ПАРОВОЙ КОТЕЛ ДЛЯ ПЫЛЕВИДНОГО ТОПЛИВА С ПЕРЕГРЕВАТЕЛЕМ И ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЕМ Советский патент 1929 года по МПК F22B21/34 

Предлагаемое изобретение относится к трубчатым котлам, снабженным топкой для сжигания пылевидного топлива, перегревателем и воздухоподогревателем, и имеет целью достижение наибольшего использования лучистой энергии в топке, при обеспеченной непрерывности горения, а также улучшение циркуляции воды и понижение температуры золы, оставляющей топку.

Установлено, что генераторы пара лучше утилизируют теплоту от горения топлива, если передача тепла поверхности нагрева производится посредством лучеиспускания, почему и было предложено введение в топку части водяных трубок котла, Дальнейшею ступенью в направлении утилизации лучистой теплоты является устройство вертикальных стенок камеры печи из водяных трубок или эквивалентных им частей, ввальцованных в коллекторы. Недостатком такого устройства является охлаждающее действие поверхности нагрева, способное погасить пламя горящего топлива, чем затрудняется непрерывность горения. Подогрев воздуха, подаваемого в топку, устраняет это затруднение только отчасти. Кроме того, достигаемая при подогреве воздуха температура такова, что газообразные продукты горения оставляют камеру горения с весьма высокой температурой, что препятствует сжиганию топлива в любом виде, но по преимуществу в порошкообразном состоянии, так как в этом случае, вместе с газообразными продуктами горения, из камеры уходят большие количества золы, при температуре, близкой к точке ее плавления.

В предлагаемом котле, на пути уходящих газов, располагают добавочные водяные трубки для понижения температуры газов до предела, при котором увлекаемая ими зола настолько охлаждается, что склонность ее к приставанию к перегревательным трубкам или к стенкам камеры сильно уменьшается. Для отложения охлажденной золы имеется отдельная камера.

С целью увеличения поверхности, поглощающей излучаемую теплоту, топочное пространстве ограничивается со всех сторон водяными трубками, соединенными между собой, посредством барабанов и коллекторов, для образования циркуляционной системы. Для развития высокой температуры, необходимой для максимального излучения, воздух, вводимый в топку, подогревается в воздухоподогревателе, установленном в борове котла.

Предлагаемый паровой котел отапливается таким образом, что смешение топлива и воздуха происходит в пункте, возможно близком к оси камеры, что позволяет локализировать горение в этом пункте и обеспечить его непрерывность. Для этого топливо и воздух вводятся в топочное пространство в двух или нескольких местах струями, направленными приблизительно по касательной к общему кругу, что вызывает вихреобразование и способствует быстрому перемешиванию топлива с воздухом и сгоранию его.

На чертеже фиг. 1 изображает предлагаемый котел в продольном разрезе; фиг. 2 - то же, разрез по линии II-II фиг. 1; фиг. 3 - то же, горизонтальный разрез по линии III-III фиг. 1; фиг. 4 - видоизмененный котел в разрезе по линии IV-IV фиг. 5; фиг. 5 - то же, продольный разрез; фиг. 6 - то же, вертикальный разрез по линии V-V фиг. 5; фиг. 7 - частичный разрез другого видоизменения котла; фиг. 8 - частичный разрез, поясняющий видоизменения способа введения топлива в печь; фиг. 9 и 10 показывают форму пламени, получающегося с помощью устройств, показанных на фиг. 5 и 6; фиг. 11 изображает продольный разрез видоизмененного котла по VII-VII фиг. 12; фиг. 12 - горизонтальный разрез по VIII-VIII фиг. 11; фиг. 13 - парособиратель котла, соединенный с нижними барабанами помощью наружных труб; фиг. 14 - вертикальный разрез видоизмененного котла.

На фиг. 1, 2 и 3 топочное пространство A ограничено четырьмя рядами вертикальных труб 7, 8, 9, 10 и наклонными трубами 11 и 13. Трубы 7, верхними своими концами, входят в барабан 14, а нижними - в барабан 15. Трубы 13 наклонены к горизонту и соединяют барабаны 17 и 15. Трубы 11 также наклонены к горизонту и своими концами входят соответственно в барабаны 16 и 14. Трубы 8 нижними концами соединены с коллектором 19 прямоугольного сечения, идущим от барабана 15, а верхними - с коллектором 20 прямоугольного сечения, идущим от барабана 16. Подобным же образом трубы 10 соединены с нижним коллектором 21 и с верхним коллектором 22, идущими соответственно от барабанов 15 и 16. Трубы расположены так для того, чтобы вода могла переходить из нижнего барабана в верхний в одном направлении, при чем длина пути ее одинакова для всех труб. Барабаны 16 и 15 соединены при помощи труб 28, расположенных вне топочной камеры и образующих нисходящие трубки циркуляционной системы. Вода из верхнего барабана 16 спускается по трубам 28 в барабан 15 и подымается по трубам 7, 8, 9, 10, 11 и 13 обратно в барабан 16. Последний подвешен к части 30 стальной конструкции, что, в соединении с тем обстоятельством, что трубы 7, 9 и 13 изогнуты и что трубы 8 и 10 соединены с коллекторами, позволяет котлу расширяться и сокращаться, не подвергая его частей нежелательным напряжениям.

Как показано на фиг. 4, каждая из труб 7, 8, 9 и 10 снабжена, на противоположных сторонах, ребрами 23, которые, по установке труб, перекрывают друг друга, образуя непроницаемую для газа камеру, закрытую сверх того, с пяти сторон изолирующим материалом 24 и кожухом 25; эти части могут иметь весьма легкую конструкцию, так как они подвергаются действию температуры, мало превышающей температуру воды в трубках. Ребра 23 препятствуют отложению золы между трубками, что могло бы случиться, если бы между последними находилась какая-нибудь кирпичная кладка.

Топочная камера А открыта с нижней стороны и сообщается с зольником 26, расположенным у зольниковой трубы 27. Зольник можно снабжать перегородками (не показанными на чертеже), для того, чтобы заставить газы изменять свое направление, и, таким образом, отдавать суспендированную в них золу. В четырех углах топочного пространства, несколько ниже барабана 14, расположены щелевидные мундштуки 31, окруженные воздушными каналами 36 и вводящие в топку аэропыль в направлениях, приблизительно касательных общему кругу в центре топки. Такой способ введения топлива имеет целью получение завихрения, способствующего лучшему перемешиванию топлива с воздухом, а, следовательно, более полному и быстрому горению.

Горячие газы выходят из топочной камеры между трубами 13, охлажденные до температуры, достаточной для устранения плавления золы, собирающейся в зольнике, но еще достаточно, высокой, чтобы перегревать пар, проходящий по трубе 38 из барабана 16 через перегреватель 37, расположенный в борове 32. Из перегревателя газы, все еще сохраняя высокую температуру, проходят через воздухоподогреватель 35¹, состоящий из коробки, разделенной тонкими металлическими перегородками на отделения 33 и 34. Горячие газы проходят через отделения 33, между тем, как через другие отделения 34 втягивается воздух в канал 35, от которого отходят каналы 36 к горелкам. Помощью заслонки 36а регулируется приток воздуха, между тем, как другая заслонка, не показанная на чертеже, помещается в дымоходе над воздухоподогревателем.

Ряды труб 13 расположены на различных расстояниях; трубы первого и второго ряда установлены с большими промежутками, а в нижнем ряду трубы расположены чаще, при чем постоянно соблюдается возрастающее отношение. Такое устройство съуживает проход для горячих газов, соответственно уменьшению объема последних, происходящему от поглощения значительного количества их теплоты.

В форме осуществления, показанной на фиг. 4, 5 и 6, тяга направлена не вниз, а вверх. Общее устройство такое же, как и описанное выше, но боров расположен над пространством горения, что требует надлежащего раздвигания трубок 11. Воздухоподогреватель 35' разделен на отделения, между которыми оставляется промежуток для дымохода 39, снабженного заслонкою 40. Число трубок 13 над зольником 26 может быть уменьшено, так как они предназначаются для охлаждения только той массы золы, которая попадает между ними. Сообразно направлению тяги топливо вводится с каждой из двух противоположных сторон в виде тонких, отстоящих друг от друга, наклонных книзу, слоев через ряды мундштуков 41, образующих языки пламени, которые сталкиваются, как показано на фиг. 10.

В котле, показанном на фиг. 8, топливо вводится в топочную камеру горизонтальными, противоположно поставленными мундштуками. В котле, показанном на фиг. 7 имеется сухопарник 18, соединенный с барабаном 16 посредством трубок 12, а с колпаком 14 - посредством коротких трубок 42.

Если описанному котлу требуется придать значительные размеры, создаются некоторые затруднения в связи с осуществлением надежной подачи воздуха и топлива. В таком случае два или несколько котлов соединяются посредством общего парособирателя, общего среднего коллектора и трубчатых батарей, в такую систему, при которой каждый из котлов имеет самостоятельную топку, вместимость которой допускает отопление ее с вихреобразным движением воздуха и топлива, как это было описано выше. Не обязательно, чтобы кипятильные трубы, составляющие батареи, образовали совершенно непроницаемые для газов стенки; они могут размещаться и на некотором расстоянии друг от друга, если только в общем они образуют достаточную поверхность для использования получаемого в топке тепла.

Как показано на фиг. 11, 12 13 наружные боковые стенки котлов состоят из кипятильных труб а, соединяющих нижние боковые барабаны b с верхними боковыми коллекторами c. Концевые стенки котлов состоят из труб d, соединяющих верхние коллекторы e, отходящие от парособирателя g, с нижними коллекторами f, отходящими от барабанов b. Верхняя часть котлов образована трубами h, идущими между коллекторами с и парособирателем g, нижняя же часть котлов - трубами i, идущими между барабанами b и коллектором k, расположенными параллельно парособирателю g вертикально под ним, приблизительно на уровне барабанов b.

Все упомянутые выше трубы приспособлены для образования наружных ограничивающих стенок, могущих, с помощью расположенной за ними кладки или без таковой, задерживать газы, за исключением тех мест, где устраиваются отверстия для выхода продуктов горения и твердых осадков. Трубы l, соединяющие парособиратель g с коллектором k, и трубчатые батареи m, o, соединенные с коллектором n, делят топочное пространство на четыре камеры, замыкаемые по углам легкой стенкой из огнеупорного материала, идущей по диагонали между рядами труб; проходящие сквозь эти стенки (не показанные на чертеже) горелки впрыскивают горючее и воздух к центру камер, как указано пунктирными линиями q, чтобы вызвать завихрение горючей смеси.

Расположенные снаружи топок трубы r соединяют парособиратель g с каждым из барабанов b и служат нисходящими трубами циркуляционной системы. При этих условиях, все трубы, образующие стенки и перегородки топок, являются восходящими трубами циркуляционной системы.

На фиг. 14 устройство остается тем же, с той лишь разницей, что вместо коллекторов c, k имеются барабаны s, t, и что коллекторы e, n отходят от барабанов s, коллекторы же f, o - от барабана Е.

Если представляется затруднительным отапливать изображенный на чертеже котел со всех четырех углов каждой камеры, вследствие недоступности углов, сходящихся между собой в центре котла, отопление может производиться только при помощи трех горелок для каждой камеры. В этом случае, трубы l, вместо того, чтобы прерываться посередине длины парособирателя g, как показано на чертеже, могут итти непрерывно по всей его длине; трубы m, образующие батарею m, o, также могут располагаться по всей длине коллекторов n и o.

В результате предлагаемого устройства получается такая система, которая, поскольку дело идет о парообразовании, может представлять собой одну цельную единицу, но состоит при этом из двух или большего числа циркуляционных единиц, снабженных отдельными топочными камерами.

1. Паровой котел для пылевидного топлива, с перегревателем и воздухоподогревателем, характеризующийся совокупным применением: а) топочной камеры A (фиг. 1, 2 и 3), окруженной со всех сторон поверхностями нагрева, образованными рядом кипятильных труб с продольными боковыми ребрами 23, завальцованных в барабаны 14, 15, 16 и 17 и коллекторы 19, 20 прямоугольного сечения, каковая топочная камера окружена с пяти сторон изолирующими стенками и снабжена выходом для газов через межтрубочное пространство пучка обычных круглых труб 13; б) пылесожигательного устройства, состоящего из окруженных воздушными каналами 36 щелевидных мундштуков 31, расположенных в четырех углах топочного пространства и подающих аэропыль в топку по направлениям, приблизительно касательным к общему кругу в центре топки, в целях получить завихрение; в) барабанов 14, 15, 16 и 17, коллекторов 19, 20 и кипятильных труб 7, 8, 9, 10 и 11, так расположенных, что кипящая вода из барабана 15 в соединенный с ним внешними циркуляционными трубами 28 парособиратель 16 может попасть по одной из систем труб (7, 14, или 13, 9, или 19, 8, 20, или 21, 10, 22) с примерно одинаковой длиной пройденного пути, и г) шлакоотделительной камеры 26 и восходящего дымохода с расположенными в нем последовательно перегревателем 37 и воздухоподогревателем 35'.

2. Видоизменение охарактеризованного в п. 1 парового котла, отличающееся тем, что щелевидные мундштуки 41 (фиг. 4, 5 и 6) поставлены не по углам, а в двух противоположных стенках парового котла, с осями, направленными вниз навстречу друг другу, с целью получения завихрения (фиг. 9 и 10), и тем, что газы из камеры горения А выведены не книзу, а кверху через зазоры между трубками 11, для подвода их к перегревателю и воздухоподогревателю, расположенным над котлом.

3. Видоизменение охарактеризованного в п.п. 1 и 2 парового котла, отличающееся применением горизонтально и противоположно друг другу размещенных низкопоставленных мундштуков 41 (фиг. 8) и добавкою сухопарника 18, соединенного с барабанами 14 и 16 (фиг. 7).

4. Видоизменение охарактеризованного в п. 1 котла, отличающееся тем, что два или несколько котлов, помощью общего парособирателя g (фиг. 11 и 12), общего среднего коллектора k и средних трубчатых батарей m, o (фиг. 12) соединяются в такую общую систему, при которой каждый из присоединенных к общей системе котлов имеет свою самостоятельную топку и снабжается четырьмя или, в случае затруднений в постановке, тремя форсунками для подвода аэропыли.