СЕКЦИОННЫЙ ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ Российский патент 2006 года по МПК F24H1/32 

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к секционным водогрейным цельносварным газоплотным котлам с многократной принудительной циркуляцией воды.

Известен секционный водогрейный котел, включающий снабженные подводящими и отводящими патрубками сетевой воды верхний и нижний коллекторы, к которым подключены трубы топочных экранов и конвективные поверхности нагрева, выполненные в виде прямоугольных секций, состоящих из вертикальных и горизонтальных гладких труб, причем секции подключены нижними горизонтальными трубами к нижнему коллектору, а верхними горизонтальными трубами к верхнему коллектору, при этом подводящие патрубки сетевой воды сообщены с нижними горизонтальными трубами нижнего коллектора, а посредством струйных сопел, установленных на входе в одну или на входах в несколько горизонтальных труб верхнего коллектора, с верхним коллектором, между верхним и нижним коллекторами установлены трубы рециркуляции, на входах в которые в верхнем коллекторе установлены струйные сопла для обеспечения многократной круговой циркуляции воды во всех топочных и конвективных секциях, причем конвективные поверхности нагрева выполнены разновеликими по высоте с их уменьшением в сторону выхода дымовых газов из котла (см. описание изобретения к патенту РФ № 2181467, МПК F 24 H 1/00, 1/12, публикация 20.04.2002 г.).

Недостатком известного котла является:

- необходимость подвода сетевой воды через сопла струйных насосов как в нижний, так и в верхний коллекторы усложняет конструкцию котла, при этом декларируемая возможность как подъемного, так и опускного движения воды в слабо нагруженных секциях конвективных поверхностей нагрева является спорной, в зависимости от возрастания мощности горелки могут возникнуть противотоки воды в вертикальных трубках конвективных секций и препятствовать многократной циркуляции воды;

- изготовление конвективных поверхностей нагрева разновеликими по высоте не представляет возможным их равноуровневое подключение к нижнему коллектору.

Известен секционный водогрейный котел, содержащий экранированную топочную камеру и размещенную над ней и сообщенную с ней газоходом конвективную камеру, в которой установлена конвективная поверхность нагрева, выполненная в виде продольно и параллельно расположенных плоских секций - панелей с вертикальными каналами, сообщенными с раздающими и собирающими горизонтальными коллекторами. Панели размещены в полости конвективной камеры с образованием сообщенных между собой центрального газохода, поворотной камеры и двух периферийных газоходов. Панели образуют между собой продольные зазоры для прохода газов. Раздающие горизонтальные коллекторы расположены с плотным примыканием друг к другу и с образованием в верхней части топочной камеры горизонтального потолочного экрана с проемом, сообщающим полость топочной камеры с полостью конвективной камеры (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР № 1124669, МПК F 24 H 1/32, публикация 30.05.1985 г.).

Недостатком этого известного котла, принятого за прототип, является:

- неразборная и, как следствие, неремонтопригодная конструкция топочных панелей, что усложняет эксплуатацию котла в случае возможного образования накипи в трубах топочных экранов;

- деление полости конвективной камеры на центральный газоход и два периферийных газохода не обеспечивает равномерную теплоотдачу продуктов сгорания плоскими панелями конвективной камеры, что приводит к появлению в ней более теплонапряженных участков в центральном газоходе и, как следствие, к снижению интенсивности теплообмена в конвективных панелях периферийных газоходов.

Задачей заявляемого изобретения является создание новой конструкции секционного водогрейного котла повышенной надежности и высоким КПД.

Сущность изобретения заключается в том, что в секционном водогрейном котле, содержащем экранированную топочную камеру и размещенную над ней и сообщенную с ней газоходом конвективную камеру, в которой установлена конвективная поверхность нагрева в виде параллельных друг другу секций, котел содержит два водоструйных эжектора и расположенные попарно горизонтально и продольно верхние, средние и нижние коллекторы, к которым поперечно подключены секции, задний и фронтальный экраны; каждая секция содержит последовательно соединенные верхнюю горизонтальную трубу, ряд вертикальных труб и среднюю горизонтальную трубу, секции подключены верхними горизонтальными трубами к двум верхним коллекторам, а средними горизонтальными трубами, которые образуют верхний экран, к двум средним коллекторам, задний экран и фронтальный экран содержат верхнюю горизонтальную трубу, по две средних горизонтальных трубы, ряд вертикальных труб и нижнюю горизонтальную трубу, задний и фронтальный экраны подключены верхними горизонтальными трубами к двум верхним коллекторам, средними горизонтальными трубами к двум средним коллекторам, нижними горизонтальными трубами к двум нижним коллекторам; фронтальный экран дополнительно содержит прямоугольный проем для лаза, каждый из двух боковых экранов содержит по ряду вертикальных труб, верхние концы которых подключены соответственно к двум средним коллекторам, а нижние концы соединены попарно, по одному из каждого ряда, с горизонтальными трубами, которые образуют нижний экран и которые поочередно подключены одними концами к одному из двух нижних коллекторов, а другие концы заглушены, два водоструйных эжектора соединены с общим вводом холодной воды и подключены каждый к одному из двух верхних коллекторов и к одному из двух нижних коллекторов с образованием устройства многократной принудительной циркуляции воды; два верхних коллектора соединены с общим выводом нагретой воды; наружная поверхность котла обварена проставками между трубами, верхний экран обварен проставками между трубами с образованием проема для газохода, конвективные секции разделены на группы приваренными проставками между трубами с поочередным образованием повторяющихся центрального газохода и двух боковых газоходов, последние из которых соединены внешними боковыми газоходами за задней стороной котла в один газоход, в котором установлен поворотный шибер для регулировки тяги.

Это позволяет намного повысить интенсификацию теплообмена в конвективной части котла за счет «зигзагообразного» прохождения продуктов сгорания, равномерного нагрева вертикальных труб конвективных секций, при этом образование аэродинамических мешков исключается.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 показан секционный водогрейный котел, общий вид;

на фиг.2 - то же, сечение А-А;

на фиг.3 - то же, сечение В-В;

на фиг.4 - то же, сечение С-С;

на фиг.5 - то же, вид сзади;

на фиг.6 - то же, вид спереди;

на фиг.7 - то же, расположение эжекторов и коллекторов.

Секционный водогрейный котел содержит экранированную топочную камеру 1 и размещенную над ней и сообщенную с ней газоходом 2 конвективную камеру 3, в которой установлена конвективная поверхность нагрева в виде параллельных друг другу секций 4. Котел содержит два водоструйных эжектора 5 и 6, расположенные попарно, горизонтально и продольно верхние коллекторы 7 и 8, средние коллекторы 9 и 10 и нижние коллекторы 11 и 12, к которым поперечно подключены секции 4, задний экран 13 и фронтальный экран 14. Каждая секция 4 содержит последовательно соединенные верхнюю горизонтальную трубу 15, ряд вертикальных труб 16 и среднюю горизонтальную трубу 17. Секции 4 подключены верхними горизонтальными трубами 15 к двум верхним коллекторам 7 и 8, а средними горизонтальными трубами 17, которые образуют верхний экран 18, к двум средним коллекторам 9 и 10. Задний экран 13 содержит верхнюю горизонтальную трубу 19, подключенную к двум верхним коллекторам 7 и 8, две средних горизонтальных трубы 20 и 21, подключенные к двум средним коллекторам 9 и 10, и нижнюю горизонтальную трубу 22, подключенную к двум нижним коллекторам 11 и 12. Фронтальный экран 14 содержит верхнюю горизонтальную трубу 23, подключенную к двум верхним коллекторам 7 и 8, две средних горизонтальных трубы 24 и 25, подключенные к двум средним коллекторам 9 и 10, и нижнюю горизонтальную трубу 26, подключенную к двум нижним коллекторам 11 и 12. Фронтальный экран 14 содержит проем 27 для горелки 28 и проем 29 для лаза. Каждый из двух боковых экранов 30 и 31 содержит по ряду вертикальных труб 32, верхние концы которых подключены соответственно к двум средним коллекторам 9 и 10, а нижние концы соединены попарно, по одному из каждого ряда, горизонтальными трубами 33, которые образуют нижний экран 34 и которые поочередно подключены одними концами к одному из нижних коллекторов 11 и 12. Два водоструйных эжектора 5 и 6 соединены с общим вводом 35 холодной воды и подключены каждый к одному из двух верхних коллекторов 7и 8 и к одному из двух нижних коллекторов 11 и 12 с образованием многократной принудительной циркуляции воды. Два верхних коллектора 7 и 8 соединены с общим выводом нагретой воды. Наружная поверхность котла обварена проставками 36 между трубами. Верхний экран 18 обварен проставками 37 между трубами с образованием проема 38 для газохода 2. Секции 4 разделены на группы приваренными проставками 39 и 40 с поочередным образованием повторяющихся центрального газохода 41 и двух боковых газоходов 42 и 43, последние из которых соединены внешними боковыми газоходами 44 и 45 за задней стороной котла в один газоход 46, в котором установлен поворотный шибер 47.

Котел работает следующим образом.

Образующиеся при сжигании топлива в топке 1 газы проходят проем 38 в конвективную камеру 3, разворачиваясь при этом на 180°, и далее через секции 4 конвективной части, совершая при этом зигзагообразное движение через центральный газоход 41 и боковые газоходы 42 и 43, достигая максимального теплообмена и равномерной теплоотдачи. По мере прохождения конвективной камеры 3 за счет интенсивного теплообмена газы охлаждаются и, проходя через внешние боковые газоходы 44-45, входят в общий газоход 46, в котором установлен поворотный шибер для регулировки тяги котла. Холодная вода поступает в котел через патрубок 35 и подается в нижние коллекторы 11 и 12 через пару струйных насосов 5 и 6, затем через горизонтальные трубы 33 нижнего экрана поднимается, нагреваясь, по боковым экранам 30 и 31 в средние коллекторы 9 и 10. Из средних раздающих коллекторов 9 и 10 вода поступает далее в верхний экран 18 и, проходя по вертикальным трубам 16 конвективной части, поступает в верхние коллекторы 7 и 8, откуда часть горячей воды вновь поступает на струйные насосы 5 и 6, смешивается с поступающей в котел холодной водой, а часть горячей воды через выходной патрубок направляется к потребителю. При этом работа струйных насосов обеспечивает многократную принудительную циркуляцию воды внутри котла, что повышает эффективность использования поверхностей нагрева и, как следствие, повышает КПД котла.

Заявленное изобретение позволяет устранить недостатки двух вышеописанных образцов секционных водогрейных котлов за счет того, что:

- сетевая вода вводится через сопла струйных насосов только в нижние коллекторы и способствует естественной циркуляции воды внутри котла при ее нагревании; за счет эжекции с помощью струйных насосов осуществляется многократная принудительная циркуляция воды внутри котла, многократное увеличение скорости движения воды внутри котла и уменьшение вероятности образования шлама на поверхностях нагрева;

- вертикальные трубки боковых экранов 30 и 31 имеют вверху гибы, что способствует уменьшению гидравлического сопротивления котла и снижает вероятность их зашлакованности по сравнению с прямоугольными топочными экранами;

- наличие лаза 29 в топочной камере 1 позволяет проводить осмотр внутреннего пространства котла;

- котел ремонтопригоден и удобен в эксплуатации, замена любой вышедшей из строя секции требует минимальных трудозатрат за счет того, что она свободно может быть обрезана от коллекторов и заменена новой, непосредственно в котельной;

- котел газоплотен, наружная поверхность котла обварена проставками между трубами, что позволяет отказаться от тяжелой обмуровки его наружной части и заменить легкими быстросъемными теплоизоляционными матами;

- отличительной особенностью конструкции котла является конструкция его газоходов с проемом между топочной и конвективной частью и зигзагообразной траекторией прохождения продуктов сгорания за счет определенным образом приваренных проставок между вертикальными трубами конвективных секций с поочередным образованием повторяющихся центрального газохода и двух боковых газоходов, последние из которых соединены внешними боковыми газоходами за задним экраном в один газоход.

Изобретение предназначено для нагрева воды и может быть использовано в теплотехнике. Котел содержит экранированную топочную камеру и конвективную камеру, в которой установлена конвективная поверхность нагрева в виде параллельных друг другу секций, два водоструйных эжектора и расположенные попарно горизонтально и продольно верхние, средние и нижние коллекторы, к которым поперечно подключены секции, задний и фронтальный экраны. Каждый из двух боковых экранов содержит по ряду вертикальных труб, верхние концы которых подключены соответственно к двум средним коллекторам, а нижние концы соединены попарно по одному из каждого ряда с горизонтальными трубами, которые образуют нижний экран и которые поочередно подключены одними концами к одному из двух нижних коллекторов. Два водоструйных эжектора соединены с общим вводом холодной воды и подключены каждый к одному из двух нижних коллекторов с образованием многократной принудительной циркуляции воды. Конвективные секции разделены на группы приваренными проставками между трубами с поочередным образованием повторяющихся центрального газохода и двух боковых газоходов, последние из которых соединены внешними боковыми газоходами за задней стороной котла в один газоход. Изобретение обеспечивает повышение интенсификации теплообмена. 7 ил.

Секционный водогрейный котел, содержащий экранированную топочную камеру и размещенную над ней и сообщенную с ней газоходом конвективную камеру, в которой установлена конвективная поверхность нагрева в виде параллельных друг другу секций, отличающийся тем, что он содержит два водоструйных эжектора и расположенные попарно, горизонтально и продольно верхние, средние и нижние коллекторы, к которым поперечно подключены секции, задний и фронтальный экраны, каждая секция содержит последовательно соединенные верхнюю горизонтальную трубу, ряд вертикальных труб и среднюю горизонтальную трубу, секции подключены верхними горизонтальными трубами к двум верхним коллекторам, а средними горизонтальными трубами, которые образуют верхний экран, к двум средним коллекторам, задний экран и фронтальный экран содержат верхнюю горизонтальную трубу, по две средних горизонтальных трубы, ряд вертикальных труб и нижнюю горизонтальную трубу, задний и фронтальный экраны подключены верхними горизонтальными трубами к двум верхним коллекторам, средними горизонтальными трубами к двум средним коллекторам, нижними горизонтальными трубами к двум нижним коллекторам, фронтальный экран дополнительно содержит прямоугольный проем для лаза, каждый из двух боковых экранов содержит по ряду вертикальных труб, верхние концы которых подключены соответственно к двум средним коллекторам, а нижние концы соединены попарно, по одному из каждого ряда, с горизонтальными трубами, которые образуют нижний экран и которые поочередно подключены одними концами к одному из двух нижних коллекторов, два водоструйных эжектора соединены с общим вводом холодной воды и подключены каждый к одному из двух верхних коллекторов и к одному из двух нижних коллекторов с образованием многократной принудительной циркуляции воды, два верхних коллектора соединены с общим выводом нагретой воды, наружная поверхность котла обварена проставками между трубами, верхний экран обварен проставками между трубами с образованием проема для газохода, конвективные секции разделены на группы приваренными проставками между трубами с поочередным образованием повторяющихся центрального газохода и двух боковых газоходов, последние из которых соединены внешними боковыми газоходами за задней стороной котла в один газоход, в котором установлен поворотный шибер для регулировки тяги.