ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ
HOT-WATER BOILER

Изобретение относится к области теплоснабжения и может быть использовано для отопления жилых домов, зданий коммунального бытового и производственного назначения, имеющих систему отопления с теплоносителем.
Известен водогрейный котел (см. патент FR №2097272, кл. F24H 1/00, 1972), содержащий корпус в виде цилиндрической водяной рубашки, элементы, закручивающие потоки воды, патрубки подвода и отвода воды, трубчатый коллектор с концентрично расположенными гнутыми трубами и кольцевым коллектором, который соединяет концы гнутых труб, причем коллектор разделен на две части: входную, соединенную с водяной рубашкой, и выходную, соединенную с патрубком отвода воды, причем патрубок встроен во внутреннюю полость водяной рубашки с образованием кольцевого конвективного газохода между самим патрубком и радиационной топкой в центре экрана.
Недостатками данного устройства являются низкая технологичность изготовления, низкая ремонтопригодность и низкая эффективность использования дымовых газов и, как следствие, низкий КПД. Кроме того, устройство обладает низкими теплообменными характеристиками, что также снижает КПД.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является водогрейный котел (см. авторское свидетельство SU №1124669, кл. F24H 1/32, 30.05.1985), включающий топку, заднюю и переднюю торцевые стенки, газоход и водотрубный теплообменник, образованный трубами, раздающую камеру (распределитель обратки), собирающую камеру (распределитель подачи) и патрубки обратки и подачи.
Недостатком данного котла является низкая ремонтопригодность, что усложняет эксплуатацию котла при образовании накипи в трубах. Более того, выполнение центрального и двух периферийных газоходов не обеспечивает равномерную передачу тепла от продуктов сгорания к плоским панелям конвективной камеры, что приводит, с одной стороны, к появлению более теплонапряженных участков в центральном газоходе и, как следствие, к снижению их надежности, а с другой, - к снижению интенсивного теплообмена в конвективных панелях периферийных газоходов.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение ремонтопригодности, надежности и КПД водогрейного котла.
Технический результат - повышение ремонтопригодности и надежности водогрейного котла с одновременным повышением его КПД за счет уменьшения потерь тепла при его передаче нагреваемой в водяном теплообменнике воде.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что водогрейный котел включает топку, заднюю и переднюю торцевые стенки, газоход и водотрубный теплообменник, образованный трубами, распределитель обратки, распределитель подачи и патрубки обратки и подачи, водотрубный теплообменник образован горизонтальными стальными, поперечно оребренными стальной лентой трубами, расположенными непосредственно в топочном пространстве по окружности параллельно друг другу и соединенными последовательно отводами с образованием одного или нескольких змеевиков, причем трубы жестко закреплены только на задней торцевой стенке котла, а в передней части трубы приварены к позиционным пластинам, вместе с которыми они могут перемещаться вдоль позиционной шпильки относительно котла, задняя торцевая стенка топки выполнена в виде плоской плиты с цилиндрической водяной камерой, разделенной на две отдельные полости: распределитель обратки и распределитель подачи, в которые врезаны патрубки обратки и подачи, причем патрубок обратки сообщен с распределителем обратки, который через отводы распределителя обратки сообщен с трубами водотрубного теплообменника, которые через отвод распределителя подачи сообщены с распределителем подачи, сообщенным с патрубком подачи, а передняя торцевая стенка топки выполнена в виде плоской плиты с расположенной на ней неохлаждаемой съемной крышкой.
Отводы труб вынесены за пределы топки для облегчения доступа к сварочным швам при ремонте.
Снаружи топки на трубах укреплены направляющие потока уходящих газов.
Повороты (отводы) труб выведены за пределы топки для облегчения доступа к сварочным швам. Снаружи топки на трубах укреплены направляющие потока уходящих газов, которые позволяют равномерно по всей поверхности ребер удалить продукты сгорания.
На Фиг.1 показан вид спереди на водогрейный котел с открытой съемной крышкой.
На фиг.2 показан вид спереди на водогрейный котел.
На фиг.3 - увеличен вид Б по фиг.1.
На фиг.4 показан вид сзади на водогрейный котел.
На фиг.5 показан увеличенно вид А по фиг.4
На фиг.6 показан поперечный разрез водогрейного котла.
На фиг.7 показан увеличенно вид Г по фиг.6.
Водогрейный котел включает топку 1, заднюю 2 и переднюю 3 торцевые стенки, съемные боковые панели 4, верхнюю 5 и нижнюю 6 крышки, фланец 7 для крепления горелки, пульт управления 8, газоход 9 и водотрубный теплообменник 11, образованный трубами 12, распределитель обратки 13, распределитель подачи 14 и патрубки обратки 15 и подачи 16, водотрубный теплообменник 11 образован горизонтальными стальными, поперечно оребренными стальной лентой, в частности методом высокочастотной сварки, трубами 12, расположенными непосредственно в топочном пространстве по окружности параллельно друг другу и соединенными последовательно отводами 17 с образованием одного или нескольких змеевиков. Трубы 12 жестко закреплены только на задней торцевой стенке 2 котла, а в передней части трубы 12 приварены к позиционным пластинам 18, вместе с которыми они могут перемещаться вдоль позиционной шпильки 19 относительно котла. Задняя торцевая стенка 2 топки 1 выполнена в виде плоской плиты с цилиндрической водяной камерой, разделенной на две отдельные полости: распределитель обратки 13 и распределитель подачи 14, в которые врезаны патрубки обратки 15 и подачи 16, причем патрубок обратки 15 сообщен с распределителем обратки 13, который через отводы 20 распределителя обратки 13 сообщен с трубами 12 водотрубного теплообменника 11, которые через отвод 21 распределителя подачи 14 сообщены с распределителем подачи 14, сообщенным с патрубком подачи 16. Передняя торцевая стенка 3 топки 1 выполнена в виде плоской плиты с расположенной на ней неохлаждаемой съемной крышкой 22, выполненной с утеплением.
Отводы 17 труб 12 вынесены за пределы топки 1 для облегчения доступа к сварочным швам при ремонте.
Снаружи топки 1 на трубах 12 укреплены направляющие 23 (распределитель) потока уходящих газов.
Стальные трубы 12 могут быть расположены непосредственно в топочном пространстве параллельно друг другу в один или два ряда, отводы 17 (калач) выполнены на 180°.
В зависимости от типоразмера котла в нем могут быть размещены от 1 до 24 параллельных змеевиков.
Благодаря предлагаемому конструкторскому решению оребренные трубы 12 водотрубного теплообменника 11 могут свободно удлиняться, не создавая при этом никаких напряжений, выдерживая неограниченное количество циклов нагрева и охлаждения. Конструкция разборной и легкосъемной стенок котла не требует дополнительного восстановления изоляции и сокращает время ремонта.
Работа водогрейного котла
Сетевая вода через распределитель обратки 13 делится на несколько потоков со скоростями (ориентировочно 2 м/с), при этом вода через патрубок обратки 15 попадает в распределитель обратки 13, откуда через отводы 20 распределителя обратки 13 попадает в трубы 12 водотрубного теплообменника 11. Пройдя последовательно по нескольким трубам 11, нагретая вода через отвод 21 попадает в распределитель подачи 14, откуда через патрубок подачи 16 подается потребителю. Оребренные трубы водотрубного теплообменника 11 укреплены только на задней стенке 2 котла. В передней части трубы 12 приварены к позиционным пластинам 18, которые вместе с трубой 12 свободно перемещаются вдоль позиционной шпильки 19 относительно котла. Это позволяет компенсировать нагрузки, возникающие вследствие линейного удлинения. Кроме того, позиционные пластины 18 принимают на себя основную тепловую нагрузку, предотвращая перегрев передней стенки 3 котла. Не все дымовые газы возвращаются к передней стенке 3, а уходят сразу в газоход 9 по всей площади. Сгоревшие газы собираются в нижней части котла.
По сравнению с известными техническими решениями предлагаемое изобретение имеет следующие преимущества:
- котел удобен в эксплуатации и ремонтопригоден, так как любая вышедшая из строя труба или деталь распределителя потоков свободно может быть демонтирована и заменена новой непосредственно в котельной без специальных приспособлений;
- оребренные трубы теплообменника могут свободно удлиняться, не создавая при этом никаких напряжений;
- конструкция теплообменника предусматривает возможность резкого охлаждения и нагрева труб без возникновения механических напряжений, выдерживая почти неограниченное количество циклов нагрева и охлаждения, и имеет минимальное отложение накипи, не критичное для данного котла;
- топка котла имеет минимальное аэродинамическое сопротивление, так как не все дымовые газы возвращаются назад к передней стенке, а уходят сразу в газоход по всей площади, что позволяет подбирать горелки меньшего типоразмера и снижать уровень шума при работе горелки на полной мощности;
- конструкция разборной и легкосъемной стенки котла не требует дополнительного восстановления изоляции и сокращает время ремонта;
- отводы (повороты) труб вынесены за пределы топки для облегчения доступа к сварочным швам при ремонте.
Данное устройство было апробировано на базе ООО «Завода котельного оборудования», г.Туймазы.