КОТЕЛ Российский патент 1997 года по МПК F22B25/00 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может иметь широкое применение на котельных малой мощности без использования искусственных тяги и дутья.

Котлы малой мощностишироко эксплуатируемые на территории бывшего СССР без применения дутья и искусственной тяги, должны обладать:
малыми гидравлическим и аэродинамическим сопротивлениями;
достаточно высокой экономичностью;
максимальной устойчивостью к использованию необработанной воды;
недорогой стоимостью в изготовлении, демонтаже и монтаже;
удобством для производства ремонтных работ;
негромоздкостью, невысокой металлоемкостью.

Из используемых в настоящее время котлов ни один не обладает всеми перечисленными качествами. Так чугунные секционные котлы недостаточно экономичны, дороги в ремонте. Очень высокая стоимость секций делает их эксплуатацию невозможной, и они постепенно заменяются на стальные котлы разных конструкций. Стальные водогрейные котлы типа ЗИО, НИИСТу, также широко используемые в настоящее время, кроме низкой экономичности имеют несовершенную гидравлическую и аэродинамическую схему, так как часто приспосабливаются под подовую часть и газоходы чугунных секционных котлов (в основном уступающих стальным по теплопроизводительности). В результате экранные трубы этих котлов довольно быстро прогорают, вынуждая эксплуатацию останавливать котел на длительное время для ремонта. Кроме того, они очень громоздки, так как используют трубы диаметром 89 мм, с большим шагом. Более современные стальные котлы с полностью экранированной топкой из гнутых труб небольшого диаметра не могут быть использованы на таких котельных, так как требуют установки дымососов и вентиляторов и имеют большое гидравлическое сопротивление, что исключает их работу в параллели с котлами с малым гидравлическим сопротивлением.

Котел паровой по авт. св. СССР N 342007 за счет использования дымогарных труб внутри котловых достаточно компактен, но хорош только в режиме паровом, где к используемой воде выдвигаются особо жесткие требования и кипение воды в котловых трубах запланировано изначально. В режиме водогрейного котла он работать долго не сможет, так как не обеспечивает достаточную скорость перемещения воды в котловых трубах.

Целью данного изобретения является устранение указанных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что в известном котле, содержащем входные и выходные коллекторы, сообщающиеся с котловыми трубами, в которых коаксиально установлены дымогарные трубы к коллекторам, и к котловым трубам подключены соединительные трубопроводы, причем к котловым трубам тангенциально.

Такое решение схемы позволяет иметь:
при малом гидравлическом сопротивлении котла в обогреваемых факелом трубах достаточные скорости для предотвращения пристенного кипения. Эти скорости достигаются за счет тангенциальности подвода воды к котловым трубам и отвода от них. Сечение подводящих трубопроводов подобрано с таким расчетом, чтобы на входе в котловые трубы и на выходе из них скорости воды были не менее 1 м/с. Это при определенном (не очень высоком) расходе воды через котел приводит во вращение кольцевые столбы жидкости в котловых трубах с линейной скоростью по периферии к скорости близкой к 1 м/с. Периферийная зона котловой трубы обогревается лучистым теплом, и в этой зоне как раз скорости максимальные. Внутренняя зона кольцевого канала котловой трубы обогревается преимущественно конвекцией и более низкие линейные скорости в ней допустимы;
конструкцию, позволяющую легко заменять или удалять котловые трубы, не прибегая к разборке обмуровки за достаточно короткий временной период.

На чертеже представлена схема работы котла.

Котел содержит подводящий 1 и отводящий 2 коллектора, котловые трубы 5, соединенные с коллекторами 1 и 2 трубными пучками 3 и 4, установленные внутри котловых труб 5 коаксиально им дымогарные трубы 6 и размещенный под ними газоход 7, соединяющийся сверху через дымогарные трубы с топкой 8.

Котел работает следующим образом: продукты сгорания из топки 8 поступают, отдав лучистое тепло, в конвективную зону, то есть во внутреннюю часть дымогарных труб 6, из которых дымовые газы попадают в газоход 7 и далее в дымовую трубу. Вода подается во входной коллектор 1 и из него через трубы 3 входного пучка тангенциально подается в котловые трубы 5. Из котловых труб вода также тангенциально отводится через трубы отводящего пучка 4 к выходному коллектору 2 и далее к потребителям. Вода в кольцевом пространстве котловых труб 5 за счет тангенциального подвода и отвода воды начинает вращаться, приобретая определенную угловую скорость и повышенную способность воспринимать конвективное и лучистое тепло. Такое решение позволяет рассчитывать, что более простые в изготовлении, более технологичные в изготовлении, монтаже и ремонта, а также достаточно компактные и экономичные котлы с небольшими сопротивлениями по воде и по газу будут вытеснять работающие в настоящее время.

Использование: к теплоэнергетике, может иметь широкое применение в малой энергетике. Сущность изобретения: котел содержит подводящий 1 и отводящий 2 коллектора, сообщающиеся с котловыми трубами 5, в полости которых коаксиально расположены дымогарные трубы 6. К коллекторам 1, 2 и котловым трубам 5 подключены соединительные трубопроводы 3, причем к котловым трубам - тангенциально. 1 ил.

Котел, содержащий подводящий и отводящий коллекторы для воды, сообщенные с котловыми трубами, в полости которых коаксиально расположены дымогарные трубы, отличающийся тем, что коллекторы снабжены соединительными трубопроводами, сообщенными с кольцевой полостью между котловой и дымогарной трубами с возможностью подвода потока воды тангенциально к дымогарной трубе и образования вращающегося водного столба в межтрубной полости.