилиндрических труб с вертикальным коллектором 10. Из экономайзера коллектора 10 выходит труба змеевик секции 1 (плотно навитая и имеющая цилиндрическую форму. Начиная с коллектора 10 экономайзера, вода проходит все поверхности нагрева 1, 4, 3, 5, 2, соединенные последовательно. При этом предлагаемый котел может эксплуатироваться и в водогрейном режиме, причем выход воды осуществляется из вертикальной секции 3, а вертикальная секция 2 является предвключенной. Котел имеет горелочное устройство 11, установленное сверху, и выходной газоход 12 между вертикальными коллекторами 9-10. В конструкции предлагаемого котла увеличенной тепловой мощности целесообразно иметь жесткие связи секций 1, 2, 3 и переднего экрана 4, а также газовый козырек (горизонтальную перегородку) над экономайзером, выше коллекторов 9, 10 для уравновешивания аэродинамического потока продуктов сгорания в котле.

Предлагаемый водотрубный котел работает следующим образом.

Питательная вода поступает в спиральную горизонтальную поверхность 6 и, пройдя по ней, входит в опорный коллектор 7, представляющий входной коллектор экономайзера, из которого по системе горизонтальных спиральных труб 8 вода приходит в коллектор 9 и по пакету параллельных труб цилиндрической формы вода поступает в коллектор 10. Из коллектора 10 вода направляется в вертикальную секцию 1 из плотно навитых змеевиков, соединенную с горизонтальным спиральным передним топочным экраном 4, из которого вода следует в вертикальную цилиндрическую секцию 3 из плотно навитых змеевиков, соединенную в свою очередь с горизонтальным спиральным задним экраном 5 топки котла, и далее, пройдя задний экран 5, где начинается парообразование, пароводяная эмульсия поступает в вертикальную секцию 2, где происходит образование пара и его перегрев. Из секции 2 пар направляется к потребителю.

Использование: в теплоэнергетике, при получении пара и подогреве воды для теплоснабжения. Сущность изобретения: котел содержит топку и снабжен экономайзером, выполненным в виде пакета спиральных змеевиков 8, подключенных к трем вертикальным коллекторам, один из которых (коллектор 7) является опорным. Поверхность нагрева котла выполнена в виде горизонтальных плоских трубчатых спиралей 4, 5, 6 и вертикальных спиральных змеевиков 1, 2, 3, сообщенных с экономайзером через опорный коллектор 7. 4 ил.

ПРЯМОТОЧНЫЙ КОТЕЛ, содержащий топку, поверхность нагрева, включающую горизонтальные плоские трубчатые спирали, и вертикальные спиральные змеевики, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен экономайзером, выполненным в виде пакета спиральных змеевиков, подключенных к трем вертикальным коллекторам, один из которых является опорным, а поверхность нагрева выполнена в виде трех горизонтальных плоских трубчатых спиралей и трех вертикальных спиральных змеевиков, сообщенных с экономайзером через его опорный коллектор.