КОТЕЛ ВОДОГРЕЙНЫЙ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к теплоэнергетике, конкретнее к отопительным водогрейным котлам, работающим на твердом топливе, и может быть использована для децентрализованного теплоснабжения и горячего водоснабжения жилых, производственных и общественных зданий.
Уровень техники
Известен водогрейный котел, содержащий металлический корпус с водяной рубашкой, размещенную в корпусе камеру сгорания с дверцей для загрузки топлива, и блок дымогарных труб, сообщенных с камерой сгорания (см. патент на полезную модель №52987, MПK: F24H 1/00, опубл. 2006.04.27). Котел предназначен для работы на твердом топливе, использование которого ведет к интенсивному загрязнению дымогарных труб и образованию в них мазутно-сажевого налета, ведущего к уменьшению проходного сечения газоходного канала и ухудшению теплообмена. Для очистки дымогарных труб в упомянутом решении предусмотрены дверца, выполненная в передней стенке корпуса, форсунка для дополнительной подачи кислорода в дымогарные трубы, и короб для сбора остатков продуктов сгорания, размещенный в задней части котла и снабженный люком для удаления остатков.
В котлах, работающих только на газообразном топливе практически полностью исключено засорение дымогарных труб и образование на них мазутно-сажевого налета. Для котлов, работающих на твердом топливе проблема очистки газоходов имеет важное значение, т.к. проходные отверстия труб быстро «зарастают» отложениями, за счет чего ухудшается теплообмен, снижается эффективность работы котла. Поэтому очистку дымогарных труб требуется производить достаточно часто.
Известно решение котла-утилизатора (авторское св-во №305784, MПK: F28G 3/12, опубл. 26.10.73 г.), в котором применено устройство очистки внутренних поверхностей дымогарных труб, представляющее собой постоянно размещенные внутри труб пластинчатые скребки, шарнирно соединенные с валами приводных шестерен, установленных над крышкой котла. Пластины периодически приводятся во вращение и соскребают нагар с труб. Такое решение проблемы является сложным и ведет к значительному удорожанию котла.
Известен жаротрубный-водотрубный котел, в котором для облегчения очистки газоходов дымогарные трубы выполнены с возможностью выдвижения из корпуса (авторское св-во RU №88531, MПK: F28G 3/12, опубл. 17.10.49 г.).
В основной же массе известных водогрейных отопительных котлов очистку дымогарных труб от отложений продуктов горения осуществляют через съемные крышки или люки. Очистка круглых труб достаточно трудоемка и может быть осуществлена преимущественно с выталкиванием отходов в объем дымохода, либо требует применения специальных конструкций щеток-ершей.
В качестве наиболее близкого, по наличию сходных конструктивных признаков, аналога для заявляемого решения принята конструкция водогрейного котла, работающего на твердом топливе, представленная в патенте SU №2213907, MПK: F23C 11/00, опубл. 2003.10.10. Упомянутый котел содержит корпус с водяной рубашкой, расположенную внутри корпуса топочную камеру с люком для загрузки и розжига твердого топлива, отходящий вниз от камеры и отделенный от нее колосниковой решеткой зольник с люком для подачи атмосферного воздуха и удаления шлаков, и блок дымогарных теплообменных труб, стенки которых соприкасаются с водяной рубашкой. Недостатком известного решения является трудоемкость очистки дымогарных труб, а также их малая теплообменная поверхность.
Раскрытие полезной модели
Целью заявляемой полезной модели является повышение эффективности и надежности работы котла и обеспечение удобства его обслуживания.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в облегчении очистки дымогарных труб при одновременном увеличении площади теплообменной поверхности.
Поставленная задача решена и упомянутый технический результат достигнут благодаря тому, что в водогрейном котле, предназначенном для работы на твердом топливе и содержащем корпус с водяной рубашкой, расположенные в корпусе топочную камеру, зольник, отделенный от камеры колосниковой решеткой, и блок дымогарных теплообменных труб, стенки которых соприкасаются с водяной рубашкой, согласно заявляемой полезной модели, дымогарные трубы выполнены с прямоугольным поперечным сечением.
Прямоугольные трубы имеют ровные стенки, что значительно облегчает снимание с таких поверхностей мазутно-сажевых отложений. Значительно упрощается конструкция очистных скребков, в простейшем случае можно использовать обычную кочергу. В процессе очистки продукты нагара легко извлекаются из труб наружу. При этом, чем больше соотношение сторон поперечного сечения трубы, тем легче осуществлять ее очистку.
Вместе с тем, трубы с прямоугольным поперечным сечением имеют поверхность теплообмена, значительно больше, нежели трубы круглого сечения.
Одним предпочтительным случаем реализации заявляемого котла является исполнение дымогарных труб с прямоугольным поперечным сечением, характеризующимся значительным превышением длины одной стороны над другой. Соотношение сторон поперечного сечения в этом случае можно представить как 1:(10÷20). Щелеобразные отверстия таких труб очень просто прочищаются обычным Г-образным скребком. Вместе с тем такие трубы позволяют получить наибольшую возможную площадь теплообмена. В одном блоке можно в один ряд расположить большое количество таких труб, за счет чего значительно увеличить площадь теплообмена котла, повысив тем самым его КПД.
Дымогарные трубы в котле могут быть смонтированы с вертикальным расположением продольной оси (вертикальный отвод), с горизонтальным расположением (горизонтальный или боковой отвод), а также под любым другим произвольным углом к линии горизонта.
В случае котла с горизонтальным отводом дымовых газов, предпочтительным является размещение дымогарных труб в блоке так, чтобы высота трубы превышала ее ширину.
В другом конкретном случае реализации полезной модели поперечное сечение труб может характеризоваться соотношением сторон 1:(1÷10). В этом случае дымогарные трубы, обычно располагают в блоке в несколько рядов друг за другом.
В случае горизонтального отвода газов предпочтительным является размещение труб в блоке «с установкой на ребро», т.е. когда одна из диагоналей поперечного сечения трубы ориентирована вертикально. Можно сказать, что поперечное сечение трубы в блоке имеет вид ромба. В процессе работы котла, уносимые с дымовыми газами твердые частицы золы и пепла оседают в дымогарных трубах, опускаясь вниз, в нижний угол трубы, при этом средняя наиболее широкая проходная часть трубы остается свободной, что позволяет увеличить промежуток времени между чистками. Скопившиеся в нижнем углу отложения легко удаляются в процессе чистки.
В некоторых случаях исполнения котла, очистку дымогарных труб можно производить через дверцу для загрузки топлива. В других случаях в котле может быть выполнен отдельный люк для доступа к дымогарным трубам.
Корпус котла, предпочтительно, имеет форму прямоугольника. Дымогарные трубы изготавливают из листовой стали толщиной не менее 3 мм, например, методом гибки с последующей сваркой.
В качестве топлива может быть использовано любое известное твердое топливо, однако предпочтительным является использование каменного или бурого угля и дров с длиной менее 500 мм.
Возможно использование котла для нагревания различных жидкостей, в том числе идущих на различные производственные нужды.
Краткое описание чертежей
Конструкция водогрейного котла поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен котел, общий вид; На фиг.2 - котел, общий вид в разрезе;
На фиг.3 и 4 - показаны частные случаи выполнения поперечного сечения труб.
Осуществление полезной модели
Водогрейный котел (см. фиг.1) содержит металлический корпус 1 с водяной рубашкой 2, топочной камерой (топкой) 3, зольником 4, отделенным от топочной камеры колосниковой решеткой 5. Над топочной камерой 3 размещен блок дымогарных труб 6. Трубы 6 окружены водяной рубашкой корпуса. В панели корпуса 1 выполнены люк 7 для загрузки топлива, люк 8 для удаления отходов горения из зольника и люк 9 для очистки дымогарных труб.
Котел работает следующим образом. В топочную камеру 3 через дверцу люка 7 загружают твердое топливо 10 и обеспечивают его сгорание. Выделяющиеся при этом газы отводятся за счет естественной тяги через дымогарные трубы 6. Поверхности труб являются теплообменными поверхностями котла, через которые осуществляется передача тепла отходящих газов к нагреваемой жидкости, используемой на производственные или отопительные нужды.
Периодически осуществляют очистку дымогарных труб 6, для чего открывают люк 9 и посредством скребка очищают трубы 6, при этом сажа ссыпается в топку и далее через колосниковую решетку попадает в зольник 4, откуда удаляется вместе с другими отходами горения.
В предлагаемом котле обеспечивается простота обслуживания и возможность постоянного поддерживания теплопередающих поверхностей в рабочем состоянии, что способствует нагреву воды с максимальной теплоотдачей.
Исполнение труб 6, представленное на фиг.1, обеспечивает значительное увеличение теплообменной поверхности.
Представленный на фиг.1-2 котел с горизонтальным отводом дымогарных труб, иллюстрирует заявляемое решение, однако не ограничивает возможностей его использования для случаев с вертикальным или наклонным отводом дымогарных труб.
На фиг.3 показано исполнение теплообменных дымогарных труб с прямоугольным поперечным сечением, характеризующимся соотношением сторон 1:2. Дымогарные трубы скомпонованы в блоке в два ряда, расположенные один над другим.
На фиг.4 иллюстрировано возможное использование дымогарных труб с квадратным поперечным сечением (частный случай прямоугольного). Предпочтительным в этом случае является размещение труб в блоке с диагональной ориентацией (положение «на ребро»), т.е. когда одна из диагоналей поперечного сечения ориентирована вертикально. Поперечное сечение трубы в этом случае имеет вид ромба. Расположенное в нижней части трубы углубление (нижний угол ромба сечения) представляет собой естественную воронку, которая способствует скатыванию в нее частиц золы и сажи, унесенных поднимающимся по трубе газом частички оседают в нижнем углу трубы, что также способствует облегчению очистки трубы.
Предлагаемый котел отличается простотой изготовления и надежностью в работе.