СЕКЦИОННЫЙ ВОДОТРУБНЫЙ, ПАРОВОЙ, БЕЗБАРАБАННЫЙ, ЦЕЛЬНОСВАРНОЙ КОТЕЛ

Предлагаемая полезная модель относится к области теплоэнергетики, а именно, к производству секционных водотрубных, паровых, безбарабанных, цельносварных котлов малой и средней производительности.
Известна конструкция секционного водотрубного, парового котла, содержащего топку и конвективный газоход с конвективными поверхностями нагрева, выполненными в виде секций прямоугольной формы и подключенными к соответствующим коллекторам. Котел снабжен сепараторами пара, соединенными посредством опускных труб с нижним раздающим коллектором, а посредством пароотводящих труб с верхним собирающим коллектором, связанным с нижним раздающим коллектором трубами рециркуляции, при этом сепараторы пара сообщены между собой посредством уравнительной емкости, а секции поверхностей
нагрева установлены под углом к горизонту, находящимся в пределах от 3° до 45° (свидетельство на полезную модель РФ №5439, кл. F 22 B 21/34, опубл. 16.11.97 г.).
Совокупность сепараторов, уравнительной емкости и верхнего коллектора, связанного трубами рециркуляции с раздающим нижним коллектором, выполняет функции сепарационного барабана. Вместе с тем эти элементы изготавливают из стандартных труб и не требуют специального технологического оборудования.
Однако известная конструкция обладает следующими существенными недостатками:
- в месте подвода питательной воды в уравнительную емкость из-за возникновения малоциклового нагружения, вызванного условиями эксплуатации, возможно образование трещин в сварных швах, которые могут образоваться также при подаче относительно холодной воды с возникновением значительных гидравлических ударов в замкнутой емкости, что снижает надежность работы металла водотрубного парового котла, даже при соблюдении условий циклической прочности;
- скорости дымовых газов по мере их прохождения через прямоугольные секции, заполненные гладкими трубами, образующими конвективные поверхности нагрева, снижаются, вследствие снижения температуры дымовых газов, что снижает
тепловосприятие этих поверхностей нагрева из-за снижения коэффициентов теплопередачи, а при сжигании твердых топлив это может привести к заносу золой поверхностей нагрева, что также снижает коэффициент тепловой эффективности использования поверхностей нагрева. Все это приводит к снижению КПД котла и повышению температуры уходящих газов.
Указанные недостатки устранены в конструкции секционного водотрубного, парового, безбарабанного, цельносварного котла, наиболее близкого по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой конструкции.
Такой секционный водотрубный, паровой, безбарабанный, цельносварной котел включает топку и конвективные поверхности нагрева, выполненные в виде секций прямоугольной формы, состоящих из гладких труб и мембранных перегородок, отделяющих конвективные поверхности нагрева друг от друга, при этом имеются места, где проставки между гладкими трубами по всей высоте мембранных перегородок не установлены в местах входа дымовых газов в конвективные поверхности нагрева и выхода из них, установлены вертикальные сепараторы пара, соединенные посредством опускных труб с нижним раздающим коллектором, а посредством пароотводящих труб с верхним собирающим коллектором, связанным с нижним раздающим коллектором
трубами рециркуляции, на входах в которые установлены эжекторы для подвода питательной воды, причем сепараторы пара соединены между собой посредством уравнительной емкости, а секции поверхностей нагрева установлены под углом 3-45° к горизонту, при этом конвективные поверхности нагрева, расположенные по ходу движения дымовых газов, выполнены разновеликими по высотам с их уменьшением в сторону выхода дымовых газов из котла (свидетельство на полезную модель РФ №19902, кл. F 22 B 21/34, опубл. 10.10.2001 г. - прототип).
Известная конструкция обладает следующими недостатками:
- котловая вода, поступающая в трубы рециркуляции, содержит пар, который вызывает опасность образования паровых пробок, нарушающих условия работы естественной циркуляции и снижающих надежность работы гидравлической схемы котла,
- выполнение конвективных поверхностей нагрева разновеликими по высотам с их уменьшением в сторону выхода из котла дымовых газов приводит к разунификации секций конвективных поверхностей нагрева, что в свою очередь приводит к увеличению трудоемкости изготовления котла, а следовательно, увеличивает его стоимость,
- выполнение встроенной экономайзерной поверхности нагрева в габаритах последнего по ходу дымовых газов пучка конвективных
поверхностей нагрева создает значительные трудности по уплотнению мест подвода и отвода воды к экономайзерной поверхности нагрева, а также создание газоплотности в местах установки экономайзерной поверхности нагрева, что также увеличивает трудоемкость изготовления котла.
Техническим результатом полезной модели является создание новой конструкции секционного водотрубного, парового, безбарабанного, цельносварного котла, обладающего большой надежностью работы, а также невысокой трудоемкостью его изготовления.
Технический результат достигается в конструкции секционного, водотрубного парового, безбарабанного, цельносварного котла, включающего топку и конвективные поверхности нагрева, выполненные в виде секций прямоугольной формы, состоящих из гладких труб и мембранных перегородок, отделяющих конвективные поверхности нагрева друг от друга, при этом имеются места, где проставки между гладкими трубами по всей высоте мембранных перегородок не установлены в местах входа дымовых газов в конвективные поверхности нагрева и выхода из них, установлены вертикальные сепараторы пара, соединенные посредством опускных труб с нижним раздающим коллектором, а посредством пароотводящих труб с верхним собирающим
коллектором, связанным с нижним раздающим коллектором трубами рециркуляции, на входах в которые установлены эжекторы для подвода питательной воды, причем сепараторы пара соединены между собой посредством уравнительной емкости, а секции поверхностей нагрева установлены под углом 3-45° к горизонту, в котором согласно полезной модели, на прямых вертикальных участках гладких труб каждого эжектора по периметру выполнен ряд отверстий малого диаметра, куда поступает питательная вода, конденсирующая пар, находящийся в котловой воде, поступающей на вход в трубы рециркуляции, а в местах, где проставки в мембранных перегородках не установлены, дополнительно смонтированы проставки разной высоты, позволяющие регулировать сечение для прохода дымовых газов, а следовательно, и их скорость, что обеспечивает интенсификацию конвективного теплообмена, приводящего к снижению температуры уходящих газов, при этом конвективные поверхности нагрева выполнены одинаковой высоты.
В таком секционном водотрубном, паровом, безбарабанном, цельносварном котле выполнение на прямых вертикальных участках гладких труб каждого эжектора по периметру ряда отверстий малого диаметра, куда поступает питательная вода, конденсирующая пар, находящийся в котловой воде, поступающей
на вход в трубы рециркуляции, повышает надежность работы котла, а монтаж проставок разной высоты, в местах, где мембранные перегородки не установлены, позволяющий регулировать сечение для прохода дымовых газов, а следовательно, и их скорость, что обеспечивает интенсификацию конвективного теплообмена, приводящего к снижению температуры уходящих газов, обеспечивающий выполнение конвективных поверхностей нагрева одинаковой высоты, приводит к снижению трудоемкости изготовления котла.
Сопоставительный анализ заявляемой конструкции секционного водотрубного, парового, безбарабанного, цельносварного котла и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемой конструкции по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «новизна».
Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительный эффект, выражающийся в создании новой конструкции секционного водотрубного, парового, безбарабанного, цельносварного котла, обладающего большой надежностью работы и невысокой трудоемкостью его изготовления.
Использование заявляемой полезной модели в области теплоэнергетики обеспечивает ей соответствие критерию «промышленная применимость».
Предлагаемая полезная модель изображена на чертеже, где на фиг.1 представлен общий вид секционного водотрубного, парового, безбарабанного, цельносварного котла, на фиг.2 - разрез по А-А, на фиг.3 - узел установки эжектора на входе в каждую трубу рециркуляции, на фиг.4 - узел мембранной проставки.
Водотрубный паровой, безбарабанный, цельносварной котел, включает топку 1 и конвективные поверхности нагрева 2, выполненные в виде секций 3 прямоугольной формы, состоящих из гладких труб и мембранных перегородок 4, отделяющих конвективные поверхности нагрева 2 друг от друга, при этом имеются места, где проставки 5 между гладкими трубами по всей высоте мембранных перегородок 4 не установлены в местах входа дымовых газов в конвективные поверхности нагрева 2 и выхода из них, установлены вертикальные сепараторы пара 6, соединенные посредством опускных труб 7 с нижним раздающим коллектором 8, а посредством пароотводящих труб 9 с верхним собирающим коллектором 10, связанным с нижним раздающим коллектором 8 трубами рециркуляции 11, на входах в которые установлены эжекторы 12 для подвода питательной воды, причем сепараторы
пара 6 соединены между собой посредством уравнительной емкости 13, а секции 3 конвективных поверхностей нагрева 2 установлены под углом 3-45° к горизонту, при этом на прямых вертикальных участках гладких труб каждого эжектора 12 по периметру выполнен ряд отверстий 14 малого диаметра, куда поступает питательная вода, конденсирующая пар, находящийся в котловой воде, поступающей на вход в трубы рециркуляции 11, а в местах, где проставки 5 в мембранных перегородках 4 не установлены, дополнительно смонтированы проставки разной высоты 15, позволяющие регулировать сечение для прохода дымовых газов, а следовательно, и их скорость, что обеспечивает интенсификацию конвективного теплообмена, приводящего к снижению температуры уходящего газа, при этом конвективные поверхности нагрева 2 выполнены одинаковой высоты.
Секционный водотрубный, паровой, безбарабанный, цельносварной котел работает следующим образом.
Питательная вода подается через инжектор 12, установленный на входе в трубы рециркуляции 11, откуда в нижний раздающий коллектор 8, из которого через нижние горизонтальные трубы топочных прямоугольных секций 3 образовавшаяся пароводяная смесь по вертикальным трубам топочных секций поступает в верхние горизонтальные трубы, входящие в верхний собирающий
коллектор 10, частично разделяясь на пар и воду, откуда, отделенная от пара часть воды по трубам рециркуляции 11 постает в нижний раздающий коллектор 8, а затем - в прямоугольные секции 3 конвективных поверхностей нагрева 2. минуя пароотводящие трубы 9 и сепараторы пара 6, уменьшая тем самым их гидравлическое сопротивление, другая часть пароводяной смеси по пароотводящим трубам 9 поступает в сепараторы пара 6, где происходит окончательное отделение воды от пара. Отсепарированный в сепараторах 6 пар соединяется в общем трубопроводе и отводится из котла, а отсепарированная в них вода собирается в водяных объемах сепаратора пара 6 и опускными трубами 7 отводится в нижний раздающий коллектор 8 и вместе с питательной водой из труб рециркуляции 11 поступает в прямоугольные секции 3 конвективных поверхностей нагрева 2.
Выполнение на прямых участках гладких труб каждого эжектора 12 по периметру ряда отверстий 14 малого диаметра для подвода питательной воды, конденсирующей пар, находящийся в котловой воде, на входах в трубы рециркуляции 11, что повышает надежность работы контура естественной циркуляции котла, что в свою очередь повышает надежность работы котла в целом, а монтаж проставок разной высоты 15 в местах, где проставки 5 в мембранных перегородках 4 не установлены, позволяет регулировать сечение для
прохода дымовых газов, а следовательно, и их скорость, что обеспечивает интенсификацию конвективного теплообмена, приводящего к снижению температуры уходящих газов, при этом конвективные поверхности нагрева 2 выполнены одинаковой высоты, что уменьшает трудоемкость изготовления котла.
Указанные преимущества выгодно отличают заявляемую конструкцию секционного водотрубного, парового, безбарабанного, цельносварного котла от прототипа.