ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ
HOT-WATER BOILER

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в водогрейных котлах.
Известен водогрейный котел, содержащий вертикально расположенный корпус с топкой и внешней конвективной камерой, охватывающей топку и сообщенной с ней, горелку, установленную в крышке котла в зоне топки, выпускное отверстие, выполненное в корпусе котла вблизи его крышки, подводящий и отводящий коллекторы, размещенные соответственно вблизи днища котла и вблизи крышки котла, и поверхности нагрева, подсоединенные к подводящему и отводящему коллекторам и включающие экранную и конвективную части, расположенные соответственно в топке и во внешней конвективной камере и выполненные в виде водяных рубашек, причем внешняя конвективная камера сообщена с топкой через кольцевой зазор, образованный водяной рубашкой экранной части и днищем котла (авторское свидетельство СССР №227567, МПК F24H 1/38, 1968).
Однако известный котел характеризуется недостаточными КПД, надежностью, прочностью, компактностью и технологичностью, а также сложен в изготовлении.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение КПД котла, его надежности, прочности, компактности и технологичности, а также упрощение в его изготовлении и разборке во время его ремонта.
Поставленная задача решается тем, что в водогрейном котле, содержащем вертикально расположенный корпус с топкой и внешней конвективной камерой, охватывающей топку и сообщенной с ней, горелку, установленную в крышке котла в зоне топки, выпускное отверстие, выполненное в корпусе котла вблизи его крышки, подводящий и отводящий коллекторы, размещенные соответственно вблизи днища котла и вблизи крышки котла, и поверхности нагрева, подсоединенные к подводящему и отводящему коллекторам и включающие экранную и конвективную части, расположенные соответственно в топке и во внешней конвективной камере и выполненные в виде водяных рубашек, причем внешняя конвективная камера сообщена с топкой через кольцевой зазор, образованный водяной рубашкой экранной части и днищем котла, согласно изобретению водяные рубашки экранной и конвективной частей образованы концентрично расположенными внутренними и внешними цилиндрами, между которыми размещены спиралевидные стенки, а конвективная часть дополнена ребрами, установленными на внешнем цилиндре водяной рубашки экранной части и внутреннем цилиндре водяной рубашки конвективной части.
Поставленная задача решается также тем, что водогрейный котел может быть дополнительно снабжен коническим излучателем, расположенным на днище котла в зоне топки.
Поставленная задача решается также тем, что ребра конвективной части могут быть выполнены с шагом, уменьшающимся от днища к крышке котла.
На фиг.1 представлен предлагаемый водогрейный котел.
На фиг.2 - разрез А-А фиг.1.
Предлагаемый водогрейный котел содержит вертикально расположенный корпус 1 с топкой 2 и внешней конвективной камерой 3, охватывающей топку 2 и сообщенной с ней, горелку 4, установленную в крышке 5 котла в зоне топки 2, выпускное отверстие 6, выполненное в корпусе 1 котла вблизи его крышки 5, подводящий и отводящий коллекторы 7, 8, размещенные соответственно вблизи днища 9 котла и вблизи крышки 5 котла, и поверхности нагрева, подсоединенные через промежуточные трубы 10, 11, 12, 13 к подводящему и отводящему коллекторам 7, 8 и включающие экранную и конвективную части, расположенные соответственно в топке 2 и во внешней конвективной камере 3 и выполненные в виде водяных рубашек 14, 15. Водяные рубашки 14, 15 экранной и конвективной частей образованы концентрично расположенными внутренними и внешними цилиндрами 16, 17, 18, 19, между которыми размещены спиралевидные стенки 20, 21. Величина шага спиралей стенок 20, 21 выбирается такой, чтобы обеспечить движение воды с высокими скоростями для исключения образования накипи. Внешняя конвективная камера 3 сообщена с топкой 2 через кольцевой зазор 22, образованный водяной рубашкой 14 экранной части и днищем 9 котла. Конвективная часть дополнена ребрами 23, 24, установленными на внешнем цилиндре 17 водяной рубашки 14 экранной части и внутреннем цилиндре 18 водяной рубашки 15 конвективной части. Ребра 23, 24 конвективной части могут быть выполнены с шагом, уменьшающимся от днища 9 к крышке 5 котла, что позволяет улучшить эффективность теплообмена. Котел может быть дополнительно снабжен коническим излучателем 25 из огнеупорного материала, расположенным на днище 9 котла в зоне топки 2.
Водогрейный котел работает следующим образом.
Из горелки 4 топливная смесь поступает в топку 2, где происходит горение топлива с выделением тепла. Часть выделившегося тепла за счет излучения от факела поглощается водоохлаждаемой поверхностью внутреннего цилиндра 16 водяной рубашки 14 экранной части. Дополнительно теплопередачу в нижней относительно холодной части топки 2 усиливает конический излучатель 25, нагревающийся от потока горячих газов, выходящих из топки 2, и обеспечивающий равномерное распределение газового потока по кольцевому зазору 22. Через кольцевой зазор 22 горячие продукты горения поступают во внешнюю конвективную камеру 3, проходят ее снизу вверх и отдают тепло ребрам 23, 24 конвективной части, а также водоохлаждаемым поверхностям внешнего цилиндра 17 водяной рубашки 14 экранной части и внутреннего цилиндра 18 водяной рубашки 15 конвективной части. По мере охлаждения газов уменьшается их физический объем, однако постепенно уменьшающееся живое сечение за счет уменьшения шага ребер 23, 24 от днища 9 к крышке 5 котла обеспечивает поддержание высокой скорости газов для обеспечения высокой скорости теплообмена в конвективной части. Охлажденные дымовые газы собираются и отводятся из внешней конвективной камеры 3 через выпускное отверстие 6. Нагреваемая вода через подводящий коллектор 7 подается в нижнюю часть котла, где распределяется по двум промежуточным трубам 10, 11. Из трубы 10 нагреваемая вода поступает в водяную рубашку 14 экранной части. Из трубы 11 нагреваемая вода поступает в водяную рубашку 15 конвективной части. Внутри водяных рубашек 14, 15 экранной и конвективной частей благодаря спиралевидным стенкам 20, 21, размещенным между концентрично расположенными внутренними и внешними цилиндрами 16, 17, 18, 19, вода проходит по спиралям снизу вверх с большими скоростями, что исключает образование накипи, и нагревается за счет лучистого теплообмена от факела горения топки 2, дополнительно от конического излучателя 25, а также от горячих продуктов горения, проходящих внешнюю конвективную камеру 3 снизу вверх. Нагретая вода из водяных рубашек 14, 15 экранной и конвективной частей через промежуточные трубы 12, 13 поступает в отводящий коллектор 8 и далее потребителю.