ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ

ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ
Полезная модель относится к водогрейным котлам, предназначенным для котельных централизованной системы отопления и горячего водоснабжения, объектов жилищно-коммунального и административно-производственного хозяйства.
Известен стальной секционный водогрейный котел HP-18 Воликов А.Н. Сжигание газового и жидкого топлива в котлах малой мощности. Л.: «Недра, 1989; Порецкий Л.Я. и др. Справочник эксплуатационника газифицированных котельных. Л.: «Недра, 1988, теплообменная часть которого представляет собой конструкцию из двух пакетов, имеющих одинаковое количество секций, состоящих из трех вертикально расположенных труб, вверху и внизу приваренных к трубам такого же диаметра и, далее, к коллекторам - трубам большого диаметра, проложенным вдоль котла снизу и сверху. Внутренний ряд труб пакетов, обращенный в топку, образуя боковые (радиационные) экраны, отделен щамотной (кирпичной) перевалочной стенкой от двух других рядов, являющихся конвективными поверхностями. Котел оснащается топливосжигающими устройствами, размещенньми с фронта котла (горелка, форсунка) или в подовой части (горелка). Обмуровка выполнена из огнеупорных и теплоизоляционных материалов. Котел обустраивается двумя дымоходами справа и слева внизу под конвективными поверхностями, ремонтным лазом с фронта над топливосжигающими устройствами или на задней стенке, взрывным (предохранительным) клапаном разрывного или откидного действия, размещенным в потолочной части или на задней стенке совместно с ремонтным лазом. На входе воды (теплоносителя) в котел, перед разделением на два потока, входящих в нижние коллекторы пакетов и выходе, после объединения двух потоков, выходящих из верхних коллекторов, устанавливается запорная арматура (две задвижки).
Недостатком описанной конструкции котла является низкий к.п.д. - до 83% Порецкий Л.Я. и др. Справочник эксплуатационника газифицированных котельных. Л.: «Недра, 1988 из-за недостаточной экранированности топки (отсутствуют фронтальный и задний экраны), продольного омьтания дымовыми газами конвективных труб и низкой скорости этих газов в конвективном газоходе, в котором располагаются конвективные поверхности, а также из-за низкой скорости воды по трубам секций, что ведет к интенсивному отложению накипи на внутренней поверхности труб. Кроме того, данная конструкция не позво.1яет ремонтировать конвективные поверхности на месте установки котла при аварийной остановке, а больщое количество косых соединений труб затрудняет также его изготовление.
Также известен котел Патент RU2133406, конструкция которого содержит теплообменную часть, выполненную из труб и состоящую из отделенной от конвективной радиационной части, цредставляющей собой конструкцию из фронтального, левого и правого, боковых и потолочьюго экранов, изготовленных из прямых труб, вваренных между входным и выходным коллекторами, в которые вставляются перегородки, в обмуровке, с двух боков котла, за боковыми экранами обустроены конвективные газоходы, отделенные от топочной камеры основными перевалочными стенками, а под конвективными газоходами - основные отводящие дымоходы.
Недостатком этого технического рещения является недостаточная степень теплосъема конвективной части (низкая скорость омывания дымовыми газами труб экранов), больщое количество перебросов воды от экрана к экрану вне пределов котла ведет как к усложнению конструкции, так и к снижению экономичности, а дополнительная установка двухсветного экрана ограничивает использование традиционных топливосжигающих устройств (форсунок).
2004100375
..г,л..А.... 1.. ... .«11.  titH luMtft-Ml
МПК7Р24Н
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели (прототипом) является водогрейный котел Патент RU2213307, содержащий теплообменную часть, выполненную из стальных труб и состоящую из отделенной от конвективной радиационной части, представляющей собой конструкцию из фронтального левого и правого, боковых, потолочного, подового и заднего экранов, изготовленных из прямых труб вваренных в один или два ряда (шахматно) между входным и выходным коллекторами - трубами большего диаметра, в которые вставляются узлы с круглыми разделительными перегородками, свободные торцы коллекторов завариваются заглушками. В обмуровке, с двух боков котла, за боковыми экранами обустроены конвективные газоходы, отделенные от топочной камеры основными перевалочными стенками, а под конвективными газоходами - основные отводяпще дымоходы. За задним экраном котла, в обмуровке, обустроены обводные дымоходы.
Экраны радиационной части представляют собой отдельные элементы, соединенные между собой в пределах топочной камеры приваркой коллекторов под прямым углом выходного к входному - следующему по ходу движения теплоносителя, а подовый экран образует с фронтальными экранами единую L-образную монтажную единицу. Конвективная часть котла включает в себя левый и правый экономайзеры, размещенные с боковых сторон в конвективных газоходах и состоящие каждый из коллекторов-полутруб большого диаметра с вваренными между ними в шахматном норядке (многорядно) трубами меньшего диаметра, размещенными перпендикулярно движению дымовых газов. Устанавливаются экономайзеры в конвективных газоходах плоскостями нагрева вертикально.
Соединяются экраны радиационной части с экономайзерами конвективной части вне пределов обмуровки котла перебросным трубопроводом.
Также между фронтальными экранами устанавливается топливосжигающее устройство с ремонтным лазом над ним, а на потолочной части, в обмуровке, монтируются взрывные клапаны.
Недостатком этого технического решения является сравнительная сложность обслуживания при частых переключениях режимов работы котла.
Задачей полезной модели является создание экономичного стального водогрейного котла обычных габаритов, теплопроизводительностью до 1,2 МВт при сжигании газообразного, жидкого и твердого топлива для получения горячей воды (теплоносителя) с температурой до  и давлением до 0,6 МПа, работающего как на естественной, так и искусственной (с дымососом) тяге, для изготовления которого использовались бы традиционные материалы и несложная технология, монтаж осуществлялся бы как в полносборном, так и в секционном вариантах, ремонт на месте установки мог бы производиться силами эксплуатационных организаций, был бы прост в обслуживании.
Поставленная задача решается с помощью водогрейного котла, содержащего теплообменную часть, выполненную из стальных труб и состоящую из отделенной от конвективной радиационной части, представляющей собой конструкцию из фронтального левого и правого, боковых, заднего и потолочного экранов, изготовленных из прямых труб вваренных в один или два ряда, шахматно, между входным и выходным коллекторами - трубами большего диаметра, экраны радиационной части - отдельные элементы, соединенные между собой приваркой коллекторов под прямым углом выходного к входному - следующему по ходу движения теплоносителя, задний экран вместе с потолочным экраном образует задне-потолочную поверхность, выполненную в виде единой L-образной единицы, расположенной в двух взаимно-перпепдикулярных плоскостях - вертикальной и горизонтальной, в обмуровке, в верхней части между фронтальными экранами обустраивается ремонтный лаз, а за боковыми экранами, обустроены конвективные газоходы, отделенные от топочной
камеры перевалочными стенками, под конвективными газоходами расположены отводящие дымоходы, в конвективных газоходах размещается конвективная часть котла, включающая в себя левый и правый экономайзеры, состоящие каждый из коллекторов труб большого диаметра, в которые ввариваются в шахматном порядке, не более трех продольных рядов, трубы малого диаметра, устанавливаются экономайзеры в конвективных газоходах плоскостями нагрева вертикально, или под углом к вертикали, экраны радиационной и экономайзеры конвективной частей соединены между собой в пределах обмуровки котла приваркой непосредственно коллекторов под прямым углом выходного к входному - следующему по ходу движения теплоносителя или переходных патрубков между указанными коллекторами, в коллекторы экранов и экономайзеров вставляются разделительные перегородки, расстановка которых варьируется по длине каждого коллектора, свободные торцы коллекторов завариваются заглушками, заглушки и разделительные перегородки - круглые, под внутренний диаметр коллекторов, топливосжигающее устройство располагается между фронтальными экранами или в подовой части топочной камеры, на потолочной части, в обмуровке, монтируются взрывные клапаны, а в нижней части конвективных газоходов, под экономайзерами, размещается конденсатоотводящее устройство или золосборник.
На фигуре 1 представлен общий вид (спереди) водогрейного котла, на фигуре 2 общий вид (сбоку) водогрейного котла, на фигуре 3 - общий вид (сверху) водогрейного котла, на фигуре 4 - установка перегородок и заглушек в одном из экранов котла.
Теплообменная часть водогрейного котла 1 (фиг. 1,2,3) состоит из радиационной 2 и конвективной 3 частей.
Радиационная часть 2 котла 1 включает в себя следующие поверхности нагрева (экраны): левый фронтальный 4 и правый фронтальный 5 экраны, левый боковой 6 и правый боковой 7 экраны, задне-потояочная поверхность 8. Все эти поверхности нагрева представляют собой отдельные элементы, состоящие каждый из коллекторов - труб диаметром 102-159 мм (в зависимости от теплопроизводительности котла) и вваренных между ними с шагом (1,2 - l,5)di в один или два ряда (шахматно) прямых труб 9 диаметром 50-76 мм (di).
Левый фронтальный экран 4 состоит из труб 9, вваренных между верхним левьм коллектором 10 и нижним левым коллектором 11, и приварен под прямым углом верхним левым коллектором 10 к верхней части переднего коллектора 12 левого экономайзера 13 конвективной части 3, а нижним левым коллектором И к нижнему коллектору 14 левого бокового экрана 6. Правый фронтальный экран 5 состоит из труб 9, вваренных между верхним правым коллектором 15 и нижним правым коллектором 16, и приварен под прямым углом верхним правым коллектором 15 к верхней части переднего коллектора 17 правого экономайзера 18 конвективной части 3, а нижним правым коллектором 16 к нижнему коллектору 19 правого бокового экрана 7. Левый боковой экран 6 состоит и труб 9, вваренных между верхним коллектором 20 и нижним коллектором 14. Правый боковой экран 7 состоит из труб 9, вваренных между верхним коллектором 21 и нижним коллектором 19.
Задне-потолочная поверхность 8 выполнена в виде единой L-образной монтажной единицы, располагаемой в двух взаимно перпендикулярных плоскостях вертикальной и горизонтальной, и состоит из труб 9, вваренных между нижним 22 и верхним 23 коллекторами заднего экрана 24, между верхним коллектором 23 заднего экрана 24 и передним коллектором 25 потолочного экрана 26. Причем, при однорядном размещении труб 9 в задне-потолочной поверхности 8, отверстия в верхнем коллекторе 23 заднего 24 и потолочного 26 экранов размещаются со смещением на 0,5 шага. Приваривается задне-потолочная поверхность 8 под прямым углом левой частью нижнего коллектора 22 заднего экрана 24 к задней части нижнего коллектора 14 левого
бокового экрана 6, а правой частью нижнего коллектора 22 заднего экрана 24 к задней части нижнего коллектора 19 правого бокового экрана 7.
Экраны радиационной части 2 закрывают большую часть тоночной камеры 27, оставляя место для установки тонливосжигающего устройства 28: в средней части фронта котла - горелки (форсунки) и ремонтного лаза 29, или в нижней части (над подом 30) - подовой горелки (для газообразного топлива), или колосниковой решетки (для твердого тонлива).
Конвективная часть 3 включает в себя левый 13 и правый 18 экономайзеры, установленные с боковых сторон котла. Каждый экономайзер состоит из двух коллекторов: левый - передний 12 и задний 31, правый - передний 17 и задний 32 труб диаметром 114-219 мм (в зависимости от теплонроизводительности котла), в которые ввариваются в шахматном порядке с шагом (1,3 - I,5)d2 в два-три ряда прямые трубы 33 диаметром 28-50 мм (d2).
Устанавливаются экономайзеры 13 и 18 в конвективных газоходах плоскостями нагрева вертикально, или под углом к вертикали с соблюдением горизонтального расположения труб 33.
В коллекторы 14,19 - 21 и 12,17, 31, 32 перед приваркой труб 9 и 33 вставляются плоские круглые разделительные перегородки 34 (фиг.4). Свободные торцы коллекторов завариваются обыкновенными плоскими кругльми заглушками 35.
В монтажную единицу теплообменной части водогрейного котла входят два патрубка 36 на вводе теплоносителя в котел, вводимые в нижние части задних коллекторов 31, 32 экономайзеров 13, 18 и выходной патрубок 37 на выходе теплоносителя из котла, приваренный с фронта к середине переднего коллектора 25 потолочного экрана 26.
Обмуровка 38 водогрейного котла 1 может быть вьшолнена как в обычном (кирпичная), так и в облегченном, с использованием материалов с высокими теплотехническими характеристиками, вариантах. С двух боков, за левым 6 и правьм 7 боковыми экранами, вдоль топочной камеры 27 выкладываются из огнеупорного материала на определенную высоту, соответственно, левая 39 и правая 40 перевалочные стенки, образуюшие совместно с боковыми стенками 41 обмуровки 38 конвективные газоходы 42 с рамешенными в них экономайзерами 13 и 18, под которыми расположены выходящие из котла дымоходы 43.
На верхней части обмуровки 38 устанавливаются взрывные клапаны разрывного или откидного действия: основной 44 - над тоночной камерой 27 и два дополнительных 45 (в зависимости от теплопроизводительности котла) - над конвективными газоходами.
В нижней части конвективного газохода 42 под левым 13 и правым 18 экономайзерами обустраивается конденсатоотводящее устройство в виде поддона 46, выполненного из коррозионно-стойкого материала и наклоненное под малым углом в сторону сливного патрубка 47 - трубы малого диаметра, прямой или V-образной.
Конструкция водогрейного котла предусматривает обычное оснашение тонливосжигаюшнми устройствами (горелками, форсунками, колосниками), автоматикой, запорной (на входе и выходе) и регулирующей арматурой, гарнитурой, дренажными и воздухоспускными трубопроводами.
Работа водогрейного котла предусматривает работу как на естественную так и искусственную (с дымососом) тягу, и происходит следующим образом: обратная сетевая вода (теплоноситель) от потребителей тепла через коллектор котельной подается через запорное устройство одновременно разделившись на два потока, через входные патрубки 36 на вход котла 1 (фиг.1) в нижнюю часть задних коллекторов 31 и 32 экономайзеров 13 и 18, проходит экономайзеры по трубам 33 в несколько горизонтальных ходов, организуемых разделительными перегородками 34, выходит из
верхней части передних коллекторов 12 и 17 экономайзеров 13 и 18, и поступает соответственно на верхние коллекторы 10 и 15 левого 4 и правого 5 фронтальных экранов, проходит их по трубам 9 в один опускной ход и выходит через нижние коллекторы 11 и 16 в переднюю часть нижних коллекторов 14 и 19 левого 6 и правого 7 боковых экранов, проходит боковые экраны по трубам 9 в несколько подъемноопускных ходов, организуемых разделительными перегородками 34, и выходит через заднюю часть нижних 14 и 19 коллекторов боковых экранов 6 и 7, соответственно на левую и правую части нижнего коллектора 22 заднего экрана 24, соединившись, поднимается единым потоком по трубам 9 заднего экрана и через промежуточный верхний коллектор 23 поступает в потолочный экран 26, проходит его по трубам 9 в один совместный ход и через передний коллектор 25, выходной патрубок 37 и запорное устройство поступает в коллектор прямой сетевой воды котельной.
Для повышения экономичности и обеспечения необходимого теплогидравлического режима организуется последовательно-параллельное прохождение воды по поверхностям нагрева, которое обеспечивается установкой разделительных перегородок 34 в коллекторах 14, 19-21 боковых экранов 6, 7 и 12, 17, 31, 32 экономайзеров 13, 18. Причем, разделительные перегородки 34 расставляются с соблюдением требуемых оптимальных скоростей потока по условию температурного режима, в зависимости от характера движения теплоносителя (воды) по трубам 9 и 33: опускного, подъемного или горизонтального.
Продукты сгорания (дымовые газы) из топочной камеры 27, поднявшись, разделяются на два потока, пересекают верхнюю часть труб 9 левого 6 и правого 7 боковых экранов, проходят горизонтально над левой 39 и правой 40 перевалочными стенками, опускаются по конвективным газоходам 42, пересекая под прямым углом трубы 33 левого 13 и правого 18 экономайзеров и через дымоходы 43 поступают в сборный дьмоход котельной и далее, через дымосос(ы), или напрямую, в дымовую трубу.
Образуюшийся во время продолжительной работы на малой нагрузке конденсат стекает с труб 33 левого 13 и правого 18 экономайзеров, скапливается в поддонах 46 конденсатоотводящего устройства и периодически, при использовании прямого, или непрерывно, при использовании V- образного сливного патрубка 47, отводится за пределы котла. Поддон 46 может нести и функцию золосборника при сжигании твердого топлива.
Таким образом, использование такого водогрейного котла позволяет иметь довольно высокий К.П.Д., существенно снизить затраты на изготовление и облегчить ремонт, а исполненный в разных типоразмерах, в зависимости от требуемой тепловой мош;ности, он применим практически во всех суп ;ествующих котельных малой и средней мош;ности централизованного отопления и горячего водоснабжения при сжигании твердого, жидкого и газообразного топлива.