КОТЕЛ ВОДОТРУБНЫЙ

Полезная модель относится к котельной технике, в частности к водотрубным водогрейным котлам [F22B 21/00, F24H 1/00].
Из уровня техники известен Теплообменный блок водотрубного котла [RU 200273 U1, опубл. 15.10.2020], содержащий корпус прямоугольной формы, разделенный на топочный и конвективный блоки, топочный блок сформирован передним, потолочным, нижним и боковыми трубными экранами, при этом нижний экран является охлаждаемой колосниковой решеткой, конвективный блок содержит набор теплообменных секций, которые расположены поперечно на пути движения дымовых газов и представляют собой теплообменники из горизонтально расположенных труб, соединенных вертикальными коллекторами, стороны корпуса имеют газоплотное исполнение и жесткую связь через верхние и нижние коллекторы, тем самым образуя единый трубный каркас, на верхних коллекторах установлены патрубки спускников воздушных, а на нижних - патрубки спускников дренажных, отличающийся тем, что трубы боковых трубных экранов расположены горизонтально и с каждой стороны корпуса связаны гидравлически последовательно через расположенные поочередно то слева, то справа соединительные каналы.
Недостатками данного технического решения являются снижение теплоотдачи в конвективном блоке, обусловленное рядным расположением вертикальных секций конвективного блока, вследствие чего температура теплоносителя в каждой последующей секции снижается. Помимо этого, вертикальное расположение труб в секциях конвективного блока может вызвать их завоздушивание и требует увеличения давления при прокачке теплоносителя для его подъема по трубам секций.
Также из уровня техники известен Котел водотрубный [RU 193331 U1, опубл. 24.10.2019], содержащий корпус прямоугольной формы, разделенный на топочный и конвективный блоки передней вертикальной перегородкой с окном газохода, а также патрубки подающего и обратного трубопроводов, топочный блок сформирован передним, потолочным, нижним и боковыми трубными экранами, нижний и потолочный экраны выполнены, каждый, из продольных труб и двух поперечных коллекторов, при этом нижний экран соединен с обратным трубопроводом и является охлаждаемой колосниковой решеткой, боковые экраны выполнены из вертикальных труб, соединенных, в каждом экране с соответствующей стороны, с верхним и нижним продольными коллекторами, передний экран выполнен из вертикальных труб, соединенных внизу и вверху с коллекторами экрана, конвективный же блок содержит набор теплообменных секций, заканчивающихся задней вертикальной перегородкой в виде теплообменной секции с вваренными между трубами металлическими полосами и окном для выхода дымовых газов, и, по меньшей мере, одну газоповоротную перегородку в виде теплообменной секции с вваренными между трубами металлическими полосами и окном газохода, теплообменные секции расположены поперечно на пути движения дымовых газов одна за другой и представляют собой теплообменники из горизонтально расположенных труб, соединенных вертикальными коллекторами, одним из которых они связаны механически и гидравлически с верхним и нижним продольными коллекторами котла посекционно то с левой, то с правой стороны, отличается тем, что между трубами переднего, потолочного и боковых трубных экранов, задней вертикальной перегородки, между вертикальными коллекторами теплообменных секций конвективного блока с внешней стороны котла выполнены вставки из металлических полос, стороны корпуса котла имеют между собой газоплотное соединение и жесткую связь через верхние и нижние коллекторы, тем самым образуя единый трубный каркас, трубная система котла изготовлена с возможностью последовательного движения потока теплоносителя от подачи через патрубок обратного трубопровода в коллектор охлаждаемой колосниковой решетки, прохождения ее полостей и дальнейшего направления потока двумя параллельными путями по боковым сторонам котла через теплообменные секции конвективного блока, начиная с задних, боковые, передний и потолочный экраны до выхода теплоносителя из заднего коллектора потолочного экрана в патрубок подающего трубопровода, на коллекторах экранов в верхней части котла установлены патрубки спускников воздушных, а на нижних коллекторах - патрубки спускников дренажных, а в трубах экранов и теплообменных секций установлены регулирующие перемычки.
Недостатками данного технического решения являются снижение теплоотдачи в конвективном блоке, обусловленное рядным расположением секций конвективного блока, вследствие чего температура теплоносителя в каждой последующей секции снижается. Помимо этого, вертикальное расположение труб в экранах топочного блока может вызвать их завоздушивание и требует увеличения давления при прокачке теплоносителя для его подъема по трубам.
Наиболее близким по своей технической сущности является Котел водотрубный [RU 194591 U9, опубл. 17.12.2019], содержащий корпус, разделенный на топочный и конвективный блоки передней вертикальной перегородкой с окном газохода, а также патрубки подающего и обратного трубопроводов, топочный блок сформирован передним, потолочным, нижним и боковыми трубными экранами, нижний и потолочный экраны выполнены, каждый, из продольных труб и двух поперечных коллекторов, при этом нижний экран соединен с обратным трубопроводом и является охлаждаемой колосниковой решеткой, боковые экраны выполнены из вертикальных труб, соединенных, в каждом экране с соответствующей стороны, с верхним и нижним продольными коллекторами, передний экран выполнен из вертикальных труб, соединенных внизу и вверху с коллекторами экрана, конвективный же блок содержит набор теплообменных секций, заканчивающихся задней вертикальной перегородкой в виде теплообменной секции с вваренными между трубами металлическими полосами и окном для выхода дымовых газов, и, по меньшей мере, одну газоповоротную перегородку в виде теплообменной секции с вваренными между трубами металлическими полосами и окном газохода, теплообменные секции расположены поперечно на пути движения дымовых газов одна за другой и представляют собой конструкцию в виде рамки из пучков горизонтальных трубок, соединенных вертикальными коллекторами, одним из которых они связаны механически и гидравлически с верхним и нижним продольными коллекторами котла посекционно, то с левой, то с правой стороны. Пучки горизонтальных трубок в теплообменных секциях имеют коридорное расположение, между трубами переднего, потолочного и боковых трубных экранов, между вертикальными коллекторами теплообменных секций конвективного блока, с внешней стороны котла выполнены газоплотные вставки из металлических полос, стороны корпуса котла имеют между собой газоплотное соединение, в коллекторах экранов и теплообменных секций изготовлены регулирующие перемычки.
Основной технической проблемой прототипа является его низкая теплоотдача, обусловленная последовательной циркуляцией теплоносителя сначала в топочном блоке, а затем в конвективном, что приводит к снижению температуры теплоносителя на выходе из котла. Помимо этого, наличие вертикальных труб в экранах топочного блока или теплообменных секциях конвективного блока требует значительного давления для прокачки по ним теплоносителя с целью исключения завоздушивания в теплообменных секциях и экранах и движения теплоносителя только по коллекторам.
Задачей полезной модели является устранение недостатков аналогов.
Технический результат полезной модели заключается в снижении требуемого давления для прокачки теплоносителя через теплообменный блок и увеличении теплоотдачи в конвективном блоке.
Указанный технический результат достигается за счет того, что котел водотрубный содержит корпус, разделенный на топочный и конвективный блоки и ограниченный боковыми и верхним трубными экранами, при этом трубные экраны выполнены из набора горизонтальных труб, расположенных равноудаленно друг от друга и закрытых по торцам металлическими пластинами, в передней части трубы боковых экранов, через одну, гидравлически соединены полыми переходами, а трубы верхнего экрана в передней части, через одну, соединены горизонтальными полыми переходами, во внутреннем объеме корпуса, в его задней части смонтирован конвективный блок, выполненный из установленных друг над другом горизонтальных рам, выполненных из набора горизонтальных труб, закрытых по торцам и по диаметру совпадающими с диаметром труб боковых, и верхних экранов, при этом боковые и верхние экраны частично интегрированы в конвективный блок, для чего в задней части труб боковых экранов выполнены горизонтальные полые переходы, гидравлически соединенные с окончаниями крайних труб, соответствующих рядов, рам конвективного блока, в передней и задней частях труб конвективного блока, через одну трубу в шахматном порядке, горизонтально, смонтированы полые переходы, гидравлически соединенные с соседними трубами.
В частности, котел содержит более одного ряда боковых и верхних экранов.
В частности, между трубами боковых экранов выполнено газоплотное уплотнение в виде металлической ленты, вваренной между трубами по всей их длине.
В частности, верхний трубный экран и секции теплообменного блока выполнены с частичным газоплотным исполнением.
В частности, в нижней части топочного блока между боковыми экранами установлена съемная охлаждаемая уголковая решетка.
В частности, в нижней части топочного блока установлена колосниковая решетка.
В частности, в нижней части топочного блока установлена механическая топка.
Краткое описание чертежей.
На фиг. 1 показан вид сбоку котла водотрубного с разрезом.
На фиг. 2 показан вид спереди котла водотрубного в разрезе.
На фиг. 3 показан вид сзади котла водотрубного в разрезе.
На фигурах обозначено: 1 - корпус, 2 - топочный блок, 3 - конвективный блок, 4 - боковые трубные экраны, 5 - верхние трубные экраны, 6 - теплообменные секции, 7 - трубы, 8 - металлические пластины, 9 - переходы, 10 - металлические ленты.
Осуществление полезной модели.
Котел водотрубный состоит из корпуса 1 прямоугольного сечения, разделенного на топочный 2 и конвективный 3 блоки, ограниченного боковыми трубными экранами 4, верхними трубными экранами 5, расположенными дуг над другом в количестве до 6 штук. Конвективный блок 3 смонтирован внутри корпуса 1, в его задней части и состоит из набора теплообменных секций 6, расположенных одна над другой.
Боковые и верхние трубные экраны 4 и 5, а также теплообменные секции выполнены в виде рам из набора горизонтальных труб 7 диаметром 159 мм, расположенных равноудаленно друг от друга и закрытых по торцам металлическими пластинами 8. Трубы 7 боковых трубных экранов 4, верхних трубных экранов 5 и теплообменных секций 6 гидравлически соединены полыми переходами 9. При этом переходы 9 в боковых трубных экранах 4 установлены в их передней части, соединяя трубы 7 попарно. Переходы 9 правого и левого бокового трубного экрана установлены со смещением в 1 трубу друг относительно друга. Переходы 9 теплообменных секций 6 смонтированы в шахматном порядке по концам соседних труб.
В альтернативных вариантах исполнения котла водотрубного переходы 9 могут быть установлены в задней части, либо и в задней, и в передней части котла. В некоторых вариантах исполнения боковые трубные экраны 4 могут быть установлены в 2 ряда.
Задними концами труб 7 боковые трубные экраны 4 гидравлически соединены с соответствующими этим трубам рядами теплообменных секций 6 и верхними трубными экранами 4.
Боковые трубные экраны 4 имеют газоплотное исполнение. Для этого между трубами 7 по всей их длине вварены металлические ленты 10, полностью закрывающие пространство между трубами 7. Верхние трубные экраны 5 и теплообменные секции 6 имеют частичное газоплотное исполнение для отвода дымовых газов.
В альтернативных вариантах исполнения в случаях изготовления котла под тяжелую обмуровку боковые трубные экраны 4 могут быть выполнены без газоплотного исполнения.
В нижней части топочного блока установлена съемная охлаждаемая уголковая решетка 11.
В альтернативном варианте исполнения вместо объемной охлаждаемой уголковой решетки 11 могут быть установлены колосники или механическая топка (на фигурах не показаны).
Снаружи котел закрыт утеплителем 12.
Теплообменный блок водотрубного котла используется следующим образом. При сгорании топлива в топочном блоке 2 корпуса 1 выделяется тепло, которое воспринимается посредством лучистого, лучисто-конвективного теплообмена поверхностями нагрева боковых 4 верхнего 5 трубных экранов, а образующиеся при сгорании дымовые газы передают свою тепловую энергию, посредством конвективного теплообмена, поверхностям нагрева теплообменных секций 6. От трубных экранов 4, 5 и теплообменных секций 6 тепло воспринимается теплоносителем, который последовательно движется через один из боковых трубных экранов 4, затем направляется по теплообменным секциям 6 конвективного блока 3, начиная с нижней, в противоположный боковой трубный экран 4, затем зигзагообразно поднимается через переходы 9 горизонтальных труб боковых трубных экранов 4, вновь в теплообменные секции 6 конвективного блока 3 и далее на следующий ряд горизонтальных труб первого бокового трубного экрана 4.
Указанный технический результат - снижение требуемого давления для прокачки теплоносителя через теплообменный блок и увеличение теплоотдачи в конвективном блоке достигается за счет горизонтального расположения труб боковых 4 верхнего 5 трубных экранов, а также теплообменных секций 6 конвективного блока 3 и частичного интегрирования теплообменных экранов в конвективный блок 3, с последовательной прокачкой теплоносителя через теплообменные секции 6 конвективного блока 3 от одного бокового трубного экрана 4 к другому.