Конвективная поверхность нагрева

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, в частности, к конструкции трубчатых пучков, служащих для охлаждения газов и может быть использована в паровых, водогрейных котлах и котлах-утилизаторах, где применяются конвективные поверхности нагрева, расположенные в газоходе.
Известно устройство, содержащее пучок теплообменных труб в виде конвективной поверхности нагрева, закрепленных в трубных досках, перегородки из эластичного материала, в которых выполнены сквозные прорези, соединяющие смежные отверстия в каждом ряду. [1].
Недостатком данного устройства является то, что перегородки, выполненные из эластичного материала, в частности, резины, не могут воспринимать значительную нагрузку от труб и использоваться при высокой температуре охлаждаемых газов, например, в конвективном газоходе котла, что снижает надежность работы устройства.
Известно устройство, содержащее конвективную поверхность нагрева в виде трубного пучка, трубки которого закреплены в трубных досках, закрытых крышками, плоскую поперечную перегородку, набранную из металлических пластин с пазами для прохода труб. [2].
Недостатком данного устройства является то, что пластины перегородки не скреплены друг с другом и при значительных нагрузках на перегородку, последние могут деформироваться, что снижает надежность работы устройства. Наличие трубных досок, закрытых крышками, увеличивают габариты устройства.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является конвективная поверхность нагрева, содержащая змеевики, взаимодействующие с вертикальными металлическими пластинами с полуовальными пазами и с несущими балками, вмонтированными в общий каркас, обеспечивающие крепление конвективной поверхности нагрева. [3].
Недостатком данного устройства является то, что трубы конвективной поверхности нагрева поддерживаются пластинами только с одной из сторон трубы. При транспортировке под действием поперечных нагрузок змеевики могут сместиться, что приведет к деформациям всего пакета конвективной поверхности, в результате чего надежность конструкции снижается. Кроме того, в процессе работы температура нагрева опорной рамы и уголков, нагреваемых проходящими по газоходу газами, значительно выше температуры змеевиков, которые охлаждаются проходящей по трубам средой (водой, паром, пароводяной смесью и т.п.), расширения уголков и рамы с приваренными к ним пластинами больше, чем поперечные расширения пакета змеевиков, что приведет к образованию зазоров между трубами и пазами в пластинах и так же может привести к деформациям всего пакета и к снижению надежности работы конструкции.
Технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является повышение надежности работы конвективной поверхности нагрева.
Решение указанной технической проблемы достигается тем, что в конвективной поверхности нагрева, содержащей змеевики, взаимодействующие с вертикальными металлическими пластинами с полуовальными пазами и с несущими балками, согласно полезной модели, металлические пластины установлены внахлестку друг относительно друга и жестко соединены между собой с образованием наборной перегородки, трубы змеевиков зафиксированы в отверстиях, образованных совмещением полуовальных пазов соседних пластин, при этом змеевики конвективной поверхности и наборные перегородки опираются на несущие балки с возможностью компенсации разности температурных расширений несущих балок и змеевиков.
При этом металлические пластины жестко соединены между собой посредством сварки.
Выполнение перегородки наборной из металлических пластин, установка их внахлестку друг относительно друга и жесткое соединение их между собой посредством сварки, позволяет увеличить жесткость конструкции конвективной поверхности нагрева и выполнить сварку змеевиков, входящих в конвективную поверхность нагрева перед их сборкой, что повышает надежность работы, а также позволяет использовать такие перегородки как силовой элемент, на котором крепится конструкция конвективной поверхности нагрева.
Опирание змеевиков конвективной поверхности и наборных перегородок на несущие балки позволяет компенсировать разность температурных расширений несущих балок и змеевиков конвективной поверхности, что так же повышает надежность работы устройства.
Прилагаемые чертежи поясняют суть полезной модели, где
на фиг. 1 - показана конвективная поверхность нагрева, общий вид;
на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1, показана конвективная поверхность нагрева, вид сверху;
на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1, показан общий вид перегородки;
на фиг. 4 - вид В на фиг. 3, показана укрупненно перегородка, состоящая из металлических пластин и места сварки пластин;
на фиг. 5 - сечение Г-Г на фиг. 4, показано закрепление металлических пластин внахлестку, вид с торца перегородки;
на фиг. 6 - сечение Д-Д на фиг. 4, показано расположение металлических пластин и труб змеевиков.
на фиг. 7 - металлическая пластина, общий вид;
на фиг. 8 - вид Ж на фиг. 1, показано опирание непосредственно змеевиков конвективной поверхности нагрева на несущую балку;
на фиг. 9 - вид И на фиг. 1, показано опирание наборной перегородки на несущую балку.
В состав конвективной поверхности нагрева входят следующие элементы:
1 - конвективная поверхность нагрева,
2 - змеевики,
3 - наборные перегородки,
4 - металлические пластины,
5 - полуовальные пазы,
6 - газоход,
7 - несущие балки под наборные перегородки,
8 - несущие балки под змеевики.
Конвективная поверхность нагрева 1 содержит змеевики 2 (фиг. 1-3), закрепленные в наборных перегородках 3. Наборные перегородки 3 состоят из металлических пластин 4, в которых выполнены полуовальные пазы 5 (фиг. 4-7). Полуовальные пазы 5 соседних пластин 4 выполнены на одном уровне для образования отверстия под трубы змеевиков 2 при их совмещении. Трубы змеевиков 2 зафиксированы в образованных отверстиях металлических пластин 4. Металлические пластины 4 установлены внахлестку друг относительно друга, жестко соединены между собой, например, сваркой, образуя наборную перегородку 3. Количество наборных перегородок 3 зависит от размеров конвективной поверхности нагрева 1. Конвективная поверхность нагрева 1 установлена в газоходе 6 и опирается в нем через наборные перегородки 3 на несущие балки 7, а змеевиками 2 опирается на несущие балки 8 (фиг. 8 и 9).
Конвективная поверхность нагрева работает следующим образом.
Изготавливают отдельные змеевики 2, входящие в конвективную поверхность нагрева 1, и проводят необходимый контроль качества. Затем змеевики 2 поочередно собирают в конвективную поверхность нагрева 1. Изготавливают наборные перегородки 3, для чего металлические пластины 4 устанавливают внахлестку друг относительно друга, совмещают полуовальные отверстия 5 на соседних пластинах 4 для образования отверстий, и соединяют их между собой сваркой. Наборные перегородки 3 устанавливают между змеевиками 2, при этом трубы змеевиков 2 фиксируют в образованных отверстиях. Наборные перегородки 3 являются силовым элементом, объединяющим змеевики 2 в единый блок конвективной поверхности нагрева 1. По газоходу 6, в котором установлена конвективная поверхность нагрева 1, проходят горячие газы, которые нагревают змеевики 2. Циркулирующая внутри змеевиков 2 среда (вода, пар, пароводяная смесь или другой теплоноситель) охлаждает змеевики 2. Наборные перегородки 3, состоящие из сваренных между собой внахлестку металлических пластин 4, опирают на несущие балки 7, установленные в газоходе 6, обеспечивают крепление в нем конвективной поверхности нагрева. Змеевики 2 конвективной поверхности опирают на несущие балки 8. При температурных расширениях несущих балок 7 и 8, величина которых больше, чем температурные расширения конвективной поверхности нагрева 1 и змеевиков 2, пластины 4 скользят по балкам 7, компенсируя разность температурных расширений балок 7 и перегородок 3, входящих в конвективную поверхность нагрева 1.
Таким образом, использование предлагаемой полезной модели повышает надежность работы конвективной поверхности нагрева.
Источники информации, принятые во внимание:
1. А.с. SU № 1663367 А1, МПК F28D 7/00, F28F 9/22, приоритет от 11.05.1989, опубл. 15.07.1991 г. - аналог.
2. Патент RU № 71415 U1, МПК F28D 1/04, приоритет от 04.10.2007, опубл. 10.03.2008 - аналог.
3. А.с. SU № 317857 А1, МПК F22D 1/06, опубл. 07.11.1972 г. - прототип.