Котел с принудительной циркуляцией
BOILER WITH FORCED CIRCULATION

Изобретение относиться к области получения тепла и пара и может быть использовано при создании прямоточных паровых и водогрейных котлов.
Известен котел с принудительной циркуляцией, содержащий топочную камеру, выполненную из горизонтальных труб, соединенных между собой коллекторами, и конвективную часть (патент RU №2362094, кл. F24H/12, опубл. 20.07.2009).
Недостатком известного котла с принудительной циркуляцией является трудоемкость изготовления и ремонта, обусловленная большим количеством сварочных и сборочных работ. А также недостаточным КПД в следствии не оптимального распределения температур теплоносителя относительно дымовых газов.
Техническая проблема заключается в устранении отмеченных недостатков. Технический результат, на достижение которого направленно настоящее изобретение, заключается в экономичности работы котла с принудительной циркуляцией без увеличения мощности.
Проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что в котле с принудительной циркуляцией содержащем топочную камеру, выполненную из экранных труб и расположенную за ней конвективную часть, согласно изобретению конвективная часть выполнена из нескольких параллельно расположенных пакетов, образованных из вертикальных коллекторов, которые соединены между собой сверху и снизу горизонтальными трубами, а между ними - горизонтальными оребренными или гладкими трубами, соединенными между собой зигзагообразно через отводы, где один конец змейки приварен к одному коллектору, а другой - к другому вертикальному коллектору, таким образом что при расположении пакетов в ряд, трубы, соединенные зигзагообразно, будут расположены в шахматном порядке относительно аналогичных труб соседнего пакета, при этом сами пакеты соединены между собой также зигзагообразно через отводы, приваренные к вертикальным коллекторам.
На фиг. 1 представлена аксонометрия котла;
на фиг. 2 - вид сбоку;
на фиг. 3 - вид спереди;
на фиг. 4 - вид сверху;
на фиг. 5 - разрез А-А на фиг.2;
на фиг. 6 - разрез В-В на фиг.3;
на фиг. 7 - узел С на фиг.6;
на фиг. 8 - аксонометрия топочной части;
на фиг. 9 - аксонометрия конвективной части;
на фиг. 10 - аксонометрия пакета конвективной части.
Котел с принудительной циркуляцией содержит топочную камеру 1 (Фиг. 1, 8) и конвективную часть 2 (Фиг. 1, 9). Топочная камера выполнена из экранных труб 3 и коллекторов 13. Конвективная часть 2 выполнена из пакетов 4 (Фиг. 1, 6 , 10) образованных из вертикальных коллекторов 5 (Фиг. 9, 10), горизонтальных труб 6 (Фиг. 5, 10), и зигзагообразных труб 7 (Фиг. 10)
Котел оснащен воздушниками 16 дренажами 8. Горячая вода из котла поступает к потребителю по магистрали 9 и возвращается обратно в котел по магистрали 10.
Предлагаемый котел с принудительной циркуляцией в составе котельной(не показано) работает следующим образом. Топливо и воздух подаются через горелку 11 в топочную камеру 1, где топливо сгорает с выделением тепла. Продукты сгорания охлаждаются в конвективной части 2 и выбрасываются в дымовую трубу (не показано). Тепло, полученное при сгорании топлива, воспринимается водой через поверхности нагрева- коллекторы 5, экранные трубы 3, трубы 6, и зигзагообразные трубы 7 конвективной части 2. Перегородки 12 (Фиг. 4), установленные в коллекторах 13, заставляют воду менять направление движение по экранным трубам, как показано стрелками. Перегородки 12 в коллекторах 13 расположены так, что потоки воды направляются по одинаковому количеству труб 3. Это позволяет иметь одинаковую скорость воды в экранных трубах, за счет чего уменьшаются тепловые и гидравлические развертки в топочной части.
Теплоноситель от потребителя поступает через магистраль 10, являющуюся также крайним коллектором последнего пакета конвективной части котла, затем, нагреваясь в трубах 6 и 7, где оребренные трубы 7 закрыты с внешней стороны отражающими пластинами 14(Фиг. 7) для увеличения теплопередачи с ребра трубы и равномерного распределения уходящих газов по сечению конвективной части, перемещается в другой вертикальный коллектор 5 того же пакета 4, где через отводы 15 (Фиг. 4) попадает в следующий пакет и аналогично как и в первом пакете теплоноситель перемещается к другому коллектору того же пакета по трубам 6 и оребренным трубам 7 (Фиг. 5), которые располагаются в шахматном порядке относительно аналогичных труб 7 соседнего пакета 4 (Фиг. 6, 7). Аналогично теплоноситель перемещается последовательно по всем пакетам(количество пакетов определяется для каждого типа размера котла), расположенным параллельно друг к другу и из коллектора 5 (Фиг. 1, 4 , 9) ближнего пакета к топочной камере перемещается также через отводы 15 в коллектор 13 (Фиг. 1, 4) топочной камеры откуда распределяется по экранным трубам топочной камеры, где догреваясь до заданной температуры, через патрубок подачи 9 подается потребителю. Благодаря встречным потокам температур уходящих газов и теплоносителя в конвективной части, а также большой площади поверхности конвективной части за счет оребренных труб, расположенных в шахматном порядке, достигается максимальный эффект теплопередачи и соответственно высокий КПД.
При эксплуатации, после остановки котла, для его опорожнения открываются дренажные краны 8, а при заполнении его водой открываются воздушные краны 16 (при закрытых дренажах).
Таким образом, использование в предложенном котле с принудительной циркуляцией топочной части из экранных труб и расположенной за ней конвективной части из нескольких пакетов, образованных из вертикальных коллекторов, к которым приварены сверху и снизу горизонтальные трубы, а между ними оребренные трубы, соединенные между собой зигзагообразно через отводы, с двух концов приваренных к вертикальным коллекторам, которые последовательно соединены между собой отводами. Пакеты устанавливаются параллельно друг другу таким образом, что зигзагообразно соединенные оребренные трубы располагаются в шахматном порядке. Такая конструкция позволяет компактно разместить большую поверхность теплопередающей поверхности с возможностью хорошей циркуляции теплоносителя со встречными потоками температур уходящих газов и воды. Все это соответственно повышает КПД. Упрощает его конструкцию, повышает ремонтопригодность и экономичность в работе сравнительно с прототипом; дает возможность создания множества вариантов однотипных котлов различной мощности.