ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ЖАРОТРУБНЫЙ КОТЕЛ Российский патент 1999 года по МПК F22B7/12 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в котлах для систем отопления.

Жаротрубный котел, содержащий корпус, внутри которого размещены две волнистые жаровые трубы и пучки дымогарных труб, известен (см. Отраслевой каталог 20-90-09 "Котлы малой производительности", ЦНИИТЭИТЯЖМАШ, М., 1990, с. 27-31, рис. 12 и 13). Для одного из пучков дымогарных труб днище жаровой трубы является передней трубной доской. Над жаровой трубой расположен второй и третий дымогарные пучки труб. Вместе с пучками дымогарных труб обе топки образуют два узла. Каждый узел имеет три хода по газам, для этого котел оборудован и с фронта, и с задней стороны газоперепускными коробами.

Недостатком известного котла является низкое использование тепла сгоревшего топлива вследствие малой поверхности нагрева и относительно малый ресурс теплонапряженных поверхностей нагрева в связи с циклическим напряжением конструкционного материала волнистой жаровой трубы.

Жаротрубный котел, содержащий корпус с торцевыми трубными досками, в полости которого размещены дымогарные трубы и жаровая труба, известен (см. патент 2062395, RU, F 22 В 7/12, 1993).

Жаровая труба и часть дымогарных труб закреплены с одной стороны в отверстиях трубной доски, а с другой в отверстиях поворотной камеры, остальные дымогарные трубы закреплены концами в отверстиях трубных досок. Котел по топочным газам трехходовой.

Недостатком указанного котла является низкое использование тепла сгоревшего топлива по причине малой поверхности нагрева, а также недостаточное обеспечение выгорания вредных примесей.

Так как данное изобретение наиболее близко по технической сущности и решаемой задаче предложенному, то оно может быть принято за прототип.

Основной задачей, преследуемой данным изобретением, является требование при неизменных габаритах увеличить поверхность нагрева, повысить интенсификацию теплопередачи, ресурс работы котла и экологическую безопасность, а также снизить трудоемкость изготовления и сборки деталей и узлов котла.

При решении указанной задачи получен следующий технический результат. Повышается экономичность за счет более эффективного сжигания топлива, поддержания температуры уходящих газов в оптимальном режиме и интенсификации теплообмена. Улучшается аэродинамика газов вследствие последовательного уменьшения проходного сечения газоходов от входного участка к выходному, а также снижения неравномерности скоростей газового потока. Уменьшается выброс вредных примесей в атмосферу вследствие дожигания последних в камере дожигания. Повышается маневренность котла вследствие большого объема котловой воды, аккумулирующей тепло во время пиковых нагрузок. Повышается эксплуатационная надежность за счет увеличения времени пребывания горючего материала в топочном пространстве и рационального распределения тепловых напряжений. Снижается трудоемкость изготовления и сборки деталей и узлов котла, так как отпадает, например, потребность в изготовлении волнистой жаровой трубы и т.д.

Для достижения технического результата предложен котел, содержащий цилиндрический корпус с торцевыми трубными досками, в полости которого размещены окруженные водой жаровая труба, поворотная камера и дымогарные трубы. Часть дымогарных труб закреплена с одной стороны в отверстиях трубной доски, а с другой в отверстиях поворотной камеры, а остальные дымогарные трубы закреплены концами в отверстиях трубных досок. Входной участок жаровой трубы, закрепленный в трубной доске, выполнен в виде цилиндрического патрубка меньшего диаметра и соединен с участком большего диаметра посредством конического перехода. Котел дополнительно снабжен камерой дожигания с уменьшенной по сравнению с жаровой трубой площадью проходного сечения, расположенной в водяном объеме котла параллельно последней и соединенной с ней одним концом посредством сужающегося по ходу газов поворотного газохода, а вторым концом с поворотной камерой. Свободный конец жаровой трубы с поворотным газоходом и камерой дожигания установлены в продольном и горизонтальном направлении подвижно, а внутренняя поверхность камеры дожигания снабжена продольными теплоотводящими ребрами.

Реализация предложенных признаков изобретения делает изобретение экономичным, маневренным, экологически более чистым, технологически простым, способствует получению новых потребительских свойств объекта изобретения, что подтверждается достижением указанного технического результата.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен главный вид котла (разрез АА на фиг.2); на фиг.2 - вид Б на фиг.1 и на фиг.3 - вид В на фиг.1.

Горизонтальный жаротрубный котел содержит цилиндрический корпус 1, к которому спереди примыкает трубная доска 2, а сзади - трубная доска 3. Пространство, ограниченное корпусом 1 и трубными досками 2 и 3, заполнено водой. Внутри водяного объема котла размещены жаровая труба 4, поворотный газоход 5, камера дожигания 6 и поворотная камера 7, а также три пучка дымогарных труб 8, 9, 10. Дымогарные трубы первого пучка 8 одними концами закреплены в отверстиях стенки поворотной камеры 7, а другими в отверстиях трубной доски 3. Остальные дымогарные трубы 9 и 10 крепятся в отверстиях трубных досок 2 и 3. Количество дымогарных труб в пучках пропорционально объему проходящих по ним газов. Передняя часть жаровой трубы 4 имеет оголовок 11 для крепления горелочного устройства, включающего топливопровод 12, вентилятор 13 и горелку 14. Для выравнивания тепловых нагрузок площадь проходного сечения камеры дожигания 6 выполнена меньшей по сравнению с жаровой трубой 4, с той же целью поворотный газоход 5 по ходу газов сделан сужающимся. Передний конец камеры дожигания 6 соединен с поворотной камерой 7, которая, в свою очередь, крепится к трубной доске 2 с помощью дистанцирующего элемента 15. Свободный конец жаровой трубы 4 с поворотным газоходом 5 и камерой дожигания 6 установлен на подвижной опоре 16, закрепленной на трубной доске 3 и поворотном газоходе 5. В осевом направлении жаровая труба 4 снабжена гляделкой 17, установленной с возможностью продольного перемещения в трубной доске 3 и обмуровке 18. Внутренняя поверхность камеры дожигания 6 снабжена продольными теплоотводящими ребрами 19. Котел снабжен патрубками подвода питательной 20 и отвода горячей 21 воды или пара. Спереди и сзади котла к трубным доскам 2 и 3 примыкают газоперепускные короба 22, 23 и 24 для реверса топочных газов и их отвода в дымовую трубу. На трубной доске 3 установлен люк 25 для монтажа подвижной опоры 16. Блок котла установлен на опорной раме 26. Котел может работать на жидком или газообразном топливе.

Входной участок жаровой трубы 4, закрепленный в трубной доске 2, выполнен в виде цилиндрического патрубка 27 меньшего диаметра и соединен с участком большего диаметра посредством конического перехода 28.

Работа котла осуществляется следующим образом.

Вентилятор 13 подает воздух для горения, по топливопроводу 12 в горелку 14 поступает топливо. Под напором вентилятора пламя от горелки 14 распространяется по всей длине жаровой трубы 4, отдавая тепло через ее стенки водяному объему котла. Встретив на своем пути сужающийся поворотный газоход 5, топочные газы делают поворот на 180^o и устремляются в камеру дожигания 6. Тепло топочных газов передается воде через стенки поворотного газохода 5, и камеры дожигания 6. Продольные ребра 19 способствуют интенсификации теплообмена, а длина пути движения топочных газов - выгоранию вредных примесей, далее топочные газы через поворотную камеру 7 устремляются в дымогарные трубы 8 первого пучка, изменив направление движения на 180 градусов. Количество дымогарных труб 8 первого пучка сравнительно больше, чем последующих из соображения, что площадь проходного сечения уменьшается пропорционально уменьшению объема топочных газов. Тепло топочных газов снова передается нагреваемой воде, способствуя снижению их температуры. Затем топочные газы, двигаясь непрерывным потоком через газоперепускной короб 22, осуществляют следующий поворот на 180 градусов и устремляются во второй пучок дымогарных труб 9. Откуда через газоперепускной короб 23 дымовые газы поступают в третий пучок дымогарных труб 10, а далее в газоперепускной короб 24. Из газоперепускного короба 24 топочные газы выводятся в дымовую трубу.

По мере надобности через патрубок 21 производят отбор горячей воды или пара, а через патрубок 20 заполнение котла питательной водой.

Регулировкой работы горелки в зависимости от расхода воды или пара добиваются оптимального режима работы котла.

Через гляделку 17 ведут наблюдение за пламенем в жаровой трубе 4.

Котел имеет довольно большой объем воды, нагрев происходит в пространстве, окружающем жаровую трубу 4, поворотный газоход 5, камеру дожигания 6, поворотную камеру 7 и три пучка дымогарных труб 8, 9 и 10. Благодаря аккумулированной в водяном объеме теплоте котел лучше приспособлен к работе на переменных нагрузках, повышая, таким образом, маневренность последнего.

Подвижная опора 16 сборочного узла, включающего поворотный газоход 5 и свободные концы жаровой трубы 4 и камеры дожигания 6, дают возможность сборочному узлу под влиянием температурных колебаний свободно перемещаться как в осевом, так и в горизонтальном направлениях. Возможность свободного перемещения свободного узла способствует снижению напряжения конструкционного материала, обеспечивая, тем самым, применение более простой в изготовлении гладкой жаровой трубы и повышение ресурса котла.

Котел предназначен для использования в теплотехнике преимущественно для систем отопления. Котел содержит цилиндрический корпус с торцевыми трубными досками, в полости которого размещены окруженные водой жаровая труба, поворотная камера и дымогарные трубы. Котел дополнительно содержит камеру дожигания уменьшенной по сравнению с жаровой трубой площадью проходного сечения и соединенной с ней одним концом посредством сужающегося по ходу газов поворотного газохода, а вторым концом - с поворотной камерой. Внутренняя поверхность камеры дожигания снабжена продольными теплоотводящими ребрами. Свободный конец паровой трубы с поворотным газоходом и камерой дожигания установлен в продольном и горизонтальном направлениях подвижно. Установка камеры дожигания позволяет увеличить поверхность нагрева и повысить теплопередачу, а установка подвижной опоры - повысить маневренность котла. 3 ил.

Горизонтальный жаротрубный котел, содержащий цилиндрический корпус с торцевыми трубными досками, в полости которого размещены окруженные водой жаровая труба, поворотная камера и дымогарные трубы, часть из которых закреплена с одной стороны в отверстиях трубной доски, а с другой - в отверстиях поворотной камеры, остальные дымогарные трубы закреплены концами в отверстиях трубных досок, при этом входной участок жаровой трубы, закрепленный в трубной доске, выполнен в виде цилиндрического патрубка меньшего диаметра и соединен с участком большего диаметра посредством конического перехода, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен камерой дожигания с уменьшенной по сравнению с жаровой трубой площадью проходного сечения, расположенной в водяном объеме котла параллельно последней и соединенной с ней одним концом посредством сужающегося по ходу газов поворотного газохода, а вторым концом с поворотной камерой, при этом свободный конец жаровой трубы с поворотным газоходом и камерой дожигания установлены в продольном и горизонтальном направлениях подвижно, а внутренняя поверхность камеры дожигания снабжена продольными теплоотводящими ребрами.