Водогрейный котел

 

Изобретение предназначено для нагрева воды и может быть использовано в системах отопления и горячего водоснабжения. Водогрейный котел содержит топочную и конвективную части, которые образованны экранами, выполненными из труб, и имеют общий потолочный экран, горизонтальные входные и выходные коллекторы. Каждая из экранных труб имеет входной и выходной перепускные патрубки, соединяющие с входными и выходными коллекторами экранные трубы, торцы экранных труб топочного и конвективного экранов заглушены. Патрубки являются несущими элементами экранных труб, расположены с противоположных сторон диаметра экранной трубы, тангенциально к осям экранных труб и имеют сечение щелевидной формы, где размеры сечения относятся к диаметру экранной трубы как: высота - 1,3/2,4; ширина - 0,25/0,35, расстояние между осями входного и выходного патрубков не должно превышать 15 диаметров экранной трубы. Экраны топочной и конвективной частей отделены друг от друга перегородками из огнестойкого материала. Изобретение обеспечивает эффективное использование котла при сжигании топлива с высокой зольностью и обеспечивает возможность развития теплообменной поверхности в конвективной части. 4 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котлах, работающих в системах отопления и горячего водоснабжения.

Известен водогрейный котел, описанный в патенте РФ 2150047 по классу 7 F 24 Н 1/00.

В данной конструкции котла осуществляется последовательный ввод жидкости в экранные трубы через тангенциальные патрубки. Гидравлическое сопротивление котла увеличивается пропорционально количеству действующих экранных труб.

Недостатком конструкции данного котла является то, что такая конструкция требует увеличения мощности циркуляционных насосов, и предел производительности этого котла обусловлен мощностью насосной группы;

также его невозможно использовать при сжигании топлива с высокой зольностью (фрезерный торф), так как зола быстро заполняет пространство между горизонтально расположенными экранными трубами и уменьшает эффективность работы котла.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является водогрейный котел, описанный в патенте RU 2177117, F 24 H 1/00, 20.12.2001.

В патенте RU 2177117 котел имеет топочную и конвективную части, образованные экранами, выполненными из труб, горизонтальные входные и выходные коллекторы, при этом каждая из экранных труб имеет входной и выходной перепускные патрубки, торцы экранных труб топочного и конвективного экранов заглушены, а топочная и конвективная части имеют общий потолочный экран.

Недостатком данной конструкции является то, что для обеспечения эффективного закручивания водного потока требуется увеличение массового расхода жидкости через установку. Это, в свою очередь, сокращает время прохождения воды через котел. Поэтому, для обеспечения требуемой разницы температур воды на входе и на выходе в установку, требуется увеличение длины экранных труб и габаритов котла. Технические результаты изобретения:

1 - значительное увеличение эффективности работы котла при тех же габаритах котельной за счет возникновения эффекта синхронного вращения воды в экранных трубах, обусловленного совокупностью пропорций труб, при этом эффект синхронного вращения наблюдается при пониженных расходах воды через котел (результат был получен опытным путем);

2 - обеспечение высокой работоспособности котла на всех видах твердого топлива за счет эффективного использования теплообменной поверхности в конвективной части.

Технические результаты достигаются за счет отличий, заключающихся в том, что:

экранные трубы соединены с входными и выходными горизонтальными коллекторами, упомянутыми перепускными патрубками;

патрубки являются несущими элементами экранных труб и расположены с противоположных сторон диаметра экранной трубы, тангенциально к осям экранных труб;

обеспечивают вращение воды в трубах;

патрубки имеют сечение щелевидной формы, где размеры сечения относятся к диаметру экранной трубы как: высота - 1,3/2,4; ширина - 0,25/0,35, расстояние между осями входного и выходного патрубков не должно превышать 15 диаметров экранной трубы;

экраны топочной и конвективной частей отделены друг от друга перегородками из огнестойкого материала.

На фиг.1. изображена конструкция котла;

на фиг.2 и 3 изображены патрубки, соединяющие экранные трубы с коллекторами;

на фиг.4 изображены топочные и конвективные экраны.

Водогрейный котел содержит:

топочную 1 и конвективную 2 части, в которых установлены топочные 3 и конвективные 4 экраны;

топочная 1 и конвективная 2 части котла имеют общий потолочный экран 5, где патрубки 10, соединяющие экранные трубы с коллекторами, расположены тангенциально к осям экранных труб, и имеют сечение щелевидной формы (см. фиг.2 и 3). Также котел содержит колосниковую решетку 6, дымоход 7, раздаточные коллекторы 8, входные экранные трубы 9, тангенциальные патрубки 10, выходные коллекторы 11, разделяющие перегородки 12. Входной и выходной патрубки, входящие и выходящие в каждую из труб, расположены с противоположных сторон диаметра экранной трубы. Топочные 3 и конвективные 4 экраны имеют одинаковую конструкцию и изображены на фиг.4.

Котел работает следующим образом: вода поступает через раздаточный коллектор 8 (фиг.1 и 4) во входные экранные трубы 9 (фиг.1 и 4) правого и левого конвективных экранов топочной части 4 (фиг.1) через тангенциальные патрубки 10. Входные тангенциальные патрубки 10 показаны на фиг.2. За счет тангенциального ввода вода получает вращательное движение относительно оси экранной трубы и интенсивно омывает внутреннюю поверхность экранных труб. Двигаясь по трубам, вода выходит через выходные патрубки (фиг.3) в выходной коллектор 11 (фиг.4). В зависимости от компоновки котла, входные коллектора как топочных 3 (фиг.1), так и конвективных 4 (фиг.1) экранов могут быть размещены и вверху и внизу. Из выходных коллекторов конвективных экранов вода поступает во входные коллектора топочных экранов и через тангенциальные патрубки попадает в топочные экранные трубы. Вращаясь, вода двигается по этим трубам и поступает в выходной коллектор топочного экрана. Из выходных коллекторов топочных экранов вода поступает в потолочный экран, перетекая из одной экранной трубы в другую через тангенциально расположенные патрубки.

Топочные газы, двигаясь вверх, омывают трубы топочного экрана 1, отражаются от потолочного экрана 5 и попадают в конвективную часть 2 с противоположных сторон от перегородок 12, разделяющих топочные 3 и конвективные экраны 4. Двигаясь вниз, газы омывают конвективные трубы и далее уходят в дымоход 7. Таким образом, во всех теплообменных трубах котла вода двигается с вращением потока, обеспечивая интенсивное охлаждение всей поверхности труб. Трубы, составляющие вертикальные топочные 3 (фиг.1) и конвективные экраны 4 (фиг.1), расположены вертикально и держатся на щелевых патрубках 10 (фиг.1), нависая над топкой или дымоходом. При этом обеспечиваются оптимальные условия для осыпания золы с экранных труб на колосниковую решетку 6 (фиг.1) или в дымоход 7 (фиг.1), и вывода золы из котла через систему золоудаления.

Формула изобретения

Водогрейный котел имеет топочную и конвективную части, образованные экранами, выполненными из труб, горизонтальные входные и выходные коллекторы, при этом каждая из экранных труб имеет входной и выходной перепускные патрубки, торцы экранных труб топочного и конвективного экранов заглушены, а топочная и конвективная части имеют общий потолочный экран, отличающийся тем, что экранные трубы соединены с входными и выходными коллекторами упомянутыми перепускными патрубками; патрубки являются несущими элементами экранных труб и расположены с противоположных сторон диаметра экранной трубы, тангенциально к осям экранных труб; патрубки имеют сечение щелевидной формы, где размеры сечения относятся к диаметру экранной трубы как: высота - 1,3/2,4; ширина - 0,25/0,35, расстояние между осями входного и выходного патрубков не должно превышать 15 диаметров экранной трубы; экраны топочной и конвективной частей отделены друг от друга перегородками из огнестойкого материала.

РИСУНКИ