EA045473B1

EA045473B1 - BOILER

Info

Publication number: EA045473B1
Application number: EA202292003
Authority: EA
Inventors: Ришат Сафуанович Шаймухаметов
Original assignee: Ришат Сафуанович Шаймухаметов
Filing date: 2022-07-26
Publication date: 2023-11-28

Description

Область техникиField of technology

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при создании водогрейных котлов для получения тепла и пара.The invention relates to the field of heating engineering and can be used to create water heating boilers for producing heat and steam.

Уровень техникиState of the art

Известен котел водотрубный с принудительной циркуляцией, содержащий топочную камеру и расположенную за ней конвективную часть, выполненную из нескольких параллельно расположенных пакетов, в котором каждый пакет составлен из двух секций, содержащих каждая пару рядом расположенных коллекторов, сообщенных между собой U-образными трубами, распределенными по высоте с зазором друг относительно друга с возможностью размещения U-образных труб одной секции в зазоре другой секции, причем сверху и снизу каждый пакет закрыт мембранными трубами, соединенными соответствующими коллекторами секций, смежные коллекторы соседних пакетов, расположенные по одну сторону соединены между собой внешними переходниками с образованием единого водяного тракта (патент RU 2722493).A known water-tube boiler with forced circulation contains a combustion chamber and a convective part located behind it, made of several parallel packages, in which each package is made up of two sections, each containing a pair of adjacent collectors, connected to each other by U-shaped pipes distributed along height with a gap relative to each other with the possibility of placing U-shaped pipes of one section in the gap of another section, and at the top and bottom of each package is closed with membrane pipes connected by the corresponding section collectors, adjacent collectors of adjacent packages located on one side are connected to each other by external adapters with formation of a single water path (patent RU 2722493).

Недостатком известного котла являются сложность его изготовления, обусловленная трудоемкостью сварки конвективной части теплообменника. Известный котел имеет большое количество небольших разнотипных сварных элементов. Это обуславливает потребность в промежуточном контроле сварки в процессе изготовления теплообменника, сложность контроля и исправления погрешностей после каждого последующего этапа изготовления элементов котла.The disadvantage of the known boiler is the complexity of its manufacture, due to the laboriousness of welding the convective part of the heat exchanger. The well-known boiler has a large number of small different types of welded elements. This determines the need for intermediate welding control during the manufacturing process of the heat exchanger, the complexity of monitoring and correcting errors after each subsequent stage of manufacturing boiler elements.

Известный котел имеет большое количество коллекторов с отводами-переходниками для перетоков теплоносителя, сложные мембранные трубы, закрывающие верх и низ пакетов конвективной части; в конвективной части котла применяются трубы большого диаметра, - все это увеличивает массу котла и значительно усложняет процесс изготовления и ремонта.The well-known boiler has a large number of collectors with adapter outlets for coolant flows, complex membrane pipes covering the top and bottom of the convective part packages; Large diameter pipes are used in the convective part of the boiler - all this increases the mass of the boiler and significantly complicates the manufacturing and repair process.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Задача изобретения.The purpose of the invention.

Задача изобретения состоит в создании котла, свободного от отмеченных выше недостатков аналога.The objective of the invention is to create a boiler that is free from the above-mentioned disadvantages of the analogue.

Технический результат, заключается в повышении надежности котла, достижении лучших эксплуатационных характеристик котла, в частности экономичности, уменьшении трудоемкости изготовления.The technical result is to increase the reliability of the boiler, achieve better operational characteristics of the boiler, in particular efficiency, and reduce the labor intensity of manufacturing.

Вышеуказанная задача решена благодаря тому, что предлагаемый котел содержит:The above problem is solved due to the fact that the proposed boiler contains:

топочную часть, конвективную часть и коллекторы для теплоносителя;combustion part, convective part and coolant collectors;

упомянутая конвективная часть содержит, по меньшей мере, один блок из, по меньшей мере, двух батарей, состоящих из однотипных, по меньшей мере, частично оребренных стальных змеевиков, упомянутые змеевики содержат дистальный и проксимальный концы, подключенные к упомянутым коллекторам, а также, по меньшей мере, два U-образных колена, при этом соседние U-образные колена соединены между собой гладкими трубами;said convective part contains at least one block of at least two batteries consisting of similar, at least partially finned steel coils, said coils containing distal and proximal ends connected to said collectors, and also, according to at least two U-shaped elbows, with adjacent U-shaped elbows connected to each other by smooth pipes;

змеевики в упомянутых батареях расположены рядами параллельно друг другу таким образом, что в первой из упомянутых, по меньшей мере, двух оппозитно расположенных батарей упомянутые гладкие трубы располагаются с одной стороны упомянутой конвективной части, а изгибы U-образных колен ближе к противоположной стороне упомянутой конвективной части, а во второй из упомянутых, по меньшей мере, двух оппозитно расположенных батарей упомянутые гладкие трубы располагаются с той стороны упомянутой конвективной части, вблизи которой располагаются изгибы U-образных колен первой из упомянутых батарей, а изгибы U-образных колен второй батареи располагаются ближе к той стороне упомянутой конвективной части, с которой располагаются гладкие трубы упомянутой первой батареи, при этом U-образные колена змеевиков упомянутой первой батареи размещены во взаимно параллельных плоскостях со смещением относительно U-образных колен змеевиков упомянутой второй батареи таким образом, что упомянутые U-образные колена упомянутой первой батареи расположены в шахматном порядке относительно U-образных колен упомянутой второй батареи;the coils in said batteries are arranged in rows parallel to each other in such a way that in the first of said at least two oppositely arranged batteries, said smooth pipes are located on one side of said convective part, and the bends of the U-shaped bends are closer to the opposite side of said convective part , and in the second of the mentioned at least two oppositely located batteries, the mentioned smooth pipes are located on that side of the mentioned convective part, near which the bends of the U-shaped bends of the first of the mentioned batteries are located, and the bends of the U-shaped bends of the second battery are located closer to that side of the said convective part on which the smooth pipes of the said first battery are located, while the U-shaped bends of the coils of the said first battery are placed in mutually parallel planes with an offset relative to the U-shaped bends of the coils of the said second battery in such a way that the mentioned U-shaped bends said first battery is staggered relative to the U-shaped elbows of said second battery;

продольные щели между упомянутыми гладкими трубами соседних змеевиков каждой из упомянутых, по меньшей мере, двух батарей закрыты мембранами;longitudinal slots between said smooth pipes of adjacent coils of each of said at least two batteries are closed with membranes;

поперечные щели, между дистальными и проксимальными концами U-образных колен закрыты крышками.the transverse slits between the distal and proximal ends of the U-shaped elbows are closed with covers.

Термины и выражения.Terms and expressions.

Термины и выражения, использованные в настоящем тексте, следует понимать в том значении, которое вытекает из определений, приведенных ниже, если из контекста не следует иное значение.The terms and expressions used in this text are to be understood as intended by the definitions below, unless the context indicates a different meaning.

Под топочной частью котла понимается та его часть, в которой происходит сгорание топлива. Топочная часть, содержит в себе, по меньшей мере, одну предпочтительно газовую горелку. Однако горе- 1 045473 лок может быть и несколько (см., например, фиг. 79 и 80). Горелки могут быть ориентированы так, что ось пламени, по существу, параллельна направлению хода продуктов сгорания, либо ось пламени может образовывать угол с направлением хода продуктов сгорания, в том числе прямой угол (см. фиг. 79 и 80).The combustion part of the boiler refers to the part in which fuel combustion occurs. The combustion part contains at least one preferably gas burner. However, there can be several burners (see, for example, Figs. 79 and 80). The burners can be oriented such that the flame axis is substantially parallel to the direction of flow of the combustion products, or the flame axis can form an angle with the direction of travel of the combustion products, including a right angle (see FIGS. 79 and 80).

Под конвективной частью котла понимается та его часть, которая располагается после топочной части по ходу продуктов сгорания и внутри которой располагаются батарейные блоки.The convective part of the boiler means that part of it that is located after the combustion part along the flow of combustion products and inside which the battery units are located.

Если топочная и конвективная части имеют свои собственные дистальные и проксимальные коллекторы, то граница между ними может быть установлена по соседним коллекторам.If the combustion and convective parts have their own distal and proximal collectors, then the boundary between them can be established by adjacent collectors.

Под продольным направлением/ориентацией понимается направление, совпадающее с ходом продуктов сгорания.By longitudinal direction/orientation we mean a direction that coincides with the flow of combustion products.

Под поперечным направлением/ориентацией понимается направление, перпендикулярное к ходу продуктов сгорания.By transverse direction/orientation we mean a direction perpendicular to the flow of combustion products.

Под теплоносителем понимается текучая среда, в особенности, жидкая текучая среда, такая как вода и водные растворы органических и неорганических веществ.By heat transfer fluid is meant a fluid medium, in particular a liquid fluid medium such as water and aqueous solutions of organic and inorganic substances.

Под мембранами понимаются конструктивные элементы, препятствующие выходу продуктов сгорания за пределы котла.Membranes are understood as structural elements that prevent combustion products from leaving the boiler.

Под блоком понимается группа из оппозитно-расположенных батарей.A block refers to a group of oppositely arranged batteries.

Под проксимальным и дистальным расположением понимается расположение более близкое к горелке и более удаленное от нее по ходу продуктов сгорания, соответственно.By proximal and distal location we mean a location closer to the burner and more distant from it along the flow of combustion products, respectively.

Под ходом продуктов сгорания понимается продольное относительно стенок котла направление от горелки к выходу из котла без учета возможных локальных отклонений хода продуктов сгорания на деталях конструкции во внутренней полости котла.The flow of combustion products is understood as the longitudinal direction relative to the boiler walls from the burner to the exit from the boiler, without taking into account possible local deviations in the flow of combustion products on structural parts in the internal cavity of the boiler.

Под батареей понимается совокупность однотипных теплообменных элементов. Однотипность означает, что все теплообменные элементы или, по меньшей мере, большая их часть имеет одинаковую конструкцию. Некоторые элементы могут отличаться по своей конструкции от большей части остальных элементов, например, если они являются крайними или служат для установки измерительной, регулирующей или предохранительной аппаратуры, или по иным соображениям. В зависимости от гидравлической схемы и конструкции коллекторов теплоноситель в пределах одной батареи может циркулировать в одном направлении во всех теплообменных элементах, или может в части теплообменных элементов (в секциях батареи) циркулировать в одном направлении, а в другой части - в другом направлении.A battery is understood as a set of heat exchange elements of the same type. Uniformity means that all heat exchange elements, or at least most of them, have the same design. Some elements may differ in design from most of the other elements, for example, if they are extreme or serve to install measuring, control or safety equipment, or for other reasons. Depending on the hydraulic circuit and design of the collectors, the coolant within one battery can circulate in one direction in all heat exchange elements, or it can circulate in one direction in part of the heat exchange elements (in battery sections), and in another part in another direction.

Смена направления теплоносителя обеспечивается за счет конструкции коллекторов. Например, если коллекторы, к которым присоединены дистальные и проксимальные концы змеевиков выполнены в виде единой для всех змеевиков батареи трубы, то одна группа змеевиков (одна секция батареи) отделяется от другой группы змеевиков (другой секции батареи) с помощью перегородок, установленных внутри коллекторов. Альтернативно, для разных групп змеевиков могут быть выполнены конструктивно отделенные друг от друга коллекторы.Changing the direction of the coolant is ensured by the design of the collectors. For example, if the collectors to which the distal and proximal ends of the coils are connected are made in the form of a single pipe battery for all coils of the battery, then one group of coils (one section of the battery) is separated from another group of coils (another section of the battery) using partitions installed inside the collectors. Alternatively, collectors that are structurally separated from each other can be made for different groups of coils.

Под U-образными коленами понимаются части змеевиков, состоящие из двух длинных вытянутых и, по существу, параллельных друг другу участков труб, - дистального участка и проксимального участка, которые соединены между собой короткими переходами.U-shaped bends are understood as parts of coils consisting of two long elongated and essentially parallel sections of pipes, a distal section and a proximal section, which are connected to each other by short passages.

Допускается, чтобы дистальные и проксимальные участки труб U-образных колен немного отклонялись от параллельности, скрещиваясь под небольшим углом.It is allowed that the distal and proximal sections of the U-bend pipes deviate slightly from parallelism, crossing at a slight angle.

Переходы могут иметь разную форму, например радиально-изогнутую (см. фиг. 89) или же переходы могут быть выполнены, по существу, прямыми.The transitions can have different shapes, for example radially curved (see Fig. 89) or the transitions can be made essentially straight.

Переходы формируют либо из короткого отрезка (одного или нескольких) трубы, который приваривают к упомянутым дистальному и проксимальному участку, либо U-образные колена вместе с переходами выполняют из единой трубы посредством гнутья.Transitions are formed either from a short section (one or more) of pipe, which is welded to the mentioned distal and proximal sections, or U-shaped elbows together with transitions are made from a single pipe by bending.

U-образные колена соединяют друг с другом в змеевики посредством гладких труб, которые приваривают между дистальным концом одного U-образного колена и проксимальным концом другого Uобразного колена. Альтернативно, и даже предпочтительно, змеевик целиком или частично, вместе с Uобразными коленами и участками гладких труб между ними может быть изготовлен из единой трубы посредством гнутья. Это позволяет дополнительно уменьшить количество сварных соединений.The U-bends are connected to each other in coils by smooth pipes that are welded between the distal end of one U-bend and the proximal end of the other U-bend. Alternatively, and even preferably, the whole or part of the coil, together with the U-shaped bends and sections of smooth pipes between them, can be made from a single pipe by bending. This makes it possible to further reduce the number of welded joints.

U-образные колена змеевиков внутри батарей располагаются рядами поперек хода продуктов сгорания, предпочтительно в плоскости, перпендикулярной к ходу продуктов сгорания или под небольшим углом к плоскости, перпендикулярной к ходу продуктов сгорания.U-shaped coil bends inside the batteries are arranged in rows across the flow of combustion products, preferably in a plane perpendicular to the flow of combustion products or at a slight angle to a plane perpendicular to the flow of combustion products.

Под гладкими трубами понимаются участки труб без оребрения. В частности, гладкими являются трубы, соединяющие U-образные колена змеевиков между собой, трубы, соединяющие U-образные колена с коллекторами и мембранные трубы.Smooth pipes mean sections of pipes without fins. In particular, the pipes connecting the U-shaped bends of the coils to each other, the pipes connecting the U-shaped bends to the collectors and membrane pipes are smooth.

Трубы целенаправленно выполняют гладкими с различной целью, например, чтобы обеспечить возможность приваривания мембран, или, чтобы уменьшить тепловую нагрузку.Pipes are purposefully made smooth for various purposes, for example, to allow membranes to be welded, or to reduce the thermal load.

Гладкие трубы, соединяющие U-образные колена в пределах каждой из батарей, располагаются преимущественно с одной стороны конвективной части котла в продольном направлении, по существу, параллельно друг другу и образуют, один поперечный ряд (если змеевики содержат только два колена) или несколько рядов (если змеевики содержат больше двух колен).Smooth pipes connecting the U-shaped bends within each of the batteries are located predominantly on one side of the convective part of the boiler in the longitudinal direction, essentially parallel to each other and form one transverse row (if the coils contain only two bends) or several rows ( if the coils contain more than two elbows).

- 2 045473- 2 045473

Ряды U-образных колен в батареях отделены друг от друга промежутками, которые возникают вследствие того, что в пределах каждой батареи дистальные и проксимальные участки труб U-образных колен, расположенных в один ряд, располагаются на некотором расстоянии друг от друга, а изгибы Uобразных колен ориентированы в одном, противоположном от гладких труб направлении.The rows of U-shaped bends in the batteries are separated from each other by gaps, which arise due to the fact that within each battery the distal and proximal sections of the pipes of the U-shaped bends, located in one row, are located at a certain distance from each other, and the bends of the U-shaped bends oriented in one direction opposite to the smooth pipes.

Под шахматным расположением U-образных колен понимается такое их расположение, при котором трубы U-образных колен одной батареи, расположенные дистальнее по ходу продуктов сгорания по меньшей мере частично перекрывают просветы между трубами соседних U-образных колен другой батареи, расположенных проксимальнее по ходу продуктов сгорания.The staggered arrangement of U-shaped bends means their arrangement in which the pipes of the U-shaped bends of one battery, located distal along the flow of combustion products, at least partially overlap the gaps between the pipes of adjacent U-shaped bends of another battery, located proximally along the flow of combustion products .

Под оребрением понимаются любые радиальные выступы, тем или иным способом сформированные на поверхности трубы и обеспечивающие увеличение теплообменной поверхности. Предпочтительными являются выступы в виде спирали.By fins we mean any radial projections formed in one way or another on the surface of the pipe and providing an increase in the heat transfer surface. Protrusions in a spiral pattern are preferred.

Под змеевиком понимается конструкция из труб для теплоносителя, имеющая, по меньшей мере, частично форму меандра, в котором U-образные элементы ориентированы в одном направлении. Наиболее простыми в изготовлении являются плоские змеевики. Однако они могут быть выполнены и не плоскими, а, например, ступенчатым или изогнутым.By coil is meant a structure of coolant pipes that is at least partially in the shape of a meander, in which the U-shaped elements are oriented in one direction. The easiest to manufacture are flat coils. However, they can be made not flat, but, for example, stepped or curved.

Под крышками понимаются любые заслонки, задвижки, перегородки, пластины, створки, и т.п. конструктивные элементы, подходящие для перекрытия промежутков (окон) между упомянутыми рядами гладких труб с мембранами, являющихся соседними, обеспечивающие (крышки) возможность доступа во внутреннее пространство конвективной части, например, для чистки труб.Covers mean any dampers, latches, partitions, plates, sashes, etc. structural elements suitable for covering the gaps (windows) between the mentioned rows of smooth pipes with membranes that are adjacent, providing (covers) the possibility of access to the internal space of the convective part, for example, for cleaning the pipes.

Под коллектором понимается трубопровод, имеющий вход(-ы) и выход(-ы) для теплоносителя, предназначенный для сбора и/или перераспределения теплоносителя в/из других трубопроводов.A collector is understood as a pipeline having inlet(s) and outlet(s) for coolant, intended for collecting and/or redistributing coolant to/from other pipelines.

Топочная и конвективная части котла могут иметь общие дистальные и проксимальные коллекторы (см., например, вариант котла по изобретению, изображенный на фиг. 2-11) или топочная и конвективные части котла могут иметь свои собственные дистальные и проксимальные коллекторы (см., например, вариант котла по изобретению, изображенный на фиг. 12-27).The combustion and convection parts of the boiler may have common distal and proximal collectors (see, for example, the embodiment of the boiler according to the invention shown in Fig. 2-11) or the combustion and convection parts of the boiler may have their own distal and proximal collectors (see, for example , a variant of the boiler according to the invention, shown in Fig. 12-27).

Дистальные и проксимальные коллекторы котла (или его топочной и конвективной части, если они имеют свои собственные дистальные и проксимальные коллекторы) предпочтительно сварены друг с другом в виде прямоугольного или квадратного кольца, таким образом, задавая топочной и конвективной частям котла прямоугольную или квадратную форму в поперечном сечении.The distal and proximal collectors of the boiler (or its combustion and convection parts, if they have their own distal and proximal collectors) are preferably welded together in the form of a rectangular or square ring, thus giving the combustion and convection parts of the boiler a rectangular or square shape in cross section section.

Под коллектором обратки понимается коллектор, через который подлежащий нагреву теплоноситель поступает в котел.The return manifold is understood as a manifold through which the coolant to be heated enters the boiler.

Под коллектором подачи понимается коллектор, через который нагретый в котле теплоноситель выходит из котла для подачи потребителю.The supply manifold is understood as a manifold through which the coolant heated in the boiler leaves the boiler for supply to the consumer.

Под перегородкой понимается деталь, непроницаемая, или, по меньшей мере, частично непроницаемая для продуктов сгорания, побуждающая продукты сгорания огибать ее.By baffle is meant a part that is impermeable, or at least partially impermeable, to combustion products and encourages combustion products to flow around it.

Роль и значение отдельных особенностей котла.The role and significance of individual features of the boiler.

Относительно вклада вышеупомянутых особенностей предлагаемого котла в достижение преимуществ по сравнению с аналогом необходимо отметить следующее.Regarding the contribution of the above-mentioned features of the proposed boiler to achieving advantages over its analogue, the following should be noted.

Расположение труб в шахматном порядке обеспечивает лучшее соотношение между габаритами (и, как следствие, материалоемкостью) и эффективностью теплопередачи по сравнению с коридорным расположением труб. Иными словами, при той же эффективности теплопередачи размер конвективной части может быть уменьшен за счет более плотного расположения труб в шахматном порядке.The arrangement of pipes in a staggered pattern provides a better balance between dimensions (and, as a result, material consumption) and heat transfer efficiency compared to a corridor arrangement of pipes. In other words, with the same heat transfer efficiency, the size of the convective part can be reduced due to a denser arrangement of pipes in a checkerboard pattern.

Необходимость выполнения змеевиков с частичным или полным оребрением обусловлена следующими соображениями.The need to make coils with partial or full fins is due to the following considerations.

С одной стороны, выполнение змеевиков с полным отсутствием оребрения нецелесообразно, т. к. для достижения того же уровня теплопередачи потребуются змеевики заметно большего размера, и, как следствие, материалоемкость увеличится.On the one hand, making coils with a complete absence of fins is impractical, since to achieve the same level of heat transfer, noticeably larger coils will be required, and, as a result, material consumption will increase.

В то же самое время выполнение змеевиков с максимальной степенью оребрения по всей длине, хотя в некоторых вариантах и возможно, но не всегда целесообразно.At the same time, making coils with a maximum degree of fins along the entire length, although possible in some cases, is not always advisable.

Предпочтительно, когда змеевики в батареях оребрены частично, а еще более предпочтительно, когда хотя бы частично оребрены проксимальные и/или дистальные участки труб U-образных колен, которые располагаются дистально, тогда как трубы U-образных колен, расположенные проксимально оставлены гладкими или оребренными в меньшей степени. То есть, предпочтительно, когда степень оребрения змеевиков в целом увеличивается в дистальном направлении.It is preferable that the coils in the batteries are partially finned, and even more preferably, the proximal and/or distal portions of the U-bend pipes that are located distally are at least partially finned, while the proximal U-bend pipes are left smooth or finned in to a lesser extent. That is, it is preferable that the degree of finning of the coils generally increases in the distal direction.

Увеличивая степень оребрения труб в дистальном направлении, можно избегать закипания теплоносителя в участках змеевиков, расположенных проксимально, то есть в зоне котла с наибольшей температурой продуктов сгорания, не прибегая при этом к применению других трудноосуществимых на практике конструктивных приемов (изменение диаметра труб и т.п.).By increasing the degree of finning of the pipes in the distal direction, it is possible to avoid boiling of the coolant in sections of the coils located proximally, that is, in the zone of the boiler with the highest temperature of the combustion products, without resorting to the use of other design techniques that are difficult to implement in practice (changing the diameter of the pipes, etc. .).

В случае использования труб диаметром 40-80 мм, частичное оребрение змеевиков обеспечивает следующие преимущества:When using pipes with a diameter of 40-80 mm, partial finning of the coils provides the following advantages:

1) оптимальное соотношение веса к мощности благодаря возможности применении оребренных труб в змеевиках данной конструкции наружным диаметром - в таких трубах проходит достаточное кол-1) optimal weight-to-power ratio due to the possibility of using finned pipes in coils of this design with an outer diameter - a sufficient number of

- 3 045473 во теплоносителя для получения тепла без закипания от оребренных труб с увеличенной теплопередающей поверхностью.- 3 045473 in coolant for obtaining heat without boiling from finned pipes with an increased heat transfer surface.

2) проще регулировать скорость теплоносителя практически на всем диапазоне мощностей котлов, что как следствие приводит к возможности быстрее добиваться турбулентного потока внутри трубы, что в свою очередь увеличивает теплопередачу и уменьшает образование накипи на внутренней поверхности трубы.2) it is easier to regulate the coolant speed over almost the entire range of boiler power, which as a result leads to the ability to quickly achieve turbulent flow inside the pipe, which in turn increases heat transfer and reduces the formation of scale on the inner surface of the pipe.

Последовательное соединение U-образных колен в змеевиках позволяет уменьшить количество коллекторов в котле и, как следствие, уменьшить количество сварных соединений на единицу мощности.The series connection of U-shaped elbows in the coils makes it possible to reduce the number of collectors in the boiler and, as a result, reduce the number of welded joints per unit of power.

Использование U-образных колен в качестве основных теплообменных элементов в змеевиках, их ориентация в одном направлении, и их рядное расположение в батареях, позволяет сконструировать конвективные части котла таким образом, что на одной из сторон конвективной части котла образуется проход во внутреннюю полость конвективной части котла, образованную рядами проксимальных и дистальных участков труб U-образных колен. Это позволяет, во-первых, уменьшить размер конвективной части за счет возможности через свободные зазоры между дистальными и проксимальными концами Uобразных колен производить чистку и обслуживание теплообменных труб каждого U-образного колена и, во-вторых, внутри полостей могут быть установлены перегородки для обеспечения зигзагообразного движения продуктов сгорания, что дает больший контакт последних с поверхностью оребренных труб.The use of U-shaped elbows as the main heat exchange elements in coils, their orientation in one direction, and their row arrangement in the batteries, makes it possible to design the convective parts of the boiler in such a way that on one side of the convective part of the boiler a passage is formed into the internal cavity of the convective part of the boiler , formed by rows of proximal and distal sections of U-bend pipes. This allows, firstly, to reduce the size of the convective part due to the possibility of cleaning and servicing the heat exchange pipes of each U-shaped elbow through the free gaps between the distal and proximal ends of the U-shaped elbows and, secondly, partitions can be installed inside the cavities to ensure a zigzag movement of combustion products, which gives greater contact of the latter with the surface of the finned tubes.

Конструкция змеевиков, батарей и самой конвективной части обуславливает простоту наращивания тепловой мощности за счет:The design of the coils, batteries and the convective part itself makes it easy to increase thermal power due to:

(1) наращивания змеевиков по ходу продуктов сгорания (увеличения количества U-образных колен) и/или (2) наращивания батарей по ширине (увеличение количества змеевиков одной длины в батарее) и/или (3) наращивания батарейных блоков по ходу продуктов сгорания (блоки из оппозитно расположенных батарейных пар располагаются в конвективной части последовательно друг за другом) (см., например, фиг. 28).(1) increasing the coils along the flow of combustion products (increasing the number of U-shaped elbows) and/or (2) increasing the width of the batteries (increasing the number of coils of the same length in the battery) and/or (3) increasing the battery blocks along the flow of combustion products ( blocks of oppositely located battery pairs are located in the convective part sequentially one after another) (see, for example, Fig. 28).

Конструкция батарей позволяет на всех мощностях котлов применять змеевики из одного материала и однотипной конструкции. Благодаря тому, что для конструирования котлов разной мощности можно применять однотипные детали, процессы сварки могут быть автоматизированы.The design of the batteries allows the use of coils made of the same material and the same type of design at all boiler capacities. Due to the fact that the same type of parts can be used to design boilers of different capacities, welding processes can be automated.

По сравнению с прототипом улучшилась ремонтопригодность. Для замены любого змеевика достаточно разрезать непосредственно доступные снаружи дистальный и проксимальный концы и мембраны без необходимости демонтажа всего котла и/или батарей.Maintainability has improved compared to the prototype. To replace any coil, it is sufficient to cut the directly accessible externally accessible distal and proximal ends and membranes without the need to dismantle the entire boiler and/or batteries.

Также по сравнению с прототипом мембранные стенки закрывающие змеевики с U-образными коленами изготавливаются значительно проще и имеют меньшую трудоемкость за счет применения прямых труб большей длины с доступной сваркой, которую можно автоматизировать.Also, compared to the prototype, the membrane walls covering the coils with U-shaped elbows are much simpler to manufacture and have less labor intensity due to the use of straight pipes of greater length with accessible welding, which can be automated.

Вышеописанный в общем виде котел может быть изготовлен с некоторыми конкретными особенностями, которые обуславливают получение дополнительных преимуществ.The boiler generally described above can be manufactured with certain specific features that provide additional advantages.

Некоторые частные и предпочтительные формы выполнения.Some private and preferred forms of execution.

Вышеупомянутые змеевики - в одной из частных форм выполнения вышеописанного котла - могут быть выполнены, по существу, плоскими. Плоскостная конфигурация змеевиков обеспечивает наибольшую простоту их изготовления и наименьший расход материала.The above-mentioned coils - in one of the particular forms of execution of the above-described boiler - can be made essentially flat. The flat configuration of the coils ensures the greatest simplicity of their manufacture and the lowest consumption of material.

В каждой из вышеупомянутых батарей дистальные и проксимальные участки труб первых по счету от дистального конца змеевиков U-образных колен, - в одной из частных форм выполнения вышеописанного котла, - располагаются во взаимно-параллельных плоскостях, дистальные и проксимальные участки труб вторых по счету от дистального конца змеевиков U-образных колен, и так далее до дистальных и проксимальных участков труб последних по счету от дистального конца змеевиков U-образных колен, - располагаются во взаимно-параллельных плоскостях. Такое расположение змеевиков становится возможным, если все они выполнены по существу одинаковыми по форме и размерам и располагаются ровными рядами. В этом случае также достигается простота изготовления и самого котла и его отдельных элементов - змеевиков.In each of the above-mentioned batteries, the distal and proximal sections of the pipes of the first from the distal end of the coils of the U-shaped elbows, - in one of the particular forms of execution of the above-described boiler, - are located in mutually parallel planes, the distal and proximal sections of the pipes of the second from the distal the end of the coils of the U-shaped bends, and so on to the distal and proximal sections of the pipes of the last ones from the distal end of the coils of the U-shaped bends, are located in mutually parallel planes. This arrangement of coils becomes possible if they are all made essentially the same in shape and size and are arranged in even rows. In this case, ease of manufacturing of the boiler itself and its individual elements - coils - is also achieved.

Вышеупомянутое оребрение - в одной из частных форм выполнения вышеописанного котла - выполнено методом приварки стальной полосы к гладкой стальной трубе по спирали. Приваривание спиральной полосы обеспечивает ряд преимуществ. С одной стороны такой способ оребрения может быть автоматизирован и требует минимального вклада ручного труда в производство оребренной трубы. С другой стороны такой способ является более гибким, по сравнению, например, с холодной накаткой спирального профиля, так как позволяет легко варьировать шаг спирали, ширину полосы, чередовать оребренные участки и участки без оребрения.The above-mentioned fins - in one of the particular forms of the above-described boiler - are made by welding a steel strip to a smooth steel pipe in a spiral. Spiral strip welding provides a number of advantages. On the one hand, this finning method can be automated and requires minimal manual labor in the production of the finned tube. On the other hand, this method is more flexible compared, for example, with cold rolling of a spiral profile, since it allows you to easily vary the spiral pitch, strip width, and alternate finned areas and areas without fins.

Количество вышеупомянутых батарейных блоков в конвективной части можно легко варьировать в зависимости от требуемой тепловой мощности. Также может варьировать и тип используемых теплообменных элементов в разных блоках. Например, змеевики в разных блоках могут быть выполнены из труб разного диаметра. Такие блоки могут быть установлены в конвективной части как последовательно, так и параллельно друг другу относительно хода продуктов сгорания.The number of the above-mentioned battery packs in the convective section can be easily varied depending on the required thermal power. The type of heat exchange elements used in different blocks can also vary. For example, coils in different blocks can be made of pipes of different diameters. Such blocks can be installed in the convective part either in series or parallel to each other relative to the flow of combustion products.

- 4 045473- 4 045473

Для улучшения теплоотдачи в зазорах между дистальным и проксимальными участками Uобразных колен одной батареи, - в одной из частных форм выполнения вышеописанного котла, установлены перегородки, выполненные таким образом, чтобы обеспечить проход продуктов сгорания по зигзагообразной траектории. Перегородки предпочтительно, являются демонтируемыми, что позволяет упростить доступ внутрь конвективной части для чистки труб и использовать перегородки для регулирования теплоотдачи.To improve heat transfer in the gaps between the distal and proximal sections of the U-shaped elbows of one battery, in one of the particular forms of the above-described boiler, partitions are installed, designed in such a way as to ensure the passage of combustion products along a zigzag path. The partitions are preferably removable, which makes it easier to access the inside of the convective part for cleaning pipes and use the partitions to regulate heat transfer.

Топочная и конвективная часть котла могут быть скомпонованы друг с другом в различных пространственных конфигурациях, в частности, конвективная часть и топочная части могут быть расположены:The combustion and convective parts of the boiler can be arranged with each other in various spatial configurations, in particular, the convective part and the combustion parts can be located:

на одной оси (см. фиг. 12-43);on one axis (see Fig. 12-43);

под углом друг к другу;at an angle to each other;

по существу, под прямым углом друг к другу (см. фиг. 43-58).essentially at right angles to each other (see Figs. 43-58).

Вышеупомянутая конвективная часть может быть расположена различным образом относительно топочной части: сверху (см. фиг. 43-58), снизу (см. фиг. 59-68) или на одном уровне с ней (см. фиг. 2-27).The above-mentioned convective part can be located in different ways relative to the combustion part: above (see Fig. 43-58), below (see Fig. 59-68) or at the same level with it (see Fig. 2-27).

Коллекторы, к которым присоединены змеевики могут быть выполнены таким образом, что во всех змеевиках одной батареи теплоноситель перемещается в одном направлении, либо, по меньшей мере, в двух коллекторах, а именно, в коллекторе, к которому присоединены дистальные концы змеевиков и в коллекторе, к которому присоединены проксимальные концы змеевиков, могут быть выполнены перегородки, разделяющие их, по меньшей мере, на две части таким образом, что в части змеевиков, присоединённых к одной части коллектора теплоноситель движется в одном направлении, а в части змеевиков, присоединённых к другой части коллектора теплоноситель движется в другом направлении.The collectors to which the coils are connected can be designed in such a way that in all coils of one battery the coolant moves in one direction, or in at least two collectors, namely, in the collector to which the distal ends of the coils are connected and in the collector, to which the proximal ends of the coils are attached, partitions can be made that separate them into at least two parts in such a way that in part of the coils connected to one part of the collector the coolant moves in one direction, and in part of the coils connected to the other part collector, the coolant moves in a different direction.

Далее для лучшего понимания изобретения котел будет наглядно проиллюстрирован с помощью фигур и подробно описан на некоторых конкретных примерах выполнения.In the following, for a better understanding of the invention, the boiler will be clearly illustrated using figures and described in detail using some specific embodiments.

Краткое описание фигурBrief description of the figures

На фиг. 1 показана гидравлическая развертка одного из вариантов воплощения котла по изобретению с фиг. 12-27.In fig. 1 shows a hydraulic development of one of the embodiments of the boiler according to the invention from FIG. 12-27.

Фиг. 2-11 относятся к одному из вариантов осуществления котла по изобретению, в котором:Fig. 2-11 refer to one embodiment of the boiler according to the invention, in which:

а) топочная и конвективные части котла расположены на одной оси иa) the combustion and convective parts of the boiler are located on the same axis and

б) топочная и конвективная части имеют общие коллекторы для теплоносителя.b) the combustion and convective parts have common collectors for the coolant.

На фиг. 2 и 3 показан общий вид (со стороны топки и со стороны конвективной части, соответственно).In fig. 2 and 3 show a general view (from the side of the furnace and from the side of the convective part, respectively).

На фиг. 4 показан вид котла с фиг. 2 и 3 со стороны конвективной части.In fig. 4 shows a view of the boiler from FIG. 2 and 3 from the convective part.

На фиг. 5 показан разрез А-А (см. фиг. 4).In fig. Figure 5 shows section A-A (see Fig. 4).

На фиг. 6 показан разрез Б-Б (см. фиг. 5).In fig. Figure 6 shows a section B-B (see Fig. 5).

На фиг. 7 показано взаимное расположение змеевиков в батарейном блоке котла с фиг. 2 и 3, в аксонометрии.In fig. 7 shows the relative position of the coils in the battery block of the boiler from FIG. 2 and 3, in axonometry.

На фиг. 8 показано то же, что на фиг. 7, вид сбоку.In fig. 8 shows the same as in FIG. 7, side view.

На фиг. 9 схематично изображены батареи змеевиков одного блока, разнесенные в стороны друг от друга, в аксонометрии.In fig. 9 schematically shows batteries of coils of one block, spaced apart from each other, in axonometry.

На фиг. 10 показано то же, что на фиг. 9, вид сбоку.In fig. 10 shows the same as in FIG. 9, side view.

На фиг. 11 показан разрез В-В (см. фиг. 8).In fig. 11 shows a section B-B (see Fig. 8).

Фиг. 12-27 относятся к одному из вариантов осуществления котла по изобретению, в которомFig. 12-27 refer to one embodiment of the boiler according to the invention, in which

а) топочная и конвективная части котла расположены на одной оси иa) the combustion and convective parts of the boiler are located on the same axis and

б) как топочная, так и конвективная части имеют свои собственные дистальные и проксимальные коллекторы для теплоносителя.b) both the combustion and convective parts have their own distal and proximal collectors for the coolant.

На фиг. 12 и 13 показан общий вид котла (со стороны топки и со стороны конвективной части, соответственно).In fig. 12 and 13 show a general view of the boiler (from the furnace side and from the convective part, respectively).

На фиг. 14 показан общий вид конвективной части котла (проксимальный конец спереди), отделенной от топочной части.In fig. 14 shows a general view of the convective part of the boiler (proximal end at the front), separated from the combustion part.

На фиг. 15 показано то же, что на фиг. 14, в прямой проекции.In fig. 15 shows the same as in FIG. 14, in direct projection.

На фиг. 16 показан разрез А-А (см. фиг. 15).In fig. Figure 16 shows section A-A (see Fig. 15).

На фиг. 17 показан общий вид топочной части котла (проксимальный конец спереди), отделенной от конвективной части котла.In fig. 17 shows a general view of the combustion part of the boiler (proximal end in front), separated from the convective part of the boiler.

На фиг. 18 показано то же, что на фиг. 17, в прямой проекции.In fig. 18 shows the same as in FIG. 17, in direct projection.

На фиг. 19 показан разрез В-В (см. фиг. 18).In fig. Figure 19 shows a section B-B (see Fig. 18).

На фиг. 20 показан разрез Г-Г (см. фиг. 19).In fig. Figure 20 shows a section GG (see Fig. 19).

На фиг. 21 показан разрез Д-Д (см. фиг. 16).In fig. Figure 21 shows a section D-D (see Fig. 16).

На фиг. 22 в аксонометрии показано взаимное расположение змеевиков в батарейном блоке котла.In fig. Figure 22 shows the relative position of the coils in the boiler battery block in a perspective view.

На фиг. 23 показано то же, что на фиг. 22, вид сбоку.In fig. 23 shows the same as in FIG. 22, side view.

На фиг. 24 в аксонометрии схематично изображены батареи змеевиков одного блока, разнесенные в стороны друг от друга.In fig. 24 in axonometry schematically shows batteries of coils of one block, spaced apart from each other.

На фиг. 25 показано то же, что на фиг. 24, вид сбоку.In fig. 25 shows the same as in FIG. 24, side view.

- 5 045473- 5 045473

На фиг. 26 показано то же, что на фиг. 24, в прямой проекции.In fig. 26 shows the same as in FIG. 24, in direct projection.

На фиг. 27 показан разрез по стрелке Е-Е (см. фиг. 26).In fig. Figure 27 shows a section along the arrow E-E (see Fig. 26).

Фиг. 28-43 относятся к одному из вариантов осуществления котла по изобретению, в котором:Fig. 28-43 refer to one embodiment of the boiler according to the invention, in which:

а) топочная и конвективные части котла расположены на одной оси,a) the combustion and convective parts of the boiler are located on the same axis,

б) топочная часть имеет свои собственные дистальные и проксимальные коллекторы для теплоносителя иb) the combustion part has its own distal and proximal collectors for the coolant and

в) конвективная часть состоит из двух блоков, каждый из которых имеет свои собственные дистальные и проксимальные коллекторы для теплоносителя.c) the convective part consists of two blocks, each of which has its own distal and proximal coolant collectors.

На фиг. 28 показан общий вид котла (топочная часть спереди).In fig. Figure 28 shows a general view of the boiler (furnace part from the front).

На фиг. 29 показан общий вид котла (конвективная часть спереди).In fig. Figure 29 shows a general view of the boiler (convective part at the front).

На фиг. 30 показан общий вид конвективной части котла (проксимальный конец спереди), отделенной от топочной части котла.In fig. 30 shows a general view of the convective part of the boiler (proximal end at the front), separated from the combustion part of the boiler.

На фиг. 31 показан проксимальный конец конвективной части котла в прямой проекции.In fig. Figure 31 shows the proximal end of the convective part of the boiler in a forward projection.

На фиг. 32 показан разрез А-А (см. фиг. 31).In fig. Figure 32 shows section A-A (see Fig. 31).

На фиг. 33 показан общий вид топочной части котла (проксимальный конец спереди), отделенной от конвективной части котла.In fig. 33 shows a general view of the combustion part of the boiler (proximal end at the front), separated from the convective part of the boiler.

На фиг. 34 показан проксимальный конец топочной части котла в прямой проекции.In fig. Figure 34 shows the proximal end of the combustion part of the boiler in a forward view.

На фиг. 35 показан разрез В-В (см. фиг. 34).In fig. 35 shows a section B-B (see Fig. 34).

На фиг. 36 показан разрез Г-Г (см. фиг. 35).In fig. Figure 36 shows a section GG (see Fig. 35).

На фиг. 37 показан разрез Д-Д (см. фиг. 32).In fig. Figure 37 shows a section D-D (see Fig. 32).

На фиг. 38 в аксонометрии показано взаимное расположение змеевиков в батарейном блоке котла.In fig. Figure 38 shows the relative position of the coils in the boiler battery block in a perspective view.

На фиг. 39 показано то же, что на фиг. 38, вид сбоку.In fig. 39 shows the same as in FIG. 38, side view.

На фиг. 40 в аксонометрии схематично изображены батареи змеевиков обоих блоков, разнесенные в стороны друг от друга.In fig. 40 in axonometry schematically shows the batteries of coils of both blocks, spaced apart from each other.

На фиг. 41 показано то же, что на фиг. 40, вид сбоку.In fig. 41 shows the same as in FIG. 40, side view.

На фиг. 42 показано то же, что на фиг. 40, в прямой проекции.In fig. 42 shows the same as in FIG. 40, in direct projection.

На фиг. 43 показан разрез Е-Е (см. фиг. 42).In fig. 43 shows a section E-E (see Fig. 42).

Фиг. 43-58 относятся к одному из вариантов осуществления котла по изобретению, в котором:Fig. 43-58 refer to one embodiment of the boiler according to the invention, in which:

а) топочная и конвективные части котла расположены, по существу, под прямым углом,a) the combustion and convection parts of the boiler are located essentially at right angles,

б) как топочная, так и конвективная части котла имеют свои собственные дистальные и проксимальные коллекторы для теплоносителя иb) both the combustion and convective parts of the boiler have their own distal and proximal collectors for the coolant and

в) конвективная часть расположена над топочной частью.c) the convective part is located above the combustion part.

На фиг. 44 показан общий вид котла (топочная часть спереди).In fig. Figure 44 shows a general view of the boiler (furnace part from the front).

На фиг. 45 показан общий вид котла (конвективная часть спереди).In fig. Figure 45 shows a general view of the boiler (convective part at the front).

На фиг. 46 показан общий вид конвективной части котла (проксимальный конец спереди), отделенной от топочной части котла.In fig. 46 shows a general view of the convective part of the boiler (proximal end at the front), separated from the combustion part of the boiler.

На фиг. 47 показан проксимальный конец конвективной части котла в прямой проекции.In fig. Figure 47 shows the proximal end of the convective part of the boiler in a forward projection.

На фиг. 48 показан разрез А-А (см. фиг. 47).In fig. Figure 48 shows section A-A (see Fig. 47).

На фиг. 49 показан общий вид топочной части котла (проксимальный конец спереди), отделенной от конвективной части котла.In fig. 49 shows a general view of the combustion part of the boiler (proximal end in front), separated from the convective part of the boiler.

На фиг. 50 показан котел в прямой проекции (топочная часть спереди).In fig. Figure 50 shows the boiler in front view (furnace part from the front).

На фиг. 51 показан разрез В-В (см. фиг. 50).In fig. 51 shows a section B-B (see Fig. 50).

На фиг. 52 показан разрез Г-Г (см. фиг. 51).In fig. 52 shows a section GG (see Fig. 51).

На фиг. 53 показан разрез Д-Д (см. фиг. 48).In fig. 53 shows a section D-D (see Fig. 48).

На фиг. 54 показано взаимное расположение змеевиков в батарейном блоке котла, в аксонометрии.In fig. Figure 54 shows the relative position of the coils in the boiler battery block, in axonometry.

На фиг. 55 показано то же, что на фиг. 54, вид сбоку.In fig. 55 shows the same as in FIG. 54, side view.

На фиг. 56 в аксонометрии схематично изображены батареи змеевиков обоих блоков, разнесенные в стороны друг от друга.In fig. 56 shows a schematic axonometric view of the coil batteries of both blocks, spaced apart from each other.

На фиг. 57 показано то же, что на фиг. 56, вид сбоку.In fig. 57 shows the same as in FIG. 56, side view.

На фиг. 58 показан разрез Е-Е (см. фиг. 55).In fig. 58 shows a section E-E (see Fig. 55).

Фиг. 59-68 относятся к одному из вариантов осуществления котла по изобретению, в котором:Fig. 59-68 refer to one embodiment of the boiler according to the invention, in which:

а) топочная и конвективная части котла расположены, по существу, под прямым углом,a) the combustion and convection parts of the boiler are located essentially at right angles,

в) конвективная часть котла расположена снизу от топочной части котла.c) the convective part of the boiler is located below the combustion part of the boiler.

На фиг. 60 показан общий вид (конвективная часть котла спереди).In fig. 60 shows a general view (the convective part of the boiler from the front).

На фиг. 61 показан общий вид конвективной части котла (проксимальный конец спереди), отделенной от топочной части котла.In fig. 61 shows a general view of the convective part of the boiler (proximal end at the front), separated from the combustion part of the boiler.

На фиг. 62 показан проксимальный конец конвективной части котла в прямой проекции.In fig. Figure 62 shows the proximal end of the convective part of the boiler in a forward projection.

На фиг. 63 показан разрез А-А (см. фиг. 62).In fig. Figure 63 shows section A-A (see Fig. 62).

На фиг. 64 показан общий вид топочной части котла (дистальный конец спереди, проксимальный сверху), отделенной от конвективной части котла.In fig. Figure 64 shows a general view of the combustion part of the boiler (distal end in front, proximal end from above), separated from the convective part of the boiler.

- 6 045473- 6 045473

На фиг. 65 показан котел в прямой проекции (вид с противоположной от конвективной части стороны).In fig. Figure 65 shows the boiler in a forward projection (view from the side opposite to the convective part).

На фиг. 66 показан разрез В-В (см. фиг. 65).In fig. 66 shows a section B-B (see Fig. 65).

На фиг. 67 показан разрез Г-Г (см. фиг. 66).In fig. 67 shows a section GG (see Fig. 66).

На фиг. 68 показан разрез Д-Д (см. фиг. 63).In fig. Figure 68 shows a section D-D (see Fig. 63).

Фиг. 69-78 относятся к одному из вариантов осуществления котла по изобретению, в котором:Fig. 69-78 refer to one embodiment of the boiler according to the invention, in which:

а) топочная и конвективная части котла расположены на одной оси,a) the combustion and convection parts of the boiler are located on the same axis,

На фиг. 69 показан общий вид котла (коллекторы 26 и 24 спереди).In fig. Figure 69 shows a general view of the boiler (manifolds 26 and 24 at the front).

На фиг. 70 показан общий вид котла (коллекторы 26 и 24 сзади).In fig. 70 shows a general view of the boiler (manifolds 26 and 24 at the rear).

На фиг. 71 показан общий вид конвективной части котла (проксимальный конец сверху), отделенной от топочной части котла.In fig. 71 shows a general view of the convective part of the boiler (proximal end from above), separated from the combustion part of the boiler.

На фиг. 72 показана конвективная часть котла вид сбоку в прямой проекции (коллектор 24 спереди).In fig. Figure 72 shows the convective part of the boiler in a side view in a forward view (collector 24 from the front).

На фиг. 73 показан разрез А-А (см. фиг. 72).In fig. 73 shows section AA (see Fig. 72).

На фиг. 74 показан общий вид топочной части котла, отделенной от конвективной части.In fig. Figure 74 shows a general view of the combustion part of the boiler, separated from the convective part.

На фиг. 75 показан котел, вид сбоку (коллекторы 24 и 26 спереди).In fig. 75 shows the boiler, side view (manifolds 24 and 26 from the front).

На фиг. 76 показан разрез В-В (см. фиг. 75).In fig. 76 shows a section B-B (see Fig. 75).

На фиг. 77 показан разрез Г-Г (см. фиг. 76).In fig. 77 shows a section GG (see Fig. 76).

На фиг. 78 показан разрез Д-Д (см. фиг. 73).In fig. Figure 78 shows a section D-D (see Fig. 73).

Фиг. 79 показан общий вид варианта осуществления котла по изобретению, в котором:Fig. 79 shows a general view of an embodiment of a boiler according to the invention, in which:

б) как топочная, так и конвективная части котла имеют свои собственные дистальные и проксимальные коллекторы для теплоносителя,b) both the combustion and convective parts of the boiler have their own distal and proximal collectors for the coolant,

в) топочная часть котла расположена снизу от конвективной части котла,c) the combustion part of the boiler is located below the convective part of the boiler,

г) в топочной части котла расположено 8 горелок (1) иd) in the combustion part of the boiler there are 8 burners (1) and

д) коллекторы 24 и 26 расположены справа.e) collectors 24 and 26 are located on the right.

Фиг. 80 показан общий вид варианта осуществления котла по изобретению, в которомFig. 80 shows a general view of an embodiment of a boiler according to the invention, in which

д) коллекторы 24 и 26 расположены слева.e) collectors 24 and 26 are located on the left.

На фиг. 81 показан общий вид конвективной части котла с фиг. 79 (дистальный конец сверху), отделенной от топочной части котла.In fig. 81 shows a general view of the convective part of the boiler from FIG. 79 (distal end from above), separated from the combustion part of the boiler.

На фиг. 82 показана конвективная часть котла с фиг. 79, вид сбоку в прямой проекции (коллектор 24 спереди).In fig. 82 shows the convective part of the boiler from FIG. 79, side view in frontal projection (manifold 24 from the front).

На фиг. 83 показан разрез А-А (см. фиг. 82).In fig. 83 shows section A-A (see Fig. 82).

На фиг. 84 показан общий вид топочной части котла с фиг. 79, отделенной от конвективной части.In fig. 84 shows a general view of the combustion part of the boiler from FIG. 79, separated from the convective part.

На фиг. 85 показан котел с фиг. 79, вид сбоку (коллекторы 24 и 26 спереди).In fig. 85 shows the boiler of FIG. 79, side view (manifolds 24 and 26 from the front).

На фиг. 86 показан разрез В-В (см. фиг. 85).In fig. 86 shows a section B-B (see Fig. 85).

На фиг. 87 показан разрез Г-Г (см. фиг. 86).In fig. 87 shows a section GG (see Fig. 86).

На фиг. 88 показан разрез Д-Д (см. фиг. 83).In fig. 88 shows a section D-D (see Fig. 83).

На фиг. 89 показано U-образное колено змеевика.In fig. 89 shows a U-shaped coil bend.

На фиг. 90 показан разрез Е-Е (см. фиг. 77 и 87).In fig. 90 shows a section E-E (see Figs. 77 and 87).

На фиг. 91 показан разрез Ж-Ж (см. фиг. 77 и 87).In fig. Figure 91 shows a cross-section of G-G (see Figs. 77 and 87).

На фиг. 1-91 позициями обозначены следующие элементы:In fig. Positions 1-91 indicate the following elements:

- горелка,- burner,

- топочная часть котла,- combustion part of the boiler,

- конвективная часть котла, , 18 - мембранная труба,- convective part of the boiler, , 18 - membrane pipe,

- первая батарея,- first battery,

- вторая батарея,- second battery,

- U-образное колено,- U-shaped elbow,

- стальная лента,- steel tape,

- гладкая труба, , 12, 14, 15 - коллекторы проксимального конца конвективной части котла, , 13, 16, 17 - коллекторы дистального конца конвективной части котла,- smooth pipe, , 12, 14, 15 - collectors of the proximal end of the convective part of the boiler, , 13, 16, 17 - collectors of the distal end of the convective part of the boiler,

411 , 413, 416, 417 - коллекторы проксимального конца топочной части котла,411, 413, 416, 417 - collectors of the proximal end of the combustion part of the boiler,

- 7 045473- 7 045473

410 , 412, 414, 415 - коллекторы дистального конца топочной части котла,410, 412, 414, 415 - collectors of the distal end of the combustion part of the boiler,

- щели между рядами U-образных колен,- gaps between rows of U-shaped elbows,

- негорючая теплоизоляция,- non-flammable thermal insulation,

- крышка,- lid,

- коллектор обратки,- return manifold,

- переход между коллекторами,- transition between collectors,

- коллектор подачи,- supply manifold,

- мембрана.- membrane.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

Устройство предлагаемого котла будет понятно на примере одного из вариантов его воплощения, изображенного на фиг. 12-27.The design of the proposed boiler will be clear using the example of one of its embodiments, shown in Fig. 12-27.

Как показано на фиг. 12-27 котел содержит топочную часть 2, снабженную горелкой 1, конвективную часть 3 и коллекторы для теплоносителя.As shown in FIG. 12-27, the boiler contains a combustion part 2, equipped with a burner 1, a convective part 3 and collectors for the coolant.

Топочная 2 и конвективная части 3 находятся на одной оси и на одном уровне.The combustion chamber 2 and the convective part 3 are on the same axis and at the same level.

Как топочная 2, так и конвективная части 3 котла имеют свои собственные дистальные 11, 13, 16, 17, 410, 412, 414, 415 и проксимальные 10, 12, 14, 15, 411, 413, 416, 417 коллекторы. При этом дистальные коллекторы (т. е. дистальные коллекторы 11, 13, 16 и 17 конвективной части котла, и дистальные коллекторы 410, 412, 414 и 415 топочной части котла) и проксимальные коллекторы (т. е. проксимальные коллекторы 10, 12, 14, 15 конвективной части котла, и проксимальные коллекторы 411, 413, 416, 417 топочной части котла) сварены в виде прямоугольных колец и задают прямоугольную форму поперечного сечения топочной 2 и конвективной 3 частей котла.Both the combustion 2 and convective parts 3 of the boiler have their own distal 11, 13, 16, 17, 410, 412, 414, 415 and proximal 10, 12, 14, 15, 411, 413, 416, 417 collectors. In this case, distal collectors (i.e. distal collectors 11, 13, 16 and 17 of the convective part of the boiler, and distal collectors 410, 412, 414 and 415 of the combustion part of the boiler) and proximal collectors (i.e. proximal collectors 10, 12, 14, 15 of the convective part of the boiler, and the proximal collectors 411, 413, 416, 417 of the furnace part of the boiler) are welded in the form of rectangular rings and set the rectangular cross-sectional shape of the furnace 2 and convective 3 parts of the boiler.

Топочная часть 2 имеет горелку 1, а ее верхняя, нижняя и боковые стенки образованы рядами мембранных труб 4 (см. фиг. 12).The combustion part 2 has a burner 1, and its upper, lower and side walls are formed by rows of membrane pipes 4 (see Fig. 12).

Мембранные трубы 4 топочной части 2 котла соединены одним своим концом с коллекторами 410, 412, 414 и 415 дистального конца топочной части котла, а другим своим концом - с коллекторами проксимального конца топочной части котла 411, 413, 416 и 417.The membrane pipes 4 of the combustion part 2 of the boiler are connected at one end to the collectors 410, 412, 414 and 415 of the distal end of the combustion part of the boiler, and at the other end to the collectors of the proximal end of the combustion part of the boiler 411, 413, 416 and 417.

Щели между мембранными трубами 4 закрыты мембранами 28 (аналогично тому, как показано на фиг. 90 на примере другого варианта воплощения котла).The gaps between the membrane pipes 4 are closed by membranes 28 (similar to what is shown in Fig. 90 using the example of another embodiment of the boiler).

Мембраны 28 представляют собой стальные пластины шириной около 30-60 мм, толщиной примерно 3-6 мм. Края пластин приваривают между соседними трубами, тем самым герметично закрывая щель между ними.Membranes 28 are steel plates approximately 30-60 mm wide and approximately 3-6 mm thick. The edges of the plates are welded between adjacent pipes, thereby hermetically closing the gap between them.

К коллектору 415 дистального конца топочной части 2 котла подключен коллектор подачи 2 6 (см. фиг. 1 и 12).A supply manifold 2 6 is connected to the manifold 415 of the distal end of the furnace part 2 of the boiler (see Figs. 1 and 12).

Конвективная часть 2 котла содержит, один блок из двух батарей 5 и 6 (см. фиг. 24), состоящих из однотипных стальных змеевиков.The convective part 2 of the boiler contains one block of two batteries 5 and 6 (see Fig. 24), consisting of the same type of steel coils.

Дистальные концы змеевиков подключены к коллекторам 11 и 13, а проксимальные - к коллекторам 10 и 12 (см. фиг. 21-24).The distal ends of the coils are connected to collectors 11 and 13, and the proximal ends to collectors 10 and 12 (see Fig. 21-24).

Проксимальный 14 и дистальный 16 коллекторы, а также проксимальный 15 и дистальный 17 коллекторы соединены между собой рядами мембранных труб 18 (см. фиг. 14 и 16), продольные щели между которыми закрыты мембранами 28 (аналогично тому, как закрыты мембранами щели между мембранными трубами 4 топочной части котла на фиг. 90 на примере другого варианта воплощения котла), таким образом, что трубы 18 и мембраны 28 образуют противоположные стенки конвективной части 3 котла (а точнее - верхнюю и нижнюю стенки конвективной части 2 котла на фиг. 12-14).The proximal 14 and distal 16 collectors, as well as the proximal 15 and distal 17 collectors, are interconnected by rows of membrane pipes 18 (see Figs. 14 and 16), the longitudinal slots between which are closed by membranes 28 (similar to how the cracks between membrane pipes are closed by membranes 4 of the furnace part of the boiler in Fig. 90 using the example of another embodiment of the boiler), so that the pipes 18 and membranes 28 form opposite walls of the convective part 3 of the boiler (more precisely, the upper and lower walls of the convective part 2 of the boiler in Fig. 12-14 ).

К коллектору 14 подключен коллектор обратки 24, а к коллектору 16 через переходы 25 - подключен дистальный коллектор топочной части 2 котла (см. фиг. 12-14 и 19).The return manifold 24 is connected to the manifold 14, and the distal manifold of the furnace part 2 of the boiler is connected to the manifold 16 through transitions 25 (see Figs. 12-14 and 19).

Змеевики содержат более двух U-образных колен 7 (см. фиг. 25), при этом соседние U-образные колена 7 соединены между собой гладкими мембранными трубами.The coils contain more than two U-shaped elbows 7 (see Fig. 25), while adjacent U-shaped elbows 7 are connected to each other by smooth membrane pipes.

Змеевики частично оребрены стальной лентой 8. U-образные колена 7 на проксимальных концах змеевиков лишены оребрения, т.е. представляют собой гладкие трубы 9 (см. фиг. 21, 24 и 25).The coils are partially finned with steel strip 8. The U-shaped elbows 7 at the proximal ends of the coils are devoid of fins, i.e. are smooth pipes 9 (see Fig. 21, 24 and 25).

Оребрение отсутствует и на участках труб, соединяющих U-образные колена 7 между собой и участках труб, соединяющих змеевики с коллекторами. Эти участки, также являющиеся гладкими трубами, выполняют функцию мембранных труб.There are no fins on the pipe sections connecting the U-shaped elbows 7 to each other and on the pipe sections connecting the coils to the collectors. These sections, which are also smooth pipes, perform the function of membrane pipes.

Предпочтительно для изготовления змеевиков применяют трубы наружным диаметром 40-80 мм.Preferably, pipes with an outer diameter of 40-80 mm are used for the manufacture of coils.

Змеевики в упомянутых батареях 5 и 6 расположены рядами параллельно друг другу (см. фиг. 22 и 24) таким образом, что в батарее 5 упомянутые гладкие трубы 18 располагаются с одной стороны конвективной части 3 котла, а изгибы U-образных колен 7 - ближе к противоположной стороне конвективной части 3 котла, а в батарее 6 упомянутые гладкие трубы 18 располагаются с той стороны конвективной части 3 котла, вблизи которой располагаются изгибы U-образных колен 7 батареи 5, а изгибы Uобразных колен 7 батареи 6 располагаются ближе к той стороне конвективной части 3 котла, с которой располагаются гладкие трубы 18 батареи 5, при этом U-образные колена 7 змеевиков батареи 5 размещены во взаимно параллельных плоскостях со смещением относительно U-образных колен 7 змеевиков батареи 6 таким образом, что U-образные колена 7 батареи 5 расположены в шахматном порядке относи-The coils in the mentioned batteries 5 and 6 are arranged in rows parallel to each other (see Figs. 22 and 24) in such a way that in the battery 5 the mentioned smooth pipes 18 are located on one side of the convective part 3 of the boiler, and the bends of the U-shaped elbows 7 are closer to the opposite side of the convective part 3 of the boiler, and in the battery 6 the mentioned smooth pipes 18 are located on that side of the convective part 3 of the boiler, near which the bends of the U-shaped bends 7 of the battery 5 are located, and the bends of the U-shaped bends 7 of the battery 6 are located closer to that side of the convective part 3 of the boiler, with which the smooth pipes 18 of the battery 5 are located, while the U-shaped elbows 7 of the coils of the battery 5 are placed in mutually parallel planes with an offset relative to the U-shaped elbows 7 of the coils of the battery 6 such that the U-shaped elbows 7 of the battery 5 arranged in a checkerboard pattern relative to

Claims

specifically the U-shaped bends of the battery 6 (see Figs. 11 and 27).

The longitudinal slots between the mentioned smooth pipes 18 of adjacent coils of each of the batteries 5 and 6 are closed with membranes 28 (similar to what is shown in Fig. 91 using the example of another embodiment of the boiler).

The slots 21 between the distal and proximal ends of the U-shaped elbows are closed with covers 23 (see Fig. 14). On the inside, the covers 23 are additionally protected by non-flammable thermal insulation 22 (see Fig. 21).

Hydraulic diagram of the boiler from Fig. 12-27 is shown in Fig. 1.

Boiler with fig. 1 and 12-27 works as follows. Gas and air are supplied to burner 1, burn in the furnace part 2 of the boiler, transferring heat from radiation to the walls formed from membrane pipes 4 and the coolant.

Next, the combustion products pass through the convective part 3 of the boiler, which houses batteries 5 and 6 coils containing U-shaped elbows, and, having cooled, are removed into the chimney.

In the convective part 3 of the boiler, the coolant through the return manifold 2 4 enters the manifold 14, and from it through membrane pipes 18, heating up, moves to the manifold 16 at the distal end of the convective part 3, through which it then enters the manifolds 11 (on one side) and 13 (on the other side) of the distal end, and from them - into the first part of the battery coils 5 and 6 (shown at the top in Fig. 1). Moving along the coils of batteries 5 and 6 and heating up from combustion products, the coolant enters collectors 10 (on one side) and 12 (on the other side) at the proximal end of the convective part 3 where it unfolds along the second part of the coils of batteries 5 and 6 (shown below in Fig. 1) moves to the collector 17 at the distal end of the convective part 3, and from there through membrane pipes 18 to the collector 15 of the proximal end of the convective part 3, where through transitions 25 it moves into the combustion part 4 of the boiler.

In the combustion part 4, the coolant, also heating up, only now mainly from the radiation of the flame moves through the membrane pipes 4, then, turning several times in the collectors 410, 412, 414, 415, 411, 413, 416, 417, it enters the collector 27 , from where it further enters the supply manifold 26, through which it is supplied to the consumer.

Due to its design, the proposed boiler has the following advantages compared to the prototype.

1. The amount of complex welding has been significantly reduced, since in the prototype the convective part consists of several elements that are connected to each other by joined bends. In the proposed boiler, such bends are used only once, provided that the combustion part is separated from the convective part for ease of transportation and installation.

2. The proposed boiler has less overall weight and length of collectors.

3. The membrane pipes of the walls of the convective part 3, located on both sides of the batteries, are much simpler to manufacture and allow better distribution of coolant flows. In the prototype, in order to avoid overheating of these pipes, it is necessary to correctly calculate the hole for the coolant flow. This is not required in a new boiler.

4. There is convenient access on both sides of the boiler for inspection, repair and cleaning of the boiler. To do this, you need to remove covers 23, secured with standard fasteners. In the prototype, for the same purposes, it is necessary to cut out each section of the boiler and move it a certain distance to allow access. This is many times more difficult and expensive and requires special qualifications and training, as well as the presence of serious lifting mechanisms.

5. At intervals for cleaning and inspection of the boiler, baffles can be installed in the proposed boiler, which force the combustion products to pass along the finned tube ribs. This significantly increases the heat transfer of these pipes and increases the efficiency of the boiler.

6. Thanks to the ability to position the convective part of the new boiler at an angle to the combustion part, it became possible to significantly reduce the length (height) of the boiler.

CLAIM

1. Boiler containing:

combustion part, convective part and coolant collectors;

said convective part contains at least one block of at least two batteries consisting of similar, at least partially finned steel coils, said coils containing distal and proximal ends connected to said collectors, and also, according to at least two U-bends, wherein adjacent U-bends are connected between

- 9 045473 with smooth pipes;

the coils in said batteries are arranged in rows parallel to each other in such a way that in the first of said at least two oppositely arranged batteries, said smooth pipes are located on one side of said convective part, and the bends of the U-shaped bends are closer to the opposite side of said convective part , and in the second of the mentioned at least two oppositely located batteries, the mentioned smooth pipes are located on that side of the mentioned convective part, near which the bends of the U-shaped bends of the first of the mentioned batteries are located, and the bends of the U-shaped bends of the second battery are located closer to that side of the said convective part on which the smooth pipes of the said first battery are located, while the U-shaped bends of the coils of the said first battery are placed in mutually parallel planes with an offset relative to the U-shaped bends of the coils of the said second battery in such a way that the mentioned U-shaped bends said first battery is staggered relative to the U-shaped elbows of said second battery;

longitudinal slots between said smooth pipes of adjacent coils of each of said at least two batteries are closed with membranes;

the transverse slits between the distal and proximal ends of the U-shaped elbows are closed with covers.

2. The boiler according to claim 1, in which the above-mentioned coils are made essentially flat.

3. The boiler according to claim 1, in which in each of the above-mentioned batteries, the distal and proximal sections of the pipes of the first ones from the distal end of the coils of the U-shaped elbows are located in mutually parallel planes, the distal and proximal sections of the pipes of the second ones from the distal end of the coils U-shaped elbows, and so on to the distal and proximal sections of the pipes of the last ones from the distal end of the coils of the U-shaped elbows, are located in mutually parallel planes.

4. The boiler according to claim 1, in which the above-mentioned fins are made by welding a steel strip to a smooth steel pipe in a spiral.

5. The boiler according to claim 1, in which the above-mentioned convective part contains at least two of the above-mentioned blocks located in series or parallel along the flow of combustion products.

6. The boiler according to claim 1, in which partitions are installed in the gaps between the distal and proximal sections of the U-shaped elbows of one battery, designed in such a way as to ensure the passage of combustion products along a zigzag path.

7. The boiler according to claim 1, in which the above-mentioned convective part is located on the same axis with the above-mentioned combustion part.

8. The boiler according to claim 1, in which the above-mentioned convective part is located at an angle to the above-mentioned combustion part.

9. The boiler according to claim 1, wherein said convection portion is located substantially at right angles to said combustion portion.

10. The boiler according to any one of claims 1 to 9, in which the above-mentioned combustion part is located below relative to the above-mentioned convective part.

11. The boiler according to any one of claims 1 to 9, in which the above-mentioned combustion part is located on top relative to the above-mentioned convective part.

12. The boiler according to any one of claims 1 to 9, in which the above-mentioned combustion part is located at the same level relative to the above-mentioned convective part.

13. The boiler according to claim 1, in which at least two of the above-mentioned collectors are equipped with partitions to change the direction of movement of the coolant.

-