КОНВЕКТИВНЫЙ БЛОК ВОДОГРЕЙНОГО КОТЛА
CONVECTION BLOCK OF HOT WATER BOILER

Изобретение относится к котельной технике и может быть использовано в водогрейных котлах прямоугольной формы.
Известен конвективный блок водогрейного котла, включающий конвективный газоход, снабженный теплообменными поверхностями, содержащими поперечно обтекаемые продуктами сгорания трубные пучки (см. Котлы малой и средней мощности и топочные устройства. Каталог-справочник. - М.: НИИЭ ИНФОРМЭНЕРГОМАШ, 1983. - 200 с. (с. 108, рис. 90 - Котел типа КВ-ТС-4-150 и с. 110-111, рис. 91 - Котел типа КВ-ТС-6,5-150).
Известен также конвективный блок водогрейного котла, содержащий два конвективных газохода, снабженных теплообменными поверхностями, содержащими поперечно обтекаемые трубные пучки, гидравлически связанные с продольными коллекторами котла (см. Котлы водогрейные, Гефест: ОАО «Бийский котельный завод»).
Основными недостатками данных конструкций являются:
- технологическая сложность изготовления трубчатых элементов, требующая отдельного шаблона для каждой детали, выполненной в виде рамной конструкции, ввариваемой в вертикальные стояки конвективного газохода;
- нерациональное использование объема шахты конвективного газохода, в виде наличия пустот по высоте газохода, между блоками конвективных поверхностей;
- наличие вертикальных участков труб в рамных трубных конструкциях в конвективных газоходах, и как следствие, продольное их обтекание дымовыми газами, снижающее интенсивность теплообмена на их поверхностях
Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, состоит в упрощении технологии изготовления конвективных газоходов и интенсифицирование теплообмена в конструктивных решениях газоходов.
Техническим результатом является интенсификация теплообмена при упрощении технологии изготовления конвективных газоходов и повышении их ремонтопригодности, эффективное использование объема шахты.
Для решения поставленной задачи конвективный блок водогрейного котла, содержащий конвективные газоходы, снабженные теплообменными поверхностями, содержащими поперечно обтекаемые трубные пучки, гидравлически связанные с продольными коллекторами котла, отличается тем, что верхние коллекторы котла сообщены поперечным прямолинейным коллектором, размещенным у заднего фронта котла, при этом теплообменные поверхности, размещенные в конвективных газоходах, содержат прямолинейные поперечно обтекаемые коридорные трубные пучки, включающие пары консольных поперечных верхних и нижних коллекторов, которые сообщены с соответствующей половиной вертикальных трубок, образующих вертикальные конвективные панели, при этом каждый поперечный консольный коллектор сообщен посредством вертикального патрубка с соответствующим верхним или нижним продольными коллекторами котла, при этом конвективный блок содержит конвективно-лучистый газоход, отделенный камерой инерционного осаждения летучей золы от конвективного газохода, причем входное окно конвективно-лучистого газохода, примыкающее к топке, размещено у одной из боковых стенок котла, а его выходное окно размещено у противоположной стенки котла, кроме того, входное окно конвективного газохода размещено у боковой стенки котла, противоположной стенке, примыкающей к выходному окну конвективно-лучистого газохода, при этом камера инерционного осаждения летучей золы открыта снизу в приемную камеру золы, сообщенную с каналом золоудаления, причем пространство конвективного газохода открыто снизу в приемные камеры золы, число которых соответствует числу каналов этого газохода, кроме того, одна из боковых стенок конвективно-лучистого газохода, выполнена с дверцей, установленной над нижним продольным коллектором котла, аналогичные дверцы установлены для каждого канала последующих конвективных газоходов, кроме того, одна из боковых стенок каждой из приемных камер золы выполнена с дверцей в их нижней зоне. Кроме того, боковые стенки конвективного газохода снабжены дверцами, выполненными с возможностью обеспечения доступа в пространство конвективного блока.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
Признаки изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач.
Признак, указывающий, что «верхние коллекторы котла сообщены поперечным прямолинейным коллектором, размещенным у заднего фронта котла» обеспечивают сброс нагретой воды на ту сторону котла, которая снабжена патрубком отбора горячей воды потребителю.
Признаки «…теплообменные поверхности, размещенные в конвективных газоходах, содержат прямолинейные поперечно обтекаемые коридорные трубные пучки, включающие пары консольных поперечных верхних и нижних коллекторов, которые сообщены с соответствующей половиной вертикальных трубок, образующих вертикальные конвективные панели…» минимизируют выпадение золы на тепловоспринимающих элементах конвективной части.
Признаки, указывающие, что «при этом каждый поперечный консольный коллектор сообщен посредством вертикального патрубка с соответствующим верхним или нижним продольными коллекторами котла», обеспечивают водообмен в конвективном блоке - подвод и отвод воды в тепловоспринимающие элементы конвективного блока.
Признаки, указывающие, что «конвективный блок содержит конвективно-лучистый газоход, отделенный камерой инерционного осаждения летучей золы от конвективного газохода», обеспечивают быстрое охлаждение газового потока в конвективно-лучистом газоходе и, соответственно, снижение его скорости и выпадение основной массы зольных частиц, перед вводом в конвективный блок.
Признаки, указывающие, что «входное окно конвективно-лучистого газохода, примыкающее к топке, размещено у одной из боковых стенок котла, а его выходное окно размещено у противоположной стенки котла, кроме того, входное окно конвективного газохода размещено у боковой стенки котла, противоположной стенке, примыкающей к выходному окну конвективно-лучистого газохода», обеспечивают разворот газовой струи от одного борта котла к другому и также способствуют снижению ее скорости и выпадению зольных частиц в процессе движения в конвективном блоке.
Признаки, указывающие, что «камера инерционного осаждения летучей золы открыта снизу в приемную камеру золы, сообщенную с каналом золоудаления, причем пространство конвективного газохода открыто снизу в приемные камеры золы, число которых соответствует числу каналов этого газохода», обеспечивают прием выпадающих частиц золы и возможность удаления их массы при чистке.
Признаки, указывающие, что «одна из боковых стенок конвективно-лучистого газохода выполнена с дверцей, установленной над нижним продольным коллектором котла, аналогичные дверцы установлены для каждого канала последующих конвективных газоходов, кроме того, одна из боковых стенок каждой из приемных камер золы выполнена с дверцей в их нижней зоне», обеспечивают доступ в пространство конвективного блока котла и удаление из него золы.
Признаки дополнительного пункта формулы изобретения обеспечивают доступ в пространство конвективного газохода конвективного блока котла и удаление из него золы.
На фиг. 1 показан общий вид конвективного блока водогрейного котла, на фиг. 2 показан разрез Α-A конвективного блока водогрейного котла, на фиг. 3 показан разрез Б-Б конвективного блока водогрейного котла.
На чертежах показаны конвективно-лучистый газоход 1, конвективные газоходы 2, трубные пучки 3, продольные верхние 4, 5 и нижние 6, 7 коллекторы котла, поперечный прямолинейный коллектор 8, лучисто-конвективный узел 9, пары консольных поперечных верхних 10, 11 и нижних 12, 13 коллекторов, вертикальные конвективные панели 14, 15, вертикальный патрубок 16, камера 17 инерционного осаждения летучей золы, входное окно 18 конвективно-лучистого газохода 1, выходное окно 19 конвективно-лучистого газохода 1, входное окно 20 конвективного газохода, окна 21 для прохода и поворота в них дымовых газов, плавниковые панели 22-26, приемная камера 27 золы и шлака конвективно-лучистого газохода 1, приемные камеры 28 золы конвективного газохода 2, дверцы 29, 30 и 31.
Конвективный блок водогрейного котла включает газоходы: конвективно-лучистый газоход 1 и конвективные газоходы 2. Его теплообменные поверхности содержат поперечно обтекаемые трубные пучки 3, гидравлически связанные с продольными верхними 4, 5 и нижними 6, 7 коллекторами котла. Верхние коллекторы 4, 5 котла сообщены поперечным прямолинейным коллектором 8, размещенным у заднего фронта котла.
Для снижения вероятности заноса поверхности нагрева конвективного блока, содержащего лучисто-конвективный газоход 1, предусмотрено предварительное осаждение летучей золы, что обеспечивается лучисто-конвективным узлом 9 и камерой 17 инерционного осаждения летучей золы от конвективного газохода 2, ниже которой размещена приемная камера 27 золы и шлака, выполненная с возможностью удаления из нее золы совместно со шлаком в золовой канал. Лучисто-конвективный узел 9 конвективного блока ограничен по оси котла плавниковыми панелями 22 и 23, снабженными соответствующими боковыми проемами (окнами 18 и 19) для прохода газов. Причем входное окно 18 конвективно-лучистого газохода 1, примыкающее к топке, размещено у одной из боковых стенок котла, а его выходное окно 19 размещено у противоположной стенки котла. При этом камера 17 инерционного осаждения летучей золы открыта снизу в приемную камеру 27 золы, сообщенную с каналом золоудаления.
Для контроля за возможным выпадением золы в лучисто-конвективном узле 9 и, при необходимости, чистки его нижней зоны используют дверь 29.
Конвективный узел конвективных газоходов 2 конвективного блока котла конструктивно схож с лучисто-конвективным узлом 9 и состоит из вертикальных труб, образующих коридорный трубный пучок, обуславливающий поперечное обтекание его продуктами сгорания, состоит из трех конвективных газоходов 2, которые образованы вертикальными плавниковыми панелями 22-26, с окнами 20 и 21 для прохода и поворота в них дымовых газов. Входное окно 20 конвективного газохода 2 размещено у боковой стенки котла, противоположной стенке, примыкающей к выходному окну 19 конвективно-лучистого газохода. Вертикальные плавниковые панели 22-26 состоят из симметричных левой и правой частей, образованных вертикальным рядом труб, вваренных в верхний и нижний коллекторы 5 и 7, разрезанные посередине и заглушенные на сварке по концам. При этом плавниковые панели 22-26 посередине имеют вертикальный плавниковый разъем. Плавниковые панели 22-26 вверху и внизу содержат перегородки, исключающие перетекание дымовых газов поверх и под ними (на чертежах не обозначены). В нижней части конвективные газоходы 2 открыты на осадительные камеры 28, снабженные внизу дверцами 29, 30 и 31 для удаления летучей золы.
Конвективный блок водогрейного котла работает следующим образом.
Дымовые газы, содержащие в своем объеме частицы золы, из пространства топки попадают в лучисто-конвективный узел 9 конвективного блока (через окно 18 сбоку первой плавниковой трубчатой панели 14). Конвективно-лучистый газоход 1 обеспечивает (из-за интенсивного лучисто-конвективного теплообмена) охлаждение дымовых газов и уменьшение вследствие этого их объема, и, как следствие, снижение скорости движения газов. На выходе из лучисто-конвективного узла 9 за окном плавниковой панели 19 расположена камера 17 инерционного осаждения летучей золы, в которой в результате резкого падения скорости дымовых газов происходит интенсивное выпадение основной массы летучей золы, которая осаждается в приемную камеру 27 золы, откуда по мере накопления удаляется через поворотный затвор в золовой канал.
В процессе перемещения газов, последние отдают свое тепло воде, прокачиваемой через теплоснимающие элементы котла.
Конвективные газоходы 2 обеспечивают движение газов до выходного дымового короба (на чертежах не показан), что обеспечивает при проходе газами поворотов в движении выпадение из газового потока летучей золы. Это, в свою очередь, уменьшает объем золы, выбрасываемой в атмосферу.
Механическая очистка трубных поверхностей конвективных газоходов осуществляется через дверцы 31, выполненные в боковых стенках конвективной части котла. Удаление шлака из топки и золы, выпавшей в конвективно-лучистом газоходе 1 и конвективных газоходах 2, может быть осуществлено различными способами в зависимости от конструкции топочного устройства. В данном техническом решении сброс шлака осуществляется в канал золоудаления (на чертежах не обозначен).
Вертикальные трубы, составляющие трубные пучки конвективного блока, имеют одинаковую длину и не требуют индивидуальных шаблонов. Это позволяет рационально использовать объем конвективных газоходов, а также упрощает изготовление конвективного блока.