ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЁЛ

Полезная модель относится к котельной технике и может быть использована в водогрейных котлах прямоугольной формы.
Известен водогрейный котел (RU 2124678, опубл.: 10.01.1999), содержащий корпус, размещенную в нем топку с задним, потолочным и боковыми обрамляющими экранами из теплообменных труб, а также конвективные экраны из теплообменных труб, установленных в конвективных газоходах параллельно боковым обрамляющим экранам, причем трубы всех экранов подключены к соответствующим коллекторам, а коллекторы конвективных и боковых обрамляющих экранов снабжены поперечными перегородками, при этом конвективные газоходы разделены Г-образной газонаправляющей перегородкой, вертикальная полка которой расположена соосно с первой по ходу воды поперечной перегородкой верхнего конвективного коллектора, а ее горизонтальная полка расположена в центральной части конвективного газохода и выполнена длиной, соответствующей расстоянию между поперечными перегородками верхнего конвективного коллектора, при этом верхние коллекторы конвективных экранов подключены к верхним коллекторам боковых обрамляющих экранов, нижние коллекторы которых соединены с нижним коллектором заднего экрана, верхний коллектор которого является задним коллектором потолочного экрана. Конвективные газоходы отделены от топочной камеры перегородками. Недостатком известной конструкции является низкая теплопроизводительность котла.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному котлу является конвективный блок водогрейного котла (RU 2566465, опубл.: 27.10.2015 Бюл. № 30), содержащий два конвективных газохода, снабженных теплообменными поверхностями, содержащими поперечно обтекаемые трубные пучки, гидравлически связанные с продольными коллекторами котла, отличается тем, что теплообменные поверхности, размещенные в конвективных газоходах, содержат прямолинейные поперечно обтекаемые коридорные трубные пучки, содержащие вертикальные стояки, каждый из которых сообщен с соответствующим верхним и нижним продольными коллекторами котла, причем каждый вертикальный стояк разделен горизонтальными перегородками на вертикальные секции, каждая из которых сообщена с горизонтальными трубными пучками, концы которых сообщены со свободно скользящим стояком, концы которого сообщены со второй парой продольных коллекторов котла, при этом его верхнее и нижнее сопряжения с упомянутыми коллекторами перекрыто торцовыми перегородками, а на скользящем стояке выполнен как минимум один разрез, заглушенный вторыми торцовыми перегородками, размещенными с зазором друг к другу, кроме того, в следующей паре теплообменных поверхностей вертикальный стояк и свободно скользящий стояк меняются местами, кроме того, конвективные газоходы в нижней части сообщены друг с другом полостью осадительной камеры золового уноса. Кроме того, верхняя и нижняя части свободно скользящего стояка сосны друг к другу. Кроме того, длина труб в горизонтальных трубных пучках одинакова. Недостатком известной конструкции является низкая теплопроизводительность котла.
Задача, на решение которой направлено, предлагаемое техническое решение, состоит в повышении тепловой производительности котла.
Для решения поставленной задачи водогрейный котёл содержит основание котла, топку, пространство которой ограничено топочной решеткой, передним и задним экранами, потолочным и боковыми топочными экранами, последние из которых выполнены в виде трубных панелей, гидравлически связанных с соответствующими верхними и нижними продольными коллекторами котла, с возможностью последовательного восходящего и нисходящего движения воды по ним, а также два конвективных блока, включающий, по меньшей мере, четыре конвективных газохода, снабженных теплообменными поверхностями, содержащими поперечно обтекаемые трубными коллекторами пучки, гидравлически связанные с продольными коллекторами котла, нижние продольные коллекторы котла сообщены поперечными коллекторами, размещенными на переднем и заднем фронтах котла, при этом, теплообменные поверхности, размещенные в конвективных газоходах, содержат прямолинейные поперечно обтекаемые коридорные трубные пучки, содержащие вертикальные стояки, каждый из которых сообщен с соответствующим верхним и нижним продольными коллекторами котла, причем каждый вертикальный стояк разделен горизонтальными перегородками на вертикальные секции, концы которого сообщены со второй и третьей парой продольных коллекторов котла, при этом его верхнее и нижнее сопряжения с упомянутыми коллекторами перекрыто торцовыми заглушками, под задним экраном расположен коллектор системы острого дутья, выполненный из трубы с неподвижно закрепленными соплами, расположенные под углом в два яруса.
Техническим результатом заявленного технического решения является повышение КПД котла при сжигании каменных, бурых углей и снижение потерь тепла с уходящими газами.
Полезная модель относится к водотрубным водогрейным котлам с тепловой производительностью до 4 МВт и направлена на повышение производительности водотрубного котла, позволяет уменьшить вредные выбросы в атмосферу, упростить конструкцию котла и увеличить срок работы, и может быть использована в системах теплоснабжения производственных и жилых зданий.
Нижние продольные коллекторы котла сообщены c продольными коллекторами, размещенными на переднем и заднем фронтах котла, и служат перемычками для транспортировки теплоносителя между секциями. Секции оборудованы заглушками для изменения направления потока. Под задним экраном расположен коллектор системы острого дутья, выполненный из трубы с неподвижно закрепленными соплами, расположенные под углом в два яруса. Образованный соплами поток обеспечивает улучшение теплообмена в радиационной части водогрейного котла, это достигается увеличением времени пребывания дымовых газов, а также их скорости, создание турбулентности потока. Конвективная часть котла снабжена поворотными камерами, которые размещены в конвективных газоходах, содержат прямолинейные поперечно обтекаемые коридорные трубные пучки, имеющая четыре хода. Уменьшение вредных выбросов в атмосферу достигается полнотой сгорания топлива в топочной камере котла, удлинением пути движения дымовых газов и сепарацией в конвективной части котла, упрощение конструкции и увеличение срока работы котла благодаря уменьшению золового износа и эолового заноса на трубах в конвективной части котла, что также дает увеличение теплообмена. Более полное использование тепла дымовых газов достигается также за счет создания противоточно-перекрестного тока по ходу газа и нагреваемой среды (воды) с многоходовым изменением направления течения сред. Интенсификация конвективного теплообмена способствует более глубокому охлаждению греющей среды в топке, что приводит к повышению его надежности.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображено:
- на фиг. 1 показан вид водогрейного котла сбоку
- на фиг. 2 показан вид водогрейного котла спереди
- на фиг. 3 показан вид водогрейного котла сверху;
- на фиг. 4 показан вид водогрейного котла в разрезе с фронта;
- на фиг. 5 показан вид водогрейного котла в разрезе сверху;
- на фиг. 6,7 показаны разрезы водогрейного котла;
- на фиг. 8 показана гидравлическая схема водогрейного котла.
Водогрейный котел выполнен в легкой обмуровке, содержит топку 1, основание 25 котла, пространство, которое ограничено топочной решеткой 2. Топочная решетка 2 предназначена для сжигания топлива, (может быть использовано неподвижное колосниковое полотно, механизированная топка с шурующей планкой, ленточная топка прямого хода и т.п.). Также котел содержит фронтальный 3, потолочный 4 и задний 5 экраны, два боковых 6 и 7 (левый и правый) конвективных блока.
Фронтальный экран 3 и потолочный топочный экран 4 выполнены в виде Г-образной панели из горизонтальных и вертикальных труб, концы которых связаны стояками 14, 15, 16 с узлом подачи воды 27 в котел. Задний экран 5 представлен в виде трубной Г-образной панели с поперечными прямолинейными коллекторами 17, 18 и узлом выхода воды 19 из котла. Под коллектором 18 расположен коллектор системы острого дутья 35, выполненный из трубы с неподвижно закрепленными соплами, расположенные под углом в два яруса.
Боковые 7 топочные экраны выполнены как конвективные блоки, гидравлически связанные с соответствующими верхними 8 и нижними 9 продольными коллекторами котла с возможностью последовательного восходящего и нисходящего движения воды по ним.
Конвективный блок 11 включает два конвективных газохода 20, которые разделены на четыре хода по газу. Газоходы отделены друг от друга плавниковыми трубными панелями 21, смонтированными в пространстве конвективного блока 7, снабженными соответствующими проемами для прохода газов. Теплообменные поверхности конвективного блока содержат поперечно обтекаемые трубные пучки 22, гидравлически связанные продольными коллекторами котла. Теплообменные поверхности конвективного блока содержат вертикальные стояки 23, каждый из которых сообщен с верхним 8 и нижним 9 продольными коллекторами котла, причем каждый вертикальный стояк 23 разделен горизонтальными перегородками 24.
Газоходы 12 обеспечивают движение газа до выходного газового окна 26. Для перекачивания воды имеются вертикальные стояки 13. Вода движется через патрубок 27 входа воды по экранам 4, горизонтальным трубам 28, трубам переднего экрана 29, горизонтальным трубам 30 основания котла, через калачи 31 по нижним 9 и продольным 10 коллекторам, боковым 6 топочным экранам, через калачи 33 попадает в прямолинейный коллектор 17 и нижний коллектор 18 в узел выхода воды 19.
Механическая очистка трубных поверхностей конвективных газоходов осуществляется через съемные люки 31 и 32, выполненные на переднем и заднем фронте котла. Для очистки котла в нижней части предусмотрен канал золоудаления 34.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Котел монтируется на основание 25, устанавливаемых под продольные нижние коллекторы 9. Топочная решетка 2 и ее агрегаты имеют самостоятельный корпус и опорную раму, и может быть смонтирована и демонтирована, при необходимости, без нарушения монтажного положения котла. Сжигание топлива осуществляется известным образом на топочной решетке 2.
Дымовые газы, под воздействием сопел острого дутья, которые закручивают поток, омывают экраны из пространства топки 1 попадают в конвективный блок 11. Его конвективные газоходы 12 обеспечивают вначале опускное, а затем и подъемное движение газов до выходного газового окна 26 и далее в вихревой циклон, оборудованный системой возврата уноса. В процессе перемещения газов, последние отдают свое тепло воде, прокачиваемой через вертикальные стояки 13. При этом вода в теплоснимающих элементах движется следующим образом: входит через патрубок 27 входа воды в котел, далее попадает в полость потолочного экрана 4, затем через продольные горизонтальные трубы 28 (потолочного экрана) попадает в полость переднего экрана 29, откуда попадает в горизонтальные трубы 30 основания котла, далее, через калачи 31, передается на нижние 9 и 10 продольные коллекторы котла, и проходит по боковым 6 топочным экранам котла двумя симметричными потоками, совершая подъемно опускные движения по секциям, образованным в вертикальных стояках 15 горизонтальными перегородками 16. Далее вода через калачи 33 попадает в прямолинейный коллектор 17, расположенный у заднего экрана 4 котла, перенаправляется по трубам на нижний коллектор 18 и на узел выхода горячей воды 19 (который предназначен для выдачи горячей воды из котла).
Механическая очистка трубных поверхностей конвективных газоходов осуществляется через съемные люки, выполненные на переднем и заднем фронте котла 31, 32. Удаление шлака и золы из топки 1 может быть осуществлено различными способами в зависимости от конструкции топочного устройства. В данном техническом решении при наличии механической топки прямого хода сброс шлака осуществляется в канал золоудаления 34.