комбинированный котел

Формула изобретения

Комбинированный котел, состоящий из топливного и утилизационного участков, каждый из которых имеет газоход с входными и выходными патрубками и размещенные в газоходе водогрейные трубы, отличающийся тем, что входной патрубок утилизационного участка снабжен газоплотной заслонкой, а трубы топливного участка котла отогнуты с образованием фестона, сообщающего газоходы топливного и утилизационного участков.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области энергетики, в частности судовой энергетики, к котлам, генерирующим пар за счет сжигания топлива в котле или утилизации тепла отходящих газов двигателя (внутреннего сгорания или газотурбинного).

Известны конструкции комбинированных котлов, состоящих из двух раздельно работающих участков топливного и утилизационного, каждый из которых имеет газоход с входными и выходными патрубками, либо из одной общей поверхности нагрева, попеременно работающей на отходящих газах двигателя или топливе (см. Л. И. Герловин, С.М. Слуцкер "Судовые утилизационные и комбинированные котлы", Судпромгиз, 1963 г. стр. 60-83).

Наиболее близким техническим решением является комбинированный котел с общей поверхностью нагрева (см. книгу Л.И. Герловина и С.М. Слуцкера, стр. 73-79, рис. 30, 31), у которого поверхность нагрева попеременно омывается отходящими газами топливного участка или двигателя.

Недостатком существующей конструкции является невозможность одновременной работы по следующим причинам:

неустойчивый процесс горения вследствие пульсирующего потока отходящих газов двигателя;

происходит охлаждение топки и снижается прямая отдача в ней;

снижается также температурный напор в конвективной поверхности нагрева и, как следствие, теплосъем в ней;

возможен выброс пламени из топки вследствие большего напора отходящих газов двигателя по сравнению с напором воздуха, подводимого для горения.

Цель изобретения состоит в повышении КПД комбинированного котла и обеспечении одновременной работы его топливного и утилизационного участков.

Указанная цель достигается тем, что входной патрубок утилизационного участка снабжен газоплотной заслонкой, а трубы топливного участка котла отогнуты с образованием фестона, сообщающего газоходы топливного и утилизационного участков.

Топливный и утилизационный участки комбинированного котла объединены по рабочей среде (пару и воде) и могут быть выполнены в виде котла с естественной циркуляцией или многократно принудительной с общим сепаратором пара.

Новым в конструкции комбинированного котла является соединение газоходов топливного и утилизационного участков через фестон, в этом случае газы двигателя не проходят через топку топливного участка. Такое соединение обеспечивает возможность одновременной работы обоих участков. При этом дымовые газы топливного участка после фестона совместно с газами двигателя проходят через поверхность нагрева (водогрейные трубы) утилизационного участка, дополнительно отдавая тепло, тем самым повышая суммарный КПД комбинированного котла.

Наличие фестона и топочного объема топливного участка, через который не проходят газы двигателя, сглаживает отрицательное влияние пульсации потока газов двигателя на процесс горения в топливном участке; газы после двигателя не затекают в топку и не снижают прямую отдачу в ней. Выброс пламени из топки предотвращается подбором вентилятора с напором, превышающим давление газов за фестоном на величину сопротивления последнего и сопротивления воздухонаправляющих устройств в горелочном устройстве.

Наряду с одновременной работой топливного и утилизационного участков предлагаемая конструкция комбинированного котла обеспечивает и раздельную работу каждого участка. При работе только топливного участка дымовые газы после фестона также проходят через поверхность нагрева (водогрейные трубы) утилизационного участка, повышая КПД котла. Для исключения попадания дымовых газов в двигатель на входе в утилизационный участок установлена газоплотная заслонка, которая в этом случае закрывается.

При работе только утилизационного участка закрываются воздушные регистры воздухонаправляющих устройств горелочного устройства топливного участка, и газы не попадают в машинное отделение.

Таким образом, заявляемое техническое решение обладает, по нашему мнению, новизной и подходит под критерий "существенные отличия".

Сущность изобретения пояснена чертежом, где на фиг.1 изображен поперечный разрез комбинированного котла с многократной принудительной циркуляцией (сепаратор пара не показан на чертеже). Цифрами на чертеже обозначены: 1 водогрейные трубы утилизационного участка, 2 входная камера утилизационного участка, 3 выходная камера утилизационного участка, 4 газоплотные экраны топливного участка, 5 входная камера топливного участка, 6 выходная камера топливного участка, 7 экран топливного участка со стороны утилизационного участка, 8 фестон, 9 горелочное устройство, 10 каркас котла с изоляцией, 11 патрубок входа газов от двигателя, 12 патрубок выхода газов из топливного участка, 13 газоплотная заслонка.

Комбинированный котел состоит из поверхности нагрева (водогрейных труб) утилизационного участка, выполненной в виде змеевиков 1, замыкающихся на входную 2 и выходную камеру 3. Поверхность нагрева топливного участка выполнена из газоплотных экранов 4, образующих топку и замыкающихся на входную 5 и выходную 6 камеры. Экран 7 топливного участка со стороны утилизационного котла имеет в нижней части фестон 8 (разводку труб) для выхода дымовых газов топливного участка в газоход утилизационного участка. В топливном участке расположено горелочное устройство 9.

Комбинированный котел снаружи обшит каркасом с изоляцией 10. Отходящие газы двигателя входят во входной патрубок 11 и выходят через патрубок 12, у входного патрубка расположена газоплотная заслонка 13.

Комбинированный котел при одновременной работе утилизационного и топливного участков работает следующим образом. Топливо и воздух через горелочное устройство 9 подаются в топку топливного участка. Дымовые газы из топки через фестон 8 попадают в газоход утилизационного участка и, смешиваясь с отходящими газами двигателя, проходят через змеевики 1 поверхности нагрева утилизационного участка, передавая тепло. Одновременно омывая с наружной стороны газоплотный экран 7, дымовые газы дополнительно передают тепло топливному участку котла.

Циркулирующая вода подается циркуляционным насосом из сепаратора пара (они не показаны на чертеже) во входные камеры 2 и 5, частично испаряется в поверхностях нагрева и в виде пароводяной смеси выходит из выходных камер 3 и 6. Далее пароводяная смесь направляется в сепаратор пара, из которого пар идет к потребителям.

При работе только топливного участка заслонка 13 закрывает входной патрубок 11, предотвращая попадание газов в двигатель, а все дымовые газы из топки проходят через фестон 8, охлаждаясь в нем, и далее через змеевики 1 утилизационного участка выходят из котла через патрубок 12. При этом обеспечивается высокий КПД котла, так как задействованы все поверхности нагрева обоих участков котла. Циркуляционная вода в этом случае подается также во входные камеры 2 и 5.

При работе только утилизационного участка закрываются воздушные регистры воздухонаправляющих устройств горелочного устройства 9; при этом исключается подача газов в машинное отделение. Заслонка 13 устанавливается в положении "открыто", и дымовые газы проходят через поверхность нагрева утилизационного участка, генерируя в них пар.

Циркуляционная вода подается только во входящую камеру 2, а топливный участок остается без воды. Это является допустимым, так как температура газов после двигателя обычно не превышает 450^oС, что не превышает предельную температуру углеродистых сталей.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения обеспечит одновременную и раздельную работу топливного и утилизационного участков. Также повышается КПД комбинированного котла как при совместной работе, так и при раздельной работе обоих участков.