стальной водогрейный котел

Формула изобретения

СТАЛЬНОЙ ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ, включающий топочную часть, устройство для подачи и сжигания топлива, однорядные боковые, потолочный, фронтальный топочные экраны, состоящие из горизонтальных и вертикальных труб и вертикальных и горизонтальных верхних и нижних коллекторов, отличающийся тем, что топочная часть котла выполнена односекционной камерной и ограничена горизонтальными и вертикальными топочными экранами, а устройство для подачи и сжигания топлива состоит из одной горелки, топочные экраны односветные и дополнительно содержат задний двухрядный внутренний и внешний экраны и второй внешний ряд боковых и потолочных экранов с коллекторами, соединенными между собой горизонтальными и вертикальными трубами топочных экранов, а фронтальный и дополнительный подовый однорядный экраны соединены между собой горизонтальными и вертикальными коллекторами, при этом нижний горизонтальный коллектор заднего вертикального экрана соединен с верхним горизонтальным коллектором внешним рядом труб потолочного экрана, а этот последний коллектор соединен с двумя вертикальными коллекторами фронтального экрана, которые соединены фронтальными, двумя боковыми внешними экранами и задним внутренним экраном с вертикальным коллектором, расположенным сзади по центру топочной камеры, причем этот центральный вертикальный коллектор соединен с нижним горизонтальным коллектором, который соединен с верхним горизонтальным коллектором котла посредством подового экрана внутреннего ряда двух боковых и внутреннего ряда потолочного экранов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к конструкции водогрейного стального котла, используемого в теплоснабжении коммунальных, промышленных и сельских объектов.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является газовый водогрейный котел типа ТВГ-8М. Котел ТВГ-8М теплофикационный с расчетной теплопроизводительностью 8,3 Гкал/ч. Особенностью котла является развитая радиационная поверхность нагрева, которая состоит из пяти вертикальных секций трубных экранов и односветных потолочно-фронтовых трубных экранов. Три средних центральных, объединенных горизонтальными коллекторами, двусветных экрана, облучаемые с двух сторон, делят топку котла на четыре отсека секции по 740 мм. Два односветных вертикальных экрана расположены у боковых стенок котла. Потолочный экран переходит во фронтальный, достигающий только верхнего уровня лазов в секционную топку с четырьмя горелками. Конвективная поверхность, состоящая из трубчатых змеевиков диаметром 28 мм, вваренных в вертикальные коллекторы, расположена за разделительной перегородкой. Отходящие газы поступают в конвективный газоход через проем высотой 800 мм над разделительной стенкой. Температура отходящих газов за котлом 190-210^оС. Для осмотра и ремонта экранов и топки в фронтальной стенке котла между топочными экранами предусмотрены лазы. Для этой же цели могут быть использованы два взрывных клапана, расположенные в задней стенке конвективного газохода. Все трубные экраны котла объединены горизонтальными коллекторами.

Вода в прототипе проходит последовательно через конвективную часть, потолочно-фронтовой экран, топочные экраны и выходит в верхней части последнего экрана. Верхние коллекторы вертикальных экранов разделены на две части глухими заглушками (шайбами), и вода по трубам одной половины каждой из секций проходит сверху вниз, и по трубам другой половины поднимается вверх. Между собой трубные секции экраны соединены с коллекторами, а верхние коллекторы соединены с помощью перепускных труб, проходящих вне котла.

Недостатками известной конструкции котла прототипа являются: отсутствие заднего экрана топочной камеры, наличие необогреваемых перепускных труб, неиспользование части тепла от излучения факела горелок, расположенных в поде котла между кирпичной кладкой (щелью), большое гидравлическое сопротивление котла, обусловленное установкой пяти поворотных заглушек, малая степень экранирования фронтального экрана, высокий коэффициент избытка воздуха в четырех подщелевых горелках, большое количество изолированных коллекторов повышает металлоемкость, трудоемкость изготовления котла и снижает теплотехническую характеристику и КПД котла в целом.

Целью изобретения является экономия сжигаемого топлива, повышение КПД котельной установки, сокращение тепловых потерь в окружающую среду, подогрев воздуха, подаваемого вентилятором на горелку, уменьшение металлоемкости и габаритов котла, улучшение качества подпиточной воды от деаэрационной приставки при замкнутых тепловых сетях и экологическом выбросе продуктов сгорания. Возможность более простого способа автоматизации процесса сжигания топлива в одной мощной горелке.

Указанная цель достигается тем, что в стальном водогрейном котле, содержащем топочную часть, устройство для подачи и сжигания топлива, однорядные боковые, потолочный, фронтальный топочные экраны, состоящие из горизонтальных и вертикальных труб и вертикальных и горизонтальных верхних и нижних коллекторов, топочная часть выполнена односекционно-камерной и ограничена горизонтальными и вертикальными топочными экранами, а устройство для подачи и сжигания топлива состоит из одной горелки. При этом топочные экраны односветные и дополнительно содержат задний двухрядный внутренний и внешний экраны и второй внешний ряд боковых и потолочных экранов с коллекторами, соединенными между собой горизонтальными и вертикальными трубами топочных экранов, а фронтальный и дополнительный подовый однорядный экраны соединены между собой горизонтальными и вертикальными коллекторами, причем нижний горизонтальный коллектор заднего вертикального экрана соединен с верхним горизонтальным коллектором внешним рядом труб потолочного экрана, а этот последний коллектор в свою очередь соединен с двумя вертикальными коллекторами фронтального экрана, которые соединены фронтальными, двумя боковыми внешними экранами и задним внутренним экраном с вертикальным коллектором, расположенным сзади по центру топочной камеры, причем этот центральный вертикальный коллектор соединен с нижним горизонтальным коллектором, который в свою очередь соединен с верхним горизонтальным коллектором котла посредством подового экрана внутреннего ряда двух боковых и внутреннего ряда потолочного экранов.

Другими словами, котел конструктивно имеет три экранированных блока, один из которых расположен внутри другого и оба блока сзади и сверху накрыты третьим блоком. При такой компоновке топочная камера котла для мощной горелки находится внутри блоков, что приводит к двойной клетчатой экранизации топочного пространства. За перегородкой последнего заднего экрана котла установлен конвективный экономайзер. Нагрев воды в котле обеспечивает горелка с принудительной подачей подогретого воздуха, часть тепла используется в специальном деаэраторе, выпар с которого подается в топочную камеру. Котел имеет рециркуляцию продуктов сгорания 1-1,5% Такая конструкция котельного агрегата позволит эффективно использовать топливо и снизить габариты и металлоемкость на единицу отпускаемой тепловой энергии.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство соответствует критерию изобретения "Новизна".

Сравнение предлагаемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие предлагаемое решение от прототипа, что позволяет сделать выбор о соответствии критерию "изобретательский уровень".

На фиг.1 изображена схема блока А; на фиг.2 схема блока Б; на фиг.3 схема блока В; на фиг.4 общий вид котла.

Стальной водогрейный котел содержит горизонтальные коллекторы 1 и 2, соединенные трубной поверхностью, вертикальные коллекторы 3, 4 и 5, также соединенные между собой трубной поверхностью, образуя фронтальный, задний и вторичные боковые экраны топочной камеры (фиг.2). Горизонтальные коллекторы 6 и 7 соединены между собой трубной поверхностью, которая образует подовый, потолочный и два боковых экрана топочной камеры котла (фиг.1).

Блок А с коридорным расположением трубной поверхности находится внутри блока Б с горизонтальным расположением труб и оба экранных блока А и Б закрыты потолочным и задним экранами блока В. Таким образом получается двойное экранирование топочной камеры трубами, расположенными перпендикулярно друг другу. Внутреннее пространство блока А служит топочной камерой котла, в подовой части которой под нижним экраном блока А расположена система подогрева воздуха, подаваемого вентилятором на горелку 8.

Коллекторы 1 и 2 соединены с трубной поверхностью блока В, коллекторы 3, 4 и 5 блока Б, а коллекторы 6 и 7 блока А.

Трубная поверхность блока В с горизонтальными коллекторами 1 и 2 как бы накрывает блоки А и Б, образуя при этом второй потолочный и второй задний экраны. Сзади экранной части котла, после второго заднего экрана блока В установлена газонаправляющая перегородка для направления потока продуктов сгорания топлива в конвективный экономайзер (на общем виде котла перегородка не показана).

Стальной водогрейный котел работает следующим образом.

Нагреваемая вода от циркуляционного насоса (не показан) поступает в конвективный экономайзер, который может быть практически любого типа (чугунный, стальной, совмещенный, блочный и т.д.) и, пройдя через его поверхности нагрева, поступает в нижний горизонтальный коллектор 1 второго заднего экрана блока В. Двигаясь, вода проходит второй задний и второй потолочный экраны и поступает в коллектор 2, горизонтально расположенный на фронте котла (первая ступень нагрева котла). Из второго горизонтального коллектора нагреваемая вода поступает в вертикальные коллекторы 3 и 5 блока Б и по вторичным боковым горизонтальным экранам и первому заднему экрану поступает в вертикальный коллектор 4 того же блока Б (вторая ступень нагрева котла).

Из вертикального коллектора 4 блока Б нагреваемая вода поступает в горизонтальный коллектор 6 блока А и по системе вертикальных труб, образующих подовый, боковые и потолочный экраны, вода входит в выходной коллектор 7 котла, из которого направляется к потребителю (третья ступень нагрева котла).

Типовая газовая горелка РГМГ-10 с принудительной подачей подогретого воздуха обеспечит надежную и экономичную работу котла при светящемся факеле и коэффициенте избытка воздуха = 1,05 в экранированной топочной камере.

Конструкция котла предусматривает деаэрационную установку контактного типа. Такая конструкция стального водогрейного котельного агрегата позволит снабдить теплом потребителей с максимальной отдачей тепла от сжигания топлива, уменьшить тепловые потери котла в окружающую среду, увеличить КПД котельной установки.

Блочный котел обладает высокой надежностью и меньшей металлоемкостью.