Водогрейный котел Советский патент 1983 года по МПК F24H1/32 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в отопительных водогрейных котлах. Известны отопительные котлы, содержащие пакеты чугун1гых секций, в которых подвод и отвод теплоносителя (воды) осуществляется через ниппельные отверстия крайних секций пакетов, причем все секции подключены параллель но по ходу воды. fl7 , Такое подключение секций приводит к относительно низким значениям скоростей циркуляции теплоносителя и к недостаточному охлаждению поверхнооти нагрева, особенно со стороны радиационной стенки. В котлах с такой сх&мой секции часто разрушаются из-за нагрева и чрезмерных напряжений в мес тах, воспринимающих наибольшие тепловые потоки. . Известны также водогрейные котлы, содержащие скрепленные стяжными бортами секции, имеющие каналы с радиационными и конвективными стенками, соединенные ниппелями, вставленными в ниппельные отверстия, которые образз уг верхние и нижние коллекторные камеры, причем ншшели снабжены щайбами для создания последовательного движения воды по секциям СЯ7. Такое выполнение котла приводит к увеличению скоростей теплоносителя во всех каналах его секций, причем ло одним секциям происходит подъемное двии жение теплоносителя, а по другим опускное. /1ри этом конвективная состав ляющая скорости потока в опускных каналах секций вдоль радиационной стенки противодействует напорной составляющей что уменьшает скорости в опускной секции вдоль самой теплонапряженной радиа ционной стенки. Кроме того, параллельное движение воды вдоль радиационных и конвективных стенок каналов приводит к тому, что поток воды в канале со сто роны конвективной стенки нагревается меньше. Поэтому для получения необходимой температуры на выходе из секции воду со стороны радиационной сте№ки канала приходится перегревать выше необходамой температуры. Иэ-за перепада температур в секции создаются термические напряжения, а несовпадения конвективной и напорной составляющей потока в опус1шых секциях возникают локальные перегревы, что. вызывает отложение накипи и ограничивает надежность и долговечность котла. Наиболее близким к предлагаемому является водогрейный котел, содержащий скрепленные между собою теплообменные секции с каналами, имеющими р& диационные и конвективные стенки, подключенными к верхней и йижней коллекторным камерам, в последней из которых установлена раздающая труба с дросселирующими соплами, направленными на радиационные стенки каналов лЗ . Интенсивное смывание радиационной стенки струей теплоносителя позволяет снизить ее температуру и термические напряженияв секции. Однако со стороны конвективной стенки каналов и под раздающей трубой возможно образование застойных зон, выпадение шлама, для удаления которого требуется продувка котла, что неудобно при эксплуатации. Наличие застойных зон приводит в длительной эксплуатации к локальному выпадению накипи, снижению коэффициента теплопередачи и ограничению долговечности из-за неравномерного поля тек«« ператур теплоносителя. Цель изобретения - повышение надежности и эффектиэности теплообмена путем устранения застойных зон. Цель достигается тем, что в водогрейном котле, содержащем скрепленные ме.жду собою теплообменные секции с каналами, имеющими радиационные и конвективные стенки, подключенными к верхней и нижней коллекторным камерам, в последней из которых установлены дрооселирующие сопла, направленные на радиационные стенки каналов, в верхней коллекторной камере установлены дополнительные дросселирующие сопла, направленные на конвективные стенки каналов. Причем сопла могут быть выполнены либо в виде изогнутых патрубков, либо в ввде лотков и могут иметь конфузорный профиль. На фиг.1 изображен котел, общий вид; на фиг. 2 - схематичное изображение секций котл продольный разрез; на фиг. 3 - то.же, псшеречный разрез ,:-, на фиг. 4 - секции котла, с вариантом крепления дросселирующих, сопл йа стяжном болте, продольный разрез; на фиг. 5 - вариант сопла с конфузорным пpoфилeмi на фиг. 6 - вариант вьшолнения сопла в виде патрубка с боковым вьшускным отверстием; на фиг, 7 - то же, в виде изогнутого патрубка. Котел содержит один или два пакета чугунных секций, с каналами 1, имеюuuiNffl радиационные и конвективные стенки 2 и 3 соответственно. Секции могут быть скреплены стяжными болтами .4 и соединены ниппелями 5, вста - ленными в отверстия 6, образующие верхнюю и нижнюю коллекторные камеры 7 и 8 соответственно, в которых установлены дросселирующие сопла 9, входные участки которых примыкают к входным участкам ниппельных Отверсти 6, выходньш - установлены с зазором относительно доследующих ниппельных. - отверстий 6. Сопла 9 верхней коллекторной камеры 7 направлены на конвек тивные стенки 3 каналов 1, а нижней коллекторной камеры 8 - на радишхио ные стенки 2 канало1э 1. В аависиктости от технологических возможностей могут быть предусмотрен варианты вьшолнения дросселирующих ссотел 9: в виде изогнутого патрубка {фиг. 7), в виде лотка (фиг.1 и 3.), в виде патрубка с боковым отверстием (фиг.б) и с конфузорным профилем (фиг.5). Сопла 9 могут быть закреплены на стяжном болгб 4 (фиг.4), на ниппеле 5 и могут быть выполнены за одно с ниппелем 5 (фиг,5);Работа котла осуществляется следу щим образом. Теплоноситель, истекая из нижних и верхних сопел 9, направляется соответ венно на задиационные и конвективные стенки 2 и 3 каналов 1 секций. При этом струи из нижних сопел 9 распространяются вдоль радиационных стенок 2 (подъемный ток), а из верхних сопел 9 направляются вдоль конвективных стенок 3 (отпускной ток). Интенсивное облучение радиационной стенки 2 создает конвективный ток, который со&падает с направлением принудительного движения теплоносителя. Струи теплоносителя, истекающие, из сопел 9 эжектируют теплоноситель, заполняющий каналы 1 секций и приводят его во вращательное движение, образуя циркуляциогьный ток, причем наиболее интенсивно эжектирует струя, истекающая из изоз нутого сопла 9, имеющего конфузорный профиль (фиг.5). Благодаря возникающим циркуляционным токам интенсифицируется внутренняя, теплоотдача, снижается температура радиационных стенок каналов секций, вы равнивается поле температур теплонос№тёля, что уменьшает температурнзый перепад в теле секций и снижает напряжения. Отсутствие застойных зон теплоносителя, интенсивное струйное омывание наиболее теплонапряженных радиационных стенок секций с, повышённьгми скоростями вдоль них, вымывание шлама при вращательном движении воды, только подъемный ток в радиационных и оаускгной в конвективных каналах при последовательном движении по секциям предопределяет высокую надежность и долговечность предлагаемого котла.

Ф11е.1

1. ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕД, содержащий скрепленные меиаду собою теплообменные секции с каналами, имэюшими радиационные и конвективные стен ки, подключенными к верхней и нижней коллекторным камерам, в последней из которых установлень сопла, направленные на радваиионные стенки каналов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и эффективности теплообмена путем уса раяения застойных зон, в верхней коллекторной камере установлены дополнительные дросселирующие сопла, напра ленные на конвективные стенки каналов, 2.Котел по п. 1, отличающийся тем, что дросселирующие сопла выполнены в виде изогнутых пат рубков.. 3.Котел по п. 1, о т л и ч а ю (Л щ и и с я темжчто дросселирующие сопла выполнены конфузорного профиля. с 4.Котел по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что дросселирующие сопла вьшолнены в виде лотков. ю со | О)

k k.k-Ak

W(

f

R

R

M

k

1- f r

Фиъ2

3 7

9 s « l i5l ifB v«|-: l|T ..Mi9..i iimtm III.

Фиг. 5

.6