ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ Российский патент 2001 года по МПК F24H1/14 

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котлах, работающих в системах отопления и горячего водоснабжения.

Известен водогрейный котел, содержащий экономайзер, радиационные панели, смонтированные по "каминной" схеме, конвективные панели и систему водяных коллекторов для создания встречного движения по "синусоиде" нагреваемой воды относительно потока топочных газов (см. патент РФ 2119131, кл. F 24 H 1/14, 1997 г.).

Известен также водогрейный котел, содержащий радиационную панель, выполненную в виде П-образной обвязки топочной камеры по периметру, конвективную камеру, оборудованную системой труб с поворотными пластинами для изменения движения потока поточных газов, и возвратно-дожигающее устройство, установленное в глубине топочной камеры (см. а.с. СССР 1663335, кл. F 24 H 1/12, 1991 г.). Указанные котлы отличаются сложностью конструкции, что приводит к дополнительным трудностям при их изготовлении и более высокой стоимости монтажных работ.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому изобретению является водогрейный котел, содержащий корпус, топку и водяные коллекторы, соединенные с верхними, передними, задними и боковыми экранами из плавниковых труб. Между корпусом и боковым экраном установлен промежуточный экран, оборудованный плавниками, образующими вместе со стенками труб экрана опускной газоход (см. а.с. СССР 1537975, кл. F 24 H 1/14, 1990 г. - прототип).

К недостаткам прототипа следует отнести его сравнительно невысокую экономичность, связанную с низкими конвективными свойствами промежуточного экрана, имеющего глухой плавниковый газоход, в котором образуются застойные зоны. В этих зонах со временем накапливаются мелкие частицы продуктов сгорания, которые не так просто удалять. Кроме того, эффективность котла можно существенно повысить за счет многократного изменения направления движения воды в трубах панелей.

Цель изобретения - повышение экономичности за счет улучшения теплообменных свойств котла, повышение удобства обслуживания.

Поставленная цель достигается тем, что в водогрейном котле, содержащем корпус с боровом, топку, боковые радиационные и промежуточные экраны с плавниками, трубы которых соединены с нижними и верхними коллекторами, содержащими продольные трубы с перегородками, разделяющими их на сегменты, трубы радиационных экранов имеют верхние наклонные секции, сходящиеся к центру топочной камеры, в корпусе установлены между выходом поворотной камеры и боровом дополнительные конвективные экраны, при этом плавниками снабжены нижние вертикальные секции радиационных экранов и верхние секции промежуточных экранов, расположенные на уровне наклонных секций радиационных экранов, причем плавники образуют лабиринтные газоходы с поворотными камерами, трубы экранов соединены с продольными трубами коллекторов при помощи поперечных труб, присоединенных к сегментам продольных коллекторов, при этом сегменты верхних продольных труб сдвинуты относительно сегментов нижних продольных труб на один шаг поперечной трубы.

При этом поперечные трубы могут быть присоединены к сегментам продольных труб попарно, а первая нижняя поперечная труба может быть присоединена непосредственно ко входу продольной трубы нижнего коллектора.

Достигаемый технический результат состоит в том, что перегородки в верхнем продольном коллекторе, сдвинутые относительно перегородок нижнего продольного коллектора, создают в трубах экранов лабиринтное движение воды, при котором потоки в соседних трубах имеют противоположные направления. При этом в несколько раз удлиняется путь воды без увеличения габаритов котла. Аналогично топочные газы проходят по лабиринтному газоходу, образованному экранами с плавниками неполной высоты. Таким образом, теплообмен происходит на более длинном пути, и отработанные газы уходят в боров, имея значительно более низкую температуру (повышение эффективности).

Кроме того, газоход данной конструкции легче очищать от продуктов сгорания, которые накапливаются, в основном, вблизи выхода.

Устройство котла поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан вид А-А спереди без фронтальной обмуровки, фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 1, вид сверху, фиг. 3 - разрез В-В на фиг. 2, вид сбоку, фиг. 4 - схема движения топочных газов, на которой двойными линиями обозначены секции экранов с плавниками.

В примере конкретного исполнения водогрейный котел содержит корпус 1, в котором размещены топка 2, боковые (радиационные) 3, промежуточные 4 и дополнительные (конвективные) 5 экраны, трубы которых соединены с нижними (питающими) 6 и верхними (выводящими) 7 коллекторами. Экраны 3 состоят из вертикальных секций 8 и наклонных секций 9, которые сходятся вверху у потолка топочной камеры 10. Секции 8 имеют плавники 11. На секциях 9 плавников нет. Экраны 4 имеют в верхней части плавники 12, нижний край которых расположен на уровне стыковки секций 8 и 9. В нижней части экранов 4 плавников нет. Плавники 11, 12 вместе с трубами экранов 3, 4 образуют объемный лабиринтный газоход с поворотной камерой 13.

Коллекторы 6 содержат продольные трубы с входными патрубками 14 и поперечные трубы 15, соединенные с нижними концами труб экранов 3, 4, 5. Продольная труба 14 имеет перегородки 16, делящие ее на сегменты 17 . Каждый сегмент 17 (кроме входного) соединен с двумя поперечными трубами 15. Продольные трубы верхних коллекторов 7 с выходными патрубками 18 имеют перегородки 19, которые сдвинуты в осевом направлении на одну поперечную трубу 20 относительно перегородок 16 нижних труб 14. Таким образом обеспечивается лабиринтное движение воды в нагревательных трубах экранов.

Конвективные панели 5 установлены с зазором относительно стен корпуса 1, в основании которого имеются борова 21 для выхода отработанных газов. Борова 21 снабжены шиберами 22. Топка 2 оборудована воздуховодом 23.

Водогрейный котел работает следующим образом.

Горячие газы, полученные в топке 2, поднимаются к потолку топочной камеры 10, как показано на фиг. 4. Здесь они обтекают трубы 9 радиационных экранов 3 и поступают к промежуточным экранам 4. Отдав часть тепла экранам 4, газы отражаются от плавников 12 и опускаются в поворотную камеру 13. Здесь они снова изменяют направление и обтекают низом трубы экранов 4, в нижней части не имеют плавников и легко пропускают газовые потоки к конвективным экранам 5. Здесь топочные газы отдают последнее тепло экранам 5 и опускаются по стенкам корпуса 1 в борова 21. Шибера 22 служат для регулирования тяги.

Вода поступает в нижний коллектор 6 сначала в продольную трубу 14 (см. фиг. 3) и доходит до первой перегородки 16. Здесь поток поворачивает в первую поперечную трубу 15 и распределяется по первым вертикальным трубам экранов 3, 4, 5 (см. фиг. 2). Поднявшись в верхние продольные трубы, вода доходит до первой перегородки 19, которая заставляет воду опуститься по второй вертикальной трубе экрана в следующий сегмент продольной трубы. Дойдя до второй перегородки 16, вода снова поднимается вверх, попадает во второй сегмент верхней продольной трубы и т.д. На фиг. 3 стрелками показано лабиринтное движение воды по трубам экрана 5 между перегородками 16 и 19. Пройдя через все экраны, нагретая до требуемой температуры вода выходит через верхний коллектор и направляется потребителю.

Котел предлагаемой конструкции экономит до 30% топлива в сравнении с аналогичными котельными установками серии НР. Указанная экономия получена путем улучшения теплообменных свойств котла за счет лабиринтных движений топочных газов (обеспечиваемого конструкцией экранов с плавниками неполной высоты) и нагреваемой воды в экранных трубах (обеспечиваемого перегородками в продольных трубах коллекторов).

Котел предназначен для работы в системах отопления и горячего водоснабжения. Котел содержит корпус с топкой и боровом, боковые и промежуточные экраны, трубы которых соединены с нижними и верхними коллекторами, включающими продольные трубы с перегородками, разделяющими их на сегменты, при этом экраны снабжены плавниками. Трубы боковых экранов содержат верхние наклонные к центру топочной камеры секции, причем плавниками оборудованы нижние вертикальные секции боковых экранов и верхние участки промежуточных экранов, расположенные на уровне наклонных секций боковых экранов, участки экранов с плавниками образуют лабиринтные газоходы с поворотными камерами. Котел оборудован дополнительными экранами, установленными между выходом поворотной камеры и боровом, трубы экранов соединены с коллекторами при помощи поперечных труб, присоединенных к сегментам продольных труб, сегменты верхних продольных труб сдвинуты в осевом направлении относительно сегментов нижних продольных труб на один шаг поперечной трубы. Конструкция котла обеспечивает повышение экономичности за счет улучшения теплообменных свойств котла, повышение удобства обслуживания. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Водогрейный котел, содержащий корпус с топкой и боровом, боковые и промежуточные экраны, трубы которых соединены с нижними и верхними водяными коллекторами, включающими продольные трубы с перегородками, разделяющими их на сегменты, при этом экраны снабжены плавниками, отличающийся тем, что трубы боковых экранов содержат верхние наклонные к центру топочной камеры секции, причем плавниками оборудованы нижние вертикальные секции боковых экранов и верхние участки промежуточных экранов, расположенные на уровне наклонных секций боковых экранов, при этом участки экранов с плавниками образуют лабиринтные газоходы с поворотными камерами, котел оборудован дополнительными экранами, причем дополнительный экран установлен между выходом поворотной камеры и боровом, трубы экранов соединены с коллекторами при помощи поперечных труб, присоединенных к сегментам продольных труб, при этом сегменты верхних продольных труб сдвинуты в осевом направлении относительно сегментов нижних продольных труб на один шаг поперечной трубы. 2. Водогрейный котел по п.1, отличающийся тем, что поперечные трубы присоединены к сегментам продольных труб попарно, при этом первая нижняя поперечная труба присоединена непосредственно ко входу продольной трубы нижнего коллектора.