Жаротрубный котел
Жаротрубный котел предназначен для получения горячей воды и может быть использован в теплоэнергетике. Котел содержит горизонтально расположенный цилиндрический корпус с эксцентрически установленной внутри него жаровой трубой, окруженной водяным объемом. В водяном объеме в продольном направлении размещены ряды дымогарных труб, образующие посредством поворотных камер газоход. На торцах жаровой трубы закреплены трубные доски для дымогарных труб. Центральная часть трубных досок выполнена в виде компенсатора, представляющего собой кольцевой выступ, охватывающий по окружности обрамленный водяным объемом вступающий конец жаровой трубы. Возможно выполнение последнего ряда дымогарных труб в виде дымохода, размещенного в канале, расположенном над корпусом. Задняя стенка задней поворотной камеры выполнена водоохлаждаемой. Застойные зоны котла соединены с водяным объемом трубами, позволяющими увеличить скорость движения воды. Изобретение обеспечивает повышение надежности и экономичности работы котла. 5 з.п. ф-лы,6 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Заявляемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для получения горячей воды, применяемой в системах отопления и горячего водоснабжения.
Уровень техники
Известен водогрейный котел (см. патент на изобретение №2011930, RU, MПK: F 24 H 1/28, опубл. 30.04.1994 г.), содержащий корпус с патрубками подвода и отвода воды, обрамляющий топочную камеру с дверцей, и ряды дымогарных каналов с установленными в них интенсификаторами теплообмена. Недостатком известного технического решения является ненадежность конструкции, обусловленная прямоугольной формой корпуса котла и наличием большого количества сварных швов.
Указанный недостаток устраняется в конструкции котла (см. патент на изобретение №2131553, RU, MПK: F 22 B 7/12, опубл. 10.06.1999 г.), содержащего цилиндрический корпус с входным патрубком подвода воды, водяной объем со свободной конвенцией, жаровую и дымогарные трубы, поворотную камеру от жаровой к дымогарным трубам, передняя стенка которой выполнена в виде трубной доски для дымогарных труб. На трубной доске поворотной камеры установлена охлаждающая камера с проходящими сквозь нее дымогарными трубами, исключающая вероятность эрозионного растрескивания трубной доски.
Недостатком описанного котла является низкая надежность работы из-за возможного разрушения сварного шва в месте крепления жаровой трубы к трубным доскам вследствие деформации обечайки жаровой трубы за счет разницы температуры в объеме жаровой трубы и в водяном объеме, омывающем трубные доски.
В качестве прототипа заявленного изобретения принято техническое решение жаротрубного котла по патенту RU 2117860, F 22 B 13/04, 20.08.98, содержащего горизонтально расположенный цилиндрический корпус с эксцентрически установленной внутри него жаровой трубой, окруженной водяным объемом, размещенные в продольном направлении в упомянутом водяном объеме ряды дымогарных труб, образующие в совокупности с передней поворотной камерой и с задней поворотной камерой, в которую открыта жаровая труба, газоход, и закрепленные на торцах жаровой трубы трубные доски для дымогарных труб.
Техническое решение, принятое за прототип, направлено на повышение долговечности котла и снижение напряжений в трубных досках за счет наличия в конструкции анкерных связей, концы которых скреплены с парными ребрами жесткости, причем анкерные связи и концы их парных ребер расположены по окружности, соосной с обечайкой корпуса. Такая конструктивная проработка позволяет выполнить трубные доски меньшей толщины, при этом напряжения от перепада температур снижены, поскольку этот перепад выбирается за счет деформации утонченных трубных досок. Однако необходимой степени надежности и предотвращения разрушений преимущественно стыковых соединений в конструкции котла это решение не обеспечивает.
Сущность заявляемого изобретения
Заявляемым изобретением решается задача повышения надежности и экономичности работы котла.
Поставленная задача решается тем, что в жаротрубном котле, содержащем горизонтально расположенный цилиндрический корпус с эксцентрически установленной внутри него жаровой трубой, окруженной водяным объемом, размещенные в продольном направлении в упомянутом водяном объеме ряды дымогарных труб, образующие в совокупности с передней поворотной камерой и с задней поворотной камерой, в которую открыт выходной конец жаровой трубы, газоход, и закрепленные на концах жаровой трубы трубные доски, согласно заявляемому изобретению, центральная часть трубных досок выполнена в виде компенсатора, представляющего собой кольцевой выступ, соосно расположенный с жаровой трубой и охватывающий по окружности ее обрамленный водяным объемом выступающий конец.
При запуске и работе котла происходит нагрев и температурная деформация обечайки жаровой трубы, что приводит к сварочным напряжениям и разрушению сварного шва в месте крепления торцов жаровой трубы к трубным доскам. Выполнение центральной части трубных досок в виде кольцевого выступа, образующего вокруг торцевого конца жаровой камеры кольцевой объем, заполненный водой, обеспечивает свободное термическое расширение обечайки, т.е. этот кольцевой выступ выполняет роль компенсатора, устраняет внутренние напряжения в сварных швах, приводящие к разрушению конструкции, и, следовательно, повышает надежность и экономичность работы котла.
По сравнению с прототипом у предлагаемого изобретения выявлены отличительные признаки, т.е. наличие кольцевого выступа, что обуславливает соответствие изобретения критерию “новизна”. При анализе других известных технических решений в данной области техники не было обнаружено признаков, сходных с признаками заявляемого изобретения, а именно выполнение центральной. части трубных досок в виде компенсатора, представляющего собой кольцевой выступ, соосно расположенный с жаровой трубой и охватывающий по окружности ее обрамленный водяным объемом выступающий конец. Значит можно сделать вывод, что предлагаемое изобретение соответствует критерию “изобретательский уровень”.
В частных случаях исполнения котла цилиндрический корпус выполнен с дополнительным пустотелым объемом, продольно расположенным над корпусом и снабженным водяной рубашкой, связанной с водяным объемом котла, при этом пустотелый объем одним концом открыт в переднюю поворотную камеру, а другим - в атмосферу. В итоге может быть получен дополнительный технический результат, а именно из водяного объема убрана часть дымогарных труб, их роль будет выполнять упомянутый дополнительный объем, что позволит уменьшить диаметр корпуса котла и, следовательно, сократить занимаемые производственные площади.
С целью увеличения поверхности нагрева, максимального использования тепла уходящих газов стенка задней поворотной камеры, соединяющей жаровую трубу с первым рядом дымогарных труб, выполнена водоохлаждаемой, т.е. сообщена с водяным объемом котла, как правило, по периметру в верхней части цилиндрического корпуса. Вместе с тем, эта стенка может быть соединена с водяным объемом котла посредством дополнительных труб, проходящих в объеме задней поворотной камеры и сообщающих нижнюю часть стенки с нижней частью водяного объема, что позволяет повысить скорость движения воды внутри корпуса котла и исключить застойные зоны. Такую же роль выполняют и трубы, выполненные по выходному торцу жаровой трубы и соединяющие зоны водяного объема диаметрально расположенных сторон компенсатора, т.е. кольцевой зоны на торцевом конце жаровой трубы.
Кроме того, при конкретной реализации заявляемого решения котел содержит дополнительные трубы, выполненные в жаровой трубе с параллельным размещением в одной горизонтальной плоскости, соединяющие водяной объем диаметрально расположенных сторон котла и служащие одновременно опорой для колосниковой решетки. Эти трубы улучшают циркуляцию воды, повышают эффективность теплосъема, а также исключают пережог колосников.
Перечень чертежей
Устройство представлено чертежами:
на фиг.1 - жаротрубный котел, продольный разрез;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 - вариант выполнения жаротрубного котла, продольный разрез;
на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3;
на фиг.5 - вид В на фиг.1 при снятом теплоизолирующем слое;
на фиг.6 - вид Г на фиг.3 при снятом теплоизолирующем слое.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Жаротрубный котел (см. фиг.1,2,5) содержит горизонтально расположенный цилиндрический корпус 1 с эксцентрически установленной внутри него жаровой трубой 2, которая окружена водяным объемом 3. В водяном объеме в продольном направлении размещены ряды дымогарных труб 4 и 5, образующие в совокупности с поворотными камерами: задней 6 и передней 7, газоход. На концах жаровой трубы 2 закреплены трубные доски 8 для дымогарных труб 4. Центральная часть трубных досок выполнена в виде компенсатора 9. В одном из вариантов конкретного исполнения заявляемого жаротрубного котла (см. фиг.3,4,6) вместо верхнего ряда дымогарных труб выполнен дополнительный продольно расположенный над корпусом 1 пустотелый объем 5 в виде дымохода, снабженного водяной рубашкой 10, связанной с водяным объемом 3 котла. Стенка 11 задней поворотной камеры 6 выполнена водоохлаждаемой и связана с водяным объемом 3 котла по верхней части периметра корпуса, а также посредством труб 12, проходящих в объеме задней поворотной камеры и соединяющих нижнюю часть стенки с нижней частью водяного объема котла. В конце жаровой трубы, по выходному ее торцу, установлены трубы 13, соединяющие водяной объем диаметрально противоположных сторон компенсатора 9. В жаровой трубе в поперечном направлении и с параллельным расположением в одной горизонтальной плоскости проложены трубы 14, соединяющие водяной объем 3 противоположных сторон котла, и служащие опорой для колосниковой решетки 15. Под колосниковой решеткой расположены трубы 16 поддува воздуха.
Жаротрубный котел работает следующим образом.
Уложенное на колосниковую решетку 15 топливо сжигается. Образующиеся дымовые газы из жаровой трубы 2, омывая трубы 13, поступают в заднюю поворотную камеру 6, проходят первый ряд дымогарных труб 4, переднюю поворотную камеру 7, второй ряд дымогарных труб 5 и уходят в дымовую трубу. При этом происходит нагрев и термическое расширение обечайки жаровой трубы 2. Компенсаторы 9 устраняют внутренние напряжения в сварных швах в местах крепления трубных досок 8 к торцам жаровой трубы 2 и препятствуют разрушению конструкции. Охлажденная вода из системы отопления, проходя между корпусом 1 и жаровой трубой 2, нагревается. От горячих газов к охлаждаемым стенкам труб 12, 13, 14, а также к стенке 11 посредством конвекции передается тепло. При этом трубы 12 и 13, соединяющие застойные зоны водяного объема 3 котла, повышают скорость движения воды, а трубы 14, забирая тепло от колосниковой решетки 15, препятствуют ее пережогу.
Использование предлагаемой конструкции позволяет повысить надежность работы котла и снизить затраты на эксплуатацию.
1. Жаротрубный котел, содержащий горизонтально расположенный цилиндрический корпус с эксцентрически установленной внутри него жаровой трубой, окруженной водяным объемом, размещенные в продольном направлении в упомянутом водяном объеме ряды дымогарных труб, образующие в совокупности с передней поворотной камерой и с задней поворотной камерой, в которую открыта жаровая труба, газоход, и закрепленные на торцах жаровой трубы трубные доски для дымогарных труб, отличающийся тем, что центральная часть трубных досок выполнена в виде кольцевого выступа, выполняющего роль компенсатора, соосно расположенного с жаровой трубой и охватывающего по окружности ее обрамленный водяным объемом выступающий конец.
2. Котел по п.1, отличающийся тем, что цилиндрический корпус выполнен с дополнительным пустотелым объемом, продольно расположенным над корпусом и снабженным водяной рубашкой, связанной с водяным объемом котла, при этом пустотелый объем одним концом открыт в переднюю поворотную камеру, а другим в атмосферу.
3. Котел по п.1 или 2, отличающийся тем, что стенка задней поворотной камеры, соединяющей жаровую трубу с дымогарными трубами, выполнена водоохлаждаемой и сообщена с водяным объемом котла.
4. Котел по п.З, отличающийся тем, что стенка задней поворотной камеры дополнительно сообщена с водяным объемом котла трубами, проходящими в упомянутой поворотной камере и соединяющими нижнюю часть стенки поворотной камеры с нижней частью водяного объема котла.
5. Котел по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что по выходному торцу жаровой трубы установлены трубы, соединяющие водяной объем диаметрально противоположных сторон компенсатора.
6. Котел по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что в жаровой трубе в поперечном направлении проложены трубы, параллельно расположенные в одной горизонтальной плоскости, соединяющие водяной объем диаметрально противоположных сторон котла и служащие опорой для колосниковой решетки.
