BG63581B1

BG63581B1 - Водогреен котел

Info

Publication number: BG63581B1
Application number: BG101905A
Authority: BG
Original assignee: "Топлофикация" Еад
Priority date: 1997-09-23
Filing date: 1997-09-23
Publication date: 2002-05-31
Also published as: HUP0002726A2; FI991149A; LV12393B; BG101905A; UA45473C2; EE04322B1; HUP0002726A3; FI991149A0; MD990200A; WO1999015840A1; LT99073A; LV12393A; EE9900203A; LT4608B

Abstract

Котелът може да се използва като основен топлоизточник при изграждането на топлоснабдителни мрежи за централно отопление. С него се осигурява ефективно протичане на горивния процес при използване на два вида гориво - мазут и природен газ, като се намалява количеството на изхвърлените в атмосферата вредни емисии и се увеличават експлоатационната сигурност и надеждност. Котелът включва корпус (1), в който са поместени пещна камера (4) и конвективни пакети (7), като между корпуса (1) и посочените елементи има топлообменен екран (3), изграден от газоплътни мембранни елементи. В камерата (4) има горелки (5), разположени на две нива. Горелките (5)могат да се насочват под ъгъл спрямо хоризонталната и вертикалната ос на котела. Над камерата (4) има най-малко три конвективни пакета (7).

Description

Област на техниката

Изобретението се отнася до водогреен котел, който може да се използва като основен топлоизточник при изграждане на топлоснабдителни мрежи за централно отопление на сгради в големи градове.

Съществуващо състояние на техниката

Известни са върхови водогрейни котли за производство на топла вода, които се състоят от корпус, окачен на колонно изпълнена носеща конструкция, като в корпуса са закрепени активните елементи на котела. Във вътрешността на габаритите на котела са оформени последователно отдолу нагоре пещна камера и конвективна шахта в кулово изпълнение.

В долната част на пещната камера са разположени свързващи тръбопроводи между топлофикационната мрежа и нагревните повърхности. На предната и задна стена на пещната камера, към корпуса, са монтирани 16 бр. газомазутни горелки, а под тях са поместени индивидуални вентилатори за всяка горелка. В горната част на корпуса са оформени конвективни повърхности, изпълнени като два броя конвективни пакети от гладки тръби и над конвективните пакети има газов канал за отвеждане на отработените газове към комин.

Между габаритите и активната част на котела - пещната камера, са разположени топлообменни екранни стени. Описаната конструкция на водогреен котел най-често се използва като върхов топлоизточник, което предполага работа в кратки периоди от време със сравнително променлив товар.

Конструктивното оформяне на котела създава условия за работа с високофорсирана пещна камера, при което може да се наблюдава непълно изгаряне на горивото със съпътстващите го нисък кпд, ниска експлоатационна сигурност при различни режими на работа - пускане, спиране, превключване за работа от един вид гориво на друг вид режим на натоварване, отрицателно екологично въздействие.

Топлинното натоварване на котела е резултат от броя на работещите горелки, като се наблюдава непълно изгаряне на горивото. Не изгорялата част от горивото се натрупва в конвективните пакети, с което се създават условия за самазапалване и възникване на пожар при спиране на котела. Същевременно високото температурно ниво в пещната камера е причина за генериране на термичен азотен окис, който при работа с мазут или газ надхвърля определените от екологичните изисквания пределно допустими норми.

Известен е водогреен котел (Отоплителна централа “Люлин”, Станционен № 5), включващ корпус с разположени в него топлообменен екран от газоплътни мембранни елементи, както и три броя конвективни пакети от гладки тръби, разположени в горната част на корпуса. По корпуса на котела са монтирани шест броя горелки, разположени на две нива, съответно в хоризонтални линии.

Описаният известен водогреен котел притежава посочените вече недостатъци, изразяващи се предимно в протичане на недостатъчно ефективен горивен процес, който от своя страна влияе и върху експлоатационната надеждност на котела. Същевременно котелът представлява екологичен замърсител на въздуха. При продължителна работа на котела с постоянно натоварване се наблюдава прегаряне на първите редове тръби от най-ниско разположения конвективен пакет.

Техническа същност на изобретението

Като се има предвид изложените недостатъци, известни от описания прототип, задача на изобретението е да се създаде водогреен котел, който да се използва като основен топлоизточник. Той трябва да е с повишена ефективност на горивния процес и експлоатационна надеждност, за да може да бъде експлоатиран при максимални параметри в продължителни периоди от време, т.е. като основен топлоизточник.

Задачата на изобретението се решава с нова конструкция на водогреен котел, състоящ се от корпус, окачен на колонна носеща конструкция във вътрешността на който са оформени пещна камера и конвективна шахта. Между корпуса и пещната камера има топлообменни екрани, изпълнени от газоплътни мембранни елементи. Към топлообменните екрани са монтирани горелки.

В конвективната шахта са разположени един над друг хоризонтално ориентирани конвективни пакети и над тях е оформен газов канал.

Съгласно изобретението конвективните пакети са самоносещи, изградени от мембранни панели и са най-малко три. Горелките са четири или шест броя, разположени срещуположно на две нива, съответно долен ред - на височина h =1/3 Нп.к. и горен ред h_rr= 1/2 Нп.к., където Нп.к. е височината на пещната камера. При това горелките са наклонени надолу под ъгъл а от 5 до 12°.

Съгласно едно вариантно изпълнение на котела горелките са шест и са разположени на двете нива в хоризонтални линии, съответно по три броя на срещуположни екрани.

Съгласно друго вариантно изпълнение на изобретението горелките са шест и са разположени шахматно по три на екран така, че срещу нисколежаща горелка от едното ниво е разположена високолежаща горелка от другото ниво.

Съгласно трето вариантно изпълнение на котела горелките са четири, разположени диаметрално на срещуположни екрани, като ъгълът β на наклона на горелките по хоризонталната ос на котела към центъра на пещната камера се изменя от 0 до 12°.

Водогрейният котел съгласно изобретението се отличава с повишена ефективност, изразяваща се в работа при продължителни високи натоварвания с повишен кпд, дължащ се на ефективно протичане на горивния процес. Благодарение на подходящо подбраното разполагане на горелките в пещната камера, както и подходящото насочване на газовите горивни струи, се постига пълно изгаряне на горивото, като мощността на котела се увеличава спрямо тази на известните котли, използвани като основни топлоизточници с 20%. Същевременно се постига и значително снижаване температурата на изходящите димни газове с около 30°С и в резултат от посочените по-горе предимства ефективността на работа на котела се увеличава с 3-5%.

Описание на фигурите

Примери за изпълнение на водогрейния котел съгласно изобретуението са показани на фигурите, от които:

Фигура 1 представлява схема на едно от възможните изпълнения на водогрейния котел с шест горелки, разположени на две нива в хоризонтални линии;

Фигура 2 - напречен разрез на котела от фиг. 1;

Фигура 3 - аксонометрична схема при вариантно изпълнение на водогрейния котел с четири броя горелки;

Фигура 4 - схематичен разрез на пещна камера съгласно второ вариантно изпълнение на котела - с четири горелки;

Фигура 5 - графично представяне траекторията на горивните частици при пещна камера с 6 горелки, в хоризонтални линии;

Фигура 6 - графично представяне траекторията на горивните частици при пещна камера с 4 горелки;

Фигура 7 - графика, представяща изменението на температурата на изходящите газове при различно натоварване на котела и различен наклон на горелките.

Примери за изпълнение на изобретението

Водогрейният котел, обект на изобретението, се състои от корпус 1, окачен върху колонна носеща рама 2. По вътрешната повърхност на корпуса 1 са разположени и топлообменни екрани 3, изградени от газоплътни мембранни панели. В долната част на корпуса 1 е оформена пещна камера 4 с височина Н п.к., в областта на която към екраните 3 неподвижно са монтирани четири или шест горелки 5, които са разположени срещуположно на две нива. Долният ред горелки е оформен на височина Ь_дг = 1/3 от височината на пещната камера Н п.к., а горният ред горелки - на височина h_rr= 1/2 Н п.к. Всички горелки са наклонени надолу под ъгъл а от 5 до 12°. Както е показано на фиг. 1, встрани от корпуса 1 е монтиран вентилатор 6, с който се подава въздух, необходим за горивния процес в пещната камера 4.

Възможно е при необходимост от подобряване процеса на горене към вентилатора 6 да бъде включен последователно парен калорифер, непоказан на фигурите. Над пещната камера 4 са поместени най-малко три конвективни самоносещи пакета 7, изградени от мембранни панели, представляващи дебелостенни тръби, свързани помежду си с шина. Над конвективните пакети 7, в горната част на корпуса 1, е оформен газов канал 8 за извеждане на отработените димни газове.

Чрез тръбопроводи 9 водогрейният котел се свързва с водопроводната система, а в пещната камера 4 са предвидени допълнителни тръбопроводни връзки 10 между нагревните повърхности, позволяващи промяна на циркулацията.

Съгласно едно вариантно изпълнение на изобретението, както е показано на фигури 1, 2 и 5, горелките 5 са шест на брой и са разположени в хоризонтални линии, съответно по три броя на срещуположни екрани.

Съгласно друго вариантно изпълнение на котела съгласно изобретението, както е показано на фиг. 3, 4 и 6, горелките 5 са четири на брой, разположени диаметрално на срещуположни екрани, т.е. на две нива по две горелки на екран, като срещу долнолежаща горелка от единия екран е разположена горнолежаща горелка от срещуположния екран. Характерно за описаното вариантно изпълнение е това, че горелките 5 са наклонени и по хоризонталната ос на котела към центъра на пещната камера 4 под ъгъл β от 0 до 12°.

Съгласно трето вариантно изпълнение, непоказано на фигурите, котелът има шест броя горелки, монтирани шахматно на две нива по три горелки на срещуположни екрани. При това срещу всяка горелка на долния ред на единия екран е монтирана горелка на горния ред на срещуположния екран.

И при трите описани вариантни изпълнения на изобретението горелките 5 са така разположени по височината на пещната камера 4, че да се получи добро взаимодействие между срещуположно развиващите се факели, равномерен скоростен профил и добро запълване на сечението, както е показано на фиг. 5 и 6, т.е. постига се ефективно протичане на горивния процес.

Използване на изобретението

Водогрейният котел се използва като основен топлоизточник в големи отоплителни централи за подгряване на вода и за подаването й към сгради с централно отопление.

Водогрейният котел се експлоатира, като в пещната камера 4 се осъществява изгаряне на горивото при подаване на въздух чрез вентилатора 6. Ефективното изгаряне на горивото се осигурява благодарение на подходящо насочване на газовите струи на горелките 5 в пещната камера. Продуктите на горене отдават топлината си на обогреваемия флуид чрез екрана 3 и конвективните пакети 7, чието мембранно изпълнение значително повишава ефективността на топлоотдаване, както и експлоатационната надеждност. Отработените димни газове напускат котела през газовия канал 8.

Claims

1. Водогреен котел, състоящ се от корпус, окачен на колонна носеща конструкция, във вътрешността на който са оформени пещна камера и конвективна шахта, като между корпуса и пещната камера има топлообменни екрани, изпълнени от газоплътни мембранни елементи, а към топлообменните екрани са монтирани горелки, при което в конвективната шахта са разположени един над друг хоризонтално ориентирани конвективни пакети и над тях е оформен газов канал, характеризиращ се с това, че конвективните пакети (7) са ’ самоносещи, изградени от мембранни панели . и са най-малко три, а горелките (5) са четири ’ или шест броя, разположени срещуположно F на две нива, съответно долен ред - на височи- '«* на = 1/3 Н п.к. и горен ред h_rr = 1/2 Н п.к., където Н п.к. е височината на пещната камера (4), и при това горелките (5) са наклонени надолу под ъгъл а от 5 до 12°.

2. Водогреен котел съгласно претенция ‘ 1, характеризиращ се с това, че горелките (5) са шест и са разположени на двете нива в хоризонтални линии, съответно по три броя на срещуположни екрани.

3. Водогреен котел съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че горелките (5) са шест и са разположени шахматно по три на екран така, че срещу нисколежаща горелка (5) от едното ниво е разположена високолежаща горелка (5) от другото ниво.

4. Водогреен котел съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че горелките (5) са четири, разположени диаметрално на срещуположни екрани, като ъгълът на наклона β на горелките (5) по хоризонталната ос на котела към центъра на пещната камера (4) се изменя от 0 до 12°.