КОТЕЛ ВОДОГРЕЙНЫЙ

Заявляемое техническое решение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котлах, работающих в системах отопления и горячего водоснабжения.
Известен водогрейный котел, описанный в патенте РФ 2177117 по классу 7 F 24 Н 1/00.
Данный котел имеет топочную и конвективную части, образованные экранами, выполненными из труб, горизонтальные входные и выходные коллекторы, при этом каждая из экранных труб имеет входной и выходной перепускные патрубки, торцы экранных труб топочного и конвективного экранов заглушены, а топочная и конвективная части имеют общий потолочный экран.
Недостатком данной конструкции является то, что для достижения высокого коэффициента теплоотдачи требуется увеличение массового расхода жидкости через установку, при этом с целью сохранения требуемой разницы температур на входе и выходе из котла необходимо увеличивать длину экранных труб и габариты котла. Это в свою очередь, вызывает необходимость увеличения теплообменной поверхности и габаритов котла для того, чтобы получить требуемую разницу температур жидкости на входе и выходе в котел.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является водогрейный котел, описанный как полезная модель - свидетельство РФ №25784 от 18.03.2002.
Водогрейный котел содержит прямоугольную топочную камеру, имеющую зону горения и зону конвективного нагрева, зона горения которой образована передним, задним, боковыми и потолочным экранами, связанными прямым и обратным трубопроводами теплосети. Зона горения топочной камеры снабжена нижним трубчатым экраном, на который установлена колосниковая решетка. Зона горения и зона конвективного нагрева разделены вертикальной поперечной перегородкой, имеющей канал для прохода топочных газов и установленный за задним трубчатым экраном зоны горения, в зоне конвективного нагрева установлены две секции из прямых горизонтальных труб, связанных по краям вертикальными коллекторами, и разделены дополнительной перегородкой, причем обратный трубопровод теплосети подключен к нижнему трубчатому
экрану зоны горения, последовательно соединенному с секциями зоны конвективного нагрева, связанными с потолочным трубчатым экраном. Этот экран подключен к выходу переднего трубчатого экрана, остальные трубчатые экраны включены последовательно, а выход последнего бокового трубчатого экрана зоны горения подключен к прямому трубопроводу теплосети.
Заявляемое техническое решение представляет собой водогрейный котел, содержащий прямоугольную топочную камеру с установленной в ней колосниковой решеткой, имеющую зону горения и зону конвективного нагрева, связанными прямым и обратным трубопроводами с теплосетью.
Зона горения и зона конвективного нагрева разделены технологической перегородкой топочной камеры, с имеющейся перед перегородкой радиационной секцией нагрева теплоносителя. Над технологической перегородкой топочной камеры имеется зазор для прохода дымовых газов.
В зоне конвективного нагрева устанавливается две или более, но всегда четное число, конвективных секций, состоящие из вертикальных труб, связанных по краям горизонтальными коллекторами.
Топочная камера имеет 4, или более боковых и потолочных секций.
Внутри одной или нескольких конвективных секций в зоне конвективного нагрева имеются технологические перегородки из огнеупорного кирпича, создающие зазор с корпусом котла. Зазор выполняется либо вверху, либо внизу перегородки.
Обратный трубопровод подключен параллельно к двум конвективным секциям.
Конвективные секции, а также секции нагрева теплоносителя, соединены замыкающими трубами, расположенными за наружной стенкой котла.
Конструкция котла представлена на фиг.1-фиг.4,
где на фиг.1 представлен котел - вид сбоку;
на фиг.2 - разрез котла - вид сбоку;
на фиг.3 - котел - вид спереди;
на фиг.4 - разрез котла - вид спереди;
на фиг.5 - котел - вид сверху;
на фиг.6 - разрез котла - вид сверху.
1 - топочная камера;
2 - колосниковая решетка;
3 - зольник,
4 - потолочные секции,
5 - боковые секции,
6 - технологическая перегородка топочной камеры;
7 - радиационная секция при технологической перегородке топочной камеры;
8 - технологические перегородки конвективной зоны;
9 - топочные дверки;
10 - дверка зольника;
11 - зона конвективного нагрева;
12 - конвективная секция;
13 - экранные трубы конвективной секции зоны конвективного нагрева;
14 - коллекторные трубы конвективной секции зоны конвективного нагрева;
15 - трубы, замыкающие конвективные секции;
16 - труба, соединяющая конвективную и радиационные секции;
17 - дверка дополнительной подачи кислорода из воздуха в топку.
18 - выходы в задней стенке конвективной зоны котла;
19 - выход в систему отопления;
20 - дверки для очистки котла от сажи;
21 - взрывной клапан;
22 - вход в систему отопления.
Технический результат:
Конвективные секции 12 зоны конвективного нагрева 11 изготавливаются из экранных 13 и коллекторных труб 14, соединение между секциями осуществляется замыкающими трубами 15, расположенными с внешней стороны котла. Эта конструкция обеспечивает:
- исключение противотока теплоносителя в секциях;
- исключение образования конденсата на поверхности нагрева;
- равномерный нагрев всех секций;
Размеры зазоров для прохода газов рассчитываются индивидуально для каждого котла без дутьевого вентилятора и дымососа.
Технологическая перегородка топочной камеры 6 из огнеупорного кирпича является «провокатором горения».
Конвективные секции 12, состоящие из экранных 13, и коллекторных 14 труб зоны конвективного нагрева 11 разделены одной, или несколькими, технологическими перегородками 8 из огнеупорного кирпича, имеющими зазор либо вверху, либо внизу. Эти технологические перегородки также являются аккумуляторами тепла, чем обеспечивают равномерную температуру внутри секций котла.
Работа
Заявляемый котел может работать на различных видах твердого топлива, загружаемого в топочную камеру через топочные дверки 9. При сгорании зола через колосниковые решетки 2 попадает в зольник 3.
Горячие дымовые газы омывают боковые 5, потолочные 4 радиационную секцию при технологической перегородке топочной камеры 7, нагревая их и технологическую перегородку топочной камеры 6, поднимаются над технологической перегородкой топочной камеры 6, омывают коллекторные 13 и экранные 14 трубы секций 12 зоны конвективного нагрева 11, проходят над или под технологическими перегородками конвективной
зоны 8. Далее газы уходят через два выхода в задней стенке конвективной зоны котла 18 в сборный боров котельной. Сечения выходов в задней стенке конвективной зоны котла определены расчетом.
Теплоноситель циркуляционными насосами подается, согласно схеме, в секции 12 зоны конвективного нагрева 11 и проходит через трубы 13, 14, 15. Его нагрев происходит за счет омывания горячими дымовыми газами всех секций 12, расположенных в зоне конвективного нагрева 11, а также тепла, отдаваемого технологическими перегородками конвективной зоны 8.
После прохождения зоны конвективного нагрева 11, теплоноситель проходит через трубу 16, соединяющую эту зону и радиационную секцию при технологической перегородке топочной камеры 7, затем проходит через боковые 5 и потолочную 4 секции топочной камеры 1. Из потолочной секции 4 теплоноситель выходит в систему отопления к потребителю 19.
Очистка поверхности межтрубных пространств секций котла от сажи производится через специальные дверки на фасаде котла 20.
Регулирование нагрузки котла выполняется количеством подаваемого топлива и количеством воздуха, подаваемого в топку через дверки 9, 10, 17.
Пример выполнения котла.
Водогрейный котел размером 5,3×3×2,5 м куб. имеющей в топочной части две боковые секции и одну потолочную, изготовленную из труб.
Радиационная секция при технологической перегородке топочной камеры состоит из труб.
Зона конвективного нагрева состоит из 10 конвективных секций.
Данный котел, при расходе топлива 180 кг/час имеет на выходе 0,8 МВт.
Для целей безопасности предусматривается два взрывных клапана (500×500) кв. мм, выполненных из листовой стали, покрытых асбестовым полотном, и двух предохранительных клапанов d=50 мм.
Технологическая перегородка топочной камеры б изготавливается из огнеупорного кирпича, являющегося «провокатором горения» и аккумулятором тепла. Ее конструкция и высота расположения дает возможность для более интенсивного и равномерного нагрева секций радиационной части.
Технологические перегородки конвективной зоны 8 выполняются по чертежам, согласно расчетов. Их конструкция и размер дает возможность для максимального нагрева секций конвективной части дымовыми газами.
Секции радиационной части изготовлены из труб - коллекторы одного диаметра, а экранные, другого, меньшего, диаметра. Они соединены таким образом, что обеспечивают максимальный нагрев и оптимальное движение теплоносителя, исключая противоток.
Пламя горения в топке направлено навстречу движения теплоносителя.