ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ Российский патент 1999 года по МПК F24H1/00 F24H9/14 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к конструкции блочного водогрейного котла, используемого в теплоснабжении коммунальных, промышленных и сельских объектов, при этом котел имеет внутреннюю камерную топку для сжигания жидкого и газообразного топлива.

Наиболее близким аналогом является водогрейный котел КВ-ГМ-10 (Справочник эксплуатационника газофицированных котельных, Л.Н. Поперецкий, Р. Р. Рыбаков, Е.Б. Столпнер, О.А. Тасс, И.А. Шур. Л.: Недра, 1988, с. 221-223, рис. 4.15). Котел имеет полностью экранированную топку, боковые экраны которой соединены боковыми горизонтальными коллекторами, а также коллекторами, соединяющими задний экран и промежуточный двухрядный экран, расположенный в топке котла, который делит топку на две неравные части, меньшая из которых является камерой догорания. Прямоточный котел КВ-ГМ-10 не имеет несущего каркаса и состоит из двух блоков: горизонтальной топочной камеры и конвективных поверхностей нагрева, расположенных в вертикальной шахте. Топочная камера полностью экранирована трубами диаметром 60 мм, с толщиной стенки 3 мм. Экранные трубы вварены в коллекторы диаметром 219 мм. Передняя стенка шахты является одновременно задним топочным экраном котла и выполнена цельносварной, снизу задний топочный экран выполнен из цельносварным, а трубы заднего экрана разведены в четырехрядный фестон, через который продукт сгорания выходят из котла в конвективную часть. Топочный и конвективный блоки устанавливаются на опоры, приваренные к нижним коллекторам котла. Опоры, расположенные на стыке конвективного и топочного блока, выполнены неподвижными. Котел оборудован одной газомазутной грелкой типа РГМГ, соответствующей теплопроизводительности и дробеочистительной установкой для удаления отложений с наружных поверхностей нагрева конвективной шахты.

Недостатками конструкции котла КВ-ГМ-10 являются: малая радиационная поверхность промежуточного двухрядного экрана, расположенного поперек топочной камеры котла, необогреваемость верхнего коллектора двухрядного экрана, защищенного торкретной изоляцией, при этом часть заднего экрана не является радиационной поверхностью нагрева, поскольку перед ней установлен промежуточный двухрядный экран, что снижает в целом теплосъем с топочной камеры котла, при этом облегченная обмуровка, состоящая из слоя шамото-бетона толщиной 20 мм, минераловатных плит толщиной 80 мм и магнезиальной обмазки толщиной 10 мм, которая закреплена на трубах поверхностей нагрева котла с помощью шпилек диаметром 12 мм, делает необогреваемой поверхность нагрева экранных труб с внешней стороны от топки котла, т.к. трубы находятся не в температурном поле, а защищены изоляцией, что также в целом снижает эффективность использования экранных поверхностей нагрева котла.

Задачей изобретения является повышение коэффициента полезного действия (КПД) котла за счет увеличения теплосъема с топочной камеры, уменьшение тепловых потерь котлом в окружающую среду, т.к. котел имеет внешние боковые и потолочный экраны и, как следствие, экономию сжигаемого в котле топлива (газ, мазут).

Техническое решение указанной задачи достигается тем, что в водогрейном котле, содержащем экранированную топочную камеру, образованную фронтальным и подовым однорядными топочными экранами, внутренними и внешними боковыми, потолочными и задними экранами, выполненных двухрядными и состоящими из горизонтальных и вертикальных труб, соединенных с горизонтальными и вертикальными коллекторами, продольные коллекторы соединены вертикальным двусветным экраном, расположенным по центральной части топочной камеры, а трубы фронтального экрана разведены под горелочные устройства и соединены с внешними трубами потолочного экрана, причем фронтальный экран соединен с горизонтальным коллектором, концы которого соединены с передними вертикальными коллекторами.

Кроме того, между трубами вертикального двухсветного экрана дополнительно расположены трубы парообразователя.

Задача решается также тем, что котел дополнительно имеет один и более двусветных экранов.

Внешние боковые горизонтальные трубы котла выполнены с металлическими проставками между трубами, например, панельные.

Котел изготовлен из антикоррозионных материалов.

Кроме того, вся конструкция котла может быть защищена антикоррозионным покрытием.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами (схемами), где на фиг. 1 представлена схема внутреннего блока А; на фиг. 2 - схема блока Б; на фиг. 3 - схема внешнего блока В; на фиг. 4 представлена схема общего вида котла, состоящая из блоков А-Б-В; на фиг. 5 показана схема разводки экранных труб фронтального экрана под установку горелочных устройств; на фиг. 6 представлена схема внутреннего блока котла под несколько горелочных устройств (более двух); на фиг. 7 отражена схема внутреннего блока с четырьмя горелочными устройствами.

Котел условно состоит из трех теплообменных блоков А-Б-В, которые изображены на фиг 1, 2, 3, при этом теплообменные блоки А-Б-В, составляющие собственно котел, служат ступенью нагрева теплоносителя в котле; они соединены между собой с организацией циркуляции воды (теплоносителя) последовательно по блокам, причем нагреваемая вода из экономайзера поступает в блок В, а конкретно - в горизонтальный коллектор 1, соединенный внешним задним экраном с внешним потолочным экраном и в свою очередь с фронтальным экраном, соединенным с горизонтальным коллектором 2 (блок В, фиг. 3). Под теплообменным блоком заявитель понимает часть теплообменной поверхности нагрева котла-экранов, соединенных вертикальными или горизонтальными коллекторами. Сами блоки позволяют ускорить монтажные работы - сборку котла и предполагают конвеерное его изготовление, т.к. сразу на разных монтажных площадках могут изготавливаться различные блоки, которые потом собираются в котел.

Горизонтальный коллектор 2 соединяется по концам с передними вертикальными коллекторами 3-4, а вертикальные коллекторы 3-4 посредством боковых внешних экранов и заднего внутреннего экрана соединяются с вертикальным коллектором 5, расположенным по центру топочной камеры перед задним внешним экраном, вертикальные коллекторы 3-4-5 с боковыми внешними и задним внутренним экраном образуют теплообменный блок Б котла (фиг. 2).

Вертикальный (задний) коллектор 5 соединяется с продольным коллектором 6, который в свою очередь посредством подового, внутренних боковых, внутреннего потолочного и двусветного вертикального экрана соединяется с продольным коллектором 7, из которого теплоноситель направляется к потребителю, (выходной коллектор), два коллектора 6, 7 и соединяющие их экраны образуют теплообменный блок А котла (фиг. 1), который можно считать внутренним блоком котла, т.к. его боковые и потолочный экраны, включая двухсветный экран, находятся внутри внешних боковых, потолочного и заднего экранов блоков Б и В.

На фиг. 4 представлена конструкция котла, когда все теплообменные блоки А-Б-В соединены и скомпанованы в котел, при этом не виден лишь вертикальный коллектор 4, установленный на другом конце горизонтального коллектора 2, а остальные коллекторы 1-2-3-5-6-7 видны на фиг. 4, отображающей вид котла сбоку; причем на фиг. 1 дан вид блока А котла с фронта котла, на фиг. 2 показан вид блока Б котла сверху, а на фиг. 3 показан вид блока В котла сбоку.

На фиг. 5 показан вид котла с фронта, когда фронтальный экран разведен под два горелочных устройства, а продольные коллекторы 6 и 7 соединены вертикальным двусветным экраном (на фиг. 5 не обозначен), при этом не показаны трубы подового, боковых и потолочного экранов, соединяющие также продольные коллекторы 6 и 7.

На фиг. 6 показано, что на продольных коллекторах блока А 6 и 7 может быть установлен дополнительный двусветный экран (на фиг. 6 не обозначен), в этом случае трубы фронтального экрана (на фиг. 6 не показаны) разведены под установку нескольких горелочных устройств; при этом двусветные экраны разведены под установку как минимум трех горелочных устройств, соответственно и фронтальный экран разведен под установку как минимум трех горелочных устройств.

На фиг. 7 показано, что внутренний блок А котла может иметь один и более дополнительных двусветных экранов, соединенных с продольными коллекторами (на фиг. 7 не обозначены), при этом двусветные экраны расположены под установку как минимум четырех горелочных устройств 1-2-3-4, соответственно и фронтальный экран (на фиг. 7 не показан) разведен по установку как минимум четырех горелочных устройств.

Водогрейный котел работает следующим образом.

Нагреваемая вода после экономайзера поступает в нижний горизонтальный коллектор 1 и, пройдя по трубам внешних заднего и потолочного экранов, поступает во фронтальный экран, соединенный с передним горизонтальным коллектором 2, из коллектора 2 вода поступает в вертикальные коллекторы 3-4 и по горизонтальным трубам боковых внешних экранов вода проходит во внутренний задний экран и поступает в вертикальный коллектор 5, соединенный с горизонтальным продольным коллектором 6, из которого нагреваемая вода поступает по трубному двусветному вертикальному экрану и по трубам, образующим подовый, внутренние боковые и потолочный экраны в выходной горизонтальный продольный коллектор 7 котла, из которого направляется к потребителю. Котел конструктивно имеет три экранированных блока, один из которых расположен внутри другого и оба блока сзади, сверху и по фронту котла накрыты третьим блоком. Внутренний блок котла позволяет создать конструкцию котла с несколькими горелочными устройствами, при этом топочная камера котла находится внутри блоков и может иметь двусветные экраны. Каждый внешний и внутренний блок котла служит ступенью нагрева воды, а часть тепла от сгорания топлива используется в экономайзере и деаэраторе, образовавшийся при этом пар из деаэратора направляется в топочную камеру котла, причем котельная установка с предлагаемым котлом имеет двухступенчатый воздухоподогреватель, первая ступень нагрева воздухоподогревателя находится в горизонтальном газоходе (шахте) за экономайзером, а вторая ступень нагрева воздухоподогревателя находится под экономайзером и котлом. При этом воздухоподогреватель устанавливается за первой ступенью воздухоподогревателя, а последней ступенью утилизации физического тепла продуктов сгорания и тепла конденсации паров, содержащихся в продуктах сгорания, является контактный теплообменник. Кроме того, котел может быть пароводогрейным при дополнительной установке между трубами вертикального двухсветного экрана, змеевиковой трубной системы - парообразователя, которая продлена в конвективную горизонтальную шахту и служит для выработки пара котлом.

Котел может быть использован в теплоснабжении коммунальных, промышленных и сельских объектов. Экранированная топочная камера образована фронтальным и подовым топочными экранами, внутренними и внешними боковыми, потолочными и задними экранами. Экраны выполнены двухрядными и состоят из горизонтальных и вертикальных труб, соединенных с коллекторами. Продольные коллекторы соединены вертикальным двусветным экраном, расположенным по центру топочной камеры. Трубы фронтального экрана разведены под горелочные устройства и соединены с внешними трубами потолочного экрана. Фронтальный экран соединен с горизонтальным коллектором, концы которого соединены с передними вертикальными коллекторами. Конструкция котла может быть защищена антикоррозионным покрытием. Позволяет увеличить теплосъем с топочной камеры и уменьшить тепловые потери котла в окружающую среду. 5 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Водогрейный котел, содержащий экранированную топочную камеру, образованную фронтальным и подовым однорядными топочными экранами, внутренними и внешними боковыми, потолочными и задними экранами, выполненными двухрядными и состоящими из горизонтальных и вертикальных труб, соединенных с горизонтальными и вертикальными коллекторами, отличающийся тем, что продольные коллекторы соединены вертикальным двухсветным экраном, расположенным по центральной части топочной камеры, а трубы фронтального экрана разведены под горелочные устройства и соединены с внешними трубами потолочного экрана, причем фронтальный экран соединен с горизонтальным коллектором, концы которого соединены с передними вертикальными коллекторами. 2. Котел по п.1, отличающийся тем, что между трубами вертикального двусветного экрана дополнительно расположены трубы парообразователя. 3. Котел по пп.1 и 2, отличающийся тем, что дополнительно имеет один и более двухсветных экранов. 4. Котел по пп.1 - 3, отличающийся тем, что внешние боковые горизонтальные трубы котла выполнены с металлическими проставками между трубами, например панельные. 5. Котел по пп.1 - 4, отличающийся тем, что изготовлен из антикоррозионных материалов. 6. Котел по пп.1 - 4, отличающийся тем, что вся конструкция котла защищена антикоррозионным покрытием.