ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ
HOT-WATER BOILER

Заявляемое в качестве изобретения техническое решение относится к области промышленной и коммунальной теплоэнергетики, а именно к теплоснабжению, и может быть использовано в конструкциях водогрейных котлов.
Известно техническое решение по свидетельству России №48216, МПК F24H 1/08, F24H 1/22, F24H 1/44, приоритет от 5 марта 2005 года на полезную модель "Водогрейный котел".
Известное техническое решение содержит бункер с топливом, топку с шурующей планкой, топочную камеру сгорания топлива и поверхности теплообмена, выполненные в виде пучков труб конвективной зоны.
Известное устройство не обеспечивает длительной надежной работы в напряженных температурных условиях, отличается невысоким коэффициентом полезного действия из-за невозможности обеспечения равномерного горения топлива.
Наиболее близким аналогом заявляемого устройства является техническое решение, описанное в патенте России №2358206, МПК F24H 1/00, приоритет от 26 января 2007 года на изобретение "Водогрейный котел", а также в свидетельстве России №68659, МПК F24H 1/08, приоритет от 26 января 2007 года на полезную модель "Водогрейный котел".
Известные технические решения содержат бункер для топлива, топку с решеткой, шурующей планкой и приводом, гидравлическую часть, а также систему принудительной подачи воздуха в топку котла. Решетка выполнена наклонной от бункера подачи топлива. Шурующая планка выполнена в виде маятника, образованного планкой и двумя боковинами, кинематически связанными при помощи оси поворота шурующей планки, смонтированной в полости котла на боковых его стенках с кривошипно-шатунным приводом. При перемещении шурующей планки по дуге, образующей основание топки решетки, твердое топливо перемещается по траектории движения шурующей планки, перемешивается, обеспечивая доступ кислорода воздуха ко всему объему сгорающего топлива. Привод шурующей планки придает ей при помощи кривошипно-шатунного механизма возвратно-поступательное движение.
Известные устройства отличаются невысоким коэффициентом полезного действия из-за невозможности обеспечения равномерного горения топлива.
Кроме того, известные устройства не обеспечивают длительной надежной работы в напряженных температурных условиях, а управление перемещением шурующей планки с помощью кривошипно-шатунного механизма приводит к проблемам в процессе эксплуатации, обслуживания и ремонта, что также снижает надежность работы известных устройств.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание устройства, обеспечивающего повышение коэффициента полезного действия при одновременном повышении надежности его работы.
Поставленная задача достигается тем, что водогрейный котел, содержащий топливный бункер, топку с решеткой, шурующей планкой и приводом, систему принудительной подачи воздуха в топку котла и гидравлическую часть, согласно изобретению дополнительно содержит предтопок с водоохлаждаемым экраном, отделяющим предтопок от топки, планку подачи топлива из бункера в предтопок, водоохлаждаемую решетку, расположенную в верхней части топки, и устройство золоудаления, выполненное в виде шнека, горизонтально установленного в нижней части топки, и электропривода, обеспечивающего возможность перемещения шнека, решетка топки выполнена в виде горизонтально расположенной водоохлаждаемой колосниковой решетки, шурующая планка, связанная с гидроприводом, выполнена водоохлаждаемой в форме полого параллелепипеда и содержит n равномерно закрепленных по всей ее длине водоохлаждаемых полых выталкивателей треугольной формы в профиле, выполненных по ширине водоохлаждаемой колосниковой решетки, при этом система принудительной подачи воздуха в топку выполнена в виде равномерно расположенных под водоохлаждаемой колосниковой решеткой регулирующих клапанов.
Заявляемое в качестве изобретения техническое решение представлено на чертежах, где:
на фиг.1 представлен общий вид заявляемого устройства;
на фиг.2 - схема движения воды в шурующей планке 6;
на фиг.3 - схема движения воды в колосниковой решетке 8.
1
n
1
n
В соответствии с чертежом (фиг.1) водогрейный котел содержит топливный бункер 1 с планкой подачи топлива 2, гидравлическую часть 3 котла, механическую топку 4, бункер шлакоудаления 5. Топка 4 включает водоохлаждаемую шурующую планку 6, шнек золоудаления 7 и горизонтально расположенную неподвижную водоохлаждаемую колосниковую решетку 8. Водоохлаждаемая шурующая планка 6 выполнена в форме полого параллелепипеда и содержит закрепленные по всей ее длине водоохлаждаемые полые выталкиватели 16…16 треугольной формы в профиле, выполненные по ширине колосниковой решетки 8. Водоохлаждаемая шурующая планка 6 с выталкивателями 16…16 предназначена для равномерного распределения топлива по всей водоохлаждаемой колосниковой решетке 8 и одновременного сталкивания образовавшегося шлака в бункер шлакоудаления 5. Величина хода водоохлаждаемой шурующей планки 6 регулируется концевыми выключателями (на чертеже не показаны). Шнек золоудаления 7 находится в нижней части топки 4 и предназначен для удаления мелких фракций шлака (золы). Топка 4 содержит также водоохлаждаемый экран 9, отделяющий предтопок 15 от топки 4.
В верхней части задней стенки котла расположен патрубок газохода 11 с шибером 10 для отвода дымовых газов. Водогрейный котел содержит также гидростанцию 13, которая содержит масляный бак, масляный насос и распределитель (на чертеже не показаны). Кроме того, имеется гидропривод 14, управляющий перемещением водоохлаждаемой шурующей планки 6, который содержит два гидроцилиндра и шланги, подключенные одним концом к гидроцилиндрам, а другим концом - к распределителю гидростанции 13 (на чертеже не показаны). Под водоохлаждаемой колосниковой решеткой 8 организована зона 17 для принудительной подачи воздуха, содержащая равномерно установленные по всей длине водоохлаждаемой колосниковой решетки 8 регулирующие клапаны 18. Устройство содержит также водоохлаждаемую решетку 19, расположенную в верхней части топочного блока 12. Водоохлаждаемая решетка 19 защищает нижнюю часть конвекционного пучка котла.
На фигуре 2 представлена схема движения воды в водоохлаждаемой шурующей планке 6. Охлаждение шурующей планки 6 осуществляется за счет отбора воды из нагнетательной линии насоса, а сброс осуществляют в обратную линию теплосети. Вода поступает в центральную трубу, а из нее, разделяясь на два потока, переходит в боковые водоохлаждаемые полые выталкиватели 16, совершая по ним кольцевое движение, затем снова собирается в центральной трубе. На фигуре 3 представлена схема движения воды в водоохлаждаемой колосниковой решетке.8.
Водогрейный котел работает следующим образом.
1
2
n
n
Топливо на водоохлаждаемую колосниковую решетку 8 подают в два этапа. На первом этапе топливо подают из бункера 1 с помощью планки подачи топлива 2 в предтопок 15, отделенный от топки 4 водоохлаждаемым экраном 9. Это позволяет ликвидировать подсосы воздуха в топку 4 через бункер 1 и предотвращает выбивание факела в бункер 1 с топливом. На втором этапе топливо из предтопка 15 первым выталкивателем 16 водоохлаждаемой шурующей планки 6, управляемой гидроприводом 14, выталкивается на водоохлаждаемую колосниковую решетку 8 и последующими выталкивателями 16…16 водоохлаждаемой шурующей планки 6 распределяется по всей колосниковой решетке 8, а шлак сталкивается последним выталкивателем 16 водоохлаждаемой шурующей планки 6 в бункер шлакоудаления 5. Под водоохлаждаемой колосниковой решеткой 8 организована зона принудительной подачи воздуха 17, куда принудительно подают воздух с помощью регулирующих клапанов 18. Воздух через щели в водоохлаждаемой колосниковой решетке 8 продувается через слой топлива и тем самым поддерживает горение. Образующиеся в процессе сгорания мелкие фракции шлака (зола) удаляются из топки 4 с помощью шнека золоудаления 7 и электропривода 20. Дымовые газы, образующиеся в процессе сгорания топлива, выводят через патрубок газохода 11 с шибером 10, расположенный в верхней части задней стенки котла.
Одно из преимуществ описанной выше конструкции водогрейного котла по сравнению с ближайшим аналогом заключается в том, что она позволяет увеличить поверхность теплопередачи и при тех же габаритах снимать дополнительное тепло, то есть увеличивать коэффициент полезного действия за счет включения водоохлаждаемых элементов: водоохлаждаемой шурующей планки 6 с водоохлаждаемыми выталкивателями 16, водоохлаждаемой колосниковой решетки 8, водоохлаждаемого экрана 9 и водоохлаждаемой решетки 19 в циркуляционный контур котла.
Другое преимущество описанной выше конструкции котла заключается в том, что топливо подается на колосниковую решетку 8 в два этапа: на первом этапе планкой 2 подачи топлива оно подается в предтопок 15, отделенный от топки 4 водоохлаждаемым экраном 9, что позволяет ликвидировать подсосы воздуха в топку 4 через бункер 1 и предотвращает выбивание факела в топливный бункер 1. Такое снижение неорганизованного поступления воздуха в топку 4 позволяет качественно регулировать коэффициент избытка воздуха и, следовательно, повысить коэффициент полезного действия котла.
Еще одно преимущество заявляемого технического решения по сравнению с ближайшим аналогом заключается в том, что оно имеет более простое и универсальное конструктивное решение, так как водоохлаждаемая полая шурующая планка 6 с водоохлаждаемыми полыми выталкивателями 16 позволяет не только равномерно распределять и перемещать топливо по всей колосниковой решетке, где топливо сгорает, но и своевременно сталкивать образовавшийся шлак в бункер шлакоудаления 5, что позволяет снизить расходы на обслуживание котла и исключить тяжелый ручной труд. Кроме того, в устройстве предусмотрено отдельное устройство золоудаления, выполненное в виде шнека, управляемого электроприводом, что также упрощает конструкцию устройства
Все элементы конструкции водогрейного котла изготавливают из коррозионно-стойких материалов, что также увеличивает надежность его работы.