ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ Российский патент 2001 года по МПК F24H1/00 

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

Известен водогрейный котел, содержащий вертикальный корпус, в котором размещены топка, потолочный экран из труб и боковые экраны из радиационных и конвективных панелей. Конвективная панель выполнена из опускных и подъемных труб, чередующихся между собой, при этом каждые две смежные подъемные и опускные трубы тангенциальными патрубками подключены к соответствующей трубе радиационной панели. Тангенциальные патрубки расположены ярусами [1].

В известном устройстве за счет создания потока закрученной воды в экранных трубах, обеспечиваемого введением и отведением воды через тангенциальные патрубки, достигается определенная интенсификация теплообмена. Однако закручивание потока происходит только в конвективной части, что не позволяет значительно увеличить эффективность теплопередачи. Кроме того, опускные и подъемные трубы находятся в зоне высокого теплового воздействия, что приводит к быстрому их выходу из строя. Используются трубы малого диаметра, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления на котле.

Известен водогрейный котел, содержащий топочную камеру, экранированную трубами, конвективный трубный пучок, экономайзер, при этом смежные трубы экрана, экономайзера, конвективного пучка соединены между собой перепускными трубами, расположенными тангенциально к их осям. В устройстве интенсификация теплопередачи обеспечивается за счет закручивания потока воды при перепуске воды из одной греющей трубы в смежную через перепускные трубы [2].

Недостатком известного устройства является следующее: эффективный теплообмен вследствие того, что движение воды происходит последовательно через все трубы экрана, достигается при высоком сопротивлении котла, отрицательно влияющем на режим его работы. Кроме того, перепускные трубы находятся в зоне высокого теплового воздействия, что приводит к выходу их из строя.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является водогрейный котел, содержащий корпус с топкой, обрамляющие и промежуточные экраны из теплообменных труб, объединенных коллекторами, патрубками с системами подвода и отвода теплоносителя, газоходы для прохода продуктов сгорания с перегородками. В теплообменных трубах эксцентрично установлены трубы с соплами, расположенными в зоне сужения кольцевого канала, содержащие по длине наклонные полукольца. Трубы заглушены за последним соплом пробками. На входе трубы с соплами соединены с теплообменными трубами перегородками с отверстиями [3].

В известном устройстве за счет размещения закручивающих устройств в теплообменных трубах, параметры которых подобраны таким образом, что обеспечивается эффективная теплопередача, достигается достаточно интенсивный теплообмен.

Однако конструкция закручивающего устройства, содержащего элементы шнека, значительно повышает гидравлическое сопротивление на котле. При этом гидравлическое сопротивление повышается в большей степени, чем интенсифицируется теплообмен. Повышение гидравлического сопротивления требует установки высоконапорных насосов, что приводит к дополнительному расходу электроэнергии. Сложность изготовления, высокая металлоемкость, трудности в проведении ремонтных работ следует также отнести к существенным недостаткам известного устройства.

Задачей создания изобретения являются интенсификация теплообмена при регулируемом гидравлическом сопротивлении, низкая металлоемкость, простота в изготовлении и эксплуатации.

Сущность изобретения состоит в том, что в водогрейном котле, содержащем корпус, размещенную в нем топку с верхним, задним и боковыми экранами из теплообменных труб, промежуточные экраны из теплообменных труб, установленные в конвективной части, при этом трубы экранов подключены к соответствующим коллекторам, соединенным с системой подвода и отвода воды, а также закручивающие устройства потока воды, установленные в теплообменных трубах с перегородками со стороны входа воды, закручивающие устройства размещены в каждой теплообменной трубе, выполнены в виде двух трубчатых насадков, установленных на перегородках под углом к оси теплообменной трубы параллельно друг другу.

Диаметр трубчатых насадков, длина трубчатой части, угол наклона насадка к оси теплообменной трубы наряду с размещением закручивающего устройства в каждой трубе обеспечивают оптимальные расход и скорость воды, что позволяет интенсифицировать теплообмен и регулировать гидравлическое сопротивление.

На фиг. 1 представлен фронтальный разрез котла без передней стенки корпуса; а также в увеличенном виде вид перегородки сверху I и сечение по насадку Г-Г; на фиг. 2 - разрез по Б-Б фиг. 1; на фиг. 3 - разрез по А-А (продольный) фиг. 2;
Водогрейный котел содержит корпус 1, размещенную в нем топку 2 с верхним 3, задним 4 и боковыми 5 обрамляющими экранами, подключенными к верхнему 6 и нижнему 7 коллекторам, а также конвективную часть, состоящую из промежуточных экранов 8 с верхними 9 и нижними 10 коллекторами. Радиационная часть отделена от конвективной плавниками 11, имеющими окна для прохождения дымовых газов 15. Экраны 3, 4, 5 и 8 состоят из теплообменных труб 12, в каждой из которых на входе воды установлены перегородки 13 с двумя трубчатыми насадками 14 в каждой. Насадки установлены тангенциально к стенке теплообменной трубы, под углом к ее оси параллельно друг другу. Для удаления дымовых газов предусмотрен отводящий газоход 15. Для увеличения пути и скорости уходящих газов в конвективной части установлены перегородки 16. Подача воды осуществляется через патрубок 17 и раздаточный коллектор 18. Сборный коллектор 19 и патрубок 20 служат для отвода воды в сеть.

Котел работает следующим образом. Продукты сгорания из топки 2, огибая плавниковую перегородку 11, перегородки 16, омывают трубы боковых экранов 8 и 5 конвективной части. Удаление дымовых газов производится через отводящий газоход 15.

Циркуляция воды и теплообмен в котле осуществляются следующим образом.

Вода через патрубок подвода 17 и сборный коллектор 18 поступает в нижний коллектор 10, распределяется по теплообменным трубам 12 бокового экрана 8 через перегородки 13 с насадками 14, поднимается вверх, переходя в верхний коллектор 9. В каждой трубе вода, проходя через два насадка 14 перегородки 13, приобретает двустороннее закрученное направление по отношению к оси трубопровода. Затем вода поступает в верхний коллектор 6, откуда, опускаясь через перегородки 13 с насадками 14 по трубам бокового экрана 5, попадает в нижний коллектор 7. Из нижнего коллектора вода через перегородки 13 с насадками 14 поступает в трубы заднего экрана 4, а затем через перегородки 13 с насадками 14 - в трубы верхнего экрана 3. В сеть вода отводится из сборного коллектора 19 через патрубок 20.

В предлагаемом изобретении за счет размещения закручивающего устройства в каждой теплообменной трубе, обеспечивающего двустороннее вращение потока воды, его параметров достигаются эффективная теплопередача, возможность регулировать гидравлическое сопротивление. Предлагаемый котел характеризуется низкой металлоемкостью, прост в изготовлении и эксплуатации.

Источники информации
1. Патент РФ 1760997, М.кл. F 24 H 31/34, опубл. 1992 г.

2. Патент РФ 2059937, М.кл. F 24 H 1/00, опубл. 1996 г.

3. Патент РФ 2018060, М.кл. F 24 H 1/14, опубл. 1994 г. (прототип)т

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котлах теплоцентралей, промышленных котельных и котельных жилищно-коммунальных объектов и теплообменных аппаратах. Водогрейный котел содержит корпус, размещенную в нем топку с экранами из теплообменных труб, а также закручивающие устройства потока воды, которые размещены в каждой теплообменной трубе, выполнены в виде двух трубчатых насадков, установленных на перегородках под углом к оси теплообменной трубы параллельно друг другу. Диаметр трубчатых насадков, длина трубчатой части, угол наклона насадка к оси теплообменной трубы наряду с размещением закручивающего устройства в каждой трубе обеспечивают оптимальные расход и скорость теплоносителя, что позволяет интенсифицировать теплообмен и регулировать гидравлическое сопротивление. 3 ил.

Водогрейный котел, содержащий корпус, размещенную в нем топку с верхним, задним и боковыми экранами из теплообменных труб, промежуточные экраны из теплообменных труб, установленные в конвективной части, при этом трубы экранов подключены к соответствующим коллекторам, соединенным с системой подвода и отвода воды, а также закручивающие устройства потока воды, установленные в теплообменных трубах с перегородками со стороны входа воды, отличающийся тем, что закручивающие устройства размещены в каждой теплообменной трубе, выполнены в виде двух трубчатых насадков, установленных на перегородках под углом к оси теплообменной трубы параллельно друг другу.