КОТЕЛ ВОДОГРЕЙНЫЙ ПРЯМОУГОЛЬНОГО ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ
WATER HEATING BOILER WITH RECTANGULAR CROSS-SECTION

Изобретение относится к котельной технике, в частности к котлам малой мощности с тепловой производительностью до 4,0 МВт с топочным устройством в виде наклонной переталкивающей решетки, может быть использовано в системах теплоснабжения производственных и жилых зданий.
Известен водогрейный котел, содержащий прямоугольную топку с уравновешенной тягой и поперечно обтекаемые продуктами сгорания поверхности нагрева конвективных газоходов, выполненных в виде горизонтальных трубных пучков. Котлы выполнены в тяжелой кирпичной обмуровке под топкой и могут быть укомплектованы механизированной решеткой обратного хода для сжигания твердого топлива в слое. При сжигании жидкого и газообразного топлива котел компонуется на нулевой отметке и снабжается газомазутным горелочным устройством (см. Котлы малой и средней мощности и топочные устройства. Каталог-справочник. - М.: НИИЭ ИНФОРМЭНЕРГОМАШ, 1983. - 200 с. (с. 108, рис. 90 - Котел типа КВ-ТС-4-150 и с. 110-111, рис. 91 - Котел типа КВ-ТС-6,5-150).
Известен также котел водогрейный прямоугольного поперечного сечения, включающий фундамент, на котором смонтированы топка и конвективный блок, при этом пространство топки, соответственно, снизу, спереди, с боков и сверху, ограничено наклонной переталкивающей топочной решеткой, фронтовым, боковыми и потолочным топочными экранами, выполненными в виде трубных панелей, гидравлически связанных с соответствующими двумя верхними и двумя нижними продольными коллекторами котла, причем топка примыкает к конвективному блоку, включающему конвективные газоходы, снабженные теплообменными поверхностями, содержащими поперечно обтекаемые трубные пучки коридорной компоновки, гидравлически связанные с продольными коллекторами котла (см. Гусев Ю.Л. Основы проектирования котельных установок, М. - 1967, с. 87-90, рис. II.41).
К недостаткам этих известных конструктивных решений относится недостаточная интенсивность горения влажных топлив, в особенности бурых углей, и, как следствие, уменьшение теплопроизводительности котла.
Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, состоит в повышении теплопроизводительности котла.
Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в формировании в котле теплоаккумулирующих поверхностей, интенсифицирующих термическое воздействие на сжигаемый уголь.
Для решения поставленной задачи котел водогрейный прямоугольного поперечного сечения, включающий фундамент, на котором смонтированы топка и конвективный блок, при этом пространство топки, соответственно снизу, спереди, с боков и сверху, ограничено наклонной переталкивающей топочной решеткой, фронтовым, боковыми и потолочным топочными экранами, выполненными в виде трубных панелей, гидравлически связанных с соответствующими двумя верхними и двумя нижними продольными коллекторами котла, причем топка примыкает к конвективному блоку, включающему конвективные газоходы, снабженные теплообменными поверхностями, содержащими поперечно обтекаемые трубные пучки коридорной компоновки, гидравлически связанные с продольными коллекторами котла, отличается тем, что в топочном объеме котла смонтирован составной зажигательный свод, выполненный из шамотных кирпичей, опертых своими скошенными кромками на горизонтальные участки Г-образных опускных труб, одни концы которых сообщены с поперечной связью потолочного экрана, а другие - с нижним поперечным коллектором фронтового экрана, кроме того, один из боковых топочных экранов, вблизи от зажигательного свода снабжен сквозным лазом, с дверью.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач.
Признаки, указывающие, что «над наклонной переталкивающей решеткой, над участком, примыкающим к фронтовому экрану, смонтирован горизонтальный зажигательный свод, выполненный из шамотных кирпичей», обеспечивают формирование в котле теплоаккумулирующих поверхностей, интенсифицирующих термическое воздействие на сжигаемый уголь.
Признаки, указывающие, что «горизонтальный зажигательный свод выполнен составным из шамотных кирпичей, опертых своими скошенными кромками на горизонтальные участки Г-образных опускных труб, верхние концы которых сообщены с поперечной связью потолочного экрана, а нижние - с нижним поперечным коллектором фронтового экрана»,   раскрывают конструкцию этого узла, упрощают процесс формирования и ремонта горизонтального зажигательного свода.
Признаки, указывающие, что «один из боковых топочных экранов вблизи от зажигательного свода снабжен сквозным лазом с дверью», обеспечивают обслуживание и поддержание работоспособности горизонтального зажигательного свода и наклонной топочной решетки в целом.
На фиг. 1 показан продольный вертикальный разрез котла; на фиг. 2 показаны совмещенные поперечные разрезы Α-A и Б-Б котла.
На чертежах показаны: фундамент 1, корпус 2 и основание 3 наклонной переталкивающей решетки, топка 4, конвективный блок 5, фронтовой 6, боковые 7 и потолочный 8 топочные экраны, верхние 9 и 10 и нижние 11 и 12 продольные коллекторы котла, лучисто-конвективный узел 13, лучисто-конвективный газоход 14, первая плавниковая трубчатая панель 15, трубчатые поперечные связи 16 и 17, их торцы 18, продольные горизонтальные трубы 19, вертикальные трубы 20, поперечный коллектор 21, горизонтальный зажигательный свод 22, шамотные кирпичи 23, их кромки 24, горизонтальные участки 25 Г-образных опускных труб 26, сквозной лаз с дверью 27, окно 28.
На фундамент 1 оперты смонтированные на нем топка 4 (над корпусом 2 наклонной переталкивающей решетки) и конвективный блок 5. Пространство топки 4, соответственно, снизу, спереди, с боков и сверху, ограничено наклонной переталкивающей топочной решеткой, фронтовым 6, боковыми 7 и потолочным 8 топочными экранами, выполненными в виде трубных панелей, гидравлически связанных с соответствующими двумя верхними 9 и 10 и двумя нижними 11 и 12 продольными коллекторами котла. Топка 4 непосредственно примыкает к лучисто-конвективному узлу 13 конвективного блока 5, содержащему лучисто-конвективный газоход 14. Таким образом, задний фронт топки 4 представлен первой плавниковой трубчатой панелью 15 конвективного блока 5 (одна ее сторона обращена в полость топки). Лучисто-конвективный газоход 14 снабжен теплообменными поверхностями, содержащими поперечно обтекаемые трубные пучки коридорной компоновки, гидравлически связанные с соответствующими продольными коллекторами котла.
Боковые 7 топочные экраны выполнены в виде трубных панелей, гидравлически связанных с соответствующими верхними (9 и 10) и нижними (11 и 12) продольными коллекторами котла, с возможностью последовательного восходящего и нисходящего движения воды по ним.
Потолочный топочный экран 8 включает трубчатые поперечные связи 16 и 17, торцы 18 которых скреплены с верхними продольными коллекторами 9 и 10 без гидравлической связи с ними, при этом полости поперечных связей 16 и 17 сообщены друг с другом трубчатой панелью, содержащей продольные горизонтальные трубы 19, концы которых открыты в них.
Фронтовой топочный экран 6 (котла) выполнен в виде панели из вертикальных труб с диаметром, равным диаметру труб потолочного экрана 8. При этом верхние концы переходят в горизонтальную потолочную панель и сообщаются с полостью передней трубчатой поперечной связи 16, а нижние сообщены с поперечным коллектором 21 фронтового топочного экрана 6.
Над наклонной переталкивающей решеткой (ее корпусом 2), над участком,  примыкающим к фронтовому топочному экрану 6, смонтирован горизонтальный зажигательный свод 22 из теплостойкого, теплоаккумулирующего материала (свод выполнен составным из шамотных кирпичей 23, опертых своими скошенными кромками 24 на горизонтальные участки 25 Г-образных опускных труб 26, верхние концы которых сообщены с поперечной связью 16 потолочного экрана 8, а нижние с нижним поперечным коллектором 21 фронтового экрана 6. Один из боковых топочных экранов 7 вблизи от зажигательного свода 22 снабжен сквозным лазом с дверью 27.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Котел монтируется в одной сборке, включающей фундамент 1, объединяющий корпус 2 и опорное основание 3 наклонной переталкивающей решетки. На фундаменте 1 закрепляют котел, состоящий из топки 4 и конвективного блока 5, монтируют остальные узлы и агрегаты, необходимые для работы котла, подключают его к источнику воды и потребителям горячего водоснабжения. Сжигание топлива осуществляется известным образом в топке 4.
Горизонтальный зажигательный свод 22 (за счет своего объема, набранного из шамотного кирпича) «работает» как теплоаккумулирующий объем в полости топки, что значительно повышает интенсивность возгорания влажных топлив, в особенности бурых углей, за счет отдачи топливу аккумулированного тепла и обеспечения его сушки и дополнительного прогрева.
Дымовые газы, содержащие в своем объеме частицы золы, из пространства топки 4 попадают в лучисто-конвективный узел 13 конвективного блока 5 (через окно 28 сбоку первой плавниковой трубчатой панели 15). Лучисто-конвективный газоход 14 обеспечивает (из-за интенсивного лучисто-конвективного теплообмена) охлаждение дымовых газов и уменьшение вследствие этого их объема и, как следствие, снижение скорости движения газов.
В процессе перемещения газов последние отдают свою теплоту воде, прокачиваемой через теплоснимающие элементы котла.
При этом вода в теплоснимающих элементах движется следующим образом: входит через патрубок входа воды в котел (на чертеже обозначен стрелкой входа воды), далее попадает в полость задней поперечной связи 17, затем через продольные горизонтальные трубы 19 потолочного экрана 8 попадает в полость передней поперечной связи 16, откуда по трубам фронтового экрана 6 попадает в его нижний поперечный коллектор 21; далее двумя потоками входит в вертикальные трубы 20 боковых экранов 7, в которых установлены шайбы в верхних сечениях, что обусловливает направление основного потока воды в них в нижние продольные коллекторы 11, 12 топочных экранов 7, в которых вода двумя симметричными потоками совершает подъемно-опускные движения по секциям, образованным вертикальными трубными панелями 24. Далее вода попадает в конвективный блок 5, где в поперечно обтекаемых трубных пучках совершает ряд подъемно-опускных движений, и через верхний поперечный прямолинейный коллектор на заднем фронте котла (на чертежах не обозначен), расположенный у заднего фронта котла, объединенным потоком направляется в верхний патрубок коллектора 9 или 10, предназначенный для выхода нагретой воды из котла.
Механическую очистку трубных поверхностей лучисто-конвективного газохода 14 осуществляют через дверь 27, выполненную в боковой стенке конвективной части котла. Удаление шлака из топки и золы, выпавшей в лучисто-конвективном газоходе 14, может быть осуществлено различными способами в зависимости от конструкции топочного устройства. В данном техническом решении сброс шлака осуществляется в канал золоудаления (на чертежах не обозначен). Чистку  конвективных газоходов блока 6 осуществляют установкой соответствующей двери чистки на боковой поверхности аналогично двери 27.
Вертикальные трубы, составляющие трубные пучки конвективного блока 5, имеют одинаковую длину и не требуют индивидуальных шаблонов. Также, длина горизонтальных трубчатых поперечных связей 16 и 17 (верхних и нижних) одинакова. Это позволяет рационально использовать объем конвективных газоходов, а также упрощает изготовление конвективного блока 5.