Конвективный блок водогрейного котла
Владельцы патента RU 2566465:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) (RU)
Изобретение относится к энергетике и может использоваться в водогрейных котлах. Конвективный блок котла включает два конвективных газохода с теплообменными поверхностями, которые содержат прямолинейные поперечно обтекаемые коридорные трубные пучки и вертикальные стояки, каждый из которых сообщен с соответствующим верхним и нижним продольными коллекторами котла. Каждый вертикальный стояк разделен горизонтальными перегородками на секции, каждая из которых сообщена с горизонтальными трубными пучками, концы которых сообщены со свободно скользящим стояком, сообщенным со второй парой продольных коллекторов котла, на скользящем стояке выполнен один разрез, заглушенный вторыми торцовыми перегородками, размещенными с зазором друг к другу. Кроме того, конвективные газоходы в нижней части сообщены друг с другом полостью осадительной камеры золового уноса. Технический результат: интенсификация теплообмена при упрощении технологии изготовления конвективных газоходов и повышении их ремонтопригодности. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к котельной технике и может быть использовано в водогрейных котлах прямоугольной формы.
Известен конвективный блок водогрейного котла, включающий конвективный газоход, снабженный теплообменными поверхностями, содержащими поперечно обтекаемые продуктами сгорания трубные пучки (см. Котлы малой и средней мощности и топочные устройства. Каталог-справочник. - М.: НИИЭ ИНФОРМЭНЕРГОМАШ, 1983. - 200 с. (с. 108, рис. 90 - Котел типа КВ-ТС-4-150 и с. 110-111, рис. 91 - Котел типа КВ-ТС-6,5-150).
Известен также конвективный блок водогрейного котла, содержащий два конвективных газохода, снабженных теплообменными поверхностями, содержащими поперечно обтекаемые трубные пучки, гидравлически связанные с продольными коллекторами котла (см. Котлы водогрейные Гефест: ОАО «Бийский котельный завод»).
Основными недостатками данных конструкций являются:
- технологическая сложность изготовления трубчатых элементов, требующая отдельного шаблона для каждой детали, выполненной в виде рамной конструкции, ввариваемой в вертикальные стояки конвективного газохода;
- нерациональное использование объема шахты конвективного газохода, в виде наличия пустот по высоте газохода, между блоками конвективных поверхностей;
- наличие вертикальных участков труб в рамных трубных конструкциях в конвективных газоходах и, как следствие, продольное их обтекание дымовыми газами, снижающее интенсивность теплообмена на их поверхностях
Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, состоит в упрощении технологии изготовления конвективных газоходов и интенсифицирование теплообмена в конструктивных решениях газоходов.
Техническим результатом является интенсификация теплообмена при упрощении технологии изготовления конвективных газоходов и повышении их ремонтопригодности, эффективное использование объема шахты.
Для решения поставленной задачи конвективный блок водогрейного котла, содержащий два конвективных газохода, снабженных теплообменными поверхностями, содержащими поперечно обтекаемые трубные пучки, гидравлически связанные с продольными коллекторами котла, отличается тем, что теплообменные поверхности, размещенные в конвективных газоходах, содержат прямолинейные поперечно обтекаемые коридорные трубные пучки, содержащие вертикальные стояки, каждый из которых сообщен с соответствующим верхним и нижним продольными коллекторами котла, причем каждый вертикальный стояк разделен горизонтальными перегородками на вертикальные секции, каждая из которых сообщена с горизонтальными трубными пучками, концы которых сообщены со свободно скользящим стояком, концы которого сообщены со второй парой продольных коллекторов котла, при этом его верхнее и нижнее сопряжения с упомянутыми коллекторами перекрыто торцовыми перегородками, а на скользящем стояке выполнен как минимум один разрез, заглушенный вторыми торцовыми перегородками, размещенными с зазором друг к другу, кроме того, в следующей паре теплообменных поверхностей вертикальный стояк и свободно скользящий стояк меняются местами, кроме того, конвективные газоходы в нижней части сообщены друг с другом полостью осадительной камеры золового уноса. Кроме того, верхняя и нижняя части свободно скользящего стояка сосны друг к другу. Кроме того, длина труб в горизонтальных трубных пучках одинакова.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
Признаки изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач.
Признаки «…теплообменные поверхности, размещенные в конвективных газоходах, содержат прямолинейные поперечно обтекаемые коридорные трубные пучки, содержащие вертикальные стояки, каждый из которых сообщен с соответствующим верхним и нижним продольными коллекторами котла…» минимизируют выпадение золы на элементах конвективной части.
Признаки «…каждый вертикальный стояк разделен горизонтальными перегородками на вертикальные секции, каждая из которых сообщена с горизонтальными трубными пучками, концы которых сообщены со свободно скользящим стояком, концы которого сообщены со второй парой продольных коллекторов котла, при этом его верхнее и нижнее сопряжения с упомянутыми коллекторами перекрыто торцовыми перегородками, а на скользящем стояке выполнен как минимум один разрез, заглушенный вторыми торцовыми перегородками, размещенными с зазором друг к другу, кроме того, в следующей паре теплообменных поверхностей вертикальный стояк и свободно скользящий стояк меняются местами…» обеспечивают «равномерность» работы боковых топочных экранов и исключают возникновение термических напряжений в их конструктивных элементах.
Признаки «…конвективные газоходы в нижней части сообщены друг с другом полостью осадительной камеры золового уноса…» способствуют освобождению исходящих газов от частиц золы.
Признаки, указывающие, что «верхняя и нижняя части свободно скользящего стояка сосны друг к другу» обеспечивают «плоскостность» бокового топочного экрана.
Признаки третьего пункта формулы изобретения упрощают изготовление котла, т.к. минимизируют вариации длин трубчатых заготовок.
На фиг. 1 показан общий вид конвективного блока водогрейного котла, на фиг. 2 показа разрез Α-A конвективного блока водогрейного котла.
На чертежах показаны газоходы 1 и 2, трубные пучки 3, продольные верхние 4, 5 и нижние 6, 7 коллекторы котла, вертикальные стояки 8, горизонтальные перегородки 9, скользящий стояк 10, верхнее 11 и нижнее 12 сопряжения, торцовые перегородки 13, разрез 14, вторые торцовые перегородки 15, полость 16 осадительной камеры.
Конвективный блок включает два конвективных газохода 1 и 2 (первый из них, ближайший к топке, является опускным для потока газа, а второй подъемным). Его теплообменные поверхности содержат поперечно обтекаемые трубные пучки 3, гидравлически связанные с продольными коллекторами котла. Они содержат вертикальные стояки 8, каждый из которых сообщен с верхним 4 и нижним 6 продольными коллекторами котла. Каждый вертикальный стояк 8 разделен горизонтальными перегородками 9 на вертикальные секции, каждая из которых сообщена с горизонтальными трубными пучками 3, концы которых сообщены со свободно скользящим стояком 10, концы которого сообщены со второй парой продольных коллекторов 5 и 7 котла, при этом его верхнее 11 и нижнее 12 сопряжения с упомянутыми коллекторами перекрыто торцовыми перегородками 13, а на самом скользящем стояке 10 выполнен как минимум один разрез 14, заглушенный вторыми торцовыми перегородками 15, размещенными с зазором друг к другу. Кроме того, в следующей паре теплообменных поверхностей вертикальный стояк 8 и свободно скользящий стояк 10 меняются местами, т.е. «контактируют» с другими парами продольных коллекторов, что обеспечивает продольно поперечную жесткость конвективного участка котла.
Верхняя и нижняя части свободно скользящего стояка 10 и вертикального стояка 8 соосны друг к другу. Кроме того, длина труб в горизонтальных трубных пучках 3 конвективной части одинакова.
Конвективные газоходы 1 и 2 в их нижней части (и, соответственно, в нижней части конвективного блока) сообщены друг с другом полостью осадительной камеры 16 золового уноса.
Конвективный блок водогрейного котла работает следующим образом.
Дымовые газы, содержащие в своем объеме частицы золы, из пространства топки попадают в конвективный блок. Его конвективные газоходы 1 и 2 обеспечивают в них, вначале опускное, а затем и подъемное движение газов до выходного газового окна. В процессе перемещения газов, последние отдают свое тепло воде, прокачиваемой через горизонтальные трубные пучки 3 вертикальных стояков 6.
Газоходы 1 и 2 обеспечивают опускное и подъемное движение газов до выходного газового окна 17, что обеспечивает при проходе газами поворота в движении от нисходящего к восходящему (осуществляемому через полость осадительной камеры 16 золового уноса) выпадение из газового потока летучей золы. Это, в свою очередь, уменьшает объем выпадающей золы в конвективных газоходах 1 и 2.
Механическую очистку трубных поверхностей конвективных газоходов 1, 2 осуществляют через верхние съемные люки и люк, выполненный на заднем фронте котла (на чертеже не показаны). В боковых экранах топки выполнен проем (на чертеже не показан) для ручного обслуживания и контроля над работой топки. Удаление шлака из топки и золы, выпавшей в конвективных газоходах 1 и 2, может быть осуществлено различными способами в зависимости от конструкции топочного устройства (например, при наличии топки с шурующей планкой, сброс шлака осуществляется в канал золоудаления (на чертежах не показан).
Горизонтальные трубы, составляющие трубные пучки 3, имеют одинаковую длину и не требуют индивидуальных шаблонов. Они вварены в вертикальные стояки 8 с заданным шагом и позволяют рационально использовать объем конвективного газохода 1 и 2, а также упрощают изготовление конвективного блока. Отсутствие вертикальных участков трубных пучков 3 позволяет улучшить характеристики теплообмена в представленном конструктивном решении.
1. Конвективный блок водогрейного котла, содержащий два конвективных газохода, снабженных теплообменными поверхностями, содержащими поперечно обтекаемые трубные пучки, гидравлически связанные с продольными коллекторами котла, отличающийся тем, что теплообменные поверхности, размещенные в конвективных газоходах, содержат прямолинейные поперечно обтекаемые коридорные трубные пучки, содержащие вертикальные стояки, каждый из которых сообщен с соответствующим верхним и нижним продольными коллекторами котла, причем каждый вертикальный стояк разделен горизонтальными перегородками на вертикальные секции, каждая из которых сообщена с горизонтальными трубными пучками, концы которых сообщены со свободно скользящим стояком, концы которого сообщены со второй парой продольных коллекторов котла, при этом его верхнее и нижнее сопряжения с упомянутыми коллекторами перекрыто торцовыми перегородками, а на скользящем стояке выполнен как минимум один разрез, заглушенный вторыми торцовыми перегородками, размещенными с зазором друг к другу, кроме того, в следующей паре теплообменных поверхностей вертикальный стояк и свободно скользящий стояк меняются местами, кроме того, конвективные газоходы в нижней части сообщены друг с другом полостью осадительной камеры золового уноса.
2. Конвективный блок водогрейного котла по п. 1, отличающийся тем, что верхняя и нижняя части свободно скользящего стояка сосны друг к другу.
3. Конвективный блок водогрейного котла по п. 1, отличающийся тем, что длина труб в горизонтальных трубных пучках одинакова.
