Водогрейный водотрубный котел

 

Использование: в трубных системах водогнрейных котлов, особенно малых, имеющих применение в коммунальном хозяйстве. Сущность изобретения. Поверхности конвективного нагрева и топочные радиационные экраны выполнены в виде одноходовых по воде монтажных модулей, соединенных друг с другом последовательно по воде и противоположно ходу газов и установлены автономно с уклоном к горизонту в направлении, противоположном направлению движения воды в трубах. 3 ил.

Изобретение относится к трубным системам водогрейных котлов, особенно малых, имеющих применение в коммунальных хозяйствах.

Известен водогрейный водотрубный котел, содержащий топку, преимущественно для слоевого сжигания твердого топлива с колосниковой решеткой в нижней части, перекрытую сверху сводом, опускные шахты и снабженного соединенными между собой многоходовыми трубными водяными коллекторами для пропуска нагреваемой воды, конвективными поверхностями нагрева и экранами для радиационного нагрева воды из труб [1] Недостатком конструкций такого котла является недоиспользование возможностей противотока при теплообмене между газообразными продуктами сгорания топлива и водой в трубной системе котла и надежность при аварийном отключении электроэнергии и остановке циркуляционных насосов, вызывающей полное нарушение циркуляции воды, множественные гидроудары, вибрацию трубной системы и разрушение обмуровки котла.

Анализ динамики коэффициентов теплообмена в зависимости от увеличения скорости движения воды показывает, что это положительное явление не перекрывает проигрыша от организации смешанного взаимного движения топочных газов и воды и характера облучения и обтекания топочными газами трубных поверхностей, а многоходовая схема движения воды с неизбежностью приводит к зонам противоположных потоков естественной и искусственной циркуляции воды в трубах.

Наиболее близким по технической сущности является водогрейный водотрубный котел [2] имеющий камеру дожигания летучих веществ.

Цель изобретения повысить энергетическую эффективность, улучшить монтажные качества и эксплуатационную надежность, в том числе устойчивость при аварийной остановке циркуляционного насоса.

Указанная цель достигается тем, что поверхности конвективного нагрева и все топочные радиационные экраны (боковые, передний, задний, дополнительные верхние экраны, формирующие свод камеры дожигания), выполнены в виде автономных монтажных модулей, одноходовых по воде. При этом входные и выходные патрубки в каждом модуле вварены по диагонали модуля снизу-вверх по ходу воды. Каждый модуль установлен с автономным уклоном к горизонту в направлении, противоположном направлению движения воды в трубах.

Все модули соединены друг с другом последовательно по воде, движущейся в трубах противоположно ходу газов, а модули задних топочных экранов снабжены опускными коллекторами от центральных коллекторов модулей верхних экранов камеры дожигания. Модули же верхних экранов в своих высших точках снабжены паро-воздухоспускными трубками с воздухосборниками и вентилями. Низшие же точки модулей экранов имеют продувочные линии с вентилями.

На фиг. 1 изображен поперечный разрез котла (А-А по фиг.2). На фиг.2 изображен план котла (В-В- по фиг.1). На фиг.3 изображена гидравлическая схема котла.

Котел содержит топку с колосниковой решеткой 1, камеру дожигания 2, топочные радиационные экраны из труб 3, 4, 5, опускные шахты 6 с размещенными в них поверхностями конвективного нагрева 7. Свод камеры дожигания покоится на несущем экране 8.

Поверхности конвективного нагрева и топочные радиационные экраны выполнены в виде автономных одноходовых по воде монтажных модулей в каждом из которых входные и выходные патрубки вварены по диагонали модуля соответственно в нижней и верхней коллекторы, а модули соединены друг с другом последовательно по воде и противоположно ходу газов, по цепочке: от модуля конвективного нагрева к модулю верхнего несущего экрана камеры дожигания (позиция 9 на фиг. 1) и далее к модулям заднего, бокового, переднего экранов топки. При этом каждый модуль установлен автономно с уклоном к горизонту в направлении противоположном направлению движения воды в трубах (см. фиг.3).

Модули задних топочных экранов снабжены опускными коллекторами 10 от центральных коллекторов 11 модулей верхних экранов камеры дожигания и дополнительно соединены со смежными модулями боковых экранов сверху при помощи перемычки 12 (см. фиг.3). Модули верхних экранов подсоединены посредством своих выходных патрубков 13, расположенных снизу в наиболее высоких участках трубных коллекторов к опускным коллекторам 10. Сверху трубные коллекторы верхних экранов напротив врезки упомянутых выходных патрубков 13 снабжены паро-воздухоспускными трубками 14 с воздухосборниками 15 и вентилями 16. Низшие точки модулей боковых и задних экранов имеют продувочные линии с вентилями 17.

Котел работает следующим образом.

Газы, образующиеся при сжигании топлива в топке 1, омывают боковые 3, передний 5 и задний 4 экраны топки, поднимаются в конвективной струе к своду камеры дожигания летучих газообразных и твердых горючих веществ 2, отдают часть тепла верхним экраном 8 и опускаются, попадая в опускные шахты 6 с установленными в них модулями конвективного теплообмена 7 и удаляются из котла традиционным путем через газоотводящие каналы и борова.

Теплоноситель движется в противоположном направлении, образуя по модулям противоточную схему теплообмена. Из обратной линии теплосети он подается в модули конвективного теплообмена 7, затем по подъемным коллекторам 9 поступает в модули верхних экранов камеры дожигания, после чего, по опускным коллекторам 10 в модули задних экранов топки, откуда направляется в модули передних и боковых экранов топки и через сборные коллекторы боковых экранов, объединенных выходным патрубком котла в подающую линию теплосети.

Благодаря контруклону каждого модуля и его одноходовой конструктивной схеме, а также последовательному подъему модулей по ходу воды, воздушные пробки в трубках движутся попутно с водой и выходят сверху наиболее высоко расположенного коллектора верхнего экрана через паро-воздухоспускные трубки 14, воздухосборник 15 и вентиль 16. В задний экран 4 вода поступает сверху через опускные коллекторы 10.

Паро-воздушные пробки из коллектора выходят непосредственно по трубкам 14, через воздухосборник 15 и вентиль 16, а также через перемычку 12, боковой экран и выходной патрубок котла.

При аварийной остановке циркуляционного насоса открывается вентиль 16, благодаря автономным уклоном модулей направление движения воды при естественной циркуляции не меняется, а образующиеся паровые пробки от излишнего нагрева воды в трубках топочных экранов при невыгруженном слое горящего топлива, спускаются через вентиль 16.

Проведенные авторами испытания котла в реальной котельной показали его устойчивость, полное отсутствие гидроударов и вибрации при отключении циркуляционного насоса и более высокую, чем у прототипа тепловую эффективность.

Формула изобретения

Водогрейный водотрубный котел, состоящий из топки, камеры дожигания, топочных радиационных кранов из труб, опускных шахт, поверхностей конвективного нагрева из труб, трубных водяных коллекторов, отличающийся тем, что поверхности конвективного нагрева и топочные радиационные экраны выполнены в виде одноходовых по воде монтажных модулей, в каждом из которых входные и выходные патрубки вварены по диагонали модуля соотвественно в нижний и верхний коллекторы, а модули соединены друг с другом последовательно по воде и противоположно ходу газов, от модуля конвективного ангрева в опускной шахте к модулю верхнего несущего экрана камеры дожигания и к модулям заднего, бокового и переднего экранов топки, причем каждый модуль установлен автономно с уклоном к горизонту в направлении, противоположном направлению движения воды в трубах, а модули задних топочных экранов снабжены опускными коллекторами от центральных коллекторов модулей верхних экранов камеры дожигания и дополнительно соединены со смежными модулями боковых экранов сверху при помощи перемычки, модули верхних экранов подсоединены посредством своих выходных патрубков, расположенных в высших точках трубных коллекторов снизу, к опускным коллекторам, а трубные коллекторы напротив врезки упомянутых выходных патрубков снабжены паровоздухоспускными трубами с воздухосборниками и вентилями, причем низшие точки модулей боковых и задних экранов имеют продувочные линии с вентилями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3