ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ

Полезная модель относится к области котлостроения, в частности к конструкциям узлов и агрегатов водогрейных котлов.
Известен водогрейный котел содержащий бункер для топлива, топку с шурующей планкой, топочную камеру с системой принудительной подачи воздуха в топку, системы шлакоудаления и золоулавливания, а также зоны радиационного и конвективного теплообмена. Водогрейный котел предназначен для выработки тепловой энергии для систем теплоснабжения зданий и сооружений, при сжигании каменного угля и работает с принудительной циркуляцией воды при рабочем давлении до 0,6 МПа и температурой нагрева воды до 95°С. Радиационная поверхность топочной камеры и двух ступеней конвективных поверхностей обеспечивают передачу тепла сгорающего топлива воде циркулирующей по трубам образующим эти поверхности. Наружная обмуровка предотвращает утечку тепла. См. справочник по котельным установкам малой производительности. Под редакцией К.Ф. Роддатиса. М. Энергоатомиздат, 1989 год.стр.266 -267.
К недостаткам известного котла можно отнести низкую теплоотдачу и соответственно низкий коэффициент полезного действия.
Известны более совершенные водогрейные котлы ДСЕ-1,б-14С, УСШВ-1,5-14С, выпускаемые ЗАО ПО «Бийскэнергомаш» - прототип - см. каталог «Котлы и котельно-вспомогательное оборудование ЗАО ПО «Бийскэнергомаш» ЦНИИТЭИтяжмаш, Москва 1999 год, содержащие топку с шурующей планкой (рис.71) механической, моноблочной, предназначенной
для сжигания каменных и бурых углей, топочную камеру с системой принудительной подачи воздуха в топку, системы шлакоудаления и золоулавливания. Тепловой воздушно-газовый поток из зоны радиационного теплообмена последовательно переходит к пучкам труб конвективного теплообменов. Известные котлы имеют возможность модернизации под другие, в том числе нетрадиционные, виды топлива.
К недостаткам водогрейного котла - прототипа - можно отнести низкую теплоотдачу сгорающего топлива и теплового воздушно-газового потока циркулирующей в трубах воде радиационной и конвективной зон, а выполнение конвективных пучков труб на разном расстоянии от окна перехода газов из каждой предшествующей по ходу потока зоны приводит к неравномерному нагреву труб и способствует образованию трещин и разрывов в трубах.
Задачей настоящей полезной модели является устранение недостатков прототипа, в частности повышение коэффициента полезного действия работы котла и повышение надежности его работы.
Поставленная задача достигается тем, что соотношение радиационной и, по крайней мере, двух ступеней конвективных поверхностей теплообмена выполнено как 0,3 : 0,43 : 0,27, причем отклонения от выполненного соотношения составляют плюс-минус 0,04.
Начало расположения конвективных пучков труб в ступенях конвективного теплообмена по ходу теплового воздушно-газового потока выполнено по кривой, обеспечивающей равномерное поступление и распределение тепла по конвективных трубам.
Признаки выполнения соотношения радиационной и, по крайней мере, двух ступеней конвективных поверхностей теплообмена как 0,3 : 0,43 : 0,27, причем отклонения от выполненного соотношения составляет плюс-минус 0,04 - являются признаками новыми, промышленно выполнимыми и оптимальными для обеспечения высокоэффективного теплообмена,
направлены на достижение поставленной полезной моделью задачи повышения коэффициента полезного действия водогрейного котла.
Признаки выполнения начала расположения конвективных пучков труб в ступенях конвективного теплообмена по ходу теплового воздушно-газового потока по кривой, обеспечивающей равномерное поступление и распределение тепла по конвективных трубам - являются дополнительными признаками направленными на достижение поставленной полезной моделью задачи повышения коэффициента полезного действия водогрейного котла и на повышение надежности его работы. Так, при равномерном поступлении и распределении теплоносителя к конвективным пучкам труб, происходит равномерный нагрев всех труб одновременно, а не по очереди как это происходит в прототипе, чем предотвращается неравномерное нагревание а соответственно предотвращаются и возникающие при этом термические напряжения, которые в конечном итоге могут привести к появлению разрывов в трубах и течи воды.
На фиг.1 схематично представлен предлагаемый водогрейный котел.
На фиг 2 - показано расположение конвективных пучков труб по отношению к воздушно-газовому потоку.
Предлагаемый в качестве полезной модели водогрейный котел состоит из топки 1 с шурующей планкой 2, топочной камеры 3 (поверхность радиационного теплообмена), канала 4 подачи воздуха в топку 1, системы шлакоудаления 5. Конвективные пучки труб 6 (первая конвективная поверхность нагрева) и конвективные пучки труб 7 (вторая конвективная поверхность нагрева) смонтированы последовательно в колодцах котла по ходу теплового воздушно-газового потока. Бункер 8 обеспечивает поступление топлива при помощи шурующей планки 2 в топку 1. Конвективные пучки труб 6 по отношению к окну 9, перехода газов из зоны радиационного теплообмена в зону конвективного теплообмена, выполнены по кривой 10, где видно, что более удаленные от окна 9 задние пучки конвективных труб выполнены с постепенным подъемом по отношению к
конвективным пучкам труб расположенным в непосредственной близости к окну 9. Трубы радиационной и конвективных зон котла, а также колодцы обмурованы и сформированы жаропрочным шамотным кирпичом.
Предлагаемый водогрейный котел работает следующим образом:
Топливо из бункера 8 шурующей планкой 2 подается в топку 1, где сгорая создает тепло, которое передается к поверхностям труб топочной камеры 3 радиационной зоны котла. В трубах топочной камеры 3 и трубах конвективной зоны котла последовательно и принудительно прокачивается теплоноситель - вода, которая постепенно нагревается и в дальнейшем подается на обогрев жилых или производственных, в зависимости от назначения, помещений. Выходящий из топочной камеры 3 воздушно-газовый поток, отдав часть тепла поверхностям труб радиационной зоны котла, все еще имеет высокую температуру и запас тепла, который принимают трубы конвективной зоны, расположенной в колодцах котла. При переходе теплового воздушно-газового потока из топочной камеры 3 последовательно в первую и последующие ступени конвективной зоны, последний встречает на своем пути установленные на различной высоте и расстоянии трубы конвективных пучков и начинает равномерно их нагревать, передавая тепло, находящемуся в них теплоносителю - воде. На второй ступени конвективного нагрева продолжается передача тепла от воздушно-газового потока воде циркулирующей в пучках труб конвективного теплообмена. При равномерном поступлении воздушно-газового потока к конвективным пучкам труб происходит их равномерный нагрев и предотвращаются нежелательные термические напряжения, что способствует более надежной работе водогрейного котла. Соотношение площадей поверхностей труб радиационной и конвективной зон как 0,3 : 0,43 : 0,27 плюс минус 0,04 обеспечивает максимальный для данного типа котлов, коэффициент полезного действия.
В настоящее время на предприятии разработаны рабочие чертежи водогрейного котла, отработана технология изготовления и изготовлено
несколько опытных котлов, которые для проверки надежности и эффективности работы переданы на испытания и в эксплуатацию. После получения информации о работе опытных котлов намечено организовать их производство.