СЕКЦИОННЫЙ ВОДОТРУБНЫЙ, ЦЕЛЬНОСВАРНОЙ ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ

Предлагаемая полезная модель относится к области теплоэнергетики, а именно, к секционным водотрубным, цельносварным водогрейным котлам малой и средней мощности.
Известна конструкция секционного водотрубного, цельносварного, водогрейного котла, включающего снабженные подводящим и отводящим патрубками верхний и нижний коллекторы, к которым подсоединены трубы экранов и конвективные поверхности нагрева, выполненные в виде прямоугольных секций, состоящих из вертикальных труб меньшего
диаметра и горизонтальных труб большего диаметра. Секции подключены нижними горизонтальными трубами к нижнему коллектору, а верхними горизонтальными трубами к верхнему коллектору. Подводящий патрубок сообщен с нижними горизонтальными трубами части секций посредством струйных сопел, установленных в нижнем коллекторе на входе в каждую горизонтальную трубу секций. По вертикальным трубам этих секций происходит подъемное движение воды в котле. Для подъемного движения обычно выбирают трубы экранов и первые по ходу газов трубы первых нескольких конвективных поверхностей нагрева, то есть наиболее теплонапряженные трубы этих поверхностей нагрева. Подводящий патрубок сетевой воды также сообщен посредством струйных сопел, установленных в нижнем коллекторе по крайней мере с одной или несколькими верхними горизонтальными трубами остальных секций, не задействованных для подъемного движения воды. По вертикальным трубам этой секции (или секций) происходит опускное движение воды в котле. Количество секций, подключенных посредством струйных сопел, расположенных в верхнем коллекторе, определяется в каждом конкретном случае в зависимости от проходных сечений секций. В секциях, не снабженных струйными соплами, может происходить как
подъемное, так и опускное движение воды (свидетельство РФ №5845 на полезную модель, кл. F 24 H 1/10, опубл. 16.01.98 г.).
В приведенной конструкции котел не разделен на ряд последовательных контуров с подъемно-опускным движением воды в них. Вода одновременно подается с помощью струйных сопел в верхний и нижний коллекторы и в котле создается многократная круговая циркуляция воды за счет эжекции соплами воды из коллекторов, что обеспечивает помимо интенсивного охлаждения труб за счет увеличенного в 2-3 раза расхода циркулирующей воды по сравнению с расходом сетевой, проходящей через котел транзитом, также и интенсивное движение воды по коллекторам, препятствующее отложению в них шлама.
При внезапном останове сетевых насосов «запаривания» котла не происходит, так как в этом случае вся вода (или пароводяная смесь) путем принудительной циркуляции будет отведена из котла через отводящий патрубок в сеть.
Однако, в известной конструкции ряд струйных сопел, установленных в секциях, может иметь сравнительно небольшой диаметр (6-10 мм) проходного отверстия, определяемый из расчета пропорциональности расхода соответствующему тепловосприятию каждой секции. Это может привести в процессе эксплуатации к забиванию этих сопел, что снижает надежность работы
водогрейного котла и требует частой чистки сопел, то есть остановки котла для чистки.
Скорости дымовых газов в конвективных пучках, состоящих из прямоугольных секций и заполненных по мере прохождения газа по тракту котла гладкими трубами, снижаются вследствие снижения температуры газов по газовому тракту котла. Это приводит к снижению тепловосприятия поверхностей нагрева из-за снижения коэффициента теплопередачи, а при сжигании твердых топлив может привести еще и к заносу золой конвективных поверхностей нагрева, что также снижает эффективность использования конвективных поверхностей нагрева. Указанные недостатки приводят к снижению КПД котла.
Последняя по ходу дымовых газов конвективная поверхность нагрева из-за возможно низкой температуры подаваемой в нее обратной воды и низкой температуры уходящих газов на выходе дымовых газов из котла имеет низкий температурный напор и, как следствие этого, низкое значение коэффициента теплопередачи от газов к стенкам труб и практически эти поверхности нагрева работают весьма неэффективно, что приводит к конденсации влаги на них и значительному росту потерь тепла с уходящими газами, а следовательно, к снижению КПД котла.
Известна конструкция секционного водотрубного, цельносварного, водогрейного котла, наиболее близкая по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой, в которой устранены недостатки вышеприведенного аналога.
Секционный водотрубный, цельносварной, водогрейный котел включает топку и конвективные поверхности нагрева, выполненные в виде секций прямоугольной формы, состоящих из гладких труб и мембранных перегородок, отделяющих конвективные поверхности нагрева друг от друга, снабженный подводящими и отводящими патрубками сетевой воды, верхний и нижний коллекторы, к которым подключены трубы топочных экранов и конвективные поверхности нагрева, при этом в секциях конвективных поверхностей нагрева имеются места, где проставки между гладкими трубами по всей высоте мембранных перегородок не установлены в местах входа дымовых газов в конвективные поверхности нагрева и выхода из них, причем секции подключены нижними горизонтальными трубами к нижнему коллектору, а верхними горизонтальными трубами к верхнему коллектору, при этом подводящие патрубки сетевой воды сообщены с нижними горизонтальными трубами нижнего коллектора, а посредством струйных сопел, установленных на входе в одну или на входах в несколько горизонтальных труб верхнего коллектора, с верхним коллектором, причем между
верхним и нижним коллекторами установлены трубы рециркуляции, на входах в которые установлены струйные сопла для обеспечения многократной круговой циркуляции воды во всех топочных и конвективных секциях, при этом конвективные поверхности нагрева выполнены разновеликими по высотам с их уменьшением в сторону выхода дымовых газов из котла (свидетельство РФ №19571, кл. F 24 H 1/00, 1/12, заявл. 22.05.2001 г. - прототип).
В таком секционном водотрубном, цельносварном, водогрейном котле установка между верхним и нижним коллекторами ряда труб рециркуляции, диаметр каждой из которых превышает диаметр каждой горизонтальной трубы любой из прямоугольных секций, предполагает вертикальную установку на входах в трубы рециркуляции струйных сопел с большими диаметрами проходных отверстий, что повышает надежность работы струйных сопел, а следовательно, и всего котла в целом.
Выполнение конвективных поверхностей нагрева разновеликими по высотам с уменьшением их в стороны выхода из котла дымовых газов не приводит к снижению температуры газов по газовому тракту котла, что не приводит к снижению скорости дымовых газов в конвективных пучках и к снижению тепловосприятия поверхностей нагрева.
Отсутствие снижения скорости дымовых газов в конвективных пучках не приводит к заносу золой поверхностей нагрева.
Эти обстоятельства повышают коэффициент эффективности использования конвективных поверхностей нагрева, а следовательно, повышают КПД котла.
Установка гладких труб, выполняющих функцию экономайзерных поверхностей в габаритах последнего по ходу дымовых газов пучка конвективных поверхностей, повышает коэффициент теплопередачи от газов к стенке каждой трубы и, вследствие этого, повышает эффективность работы последней по ходу газов конвективной ступени, что также повышает КПД котла.
Однако известная конструкция обладает существенным недостатком, заключающемся в том, что выполнение конвективных поверхностей нагрева разновеликими по высотам с их уменьшением в сторону выхода из котла дымовых газов приводит к разунификации секций конвективных поверхностей нагрева, что в свою очередь приводит к увеличению трудоемкости изготовления котла, а следовательно, увеличивает его стоимость. Выполнение встроенной экономайзерной поверхности нагрева в габаритах последнего по ходу дымовых газов пучка конвективных поверхностей нагрева создает значительные трудности по
уплотнению мест подвода и отвода воды к экономайзерной поверхности нагрева, а также создание газоплотности в местах установки экономайзерной поверхности нагрева, что также увеличивает трудоемкость изготовления котла.
Техническим результатом полезной модели является создание новой конструкции секционного водотрубного, цельносварного, водогрейного котла, обладающего невысокой трудоемкостью его изготовления.
Технический результат достигается в конструкции секционного водотрубного, цельносварного, водогрейного котла, включающего топку и конвективные поверхности нагрева, выполненные в виде секций прямоугольной формы, состоящих из гладких труб и мембранных перегородок, отделяющих конвективные поверхности нагрева друг от друга, снабженный подводящими и отводящими патрубками сетевой воды, верхний и нижний коллекторы, к которым подключены трубы топочных экранов и конвективные поверхности нагрева, при этом в секциях конвективных поверхностей нагрева имеются места, где проставки между гладкими трубами по всей высоте мембранных перегородок не установлены в местах входа дымовых газов в конвективные поверхности нагрева и выхода из них, причем секции подключены нижними горизонтальными трубами к нижнему коллектору, а
верхними горизонтальными трубами к верхнему коллектору, при этом подводящие патрубки сообщены с нижними горизонтальными трубами нижнего коллектора, а посредством струйных сопел, установленных на входе в одну или на входах в несколько горизонтальных труб верхнего коллектора, с верхним коллектором, причем между верхним и нижним коллекторами установлены трубы рециркуляции, на входах в которые установлены струйные сопла для обеспечения многократной круговой циркуляции воды во всех топочных и конвективных секциях, в котором согласно полезной модели, что в местах, где мембранные перегородки не установлены, дополнительно смонтированы проставки разной высоты, позволяющие регулировать сечение для прохода дымовых газов, а следовательно, и их скорость, что обеспечивает интенсификацию конвективного теплообмена, приводящего к снижению температуры уходящего газа, при этом конвективные поверхности нагрева выполнены одинаковой высоты.
В таком секционном водотрубном, цельносварном, водогрейном котле монтаж проставок разной высоты, в местах, где мембранные перегородки не установлены, позволяющий регулировать сечение для прохода дымовых газов, а следовательно, и их скорость, что обеспечивает интенсификацию конвективного теплообмена, приводящего к снижению температуры уходящих
газов, обеспечивающий выполнение конвективных поверхностей нагрева одинаковой высоты, приводит к снижению трудоемкости
изготовления котла.
Сопоставительный анализ заявляемой конструкции секционного водотрубного, цельносварного, водогрейного котла и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемой конструкции по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «новизна».
Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительный эффект, выражающийся в создании новой конструкции секционного водотрубного, цельносварного, водогрейного котла, обладающего невысокой трудоемкостью его изготовления.
Использование заявляемой полезной модели в области теплоэнергетики обеспечивает ей соответствие критерию «промышленная применимость».
Заявляемая полезная модель изображена на чертеже, где на фиг.1 представлен общий вид секционного водотрубного, цельносварного, водогрейного котла, на фиг.2 - разрез по А-А, на фиг.3 - узел струйного сопла, установленного на входе в каждую трубу рециркуляции, на фиг.4 - узел струйного сопла,
установленного на входе в горизонтальные трубы верхнего коллектора, на фиг.5 - узел мембранной перегородки.
Секционный водотрубный, цельносварной, водогрейный котел, включающий топку 1 и конвективные поверхности нагрева 2, выполненные в виде секций прямоугольной формы 3, состоящих из гладких труб и мембранных перегородок 4, отделяющих конвективные поверхности нагрева 2 друг от друга, снабженный подводящими 5 и отводящими 6 патрубками сетевой воды, верхний 7 и нижний 8 коллекторы, к которым подключены трубы топочных экранов 9 и конвективные поверхности нагрева 2, при этом в секциях 3 конвективных поверхностей нагрева 2 имеются места, где проставки 10 между гладкими трубами по всей высоте мембранных перегородок 4 не установлены в местах входа дымовых газов в конвективные поверхности нагрева 2 и выхода из них, причем секции 3 подключены нижними горизонтальными трубами 11 к нижнему коллектору 8, а верхними горизонтальными трубами 12 к верхнему коллектору 7, при этом подводящие патрубки 5 сообщены с нижними горизонтальными трубами 11 нижнего коллектора 8, а посредством струйных сопел 13, установленных на входе в одну или на входах в несколько горизонтальных труб 11 верхнего коллектора, с верхним коллектором 7, причем между верхним 7 и нижним 8 коллекторами установлены трубы рециркуляции 14, на входах в
которые установлены струйные сопла 15 для обеспечения многократной круговой циркуляции воды во всех трубах топочных экранов 9 и секциях 3 конвективных поверхностей нагрева 2, при этом в местах, где мембранные перегородки 4 не установлены, дополнительно смонтированы проставки разной высоты 16, позволяющие регулировать сечение для прохода дымовых газов, а следовательно, и их скорость, что обеспечивает интенсификацию конвективного теплообмена, приводящего к снижению температуры уходящих газов, при этом конвективные поверхности нагрева 2 выполнены одинаковой высоты.
Секционный водотрубный, цельносварной, водогрейный котел работает следующим образом.
Сетевая вода подается через подводящие патрубки 5 в верхний коллектор 7 к струйным соплам 15, вертикально установленных на входах в трубы рециркуляции 14, а оттуда в нижний коллектор 8. Из нижнего коллектора 8 сетевая вода поступает в нижние горизонтальные трубы 11 прямоугольных секций 3 конвективных поверхностей нагрева 2 и по вертикальным трубам 17 в верхние горизонтальные трубы 12, а оттуда в верхний коллектор 7, заполняя его, и через отводящие патрубки б поступает потребителю.
При работе секционного водотрубного, цельносварного, водогрейного котла монтаж проставок разной высоты 16, в местах, где мембранные перегородки 4 не установлены, позволяет регулировать сечение для прохода дымовых газов, а следовательно, и их скорость, что обеспечивает интенсификацию конвективного теплообмена, приводящего к снижению температуры уходящих газов, обеспечивающий выполнение конвективных поверхностей нагрева 2 одинаковой высоты, приводит к снижению трудоемкости изготовления котла, что выгодно отличает заявляемую конструкцию от прототипа.