СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОПОК ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МЕТАЛЛОВ Российский патент 2006 года по МПК F23M5/00 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и, в частности, может быть использовано при изготовлении топок промышленных и бытовых котловых установок, каминов, бытовых теплоемких печей, печей-каменок и печей для приготовления пищи, сушки, отопления, нагрева воды для хозяйственных и банных нужд, обогрева банных помещений, получения пара или горячего воздуха.

Известно, что биметаллические и композиционные металлы, выпускаемые российской промышленностью, представляют уникальный вид металлопродукции, имеющей широкий спектр применения. При этом обеспечиваются значительная экономия дефицитных материалов, высокий уровень эксплуатационных свойств, открываются новые возможности использования биметаллических, слоистых композиционных металлов в различных отраслях современной техники. Многослойные металлы обладают уникальным сочетанием таких ценных свойств, как высокая прочность, коррозионная стойкость, электро- и теплопроводность, жаропрочность, износостойкость и др. Из поли- и биметаллов изготавливают листы, ленты, трубки, проволоки, трубы, фасонные профили, детали и др. конструкции. Их использование позволяет существенно сократить расход высоколегированных сталей, облегчить массу металлических конструкций и удешевить стоимость готовой продукции (Владимир Столяров, Ирина Родионова и Анатолий Быков "Биметаллы: от исследований до применения" "Металлы Евразии", №3, 1998).

Известно, что топки для энергетических установок выполнены из тугоплавкого черного металла, в том числе из котловой стали (патент РФ №2044792, 2218428) и высоколегированных жаростойких сталей (патент РФ №2224043). Способы изготовления топок энергетических установок различны для разного вида топлива (патент РФ №2185570, 2191950, 2217657, 2223446) имеют разные конструктивные особенности (патент РФ №2064128, 2123643, 2174648). Для охлаждения могут иметь целую систему, выполненную в виде одно- или многоходовой трубной решетки (патент РФ №2186302).

Общим недостатком этих топок является большая металлоемкость, низкие показатели жаростойкости, высокая скорость коррозии, а в случае с высоколегированными сталями - дороговизна и низкий эксплуатационный ресурс.

Наиболее близкими аналогами (прототипами) являются "Отопительное устройство" (патент РФ №2134844, авторы Волков И.Н., Варсегов В.Л., Щукин Ф.В., дата опубликования формулы 20.08.1999), где перегородка свода топливника, колосниковая решетка и короб с осью выполнены из теплостойкой стали, "Водогрейный котел" (патент РФ №2177116, авторы Горошкин Г.В., Мокшанцев В.Е., Рябчикова Л.П., Апарин B.C., Мороз Е.А., дата опубликования формулы 20.12.2001), в котором обмуровка котла, содержащего топку и горелку, выполнена в виде сборно-разборных теплоизоляционных плит, каждая из которых выполнена многослойной из листов и слоев разных материалов, при этом материал листов и слоя установлен от экрана в следующем порядке: сталь жаростойкая, асбест, пеноизол, асбест, сталь углеродистая обыкновенная, и "Отопительный газовый котел" (патент РФ №2215146, авторы Зубков Александр Кузьмин, Романенко Виктор Васильевич, дата опубликования формулы 27.10.2003), в котором топка с газовой горелкой выполнена из стали толщиной в пределах 0,3-0,5 мм.

Недостатками является сложность в изготовлении топок, выполненных из разнородных материалов, затрудненные ремонт и обслуживание, что приводит к дополнительным материальным затратам, и небольшой эксплуатационный ресурс.

Цель изобретения - повышение эксплуатационного ресурса топок энергетических установок при одновременном снижении стоимости готовой продукции.

Поставленная цель достигается за счет изготовления топок из слоистых композиционных металлов, обладающих окалиностойкостью, повышенной жаростойкостью, уменьшенной скоростью коррозии при одновременном снижении стоимости готовой продукции из-за уменьшения металлоемкости и упрощения в эксплуатации и ремонте.

Способ осуществляется следующим образом.

Топки энергетических установок, в том числе топки промышленных и бытовых котловых установок, каминов, бытовых теплоемких печей, печей-каменок и печей для приготовления пищи, сушки, отопления, нагрева воды для хозяйственных и банных нужд, обогрева банных помещений, получения пара или горячего воздуха, изготавливаются из многослойных, коррозийнно-стойких композиционных металлов, выпускаемых крупногабаритными листами размерами 600÷1500×1800÷8000 мм путем пакетной прокатки или литейным плакированием с последующей прокаткой, где основной слой - малоуглеродистых (углеродистых) и низколегированных сталей плакируется слоем (Cr-Ni) и Cr - сталей, сплавов на Ni - основе. Топки различных конструкций и предназначенные для разного вида топлива изготавливаются путем раскроя листов композиционного металла на гильотинных ножах (или лазерной, газовой, пламенной резкой), гибки и сварки в среде углекислого газа электродами из нержавеющей стали.

Пример осуществления способа иллюстрируется таблицей.

В таблице приведен сравнительный анализ основных характеристик способа изготовления топок энергетических установок из слоистых композиционных металлов с известным способом.

Таким образом, предложенный способ изготовления топок энергетических установок из композиционных металлов повышает эксплуатационный ресурс с одновременным снижением стоимости готовой продукции из-за уменьшения металлоемкости и упрощения в эксплуатации и ремонте

Способ изготовления топок энергетических установок из композиционных металлов в сравнении с известным способом.ХарактеристикаИзвестный способ (например, котельная сталь - 15К, 18К, 16К)Предлагаемый способ на примере трехслойной коррозийной стали О8Х18Н10Т-Ст10-08Х18Н10ТОкалиностойкостьНетЕстьЖаростойкостьНизкаяВысокаяРабочая температура (°С)450750-820Общая коррозия в воде при температуре 350°С300 часов3000 часовЭксплуатационный ресурс2-3 года10 летСтоимость 1 тонны в рублях2000030000Цена готовой продукции, в % (за 100% принята стоимость продукции, изготовленной из высоколегированной нержавеющей стали 08Х18Н 10Т, при одинаковых эксплуатационных характеристиках)6540

Изобретение может быть использовано при изготовлении топок промышленных и бытовых котловых установок. Способ изготовления топок энергетических установок из композиционных металлов включает раскрой, гибку и сварку листов металла. Топки изготовляют из слоистых композиционных металлов. Изобретение позволяет повысить эксплуатационный ресурс топок энергетических установок при одновременном снижении стоимости готовой продукции. 1 табл.

Способ изготовления топок энергетических установок из композиционных металлов, включающий раскрой, гибку и сварку листов металла, отличающийся тем, что топки изготовляют из слоистых композиционных металлов.