КОТЕЛ ВОДОГРЕЙНЫЙ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК F24H1/12 

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к устройствам для нагрева воды и способам их изготовления, и может быть использовано в котельных установках различной мощности.

Известен водогрейный котел, выбранный в качестве прототипа (патент №2150047, опубл. 2000.05.27), содержащий топочную и конвективную части, образованные экранами, выполненными из труб, соединенных между собой перепускными патрубками, расположенными тангенциально к осям экранных труб, при этом перепускные патрубки имеют поперечные сечения щелевидной формы, а размеры сечения относятся к диаметру экранных труб как: 0,25-0,35 - высота, 1,3-2,4 - ширина.

Известное устройство имеет сложную конструкцию и не эффективную систему эвакуации горячих топочных газов. Нерациональное размещение экранов котла и расположение конвективной части за топочной с поперечным расположением труб относительно газового тракта приводит к увеличению аэродинамического сопротивления газового тракта. В процессе сжигания твердого топлива продукты горения оседают на горизонтальных стенках труб топочной части и образуют плотный нагар, ухудшающий теплообмен.

Известен способ изготовления водогрейного котла (патент SU № 515928, опубл. 30.07.1976), заключающийся в заготовке труб, сборке экранов из труб методом сварки, сборки из экранов топочной части и конвективной части котла.

Известный способ изготовления котла является низкотехнологичным.

Задачей заявляемого изобретения является создание водогрейного котла высокотехнологичной конструкции, обеспечивающего эффективный теплообмен и способа его изготовления.

Указанный технический результат достигается тем, что водогрейный котел содержит топочную и конвективную части, образованные экранами, выполненными из труб, соединенных между собой перепускными патрубками, расположенными тангенциально к осям экранных труб, при этом конвективная часть установлена над топочной частью, экраны топочной части выполнены из труб, расположенных вертикально, а экраны конвективной части выполнены из труб, расположенных горизонтально, перепускные патрубки, соединяющие в шахматном порядке концы труб экранов, выполнены клинообразными, при этом одна из сторон расположена под углом к плоскости экрана, другая по касательной к поверхности трубы параллельно плоскости экрана. Выход конвективной части соединен с входом топочной части с помощью разборного фланцевого соединения. В нижней части топочной камеры установлены сливные коллекторы, сообщающиеся с трубами через вентили. Гидравлическая система труб котла имеет один вход в конвективной части и один выход в топочной части.

Способ изготовления водогрейного котла, заключается в заготовке коротких и длинных труб, фрезеровке окон в коротких трубах для присоединения перепускных патрубков, сборке перепускных блоков путем сварки коротких труб, перепускных патрубков и оснований, сборке экранов из длинных труб и перепускных блоков, сборке из экранов топочной и конвективной частей котла, сборке корпуса котла. Короткие трубы в перепускных блоках заготавливают длиной, равной или менее ширины перепускных патрубков.

Расположение конвективной части над топочной способствует снижению аэродинамического сопротивления газового тракта котла и обеспечивает эффективную систему эвакуации горячих топочных газов.

Вертикальное расположение труб в экранах топочной части снижает образование нагара на стенках труб, улучшая теплообмен.

Выполнение экранов конвективной части из горизонтальных, труб расположенных вдоль течения газа, снижает аэродинамическое сопротивление газового тракта и обеспечивает эффективный теплообмен.

Выполнение перепускных патрубков клинообразными, одна из сторон которых расположена под углом к плоскости экрана, другая по касательной к поверхности трубы параллельно плоскости экрана позволяет увеличить угол входа воды в трубу по касательной. Такое соединение труб повышает скорость вихревого потока в них и снижает гидравлическое сопротивление котла.

Последовательное протекание воды в котле с одним входом в конвективной части и одним выходом в топочной части обеспечивает равномерное нагревание воды и отсутствие застойных зон.

Соединение конвективной и топочной частей с помощью патрубка с фланцевым соединением обеспечивает разборность конструкции котла.

Наличие сливного коллектора прикрепленного к нижнему основанию топочной части и соединенного с трубами через вентили упрощает процесс сливания воды из котла.

Выполнение конструкции котла блочного типа позволило повысить технологичность сборки.

Сборка экранов путем сварки длинных труб и перепускных блоков позволила отказаться от фрезерования окон в длинных трубах, что существенно снизило трудоемкость.

Конструкция водогрейного котла поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен вид сбоку водогрейного котла.

На фиг.2 изображен вид сверху перепускного блока.

Водогрейный котел имеет блочную конструкцию, состоящую из топочной 1 и конвективной 2 частей, образованных экранами, состоящими из длинных труб 3 и перепускных блоков 4. Перепускные блоки состоят из коротких труб 5 с окнами, перепускных патрубков 6 и основания 7. Нижнее основание топочной камеры снабжено сливным коллектором 8, соединенным с трубами через вентили 9.

Водогрейный котел работает следующим образом.

Холодная вода, поступающая в котел, двигается по экранам конвективной 2 и топочной 1 частей, перетекая из каждой экранной трубы 3 в последующую через клинообразные перепускные патрубки 6. Благодаря тому, что площадь сечения на входе патрубка больше, чем на выходе поток воды приобретает дополнительную скорость.

Образуемые в процессе сгорания топлива горячие топочные газы, нагревая воду в вертикальных трубах экранов топочной части до конечной температуры, поднимаются к входным отверстиям нижнего горизонтального экрана конвективной части.

Топочные газы, двигаясь по лабиринтному дымоходу образованному горизонтальными экранами конвективной части и межтрубными окнами по краям экранов, подогревают воду, проходящую по трубам конвективной части.

Изготовление водогрейного котла осуществляется следующим образом.

На первом этапе заготавливают короткие 5 и длинные трубы 3, фрезеруют окна на концах коротких труб 5 для присоединения патрубков 6, собирают методом сварки перепускные блоки 4 из коротких труб 5, перепускных патрубков 6 и оснований 7.

Затем собирают корпус котла, осуществляют сборку экранов путем сварки длинных труб 3 и перепускных блоков 4, собирают из экранов топочную 1 и конвективную 2 части котла, устанавливают сливной коллектор 8.

Таким образом, использование описанного водогрейного котла с использованием высокотехнологичного способа его изготовления позволяет обеспечить более высокую интенсивность теплообмена, связанную с выгодным размещением труб в экранах котла и соединении их при помощи оригинальных патрубков.

Водогрейный котел обладает высоким кпд, обеспечивая экономию топлива и металла для поверхности нагрева.

Изобретение предназначено для нагрева воды и изготовления водогрейных котлов и может быть использовано в котельных установках. Водогрейный котел содержит топочную и конвективную части, образованные экранами, выполненными из труб, соединенными между собой перепускными патрубками, расположенными тангенциально к осям экранных труб. Конвективная часть установлена над топочной частью, экраны топочной части выполнены из труб, расположенных вертикально, а экраны конвективной части выполнены из труб, расположенных горизонтально. Перепускные патрубки, соединяющие в шахматном порядке концы труб экранов, выполнены клинообразными. Одна из сторон патрубков расположена под углом к плоскости экрана, а другая по касательной к поверхности трубы, параллельно плоскости экрана. Способ изготовления водогрейного котла заключается в сборке корпуса котла, заготовке коротких и длинных труб, фрезеровке окон на концах коротких труб для присоединения перепускных патрубков, сборке перепускных блоков из коротких труб, перепускных патрубков и оснований, сборки экранов путем сварки длинных труб и перепускных блоков и сборке из экранов топочной части и конвективной части котла. Изобретение обеспечивает повышение интенсивности теплообмена в котле и повышение технологичности изготовления котла. 2 н. и 7 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Водогрейный котел, содержащий топочную и конвективную части, образованные экранами, выполненными из труб, соединенными между собой перепускными патрубками, расположенными тангенциально к осям экранных труб, отличающийся тем, что конвективная часть установлена над топочной частью, экраны топочной части выполнены из труб, расположенных вертикально, а экраны конвективной части выполнены из труб, расположенных горизонтально, перепускные патрубки, соединяющие в шахматном порядке концы труб экранов, выполнены клинообразными, при этом одна из сторон патрубков расположена под углом к плоскости экрана, а другая по касательной к поверхности трубы параллельно плоскости экрана.2. Водогрейный котел по п.1, отличающийся тем, что экраны в конвективной части образуют лабиринтный дымоход.3. Водогрейный котел по п.1, отличающийся тем, что выход конвективной части соединен с входом топочной части с помощью фланцевого соединения.4. Водогрейный котел по п.1, отличающийся тем, что в нижней части топочной камеры установлены сливные коллекторы, сообщающиеся с трубами через вентили.5. Водогрейный котел по п.1, отличающийся тем, что гидравлическая система труб котла имеет один вход в конвективной части и один выход в топочной части.6. Способ изготовления водогрейного котла, заключающийся в заготовке труб, сборке экранов методом сварки, сборки из экранов топочной части и конвективной части котла, отличающийся тем, что собирают корпус котла, заготавливают короткие и длинные трубы, фрезеруют окна на концах коротких труб для присоединения перепускных патрубков, собирают перепускные блоки из коротких труб, перепускных патрубков и оснований, собирают экраны путем сварки длинных труб и перепускных блоков.7. Способ по п.6, отличающийся тем, что короткие трубы в перепускных блоках заготавливают длиной, равной или менее ширины перепускных патрубков.8. Способ по п.6, отличающийся тем, что выход конвективной части соединяют с входом топочной части разборным фланцевым соединением.9. Способ по п.6, отличающийся тем, что к нижнему основанию топочной камеры присоединяют сливные коллекторы, сообщающиеся с трубами при помощи вентилей.