Жаротрубный котел

 

Котел предназначен для нагрева воды и может быть использован в теплотехнике. Жаротрубный котел содержит цилиндрический корпус с передней и задней трубными досками, в водяном объеме которого расположены жаровая труба, двухходовой пучок дымогарных труб, образованный пучком дымогарных труб первого хода, входные концы которого закреплены в отверстиях задней трубной доски, а выходные - в передней, и пучком дымогарных труб второго хода, закрепленный входными концами в отверстиях передней трубной доски, заднюю поворотную камеру от жаровой трубы к пучку дымогарных труб, передняя стенка которой выполнена в виде трубной доски, имеющую жесткое крепление с последней, охлаждающую камеру, расположенную между задней поворотной камерой и газовым коробом и установленную в водяном объеме с проходящими сквозь нее концами дымогарных труб пучка второго хода, которые проходят через отверстия задней трубной доски и выходят в полость газового короба. Узел, включающий заднюю поворотную камеру, охлаждающую камеру и газовый короб, выполнен отъемным, в плоскости разъема которого дымогарные трубы второго хода имеют конусный разъем. Охлаждающая камера снабжена трубой отвода воды, сообщенной с водяным объемом котла и патрубком подвода циркулирующей в ней питательной воды, а стенка охлаждающей камеры, противолежащая жаровой трубе, защищена экраном из огнеупорного материала. Конструкция котла обеспечивает повышение эффективности использования тепла сгоревшего топлива, а также повышение надежности и удоборемонтности. 3 ил.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в конструкциях жаротрубных котлов.

Жаротрубный котел, в котором помещена жаровая труба и пучок дымогарных труб, известен (см. заявка 3130483, DR, заявл. 23.07.1981, Р3130483.4, опубл. 24.03.1983, F 22 B 7/12). Топочные газы из жаровой трубы поступают в дымогарные трубы через поворотную камеру, которая размещена в водяном объеме котла. Стенки этой камеры плотно приварены к заднему днищу барабана. Задняя стенка поворотной камеры образована плотно сваренными вертикальными плавниковыми трубами, которые нижними и верхними концами включены в водяной объем котла. Теплота, воспринимаемая задней стенкой поворотной камеры, отводится циркулирующей по трубам водой. В задней стенке поворотной камеры имеется лаз.

Недостатком известного котла является то, что поворотная камера, задняя стенка которой образована плавниковыми трубами с циркулирующей по ним водой, размещена внутри корпуса котла таким образом, что может использовать только высокотемпературное тепло, образующееся в жаровой трубе. При такой схеме для получения приемлемых температур уходящих газов требуется значительное количество дымогарных труб.

Водогрейный котел, содержащий корпус, в водяном объеме которого помещены жаровая и дымогарные трубы, известны (см. Отраслевой каталог 20-90-09, "Котлы малой производительности", ЦНИИТЭИТЯЖМАШ, М., 1990, с. 47, рис. 31). Жаровая труба выполнена с плоским днищем. Передняя водоохлаждаемая крышка собрана из двух эллиптических днищ и выполнена открывающейся. Дымовые газы из жаровой трубы направляются в поворотную камеру, образованную передней трубной доской и передней крышкой, затем поступают в дымогарные трубы и направляются в боров котла, соединенный с дымовой трубой. Вода подводится расположенным в верхней части котла и направленным в сторону задней трубной доски лотком. Часть воды отводится от нижней части водяной камеры на охлаждение передней крышки котла. Горячая вода из котла отводится через патрубок, расположенный в верхней части водяной камеры.

Недостатком известного котла является то, что утилизация тепла на фронте котла в высокотемпературной зоне при реверсивной жаровой трубе дает незначительный положительный эффект, так как снижать температуру уходящих газов, то есть повышать КПД котла, необходимо за счет подогрева питательной воды уходящими газами, имеющими уже невысокую температуру. Следующий недостаток - большая трудоемкость обслуживания котла, заключающаяся в том, что при чистке жаровой трубы и дымогарных труб от сажистых отложений с фронта котла следует отсоединить горелочное устройство, слить воду из котла, разъединить трубопроводы и только после этого убрать фронтовую часть котла. Аналогичная трудоемкость возникает и при демонтаже борова для обслуживания задней части котла.

Котел, содержащий цилиндрический корпус с входным патрубком подвода воды, водяной объем со свободной конвекцией, жаровую и дымогарные трубы, поворотную камеру от жаровой трубы к дымогарным трубам, передняя стенка которой выполнена в виде трубной доски для дымогарных труб, известен (см. патент RU, 2131553, заявка 97117845/06, МКИ6 F 22 B 7/12, 1997). На трубной доске котла в водяном объеме установлена охлаждающая камера с проходящими сквозь нее дымогарными трубами, имеющая жесткое крепление с трубной доской, соединенная с входным патрубком питательной воды и имеющая два выходных отверстия по периферии жаровой трубы.

Недостатком известного котла является то, что подогрев питательной воды, циркулирующей в охлаждающей камере, осуществляется высокотемпературными дымовыми газами, непосредственно направляющимися из жаровой трубы в дымогарные трубы, проходящие сквозь камеру охлаждения, что не способствует повышению КПД котла.

Наиболее близким технологическим решением к предлагаемому изобретению по технической сущности проходит изобретение по патенту 2131553 (97117845/06), которое примем за прототип.

Основная задача - повысить эффективность использования тепла сгоревшего топлива за счет снижения температуры уходящих газов путем непосредственной передачи тепла питательной воде при ее входе в котел, упростить обслуживание котла, повысить его надежность и удоборемонтность.

Для решения указанной задачи предложен котел, содержащий цилиндрический корпус с трубной доской, в водяном объеме которого расположены жаровая труба и пучок дымогарных труб, поворотная камера от жаровой трубы к пучку дымогарных труб, передняя стенка которой выполнена в виде упомянутой трубной доски для пучка дымогарных труб, имеющего жесткое крепление с последней, охлаждающую камеру с проходящими сквозь нее концами дымогарных труб и снабженную патрубком подвода питательной воды. В корпусе котла расположена передняя трубная доска. Кроме упомянутого пучка дымогарных труб первого хода в водяном объеме котла расположен дополнительный пучок дымогарных труб второго хода, образующий с пучком дымогарных труб первого хода двухходовой пучок дымогарных труб, установленный вокруг жаровой трубы и расположенный равномерно по концентрической окружности. Входные концы дымогарных труб первого хода закреплены в отверстиях задней трубной доски, а выходные - в передней. Входные концы дымогарных труб второго хода закреплены в отверстиях передней трубной доски, а выходные проходят через охлаждающую камеру, расположенную между поворотной камерой и газовым коробом, а также через отверстия задней трубной доски и выходят в полость газового короба.

Узел, включающий заднюю поворотную камеру, охлаждающую камеру и газовый короб, выполнен отъемным, в плоскости разъема которого дымогарные трубы второго хода имеют конусный разъем. Стенка охлаждающей камеры, противолежащая жаровой трубе, защищена экраном из огнеупорного материала, при этом охлаждающая камера снабжена трубой отвода воды, сообщенной с водяным объемом котла. С фронта котла расположена кольцевая поворотная камера и горелка, примыкающая к жаровой трубе через оголовок, футерованный огнеупорным материалом.

Сопоставительный анализ с известными аналогами и прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

При использовании изобретения получим следующий технический результат: повышение КПД котла, снижение затрат на обслуживание и ремонт, а также повышение надежности.

Водоподогреватели питательной воды (экономайзеры), располагающиеся в конце газового тракта котельных агрегатов, известны (см. Отраслевой каталог "Котлы малой и средней мощности и топочные устройства", НИИЭИНФОРМЭНЕРГОМАШ, М., 1987, с. 66, рис. 57).

Признаки ". ..вокруг жаровой трубы установлены равномерно расположенные по концентрической окружности двухходовой пучок дымогарных труб..." известны (см. патент RU, 2062395, заявка 93032484/06, F 22 В 7/12, 1993).

Признаки "...охлаждающая камера расположена между задней поворотной камерой и газовым коробом...", а также "...узел, включающий заднюю поворотную камеру, охлаждающую камеру и газовый короб, выполнен отъемным..." и еще "... в плоскости разъема дымогарные трубы второго хода имеют конусный разъем..." в данной области техники, опубликованных в Бюллетенях изобретений глубиной поиска 35 лет, не обнаружены.

Исходя из технической сущности предлагаемого изобретения, приходим к выводу, что реализация предложенных и известных признаков в совокупности с признаками, изложенными в ограничительной части формулы, делает изобретение экономичным, надежным, простым в обслуживании и ремонте, способствует получению новых потребительских свойств объекта изобретения, что подтверждается достижением указанного технического результата, а это дает основание считать, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен главный вид котла; на фиг.2 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.3 - узел А на фиг.1.

Жаротрубный котел содержит цилиндрический корпус 1, к которому спереди примыкает трубная доска 2, а сзади трубная доска 3. Пространство, ограниченное корпусом 1 и трубными досками 2 и 3, заполнено водой. Внутри водяного объема корпуса котла 1 размещены жаровая труба 4 и расположенный по концентрической окружности вокруг жаровой трубы 4 двухходовой пучок дымогарных труб 5 и 6. Входные концы дымогарных труб первого хода 5 закреплены в отверстиях задней трубной доски 3, а выходные - в передней 2. Входные концы дымогарных труб второго хода 6 закреплены в отверстиях передней трубной доски 2, а выходные проходят через отверстия задней трубной доски 3, и проходя сквозь заднюю поворотную 8 и охлаждающую 7 камеры, попадают в полость газового короба 9. Узел, включающий заднюю поворотную камеру 8, охлаждающую камеру 7 и газовый короб 9, выполнен отъемным. В месте разъема дымогарные трубы второго хода 6 имеют конусный разъем 11. Газовый короб 9 соединен с дымовой трубой 23. Стенка 12 охлаждающей камеры 7, противолежащая жаровой трубе 4, снабжена огнеупорным экраном 13. Охлаждающая камера 7 снабжена патрубком 14 подвода питательной воды и трубой 15 отвода подогретой воды в водяной объем котла.

Передняя часть жаровой трубы 4 имеет оголовок 16 для крепления горелки 17. К передней трубной доске 2 примыкает поворотная камера 18 кольцеобразной формы, взаимодействующая с оголовком 16, оснащенным огнеупорным кольцом 19. Патрубок 20 служит для слива воды из котла. Котел снабжен патрубком отвода горячей воды 21 и установлен на опорную раму 22. На газовый короб 9 и переднюю поворотную камеру 18 установлены съемные крышки 10 и 24.

Работа котла осуществляется следующим образом. Топочные газы от горелки 17 распространяются по всей длине жаровой трубы 4, и, отдавая тепло ее стенкам, поступают в заднюю поворотную камеру 8, откуда, повернув на 180^o, устремляется в дымогарные трубы первого хода 5. При выходе из дымогарных труб первого хода 5 топочные газы через переднюю поворотную камеру 18, сделав поворот на 180^o, проходят в дымогарные трубы второго хода 6, по которым сквозь заднюю поворотную камеру 8, охлаждающую камеру 7 и газовый короб 9 дымовые газы выходят в дымовую трубу 23. При движении по дымогарным трубам второго хода 6, проходящими сквозь охлаждающую камеру 7, топочные газы отдают низкотемпературное тепло питательной воде, которая по трубе 15 поступает в водяной объем котла. Таким образом охлаждающая камера 7 (имеется в виду охлаждение топочных газов) выполняет функцию экономайзера. Нагрев питательной воды, проходящей через охлаждающую камеру 7, осуществляется также через ее стенки, граничащие с задней поворотной камерой 8 и газовым коробом 9.

Количество дымогарных труб первого хода 5 относительно больше, чем второго 6 из соображений, что площадь проходного сечения должна уменьшаться пропорционально уменьшению объема газов.

Подогрев питательной воды в охлаждающей камере способствует более полному использованию тепла уходящих топочных газов и, следовательно, повышению КПД котла, а заполнение его водяного объема подогретой водой снижает термические напряжения поверхностей нагрева и, соответственно, повышает его надежность. Отъемный узел, включающий заднюю поворотную камеру 8, охлаждающую камеру 7 и газовый короб 9, позволяет уменьшить затраты на обслуживание и ремонт котла, а съемные крышки 10 и 24 дают возможность производить очистку котла от сажевых отложений без слива воды из котла.

Регулировкой подачи топлива и воздуха в связи с расходом воды можно добиться оптимального режима работы котла.

Формула изобретения

Жаротрубный котел, содержащий цилиндрический корпус с трубной доской, в водяном объеме которого расположены жаровая труба и пучок дымогарных труб, заднюю поворотную камеру от жаровой трубы к пучку дымогарных труб, передняя стенка которой выполнена в виде упомянутой трубной доски для пучка дымогарных труб, имеющую жесткое крепление с последней, охлаждающую камеру, установленную в водяном объеме с проходящими сквозь нее концами дымогарных труб и снабженную патрубком подвода циркулирующей в ней питательной воды, отличающийся тем, что в корпусе котла расположена передняя трубная доска, а упомянутая трубная доска является задней, при этом кроме упомянутого пучка дымогарных труб первого хода, входные концы которого закреплены в отверстиях задней трубной доски, а выходные - в передней, в водяном объеме котла расположен дополнительный пучок дымогарных труб второго хода, закрепленный входными концами в отверстиях передней трубной доски и образующий с пучком дымогарных труб первого хода двухходовой пучок дымогарных труб, установленный вокруг жаровой трубы и расположенный равномерно по концентрической окружности, причем через охлаждающую камеру, расположенную между задней поворотной камерой и газовым коробом, проходят только выходные концы пучка дымогарных труб второго хода, которые также проходят через отверстия задней трубной доски и выходят в полость газового короба, а узел, включающий заднюю поворотную камеру, охлаждающую камеру и газовый короб, выполнен отъемным, в плоскости разъема которого дымогарные трубы пучка второго хода имеют конусный разъем, при этом стенка охлаждающей камеры, противолежащая жаровой трубе, защищена экраном из огнеупорного материала, а охлаждающая камера снабжена трубой отвода воды, сообщенной с водяным объемом котла.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3