ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ Российский патент 1999 года по МПК F24H1/00 F24H1/12 F24H1/32 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котельных малой мощности, работающих в системах отопления и горячего водоснабжения.

Известен водогрейный котел, содержащий размещенную в корпусе топку с потолочным, передним, задним и боковыми обрамляющими экранами из труб с плавниками, а также установленные между боковыми обрамляющими экранами и корпусом конвективные экраны, трубы которых выполнены с плавниками и расположенными со смещением относительно труб соответствующих боковых экранов, при этом в трубах конвективных экранов дополнительно установлены дымогарные трубы (см. а.с. N 1245814, кл. F 24 H 1/2, опубл. 23.07.86 г.).

Повышение эффективности использования тепла дымовых газов в указанном котле достигается за счет того, что трубы боковых обрамляющих экранов и конвективных экранов расположены со смещением друг относительно друга, в результате чего дымовые газы в процессе омывания вышеуказанных экранов движутся по сложной траектории. Более полной отдаче тепла конвективным экранам способствует установка в трубах конвективных экранов дымогарных труб.

Недостатком указанного котла является его низкая надежность и недостаточная эффективность теплосъема. Поверхности нагрева, обрамляющие топку котла, при воздействии тепловых потоков лучистого характера не имеют полного оттока тепла к охлаждающей среде, что приводит к накоплению в них избытков тепла, ведущих к их сгоранию и снижению надежности работы. Кроме того, движение дымовых газов и воды в конвективной части котла имеет прямоточный характер, что приводит к снижению эффективности теплосъема.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному котлу является водогрейный котел, содержащий корпус, размещенную в нем топку с задним, потолочным и боковыми обрамляющими экранами из теплообменных труб, а также конвективные экраны, установленные в газоходах параллельно боковым обрамляющим экранам, при этом трубы экранов подключены к соответствующим коллекторам, коллекторы конвективных и потолочного экранов снабжены поперечными перегородками. Трубы конвективных кранов выполнены с плавниками и расположены со смещением относительно труб соответствующих боковых экранов, при этом трубы боковых обрамляющих экранов дополнительно скреплены с соседними трубами конвективных экранов своими плавниками (а.с. N 1437630, МКИ⁴ F 24 H 1/14, опубл. 15.11.88 г.).

В указанном котле образующиеся при сгорании топлива дымовые газы часть своего тепла отдают обрамляющим экранам топки, и затем отпускаются в конвективную часть котла для нагрева конвективных поверхностей.

В указанной конструкции водогрейного котла обрамляющие экраны топки кроме тепловых потоков лучистого характера воспринимают также тепловые потоки конвективного характера, что приводит к снижению оттока тепла к охлаждаемой среде как в топочном пространстве, так и в конвективной части котла, что снижает эффективность теплосъема и надежность котла, так как накопление избытков тепла на поверхностях теплообмена приводит к их сгоранию во времени. Движение дымовых газов и воды в конвективной части котла имеет прямоточный характер, что также снижает эффективность теплосъема.

Предложенное изобретение решает задачу повышения надежности котла и эффективность теплосъема за счет интенсификации конвективного теплообмена.

Для решения поставленной задачи водогрейный котел, содержащий корпус, размещенную в нем топку с задним, потолочным и боковыми обрамляющими экранами из теплообменных труб, а также конвективные экраны из теплообменных труб, установленных в конвективных газоходах параллельно боковым обрамляющим экранам, причем трубы всех экранов подключены к соответствующим коллекторам, а коллекторы конвективных и боковых обрамляющих экранов снабжены поперечными перегородками, при этом конвективные газоходы разделены Г-образной газонаправляющей перегородкой, вертикальная полка которой расположена соосно с первой по ходу воды поперечной перегородкой верхнего конвективного коллектора, а ее горизонтальная полка расположена в центральной части конвективного газохода и выполнена длиной, соответствующей расстоянию между поперечными перегородками верхнего конвективного коллектора, при этом верхние коллекторы конвективных экранов подключены к верхним коллекторам боковых обрамляющих экранов, нижние коллекторы которых соединены с нижним коллектором заднего экрана, верхний коллектор которого является задним коллектором потолочного экрана. Конвективные газоходы отделены от топочной камеры перегородками.

Установка в газоходах Г-образной газонаправляющей перегородки позволяет максимально увеличить значение плотности тепловых потоков в каналах отвода дымовых газов в зоне встречи газов с трубами при их поперечном обтекании. Более полное использование тепла дымовых газов достигается также за счет создания противоточно-перекрестного тока по ходу газа и нагреваемой среды (воды) с многоходовым изменением направления течения сред. Интенсификация конвективного теплообмена способствует более глубокому охлаждению греющей среды в топке, что приводит к повышению его надежности.

На фиг. 1 показан водогрейный котел в разрезе;
на фиг. 2 - вид А на фиг. 1;
на фиг. 3 - схема движения воды и газов.

Водогрейный котел содержит корпус 1 с размещенной в нем топкой 2, снабженной задним, потолочным и боковыми обрамляющими экранами 3, 4, 5 соответственно из труб 6. В конвективных газоходах 7, отделенных от топки 2 перегородками 8 с окнами 9, размещены конвективные экраны 10 из труб 11, расположенные параллельно боковым обрамляющим экранам 5. Конвективные газоходы 7 разделены Г-образной газонаправляющей перегородкой, состоящей из горизонтальной полки 12 и вертикальной полки 13. Трубы 11 конвективных экранов 10 подключены к нижним 14 и верхним 15 коллекторам, внутри которых установлены поперечные перегородки 16. При этом вертикальная полка 13 газонаправляющей перегородки расположена соосно с впервой по ходу воды поперечной перегородкой 16 верхнего коллектора 15, а горизонтальная полка 12 расположена в центральной части конвективного газохода и выполнена длиной, соответствующей расстоянию между поперечными перегородками 16 верхнего конвективного коллектора.

Трубы 6 боковых обрамляющих экранов 5 подключены к нижним коллекторам 17 и верхним коллекторам 18, в которых также установлены перегородки 16. Верхние коллекторы 18 подключены через переходные трубы 19 к верхним конвективным коллекторам 15. Трубы 6 заднего экрана 3 подключены к нижнему коллектору заднего экрана 20, врезанному в нижние коллекторы 17 боковых экранов 5 и к верхнему коллектору 21, который одновременно является задним коллектором потолочного экрана 4. Передний коллектор потолочного экрана 22 является выходным коллектором котла. Верхние конвективные коллекторы 15 соединены с входным коллектором котла 23, расположенным над ними в задней части котла.

Водогрейный котел работает следующим образом.

При сгорании топлива в горелках топки 2 образующиеся дымовые газы выходят из топки в окна 9 перегородок 8 в конвективные газоходы 7 и, встретив на своем пути Г-образные газонаправляющие перегородки, направляются на верхней части конвективного газохода 7 в его нижнюю часть, затем поднимаются вверх в его задней части с выходом в газоход (на чертеже не показан).

Обратная вода поступает во входной коллектор 23 и из него в коллекторы 15 конвективных экранов 10, встречая на своем пути перегородки 16, делает четыре хода по трубам 11, воспринимая через их стенки тепло дымовых газов. При этом за счет соблюдения по ходу газа и воды противоточно-перекрестного тока с многоходовым изменением направления течения сред достигается наиболее полная отдача тепла дымовыми газами. Далее, из верхних конвективных коллекторов 15 вода поступает через переходные трубы 19 в верхние коллекторы 18 боковых экранов 5, где, встретив перегородку 16, опускается по боковым экранам в нижний коллектор 17, и, совершая три хода, из нижнего коллектора 17 поступает в нижний коллектор 20 заднего экрана и оттуда по трубам 6 заднего экрана в верхний коллектор 21 заднего экрана, который одновременно является потолочным. Пройдя через потолочный экран 4 вода уходит из котла через передний коллектор потолочного экрана 22.1

Изобретение предназначено для котельных малой мощности, работающих в системах отопления и горячего водоснабжения. Водогрейный котел содержит топку с задним, потолочным и боковыми обрамляющими экранами и конвективные экраны, установленные в конвективных газоходах, отделенных от топки перегородками. Трубы всех экранов соединены с соответствующими коллекторами, при этом коллекторы конвективных и боковых обрамляющих экранов снабжены поперечными перегородками. Конвективные газоходы разделены Г-образной газонаправляющей перегородкой, состоящей из горизонтальной и вертикальной полки. Вертикальная полка расположена соосно с первой по ходу воды поперечной перегородкой верхнего конвективного коллектора, а горизонтальная полка расположена в центральной части газохода и выполнена длиной, соответствующей расстоянию между поперечными перегородками верхнего конвективного коллектора. Верхние коллекторы конвективных экранов подключены к верхним коллекторам боковых обрамляющих экранов, нижние коллекторы которых соединены с нижним коллектором заднего экрана, верхний коллектор которого является задним коллектором потолочного экрана. Изобретение позволяет более полно использовать теплоту дымовых газов за счет увеличения плотности тепловых потоков в каналах дымовых газов и создания противоточно-перекрестного тока по ходу газа и нагреваемой среды. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Водогрейный котел, содержащий корпус, размещенную в нем топку с задним, потолочным и боковыми обрамляющими экранами из теплообменных труб, а также конвективные экраны из теплообменных труб, установленные в конвективных газоходах параллельно боковым обрамляющим экранам, причем трубы всех экранов подключены к соответствующим коллекторам, а коллекторы конвективных и боковых обрамляющих экранов снабжены поперечными перегородками, отличающийся тем, что конвективные газоходы разделены Г-образной газонаправляющей перегородкой, вертикальная полка которой расположена соосно с первой по ходу воды поперечной перегородкой верхнего конвективного коллектора, а ее горизонтальная полка расположена в центральной части конвективного газохода и выполнена длиной, соответствующей расстоянию между поперечными перегородками верхнего конвективного коллектора, при этом верхние коллекторы конвективных экранов подключены к верхним коллекторам боковых обрамляющих экранов, нижние коллекторы которых соединены с нижним коллектором заднего экрана, верхний коллектор которого является задним коллектором потолочного экрана. 2. Котел по п.1, отличающийся тем, что конвективные газоходы отделены от топки перегородками и подключены к ней окнами.