КОТЕЛ-УТИЛИЗАТОР ВОДОТРУБНЫЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ

Заявленная полезная модель относится к области котлостроения и может быть использована при изготовлении водотрубных котлов-утилизаторов.
Известна конструкция водотрубного котла-утилизатора по а.с. №RU 136532 U1 кл. F22B 1/18, состоящая из горизонтального корпуса, водяных коллекторов, трубной системы с прямыми трубами и соосных входного и выходного газовых патрубков. Сварное соединение трубного пучка с корпусом котла-утилизатора и обечайками водяных коллекторов отрицательно сказывается на показателях ремонтопригодности и надежности котла-утилизатора, а наличие внешнего обводного газохода ухудшает массогабаритные показатели всей теплоутилизационной установки.
Известна конструкция водотрубного котла-утилизатора по а.с. №RU 2394184 С2 кл. F22В 1/18, содержащая корпус, водяные коллекторы, трубную систему с прямыми трубами и соосные входной и выходной газовые патрубки. К недостаткам данного котла-утилизатора можно отнести отсутствие обводного газового канала в составе его конструкции, значительный вертикальный габарит и жесткое, сварное крепление теплообменных элементов к водяным коллекторам.
Наиболее близкой к представленному техническому решению является конструкция водотрубного котла-утилизатора типа «Ла-Монт» [Лысенко, В.К. Судовые паровые котлы. Устройство и эксплуатация: учебное пособие / В.К. Лысенко, Б.И. Лубочкин. -, 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1975. - 320 с.], содержащая корпус, водяные коллекторы, трубную систему в виде набора съемных теплообменных секций, обводной канал с газовой заслонкой и соосные входной и выходной газовые патрубки.
Данное техническое решение также имеет недостатки. Затрудненное обслуживание змеевиковых трубных элементов и вероятность быстрого выхода их из строя, а также трудоемкий процесс демонтажа теплообменных секций ухудшают показатели ремонтопригодности данного котла-утилизатора. Вертикальное расположение конструкции котла-утилизатора не позволяет размещать его на объектах с ограниченными вертикальными габаритами.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, - улучшение показателей ремонтопригодности и массогабаритных показателей горизонтального водотрубного котла-утилизатора и всей теплоутилизационной установки при сохранении ее тепловой и газодинамической эффективности.
Указанная задача решается тем, что в предлагаемом водотрубном горизонтальном котле-утилизаторе , содержащем в едином корпусе трубную систему в виде съемной теплообменной секции и обводной канал с газовой заслонкой, водяные коллекторы, соосно располагающиеся входной и выходной газовые патрубки, согласно изобретению, обводной газовый канал образован его корпусом, поворотной газовой заслонкой и перегородкой, лежащей с прямоугольной теплообменной секцией, состоящей из прямых трубных элементов, в одной горизонтальной плоскости симметрии аппарата, перпендикулярно которой проходит ось входного и выходного газовых патрубков, теплообменная секция и обводной газовый канал заключены в отдельные прямоугольные горизонтальные корпуса, разъемные по фланцевому соединению, передняя водяная камера, теплообменная секция и ее корпус, сужающийся в передней части, выполнены разъемными относительно друг друга по фланцевым соединениям, причем входной газовый патрубок образован из последовательно и жестко соединенных соответственно: цилиндрического участка, конического и осерадиального диффузоров со степенями расширения в пределах от 1.4 до 2.5, - ось входного и выходного газовых патрубков расположена от задней стенки корпуса обводного канала на расстоянии в один диаметр сечения цилиндрического участка входного газового патрубка, расстояние от выходного сечения входного газового патрубка до перегородки составляет от 1/3 до 2/3 диаметра сечения его цилиндрического участка, оси прямых трубных элементов теплообменной секции параллельны горизонтальной плоскости симметрии аппарата, в районе контакта теплообменной секции и перегородки предусмотрен уплотнительно-стыковочный узел в виде соединения шип-паз, образованного соответственно перегородкой, с одной стороны, и корпусом задней водяной камеры теплообменной секции и двумя пластинами, присоединенными к нему, - с другой, - высота узких участков проточных газовых каналов в районе теплообменной секции варьируется от 1/6 до 2/6 вертикального габарита теплообменной секции, передний участок корпуса которой сужается до ее вертикального габарита под углом в диапазоне от 10° до 30°.
На фигуре 1 указана траектория течения потока газа в горизонтальном водотрубном котле утилизаторе при полностью закрытой газовой заслонке и приняты следующие обозначения: 1 - входной газовый патрубок, 2 - проточные газовые каналы, 3 - корпус обводного газового канала, 4 - газовая заслонка, 5 - перегородка, 6 - выходной газовый патрубок, 8 - корпус задней водяной камеры теплообменной секции; 9 - теплообменная секция, 10 - корпус теплообменной секции, 11 - передняя водяная камера.
На фигуре 2 указана траектория течения потока газа в горизонтальном водотрубном котле утилизаторе при полностью открытой газовой заслонке.
На фигуре 3 изображен уплотнительно-стыковочный узел горизонтального водотрубного котла-утилизатора с обозначением основных его элементов: 5 - перегородка, 7 - пластины; 8 - корпус задней водяной камеры теплообменной секции.
Устройство обводного газового канала, формируемого его корпусом 3, поворотной газовой заслонкой 4 и перегородкой 5, лежащей с прямоугольной теплообменной секцией 9 в одной горизонтальной плоскости симметрии аппарата, позволяет в горизонтальном водотрубном котле-утилизаторе организовать обводное течение газа в отдельном, разъемном относительно корпуса теплообменной секции 10, прямоугольном горизонтальном корпусе 3, интегрирование которого в общую конструкцию аппарата способствует улучшению массогабаритных показателей горизонтального котла-утилизатора и обеспечивает возможность его размещения на объектах с ограниченными вертикальными габаритами. Разъемность по фланцевому соединению прямоугольных горизонтальных корпусов обводного газового канала 3 и прямоугольной теплообменной секции 10 в совокупности с взаимной разъемностью элементов теплообменной части котла-утилизатора: передней водяной камеры 11, теплообменной секции 9 и ее корпуса 10, - а также наличие в районе контакта теплообменной секции 9 и перегородки 5 обводного канала уплотнительно-стыковочного узла, указанного на фигуре 3, в виде соединения шип-паз, образованного соответственно перегородкой 5, с одной стороны, и корпусом задней водяной камеры 8 теплообменной секции и двумя пластинами 7, присоединенными к нему, - с другой, - ведет к улучшению ремонтопригодности горизонтального водотрубного котла-утилизатора. Минимизация числа неразъемных соединений и установка теплообменной секции 9, состоящей из прямых трубных элементов, положительно сказывается на показателях надежности аппарата. Совместная работа входного газового патрубка 1, образованного из последовательно и жестко соединенных соответственно: цилиндрического участка, конического и осерадиального диффузоров, - и перегородки 5, а также местное сужение проточного газового канала 2 в районе теплообменной секции 9 и сужение передней части ее корпуса 10 способствуют поддержанию тепловой и газодинамической эффективности горизонтального котла-утилизатора на допустимом уровне, близком к прототипу.
Горизонтальный водотрубный котел-утилизатор работает следующим образом. «Горячие» газы попадают во внутреннюю полость котла-утилизатора через входной газовый патрубок 1. Совместная его работа с перегородкой 5 снижает газодинамическое сопротивление на входном участке аппарата и равномерно направляет поток в сторону теплообменной секции 9. В зависимости от поворота газовой заслонки 4 поток газа частично или полностью направляется по проточным газовым каналам 2 или к теплообменной секции 9, или в сторону выходного патрубка 6. При полностью закрытом, горизонтальном положении газовой заслонки 4, представленном на фигуре 1, «горячие» газы движутся к выходному патрубку 6 через теплообменную секцию 9. Благодаря местному сужению проточного газового канала 2 и сужению обвода корпуса теплообменной секции 10, поток газов равномернее обтекает трубные элементы, что благоприятно сказывается на тепловой эффективности аппарата. При полностью открытом, вертикальном положении газовой заслонки 4, указанном на фигуре 2, поток газов минует теплообменную секцию 9, огибая перегородку 5 и двигаясь к выходному патрубку 6 по меньшей траектории.
Таким образом, особенности конструкции заявленной полезной модели способствуют улучшению ремонтопригодности горизонтального водотрубного котла-утилизатора и снижению его удельного общего габарита и удельной массы по сравнению с прототипом.