КОТЕЛ Российский патент 1999 года по МПК F22B7/12 

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к паровым и водогрейным котлам, и предназначено для повышения их надежности и экономичности.

Известен котел, содержащий охлаждающую камеру, расположенную внутри воздухоподогревателя, разделенного трубной доской и перегородкой или двумя перегородками, и предназначенную для подогрева воздуха и охлаждения дымовых газов [1].

Недостатком такого устройства является узкий диапазон применимости - для интенсивного подогрева воздуха и распределения его расхода между верхними и нижними ступенями воздухоподогревателя.

Известен жаротрубный котел, содержащий цилиндрический корпус с входным патрубком подвода воды, водяной объем со свободной конвекцией, жаровую и дымогарные трубы, поворотную камеру от жаровой к дымогарным трубам, передняя стенка которой выполнена в виде трубной доски для дымогарных труб [2] (прототип).

Недостатком такого устройства является низкая надежность и экономичность из-за возможности эрозионного растрескивания трубной доски поворотной камеры со стороны водяного объема, а также - дымогарных труб при вскипании воды на поверхности трубной доски и в пристенном слое дымогарных труб, что приводит к аварийной ситуации и останову котла для ремонта.

Причиной этому является высокая температура дымовых газов в поворотной камере и на входе в дымогарные трубы, а также - технологический недостаток изготовления котла: сохранение микроскопического кольцевого зазора между трубной доской и дымогарными трубами, в котором происходит интенсивное вскипание жидкости, т. к. дымогарные трубы приваривают к трубной доске со стороны поворотной камеры. Также причиной повреждения трубной доски и дымогарных труб является низкая скорость движения воды внутри корпуса котла и образование застойных зон.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности и экономичности работы котла.

Поставленная задача достигается тем, что в котле, содержащем цилиндрический корпус с входным патрубком подвода воды, водяной объем со свободной конвекцией, жаровую и дымогарные трубы, поворотную камеру от жаровой к дымогарным трубам, передняя стенка которой выполнена в виде трубной доски для дымогарных труб, на трубной доске поворотной камеры, в водяном объеме, установлена охлаждающая камера с проходящими сквозь нее дымогарными трубами, имеющая жесткое крепление с трубной доской, соединенная с входным патрубком воды и имеющая два выходных отверстия по периферии жаровой трубы.

Других технических решений со сходными отличительными признаками, известных из уровня техники, авторами обнаружено не было, таким образом, можно сделать вывод, что предлагаемое изобретение обладает признаком "новое".

Известен котел, содержащий охлаждающую камеру, расположенную внутри воздухоподогревателя, разделенного трубной доской и перегородкой или двумя перегородками и предназначенную для подогрева воздуха и охлаждения дымовых газов [1]. Также известен жаротрубный котел, содержащий цилиндрический корпус с входным патрубком подвода воды, водяной объем со свободной конвекцией, жаровую и дымогарные трубы, поворотную камеру от жаровой к дымогарным трубам, передняя стенка которой выполнена в виде трубной доски [2]. Однако использование вышеперечисленных отличительных признаков, по сравнению с аналогом, прототипом и другой технической литературой, авторами обнаружено не было, значит можно сделать вывод, что предлагаемое изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемое изобретение содержит критерий "промышленная применимость", т. к. может быть использовано в жаротрубных паровых и водогрейных котлах как в стационарной энергетике, так и на транспорте.

На чертеже показана графическая интерпретация предлагаемого изобретения:
1 - цилиндрический корпус; 2 - входной патрубок подвода воды; 3 - водяной объем со свободной конвекцией; 4 - жаровая труба; 5 - дымогарные трубы; 6 - поворотная камера от жаровой к дымогарным трубам; 7 - передняя стенка поворотной, выполненная в виде трубной доски для дымогарных труб; 8 - охлаждающая камера с проходящими сквозь нее дымогарными трубами, имеющая жесткое крепление с трубной доской и соединенная с входным патрубком; 9 - выходное отверстие охлаждающей камеры по периферии жаровой трубы.

Описание устройства в статике
Необходимо отметить, что авторы производят описание жаротрубного водогрейного котла.

Котел содержит цилиндрический корпус 1, к которому жестко подсоединен и заглублен внутрь цилиндрического корпуса входной патрубок подвода воды 2. Внутри цилиндрического корпуса 1 имеется водяной объем со свободной конвекцией жидкости 3. Также внутри цилиндрического корпуса 1 установлены жаровая труба 4 и дымогарные трубы 5, поворотная камера от жаровой к дымогарным трубам 6. Передняя стенка 7 поворотной камеры выполнена в виде трубной доски для дымогарных труб 5. На передней стенке 7 поворотной камеры установлена и жестко укреплена охлаждающая камера 8, с проходящими сквозь нее дымогарными трубами 5, соединенная с входным патрубком подвода воды 2 и имеющая два выходных отверстия 9 по периферии жаровой трубы 4.

Устройство работает следующим образом
Внутри цилиндрического корпуса 1 жаротрубного котла, с жестко подсоединенным к нему и заглубленным внутрь него входным патрубком подвода воды 2, расположен водяной объем со свободной конвекцией жидкости 3 и установлены жаровая труба 4 и дымогарные трубы 5, по которым проходят горячие дымовые газы. Перепуск дымовых газов из жаровой трубы 3 в дымогарные трубы 4 производят в поворотной камере 6, содержащей трубную доску 7. Из-за высокой температуры (около 1200^oC) дымовых газов и низкой скорости движения воды при естественной конвекции (коло 1 см/с) происходит вскипание воды водяного объема 3 на поверхности дымогарных труб 5 и трубной доски 7, что приводит к их эрозионному износу и растрескиванию. Результатом эрозионного растрескивания входных участков по дымовым газам дымогарных труб 4 и трубной доски 7 является аварийный останов котла, т.е. низкая надежность и экономичность.

Для увеличения скорости движения воды, а следовательно - интенсивности охлаждения, в цилиндрическом корпусе 1 жаротрубного котла, в водяном объеме 3, в местах эрозионного износа дымогарных труб 4 и трубной доски 7, на передней стенке поворотной камеры 6, выполненной в виде трубной доски 7, авторы предлагают установить и жестко закрепить охлаждающую камеру 8, с проходящим сквозь нее дымогарными трубами 4, соединенную с входным патрубком воды 2, имеющую два выходных отверстия 9 по периферии жаровой трубы 4. При создании условий для вынужденного движения воды, увеличения скорости движения воды на данном участке, увеличится коэффициент теплоотдачи со стороны воды [3], а следовательно - интенсивность охлаждения подвергающихся эрозии участков дымогарных труб 4 и трубной доски 7. Таким образом, исключается вероятность эрозионного растрескивания и пережога дымогарных труб 4 и трубной доски 7, приводящие к аварийному останову котла, а следовательно - возрастет надежность и экономичность работы котла.

Литература
1. Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. Котельные установки промышленных предприятий. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 528 с.

2. Матвеев Г. А. История отечественного котлостроения. - М.: Машгиз, 1950. - 284 с.

3. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. - М.: Энергоиздат, 1981. - 417 с.

Котел предназначен для использования его в теплотехнике в качестве парового или водогрейного котла. Котел имеет цилиндрический корпус с входным патрубком подвода воды, водяной объем со свободной конвенцией, жаровую и дымогарные трубы, поворотную камеру от жаровой к дымогарным трубам, передняя стенка которой выполнена в виде трубной доски для дымогарных труб. На трубной доске поворотной камеры установлена охлаждающая камера с проходящими сквозь нее дымогарными трубами, имеющая жесткое крепление с трубной доской, соединенная с входным патрубком воды и имеющая два выходных отверстия по периферии жаровой трубы. Установление на трубной доске охлаждающей камеры исключает вероятность эрозионного растрескивания и пережога дымогарных труб и трубной доски, приводящего к аварийному останову котла, т.е. повышает надежность и экономичность работы котла. 1 ил.

Котел, содержащий цилиндрический корпус с входным патрубком подвода воды, водяной объем со свободной конвекцией, жаровую и дымогарные трубы, поворотную камеру от жаровой к дымогарным трубам, передняя стенка которой выполнена в виде трубной доски для дымогарных труб, отличающийся тем, что на трубной доске поворотной камеры в водяном объеме установлена охлаждающая камера с проходящими сквозь нее дымогарными трубами, имеющая жесткое крепление с трубной доской, соединенная с входным патрубком воды и имеющая два выходных отверстия по периферии жаровой трубы.