ЖАРОТРУБНО-ГАЗОТРУБНЫЙ КОТЕЛ Российский патент 1998 года по МПК F22B13/04 F22B13/16 

Изобретение относится к технике котлостроения и может быть использовано в газотрубных и жаротрубных котлах.

Известен котел - утилизатор, содержащий барабан с пучком труб, закрепленных в трубных решетках, стянутых анкерными связями, выведенными за пределы трубных решеток, и установленные снаружи ребра жесткости.

Недостаток известной конструкции заключается в том, что ребра жесткости и анкерные связи скреплены между собой таким образом, что зоны трубных решеток, свободные от перфорации, перемещаются при температурном расширении как одно целое. Этот недостаток сказывается на долговечности котла с жаровой трубой, так как в нем значителен перепад температур между стенкой барабана и жаровой трубой, а деформация подкрепленной части трубной решетки за счет изгиба ее практически исключается, что приводит к повышенным напряжениям в неподкрепленных зонах трубных решеток. Повышенные напряжения приводят к снижению долговечности котла из-за малоцикловой усталости металла, вызванной необходимостью пусков (остановок) котла и изменениями теплового режима его работы при эксплуатации.

Целью изобретения является снижение напряжений в трубных решетках для повышения долговечности жаротрубно-газотрубного котла.

Поставленная цель достигается тем, что концы анкерных связей скреплены с парными ребрами, причем анкерные связи и концы их парных ребер расположены на окружности, соосной обечайке барабана. Концы парных ребер могут быть смещены от окружности, а концы ребер соседних анкерных связей могут быть скреплены между собой.

На фиг. 1 показан котел (продольный разрез); на фиг. 2 - вид с фронта фиг. 1; на фиг. 3 - узел I фиг.2; на фиг. 4 - вид А фиг. 3; на фиг. 5 - вид Б фиг. 2.

Котел содержит барабан 1, образованный цилиндрической обечайкой 2, скрепленной по торцам с передним 3 и задним 4 днищами. К переднему днищу присоединена продольно ориентированная жаровая труба 5, которая другим концом скреплена с передним днищем 6 поворотной камеры 7. Поворотная камера состоит из обечайки 8, соединенной по торцам с передним 6 и задним 9 днищами. К заднему днищу поворотной камеры присоединен патрубок 10 взрывного клапана, который на другом конце соединен с задним 4 днищем и закрыт крышкой 11 взрывного клапана. Переднее днище поворотной камеры скреплено дымогарными трубами 12 второго хода с передним днищем, которое, в свою очередь, соединено дымогарными трубами 13 третьего хода с задним днищем. Над дымогарными трубами 12, 13 расположены анкерные связи 14, концы которых проходят через днища 3 и 4 наружу котла. С наружной стороны к днищам 3 и 4 приварены парные ребра 15, причем одним из торцов каждое из парных ребер приварено к анкерной связи 14 вдоль ее образующей. Свободные торцы парных ребер 15 и анкерные связи 14 расположены на окружности, соосной с обечайкой 2. Торцы ребер 15 между анкерными связями 14 сварены между собой. Под дымогарными трубами 12, 13 также расположены анкерные связи 16, скрепленные по концам с наружной стороны днищ 3, 4 с парными ребрами 17, приваленными к днищам 3,4. Анкерные связи 16 и крайние торцы ребер 17 также расположены на окружности, соосной с обечайкой 2, а торцы ребер, расположенных между анкерными связями, отклонены от упомянутой окружности от жаровой трубы 5 в сторону обечайки 2 на угол α.

Котел работает следующим образом.

Горячие газы сжигаемого в горелке топлива, охлаждаясь, проходят через жаровую трубу 5, отдавая тепло находящейся в барабане 1 воде. Далее горячие газы поступают в поворотную камеру 7 и, разворачиваясь, идут по второму ходу труб 12, продолжая охлаждаться. Затем газы поступают в поворотную газовую камеру (на чертеже не показана) переднего днища 3 и, разворачиваясь, проходят по третьему ходу газовых труб 13, после чего охлажденные поступают в отводящий газоход (на чертеже не показан). При работе котла в верхней его части внутреннее давление на днища 3, 4 воспринимается обечайкой 2, анкерными связями 14 с ребрами 15, дымогарными трубами 12, 13. Благодаря подкреплению днищ анкерными связями 14 с ребрами 15 толщина днищ 3, 4 уменьшена. Напряжения от перепада температур между трубами 12, 13 и обечайкой 2 котла значительно снижены по сравнению с известными конструкциями, поскольку этот перепад выбирается за счет деформации утоненного днища на удлиненном участке днища от обечайки 2 до дымогарных труб 12, 13. Анкерные связи 14 практически не накладывают ограничений на сдвиговые перемещения днища 3 (4), поскольку перемещение днища 3 (4) от перепада температур между обечайкой 2 и дымогарными трубами 12, 13 в зоне крепления анкеров 14 с ребрами 15 практически совпадает с удлинением анкеров 14 под действием внутреннего давления.

Внизу под дымогарными трубами 12, 13 установка анкерных связей 16 с ребрами 17 также позволяет уменьшить толщину днищ 3, 4 с учетом действия внутреннего давления. Чтобы ребра 17 между анкерными связями не накладывали ограничений на деформацию днищ под действием перепада температур между жаровой трубой 5 и обечайкой 2, концы упомянутых ребер отклонены от окружности расположения анкерных связей 16 в сторону обечайки 2.

Таким образом, суммарные напряжения в днищах 3, 4 от внутреннего давления и перепадов температур значительно снижаются, следовательно, увеличивается количество циклов пуска (остановок) котла, сброса нагрузки до разрушения днищ, что приводит к увеличению долговечности котла.

Изобретение может быть использовано в газотрубных и жаротрубных котлах. Котел содержит барабан 1, образованный цилиндрической обечайкой 2, скрепленной по торцам с передним 3 и задним 4 днищами, пучок труб, жаровую трубу 5 и поворотную камеру 7, скрепленные с передними 6 и задним 9 днищами, стянутыми анкерными связями, выведенными за пределы трубных днищ, и установленные снаружи последних ребра жесткости, скрепленные с концами анкерных связей, которые, в свою очередь, скреплены с парными ребрами. Анкерные связи и крайние торцы ребер также расположены на окружности, соосной с обечайкой 2, торцы ребер, расположенных между анкерными связями, отклонены от упомянутой окружности от жаровой трубы 5 в сторону обечайки 2 на угол. Изобретение позволяет снизить напряжение в трубных решетках котла. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Жаротрубно-газотрубный котел, содержащий барабан, образованный цилиндрической обечайкой, скрепленной по торцам с передним и задним днищами, пучок труб, жаровую трубу и поворотную камеру, скрепленные с днищами, стянутыми анкерными связями, выведенными за пределы трубных днищ, и установленные снаружи последних ребра жесткости, скрепленные с концами анкерных связей, отличающийся тем, что концы анкерных связей скреплены с парными ребрами, причем анкерные связи и концы их парных ребер расположены на окружности, соосной с обечайкой барабана. 2. Котел по п.1, отличающийся тем, что концы парных ребер смещены от окружности. 3. Котел по пп.1 и 2, отличающийся тем, что концы ребер соседних анкерных связей скреплены между собой.