ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЛОАГРЕГАТ

Водогрейный котлоагрегат
Полезная модель относится к конструкции водогрейного котлоагрегата, предназначенного для оснащения автономных котельных, осуществляющих выработку горячей воды.
Известны различные схемы размещения арматуры и подключения водогрейных и паровых котлов, используемых на автономных котельных, обслуживающих крупные промышленные предприятия 1.
Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа предлагаемой полезной модели, является водогрейный котел для газового топлива 2, содержащий топочную камеру, в которой размещены газовая горелка и расположенные горизонтально верхний и нижний цилиндрические барабаны, соединенные конвективными трубами.
Регулировка температуры сетевой воды осуществляется путем регулирования подачи газа в газовую горелку. Открывание и закрывание регулятора расхода газа в системе водоснабжения обеспечивает требуемую температуру сетевой воды, которая измеряется с помощью термометра сопротивления.
Известный водогрейный котел при сжигании природного газа и регулировании подачи газа в газовую горелку обеспечивает нагрев воды в пределах (70-115) °С и подачу ее потребителю.
МПК F24H 1/10
температуре окружающего воздуха -(5-10)°С, отработанная вода, поступающая в котел, имеет температуру ниже 55°С, что приводит к появлению конденсированной влаги на трубках котла.
Запотевание нагреваемых поверхностей котла приводит как к коррозии труб котла с последующим выходом его из строя, так и к нарушению режима работы котла, снижению КПД и дополнительному расходу газового топлива.
Решаемой задачей полезной модели является повышение эксплуатационной надежности водогрейного котла при снижении температуры отработанной сетевой воды ниже 55° С.
Для решения поставленной задачи предлагается усовершенствованная конструкция водогрейного котла, оснащенного устройствами для поддержания заданной температуры воды, подаваемой в котел, и безопасного уровня давления в обратном трубопроводе отработанной сетевой воды.
Сущность полезной модели заключается в том, что в водогрейном котлоагрегате, содержащем котел, оснащенный газовой горелкой и соединенными посредством вертикальных конвективных труб горизонтально расположенными верхним и нижним барабанами, к выходу верхнего барабана через первую задвижку подключен подающий трубопровод, а к входу нижнего барабана, соединенному посредством отвода с входом верхнего барабана, через вторую задвижку подключен обратный трубопровод, в котором установлены датчик температуры и датчик давления, подающий и обратный трубопроводы соединены посредством двух перемычек с входными и выходными вентилями, между которыми в первой перемычке размещены первая поворотная заслонка и насос, управляемые исполнительным механизмом отработки показаний датчика температуры, а во второй перемычке размещена вторая поворотная заслонка, управляемая исполнительным механизмом отработки показаний датчика давления, при этом первая перемычка соединена с обратным трубопроводом в промежутке между датчиком температуры и датчиком давления.
1- водогрейный котел,
2- верхний барабан,
3- нижний барабан,
4- конвективные трубы,
5- газовая горелка,
6- подающий трубопровод,
7- обратный трубопровод,
8, 9 - первая и вторая задвижки, соответственно
10- отвод обратного трубопровода (далее по тексту - отвод),
11- датчик температуры,
12- датчик давления,
13, 14 - первая и вторая перемычки, соответственно, 15, 16 - входные вентили, 17, 18 - выходные вентили,
19- первая поворотная заслонка,
20- насос,
21- исполнительный механизм отработки показаний датчика температуры,
22- вторая поворотная заслонка,
23- исполнительный механизм отработки показаний датчика давления,
24- блок формирования регулирующего сигнала,
25- электропривод.
Водогрейный котлоагрегат содержит котел 1, выполненный в виде толстостенного резервуара из изоляционного материала, внутри которого горизонтально установлены верхний и нижний барабаны 2 и 3, соединенные посредством конвективных труб 4. В котел 1 введено сопло газовой горелки 5. Выход верхнего барабана 2 через первую задвижку 8 подключен к подающему трубопроводу б, по которому горячая вода поступает к потребителю. Входы верхнего и нижнего барабанов 2 и 3, соединенные отводом 10, через вторую задвижку 9 подключены к обратному трубопроводу 7 отработанной сетевой воды, в котором перед задвижкой 9 установлены датчик 11 температуры и датчик 12 давления.
Подающий трубопровод б и обратный трубопровод 7 отработанной сетевой воды соединены двумя перемычками 13, 14 с входными вентилями 15 и 16, установленными со стороны подающего трубопровода 6, и выходными вентилями 17, 18, установленными со стороны обратного трубопровода 7. Перемычки 13, 14 установлены параллельно и подключены к подающему трубопроводу б после задвижки 8. Выход перемычки 13 подключен к обратному трубопроводу 7 в промежутке между датчиком 11 температуры и датчиком 12 давления, а выход перемычки 14 соединен с ним перед датчиком 12 давления.
Между вентилями 15 и 17 первой перемычки 13 последовательно размещены поворотная заслонка 19, и насос 20, управляемые исполнительным механизмом 21 отработки показаний датчика температуры. Между вентилями 16 и 18 второй перемычки 14 размещена поворотная заслонка 22, управляемая исполнительным механизмом 23 отработки показаний датчика 12 давления.
Каждый из исполнительных механизмов 21, 23 содержит электропривод 25, управляющий вход которого подключен к выходу блока 24 формирования регулирующего сигнала, соединенного входом с соответствующим датчиком (11, 12). Выход электропривода исполнительного механизма 23 кинематически связан с поворотной заслонкой 22, а выход электропривода механизма 21 - с поворотной заслонкой 19 и насосом 20.
В качестве электропривода 25 в предлагаемом водогрейном котлоагрегате может быть использован электропривод, известный из 3, содержащий электродвигатель с электромагнитной редукцией со скоростью оборота вала 60 об/мин и мощностью 1,6 кВт. Электропривод снабжен блоком сигнализации положения, например, содержащим четыре реостата с токосъемником. Конструкция блока сигнализации допускает работу электропривода в пределах (0-90)° и (0-240)°.
Блок 24 формирования регулирующего сигнала осуществляет сравнение сигнала от датчика 11 или 12 с сигналом внутреннего задатчика температуры (или давления), выполненного в виде потенциометра с движком, усиливает сигнал рассогласования заданного и измеренного
Адел/ш/f
- 5
параметра и формирует выходной сигнал, управляющий электроприводом 25. Схема аналогичного регулирующего устройства известна из 4.
Работа водогрейного котлоагрегата с поддержанием заданного уровня давления в обратном трубопроводе и температуры отработанной сетевой воды в пределах (56-60)°С, при которой не происходит образование конденсированной влаги на трубах котла 1, осуществляется следующим образом.
Открывают задвижки 8, 9 в подающем трубопроводе 6 и обратном трубопроводе 7, а также вентили 15, 16, 17 и 18 в перемычках 13, 14. Включают газовую горелку 5, посредством которой вода в верхнем барабане 2 разогревается до рабочей температуры (в пределах 70115°С) и подается в подающий трубопровод 7. В блоке 24 формирования регулирующего сигнала исполнительного механизма 21 с помощью задатчика температуры устанавливается определенный уровень сигнала, пропорциональный заданной температуре, например, 60°С. Этот сигнал сравнивается с сигналом датчика 11 температуры, установленного в обратном трубопроводе 7 отработанной сетевой воды. Разностный сигнал усиливается усилителем с отрицательной обратной связью и подается на управляющий вход электропривода 25. При снижении температуры отработанной сетевой воды ниже установленного значения электропривод 25 приводит в действие поворотную заслонку 19, открывая ее, и включает насос 20, обеспечивающий подачу горячей воды с температурой от 70°С до 115°С из подающего трубопровода б в обратный трубопровод 7 отработанной сетевой воды. Горячая вода из трубопровода 7 смешивается с охлажденной отработанной сетевой водой, и на входы барабанов 2, 3 котла 1 подается подогретая вода. При достижении заданной температуры (60°С) отработанной сетевой воды разностный сигнал становится равным нулю, электропривод возвращает поворотную заслонку 19 в исходное закрытое состояние и отключает насос 20.
Аналогично движком потенциометра в блоке 24 исполнительного механизма 23 отработки показаний датчика давления устанавливают требуемую величину давления, обеспечивающую безопасную работу котла 1. В случае повышения давления в обратном трубопроводе 7 до критического значения, определяемого состоянием котла и трубопроводов, выходным сигналом рассогласования приводится в действие электропривод 25 механизма 23, открывающий поворотную заслонку 22, что обеспечивает снижение давления до допустимого уровня.
Таким образом, оборудование магистралей водогрейного котла двумя дополнительными перемычками с регуляторами температуры и давления, управляемыми по заданному закону регулирования, позволяет повысить эксплуатационную надежность водогрейного котла при снижении температуры окружающего воздуха.
Испытания опытного образца, изготовленного на основе переоборудованного в водогрейный котел парового кола типа ДЕ25-14ГМ, изготовленного на Бийском котельном заводе, показали его эффективность при использовании в автономной котельной промышленного предприятия.
Промышленная применимость полезной модели определяется возможностью изготовления водогрейного котлоагрегата на основе предлагаемого описания и чертежей на базе известных материалов и комплектующих изделий и использования для оснащения автономных котельных, осуществляющих выработку горячей воды.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Эксплуатация паровых котлов и паротрубопроводов. - М.: Техника. - 1971 г.
2.Водогрейный котел для газового топлива. Свидетельство на полезную модель № 19413, МПК F24H 1/10, публикация 27.08.2001 г., прототип.
3.Механизмы исполнительные электрические однооборотные / Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - ЗПЛ.092.093 ТО.
4.Приборы регулирующие Р25 / Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - ЕЗ.222.008 ТО. - Мин. Приборостроения. Московский завод тепловой автоматики. - 1976 г.