ТЕПЛООБМЕННАЯ СЕКЦИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ЖАРОТРУБНОГО ВОДОГРЕЙНОГО КОТЛА

Полезная модель относится к жаротрубным водогрейным котлам с одной жаровой трубой, составляющей единое целое с корпусом котла, и вспомогательными дымогарными трубами, которая может быть использована в отопительных и водоснабжающих системах различных жилых объектов, а также на промышленных предприятиях.
Известен горизонтальный жаротрубный водогрейный котел, включающий теплообменную секцию, содержащую заполненный водой цилиндрический корпус с торцевыми трубными досками, внутри которых размещены жаровая труба и дымогарные трубы, закрепленные в отверстиях трубных досок. Для сжигания топлива в жаровой трубе котел снабжен газовой горелкой, для подачи горячих газов из жаровой трубы в дымогарные трубы - поворотной камерой (поворотным газоходом), а для отвода продуктов сгорания (топочных газов) в дымовую трубу - газоперепускным коробом.
(RU2137030, F22B 7/12, опубликовано 10.09.1999)
Известная теплообменная секция жаротрубного котла имеет следующие недостатки.
При малых объемах топки жаротрубных котлов при сжигании природного газа, дизельного топлива или топочного мазута жирные углеводы и смолы полностью не выжигаются, что приводит к интенсивному захламлению каналов дымогарных труб. Для увеличения турбулентности газовых потоков с целью снижения шламовых отложений в гладкоствольные дымогарные трубы вставляют спиральные турбулизаторы из жаростойких проволочных материалов. Однако, как показывает практика эксплуатации котлов, такое решение малоэффективно;
Кроме того, при естественной циркуляции водяного теплоносителя в котле низкие скорости его движения приводят к интенсивному выпадению взвешенных частиц в виде накипи, особенно в нижней части котла, формируя зоны интенсивной подшламовой коррозии на теплопередающих гладкоствольных поверхностях дымогарных труб. В результате осаждения взвешенных частиц накипи и покрытия ими нижних дымогарных труб жаротрубного котла температура этих труб становится выше температуры верхних, давление перегретых труб на трубную доску и напряжения в сварных швах резко возрастают, что приводит к появлению микротрещин, которые в дальнейшем увеличиваются до сквозных.
Задачей и техническим результатом полезной модели является повышение работоспособности теплообменной секции жаротрубного водогрейного котла, уменьшения скорости осаждения накипи на наружные поверхности дымогарных труб и уменьшение скорости осаждения шлама из продуктов сгорания топлива внутри дымогарных труб.
Технический результат достигается тем, что теплообменная часть горизонтального жаротрубного водогрейного котла включает цилиндрический корпус с торцевыми трубными досками, внутри которых размещены жаровая труба и дымогарные трубы, закрепленные в отверстиях трубных досок, причем на внутренней поверхности, по меньшей мере, части дымогарных труб, размещенных ниже уровня жаровой трубы, выполнены многозаходные, спиралевидно направленные канавки.
Технический результат также достигается тем, что на внешней поверхности, по меньшей мере, части дымогарных труб дополнительно имеются спиралевидно направленные выступы.
Технический результат также достигается тем, что внутри, по меньшей мере, части дымогарных труб, размещенных ниже уровня жаровой трубы, дополнительно установлены проволочные спиральные турбулизаторы, направление закручивания витков которых противоположно направлению закручивания многозаходных, спиралевидно направленных канавок.
Полезная модель может быть проиллюстрирована примером с использованием рис.1-2, где:
1 - корпус котла;
2 - жаровая труба;
3 - гладкоствольные дымогарные трубы;
4 - торцевые трубные доски;
5 - дымогарная труба с многозаходными, спиралевидно направленными канавками и выступами;
6 - спиралевидно направленные канавки;
7 - проволочные спиральные турбулизаторы.
Дымогарные трубы 5 с размерами ⌀60×2,5×2500 мм с многозаходными, спиралевидно направленными канавками изготавливали по следующей известной технологии. Гладкоствольную трубу закрепляли в кулачковом патроне шпинделя токарно-винторезного станка. Через трубу пропускали тягу, на одном конце которой размещали державку в виде цилиндра, на которой были закреплены инструмента в виде выступающих конусов с закругленной вершиной, а другой конец закрепляли в перемещаемом суппорте токарно-винторезного станка. Внешний диаметр спирали, описываемой рабочей частью инструментов, устанавливали большим, чем внутренний диаметр трубы. После включения вращения шпинделя токарно-винторезного станка и горизонтальной подачи суппорта танка державка с инструментами заходила в трубу и перемещалась внутрь нее, двигаясь вдоль оси трубы. При этом инструменты перемещались внутри трубы по винтовой линии вдоль оси трубы, формируя 4-хзаходные, спиралевидно направленные винтовые канавки 6 трапецеидального профиля. Время формирования канавок составило не более 6 мин.
В зависимости от высоты формируемых канавки инструментов и толщины трубы могут быть получены как дымогарные трубы 5 со спирально направленными канавками внутри трубы, так и дымогарные трубы 5 с сочетанием канавок внутри трубы со спиралевидно направленными выступами на их внешней поверхности.
Гладкоствольные дымогарные трубы 3 и дымогарные трубы 5 со спиральными канавками на ее внутренней поверхности и выступами на внешней поверхности, а также жаровую трубу 2, устанавливали в отверстия торцевых трубных досок 4 и закрепляли сваркой. Причем на половине дымогарных труб 5, размещенных ниже уровня жаровой трубы 2, были выполнены многозаходные, спиралевидно направленные канавки 6 и выступы.
Для повышение турбулизации потока газа внутрь 2-х дымогарных труб 5, размещенных ниже уровня жаровой трубы 2, были дополнительно установлены и приварены проволочные спиральные турбулизаторы 7 из жаропрочной проволоки диаметром 6 мм, направление закручивания витков которых противоположно направлению закручивания многозаходных, спиралевидно направленных канавок. После этого торцевые трубные доски сваркой соединяли с цилиндрическим корпусом котла.
Опыт эксплуатации теплообменной секции по полезной модели в составе горизонтального жаротрубного водогрейного котла показал, что при выполнении на части дымогарных труб, размещенных ниже уровня жаровой трубы, многозаходных, спиралевидно направленных канавок и выступов, в том числе канавок трапецеидального профиля на внутренней поверхности дымогарных труб, снижают осаждение накипи на наружные поверхности дымогарных труб и осаждение шлама внутри дымогарной трубы за счет более интенсивной турбулизации потока топочных газов. Дополнительно установленные проволочные спиральные турбулизаторы, направление закручивания витков которых противоположно направлению закручивания многозаходных, спиралевидно направленных канавок, также обеспечивают достижение поставленного результата.