ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ Российский патент 2005 года по МПК F24H1/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах теплоснабжения индивидуальных жилых домов, коттеджей, небольших производственных и административных зданий.

Известен водогрейный котел, содержащий раму, смонтированный на раме жесткий обмурованный блок, включающий топку с загрузочной дверцей, конвективную часть, колосниковую решетку и дымоход с выходом дымовых газов. Часть фронтальной поверхности топки над ее дверцей частично экранирована трубами, связанными с конвективной частью котла, топка которого предназначена для сжигания твердого топлива в слое. Перед эксплуатацией котел устанавливают на предварительно подготовленном бетонном основании [1].

Котел надежен в эксплуатации, достаточно прост в техническом и профилактическом обслуживании, вместе с тем, неэкранированная часть топки, включая загрузочную дверцу, и зона колосниковой решетки, остаются достаточно термонапряженными, что ведет к усложнению и ухудшению условий работы обслуживающего персонала. Кроме того, капитальные затраты на сооружение бетонного основания удорожают стоимость котлоагрегата в целом.

Известен водогрейный котел, выполненный в виде жесткого блока и содержащий топку с загрузочной дверцей, конвективную часть, колосниковую решетку и дымоход с выходом дымовых газов, при этом котел снабжен блоком жестко связанных между собой труб, охватывающих загрузочное и подовое пространство топки, и пространственным змеевиком с входной и выходной камерами, размещенным в центральной верхней части топки [2]. По совокупности существенных признаков котел наиболее близок к заявляемому изобретению и принят в качестве прототипа.

Выполнение котлоагрегата в виде жесткого блока с увеличенной поверхностью нагрева позволило повысить теплопроизводительность и надежность работы котла, упрощено и ремонтнопрофилактическое обслуживание при его эксплуатации, вместе с тем, сохранение высокой термонапряженности фронтальной стенки котла вокруг ее загрузочной дверцы и неохлаждаемой колосниковой решетки усложняют условия работы обслуживающего персонала. Общим недостатком котлов по [1] и [2] является также необходимость частых ремонтных работ на фронтальной стенке топки вокруг загрузочной дверцы, выложенной из огнеупорного кирпича, где теряется часть тепловой энергии, что снижает КПД котла.

Задача изобретения состоит в создании водогрейного котла, высокая экономичность которого сочеталась бы с улучшением условий работы обслуживающего персонала и снижением сложности профилактических и ремонтных работ в процессе эксплуатации оборудования.

Задача решается тем, что в водогрейном котле, содержащем топку с загрузочной дверцей, конвективную часть, колосниковую решетку и дымоход с выходом дымовых газов, при этом котел снабжен блоком жестко связанных между собой труб, охватывающих загрузочное и подовое пространство топки, согласно изобретению поверхность фронтальной стенки топки над ее дверцей частично экранирована трубами, связанными с конвективной частью котла, котел снабжен защитным кожухом, несущим загрузочную дверцу, установленным над указанным блоком труб и жестко связанным с фронтальной стенкой топки.

Целесообразно решетку выполнить в виде беспровальной охлаждаемой решетки.

Целесообразно указанный блок труб по входу соединить с беспровальной охлаждаемой решеткой.

Целесообразно в упомянутый блок труб дополнительно включить набор труб фронтальной стенки блока, связанных по входу с охлаждаемой решеткой, а по выходу - с аркообразными трубами, также включенными в упомянутый блок и размещенными в упомянутом кожухе.

Целесообразно в кожухе между фронтальной стенкой топки и ее загрузочной дверцей разместить набор, по меньшей мере, из двух аркообразных труб блока.

Целесообразно в блоке экранирующие трубы фронтальной стенки выполнить в виде набора, по меньшей мере, из двух расположенных друг над другом труб.

Целесообразно набор труб, охватывающих подовое пространство топки, выполнить в виде, по меньшей мере, из двух расположенных друг над другом труб П-образной формы, установленных над решеткой топки котла.

Целесообразно выход набора аркообразных труб соединить со входом набора труб, охватывающих подовое пространство топки, а вход набора аркообразных труб соединить с выходом набора труб фронтальной стенки топки, вход которого соединить с выходом беспровальной охлаждаемой решетки, при этом выход набора труб, охватывающих подовое пространство топки, соединить с трубами, экранирующими боковые стенки топки, и с трубами, экранирующими фронтовую стенку, связанными с конвективной частью котла.

При использовании изобретения может быть получен технический результат, выражающийся в

- повышении КПД котла, что обусловлено практически исключением потерь тепла через фронтальную стенку топки за счет установки дополнительного блока нагреваемых труб в зоне загрузочно-подового пространства котла и связи этого блока по входу с блоком труб беспровальной охлаждаемой решетки;

- улучшении условий работы обслуживающего персонала, что обусловлено значительным снижением термонапряженности загрузочной зоны топки за счет установки перед дверцей набора из аркообразных охлаждаемых труб блока, заключенных в кожух с легкой обмуровкой;

- высокой универсальности конструктивного исполнения и использования указанного блока труб, что позволяет создавать котлоагрегаты с топочными устройствами, рассчитанными на использование твердого, жидкого и газообразного топлива.

Другие преимущества заявляемого изобретения будут видны из описания и чертежей, где на фиг.1 изображен общий вид водогрейного котла, на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1 с блоком труб, в увеличенном масштабе, на фиг.3 - разрез по Б-Б на фиг.2, на фиг.4 - разрез по В-В на фиг.2.

Водогрейный котел выполнен в виде блока 1, содержащего топку 2 с загрузочной дверцей 3, конвективную часть 4, колосниковую охлаждаемую решетку 5, дымоход 6 с выходом 7 дымовых газов, при этом поверхность фронтальной стенки топки над дверцей 3 частично экранирована трубами 8, связанными с конвективной частью 4, аналогичным образом трубами 9 экранированы боковые стенки топки. В котле имеется также блок жестко связанных между собой труб, охватывающих загрузочное и подовое пространство топки и включающий набор труб 10, набор экранирующих труб 11 (фиг.4) фронтальной стенки топки и набор аркообразных труб 12, размещенных в кожухе 13, жестко связанном с фронтальной стенкой топки и несущим дверцу 3. Трубы 10 имеют П-образную форму и своими концами связаны с коллекторами 14, 15, при этом минимальное количество их в наборе равно двум. Трубы 11 установлены в блоке 1 под кожухом 13 над загрузочным пространством топки и своими концами связаны с коллекторами 16, 17, снабженными патрубками 18, 19 соответственно. Аркообразные трубы 12 установлены в кожухе с огибанием загрузочного пространства топки и своими концами связаны с коллекторами 20, 21, снабженными патрубками 22, 23 соответственно, при этом патрубки 19, 22 связаны между собой посредством переходника 24, а патрубок 23 соединен с отводом 25. Все поверхности нагрева топки, включая указанные наборы труб и конвективную часть, выполнены газоплотными, а блок 1 и кожух 13 имеют легкую обмуровку.

Водогрейный котел работает следующим образом. В процессе сжигания топлива вода по коллектору 26 (фиг.2) поступает в трубы охлаждаемой решетки 5 и через коллектор 27 (фиг.4), патрубки 28 и 18 переходит в коллектор 16 над перегородкой 29 и экранирующие трубы 11, из которых по коллектору 17, патрубками 19 и 22 поступает в коллектор 20 и в набор аркообразных труб 12, откуда по коллектору 21, патрубку 23 и отводу 25 нагретая вода поступает в коллектор 14, П-образные трубы 10 и через коллектор 15 и отвод 30 в радиационно-конвективную систему 9, 8, 4 котла, после чего, нагретая до заданной температуры, подается в систему горячего водоснабжения и отопления. Таким образом, объединенный блок труб, установленных над колосниковой решеткой, у фронтальной стенки топки и в кожухе котла, обеспечивает эффективное использование ранее безвозвратно терявшегося тепла.

Одновременно значительно улучшаются условия работы обслуживающего персонала, так как при загрузке топлива температура в кожухе котла при наличии набора труб 12 поддерживается на приемлемом уровне, при этом дверца 3 удалена от зоны непосредственного огневого контакта, и, таким образом, снижено поступление холодного воздуха в зону горения при подаче топлива.

Водогрейный котел успешно прошел испытания. КПД повысился на 3-5%, теплопроизводительность также повысилась на 10-13% по сравнению с водогрейным котлом по [2].

Изобретение предназначено для нагрева воды и может быть использовано в теплоэнергетике. Котел содержит топку с загрузочной дверцей, конвективную часть, колосниковую решетку и дымоход с выходом дымовых газов, при этом котел снабжен блоком жестко связанных между собой труб, охватывающих загрузочное и подовое пространство топки. Поверхность фронтальной стенки топки над ее дверцей частично экранирована трубами, связанными с конвективной частью котла, котел снабжен защитным кожухом, несущим загрузочную дверцу, установленным над указанным блоком труб и жестко связанным с фронтальной стенкой топки. Изобретение обеспечивает высокую экономичность, улучшение условий работы обслуживающего персонала и снижение сложности профилактических и ремонтных работ в процессе эксплуатации оборудования. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Водогрейный котел, содержащий топку с загрузочной дверцей, конвективную часть, колосниковую решетку и дымоход с выходом дымовых газов, при этом котел снабжен блоком жестко связанных между собой труб, охватывающих загрузочное и подовое пространства топки, отличающийся тем, что поверхность фронтальной стенки топки над ее дверцей частично экранирована трубами, связанными с конвективной частью котла, котел снабжен защитным кожухом, несущим загрузочную дверцу, установленным над указанным блоком труб и жестко связанным с фронтальной стенкой топки.2. Котел по п.1, отличающийся тем, что решетка выполнена в виде беспровальной охлаждаемой решетки.3. Котел по п.2, отличающийся тем, что указанный блок труб по входу соединен с беспровальной охлаждаемой решеткой.4. Котел по п.1, отличающийся тем, что упомянутый блок труб дополнительно включает набор труб фронтальной стенки блока, связанных по входу с охлаждаемой решеткой, а по выходу с аркообразными трубами, также включенными в упомянутый блок и размещенными в упомянутом кожухе.5. Котел по п.1, отличающийся тем, что в кожухе между фронтальной стенкой топки и ее загрузочной дверцей размещен набор по меньшей мере из двух аркообразных труб блока.6. Котел по п.1 или 4, отличающийся тем, что в блоке экранирующие трубы фронтальной стенки топки выполнены в виде набора, по меньшей мере, из двух расположенных одна над другой труб.7. Котел по п.1 или 4, отличающийся тем, что набор труб, охватывающих подовое пространство топки, выполнен в виде, по меньшей мере, из двух расположенных одна над другой труб П-образной формы, установленных над решеткой топки котла.8. Котел по любому из пп.1, 3 и 4, отличающийся тем, что выход набора аркообразных труб соединен со входом набора труб, охватывающих подовое пространство топки, а вход набора аркообразных труб соединен с выходом набора труб фронтальной стенки топки, вход которого соединен с выходом беспровальной охлаждаемой решетки, при этом выход набора труб, охватывающих подовое пространство топки, соединен с трубами, экранирующими боковые стенки топки, и с трубами, экранирующими фронтовую стенку, связанными с конвективной частью котла.