ОТОПИТЕЛЬНЫЙ КОТЕЛ Российский патент 1996 года по МПК F24H1/00 F22B1/02 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в котельных малой мощности.

Известен стальной водогрейный котел НИИСТУ-5 (1), который состоит из передней, трех-пяти средних и задней секций, которые при монтаже соединяются сваркой. Задняя и передняя стенки котла представляют собой экраны из вертикальных труб, задняя на всю высоту котла, передняя от верха котла до уровня размещения горелочного устройства. Средние секции выполнены из Г-образных труб, соединенных с центральным коллектором вверху и боковыми коллекторами внизу. В средних и задних секциях установлены вертикальные стальные ребра, приваренные по оси между трубами, и прерывистые, приваренные со стороны обмуровки, образуя конвективные газоходы.

Основным недостатком этого котла является низкий коэффициент полезного действия ввиду недостаточной развитости поверхностей нагрева, т.к. котел работает с высокими температурами уходящих газов порядка 200.300,^oС.

Известен отопительный котел "Луга" (2), который принят за прототип.

Известный котел содержит топочную камеру с передним, задним, потолочным и боковыми экранами, конвективный пучок из горизонтальных труб, размещенный в опускном газоходе, отделенном от топочной камеры перегородкой.

Передний экран этого котла выполнен из горизонтальных труб, задний экран образован вертикальными трубами. Один из боковых экранов образован вертикальными трубами, а трубы другого бокового экрана переходят в горизонтальные трубы верхнего яруса потолочного экрана. Потолочный экран выполнен двухъярусным из горизонтальных труб. Трубы нижнего яруса потолочного экрана являются продолжением труб заднего экрана, а верхнего яруса одного из боковых экранов.

Основным недостатком этого котла является очень низкий коэффициент полезного действия, т.к. К.П.Д. является одной из важнейших характеристик котла и показывает эффективность использования в нем тепла. Кроме того, большие потери мощности, возникающие при движении воды в трубах котла, а особенно большие местные потери при наличии перемычек, вызванные геометрическими размерами перемычек, изменением скорости потока. Эти местные потери напора вызывают дополнительные затраты мощности на их преодоление, а в конечном счете влияют на общий К.П.Д. котла.

Как изложено выше, у известного котла передний экран выполнен из горизонтальных труб, а задний экран образован вертикальными трубами.

Газы, образующиеся в топке при горении топлива, движутся вверх, затем поворачивают на 90^o. Следовательно, передний экран омывается газами при поперечном обтекании и также при поперечном обтекании омывается газами и задний экран.

Ввиду этого коэффициент использования поверхности нагрева значительно уменьшен вследствие неравномерного омывания труб и частичного перетекания газов, а также и образования застойных зон. Этот существенный недостаток значительно снижает К.П.Д. котла.

К недостаткам относится и ненадежность подколосниковых балок /опор/. Это объясняется тем, что опоры колосников сравнительно быстро перегорают или коробятся от высокой температуры. Ввиду чего часто возникает необходимость их замены на новые, что снижает работоспособность котла.

Целью предлагаемого изобретения является повышение коэффициента полезного действия котла с более эффективным использованием в нем тепла, а также увеличение надежности его основных элементов.

Поставленная цель достигается тем, что под опорами колосников размещен дополнительный трубный пучок. Поперечные трубы этого пучка соединены сваркой с опорами колосников. Внутри этих труб циркулирует вода, охлаждающая опоры колосников и колосниковую решетку. Наличие водяного охлаждения исключает возможность перегрева подколосниковых опор и колосниковой решетки, а это значительно увеличивает срок их службы. Вода, циркулирующая в поперечных трубах, а также и в нижних коллекторах, с которыми соединены эти подколосниковые поперечные трубы, значительно нагревается. Это дает возможность более эффективно использовать тепло и позволяет значительно экономить топливо.

Более рациональное геометрическое расположение элементов потолочного экрана. Потолочный экран выполнен трехсекционным, трубы каждой экрановидной секции соединены торцами с передним и задним верхними коллекторами. Коллекторы выполнены в виде трех звеньев, одного потолочного и двух наклонных, соединенных между собой угловидными торцевыми срезами, а нижними торцами присоединены к продольным промежуточным правому и левому коллекторам. Многосекционный конвективный блок разделен газонаправляющей перегородкой на два полублока и этой же перегородкой разделен нижний коллектор конвективного блока, при этом продольные пучки труб одного ряда в одной секции поочередно смещены на половину шага относительно второго ряда во второй секции.

Потолочное звено заднего верхнего коллектора выполнено большего диаметра, торцы заглушены фланцами, а наклонные звенья угловидными торцами присоединены к этим фланцам.

Задний экран выполнен из горизонтальных труб, а его коллекторы из вертикальных труб, причем левый закреплен к наружной поверхности нижнего левого коллектора, а правый Г-образный соединен с нижним правым коллектором.

Внешние Г-образные трубы каждой секции конвективного блока соединены в виде овала, а в образованном овале размещены ряды труб, которые являются экранами конвекции.

Как вариант, конвективный блок выполнен из наклонных труб, а угол наклона определен в пределах 10^o.

Изобретение поясняется чертежами,
где на фиг. 1 изображен отопительный котел, вид спереди;
на фиг. 2 то же, разрез по А-А фиг. 1;
на фиг. 3 то же, разрез по Б-Б фиг. 2;
на фиг. 4 то же, разрез по В-В фиг. 3; /повернутый на 90^o/;
на фиг. 5 изображен конвективный блок, боковой вид;
на фиг. 6 то же, вид сверху /вид в плане/;
на фиг. 7 то же, боковой вид с образованием наклонных труб;
на фиг. 8 изображен отопительный котел, вид по стрелке Г, на фиг. 3;
на фиг. 9 то же, схема движения воды в котле.

Отопительный котел содержит экранированную топочную камеру 1, многосекционный конвективный блок 2, размещенный в газоходе и разделенный газонаправляющей перегородкой 3 на два полублока. Каждый полублок содержит набор секций, количество которых определяется в зависимости от производительности котла. Топочная камера 1 и конвективный блок 2 разделены перегородкой 4.

В топочной камере 1 под опорами колосников размещен трубный пучок, содержащий левый 5 и правый 6 нижние коллекторы, соединенные между собой поперечными трубами 7. К поперечным трубам 7 приварены опоры колосников 8, на которых установлены колосники 9. Параллельно нижним коллекторам 5 и 6 установлены промежуточные левый 10 и правый 11 коллекторы. Левые коллекторы 5 и 10 соединены вертикальным рядом труб 12, которые представляют собой левый боковой экран. Правые коллектора 6 и 11 аналогично соединены вертикальным рядом труб 13 и представляют собой правый боковой экран.

К промежуточным коллекторам 10 и 11 присоединены передний 14 и задний 15 верхние коллекторы. Каждый коллектор выполнен в виде трех звеньев, одного потолочного /верхнего/ и двух наклонных. Звенья переднего коллектора 14 соединены сваркой по угловым торцовым срезам. Потолочное /верхнее/ звено заднего коллектора 15а выполнено большего диаметра, а его торцы заглушены фланцами 16. К фланцам 16 приварены наклонные звенья коллектора 15. Наклонные звенья коллекторов 14 и 15 соединены продольным трубами 17 и представляют собой правую и левую наклонные секции потолочного экрана. Потолочные /верхние/ звенья коллекторов 14 и 15 соединены продольными трубами 18 и представляют собой секцию потолочного /верхнего/ экрана. Таким образом, потолочный экран выполнен трехсекционным, содержащим две наклонные секции и одну потолочную /верхнюю/. Передний 14 и задний 15 верхние коллекторы нижними торцами соединены с левым 10 и правым 11 промежуточными коллекторами.

Передний /фронтальный/ экран выполнен из вертикальных труб 19, нижние торцы которых соединены с фронтовыми горизонтальными трубами 20 и 21, которые выполнены в виде коллекторов, а верхние торцы этих труб соединены с коллектором 14.

Задний экран выполнен из горизонтальных труб 22 и образован при сочетании с вертикальными левым 23 и правым Г-образным 24 коллекторами. Коллектор 23 соединен с коллектором 5, а коллектор 14 с коллектором 6.

К верхнему торцу коллектора 23 через фланец 25 присоединен отвод 26, который соединен с трубами 27 и 28 отвода горячей воды.

Многосекционный конвективный блок 2 содержит несколько секций, а каждая секция образована двумя внешними Г-образными трубами 29, которые соединены в виде овала, а в овальном отверстии размещены ряды горизонтальных труб 30. Трубы 30 одного ряда одной секции поочередно смещены на половину шага относительно второго ряда во второй секции. Как вариант, трубы 30 установлены с уклоном в пределах угла, равного 10^o. Внешние трубы 29 соединены вверху с коллектором 31, а внизу с коллекторами 32 и 33. Коллекторы 32 и 33 выполнены соосно и разделены между собой газонаправляющей перегородкой 3, коллектор 33 вторым торцем соединен с коллектором 5.

Отопительный котел работает следующим образом. Вода поступает в коллектор 32 и далее через трубы 29 и 30 в коллектор 31, а также в коллектор 33. Из коллектора 33 вода поступает в коллекторы 5 и 6 через трубы 7. Из коллекторов 5 и 6 вода поступает в коллекторы 10 и 11 через трубы 12 и 13 боковых экранов. Одновременно из коллекторов 5 и 6 вода поступает через трубы 12 и 13 в трубы 20 и 21, а из них в трубы 19 переднего /фронтального/ экрана, а также в коллекторы 23 и 24, заднего экрана трубы 22. Из коллекторов 10 и 11 вода поступает в коллектор 15, а затем в трубы 17 наклонных секций потолочного экрана, затем через коллектор 14 по трубам 18 потолочного экрана в звено 15а коллектора 15. Из звена 15а через трубу 27 в отвод 26. В отвод 26 также вода поступает из коллектора 24 заднего экрана и из коллектора 21 переднего экрана в коллектор 14 и далее в отвод 26.

Из отвода 26 горячая вода поступает потребителю.

На фиг. 9 приведена схема движения воды, а движение воды обозначено стрелками.

Трубы 17 и 18 секций потолочного экрана, как вариант, могут быть выполнены с небольшим наклоном, при этом высота коллектора 14 уменьшается на величину уклона. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4 ЫЫЫ6 ЫЫЫ8

Использование: в теплоэнергетике, в частности в котельных малой мощности. Сущность изобретения: повышение коэффициента полезного действия котла, увеличение надежности обеспечивается тем, что под опорами колосников размещен дополнительный трубный пучок. Поперечные трубы пучка соединены сваркой с опорами колосников. Внутри этих труб циркулирует вода, охлаждая опоры колосников и колосниковую решетку, что исключает возможность перегрева подколосниковых опор и колосниковой решетки. Вода, циркулирующая в поперечных трубах, в нижних коллекторах, значительно нагревается, что дает возможность более эффективно использовать тепло и экономить топливо. Потолочный экран и экраны котлов выполнены трехсекционными. Осуществлено продольное обтекание труб в экранах. Уменьшены застойные зоны. 9 ил.

1.Отопительный котел, содержащий топочную камеру с передним, задним, потолочным и боковыми экранами, конвективный блок, размещенный в газоходе и отделенный от топочной камеры перегородкой, отличающийся тем, что правый и левый нижние коллекторы топочной камеры на расстоянии, равном длине колосников, соединены поперечными подколосниковыми трубами меньшего диаметра, к верхним наружным поверхностям этих труб приварены колосниковые опоры, нижние коллекторы топочной камеры соединены с соответствующими правым и левым промежуточными коллекторами вертикальными трубами боковых экранов, передний и задний коллекторы потолочного экрана выполнены в виде трех трубчатых звеньев, одного потолочного и двух наклонных, причем звенья переднего коллектора выполнены из труб одинакового диаметра, а потолочное звено у заднего коллектора выполнено из трубы большего диаметра, передний и задний коллекторы соединены между собой горизонтальными трубами, нижние концы наклонных звеньев переднего и заднего коллекторов герметично соединены с правым и и левым промежуточными коллекторами, передний фронтальный экран снабжен тремя малыми горизонтальными коллекторами, два внешних из них выполнены в одной плоскости, а внутренний смещен на высоту загрузочного люка, концы этих коллекторов соединены вертикальными трубами фронтального и боковых экранов, задний экран содержит вертикальный левый и Г-образный правый коллекторы, соединенные горизонтальными трубами меньшего диаметра, вертикальный коллектор присоединен к нижнему левому коллектору топочной камеры, а Г-образный к нижнему правому коллектору той же топочной камеры, многосекционный конвективный блок разделен газонаправляющей перегородкой на два полублока и этой же перегородкой разделен нижний коллектор конвективного блока, при этом продольные пучки труб одного ряда в одной секции поочередно смещены на половину шага относительно второго ряда во второй секции. 2. Котел по п. 1, отличающийся тем, что торцы потолочного звена заднего верхнего коллектора заглушены фланцами, а его наклонные звенья угловидными торцами присоединены к этим фланцам. 3. Котел по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что задний экран выполнен из горизонтальных труб, а его левый вертикальный коллектор закреплен к наружной поверхности нижнего левого коллектора, а правый Г-образной формы коллектор соединен с нижним правым коллектором. 4. Котел по пп. 1 3, отличающийся тем, что конвективный блок выполнен из наклонных по отношению к горизонту труб, а уклон в пределах угла 10^o. 5. Котел по пп. 1 4, отличающийся тем, что внешние Г-образные формы трубы каждой секции конвективного блока соединены в виде овала, а в образованном овальном отверстии размещены ряды труб, которые являются экранами конвекции.