СЕКЦИОННЫЙ ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ

СЕКЦИОННЫЙ ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ
Полезная модель относиться к области энергетики, а именно к водогрейным котлам малой и средней мощности.
Известна конструкция водогрейного котла, содержащая верхний и нижний барабаны, разделённые соответственно двумя и одной поперечными перегородками на отсеки, сообщённые между собой трубами конвективного пучка и боковых экранов, при этом первая перегородка верхнего барабана размещена в зоне боковых экранов на расстоянии от первой трубы последних, составляющем L  ( 0,8...0,9) niSi, а вторая перегородка верхнего барабана расположена в одной плоскости с перегородкой нижнего барабана и выполнена с выступом, обращённым в сторону первой перегородки, длина и ширина которого составляет соответственно Н  (1,0...1,2) Sa, В  (0,3...0,4)D, где щ - число труб в боковом экране, Si - шаг труб в боковом экране, Sa - продольный шаг труб в конвективном пучке, D - внутренний диаметр барабана ( АС СССР №1529021, М. Кл.4 F24 Н 1/12).
Недостатком данного котла является тот факт, что с помощью поперечных перегородок, установленных в барабанах, котёл разделяется на ряд контуров с последовательным подъёмно-опускным движением воды в них, при этом, как указано в описании к АС, скорость воды в опускных трубах в 10 - 15 раз выше, чем в подъёмных, так как трубы находятся в зонах высоких температур, что приводит к большим гидравлическим сопротивлениям, пропорциональным квадрату скорости. Кроме того, с установкой перегородок в барабанах ликвидируются продольные токи воды, охлаждающие обогреваемые участки барабанов и препятствующие отложению в них шлама.
Следует также отметить, что при внезапной остановке сетевых насосов может происходить запаривание части контуров котла, т. е. вскипание воды в них. В этом случае при последующем пуске происходит конденсация пара в
трубной системе котла, что приводит к гидравлическим ударам и может вызвать разрушение элементов котла, арматуры и трубопроводов теплосети.
Наличие двух барабанов, требующих для изготовления сложного технологического оборудования, усложняет конструкцию котла в целом.
Наиболее близким к предлагаемому водогрейному котлу является котёл, содержащий верхние и нижние коллекторы, снабжённые подводящим и отводящим патрубками и разделённые перегородками на отдельные отсеки, к которым подключены трубы экранов и конвективные поверхности нагрева. Котёл дополнительно снабжён собирающими трубопроводами с запорными органами, подключёнными к подводящему и отводящему патрубкам и сообщёнными через дополнительные отводы с отсеками коллекторов. Собирающие трубопроводы могут иметь переменное проходное сечение (АС СССР №974057, М. Кл.3 F24 Н 1/14 - Прототип).
Этот котёл не содержит барабанов, что упрощает его конструкцию. Однако, здесь также использованы поперечные перегородки, но установленные в коллекторах. Перегородки, как и в предыдущем случае, разделяют котёл на ряд контуров с последовательным подъёмно-опускным движением воды в них.
Опускное движение воды в котле происходит по необогреваемым или по обогреваемым трубам. Вариант с необогреваемыми опускными трубами приводит к перерасходу металла и утяжелению конструкции котла. В случае использования обогреваемых опускных труб приходится осуществлять опускное движение по тегоюнапряжённым трубам (даже по трубам топочной камеры), что
приводит к необходимости обеспечить повышенные скорости воды и, соответственно, приводит к увеличению гидравлического сопротивления котла.
Другой указанный недостаток, связанный с наличием перегородок, а именно - отложение шлама в обогреваемых участках коллекторов, также сохраняется.
Проблему запаривания котла авторы данного изобретения стараются преодолеть с помощью установки собирающих трубопроводов, сообщённых с отсеками коллекторов и с подводящим и отводящим патрубками. При этом с патрубками трубопроводы сообщены через запорные органы, которые следует при внезапном останове сетевых насосов быстро открыть во избежание запаривания котла. Требование быстрого вмешательства в работу котла при
внештатной ситуации осложняет схему перетока воды из котла в сеть и, как следствие этого, снижает его надёжность.
Таким образом, котёл обладает следующими недостатками - высокое гидравлическое сопротивление котла; возможность шламообразования в коллекторах и сложная схема организации перетока воды из котла в сеть для предотвращения его запаривания в случае внезапного останова сетевых насосов, что снижает надёжность котла.
Заявляемое техническое решение позволяет сократить гидравлическое сопротивление котла за счёт осуществления опускного движения воды по наименее теплонапряжённым трубам, исключить шламообразование в коллекторах и повысить надёжность котла за счёт упрощения схемы перетока воды из котла в сеть в случае внезапного останова сетевых насосов.
Предложен секционный водогрейный котёл, включающий снабжённые подводящим и отводящим патрубками верхний и нижний коллекторы, к которым подключены трубы экранов и конвективные поверхности нагрева, выполненные в виде прямоугольных секций, состоящих из вертикальных и горизонтальных труб. Секции подключены нижними горизонтальными трубами к нижнему коллектору, а верхними горизонтальными трубами - к верхнему коллектору. Подводящий патрубок сообщён с нижними горизонтальными трубами части секций посредством струйных сопел, установленных в нижнем коллекторе. По вертикальным трубам этих секций происходит подъёмное движение воды в котле. Для подъёмного движения целесообразно выбирать трубы экранов и первые по ходу газов трубы конвективного пучка, т. е. наиболее теплонапряжённые трубы. Подводящий патрубок также сообщён по крайней мере с одной верхней горизонтальной трубой остальных секций, не задействованных для подъёмного движения воды в котле, посредством струйного сопла, установленного в верхнем коллекторе, По вертикальным трубам этой секции (или секций) будет происходить опускное движение воды в котле. Количество секций, подключённых посредством струйных сопел, расположенных в верхнем коллекторе, определяется в каждом конкретном случае в зависимости от проходных сечений секции. В секциях, не снабжённых струйными соплами, может происходить как подъёмное, так и опускное движение воды.
#j/0t fЈЈ
Предложенный котёл не разделён на ряд последовательных контуров с подъёмно-опускным движением воды в них. Вода одновременно подаётся с помощью струйных сопел в верхний и нижний коллекторы и в котле создаётся многократная круговая циркуляция воды. Эксперименты показывают, что при этом расход воды, циркулирующей в котле превышает расход подаваемой сетевой воды в 3-5 раз. Это происходит за счёт эжекции соплами воды из коллекторов, что обеспечивает помимо повышенного расхода воды через секции и интенсивного охлаждения труб, также и интенсивное движение воды по коллекторам, т. е. препятствует отложению в них шлама.
При внезапном останове сетевых насосов запаривания котла не произойдёт, т. к. в этом случае вся вода (или пароводяная смесь) путём принудительной циркуляции будет отведена из котла через отводящий патрубок в сеть.
Предложенный секционный водогрейный котёл иллюстрируется чертежами, представленными на фигурах 1-7.
На фиг. 1 показан общий вид котла (поперечный разрез по В-В).
На фиг.2 показан вид сверху (разрез по Б-Б).
На фиг.З показан вид сбоку (вид по А).
На фиг.4 показана секция топочной камеры.
На фиг. 5 показана секция конвективного пучка.
На фиг.б показана фронтальная секция радиального экрана.
На фиг. 7 показана схема установки струйного сопла в коллекторе.
Котёл включает нижний коллектор 1 и верхний коллектор 2 . К нижнему коллектору 1 подключены нижние горизонтальные трубы секций 3, а к верхнему коллектору 2 - верхние горизонтальные трубы секций 4. В верхнем коллекторе установлен отводящий патрубок 5. Подводящий патрубок 6 разделён на трубы 7 и 8. Труба 7 подведена к нижнему коллектору 1 и на ней по образующей установлены струйные сопла 9. Сопла 9 введены в коллектор 1 и установлены в нём соосно нижним горизонтальным трубам 3. Количество сопел 9 определяется числом секций, к которым подводится вода через нижний коллектор. Труба 8 подведена к верхнему коллектору 2 и на ней по образующей установлено струйное сопло (или сопла) 10. Сопло (или сопла) 10 введены в коллектор 2 и установлены в нём соосно верхней горизонтальной трубе (или трубам) 4. Количество сопел 10 определяется числом секций, к которым подводится вода через верхний коллектор 2.
Конвективные и радиационные части котла выполнены в виде секций прямоугольной формы, состоящих из прямых, одинаковых между собой по длине вертикальных труб 11, нижних горизонтальных труб 3 я верхних горизонтальных труб 4. На фронтальной секции радиационного экрана обеспечено место установки 12 горелочного устройства.
Все секции радиационных и конвективных поверхностей нагрева соединены между собой плоскими приварными проставками 13 в единый цельносварной блок котла. Плоские проставки 13 и крайние трубы секций образуют ограждающие поверхности блока котла, обеспечивая его газоплотность.
Котёл работает следующим образом.
Сетевая вода подаётся по патрубку 6 и поступает в трубы 7 и 8. Из трубы 7 вода через струйные сопла 9 поступает в нижние горизонтальные трубы 3 секций и по вертикальным трубам 11 секций поступает в верхний коллектор 2, заполняя его. Из трубы 8 вода через струйные сопла 10 поступает в верхние горизонтальные трубы 4 секций и по вертикальным трубам 11 секций опускается в нижний коллектор 1, также заполняя его. Затем эта вода эжектируется соплами 9 из коллектора 1 и поступает в секции с подъёмным движением и попадает в верхний коллектор 2, откуда эжектируется струйными соплами 10 и попадает совместно со свежей водой в секции с опускным движением и далее в нижний коллектор 1. Этот процесс многократно повторяется и представляет собой многократную круговую циркуляцию воды в котле.
Нагретая вода отводится из котла по патрубку 5.