ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ Российский патент 2000 года по МПК F24H1/34 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в котлах теплоцентралей, промышленных котельных и котельных жилищно-коммунальных объектов.

Из доступных источников информации известен водогрейный котел по авт. св. N 1437630, кл. F 24 H 1/14, имеющий схемы циркуляции воды в контурах с аксиальным направлением движения жидкости в трубах, однако при этом в трубах образуется газовая дисперсная пленка ("газовый чулок"), которая снижает теплопроводность от внутренней поверхности трубы к нагреваемой воде, циркулирующей в трубах, что требует увеличения поверхности нагрева, т.е. металлоемкости на единицу вырабатываемой котлом продукции и строительного объема котла, требует умягчения подпиточной и питательной воды, вызывает накипеобразование на внутренних поверхностях нагрева труб.

Наиболее близким по технической сущности является водогрейный котел по авт. св. N 1760997, кл. F 24 H 1/34, содержащий размещенные в вертикальном корпусе топку, выполненные из труб экономайзер, боковые и потолочные экраны, сообщенные с подводящим и отводящим коллекторами, боковые экраны выполнены из радиационных и конвективных панелей, последние из которых выполнены из опускных и подъемных труб, расположенных с чередованием между собой, и каждые две смежные трубы подключены посредством тангенциальных подводящих и отводящих патрубков круглого сечения к соответствующей трубе радиационной панели, патрубки расположены ярусами, и в каждых двух смежных ярусах отводящий патрубок верхнего яруса расположен над подводящим патрубком нижнего яруса, трубы потолочного экрана соединены также тангенциальными патрубками с концевыми участками подъемных труб конвективной панели, оси патрубков расположены перпендикулярно образующей внутренней поверхности трубы радиационной панели, трубы радиационной и конвективной панелей соединены между собой ребрами, которые образуют мембранные экраны, а в верхней части радиационной панели выполнены окна для направленного движения энергоносителя (продуктов сгорания), нижние концы труб радиационной панели подсоединены к коллекторам-грязевикам.

Однако водогрейный котел по авт. св. SU N 1760997 практически имеет те же недостатки, что и котел по авт.св. N 1437630, так как газовая дисперсная пленка отсутствует только в зоне ввода струи воды в трубу радиационной панели вследствие того, что перпендикулярно направленная образующей внутреннего диаметра радиационной панели струя заполняет все живое сечение непосредственно на входе и образует при дальнейшем прохождении жидкости вниз воронку, которая неизбежно влечет за собой образование газовой дисперсной пленки с внутренней поверхностью трубы радиационной панели.

Техническим результатом применения предложенного водогрейного котла является освобождение от указанных недостатков, присущих котлам описанных конструкций.

Поставленная цель достигается тем, что котел содержит вертикальный корпус, топку, выполненные из труб экономайзер, боковые и потолочные экраны, сообщенные с подводящим и отводящим коллекторами. Боковые экраны выполнены из радиационных и конвективных панелей. Панели представляют собой опускные и подъемные трубы, чередующиеся между собой, каждые две смежные трубы подключены посредством тангенциальных подводящих и отводящих патрубков к соответствующей трубе радиационной панели. Патрубки расположены ярусами, и в каждых двух смежных ярусах отводящий патрубок верхнего яруса расположен над подводящим патрубком нижнего яруса. Трубы потолочного экрана также соединены тангенциальными патрубками с концевыми участками подъемных труб конвективной панели. Патрубки выполняют с плоским, щелевидным живым сечением, при этом патрубки устанавливают под углом по направлению движения струи воды, где H - высота живого сечения подводящего патрубка, равная шагу винтовой линии направленного потока струи воды непосредственно по внутренней поверхности трубы радиационной панели, D - внутренний диаметр трубы радиационной панели. Параметры живого сечения отводящего патрубка увеличивают в 1,5-2 раза по сравнению с аналогичными параметрами подводящего патрубка, чтобы полностью отвести направленный поток струи воды по внутренней поверхности трубы радиационной панели, так как фактическая траектория направленного потока струи воды будет несколько отличаться от расчетной. Подводящий направленный поток жидкости и отводящий его патрубки устанавливают на расстоянии друг от друга с учетом сохранения устойчивости направленного потока жидкости по заданной траектории винтовой линии.

На фиг. 1 схематически показан вид сбоку узла соединения тангенциальных патрубков с трубами конвективной и радиационной панелей и наложенное сечение патрубков; на фиг. 2 - вид в плане.

В корпусе водогрейного котла размещены топка, выполненные из труб экономайзер, потолочный экран и боковые экраны, сообщенные с подводящим и отводящим коллекторами.

Боковые экраны образованы радиационной и конвективной панелями.

Конвективные панели выполнены из отпускных и подъемных 2 труб, расположенных с чередованием между собой, и каждые две смежные трубы 1 и 2 подключены посредством тангенциальных, подводящего 3 и отводящего 4 патрубков к трубе 5 радиационной панели с внутренним диаметром.

Патрубки 4 и 3 выполнены с плоским, щелевидным живым сечением с параметрами H - высота и B - ширина для подводящего патрубка и соответственно H₁ и B₁ для отводящего патрубка, при этом H₁/H = B₁/B = 1,5-2.

Патрубок 3 установлены под углом по направлению движения струи воды, при этом таким образом, струя воды направлена по внутренней поверхности радиационной трубы 5 по винтовой линии с шагом подъема винтовой линии H.

Подводящий струю воды патрубок 3 в полость трубы 5 и отводящие ее патрубок 4 расположены друг от друга на расстоянии, при этом L = n • H + 0,5 H, где n - полное число витков струи воды по винтовой линии, и определяется расчетным путем из условия сохранения струей воды направленного движения по внутренней поверхности с диаметром радиационной трубы 5.

Котел работает следующим образом: продукты сгорания из верхней полости топочного пространства огибают потолочный экран, омывают боковые экраны, образованные радиационной панелью 5 и конвективной панелью, выполненной из опускных и подъемных труб и сообщенные с отводящим коллектором, и через него направляются в систему удаления, тем самым обеспечивая обтекание теплообменных труб продуктами сгорания.

При сжигании топлива в топке осуществляется тепловое воздействие на экраны.

Центробежный эффект вращения жидкости с плотным контактом ее непосредственно с внутренней поверхностью радиационной трубы и освобождение зоны контакта от газовой дисперсной пленки достигается направлением струи воды через щелевидные патрубки 3 по внутренней поверхности радиационной панели 5 с учетом сохранения траектории движения направленного потока жидкости.

Водогрейный котел предназначен для использования в промышленных котельных и котельных жилищно-коммунальных объектов. Котел содержит размещенные в вертикальном корпусе топку, выполненные из труб экономайзер, боковые и потолочные экраны, сообщенные с подводящим и отводящим коллекторами, причем боковые экраны выполнены из радиационных и конвективных панелей. Конвективные панели выполнены из опускных и подъемных труб, расположенных с чередованием между собой, и каждые две смежные трубы подключены посредством тангенциальных, выполненных с плоским, щелевидным сечением подводящих и отводящих патрубков, расположенных ярусами, к соответствующей трубе радиационной панели. Подводящие патрубки установлены под углом по направлению движения струи воды, где Н - высота живого сечения подводящего патрубка, D - внутренний диаметр трубы радиационной панели, параметры живого сечения отводящего патрубка выполнены в 1,5-2 раза больше аналогичных параметров подводящего патрубка, при этом подводящий направленный поток струи воды и отводящий его патрубки установлены на расстоянии L друг от друга с учетом условия сохранения устойчивости направленного движения струи воды по заданной траектории винтовой линии, чем достигается центробежный эффект вращения жидкости с плотным контактом ее непосредственно с внутренней поверхностью радиационной трубы и освобождение зоны контакта от газовой дисперсной пленки. 2 ил.

Водогрейный котел, содержащий размещенные в вертикальном корпусе топку, выполненные из труб экономайзер, боковые и потолочный экраны, сообщенные с подводящим и отводящим коллекторами, боковые экраны выполнены из радиационных и конвективных панелей, последние из которых выполнены из опускных и подъемных труб, расположенных с чередованием между собой, и каждые две смежные трубы подключены посредством тангенциальных подводящих и отводящих патрубков к соответствующей трубе радиационной панели, патрубки расположены ярусами и в каждых двух смежных ярусах отводящий патрубок верхнего яруса расположен над подводящим патрубком нижнего яруса, трубы потолочного экрана соединены также тангенциальными патрубками с концевыми участками подъемных труб конвективной панели, отличающийся тем, что тангенциальные патрубки выполнены с плоским, щелевидным живым сечением, подводящие патрубки установлены под углом по направлению движения струи воды, где Н - высота живого сечения подводящего патрубка, D - внутренний диаметр трубы радиационной панели, параметры живого сечения отводящего патрубка выполнены в 1,5 - 2 раза больше аналогичных параметров подводящего патрубка, при этом подводящий направленный поток струи воды и отводящий его патрубки установлены на расстоянии L друг от друга с учетом условия сохранения устойчивости направленного движения струи воды по заданной траектории винтовой линии, при условии L = n • Н+0,5Н, где n - полное число витков струи воды.