Водогрейный вертикальный котел

 

Использование: в энергетике, в частности в отопительных системах. Сущность изобретения: водогрейный вертикальный котел содержит размещенные в корпусе топку, центральный газоход и водяные рубашки, расположенные концентрически друг в друге с образованием зазоров для прохода газов. Один зазор соединен последовательно с газосборным коллектором и с дымоходом. Коллектор выполнен переменного сечения, увеличивающимся по ходу движения газов. Корпус ограничен снизу и сверху днищами. Днища выполнены полыми, снабжены съемными крышками. Трубопровод подвода холодной воды подключен к нижнему днищу, а трубопровод отвода горячей воды - к верхнему днищу. В зазорах установлены легкосъемные перегородки. 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в отопительных системах.

Известна конструкция нагревательного устройства для нагрева воды [1] Оно включает корпус, топку, центральный газоход, несколько водяных рубашек, установленных внутри корпуса с образованием между ними полостей для прохода топочных газов, между собой рубашки соединены циркуляционными трубами.

В данной конструкции возможна недостаточная теплоотдача и возникновение застойных зон в рубашках, где существует опасность образования паровых пузырей, вызывающих нарушение циркуляции воды и повышенное образование накипи.

Наиболее близким к предлагаемому решению является цилиндрический вертикальный водогрейный котел [2] включающий корпус, газовые горелки топку внутри корпуса, несколько водогрейных рубашек, расположенных концентрически с расположением в зазоре между ними трубчатого змеевика. Рубашки и змеевики соединены с полыми днищами с помощью разъемных соединений. К нижнему днищу присоединен трубопровод подачи холодной воды, к верхнему трубопровод отвода горячей воды. Газосборный коллектор расположен вертикально по оси котла и принимает топочные газы, собирающиеся в зазоре между нижним днищем и корпусом котла. В этом техническом решении наличие змеевиков приводит к усложнению конструкции котла. Затруднены ремонт и очистка котла от зольных образований в связи с трудностью доступа к внутренним элементам котла, возможно образование парогазовых пузырей, нарушающих работу системы.

Предложена конструкция водогрейного вертикального котла, включающая корпус, топку, центральный газоход, газосборный коллектор и водяные рубашки, расположенные концентрически с образованием зазоров, два днища и трубопроводы для подвода холодной и отвода горячей воды, отличающаяся тем, что оба днища выполнены полыми и соединены с водяными рубашками, при этом к нижнему днищу трубопровод отвода горячей воды, а сами днища снабжены съемными крышками. Крышка верхнего днища выполнена конической и снабжена в верхней части конуса патрубком для подключения трубопровода горячей воды, с водогрейными рубашками днища сопряжены с помощью патрубков с разъемными соединениями, причем газосборный коллектор сопряжен с последним зазором для прохода газов между рубашками и выполнен с переменным сечением, увеличивающимся по ходу движения газов, а между нижним днищем и водяными рубашками в зазорах между последними установлены съемные перегородки. В случае четного количества водяных рубашек газосборный коллектор подключен к последнему зазору между ними в нижней части котла. Снабжение вертикального котла верхним и нижним полыми днищами с подсоединением трубопровода холодной воды к нижнему днищу, а трубопровода горячей воды к конической крышке верхнего и подключение газосборного коллектора к последнему зазору между водяными рубашками с выполнением его переменным сечением позволяет повысить теплоотдачу топочных газов, а также исключить образование застойных зон в системе циркуляции воды, наличие съемных крышек днищ и разъемных соединений патрубков, а также съемных перегородок упрощает проведение ремонтных работ и очистку котла от сажи. Вариант с подключением газосборного коллектора в нижней части котла повышает КПД котла благодаря дополнительному подогреву воды в полости нижнего днища.

На фиг.1 показан водогрейный котел, общий вид, при нечетном числе водяных рубашек; на фиг.2 то же, при четном числе водяных рубашек.

Водогрейный котел состоит из корпуса 1, топки 2, водяных рубашек 3-5, сопряженных патрубками 6 с разъемными соединениями 7 с днищами 8 и 9, при этом верхнее днище 9 снабжено съемной конической крышкой 10 с патрубком 11, к которому подключен трубопровод 12 отвода горячей воды, а нижнее днище 8 снабжено съемной крышкой 13 с патрубком 14 для подключения трубопровода 15 подвода холодной воды. Между водяными рубашками 3-5 образуются зазоры 16,17 для прохода газов и центральный газоход 18, при этом последний зазор 17 сообщен с полостью газосборного коллектора 19, площадь сечения которого возрастает по ходу движения газов к дымоходу 20. Между нижним днищем 8 и водяными рубашками 3 и 5 в зазорах 16,17 установлены легкосъемные перегородки 21. В случае использования нечетного числа рубашек последний зазор 16, образованный рубашками 5 и 22, сопрягается с коллектором 19 в нижней части котла.

Работа котла осуществляется в следующей последовательности. Газы, образующиеся при сгорании топлива в топке 2, поднимаются вверх через центральный газоход 18, омывая внутренние стенки рубашки 3 и днища 9, проходят между верхним торцом рубашки 3 и днищем 9, меняя направление и омывая наружную стенку рубашки 3 и внутреннюю рубашки 4. Затем, проходя между нижним торцом рубашки 4 и нижним днищем 8, вновь меняют направление и выходят в газосборный коллектор 19 переменного сечения, переходящий в дымоход 20. Количество рубашек подбирают, исходя из заданных габаритов котла и требуемых по условиям отсутствия конденсации влаги величин температуры отходящих газов. Жидкость, проходящая по трубопроводу 15 подвода холодной воды, проходит через патрубок 14 в полость нижнего днища 8, нагреваемого пламенем, и поступает непосредственно и через нижние рубашки 6 в водяные рубашки 3-5, омываемые горячими газами. Нагреваясь, вода поднимается и непосредственно, из рубашки 4, и через верхние патрубки 6 выходит в полость верхнего днища 9, где происходит смешивание потоков, имеющих неодинаковую температуру, после чего через патрубок 11 вода поступает в трубопровод горячей воды к потребителю.

Отсутствие внутренней циркуляции воды в пределах котла позволяет исключить опасность появления застойных зон с перегревом жидкости и повышенным образования накипи, а устройство конической крышки 9 верхнего днища 8 исключает это явление и в горизонтальных элементах котла днищах.

Для упрощения сборки, обслуживания и ремонта котла он выполнен разъемным из трех быстромонтируемых узлов топки 2, газосборного коллектора 19 и блока рубашек и днищ. Последний также разнимается на три элемента рубашку 3 с нижним днищем, рубашку 4 с верхним днищем 9 и рубашку 5. Это достигается тем, что верхняя крышка 10 верхнего днища и нижняя крышка 13 нижнего днища выполнены съемными, например, в виде фланцев, а патрубки 6 с помощью, например, фланцевых соединений 7 крепят к внутренним элементам верхнего и нижнего днищ.

Наиболее частой операцией при обслуживании котлов является очистка их от отложений сажи и золы. Для проведения чистки без разборки котла предусмотрены легкосъемные перегородки 21, установленные в зазорах 16 и 17 между водяными рубашками. Такие перегородки выполняют, например, в виде кольца с внутренним и наружным диаметрами, несколько меньшими соответствующих диаметров водяных рубашек. Кольцо разрезают радиальными плоскостями, совпадающими с осями патрубков 6, на элементы, укладываемые на заплечики, привариваемые к наружной стенке рубашки 3 и внутренней стенке рубашки 5. Для демонтажа перегородки достаточно приподнять одну из сторон каждого элемента и вынуть его из зазора (16,17).

Указанная на фиг.1 схема применяется при нечетном числе водяных рубашек. При необходимости устройства четного их числа применяют схему, показанную на фиг. 2. Кольцевой газосборный коллектор переменного сечения 19 в этой схеме расположен в нижней зоне котла, осуществляя предварительный подогрев воды в полости днища 8, что способствует повышению КПД котла.

Формула изобретения

1. ВОДОГРЕЙНЫЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ КОТЕЛ, содержащий размещенные в корпусе топку, центральный газоход, водяные рубашки, расположенные концентрически с образованием зазоров для прохода газов и соединенные через патрубки сверху и снизу с днищами, и газосборный коллектор, при этом днища выполнены полыми, к нижнему днищу подключен трубопровод подвода холодной воды, а к верхнему - трубопровод отвода горячей воды, патрубки снабжены разъемными соединениями, отличающийся тем, что днища снабжены съемными крышками, причем крышка верхнего днища выполнена конической, а вершина конуса снабжена патрубком для подключения трубопровода отвода горячей воды.

2. Котел по п.1, отличающийся тем, что газосборный коллектор сопряжен с последним зазором для прохода газов и выполнен с переменным сечением, увеличивающимся по ходу движения газов.

3. Котел по п.1, отличающийся тем, что в нижней части зазоров между водяными рубашками установлены легкосъемные перегородки.

4. Котел по п.1, отличающийся тем, что в случае четного числа водяных рубашек газосборный коллектор подключен к последнему зазору между ними в нижней части котла.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2