ЖАРОТРУБНЫЙ ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ С ЭКОНОМАЙЗЕРОМ

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, а именно к многоходовым жаротрубным водогрейным котлам малой мощности (0,1-4 МВт) для сжигания жидкого и газообразного топлива.
Наиболее близким аналогом к полезной модели является многоходовый жаротрубный водогрейный котел, содержащий фронтальную крышку, смотровой люк и корпус с водяным объемом, внутри которого установлена жаровая топочная труба, дымогарные трубы второго и третьего ходов, охватывающие жаровую топочную трубу. Для предварительного подогрева теплоносителя (воды) продуктами сгорания котел снабжен выносным экономайзером, который соединен с выпускной камерой котла посредством перепускного газохода. Экономайзер включает в себя корпус, в котором установлен теплообменник из змеевидных трубок. Теплообменник разделен перегородкой, обеспечивающей двухходовое движение продуктов сгорания (патент RU 177320 U1, F22B 7/00, 21.12.2017).
К недостаткам аналога можно отнести конструктивное исполнение экономайзера, предусматривающее его ремонт и обслуживание при полной остановке работы многоходового жаротрубного водогрейного котла, кроме того элементы жаротрубного водогрейного котла в процессе эксплуатации имеют повышенную температуру поверхности, что приводит к теплопотерям.
Технической задачей полезной модели является создание конструкции жаротрубного водогрейного котла с экономайзером, работающего на жидком и газообразном топливе с системой утилизации тепла уходящих газов с низким уровнем теплопотерь и с размерами, позволяющими применять блок-модули с габаритами стандартных контейнеров по ГОСТ Р 53350 при проектировании блочно-модульной котельной с данным котлом без устройства съемной крыши у блок-модулей, а также с компоновкой, позволяющей выполнять обслуживание и ремонт экономайзера без остановки работы жаротрубного водогрейного котла и демонтажа всего экономайзера и применения приставных лестниц и площадок и демонтажа съемной крыши котельной.
Техническим результатом является повышение эффективности работы жаротрубного водогрейного котла с экономайзером.
Указанная техническая задача решается, а технический результат достигается тем, что жаротрубный водогрейный котел с экономайзером содержит фронтальную крышку и корпус котла, внутри которого размещена жаровая труба с дымогарными трубами, охватывающими жаровую трубу, содержащий фронтальную стенку, снабженную фланцем для крепления горелочного устройства, патрубок подвода теплоносителя, патрубок отвода теплоносителя, смотровой люк, сливной патрубок, размещенные в верхней части корпуса котла, при этом корпус жаротрубного водогрейного котла и корпус экономайзера расположены соосно и соединены между собой посредством горизонтально ориентированного перепускного газохода, фронтальная стенка котла и фронтальная крышка выполнены с теплоизоляционным слоем, фронтальная крышка выполнена с двумя огнеупорными слоями, при этом экономайзер содержит общий коллектор и теплообменные блоки, каждый из которых выполнен в виде змеевика с нижним и верхним коллекторами, при этом нижний коллектор выполнен с возможностью разъемного соединения с общим коллектором экономайзера.
Развитием и уточнением предлагаемой полезной модели является то, что:
- теплоизоляционный слой выполнен из минеральной ваты или керамического волокна или стекловолокна;
- огнеупорный слой выполнен из шамотной или совелитовой или муллитокремнеземистой плит.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид жаротрубного водогрейного котла с экономайзером в разрезе (вид сбоку), на фиг. 2 показан общий вид жаротрубного водогрейного котла с экономайзером, на фиг. 3 показан общий вид теплообменного блока экономайзера.
На чертежах позиции имеют следующие числовые обозначения:
1 - корпус котла;
2 - передняя трубная доска;
3 - задняя трубная доска;
4 - жаровая труба;
5 - поворотная камера;
6 - перепускной газоход;
7 - дно;
8 - дымогарные трубы второго хода;
9 - фронтальная крышка;
10 - дымогарные трубы третьего хода;
11 - дымосборная камера;
12 - патрубок подвода теплоносителя;
13 - патрубок отвода теплоносителя;
14 - смотровой люк;
15 - сливной патрубок;
16 - смотровой люк с крышкой;
17 - корпус экономайзера;
18 - теплообменный блок экономайзера;
19 - нижний коллектор теплообменного блока;
20 - верхний коллектор теплообменного блока;
21 - змеевик;
22 - резьбовой патрубок;
23 - общий коллектор экономайзера;
24 - задняя стенка котла.
Жаротрубный водогрейный котел с экономайзером содержит корпус котла 1 внутри которого размещена топочная камера в виде жаровой трубы 4, которая соединена с задней трубной доской 3, которая в свою очередь соединена неразъемным соединением с дном 7, образуя при этом поворотную камеру 5.
Дымогарные трубы второго хода 8 закреплены неразъемным соединением с задней трубной доской 3 и передней трубной доской 2, дымогарные трубы третьего хода 10 закреплены неразъемным соединением с передней трубной доской 2 и задней стенкой котла 24.
Дно 7 в поворотной камере 5 выполнено плоским с отбортовкой (с закругленными краями) для уменьшения деформации от давления теплоносителя в сравнение с плоской стенкой.
Дно 7 поворотной камеры 5 и задняя стенка котла 24 соединены неразъемным соединением для обеспечения жесткости и надежности.
На фронтальной стенке котла (на фигуре не показана), примыкающей к жаровой трубе 4, выполнен слой теплоизоляции. К фронтальной стенке приварен фланец горелки и гляделка (на фигуре не показаны). На гляделке предусмотрен штуцер для подвода воздуха (на фигуре не показан).
Вторая поворотная камера (на фигуре не показана), образованная фронтальной крышкой 9 и передней трубной доской 2, обеспечивает изменение направления движения продуктов сгорания на 180°.
Фронтальная крышка 9 представляет собой две поворотные и одну съемную части крышки.
В задней части корпуса котла 1 расположен смотровой люк с крышкой 16, предназначенный для осмотра и чистки внутренней части жаровой трубы и поворотной камеры 5.
В верхней части корпуса котла 1 размещены: патрубок подвода теплоносителя 12, патрубок отвода теплоносителя 13, смотровой люк 14, сливной патрубок 15.
Смотровой люк 14 и фронтальная крышка 9 содержат последовательно размещенные теплоизоляционный слой, два огнеупорных слоя и дополнительный защитный слой, нанесенный на наружную поверхность 2-го огнеупорного слоя.
Теплоизоляционный слой может быть выполнен из минеральной ваты, стекловолокна или керамического волокна.
Огнеупорной слой может быть выполнен из шамотной, муллитокремнеземистой или совелитовой плит.
Защитный слой может быть выполнен из торкретной массы, уплотнительного слоя из асбестошамотной или магнезиальной мастики.
Защитный слой уменьшает абразивный износ плиты пылевыми частицами продуктов сгорания, что повышает эффективность работы жаротрубного водогрейного котла с экономайзером.
Корпус 1 жаротрубного водогрейного котла и корпус экономайзера 17 расположены соосно и соединены между собой посредством горизонтально ориентированного перепускного газохода 6.
Экономайзер состоит из корпуса 17 с восемью теплообменными блоками 18.
Теплообменный блок экономайзера 18 выполнен в виде змеевика 21 с нижним и верхним коллекторами 19, 20.
Нижний коллектор теплообменного блока 19 имеет перегородку, разделяющую его на две секции и два патрубка (вход и выход), выполненные с возможностью фланцевого соединения с общим коллектором экономайзера 23.
Верхний коллектор теплообменного блока 20 содержит резьбовой патрубок для присоединения воздухоотводчика.
Змеевик 21 представляет собой 6 металлических изогнутых трубок, каждая из которых соединена сварным соединением с нижним и верхним коллекторами теплообменного блока 19, 20.
Блоки экономайзера подключены разъемным соединением к общему коллектору экономайзера 23.
Наличие восьми теплообменных блоков 18 обеспечивает возможность демонтажа одного блока для ремонта, чистки, замены без демонтажа всего экономайзера, что повышает эффективность работы жаротрубного водогрейного котла с экономайзером.
Работа многоходового жаротрубного водогрейного котла с экономайзером осуществляется следующим образом.
Горелочное устройство (на фиг. не показано), которое крепится к фланцу на фронтальной стенке котла, к которой также закреплена фронтальная крышка 9, осуществляет подачу топлива и воздуха в топочную камеру, образованную жаровой трубой 4 и первой поворотной камерой 5, в которой происходит их последовательное воспламенение и сгорание с образованием продуктов сгорания.
После прохождения жаровой трубы 4 и первой поворотной камеры 5 продукты сгорания поступают в дымогарные трубы второго хода 8, проходя которые поступают во вторую поворотную камеру, далее продукты сгорания в камере образованной фронтальной крышкой 9 и передней трубной доской 2 снова меняют направление движения на 180° и поступают в дымогарные трубы третьего хода 10, проходя которые накапливаются в дымосборной камере 11.
Далее продукты сгорания из дымосборной камеры 11 через перепускной газоход 6 поступают в корпус экономайзера 17, в который через общий коллектор экономайзера 23 осуществляется подача теплоносителя (воды) одновременно в восемь теплообменных блоков экономайзера 18.
Движение воды в теплообменном блоке экономайзера осуществляется по следующей схеме: вход в нижний коллектор теплообменного блока 19 параллельно по 6 змеевикам в верхний коллектор верхний коллектор теплообменного блока 20, далее развернувшись по 6 змеевикам, возвращается в нижний коллектор теплообменного блока 19. Для удаления воздуха на блоке предусмотрен резьбовой патрубок 22.
После предварительного подогрева продуктами сгорания теплоноситель поступает в водяной объем жаротрубного котла через патрубок подвода теплоносителя 12. Газовый тракт выносного экономайзера разделен на два хода. Продукты сгорания последовательно проходят оба хода вначале правый, потом левый и через газоход выводятся в дымовую трубу. Дымовые газы, выходя из котла по газоходу попадают в крышку экономайзера, далее следует разворот на 90° и они уходят в низ через 4 блока экономайзера, далее следует разворот на 90° и дымовые газа проходят через 4 блока экономайзера, после этого разворот на 90° и выход - в газоход ведущий к дымовой трубе. Вода с требуемой температурой отводится из котла через выходной патрубок 13.
Повышение эффективности работы жаротрубного водогрейного котла экономайзером достигается за счет
выполнения теплообменных блоков экономайзера с возможностью разъемного соединения и соосного расположения корпуса жаротрубного водогрейного котла и корпуса экономайзера соединенных посредством горизонтально ориентированного перепускного газохода, что обеспечивает возможность простоты монтажа, эксплуатации и ремонта жаротрубного водогрейного котла с экономайзером без полной остановки его работы и демонтажа всего экономайзера и обслуживание устройства без демонтажа съемной крыши котельной с применением автокрана и позволяет использовать его в блочно-модульном исполнении с габаритами стандартных контейнеров;
теплоизоляции фронтальной стенки котла и фронтальной крышки водогрейного котла, что обеспечивает снижение тепловых потерь;
выполнения фронтальной крышки с огнеупорными слоями, что увеличивает надежность.