КОТЕЛ Российский патент 2002 года по МПК F22B21/34 F22B37/24 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для теплоснабжения.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является техническое решение по патенту RU 2047043, F 22 В 37/24, 27.10.1995, которое содержит топку с передним, боковыми экранами и задним экраном, фестонированным в верхней части, барабан, установленный опорами на потолочные балки каркаса, при этом трубы боковых экранов сообщены с барабаном через камеры и пароотводящие трубы, а топка выполнена газоплотной из труб, жестко скрепленных между собой полосами.

Недостатком этого котла является низкая долговечность котла.

Задачей заявленного изобретения является повышение долговечности котла за счет создания конструкции, обеспечивающей безопасный уровень напряжений в углах топки и узлах крепления кронштейнов.

Поставленная задача решается тем, что котел содержит топку с передним, боковыми экранами и задним экраном, фестонированным в верхней части, выполненную газоплотной из труб, жестко скрепленных между собой полосами, и барабан, установленный опорами на потолочные балки каркаса. Трубы боковых экранов сообщены с барабаном через камеры и пароотводящие трубы, при этом трубы переднего и заднего экранов сообщены с барабаном непосредственно. Топка опирается на опорный пояс котла установленными ниже фестона кронштейнами, которые прикреплены к трубам экранов и жестко скреплены между собой уголками, полки которых установлены на опорном поясе котла, при этом крайние кронштейны экранов расположены через ряд труб от углов топки.

Кроме того, между опорами барабана и балками каркаса могут быть установлены дополнительные прокладки.

Кроме того, в зоне опорного пояса каркаса между экранами в углах топки может быть предусмотрен зазор, а с наружной стороны установлены кожухи из тонких листов, жестко и плотно скрепленных с экранами по контуру примыкания.

На фиг.1 приведен общий вид котла; на фиг.2 - разрез А-А по фиг.1, слева приведено основное исполнение котла, справа - дополнительное; на фиг.3 - разрез Б-Б фиг.2; на фиг.4 - вид В фиг.3; на фиг.5 - разрез Г-Г фиг.3; на фиг. 6 - узел Д фиг.2; на фиг.7 - вид Е фиг.6.

Котел содержит топку 1 с передним 2, боковыми 3 экранами и задним экраном 4, фестонированным в верхней части, в которой передний 2 и задний 4 экраны сообщены непосредственно с барабаном 5, установленным опорами 6 на дополнительные прокладки 7 на потолочных балках 8 каркаса котла 9. Топка 1 сообщена посредством переходного газохода 10 с конвективным газоходом 11. Трубы боковых экранов сообщены с барабаном 5 через камеры 12 и пароотводящие трубы 13. Топка котла ниже фестона выполнена газоплотной из труб 14, жестко и плотно скрепленных между собой полосами 15, имеет пояса жесткости 16 и установлена на опорный пояс 17 каркаса котла 9 кронштейнами 18, жестко скрепленными с трубами 14 экранов 2-4. Кронштейны 18 установлены торцами на опорные листы 19 опорного пояса 17, причем крайние кронштейны 18 расположены через ряд труб 14 от углов топки 1. Кромки опорных листов 19 приварены к балкам опорного пояса 17, к противоположным кромкам упомянутых листов приварены вертикальные ребра 20, верхние кромки которых расположены над опорными листами 19. Опорные листы 19 и ребра 20 скреплены между собой косынками 21, приваренными к балкам опорного пояса 17. Поперек экранов 2-4 кронштейны 18 жестко скреплены между собой уголками 22, полки которых установлены на листах 19.

В дополнительном исполнении крайние кронштейны 18 расположены ближе к углам топки 1 и смежные экраны не скреплены в углах топки полосами 15. Углы топки 1 закрыты кожухами 23 из тонких листов, которые скреплены по вертикали по контуру примыкания с ребрами 24, вваренными между трубами экранов 2-4. По горизонтали кромки кожухов 23 плотно скреплены близ пояса жесткости 16, под опорным поясом 17, с гребенчатыми Г-образными ребрами 25, жестко и плотно скрепленными в углах топки с экранами 2-4. К крайним трубам переднего 2 и заднего 4 экранов под кожухами 23 прикреплены полосы 26.

Котел работает следующим образом.

Горячие газы, образующиеся при сжигании топлива, последовательно проходят через топку 1, переходный газоход 10 и конвективный газоход 11, отдают тепло расположенным в них поверхностям нагрева и охлажденные покидают котел. Пароводяная смесь, образующаяся в трубах 14 топки 1, поступает в барабан 5 из переднего 2 и заднего 4 экранов непосредственно, а из боковых экранов 3 через камеры 12 и пароотводящие трубы 13.

Весовая нагрузка от барабана 5 через опоры 6 передается на потолочные балки 8 каркаса котла. Весовая нагрузка топки 1 от труб 14 экранов 2-4 через кронштейны 18 с торцов последних передается на листы 19 и далее на опорный пояс 17 каркаса котла 9. Длина кронштейнов 18, по направлению из плоскости экранов 2-4, выбирается минимальной для уменьшения изгибающих моментов в трубах 14 экранов 2-4 от эксцентричной передачи нагрузок. С целью уменьшения местного давления на листы 19 торцов кронштейнов 18 последние жестко связаны между собой уголками 22, поэтому часть нагрузки передается на листы 19 через полочки уголков 22. Для подкрепления листов 19 под действием нагрузок от топки 1 последние усилены косынками 21 и ребрами 20.

В период пуска котла и выхода на рабочий режим экраны 2-4 расширяются. Из-за температурного удлинения труб 14 в промежутке от опорного пояса 17 до барабана 5 в топке 1 возникают компенсационные усилия, поэтому на экраны 2-4 действуют дополнительные продольные усилия. Так как боковые экраны 3 присоединяются к барабану 5 через пароотводящие трубы 13, жесткость которых сравнительно мала, увеличение продольных нагрузок на боковые экраны 3 незначительно и допустимо из условия прочности упомянутых экранов. Однако продольная нагрузка на передний 2 и особенно задний 4, как наиболее жесткий, экран значительно увеличивается, при этом в трубах экранов 2,4, в узлах крепления кронштейнов 18 могут возникнуть напряжения выше допускаемых. Для уменьшения этих напряжений после монтажа топки 1 между опорами 6 и потолочным балками 8 устанавливаются дополнительные прокладки 7, толщина которых составляет около 50% температурного удлинения труб 14 в промежутке от барабана 5 до опорного пояса 17. При этом компенсационные усилия, действующие на топку 1, при работе котла уменьшаются, и обеспечивается безопасный уровень напряжений в узлах крепления кронштейнов 18 к трубам 14.

При расширении топки 1 в горизонтальной плоскости кронштейны проскальзывают вдоль экранов 2-4 относительно листов 19 опорного пояса 17. При проскальзывании между кронштейнами 18 и листами 19 действуют силы трения, которые не вызывают дополнительных напряжений в узлах крепления кронштейнов 18 к трубам 14, так как кронштейны 18 вдоль экранов 2-4 жестко скреплены между собой уголками 22.

Температурному перемещению экранов 2-4 из их плоскости в зоне опирания на опорный пояс противодействуют силы трения между кронштейнами 18 с уголками 22 и листами 19. Поскольку действующие при расширении топки 1 усилия со стороны экранов 2-4 значительно меньше сил трения, экраны 2-4 остаются на месте, а температурное расширение топки 1 осуществляется за счет изгиба плоскости экранов труб 14 с полосами 15 в промежутках от крайних кронштейнов 18 экранов 2-4 до углов топки 1.

При изгибе экранов в трубах 14 в углах топки и в трубах 14, к которым крепятся крайние кронштейны 18 экранов 2-4, действуют большие напряжения, которые по своему характеру относятся к компенсационным. Эти напряжения приемлемы для котлов со стационарным режимом работы. Однако при частых пусках (остановах) котла такие напряжения в совокупности с напряжениями от вертикальных нагрузок приводят к разрушению от малоцикловой усталости труб 14 в первую очередь в зонах крайних кронштейнов 18. В дополнительном исполнении крайние кронштейны 18 расположены ближе к углам топки 1, благодаря чему уменьшаются напряжения в трубах 14 от вертикальных нагрузок. Из-за отсутствия жесткого скрепления экранов 2-4 в углах топки 1 существенно уменьшаются напряжения в трубах 14 от изгиба экранов 2-4 в промежутках от крайних кронштейнов 18 до углов топки 1 при ее температурном расширении. Таким образом, в зонах крайних кронштейнов 18 суммарный уровень напряжений от вертикальных нагрузок и изгиба экранов 2-4 в трубах 14 значительно снижается, чем обеспечивается надлежащая долговечность котла. В рассматриваемом исполнении полосы 26 защищают во время работы котла кожухи 23 от местного нагрева лучистым теплом.

В основном и дополнительном исполнении котла верхние торцы ребер 20 расположены выше поверхности листов 19 с тем, чтобы в аварийной ситуации при разрежении в топке 1 ребра 20, скрепленные с опорным поясом 17, препятствовали смещению экранов 2-4 с кронштейнами 18 внутрь топки.

Котел предназначен для выработки пара и может быть использован в энергетике. Котел содержит топку с передним, боковыми экранами и задним экраном, фестонированным в верхней части, выполненную газоплотной из труб, жестко скрепленных между собой полосами, барабан, установленный опорами на потолочные балки каркаса. Трубы боковых экранов сообщены с барабаном через камеры и пароотводящие трубы, при этом трубы переднего и заднего экранов сообщены с барабаном непосредственно. Топка опирается на опорный пояс котла установленными ниже фестона кронштейнами, которые прикреплены к трубам экранов и жестко скреплены между собой уголками, полки которых установлены на опорном поясе котла, при этом крайние кронштейны экранов расположены через ряд труб от углов топки. Конструкция котла обеспечивает повышение его долговечности. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Котел, содержащий топку с передним, боковыми экранами и задним экраном, фестонированным в верхней части, выполненную газоплотной, из труб, жестко скрепленных между собой полосами, барабан, установленный опорами на потолочные балки каркаса, при этом трубы боковых экранов сообщены с барабаном через камеры и пароотводящие трубы, отличающийся тем, что трубы переднего и заднего экранов сообщены с барабаном непосредственно, топка опирается на опорный пояс котла установленными ниже фестона кронштейнами, которые прикреплены к трубам экранов и жестко скреплены между собой уголками, полки которых установлены на опорном поясе котла, при этом крайние кронштейны экранов расположены через ряд труб от углов топки. 2. Котел по п.1, отличающийся тем, что между опорами барабана и балками каркаса установлены дополнительные прокладки. 3. Котел по п.1 отличающийся тем, что в зоне опорного пояса каркаса между экранами в углах топки предусмотрен зазор, а с наружной стороны установлены кожухи из тонких листов, жестко и плотно скрепленных с экранами по контуру примыкания.