МНОГОХОДОВАЯ ТОПКА ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА
MULTIPASS FURNACE OF COMBUSTION DEVICE

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано при проектировании многоходовых топок котлов, теплогенераторов и других теплотехнических устройств, работающих на топливе, которое в смеси с воздухом в определенных условиях взрывоопасно.
Известны топки, в которых продукты сгорания меняют ход, то есть меняют направление движения на противоположное два и более раза (пат. РФ №2132513 (13) С1, МПК 6 F23C 6/00, F23C 9/00). В конструкции таких топок выделяют первую (при счете по потоку продуктов сгорания) жаровую трубу, формирующую первый ход; вторую (последующую) жаровую трубу (или пучки труб), формирующей второй (обратный) ход и т.д., что увеличивает площадь теплопередачи и коэффициент полезного действия котла. Известно также, что на топках котлов, в которых возможны взрывы смеси топлива с воздухом, устанавливают взрывной клапан на стенке, внешней стороной обращенной в атмосферу. При взрывах клапан срабатывает, при этом происходит сброс части продуктов сгорания в атмосферу, что снижает риск разрушения конструкции топки.
Прототипом заявляемого устройства является трехходовая топка парового котла типа КП-0,12 (Котел паровой КП-0,12. Инструкция по эксплуатации / ОАО «Возовсельмаш», 33 с. - http//www/vozovselmash.ru). Топливно-воздушная смесь подается в топку горелкой, где в первой жаровой трубе она сгорает, затем в виде продуктов сгорания движется по второй и третьей жаровым трубам последовательно, нагревая воду, после чего попадает в дымовую трубу. Все жаровые трубы расположены в водяном объеме. На первой жаровой трубе в торце, противоположном от горелки, расположен взрывной клапан, который при своем срабатывании выбрасывает продукты сгорания в атмосферу.
Недостатками таких топок являются следующие: первый - ограничены возможности теплоизоляции теплотехнического устройства в окрестности клапана и на его поверхности; второй - требуется уплотнение стыка клапана по месту его прилегания к седлу и третий - необходима защита обслуживающего персонала от воздействия горячих продуктов сгорания при срабатывании взрывного клапана. Защита персонала обеспечивается либо устройством газоотводящих труб от взрывного клапана, либо размещением клапана в местах, удаленных от рабочей зоны операторов. Но число таких мест ограничено, а это обстоятельство резко сужает выбор разработчиками конструктивных решений топки и котла в целом. Эти недостатки усложняют конструкцию топки и повышают опасность обслуживания котла.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в упрощении конструкции топки и снижении риска получения ожогов обслуживающим персоналом при срабатывании клапана.
Это достигается тем, что в топке теплотехнического устройства, имеющей несколько ходов, образуемых жаровыми трубами, соединенными последовательно по потоку, одна над другой, горелку, дымовую трубу и взрывной клапан, в отличие от прототипа взрывной клапан расположен внутри нее на стенке первой по потоку жаровой трубы таким образом, что при своем срабатывании взрывной клапан объединяет ходы топки.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена в качестве примера схема двухходовой топки. Топка состоит из первой жаровой трубы 1, второй жаровой трубы 2, из горелки 3, дымовой трубы 4 и взрывного клапана 5, установленного внутри топки на стенке первой по потоку жаровой трубы.
Топка работает следующим образом. При взрыве топливно-воздушной смеси в первой по потоку жаровой трубе срабатывает взрывной клапан и продукты сгорания сбрасываются из этой жаровой трубы во вторую жаровую трубу, в нашем случае на вход дымовой трубы. Это способствует снижению риска разрушения конструкции при взрывах в топке.
Из чертежа видно, что клапан не нуждается в теплоизоляции. Это, во-первых. Во-вторых, отсутствует необходимость уплотнения посадки взрывного клапана, так как небольшие перетоки продуктов сгорания из одного хода топки в другой через неплотности не скажутся заметным образом на к.п.д.. И, в-третьих, установка взрывного клапана внутри топки исключает возможность попадания продуктов сгорания в помещение котельной при его срабатывании.
Эффективность заявляемого изобретения как устройства, не разрушающегося при взрывах топливно-воздушной смеси, подтверждена испытаниями парового котла КП-0,12 с газовой горелкой и трехходовой топкой. Испытания проводились в двух вариантах: на первом - топка была без взрывных клапанов, и на втором - внутри топки на стенке первой жаровой трубы был установлен взрывной клапан, который при своем срабатывании объединял первый и третий ходы. В топку через горелку подавался газ, затем по истечении некоторого заданного времени он воспламенялся штатным устройством на горелке.
По результатам испытаний отмечено, что в варианте без взрывных клапанов при достижении избыточного давления взрыва значения 0,12 МПа, и топка разрушилась; а в варианте с заявленной топкой - давление было в три раза меньше, и она не разрушилась.
Конструкция заявленной топки проще и безопаснее известных за счет того, что не требуется теплоизоляции взрывного клапана, отсутствует необходимость уплотнения посадки клапана и исключена возможность попадания продуктов сгорания в помещение котельной.