КОТЕЛ Российский патент 2002 года по МПК F22B21/34 

Изобретение относится к области котлостроения и может быть использовано в котельных агрегатах.

Наиболее близким техническим решением является котел по авт. св. SU 204995, F 22 В 21/34, 14.04.1984, включающий барабан, мембранный трубный корпус, состоящий из последовательно расположенных радиационного газохода, образованного фронтовым, боковыми и разделительным экраном, и конвективного газохода, образованного разделительным боковыми и задним экранами, в котором установлены поверхности нагрева.

Недостатками этого технического решения являются высокие вертикальные габариты и трудоемкость демонтажа при ремонте.

Задачей изобретения является создание конструкции котла с уменьшенными габаритами по ширине и высоте для размещения в здании и снижение трудоемкости при ремонте поверхностей нагрева в конвективном газоходе, преимущественно экономайзеров.

Поставленная задача решается тем, что котел, включающий барабан, мембранный трубный корпус, состоящий из последовательно расположенных радиационного газохода, образованного фронтовым, боковыми и разделительным экранами, и конвективного газохода, образованного разделительным, боковыми и задним экранами, в котором установлены поверхности нагрева. Барабан установлен на мембранном корпусе, а именно на фронтовом и разделительном экранах, симметрично относительно продольной оси корпуса, разделительный экран фестонирован в верхней части, задний экран конвективного газохода снабжен в нижней части камерами и отогнут U-образно в сторону разделительного экрана с образованием пазухи, под которой он снабжен дополнительными верхней и нижней камерами, при этом в пазухе установлена одна из упомянутых поверхностей нагрева, между горизонтальными участками труб пазухи имеются щели для прохода газов, камера заднего экрана и дополнительные камеры сообщены по ширине экрана рядом дополнительных вертикальных труб, а проем между дополнительными камерами закрыт плоской змеевиковой экранной поверхностью, по контуру жестко и плотно скрепленной с дополнительными камерами, и крайними дополнительными вертикальными трубами, жестко и плотно скрепленными с боковыми экранами конвективного газохода. В радиационном газоходе к разделительному экрану посредине может быть прикреплена жестко вертикальная плоская мембранная трубная поверхность. Внутри радиационного газохода могут быть расположены встречно трубы с V-образными отгибками, вертикальные участки которых жестко прикреплены к боковым экранам, а вершины V-образных отгибок расположены на одном уровне и жестко скреплены с вертикальной плоской мембранной поверхностью вдоль кромки, противоположной кромке упомянутой поверхности, скрепленной с разделительным экраном.

На фиг.1 показан котел, продольный разрез; на фиг.2, слева - вид А фиг. 1, справа - разрез Б-Б фиг.1; на фиг.3 - разрез В-В фиг.1; на фиг.4, слева - вид Г фиг.1, справа - разрез Д-Д фиг.1; на фиг.5 - узел E фиг.1; на фиг.6 - разрез Ж-Ж фиг.5; на фиг.7- узел И фиг.4; на фиг.8 - вид К фиг.7; на фиг.9 - узел Л фиг.4; на фиг.10 - разрез М-М фиг.9; на фиг.11 - разрез Н-Н фиг.9.

Котел содержит газоплотный корпус 1 с балками жесткости 2, подкрепляющими радиационный газоход 3 и конвективный газоход 4, включающими общий разделительный экран 5. Радиационный газоход 3 образован фронтовым 6, боковыми 7 с отогнутыми внизу и вверху внутрь топки наклонными участками с образованием подовых и потолочных экранов соответственно и разделительного экрана 5, фестонированного в верхней части. Экраны 5-7 снабжены верхними 8 и нижними 9 камерами и состоят из труб 10, сваренных с полосами 11. В радиационном газоходе 3 к разделительному экрану 5 посредине прикреплена полосами 12 плоская вертикальная поверхность 13 из труб 14, жестко скрепленных между собой полосами 15. Внутри радиационного газохода встречно расположены трубы 16 с V-образными отгибками, вертикальные участки труб которых скреплены полосами 17 с боковыми экранами 7, а вершины V-образных отгибок расположены на одном уровне и жестко скреплены пластинами 18 с крайней трубой 14 поверхности 13. Барабан 19 котла расположен симметрично относительно корпуса 1 котла и установлен на опорах 20 на камерах 8 фронтового 6 и разделительного 5 экранов. Барабан 19 сообщен с нижними камерами 9 экранов 5-7 опускными трубами 21 и 21', с верхними камерами 8 - пароотводящими трубами 22.

Конвективный газоход 4 образован разделительным 5, боковыми 23 с отогнутыми внизу и вверху внутрь газохода 4 наклонными участками и задним 24 экраном с U-образной пазухой 25 ниже фестона. Внизу конвективного газохода 4 разделительный экран 5 и боковые экраны 23 образуют газовую поворотную камеру. Экраны 23, 24 состоят из труб 26, плотно скрепленных между собой полосами 27, и снабжены вверху и внизу камерами 28, 29 соответственно. Между горизонтальными участками труб 26 U-образной пазухи 25 в газоходе 4 имеются щели. Над нижней камерой 29 экрана 24 расположены дополнительные горизонтальные камеры 30 и 31, сообщенные между собой дополнительными вертикальными трубами 32 и 33. Крайние трубы 32 и 33 жестко и плотно скреплены полосами 34 с трубами 26 экранов 23. К камерам 29, 30 и к крайним трубам 32 плотно прикреплен газоотводящий короб 35. К дополнительным камерам 30 и 31, крайним трубам 33 полосами 36 и гребенчатыми пластинами 37 соответственно жестко и плотно прикреплена плоская змеевиковая мембранная трубная поверхность 38, состоящая из труб 39 и полос 40. В U-образной пазухе 25 на нижних горизонтальных участках труб 26 установлен пароперегреватель 41, камеры 42 которого вынесены за пределы газохода 4. К камерам 42 и экрану 24 жестко и плотно прикреплены горизонтальные 43 и 43' уплотняющие листы, плотно скрепленные по торцам с вертикальными 44 листами, плотно скрепленными с трубами 26 боковых экранов 23. Проем между камерами 42 и вертикальными листами 44 плотно закрыт листом 45. Вертикальные трубы 26 U-образной пазухи 25 вверху и внизу жестко скреплены между собой пластинами 46, в части из которых с определенным шагом имеются прорези, в которые вставлены ребра 47 и сварены с пластинами 46 по контуру примыкания. Противоположные кромки ребер 47 приварены к трубам 10 разделительного экрана 5.

Ниже U-образной пазухи 25 в конвективном газоходе расположен экономайзер 48, опирающийся на балки 49. К торцам балок 49 прикреплены вертикальные листы 50, которыми балки 49 опираются на горизонтальные листы 51 с косынками 52, прикрепленными к разделительному экрану 5, и на горизонтальные листы 53, приваренные к камере 30. Между листами 50 и трубами 10 разделительного экрана 5 имеется зазор δ. Внутри конвективного газохода 4 вплотную к листам 50 расположены ограничивающие пластины 54, приваренные к листам 51 и 53.

Котел установлен на фундаменте на опорах 55, прикрепленных к нижним камерам 9 фронтового 6 и разделительного экрана 5, а также к камере 29 заднего экрана 24, и на опорах 56, прикрепленных к боковым экранам 7 радиационного газохода 3.

Котел работает следующим образом.

Горячие газы сжигаемого топлива из радиационного газохода 3 через фестон экрана 5 поступают в конвективный газоход 4, откуда охлажденные отводятся из котла через короб 35. Образующаяся в радиационном газоходе 3 в экранах 5-7, поверхности 13 и трубах 16 пароводяная смесь через камеры 8 и трубы 22 поступает в барабан 19. От конвективного газохода 4 пароводяная смесь поступает в барабан 19 из поверхности 38 и экономайзера 48. В барабане 19 пар отделяется от воды и через опускные трубы 21 и 21' вода поступает в камеры 9 радиационного газохода 3. Вода в поверхность 38 и экономайзер 48 подается из отдельного узла питания (не показан). Пар из барабана 19 направляется в камеры 28 боковых экранов 23, экраны 23 и, подогретый в последних из камер 28, поступает в камеру 29 заднего экрана 24 (соединительные паровые трубы конвективного газохода 4 не показаны). Далее последовательно пар проходит через трубы 32, камеру 30, трубы 33 и поступает в камеру 31. Из камеры 31 пар направляется в экран 24 и далее от камеры 28 в пароперегреватель 41, откуда пар с заданными параметрами доставляется потребителю.

При "хлопке" в радиационном газоходе 3 несущая способность фронтового 6 и боковых 7 экранов с учетом действия весовых нагрузок обеспечивается известным способом - установкой надлежащего количества балок жесткости 2. Поперечная нагрузка от "хлопка", действующая на разделительный экран 5, частично передается на боковые экраны 7, 23 по контуру примыкания. Кроме того, поперечная нагрузка на уровнях расположения горизонтальных труб 26 U-образной пазухи 25 передаются через ребра 47, пластины 46 на горизонтальные трубы 26, далее на задний экран 24, подкрепленный горизонтальными листами 43 и 43' с камерами 42, выполняющими роль балок жесткости. В районе расположения экономайзера 48 балки 49 смещаются при работе котла от нижней дополнительной камеры 30 в сторону разделительного экрана 5, поскольку пластины 54 ограничивают перемещения листов 50 относительно оси камеры 30. Зазор δ между разделительным экраном 5 и листами 50 практически выбирается, так как неохлаждаемые балки 49 имеют более высокую температуру, чем боковые экраны 23. Поэтому часть поперечной нагрузки от разделительного экрана 5 передается через косынки 52, листы 51, пластины 54 на вертикальные листы 50 и далее на балки 49, вертикальные листы 50, наружные пластины 54, горизонтальные листы 53 и далее на камеру 30, подкрепленную горизонтальной стенкой отводящего короба 35.

При "хлопке" в конвективном газоходе 4 несущая способность боковых экранов 23 обеспечивается известным способом балками жесткости 2. Поперечная нагрузка, действующая на разделительный экран 5, частично передается на боковые экраны 7, 23 по контуру примыкания. Кроме того, в зоне U-образной пазухи 25 поперечная нагрузка через ребра 47, пластины 46 передается в виде растягивающих усилий на горизонтальные трубы 26 U-образной пазухи 25. Оставшаяся часть поперечной нагрузки от разделительного экрана 5 через косынки 52, горизонтальные листы 51, ограничивающие пластины 54 передается на вертикальные листы 50 и далее в виде растягивающих усилии на балки 49.

Поперечная нагрузка, действующая на задний экран 24, частично передается на боковые экраны 23 по контуру примыкания, а также на камеры 42 пароперегревателя 41, подкрепленные горизонтальными листами 43, 43', верхнюю 31 дополнительную камеру, нижнюю 30 дополнительную камеру, подкрепленную горизонтальной стенкой отводящего газохода 35. Часть поперечной нагрузки с камер 42, листов 43 и 43' передается в виде растягивающих усилии на горизонтальные трубы 26 U-образной пазухи 25, уравновешиваясь соответствующими усилиями, переданными от разделительного экрана 5. Часть поперечной нагрузки от дополнительной камеры 30 через листы 53, ограничивающие пластины 54 внутри конвективного газохода 4 передается на вертикальные листы 50 и далее в виде растягивающих усилий на балки 49, уравновешиваясь соответствующими усилиями, переданными от разделительного экрана 5.

Таким образом, при "хлопке" в конвективном газоходе 4 горизонтальные трубы U-образной пазухи 25 и балки 49 выполняют роль анкерных связей, подкрепляя разделительный экран 5 и задний экран 24. Упомянутые при действии нагрузок от "хлопка" связи разделительного 5 и заднего 24 экранов увеличивают запас устойчивости разделительного экрана 5 при действии на него весовых нагрузок, весовых нагрузок совместно с усилиями от "хлопка". Однако с увеличением производительности котла либо при поставке котла в сейсмические районы рассмотренное подкрепление разделительного экрана 5 недостаточно. Поэтому в радиационном газоходе 3 дополнительно устанавливается поверхность 13, трубы 14 и полосы 15 которой, скрепленные с разделительным экраном 5, выполняют роль стенки "таврового сечения", а роль полки этого сечения выполняют трубы 10 и полосы 11 части разделительного экрана 5. При "хлопке" в радиационном газоходе 3 или продольном сейсмическом толчке с фронта котла значительная часть поперечной нагрузки, действующей на разделительный экран 5, воспринимается "тавровым сечением" и передается на наклонные участки боковых экранов 7, 23. При этом несущая способность разделительного экрана 5 значительно увеличивается. В "тавровом сечении" наиболее слабым местом является сжатая свободная кромка поверхности 13, которая с увеличением поперечной нагрузки на разделительный экран 5 может потерять устойчивость. Вершины V-образных отгибок груб 16, скрепленные с трубами 14 поверхности 13 пластинами 18, препятствуют потере устойчивости 13 из ее плоскости, значительно увеличивая несущую способность "таврового сечения", при этом поперечные усилия, возникающие в зоне вершин V-образных отгибок труб 16, воспринимается в виде растягивающих (сжимающих) усилий наклонными участками труб V-образных отгибок и далее через полосы 17 передаются на боковые экраны 7.

При монтаже с тыльной стороны котла в проем между дополнительными камерами 30 и 31 заводится экономайзер 48 и вертикальные листы 50 балок 49 устанавливаются на горизонтальные листы 51, 53. Затем последовательно к горизонтальным листам 51, 53 привариваются ограничительные пластины 54, монтируются промежуточные дополнительные вертикальные трубы 33, полосами 36 и гребенчатыми пластинами 37 прикрепляется змеевиковая плоская мембранная трубная поверхность 38. При демонтаже экономайзера 48 последовательно разрезаются полосы 36 и гребенчатые пластины 37, затем демонтируется поверхность 38. После вырезки промежуточных дополнительных вертикальных труб 33 экономайзер 48 вынимается из котла. Таким образом, для демонтажа экономайзера необходимо вырезать несколько элементов под давлением (промежуточных дополнительных вертикальных труб 33) и разрезать полосы 36 и гребенчатые пластины 37, что значительно снижает трудоемкость упомянутой операции. Возможность монтажа (демонтажа) экономайзера 48 с тыльной стороны котла позволяет уменьшить ширину ячейки, занимаемой котлом в здании. Этой же цели способствует расположение барабана 19 вдоль котла. Так как основное обслуживание барабана 19 производится с фронта котла, имеется возможность уменьшить габарит площадок обслуживания по ширине котла (не показано).

Использование разделительного экрана 5 и боковых экранов 23 в качестве поворотной камеры позволяет уменьшить габарит котла по высоте.

Изобретение предназначено для получения пара и может быть использовано в котлостроении. Котел включает барабан, установленный на мембранном трубном корпусе, который состоит из радиационного газохода, образованного фронтовым, боковыми и разделительным, фестонированным в верхней части, экранами и конвективного газохода, образованного разделительным, боковыми и задним экранами, в котором установлены поверхности нагрева. Задний экран снабжен в нижней части камерами и отогнут U-образно в сторону разделительного экрана с образованием пазухи, под которой он снабжен дополнительными верхней и нижней камерами. В пазухе установлена одна из поверхностей нагрева, между горизонтальными участками труб пазухи имеются щели для прохода газов. Камера заднего экрана и дополнительные камеры сообщены по ширине экрана рядом вертикальных труб, а проем между дополнительными камерами закрыт плоской змеевиковой экранной поверхностью, по контуру скрепленной с дополнительными камерами, и крайними дополнительными вертикальными трубами, скрепленными с боковыми экранами конвективного газохода. Изобретение обеспечивает уменьшение габаритов и снижение трудоемкости при ремонте поверхностей нагрева. 2 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Котел, включающий барабан, мембранный трубный корпус, состоящий из последовательно расположенных радиационного газохода, образованного фронтовым, боковыми и разделительным экранами, и конвективного газохода, образованного разделительным, боковыми и задним экранами, в котором установлены поверхности нагрева, отличающийся тем, что барабан установлен на мембранном корпусе, а именно на фронтовом и разделительном экранах, симметрично относительно продольной оси корпуса, разделительный экран фестонирован в верхней части, задний экран конвективного газохода снабжен в нижней части камерами и отогнут U-образно в сторону разделительного экрана с образованием пазухи, под которой он снабжен дополнительными верхней и нижней камерами, при этом в пазухе установлена одна из упомянутых поверхностей нагрева, между горизонтальными участками труб пазухи имеются щели для прохода газов, камера заднего экрана и дополнительные камеры сообщены по ширине экрана рядом дополнительных вертикальных труб, а проем между дополнительными камерами закрыт плоской змеевиковой экранной поверхностью, по контуру жестко и плотно скрепленной с дополнительными камерами, и крайними дополнительными вертикальными трубами, жестко и плотно скрепленными с боковыми экранами конвективного газохода. 2. Котел по п. 1, отличающийся тем, что в радиационном газоходе к разделительному экрану посредине прикреплена жестко вертикальная плоская мембранная поверхность. 3. Котел по п. 1, отличающийся тем, что внутри радиационного газохода встречно расположены трубы с V-образными отгибками, вертикальные участки которых жестко прикреплены к боковым экранам, а вершины V-образных отгибок расположены на одном уровне и жестко скреплены с вертикальной плоской мембранной трубной поверхностью вдоль кромки, противоположной кромке упомянутой поверхности, скрепленной с разделительными экранами.