Известны безбарабанные змеевиковые прямоточные водотрубные паровые котлы высокого давления с поверхностью нагрева, образованной размещенными в топочном пространстве змеевиковыми витками, выполненными из одной или нескольких параллельных труб в форме ленточного пучка.
В предлагаемом котле, с целью достижения одинаковой и равномерной тепловой нагрузки всех труб, топочное пространство разделено на несколько ячеек петлями змеевиков, составляющими экранные перегородки из лежащих в одной плоскости труб, причем количество отдельных непрерывных однотрубных или пучковых змеевиков отвечает числу упомянутых ячеек. Эти змеевики составляют род многоходового винта, так что каждая труба или пучок, сделав в любой ячейке только одну петлю, переходит в соседнюю ячейку для получения петли, смещенной относительно плоскости предыдущей петли. Вследствие такого устройства каждая труба змеевика проходит через все температурные зоны газохода, а потому все трубы получают одинаковое нагревание.
На схематическом чертеже фиг. 1 изображает поперечный разрез котла у входа труб змеевика в котел; фиг. 2 - поперечный разрез котла у выхода труб змеевика в верхние сборные коллекторы; фиг. 3 и 4 - вертикальные разрезы верхней части котла в двух взаимно перпендикулярных направлениях; фиг. 5 - расположение змеевиков в любом сечении газохода; фиг. 6 - вид сбоку змеевиков в развернутом состоянии.
Вода (или другая испаряемая жидкость) непрерывно поступает из питательного насоса через соответствующие вентили в две распределительные коробки 11 (фиг. 3 и 4), из которых опускается по шести подвесным трубам 12 (в помещенном здесь описании котла, для примера, принято шесть труб, но число их может быть иным), затем, поднявшись по шести трубам 13 (фиг. 1, 2, 3) и еще раз опустившись по шести трубам 14, поднимается в последний раз по шести трубам 15 и поступает опять в две сборные коробки 16, из которых направляется по трубам 1 (непосредственно или пройдя предварительно какой-либо подогреватель или экономайзер обычного типа) в распределительные коллекторы 2, из коих каждый разветвляет воду по двенадцати трубам 3 (фиг. 1). Эти трубы в каждом потоке делятся (фиг. 3) на три группы 4 (по четыре трубы в каждой), выходящие из каждого коллектора 2 в змеевики котла в трех горизонтальных плоскостях; следовательно, из обоих коллекторов они входят в шести горизонтальных плоскостях по четыре трубы в каждой плоскости. Четыре ленты по шесть труб берут свое начало в вертикальном разрезе (фиг. 3) путем входа в шести горизонтальных плоскостях по четыре трубы и, в плане (фиг. 1), путем входа восьми рядов труб 5 (по четыре из каждого коллектора) в восьми вертикальных плоскостях по три трубы в каждой вертикальной плоскости. Полученные таким образом четыре трубные ленты по шести труб в каждой образуют в плане четыре квадранта I, II, III и IV, в каждом из которых отдельные трубные змеевики имеют непрерывный подъем и различное направление (фиг. 1 и 2), т.е. в квадрантах I и IV - против направления движения часовой стрелки и в квадрантах II и III - по часовой стрелке. Таким образом трубные змеевики представляют собой четырехстержневую четырехходовую и шестиниточную винтовую систему.
В шахте газохода каждая труба с непрерывным (незначительным, но достаточным для предупреждения застревания пузырьков газа или пара) подъемом вьется снизу вверх и в любом месте шахты имеет форму и расположение, указанные на фиг. 5 - в плане и на фиг. 6 - в виде схематической развертки в вертикальной проекции. На этих фигурах четыре стороны каждого квадранта I, II, III и IV обозначены цифрами 17, 18, 19 и 20. Стрелки, обведенные вокруг цифрового обозначения квадрантов, обозначают направление завивания витков каждого квадранта.
Полученный в котельной части агрегата пар четырьмя лежащими в вертикальных плоскостях рядами труб 21 (фиг. 2) по шести труб в каждом ряду (т.е. всего двадцатью четырьмя трубами) выводится в двадцать четыре тройниковые коробки 22, из которых через двадцать четыре вентиля 23 попадает в сборные коллекторы 25. К каждой из тройниковых коробок 22 присоединены продувные вентили 24, имеющие своим назначением продувать каждый из двадцати четырех котельных змеевиков в отдельности выпуском из них пара или воды на волю, для чего тот либо другой змеевик отъединяется от коллектора 25 при помощи вентиля 23. Те же вентили 23 предусматриваются также для регулировки сопротивления прохождению воды и пара по каждой из двадцати четырех труб котла в отдельности. Из двух сборных коллекторов 25 пар по четырем наружным обводным трубам 26 переводится в два нижних распределительных паровых коллектора 27 (фиг. 1), из которых по двадцати четырем расположенным в два ряда трубам 28 он опять поступает в четыре нижние шеститрубные ленты 29 (фиг. 4) радиационного перегревателя. Эти перегревательные ленты также образуют собой четырехстержневую четырехходовую шестиниточную винтовую систему и отличаются от описанных выше котельных змеевиков лишь диаметром (в соответствии с другими скоростями пара и допускаемыми тепловыми нагрузками) и шагом по вертикали. В горизонтальной проекции перегревательные змеевики расположены одинаково с котельными, образуя те же четыре квадранта, делящие, совместно с котельными змеевиками, всю шахту газохода по всей высоте на четыре отдельные шахты, ограниченные каждая со всех боков только трубными стенками: в верхней части - котельными и в нижней части - перегревательными. Трубы 7 и 8, образующие наружные стенки квадрантов (фиг. 1 и 2), расположены на определенном расстоянии от кладки 30 газохода с той целью, чтобы они со всех сторон были подвержены действию лучеиспускания, а именно: изнутри - прямому лучеиспусканию газов и снаружи - обратному лучеиспусканию кладки. Внутренние стороны 9 и 10 квадрантов так образуются из составляющих их двух вертикальных рядов труб, что один ряд сдвинут относительно другого на половину диаметра с той целью, чтобы благодаря этому каждая труба освещалась полностью с обеих сторон и воспринимала всей своей поверхностью лучеиспускание газов из двух соседних смежных шахт.
Описанное устройство имеет целью получить такое расположение, при котором все трубы, проходя через все температурные зоны газохода (не считаясь с практической разницей температур на вышине одного шага), имели одинаковую тепловую нагрузку и потому давали практически одинаковое количество пара, с одинаковой его скоростью, потребляли одинаковое количество воды, давали одинаковый характер парообразования (равномерность и пр.), одинаковое состояние внутренних и наружных поверхностей труб и т.д. Кроме того предлагаемое изобретение имеет целью достичь еще одного преимущества, а именно, того, чтобы все трубы котла и перегревателя не только получали тепло лучеиспускания, но одновременно с этим омывались горячими газами, для чего трубы расположены не только у стен кладки, но и делят всю камеру газохода на такое число отдельных шахт (отдельных параллельно идущих газоходов), при которых получалось бы достаточное омывание газами ограничивающих эти шахты трубных поверхностей. Число шахт (а значит и число отдельных трубных ячеек-квадрантов) не обязательно четыре, а может быть любым кратным двух или четырех и зависит от расчетных параметров и мощности всего агрегата.
1. Безбарабанный змеевиковый прямоточный водотрубный паровой котел высокого давления с поверхностью нагрева, образованной змеевиковыми витками, выполненными из одной или нескольких параллельных труб в форме ленточного пучка и размещенными в топочном пространстве, отличающийся тем, что, с целью достижения одинаковой и равномерной тепловой нагрузки всех труб, применено такое количество отдельных однотрубных или пучковых непрерывных змеевиков, которое отвечает числу ячеек, образованных разделением топочного пространства петлями змеевиков, составляющими экранные перегородки из лежащих в одной плоскости труб.
2. Форма выполнения котла по п. 1, отличающаяся тем, что образующие общую поверхность нагрева отдельные однотрубные или пучковые змеевики составляют род многоходового винта, так что каждая труба или пучок, делая в любой ячейке только одну петлю, переходит в соседнюю ячейку для получения петли, смещенной относительно плоскости предыдущей петли.
3. Форма выполнения котла по п. 1, отличающаяся тем, что внутренние отделяющие соседние ячейки трубные перегородки, составленные из смежных участков соседних петель змеевиков, выполнены из двух рядов труб, смещенных на половину диаметра трубы в плоскости, поперечной к плоскости каждого ряда, каковое размещение выполнено с целью наибольшего использования тепла лучеиспускания.
