ПАРОВОЙ КОТЕЛ

Полезная модель относится к энергетическому машиностроению, в частности, к паровым котлам, и может быть использовано для создания паровых котлов с повышенной температурой вырабатываемого пара.
Известен паровой котел, включающий смонтированные в каркасе и сообщенные между собой топку, поворотный газоход и опускную шахту, размещенный в топке задний экран с аэродинамическим выступом и вертикальным участком, трубы которого скреплены посредством соединительных элементов в группы, каждая из которых подвешена к соответствующему опорному средству с помощью подвесных элементов, верхний коллектор заднего экрана, сообщенный с трубами последнего и подвешенный к верхним элементам каркаса котла и размещенные в поворотном газоходе пароперегреватель с подовым экраном, часть которого входит в опускную шахту и промежуточный коллектор подового экрана, сообщенный с трубами последнего [М.В.Мейкляр. Современные котельные агрегаты ТКЗ. с.150-152, рис.6-14(б). - М.: Энергия, 1978].
Недостатком этого устройства является относительно низкой эффективность использования топлива из-за ограничений по площади размещаемых в газоходе поверхностей нагрева.
Известен также паровой котел, в герметичной емкости которого установлены парогенератор и ресивер, разделенные перегородкой с отверстием, при этом парогенератор выполнен в виде распылителя пароводяной смеси и накопителя тепловой энергии, установленных над излучателем тепловой энергии, а излучатель тепловой энергии образован внутренней поверхностью котла, с внешней стороны котла расположены источник тепловой энергии, экраны, установленные ступенчато над источником тепловой энергии, с чередующимися прорезями для выхода дымовых газов, изогнутых вертикальных водяных труб, установленных между экранами, барабана, соединенного посредством отверстий с водяными трубами на месте скопления паров, водяные трубы выполнены в виде спирали, а диаметр отверстия соединяющего барабан с отрезком витка спирали на месте скопления паров, меньше диаметра водяной трубы [RU 2285861, C1, F22B 27/16, 20.10.2006].
Недостатком устройства является относительно низкая температура вырабатываемого пара.
Кроме того, известен паровой котел, содержащий цилиндрический барабан, топку с колосниковой решеткой и зольником, газоход с дымовой трубой, паросборник, установленный в верхней части цилиндрического барабана, пароперегреватель, размещенный в газоходе, при этом, продольная ось топки смещена вниз относительно продольной оси цилиндрического барабана, а топка имеет форму пустотелого цилиндра, закрытого с обеих сторон крышками, на верхнем своде которого выполнены на некотором расстоянии друг от друга в продольном и поперечном направлениях прямоугольные сквозные каналы, в которые вставлены и приварены к верхнему своду топки теплопередающие устройства, установленные так, что продольная ось каждого из них лежит на линии радиуса топки и проходит через центр окружности последней, причем теплопередающие устройства выполнены в форме тепловых труб, каждая из которых имеет прямоугольный пустотелый короб, к которому приварены сверху и снизу крышки, а внутрь каждой тепловой трубы залита жидкость на 1/4 объема через отверстие в верхней крышке, закрытое пробкой, причем нижние части тепловых труб, являющиеся зонами нагрева и испарения, выходят в топочное пространство, а верхние части тепловых труб, являющиеся зонами охлаждения и конденсации, расположены веерообразно в верхней части цилиндрического барабана, омываются водой и имеют ребра охлаждения [RU 2373455, C1, F22B 7/00, F28D 15/02, 20.11.2009].
Недостатком устройства является относительно низкая экономичность.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является паровой котел, включающий смонтированные в каркасе и сообщенные между собой топку, поворотный газоход и опускную шахту, размещенный в топке задний экран с аэродинамическим выступом и вертикальным участком, трубы которого посредством соединительных элементов скреплены в группы, каждая из которых через упомянутые соединительные элементы подвешена к соответствующему опорному средству посредством подвесных элементов, верхний коллектор заднего экрана, сообщенный с трубами последнего, и размещенные в поворотном газоходе пароперегреватель с подовым экраном, часть которого входит в опускную шахту, и промежуточный коллектор подового экрана, сообщенный с трубами последнего, при этом, каждая группа труб вертикального участка заднего экрана через соединительные элементы подвешена к двум, расположенным по обе стороны заднего экрана вне его плоскости опорным средствам, в качестве которых использованы, соответственно, верхний коллектор заднего экрана топки и подовый экран пароперегревателя, верхний коллектор заднего экрана к верхним элементам каркаса котла подвешен со смещением от плоскости заднего экрана в глубину топки, промежуточный коллектор подового экрана пароперегревателя придвинут к верхнему коллектору заднего экрана и подвешен к верхним элементам каркаса котла, а подвесные элементы выполнены в виде тяг и продольных и поперечных элементов жесткости, размещенных соответственно между концами тяг и с внутренней стороны аэродинамического выступа вдоль его труб и скрепленных с тягами с образованием жесткой необогреваемой пространственной конструкции, которая с обогреваемыми трубами подового экрана пароперегревателя и вертикального участка заднего экрана топки и его верхним коллектором связана с возможностью тепловых перемещений последних относительно упомянутой пространственной конструкции [RU 2296913, С2, F22B 7/24, F22B 21/00, 10.04.2007].
Недостатком наиболее близкого технического решения является его относительно низкая экономичность, что ведет к низкому к.п.д.
Требуемый технический результат заключается в повышении экономичности.
Требуемый технический результат достигается тем, что, в устройстве, содержащем корпус, выполненный в виде объемного барабана, связанного с системой водоподготовки для подачи воды, внутри которого установлена топка в виде жаровой трубы с цилиндрическим корпусом, а также горелку и пароперегреватель, в передней и задней стенках корпуса парового котла выполнены отверстия, в которых установлены трубчатые регистры, образующие теплообменную поверхность, горелка установлена в передней стенке корпуса парового котла, а ее сопло направлено в топку, которая закрыта в донной части для направления дымовых газов в сторону передней стенки корпуса парового котла с последующим поступлением в трубчатые регистры, подача воды из системы водоподготовки выполнена через магнитный преобразователь воды, а патрубок для присоединения пароперегревателя выполнен в верхней части объемного барабана на выходе пара.
Кроме того, требуемый результат достигается тем, что, пароперегреватель выполнен в виде встроенного в заднюю стенку корпуса парового котла и размещенного в кожухе корпуса в форме полого цилиндра, внутри которого равномерно установлены радиально ориентированные ребра, выполненные с зазором поочередно у внутренних стенок корпуса пароперегревателя и у его продольной оси.
На Фиг.1 - Паровой котел, общий вид в разрезе.
на Фиг.2 - То же, вид сбоку.
на Фиг.3 - Узел подготовки воды.
На Фиг.4 - Пароперегреватель (для частного варианта выполнения с восемью радиально ориентированными ребрами).
Паровой котел содержит корпус 1, горелку 2, крышку 3 переднюю, верхний рабочий уровень 4 воды, нижний рабочий уровень 5 воды, нижний аварийный уровень 6 воды, предохранительный клапан 7, пароперегреватель 8, вывод 9 дымовых газов, патрубок 10 для слива воды (используется также и для продувки котла), крышку 11 заднюю, датчик 12 уровня воды, указатель 13 уровня воды, кран 14 отбора пара, топка 15 в виде жаровой трубы с цилиндрическим корпусом, щиток 16 управления, патрубок 17 присоединения пароперегревателя, трубчатые регистры 18, электронасос 19, магнитный преобразователь 20 воды, манометры 21 рабочий и аварийный, смотровой лючок 22, транспортировочные кронштейны 23, кожух 24, дымовую трубу 25, электроклапан 26, обратный клапан 27, фильтр 28, кран 29.
Корпус 1 является основной частью парового котла и представляет собой объемный барабан сварной конструкции.
Внутри корпуса 1 расположена топка 15 в виде жаровой трубы с цилиндрическим корпусом.
В передней и задней стенках корпуса 1 парового котла выполнены отверстия, в которые вварены трубчатые регистры 18, образующие дополнительную теплообменную поверхность.
Пароперегреватель 8 выполнен в виде встроенного в заднюю стенку корпуса парового котла и размещенного в кожухе 30 корпуса 31 в форме полого цилиндра, внутри которого равномерно установлены радиально ориентированные ребра 32, выполненные с зазором поочередно у внутренних стенок корпуса 31 пароперегревателя и у его продольной оси.
В результате внутри пароперегревателя 8 путь для пара напоминает «змейку», что обеспечивает больший путь прохождения пара в пароперегревателе 8. В кожухе 30 имеются отверстия для входа и выхода пара и слива конденсата. Пароперегреватель 8 охлаждает паром заднюю стенку топки 15 и нагревает насыщенный водой пар до 150°С.
Кран 14 отбора пара установлен на выходе пароперегревателя 8 и служит для отбора пара потребителем.
В нижней части корпуса 1 вварен патрубок 10 с краном для продувки котла и слива воды, а в верхней части - патрубок 7 крепления предохранительного клапана, транспортировочные кронштейны 23, патрубок 17 для присоединения пароперегревателя 8 и кран 14 отбора пара.
Крышка 3 передняя предназначена для крепления горелки 2, технического обслуживания парового котла и представляет собой сварную конструкцию из листовой стали, облицованную с внутренней стороны огнеупорной футеровкой, предохраняющей ее от перегрева. Крышка 11 задняя также служит для технического обслуживания парового котла.
Узел подготовки воды служит для обработки и подачи воды в корпус 1 парового котла и содержит электронасос 19, магнитный преобразователь воды 20, электроклапан 26, обратный клапан 27, фильтр 28 и кран 29.
Магнитный преобразователь 20 воды предназначен для обработки воды в магнитном поле с целью уменьшения образования накипи в водяном объеме парового котла. Принцип действия магнитного преобразователя основан на способности воды, после воздействия магнитного поля определенной полярности и напряженности не давать отложений на поверхностях нагрева. Соли жесткости при этом выпадают в осадок в виде шлама, удаляемого при продувке парового котла.
Работает паровой котел следующим образом.
Узлом подготовки воды, образованным электронасосом 19, магнитным преобразователем воды 20, электроклапаном 26, обратным клапаном 27, фильтром 28 и краном 29, производится подача воды в корпус 1
После закачки воды до верхнего рабочего уровня 4 воды, переключатель на щитке 16 управления переводится в режим «РАБОТА» и запускается горелка 2.
Пламя горелки 2 поступает в топку 15 в виде жаровой трубы с цилиндрическим корпусом, которая закрыта в донной части, в силу чего дымовые газы возвращаются в сторону крышки 3 передней, а затем поступают в трубчатые регистры 18. Таким образом, достигается максимальное поглощение тепла.
После прохождения трубчатых регистров 18, дымовые газы собираются в задней камере 24 и через вывод 9 дымовых газов направляются в дымовую трубу 25. В результате нагрева во внутренней полости корпуса 1 образуется пар.
После открытия крана 14 пар из корпуса 1 поступает в пароперегреватель 8, где происходит перегрев пара и в результате чего температура пара на выходе из парового котла достигает величины 150°С при давлении в котле 0,07 МПа и температуре пара в котле 110-115°С.
При выпаривании воды уровень ее в паровом котле и корпусе датчика 12 падает. При достижении водой нижнего уровня включаются электронасос 19 и электроклапан 26 подачи воды в котел. Подача осуществляется до верхнего рабочего уровня 4 воды. Тем самым поддерживается необходимый уровень воды в паровом котле.
Таким образом, по отношению к прототипу в предложенном устройстве достигается требуемый технический результат, заключающийся в повышении экономичности, поскольку в предложенной конструкции горелка 2 установлена с возможностью поступления пламени в топку, которая закрыта в донной части, в силу чего дымовые газы возвращаются в сторону крышки 3, а затем поступают в трубчатые регистры 18, что обеспечивает максимальное поглощение тепла. В верхней части корпуса 1 выполнен патрубок для присоединения пароперегревателя, в результате чего пар доводится до более высоких температур уже на выходе, и происходит минимальная потеря тепла. Кроме того, введенный магнитный преобразователь 20 воды уменьшает образование накипи, что также повышает экономичность парового котла.