ВОДОТРУБНЫЙ КОТЕЛ

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в водогрейных и паровых котлах.
Известен водогрейный котел, содержащий топочную и конвективную камеры, разделенные между собой перегородкой, имеющий верхний, нижний, левый и правый коллекторы, к которым присоединены экранные трубы, причем концы труб верхнего и нижнего экранов заведены в конвективную камеру, находящуюся сзади котла, и соединены последовательно с вертикальными конвективными трубами, а к боковым коллекторам присоединены петлеобразные горизонтальные экранные трубы (Свидетельство РФ на полезную модель №19413, кл. F24Н 1/40, 2001).
Недостатком этого котла является то, что по мере снижения в конвективной камере происходит значительное снижение температуры по ходу дымовых газов, их объема, скорости и, как следствие, коэффициента теплопередачи.
Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является стальной водогрейный котел, содержащий топочную и конвективную камеры, разделенные между собой перегородкой, имеющий верхний, нижний, левый и правый коллектора, к которым присоединены экранные трубы, причем верхний и нижний коллекторы изолированы от одного бокового коллектора и размещены вдоль оси котла, а присоединенные к ним трубы верхнего и нижнего экранов заведены в конвективную камеру, выполненную сбоку котла, и конвективные трубки, связанные с концами экранных труб, установлены вертикально. (Свидетельство РФ на полезную модель №15778, кл F24H 1/00, 2000).
Недостатком этого котла так же является то, что по мере снижения в конвективной камере происходит значительное снижение температуры по ходу дымовых газов, их объема, скорости, как следствие, коэффициента теплопередачи. Кроме того, имеется значительная неравномерность тепловых напряжений поверхностей нагрева в начале и в конце конвективной части и, соответственно, повышенная склонность к накипеобразованию в начале конвективной части.
Технический результат полезной модели заключается в повышении экономичности и надежности котла при прежних габаритах, трудоемкости и материалоемкости.
Задача повышения экономичности котла решается за счет установки в рядах конвективной камеры котла переменного количества конвективных труб, увеличивающегося по ходу дымовых газов, таким образом, что по мере охлаждения и уменьшения объема дымовых газов соответственно уменьшается живое сечение, сохраняется достаточная скорость и коэффициент теплопередачи, при этом увеличивается поверхность теплопередачи.
Задача повышения надежности решается за счет установки перегородок в коллекторах таким образом, чтобы скорость теплоносителя в наиболее теплонапряженной начальной зоне конвективной камеры для предотвращения накипеобразования была значительно выше, чем в конце, при этом скорость теплоносителя в экранных трубах, служащих коллекторами для конвективной части сохраняется равномерной и достаточно высокой.
Отличительные признаки:
- количество конвективных труб в рядах устанавливается переменным и увеличивается по ходу дымовых газов;
- в коллекторах котла устанавливаются перегородки, направляющие поток теплоносителя так, что его скорость в наиболее теплонапряженной начальной зоне конвективной камеры
значительно выше, чем в конце, при этом скорость воды в экранных трубах одинаковая и постоянная.
На Рис.1 и Рис.2 изображена конструкция предлагаемого водотрубного котла.
Котел содержит топочную 1 и конвективную 2 камеры, разделенные между собой перегородкой 3, имеет верхний 6, нижний 5, левый 4 и правый 7 коллекторы, к которым присоединены экранные трубы 8 и 9, концы труб верхнего 9 и нижнего 9 экранов заведены через перегородку 3 в конвективную камеру 2 и соединены последовательно с вертикальными конвективными трубками 10. Число трубок 10 в ряду установлено с увеличением по ходу дымовых газов, на примере от 3-х до 4-х и до 5-и в конце конвективной камеры котла. В коллекторах 5 и 6 установлены перегородки 13, таким образом, что число конвективных трубок 10 в потоке теплоносителя в начале конвективной камеры 2 по ходу дымовых газов меньше чем в конце, на примере их число в потоке теплоносителя в начале - 9 шт., в середине 12 шт., в конце 15 шт., при этом скорость теплоносителя в теплонапряженном начале конвективной камеры примерно в 1,7 раза выше, чем в конце. Одновременно количество экранных трубок 9 по ходу теплоносителя в примере одинаково - 3 шт. и, соответственно скорость теплоносителя постоянно достаточно высокая. На примере Рис.1 и Рис.2 римскими цифрами показано количество и последовательность ходов теплоносителя.
В результате получена конструкция котла более экономичного более устойчивого к накипеобразованию, при этом одновременно увеличивается производительность котла по сравнению с прототипами при прежних габаритах и материалоемкости.
По инициативе автора на предприятии в г.Перми ведется производство 12 типоразмеров водотрубных котлов этого типа мощностью от 0,25 МВт до 4,4 МВт. Эксплуатация показала повышение коэффициента полезного действия в «сухом» режиме с температурой теплоносителя на входе не ниже +70°С в диапазоне 93%-96%.
Полученная конструкция котла перспективна для использования в качестве «конденсационного» водогрейного котла, испытания показали, что с подключением теплоносителя по схеме противотока к дымовым газам и с выключенной рециркуляцией, - котел переходит в интенсивный «мокрый» режим со снижением температуры уходящих газов ниже 100°С и повышением к.п.д. (по низшей теплотворности) около 100% за счет использования скрытой теплоты конденсации водяных паров в продуктах сгорания.