водогрейный котел

Формула изобретения

Водогрейный котел, содержащий газотрубную и водотрубную части, установленные в одном корпусе, при этом газотрубная часть имеет топку в виде жаровой трубы и газотрубный одноходовой пучок, а водотрубная часть имеет конвективную камеру с теплообменной поверхностью нагрева, отличающийся тем, что он снабжен передней поворотной камерой, расположенной на фронте котла и имеет со стороны фронта котла дополнительные поверхности нагрева в виде фронтового экрана и переднего кольцевого канала, одновременно выполняющего функции коллекторов фронтового экрана и тепловой изоляции корпуса котла, а в конвективной камере теплообменная поверхность нагрева выполнена в виде съемного конвективного блока с ходом газов сверху вниз, состоящего из плоских секций, представляющих собой трубчато-мембранные панели, соединенные с коллекторами прямоугольной формы, причем в конвективной камере предусмотрена дополнительная поверхность нагрева в виде заднего кольцевого канала, одновременно выполняющего функции коллекторов раздачи воды в съемный блок и водяной объем газотрубной части котла, а также тепловой изоляции корпуса котла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области теплоснабжения и может быть использовано в стальных водогрейных котлах.

Известны водогрейные газотрубные котлы, содержащие топку, выполненную в виде жаровой трубы или жарового пространства, одноходовой газотрубный конвективный пучок, а также “водотрубные” (возможны при этом щелевые, кольцевые или коробчатые) элементы, по которым вода движется с существенными скоростями, значительно превышающими скорости в водяной рубашке жаротрубных котлов. При этом все эти элементы находятся внутри общей цилиндрической или коробчатой камеры (см. а.с. СССР №779756, МПК F 24 Н 1/28, бюл. №42, 15.11.80 г.; а.с. СССР №1744378, МПК F 24 Н 1/38, бюл. №24 от 30.06.92 г.; патент РФ №2160874, МПК F 24 Н 1/00 от 20.12.2000 г.).

Недостатком таких конструкций котлов является сложность выполнения таких “водотрубных” элементов, а также то, что определенный элемент, как правило, осуществляет одну или две из следующих функций: распределение воды, или увеличение поверхности нагрева, или повышение надежности работы, или улучшение условий эксплуатации котла, или снижение потерь в окружающую среду.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому техническому решению является водогрейный котел, содержащий газотрубную и водотрубную часть, при-чем газотрубная часть имеет топку в виде жаровой трубы и газотрубный одноходовой пучок, а водотрубная часть имеет конвективную камеру с теплообменной поверхностью нагрева, сообщенной с конвективным пучком и топкой, установленными в одном корпусе (см. патент RU №2162574, МПК F 24 Н 1/32, опубл. 27.01.01 г.).

Недостатками котла-прототипа являются неразборность, плохая доступность к элементам, следовательно, низкая ремонтопригодность конвективной поверхности нагрева, а также высокое аэродинамическое сопротивление и возможность засорения конвективной поверхности нагрева.

Задачей создания изобретения является разработка простой, надежной, ремонтопригодной, эффективной и удобной в эксплуатации конструкции котла.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в формуле изобретения, общих с прототипом, таких как водогрейный котел, содержащий газотрубную и водотрубную часть, установленные в одном корпусе, причем газотрубная часть имеет топку в виде жаровой трубы и газотрубный одноходовой пучок, а водотрубная часть имеет конвективную камеру с теплообменной поверхностью нагрева, сообщенной с конвективным пучком и топкой, установленными в одном корпусе, и отличительных существенных признаков, таких как: котел снабжен передней поворотной камерой, расположенной на фронте котла и имеет со стороны фронта котла дополнительные поверхности нагрева в виде фронтового экрана и переднего кольцевого канала, одновременно выполняющего функции коллекторов фронтового экрана и тепловой изоляции корпуса котла, а в конвективной камере теплообменная поверхность нагрева выполнена в виде съемного конвективного блока с ходом газов сверху вниз, состоящего из плоских секций, представляющих собой трубчато-мембранные панели, соединенные с коллекторами прямоугольной формы, причем в конвективной камере предусмотрена дополнительная поверхность нагрева в виде заднего кольцевого канала, одновременно выполняющего функции коллекторов раздачи воды в съемный блок и водяной объем газотрубной части котла, а также тепловой изоляции корпуса котла.

При этом поставленная задача решается с помощью следующих отличительных признаков:

- передняя поворотная камера, расположенная на фронте котла, ограничена плоскостью выходного окна топки и частями, трубной доски, передней дверцы котла и внутреннего кольца, находящимися выше плоскости выходного окна топки;

- одноходовая водотрубная теплообменная поверхность нагрева в конвективной камере с ходом газов сверху вниз представляет собой съемный блок из плоских секций, соединенных трубными элементами;

- плоская секция съемного блока выполнена в виде трубчато-мембранных панелей, соединенных с коллекторами прямоугольной формы;

- дополнительные “водотрубные” поверхности нагрева со стороны фронта котла, состоящие из фронтового экрана и переднего кольцевого канала, одновременно выполняющего функции коллекторов фронтового экрана и тепловой изоляции корпуса котла от горячих газов топки и поворотной камеры;

- дополнительная “водотрубная” поверхность нагрева в виде заднего кольцевого канала вокруг конвективной камеры, одновременно выполняющего роль коллекторов раздачи воды в съемный блок и в водяной объем газотрубной части котла, а также тепловой изоляции корпуса котла от горячих газов конвективной камеры;

Оба кольцевых канала передний и задний отделены от водяного объема газотрубной части котла плоскостями трубных досок.

Вышеперечисленные отличительные признаки, которые предусматривают сочетания передней поворотной камеры, фронтового экрана с передним кольцевым каналом и съемного конвективного блока с задним кольцевым каналом наряду с признаками, общими с прототипом, позволяют получить следующий технический результат:

- -простота изготовления и компактность котла (соотношение длины к высоте и ширине близко к единице);

- увеличение ремонтопригодности котла ввиду съемности конвективного блока и двухстороннего доступа к газотрубному пучку для замены труб;

- улучшение условий эксплуатации котла ввиду того, что кольцевые каналы снижают температуру корпуса котла, горелочное устройство устанавливается в охлаждаемом фронтовом экране, а дымогарные трубы и секции конвективного блока доступны для осмотра и очистки.

С помощью кольцевых каналов осуществляется сразу несколько функций: увеличение поверхности нагрева котла, распределение воды, повышение надежности и срока службы котла, увеличение КПД, улучшение условий эксплуатации.

Указанные выше отличительные признаки, каждый в отдельности и все совместно, направлены на решение поставленной задачи - разработка простой, надежной, ремонтопригодной, эффективной и удобной в эксплуатации конструкции котла, и являются существенными. Использование предлагаемого сочетания существенных отличительных признаков в известном уровне техники не обнаружено, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности “новизна”.

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи, является не очевидной для специалистов в данной области техники и свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию патентоспособности “изобретательский уровень”.

Изобретение поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего его примера реализации и прилагаемыми чертежами, где

на фиг.1 - представлен общий вид котла, продольный разрез по А-А;

на фиг.2 - поперечный разрез по Б-Б фиг.1;

на фиг.3 - поперечный разрез по В-В фиг.1;

на фиг.4 - разрез Г-Г и вид по “Д”.

Котел содержит топку 1 в виде жаровой трубы, поворотную камеру газов 2 во фронтовой части котла, одноходовой газотрубный конвективный пучок 3, конвективную камеру 4, съемный конвективный блок 5 из плоских секций 6, содержащих трубчато-мембранные панели 7 и коллекторы прямоугольной формы 8, соединительные трубы 9 плоских секций, передний кольцевой канал 10 с разделительными перегородками 11, фронтовой экран 12 с камерой 13 для горелки и водотрубными элементами 14, задний кольцевой канал 15 с разделительными перегородками 16, перепускной трубопровод 17 из переднего кольцевого канала 10 в задний кольцевой канал 15, перепускные трубопроводы 27 из заднего кольцевого канала 15 в съемный конвективный блок 5, переднюю трубную доску 18, заднюю трубную доску 19 с отверстиями 20 для выхода воды из задней кольцевой камеры в водяной объем 26 газотрубной части котла, выходное окно газов 21, заднюю дверцу котла 22, переднюю дверцу котла 23, собственно корпус котла 28, входной патрубок воды 24, выходной патрубок воды 25.

Конвективный блок 5 достается из конвективной камеры котла 4 через заднюю дверцу 22. Передний кольцевой канал 10 соединяется с задним кольцевым каналом 15 перепускным трубопроводом 17.

Котел работает следующим образом: образующиеся при сжигании топлива в топке 1 дымовые газы поступают в поворотную камеру 2, расположенную со стороны фронта котла, далее, проходя внутри трубок газотрубного конвективного пучка 3, направляются в конвективную камеру 4, проходят сверху вниз через конвективные плоские секции 6 съемного конвективного блока 5, разворачиваются на 90 и покидают котел через выходное окно 21. Вода из системы трубопроводов котельной поступает в середину переднего кольцевого канала 10 через входной патрубок воды 24, проходит через верх кольцевого канала и на противоположной стороне заходит в трубы 14 фронтового экрана 12, проходит камеру 13 для горелки, остальные трубные элементы 14 фронтового экрана 12, и снизу переднего кольцевого экрана выходит в перепускной трубопровод 17.

Циркуляция в трубных элементах фронтового экрана организуется с помощью разделительных перегородок 11 переднего кольцевого канала 10.

Из перепускного трубопровода 17 вода поступает в нижнюю часть заднего кольцевого канала 15, поднимается по нему к конвективному блоку 5, проходит через перепускной трубопровод 27, плоские секции 6, их соединительные трубы 9 и выходит через трубопровод 27 в противоположную сторону заднего кольцевого канала 15, далее через отверстия 20 в задней трубной доске 19 - в водяной объем 26 газотрубной части котла, поднимается по нему вверх и выходит из корпуса котла 28 через выходной патрубок 25 в систему трубопроводов котельной. Циркуляция в заднем кольцевом канале 15 осуществляется с помощью разделительных перегородок 16.