ЖАРОТРУБНЫЙ КОТЕЛ

Полезная модель относится к области котлостроения, в частности к конструкциям жаротрубных отопительных водогрейных или паровых котлов горизонтального типа, предназначенных для теплоснабжения зданий и сооружений или технологических нужд предприятий, оборудованных системами водяного отопления и горячего водоснабжения с принудительной циркуляцией и может быть использовано в стационарных и блочно-модульных системах теплоснабжения и (или) пароснабжения.
Известен жаротрубный котел по патенту RU №2117860 С1, МПК F22B 13/04, F22B 13/16, от 09.10.1996, опуб. 20.08.1998 г., образованный цилиндрической обечайкой, скрепленной по торцам с передним и задним днищами, к переднему днищу присоединена продольно ориентированная жаровая труба, скрепленная другим концом с передним днищем поворотной камеры, соединенной по торцам с передним и задним днищами, к которому присоединен патрубок взрывного клапана, соединенным на другом конце с задним днищем и закрытым крышкой взрывного клапана в виде люка, переднее днище поворотной камеры скреплено дымогарными трубами второго хода с передним днищем корпуса, соединенным с дымогарными трубами третьего хода с задним днищем.
Однако надежность известной конструкции котла снижена из-за того, что жаровая труба жестко скреплена с корпусом котла посредством патрубка взрывного клапана, что приводит к передаче напряжений от разницы температурных расширений жаровой трубы и корпуса котла на корпус, что приводит к возможно более раннему выходу котла из строя. Кроме того, наличие анкерных связей увеличивает металлоемкость котла в целом, что влияет на себестоимость его изготовления.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является жаротрубный котел FR-10-10-10-120, выпускаемый заводом энергетического машиностроения «ЗИОСАБ-ДОН», раскрытый на сайте: , 2007 год и уточняющий чертеж, содержащий цилиндрическую обечайку с приваренными к ее торцам задней и передней трубными досками, образующие корпус котла, в котором установлены жаровая труба, образующая первый ход, и секции дымогарных труб для прохождения внутри них продуктов сгорания топлива (дымовых газов), образующих второй и третий ходы, поворотную камеру, образованную передним и задним торцами, корпус котла снабжен патрубками входа и выхода воды отопительного контура, котел установлен на двух опорах, расположенных в нижней части корпуса, одна из которых выполнена подвижной, передней частью жаровая труба приварена к передней трубной доске корпуса котла, задняя часть жаровой трубы приварена к переднему плоскому торцу поворотной камеры, к заднему торцу которой приварен патрубок, снабженный взрывным люком, выходящим за пределы корпуса котла.
Недостатком известной конструкции котла является значительная металлоемкость за счет применения гофрированной жаровой трубы и анкерных связей между поворотной камерой и задней трубной доской котла, и наличия отбортованных трубных досок корпуса котла, что приводит к увеличенным затратам на его изготовление. Наличие анкерных связей, жестко закрепленных между поворотной камерой и задней трубной доской котла, приводит к передаче напряжений от разницы температурных расширений жаровой трубы и корпуса котла на корпус и возможному более раннему выходу из строя. В случае выхода из строя гофрированной жаровой трубы необходима замена котла в целом.
Технической задачей, решаемой полезной моделью, является повышение надежности работы котла, его ремонтопригодности, снижение металлоемкости котла и уменьшение себестоимости его изготовления.
Указанная задача достигается тем, что жаротрубный котел, содержащий цилиндрическую обечайку с приваренными к ее торцам передней и задней трубными досками, образующие корпус котла, в котором установлены жаровая труба, образующая первый ход, и секции дымогарных труб для прохождения внутри них продуктов сгорания топлива, образующих второй и третий ходы, поворотную камеру, образованную передним и задним торцами, корпус котла снабжен патрубками входа и выхода воды отопительного контура и установлен на двух опорах, расположенных в нижней части корпуса, одна из которых выполнена подвижной, при этом передней частью жаровая труба приварена к передней трубной доске корпуса котла, задняя часть жаровой трубы приварена к переднему плоскому торцу поворотной камеры, к заднему торцу которой приварен патрубок, снабженный взрывным люком, выходящим за пределы корпуса котла, согласно полезной модели, задняя трубная доска корпуса выполнена тарельчатой формы и снабжена линзовым компенсатором, установленным на внешней стороне ее эллиптической части и соединенного посредством кольца с патрубком взрывного люка, проходящим внутри компенсатора и приваренным к эллиптическому заднему торцу поворотной камеры, соединенной через передний плоский торец с жаровой трубой, к наружной поверхности гладкой жаровой трубы приварены укрепляющие кольца, при этом жаровая труба снабжена подвижными опорами, установленными в задней части симметрично ее вертикальной оси, а передний конец жаровой трубы приварен к плоской передней трубной доске корпуса котла.
Применение тарельчатой задней трубной доски корпуса с эллиптической центральной частью и снабжение ее линзовым компенсатором, установленным на внешней стороне эллиптической части задней трубной доски, соединение компенсатора посредством кольца с патрубком взрывного люка, проходящим внутри компенсатора и приваренным к эллиптическому заднему торцу поворотной камеры, а также соединение поворотной камеры через передний плоский торец с жаровой трубой позволяет исключить анкерные связи, что обеспечивает снижение металлоемкости и себестоимости изготовления котла, а также повышает надежность работы котла и улучшает его ремонтопригодность.
Применение гладкой жаровой трубы с укрепляющими кольцами, приваренными к наружной поверхности жаровой трубы (вместо гофрированной в прототипе), а также плоской передней трубной доски корпуса без отбортовки обеспечивает снижение металлоемкости и, следовательно, себестоимости изготовления котла, а также повышение его ремонтопригодности.
Применение эллиптического заднего торца вместо обечайки и плоского заднего торца поворотной камеры позволяет исключить анкерные связи, что обеспечивает снижение металлоемкости и, следовательно, себестоимости изготовления котла, а также способствует повышению надежности работы котла.
Размещение линзового компенсатора на внешней стороне котла обеспечивает компенсацию разницы температурных расширений жаровой трубы и корпуса котла и снижение напряжения в корпусе котла от этой разницы расширений, в результате чего повышается надежность работы котла и его ремонтопригодность.
Применение подвижных опор, установленных в задней части жаровой трубы симметрично ее вертикальной оси позволяет обеспечить свободное ее перемещение при температурном расширении, без передачи нагрузок от веса трубы на линзовый компенсатор, что повышает надежность работы котла.
Предлагаемая конструкция жаротрубного котла иллюстрируется чертежами, где:
на фиг. 1 схематично показан общий вид жаротрубного котла, продольный разрез;
на фиг. 2 - вид А на фиг. 1, показано расположение линзового компенсатора на внешней стороне эллиптической части задней трубной доски тарельчатой формы корпуса, соединение компенсатора посредством кольца с патрубком взрывного люка, проходящего внутри компенсатора и приваренного к эллиптическому заднему торцу поворотной камеры, а также соединение поворотной камеры через передний плоский торец с жаровой трубой.
Нумерация деталей жаротрубного котла представлена в следующей последовательности:
1 - обечайка корпуса
2 - передняя трубная доска корпуса плоская
3 - задняя трубная доска корпуса тарельчатой формы
4 - жаровая труба
5 - дымогарные трубы
6 - поворотная камера
7 - передний торец поворотной камеры
8 - задний эллиптический торец поворотной камеры
9 - укрепляющие кольца
10 - патрубок входа воды
11 - патрубок выхода воды
12 - подвижная опора котла
13 - неподвижная опора котла
14 - патрубок взрывного люка
15 - взрывной люк
16 - кольцо
17 - линзовый компенсатор
18 - подвижная (скользящая) опора жаровой трубы
19 - дверца котла
20 - патрубок дымовых газов
21 - короб дымовых газов
Жаротрубный котел содержит цилиндрическую обечайку 1, к торцам которой приварены плоская передняя трубная доска 2 и задняя трубная доска 3 тарельчатой формы, центральная часть которой выполнена эллиптической. Обечайка 1 с трубными досками 2 и 3 образует корпус котла. В корпусе котла расположены жаровая труба 4, дымогарные трубы 5 и поворотная камера 6, внутри которых проходят продукты сгорания топлива (дымовые газы). В межтрубном пространстве находится подогреваемая вода. Котел жаротрубный, трехходовой по дымовым газам, горизонтального исполнения (фиг. 1). Первый ход котла состоит из топки в виде горизонтально установленной гладкой цилиндрической жаровой трубы 4 и поворотной камеры 6, образованной плоским передним 7 и эллиптическим задним 8 торцами поворотной камеры 6. Жаровая труба 4 является топочной камерой, в которой сгорает топливо, снабжена укрепляющими кольцами 9, приваренными к ее наружной поверхности, обеспечивающими прочность жаровой трубы 4. Передняя часть жаровой трубы 4 предназначена для установки горелочного устройства для сжигания газообразного или жидкого топлива (не показано). Второй и третий ходы выполнены в виде секций дымогарных труб 5. Корпус котла снабжен патрубками входа 10 и выхода 11 воды отопительного контура, расположенными в верхней части котла. Котел установлен на двух опорах 12 и 13, закрепленных в нижней части корпуса. Опора 12 установлена в передней части корпуса и выполнена подвижной. Передней частью жаровая труба 4 приварена к передней трубной доске 2 корпуса котла. Задний эллиптический торец 8 поворотной камеры 6 приварен к переднему торцу 7 поворотной камеры. К заднему эллиптическому торцу 8 поворотной камеры 6 приварен патрубок 14 взрывного люка 15. Взрывной люк 15 расположен за пределами корпуса котла и соединен с тарельчатой задней трубной доской 3 корпуса котла через приваренное к патрубку 14 взрывного люка 15 кольцо 16 и линзовый компенсатор 17 (фиг. 2). Линзовый компенсатор 17 приварен одним концом к кольцу 16, а другим - к задней трубной доске 3 тарельчатой формы.
В задней части жаровой трубы 4 ближе к поворотной камере 6 установлены две (может быть одна) подвижные (скользящие) опоры 18, расположенные между стенкой жаровой трубы 4 и обечайкой 1 корпуса. Подвижные опоры 18 установлены симметрично вертикальной оси жаровой трубы 4, предназначены для восприятия нагрузок от веса жаровой трубы 4 и позволяют свободно ей расширяться при нагревании во время работы. Патрубок 14 взрывного люка 15 проходит внутри линзового компенсатора 17. Линзовый компенсатор 17 установлен снаружи на внешней стороне котла и предназначен для компенсации разницы температурных расширений жаровой трубы 4 и корпуса котла, позволяет значительно снизить напряжения в корпусе котла от этой разницы расширений, что повышает надежность работы котла и его ремонтопригодность. Поворотная камера 6 является соединительным газоходом между жаровой трубой 4 и первой секцией дымогарных труб 5. Передний торец 7 поворотной камеры 6 связан с плоской передней трубной доской 2 корпуса посредством жаровой трубы 4 и секции дымогарных труб 5 второго хода. Дверца 19 котла охватывает трубы первой и второй секций дымогарных труб 5, соединяя их по газовоздушному тракту. Дверца 19 котла крепится к плоской передней трубной доске 2 котла и предназначена для создания поворотного газохода между дымогарными трубами 5 первой и второй секций, осмотра и чистки внутритрубного пространства секций дымогарных труб 5. Дымогарные трубы 5 третьего хода приварены к трубным доскам 2 и 3 котла. Охлажденные дымовые газы уходят через патрубок 20 дымовых газов, установленный на коробе дымовых газов 21, расположенном на выходе из второй секции дымогарных труб 5.
Жаротрубный котел работает следующим образом.
Работа жаротрубного котла основана на сжигании топлива в топке (жаровой трубе) котла и дальнейшей передачи тепловой энергии сгоревшего топлива. В качестве топлива может использоваться газообразное или жидкое топливо. Из жаровой трубы 4 продукты сгорания поступают в поворотную камеру 6 (первый ход), в которой разворачиваются и распределяются по дымогарным трубам 5 первой секции (второй ход). Пройдя внутри жаровой трубы и по трубам 5 первой секции, продукты сгорания отдают тепло воде, находящейся в котле между трубами 5. Далее горячие газы поступают в переднюю дверцу 19 котла, где разворачиваются и распределяются по трубам 5 второй секции (третий ход) и также нагревают воду в котле. Пройдя третий ход, охлажденные газы попадают в короб дымовых газов 21 и выходят через патрубок 20 дымовых газов и далее в дымовую трубу. В котел нагреваемая вода поступает через патрубок 10 входа воды, а нагретая вода выходит через патрубок 11 в систему водяного отопления.
В случае взрыва ("хлопка") газовоздушной смеси в топке котла взрывной люк 15 открывается, выпуская горячие газы, что исключает повреждения котла. При сжигании топлива происходит нагрев жаровой трубы 4 и первой секции дымогарных труб 5, что приводит к увеличению их длины внутри котла. Благодаря наличию подвижной (скользящей) опоры 18, установленной в задней части жаровой трубы 4 между ее стенкой и корпусом котла и линзового компенсатора 17, исключаются дополнительные напряжения в конструкции котла от разницы температурных расширений жаровой трубы 4, первой секции дымогарных труб 5 и обечайки 1 корпуса котла при его работе.
Предлагаемое техническое решение имеет преимущества в сравнении с прототипом и известными техническими решениями:
- снижение металлоемкости и себестоимости котлов, а также повышение их надежности и ремонтопригодности, которые достигаются за счет:
- применения гладкой жаровой трубы с укрепляющими кольцами, приваренными к ее наружной поверхности вместо гофрированной жаровой трубы, что обеспечивает снижение металлоемкости и, следовательно, себестоимости изготовления котла, а также улучшение ремонтопригодности котла;
- применения плоской передней трубной доски корпуса без отбортовки, что обеспечивает снижение металлоемкости и, следовательно, себестоимости изготовления котла;
- применения тарельчатой задней трубной доски корпуса котла совместно с задним эллиптическим торцом поворотной камеры, что обеспечивает снижение металлоемкости и, следовательно, себестоимости изготовления котла;
- применения линзового компенсатора, установленного снаружи на внешней стороне котла, что позволяет повысить надежность и ремонтопригодность котла;
- отказа от применения дорогостоящих и металлоемких гофрированной жаровой трубы, передней и задней отбортованных трубных досок, что позволяет снизить металлоемкость выпускаемых котлов и их себестоимость, а также повысить их ремонтопригодность.
Таким образом, предлагаемая конструкция жаротрубного котла значительно снижает металлоемкость и себестоимость котлов, повышает их надежность и ремонтопригодность.