водогрейный котел

Формула изобретения

1. ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ, содержащий размещенную соосно в корпусе в виде водяной рубашки топочную камеру, ограниченную с двух сторон торцевыми стенками, у одной из которых установлена горелка, и соединенную с дымогарными каналами, обрамленными криволинейной обечайкой, отличающийся тем, что он дополнительно содержит подовый лист, колосниковую решетку и продольные ребра, последние установлены в дымогарных каналах и выполнены с отгибами на уровне входных сечений каналов, а подовый лист размещен в топочной камере между горелкой и колосниковой решеткой и выполнен съемным, при этом водяная рубашка снабжена выступами обращенными в сторону дымогарных каналов, образующими с отгибами ребер пережим.

2. Котел по п.1, отличающийся тем, что колосниковая решетка выполнена составной из центральной и периферийной частей, первая из которых выполнена съемной, а вторая водоохлаждаемой.

3. Котел по пп.1 и 2, отличающийся тем, что вторая торцевая стенка топочной камеры выполнена съемной.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в отопительных водогрейных котлах.

Известен водогрейный котел, содержащий размещенную соосно в корпусе в виде водяной рубашки топочную камеру, ограниченную с двух сторон торцевыми стенками, у одной из которых установлена горелка, и соединенную с дымогарными каналами, образованными продольными перегородками. Недостатком конструкции является невозможность сжигания в котле твердого топлива и низкая эффективность сжигания, обусловленная наличием водоохлаждаемой рубашки между топкой и дымогарными каналами.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению и выбранным в качестве прототипа является водогрейный котел, содержащий размещенную соосно в корпусе в виде водяной рубашки топочную камеру, ограниченную с двух сторон торцевыми стенками, у одной из которых установлена горелка, и соединенную с дымогарными каналами, обрамленными криволинейной обечайкой.

Недостатком известной конструкции является то, что она не предусматривает сжигания в котле твердого топлива и не может обеспечить полного сгорания смолосодержащих видов топлива (молодых твердых и жидкого) из-за низкого температурного уровня поверхностей стен, ограждающих топку (водоохлаждаемые боковые и торцевая стенки), что вызывает конденсацию смол при соприкосновении с ними потока газообразных продуктов сгорания.

Целью изобретения является повышение универсальности конструкции за счет обеспечения возможности эффективного сжигания твердого топлива, а также улучшение теплотехнических характеристик котла и повышение эффективности сжигания топлива.

Водогрейный котел, содержащий размещенную соосно в корпусе в виде водяной рубашки топочную камеру, ограниченную с двух сторон торцевыми стенками, у одной из которых установлена горелка, и соединенную с дымогарными каналами, обрамленными криволинейной обечайкой, поставленная цель достигается тем, дополнительно содержит подовый лист, колосниковую решетку и продольные ребра, последние из которых установлены в дымогарных каналах и выполнены с отгибами на уровне входных сечений упомянутых каналов, а подовый лист размещен в топочной камере между горелкой и колосниковой решеткой и выполнен съемным, при этом водяная рубашка снабжена выступами в сторону дымогарных каналов, образующими с отгибами ребер пережим. Колосниковая решетка может быть выполнена составной из центральной и периферийной частей, первая из которых съемная, а вторая водоохлаждаемая. Вторая торцевая стенка топочной камеры может быть выполнена съемной.

Универсальность конструкции предусматривает возможность качественного и эффективного сжигания разных видов топлива в топочном объеме котла при его несложном переоборудовании, позволяющем реализовать разные способы сжигания, наиболее эффективные для каждого вида топлива. Конструкция позволяет использовать способ нижнего горения при работе на углях с большим выходом летучих. При работе на антраците применяется способ верхнего горения, для чего вторая торцевая стенка топочной камеры легко демонтируется.

При работе на газе или легком жидком топливе подовый лист и центральная часть колосниковой решетки снимаются, обеспечивая беспрепятственное попадание факела горелки в полость топочной камеры, а при работе на твердом топливе они устанавливаются на место.

Принятые конструктивные решения обеспечивают повышение эффективности конструкции.

Во-первых, наличие неводоохлаждаемых участков стен топочной камеры в виде продольных ребер дымогарных каналов, а также второй торцевой стенки топочной камеры повышает температурный уровень топочного процесса, что способствует обеспечению полноты сгорания и уменьшению коэффициента разбавления продуктов сгорания, особенно на низких нагрузках при пониженной температуре котловой воды.

Благодаря этому уменьшаются потери тепла с химическим недожогом и уходящими газами, а также вредные выбросы в атмосферу.

Во-вторых, организация омывания водой всего периметра обечайки, образующей дымогарные каналы, улучшает эффективность использования поверхности обечайки с коэффициентом тепловой эффективности, равным 1. Это снижает металлоемкость и удешевляет конструкцию котла.

В-третьих, увеличенная по сравнению с прототипом поверхность нагрева за счет использования частично водоохлаждаемой колосниковой решетки создает предпосылки для более полного охлаждения продуктов сгорания.

В-четвертых, наличие пережима по внутреннему периметру топочной камеры на уровне входных сечений дымогарных каналов позволяет при работе на твердом топливе создать под каналами участки слоя малой переменной высоты (под углом естественного откоса), имеющие по сравнению с основным массивом топлива небольшое аэродинамическое сопротивление, что обеспечивает подачу достаточного количества воздуха либо первичного в зону горения, при сжигании углей с большим выходом летучих способом нижнего горения, либо вторичного в надслойную зону при сжигании антрацита способом верхнего шахтно-слоевого горения. Кроме того, имеющиеся вертикальные щели между продольными ребрами обечайки позволяют частично подавать воздух в слой по всей его высоте (вентилировать пристенную часть слоя), что интенсифицирует горение при сжигании мелкофракционного топлива.

Таким образом, решается задача снабжения необходимым воздухом процессов горения разных видов твердого топлива, что обеспечивает его качественное сжигание, т. е. минимальные потери с химическим недожогом.

Среди известных технических решений в данной и смежных областях техники не выявлено объектов, которым отличительные признаки, идентичные или эквивалентные отличительным признакам заявляемого технического решения, придавали бы свойства, аналогичные тем, которые эти признаки придают заявляемому решению. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен предлагаемый котел, продольный разрез (по дымогарным каналам); на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Водогрейный котел содержит размещенную соосно в корпусе в виде водяной рубашки 1 топочную камеру 2, ограниченную с двух сторон торцевыми стенками, у одной 3 из которых установлена горелка 4, и соединенную с дымогарными каналами 5, обрамленными криволинейной обечайкой 6. Котел содержит подовый лист 7, колосниковую решетку 8 и продольные ребра 9, последние из которых установлены в дымогарных каналах 5 и выполнены с отгибами 10 на уровне входных сечений 11 упомянутых каналов 5, а подовый лист 7 размещен в топочной камере 2 между горелкой 4 и колосниковой решеткой 8, водяная рубашка 1 снабжена выступами 12 в сторону дымогарных каналов 5, образующими с отгибами 10 ребер 9 пережим. Колосниковая решетка 8 может выполняться составной из центральной 13 и периферийной 14 частей, первая из которых выполнена съемной, а вторая водоохлаждаемой. Вторая торцевая стенка 15 топочной камеры 2 выполнена съемной и установлена на опоре 16. На уровне выходных сечений 17 дымогарных каналов 5 расположен сборный газовоздушный короб 18, переходящий в конвективный газоход 19, за которым размещен дымовой патрубок 20.

Котел работает следующим образом.

Работа на твердом топливе осуществляется при установленных в топочной камере 2 подовом листе 7 и центральной части 13 колосниковой решетки 8.

При работе на каменных углях с большим выходом летучих веществ применяется способ нижнего горения топлива в тонком слое, как наиболее эффективный для таких топлив, соответствующий их физико-химическим свойствам и обеспечивающий отсутствие химического недожога. Для осуществления способа нижнего горения в топочной камере 2 должна быть установлена торцевая стенка 15. Горение происходит в тонком слое, образованном пережимом из выступов 12 и отгибов 10. Воздух, подаваемый в зону горения, поступает к горящему слою снизу через колосниковую решетку 8, причем большая его часть поступает по периферии топочной камеры в зону дымогарных каналов 5 вследствие малого аэродинамического сопротивления слоя на этом участке по сравнению с сопротивлением основного массива топлива. Часть воздуха используется в качестве первичного, другая часть, нагреваясь при прохождении через горящий слой, попадает в дымогарные каналы 5, где, смешиваясь с продуктами неполного сгорания, участвует в их дожигании.

При работе на антраците и углях с малым выходом летучих используется способ верхнего шахтно-слоевого сжигания, при котором горение происходит во всем объеме загруженного топлива. Для этого торцевая стенка 15 демонтируется. Воздух поступает в зону горения снизу через колосниковую решетку 8 и распределяется на две части: первичный, подаваемый непосредственно в слой, и вторичный, который ввиду малого аэродинамического сопротивления не заполняемых топливом дымогарных каналов 5 и пристенных участков слоя малой высоты под каналами 5 направляется по каналам 5, нагреваясь и смешиваясь по пути движения с продуктами неполного сгорания, поступающими из нижнего периферийного участка слоя. После этого газовоздушная смесь поступает в сборный короб 18 топочной камеры 2, где используется для дожигания продуктов неполного окисления. Далее продукты сгорания поступают в конвективный газоход 19 и затем отводятся в дымовую трубу через дымовой патрубок 20.

Работа котла на газе или жидком топливе происходит после демонтажа подового листа 7 и центральной съемной части 13 колосниковой решетки 8. Торцевая стенка 15 перекрывает топочную камеру 2 сверху. Под действием конвективных сил газовый или жидкотопливный факел горелки 4 устремляется вверх до горячей торцевой стенки 15 по центральной части топочной камеры 2, практически не соприкасаясь со стенками водяной рубашки 1, благодаря чему по пути движения факела происходит практически полное сгорание, после чего газы опускаются вдоль боковых стенок топочной камеры 2, омывая внутренние поверхности ребер 9 и участков водяной рубашки 1 между ними, через входные сечения 11 попадают в дымогарные каналы 5 и под действием тяги направляются по каналам 5 в сборный короб 18 и далее в конвективный газоход 19 и затем через дымовой патрубок 20 уходят из котла.

При необходимости очистка поверхностей нагрева от золовых и сажистых отложений производится через верхний проем топочной камеры 2 ершом или скребком, который для очистки дымогарных каналов 5 вводится поочередно в каналы через их выходные сечения 17, проводится вдоль щелей между ребрами и выводится через входные сечения 11.