водотрубный котёл

Формула изобретения

Водотрубный котел, содержащий охватывающие топочное пространство теплообменные трубы, подсоединенные концами к коллекторам, отличающийся тем, что трубы выполнены изогнутыми по дугообразным, выпуклым относительно топочного пространства линиям и равномерно размещены так, что образуемая ими теплообменная поверхность повторяет форму поверхности топочного факела, при этом коллектора выполнены кольцевыми.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к водогрейным и паровым котлам.

Известен водотрубный котел (см. а.с. 956909, МПК F 22 B 21/06, 1982 г.), содержащий вертикально установленные теплообменные трубы, подсоединенные к верхнему и нижнему коллекторам, выполненным в виде плоских спиралей, при этом внутренняя цилиндрическая полость теплообменника служит топочным пространством.

Вследствие радиальной асимметрии образованной трубами теплообменной поверхности, а также наличия эффективного экранирования внешних слоев труб более близкими к центру внутренними слоями, величина тепловой нагрузки на трубы существенно зависит от их месторасположения. Как следствие, трубы, расположенные ближе к оси топки, перегреваются, а трубы внешних слоев теплообменника работают с недогревом.

Недогрев части теплообменных труб обуславливает, с одной стороны, низкий кпд котла, с другой стороны означает, что указанная часть труб используется неэффективно, т.е. неоправданно завышена металлоемкость котла.

Кроме того, в теплообменных трубах, работающих в неоднородном поле температур, возникают знакопеременные термические напряжения значительной величины, которые, в конечном счете, приводят к снижению надежности работы и сокращению срока службы установки.

Техническим результатом изобретения является повышение кпд котла при одновременном увеличении его надежности и снижении металлоемкости.

Указанный технический результат достигается тем, что в водотрубном котле, содержащем охватывающие топочное пространство теплообменные трубы, подсоединенные концами к коллекторам, трубы выполнены изогнутыми по дугообразным, выпуклым относительно топочного пространства линиям и равномерно размещены на поверхности вращения последних относительно оси топки, при этом коллекторы выполнены кольцевыми.

На фиг.1 приведено схематическое изображение заявляемого котла.

На фиг.2 приведено сечение А-А на фиг.1.

Водотрубный котел содержит теплообменные трубы 1, коллекторы 2, подогреватель 3 и успокоитель 4 с патрубками 5, 6 соответственно подвода питательной и отвода горячей воды, топочное пространство 7.

Работает котел следующим образом.

Горячие газы топочного пространства 7 обтекают теплообменные трубы 1, нагревая циркулирующую в них воду. Горячая вода поднимается в верхнюю половину теплообменника, откуда по патрубку 6 через успокоитель 4 поступает в потребительскую магистраль. "Питательная" вода из подогревателя 3, подсоединенного к магистрали питающей воды (не показана), по патрубку 5 подается в нижнюю половину теплообменника.

В предлагаемом техническом решении теплообменные трубы 1 изогнуты и установлены относительно оси топки таким образом, что образуемая ими теплообменная поверхность повторяет форму поверхности топочного факела, являясь, таким образом, изотермической поверхностью. Как следствие, трубы 1 вместе с циркулирующей в них водой прогреваются по всей своей поверхности равномерно, что приводит к повышению эффективности теплообмена, отсутствию застойных зон и, в конечном счете - увеличению кпд котла и снижению расхода энергоносителей.

Полная симметрия расположения труб 1 в топочном пространстве обуславливает их одинаково эффективное с точки зрения теплообмена использование, поэтому для обеспечения заданной мощности котла требуется меньшее, по сравнению с прототипом, количество труб.

Выполнение труб 1 изогнутыми по дугообразным линиям обеспечивает возможность их упругой деформации при возникновении термических напряжений в элементах конструкции, т. е. термические напряжения, возникающие при разогреве котла, самокомпенсируются. В свою очередь, отсутствие термических напряжений приводит к повышению надежности и увеличению длительности межремонтных периодов и общего срока службы установки.

Кроме того, по сравнению с прототипом предлагаемый котел более прост и технологичен в изготовлении.