ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в котельных агрегатах, преимущественно в автономных и крышных котельных.
Известен водогрейный котел по патенту РФ №2187763, МПК F24H 1/00, опубликован 20.08.2002 г.
Известный водогрейный котел содержит корпус с крышкой, закрепленную в центральной части крышки горелку, а также размещенные в корпусе водяной объем, топочную камеру, поворотную камеру дымовых газов и дымогарные трубы. Дымогарные трубы сообщены входными участками с поворотной камерой дымовых газов, а выходными - с коллектором дымовых газов, связанным с дымовой трубой. Водогрейный котел содержит также водяной коллектор, расположенный в донной части котла, нагревательные элементы в виде труб, каждая из которых помещена с кольцевым зазором в дымогарную трубу. Впускные концы нагревательных элементов подключены к подводящему воду трубопроводу, а выпускные - к водяному объему котла. Поворотная камера дымовых газов образована днищами водяного объема и топочной камеры. Впускные концы нагревательных элементов подключены к подводящему трубопроводу через водяной коллектор, а выпускные - непосредственно к водяному объему. Водяной коллектор образован днищами котла и топочной камеры, а коллектор дымовых газов - крышкой котла и обращенными к крышке поверхностями водяного объема.
Котел в целом обеспечивает высокий теплосъем, упрощение конструкции, уменьшение массы и габаритов котла.
Известный котел по совокупности существенных признаков является наиболее близким к заявляемому техническому решению и выбран в качестве ближайшего аналога (прототипа).
Недостатком известного котла является его низкая ремонтопригодность и, как следствие, сложность технического обслуживания и относительно низкий ресурс работы.
Указанные недостатки обусловлены отсутствием возможности разборки и сборки котла, в связи с чем отсутствует возможность визуального контроля и проведения технического обслуживания контактирующих с водой теплообменных поверхностей топочной камеры и дымогарных труб, а также возможность замены отдельных элементов устройства. Это приводит также к уменьшению ресурса работы котла.
Техническим результатом полезной модели является улучшение ремонтопригодности котла и увеличение ресурса работы.
Указанный технический результат достигается тем, что в водогрейном котле, содержащем корпус с днищем и крышкой, в центральной части которой выполнено отверстие для установки горелки, размещенные в корпусе водяной объем, топочную камеру, поворотную камеру дымовых газов и дымогарные трубы, сообщенные входными участками с поворотной камерой дымовых газов, а выходными - с коллектором дымовых газов, связанным с дымовой трубой, водяной коллектор, нагревательные элементы в виде труб, каждая из которых помещена в дымогарную трубу с кольцевым зазором, и отводящий трубопровод, при этом впускные концы нагревательных элементов подключены к подводящему трубопроводу через водяной коллектор, выпускные концы - к водяному объему, согласно полезной модели, топочная камера, поворотная камера дымовых газов, дымогарные трубы, нагревательные элементы и водяной коллектор скреплены между собой, образуя с крышкой котла топочно-конвективный блок, соединение которого с корпусом выполнено разъемным, поворотная камера дымовых газов снабжена боковой стенкой, установленной с зазором относительно стенки корпуса котла, при этом котел снабжен уплощенным стаканом, прикрепленным свободной кромкой боковой поверхности к дну поворотной камеры дымовых газов с образованием водяного коллектора, соединенного с подводящим трубопроводом через переходное устройство, причем объем, заключенный между дном стакана и днищем котла, связан с отводящим трубопроводом, а на крышке котла установлен кожух, образующий с крышкой коллектор дымовых газов.
Переходное устройство может быть выполнено в виде скрепленного с днищем патрубка, соединенного с подводящим трубопроводом и связанного через поршневое уплотнение с ответной частью, установленной герметично на дне уплощенного стакана с возможностью смещения в радиальном направлении.
Также, уплощенный стакан может быть снабжен вертикальным патрубком, а переходное устройство выполнено в виде гибкого гофрированного металлического трубопровода, герметично закрепленного на патрубке уплощенного стакана и подводящем трубопроводе.
Указанная совокупность существенных признаков позволила:
- реализовать сборно-разборную конструкцию котла и обеспечить возможность замены топочно-конвективного блока;
- повысить качество технического обслуживания, благодаря свободному доступу к теплообменным поверхностям и возможности их визуального контроля;
- сократить длительность технического обслуживания котла при необходимости очистки и ремонта топочно-конвективного блока оперативной заменой последнего на резервный, готовый к работе;
- повысить качество очистки и ремонта топочно-конвективного блока, так как эти работы выполняются вне котельной в специально оборудованном для этого месте;
- увеличить ресурс котла заменой выработавшего свой ресурс топочно-конвективного блока.
Все это позволило значительно улучшить ремонтопригодность котла.
Полезная модель, охарактеризованная указанной выше совокупностью существенных признаков, на дату подачи заявки не известна в Российской Федерации и за границей и отвечает требованиям критерия "новизна".
Полезная модель может быть реализована промышленным способом с использованием известных технических средств, технологий и материалов и соответствует требованиям критерия "промышленная применимость".
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где:
- на фиг. 1 представлено схематичное изображение общего вида котла;
- на фиг. 2 - схематичное изображение общего вида котла с переходным устройством в виде гибкого гофрированного металлического трубопровода;
- на фиг. 3 - выносной элемент "А" на фиг. 1;
- на фиг. 4 - выносной элемент "Б" на фиг. 1;
- на фиг. 5 - сечение В-В на фиг. 2;
- на фиг. 6 - выносной элемент "Г" на фиг. 5.
На чертеже приняты следующие обозначения:
1 - корпус котла;
2 - днище котла;
3 - кожух;
4 - крышка котла;
5 - отверстие для установки горелки;
6 - водяной объем;
7 - топочная камера;
8 - поворотная камера дымовых газов;
9 - дымогарные трубы;
10 - коллектор дымовых газов;
11 - водяной коллектор;
12 - нагревательные элементы в виде труб;
13 - отводящий трубопровод;
14 - подводящий трубопровод;
15 - боковая стенка поворотной камеры 7 дымовых газов;
16 - уплощенный стакан;
17 - дно поворотной камеры 7;
18 - патрубок (см фиг. 1);
19 - ответная часть переходного устройства (фланец с коническим ловителем);
20 - фланец ответной части;
21 - конический ловитель ответной части.
22 - патрубок уплощенного стакана (см. фиг. 5);
23 - гибкий гофрированный металлический трубопровод (см. фиг. 5);
δ - кольцевой зазор между боковой стенкой камеры 7 и корпусом 1 котла.
Водогрейный котел содержит корпус 1 с днищем 2, кожухом 3 и крышкой 4, в центральной части которой выполнено отверстие 5 для установки горелки. Изображение горелки на чертеже выполнено тонкими линиями. В корпусе 1 размещены водяной объем 6, топочная камера 7, поворотная камера 8 дымовых газов и дымогарные трубы 9. Входные участки дымогарных труб 9 сообщены с поворотной камерой 8 дымовых газов, а выходные - с коллектором 10 дымовых газов, связанным с дымовой трубой (на чертеже не показана). Котел содержит водяной коллектор 11, нагревательные элементы 12 в виде труб, каждая из которых помещена в дымогарную трубу 9 с кольцевым зазором, и отводящий трубопровод 13. Впускные концы нагревательных элементов 12 подключены к подводящему трубопроводу 14 через водяной коллектор 11, выпускные концы - к водяному объему 6. Коллектор 10 дымовых газов образован крышкой 4 котла и кожухом 3. Топочная камера 7, поворотная камера 8 дымовых газов, дымогарные трубы 9, нагревательные элементы 12 и водяной коллектор 11 скреплены между собой и образуют с крышкой 4 котла топочно-конвективный блок. Топочно-конвективный блок герметично скреплен с корпусом 1 котла разъемным болтовым соединением (см. фиг. 3). Поворотная камера 8 дымовых газов снабжена боковой стенкой 15, установленной с зазором "δ" относительно стенки корпуса 1 котла. Котел снабжен уплощенным стаканом 16, прикрепленным свободной кромкой боковой поверхности к дну 17 поворотной камеры 8 дымовых газов с образованием водяного коллектора 11. Стакан 16 обращен своим дном к днищу 2 котла, при этом водяной объем 6, заключенный между дном стакана 16 и днищем 2 котла, связан с отводящим трубопроводом 13. Водяной коллектор 11 соединен с подводящим трубопроводом 14 через переходное устройство. Переходное устройство выполнено в виде скрепленного с днищем 2 патрубка 18, соединенного с подводящим трубопроводом 14 и связанного через поршневое уплотнение с ответной частью 19, установленной герметично на дне уплощенного стакана 16 с возможностью смещения в радиальном направлении (см. фиг. 3). Ответная часть 19 состоит из фланца 20 с коническим ловителем 21.
В другом исполнении уплощенный стакан 16 может быть снабжен вертикальным патрубком 22, а переходное устройство выполнено в виде гибкого гофрированного металлического трубопровода 23, герметично закрепленного на патрубке 22 уплощенного стакана 16 и подводящем трубопроводе 14.
Водогрейный котел работает следующим образом.
После заполнения водяной системы котла и включения прокачки воды через котел зажигают газовую горелку. Нагреваемая вода по подводящему трубопроводу 14 подается в водяной коллектор 11, сообщенный с впускными концами нагревательных элементов 12, и поступает через них непосредственно в водяной объем 6, из которого через кольцевую щель с зазором 8 между боковой стенкой 15 поворотной камеры 8 и стенкой корпуса 1 - под водяной коллектор 11 и далее выходит из котла через подводящий трубопровод 13.
Горячие дымовые газы, образующиеся в процессе работы газовой горелки, нагревают воду, проходя через топочно-конвективный блок (последовательно топочную камеру 7, поворотную камеру 8 дымовых газов, образованные наружной поверхностью нагревательных элементов 12 и внутренней поверхностью дымогарных труб 9 кольцевые каналы) и поступают в коллектор 10 дымовых газов, связанный с дымовой трубой.
При проведении полномасштабного технического обслуживания или возникновения необходимости проверки состояния топочно-конвективного блока последний отстыковывают и извлекают из корпуса котла, а на его место устанавливают такой же сменный топочно-конвективный блок.
Извлеченный блок проходит в специально оборудованном месте полноценное техническое обслуживание или ремонт и занимает место сменного. В этом случае простой котла на техническое обслуживание минимален, а качество технического обслуживания и ремонта максимально высокое. Обеспечивается полная ремонтопригодность конструкции. Кроме того, возможность замены топочно-конвективного блока, лимитирующего ресурс котла, позволяет существенно продлить его срок эксплуатации.
В настоящее время заявителем изготовлено несколько опытных образцов заявляемого котла и проведены их сборка, разборка и испытания работы. Предварительные испытания показали высокую эффективность заявляемого технического решения.