ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ Российский патент 1998 года по МПК F24H1/00 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к конструкции водогрейного котла, и может быть использовано в теплоснабжении коммунальных, промышленных и сельских объектов.

Известен водогрейный котел НР-18 (Воликов А.Н. Сжигание газового и жидкого топлива в котлах малой мощности, Л.: Недра, 1989, с. 56-57), состоящий из трубных секций, соединенных между собой коллекторами. Секции изготавливаются из труб, при этом трубы, обращенные в топку, образуют боковые экраны, а трубы, расположенные за боковыми экранами, образуют конвекторную часть котла, кирпичная перегородка отделяет топку от котла от конвективного газохода. Продукты сгорания из топки, огибая перегородку, продольно омывают трубы конвективной части котла.

Недостатками этой известной конструкции котла НР-18 является малая поверхность экранной части котла, которая расположена над топочной камерой, что обеспечивает малый теплосъем в топочной камере котла, а продукты сгорания, продольно омывая конвективную часть котла, неэффективно срабатывают тепловой поток, что приводит к высокой температуре отходящих газов за котлом, КПД брутто таких котлов находится в пределах 65-70%.

Наиболее близким к предложенному устройству техническим решением из известных является стальной водогрейный котел (авт.св. СССР N 413344, кл. F 24 H 1/00, опубл. 1962), содержащий топочную камеру с передним, задним, подводом, потолочным и боковыми экранами, соединенными вертикальными и горизонтальными распределительными коллекторами, причем боковые экраны выполнены из горизонтальных труб.

Недостатками прототипа является недостаточный съем тепла в топочной камере из-за того, что излучение факела горелочного устройства, например форсунки, приходится на задний экран, который меньше высоты котла, т.е. из-за неполной степени экранирования топочной камеры, наличия части необогреваемых внешних коллекторов, расположенных позади заднего экрана, вынесенного за пределы топочной камеры и защищенных обмуровкой, что снижает КПД котла в целом, а наличие большого числа соединяющих экранов поверхности коллекторов, приводит к большим трудозатратам по изготовлению котла-прототипа, увеличению его металлоемкости и усложнению конструкции.

Цель изобретения - повышение КПД котла за счет увеличения съема тепла в топочной камере котла и обогрева всех коллекторов котла, при снижении трудозатрат на изготовление котла и его металлоемкости.

Цель достигается тем, что предлагаемый водогрейный котел, содержащий топочную камеру с передним, задним, потолочным, подовым и боковыми экранами, соединенные с вертикальными коллекторами, в котором боковые, передний внешний и задний внешний экраны выполнены из горизонтальных труб и соединены с вертикальными коллекторами, а внутренний передний, потолочный, подовый и внутренний задний выполнены из вертикальных труб и соединены с горизонтальными коллекторами, при этом один вертикальный и один горизонтальный коллекторы снабжены глухой перегородкой и соединены друг с другом.

Котел может иметь горизонтальный коллектор, соединенный с подовым экраном, при этом горизонтальные коллекторы могут находится в одной плоскости.

Котел может иметь перепускную трубу (трубы), соединяющие вертикальный и горизонтальный коллекторы.

Котел может иметь в коллекторах дополнительные перегородки.

Котел может иметь герметично соединенные панели экранов.

Котел может иметь частичные стальные проставки между трубами боковых экранов.

Предлагаемый водогрейный котел иллюстрируется фиг. 1 - 12.

На фиг.1 показан вид сбоку; на фиг.2 - вид котла спереди (с фронта); на фиг. 3 - отображен вид котла сверху; на фиг.4 - соединение вертикального и горизонтального коллекторов одной перепускной трубой; на фиг.5 - соединение тех же коллекторов двумя перепускными трубами; на фиг.6 - показано, что горизонтальные коллекторы лежат в одной плоскости; на фиг.7 - показано герметичное соединение панелей боковых и переднего внешнего экранов; на фиг.8 - изображено герметичное соединение заднего внешнего экрана с образованием окна для прохода дымовых газов из топки котла в его конвективную часть; на фиг. 9 показаны частичные проставки между рядами труб боковых экранов; на фиг. 10 показано, что горизонтальные коллекторы установлены перед вертикальными коллекторами; на фиг.11 показан горизонтальный коллектор с установкой дополнительных глухих перегородок; на фиг.12 показан горизонтальный коллектор с установкой дополнительных глухих перегородок и с помощью экранных труб соединенный с другим горизонтальным коллектором.

Предлагаемый водогрейный котел (фиг. 1-3) содержит топочную камеру 1 с передним внутренним экраном 2 и передним внешним экраном 3, задним внутренним экраном 4 и внешним задним экраном 5, потолочным экраном 6, подовым экраном 7 и боковыми экранами 8. Котел имеет четыре передних коллектора, два из которых вертикальные 9 и 10 соединяют передние 3, боковые 8 и внешний задний 5 экраны, состоящие из горизонтальных труб. Горизонтальные коллекторы 11-12 соединяют подовый 7 горизонтальный трубный экран, соединенный с задним вертикальным внутренним трубным экраном 4, соединенный с потолочным 6 трубным горизонтальным экраном и соединенный с горизонтальным коллектором 12 через вертикальный передний 2 экран. Вертикальный коллектор 10 соединен с горизонтальным коллектором 11, при этом в коллекторах 10 и 11 установлены перегородки (глухие шайбы) 13 и 14, изменяющие направление движения потока теплоносителя (воды).

На фиг.4 показано, как вертикальный коллектор 10 соединен с горизонтальным коллектором 12 перепускной трубой 16, а на фиг.5 соединение этих же коллекторов перепускными трубами 16. Фиг.6 указывает, что горизонтальные коллекторы 11-12 лежат в одной плоскости, а вертикальный и горизонтальный коллекторы соединены перепускной трубой (коллектор 11 и перепускная труба на фиг. не обозначены). На фиг.7 показано, что передний экран 3 и боковые экраны 8 соединены металлическими проставками 17 в единую панель экрана. На фиг.8 показано, что внешний задний экран 5 выполнен с металлическими проставками (на фиг.8 не обозначено), а свыше него обеспечивается проход продуктов сгорания из топки в конвективную часть котла через трубы внутреннего и внешнего экранов. Фиг.9 обозначает, что трубы боковых экранов соединены опорными металлическими проставками 17. На фиг.10 показано, что горизонтальные коллекторы вынесены за вертикальные (вариант не рассматривается).

На фиг. 11-12 показаны горизонтальные коллекторы 11-12, в которых дополнительно установленные глухие шайбы 14, при этом коллекторы разбиты на камеры.

Водогрейный котел работает следующим образом.

Нагреваемая вода по вводной трубе 15 (труба 15 к конструкции котла не относится) поступает в нижний горизонтальный коллектор 11 до перегородки 14 и проходит по одной половине подового трубного экрана 7, по одной половине внутреннего заднего трубного экрана 4, по одной половине потолочного трубного экрана 6 и по половине внутреннего переднего трубного экрана 2, затем нагреваемая вода поступает в горизонтальный коллектор 12, не имеющий перегородки (шайбы) и направляется по другой половине выше перечисленных экранов 2-6-4-7 в обратном направлении, возвращаясь в нижний горизонтальный коллектор 11 по другу сторону перегородки. Из нижнего горизонтального коллектора 11 вода поступает в вертикальный коллектор 10 до перегородки 13, откуда вода направляется по одной половине горизонтального трубного экрана 3, из которого вода переходит в одну половину горизонтального бокового 8 трубного экрана и затем поступает в одну половину горизонтального внешнего заднего 6 трубного экрана и далее поступает в одну половину бокового 8 трубного экрана, приходя по одной половине переднего 3 трубного экрана в вертикальный коллектор 9, не имеющий перегородки. Из коллектора 9 вода направляется по другой половине выше перечисленных экранов 3-8-5-8-3 в обратном направлении, возвращаясь в вертикальный коллектор 10, из которого вода направляется к потребителю.

При определенных условиях котел может работать как прямоточный паровой котел, при этом пар может образовываться и перегреваться как в самом котле, так и за пределами котла (в конвективной части).

Использование: изобретение относится к водогрейным котлам и может быть использовано в теплоэнергетике. Сущность: водогрейный котел включает топочную камеру, передние, внутренний задний, внешний задний, потолочный, подовый, два боковых экраны, вертикальные и два горизонтальных коллектора, причем он имеет три передних экрана, один из которых внутренний, а два внешних, а также два вертикальных и два горизонтальных передних коллектора, причем один вертикальный и один горизонтальный коллекторы соединены друг с другом и имеют каждый по перегородке в виде глухой шайбы без отверстия, при этом передние внешние экраны соединены с двумя вертикальными передними коллекторами, а два горизонтальных передних коллектора соединены: один с внутренним передним экраном, а другой - с подовым экраном. 4 з.п.ф-лы, 12 ил.

1. Водогрейный котел, содержащий топочную камеру с передним, задним, потолочным, подовым и боковыми экранами, сообщенными с вертикальными и горизонтальными коллекторами, отличающийся тем, что задний экран состоит из внутреннего и внешнего рядов, передний экран состоит из внутренних и внешних рядов, соединенных с двумя вертикальными и двумя горизонтальными передними коллекторами, причем один вертикальный и один горизонтальный коллектор снабжены глухой перегородкой и соединены друг с другом, при этом внешние ряды переднего экрана соединены с боковыми и задними внешним рядом экрана, а второй горизонтальный передний коллектор соединен с подовым, внутренним задним, потолочным и внутренним передним экраном. 2. Котел по п.1, отличающийся тем, что горизонтальный коллектор, соединенный с подовым экраном, расположен в одной плоскости с другим горизонтальным коллектором. 3. Котел по п.1, отличающийся тем, что передние вертикальный и горизонтальный коллекторы соединены перепускными трубами. 4. Котел по пп.1 3, отличающийся тем, что в коллекторах установлены дополнительные перегородки. 5. Котел по пп.1 4, отличающийся тем, что панели экранов соединены герметично.