RU138540U1 - Котел водогрейный твердотопливный - Google Patents

Abstract

1. Котел стальной водогрейный твердотопливный для сжигания преимущественно антрацита или каменного угля, содержащий камеру топочную, элементы корпуса которой выполнены с двойными стенками и объединены в единую полость в качестве водяной рубашки, образующими топку как пространство и наклонный канал для топлива, и одновременно образующими воздушно-дымогазовый канал для подвода первичного воздуха и дожигания вторичным воздухом, поступающим в топку через ряд патрубков, расположенных над зоной горения, и имеющий в своем составе толкатель золы, планка которого установлена в прямоугольном проеме, с возможностью возвратно-поступательного движения, зольный ящик, топливный бункер, теплообменник, представляющий собой емкость с водой, соединенную с полостью водяной рубашки камеры топочной патрубками U-образной формы и с установленными внутри вертикально по двум осям системы координат дымогарными трубами, в которых установлены турбулизаторы, представляющие собой проволочные спирали, а выход из теплообменника выполнен в виде газосборного коллектора с выходным патрубком, отличающийся тем, что турбулизаторы (спирали) подвешены по двум осям координат, с шагом расположения дымогарных труб теплообменника, в равном количестве к смежным рамкам, а рамки через серьги шарнирно соединены с двумя парами качающихся рычагов, которые попарно установлены на двух осях и одними односторонними концами соединены с одной рамкой, а другими односторонними концами соединены с другой рамкой с возможностью синхронного поступательного движения вниз одной рамки и поступательного движения вверх второй рамки и наоборот, при этом рамки �

Description

Полезная модель относится к теплоэнергетике, в частности к устройствам для нагрева воды на отопление с использованием твердого топлива, преимущественно антрацита или каменного угля.

Из существующего уровня техники известна печь на твердом топливе с гравитационной подачей топлива и нагнетанием вторичного воздуха, и механизмом чистки теплообменника (патент Великобритании №995,342 от 16.06.1963, заявка №43642/63, МПК F24D), содержащая бункер для угля, наклонный желоб и камеру сгорания, имеющие водяную рубашку, соединенную с основной водяной камерой, имеющей функцию теплообменника, так как через нее проходят дымогарные трубы, внутри которых имеются средства создания турбулентности в виде винтообразных лопаток, и которые совершают возвратно-поступательное движение, для очистки труб от золы, посредством подвижного коромысла.

Недостатками аналога в части приведенной в описании конструкции механизма очистки от золы дымогарных труб, а именно применение винтообразных лопаток с центральным стержнем, которые существенно уменьшают поперечное сечение дымогарных труб, увеличивая сопротивление выходу дымовых газов и мощность дымососа. Винтовая часть лопаток, не доходя до края нижней части труб, не очищает определенную часть ее внутренней поверхности и на ней налипает слой золы, который существенно уменьшает поперечное сечение труб и может полностью перекрыть проход дымовых газов, что потребует остановки печи, извлечения лопаток и очистки труб. Также к недостаткам относится высокая трудоемкость изготовления лопаток.

Известна печь или котел на пеллетном топливе с устройством очистки (Европейский патент №2213940 A2, заявка №09000912.5 от 29.01.20010, МПК (2005.01) F23J 3/02, F24B 13/00, МПК (2006.01) F28G 1/069, F24B 1/08, F24H 9/00, F24G 15/04).

Печь или котел на пеллетном топливе состоит из бункера, питателя, лотка, камеры сгорания с каналом для гравитационной подачи топлива и топкой, теплообменника с устройством очистки конвекционных труб, и для улучшения теплопередачи, включающим винтовые пружины, представляющие собой сочетание турбулизаторов и скребков для золы, которые через шарнирно-рычажный механизм соединены с поворотной крышкой для дозагрузки топлива, открываемой/закрываемой вручную или включающей электродвигатель, активируемый открытием/закрытием крышки, при этом скребки для золы совершают возвратно-поступательное движение внутри труб и производят очистку их от золы, а в положении покоя турбулизаторы улучшают теплообмен между дымовыми газами и конвекционными трубами.

К недостаткам данной печи или котла можно отнести следующее:

- при движении верхних концов скребков золы/турбулизаторов от качающихся рычагов по дуге окружности, даже при малом их ходе, требует для обеспечения их движения в трубах увеличенных зазоров между внутренними поверхностями труб и наружными поверхностями скребков золы/турбулизаторов. Но при больших зазорах остается толстый слой зольных отложений, что ухудшает теплопередачу, а из-за колебаний скребков золы/турбулизаторов в трубах происходит неравномерная их очистка;

- положение скребков золы/турбулизаторов, выполненных в виде пружин, внутри конвекционных труб существенно влияет на качество очистки и надежность работы механизма, для этого они должны перемещаться внутри труб с минимальным зазором и очищать трубы по всей длине, поэтому при совмещении пружин в нижнем положении с торцами труб, в процессе работы пружины могут растянуться (например, из-за накопления толстого слоя сажи в интервалах между чистками или залипания пружин в результате длительного простоя в работе), выйти из труб, зацепиться за края труб, что приведет к их дальнейшей деформации и заклиниванию в трубах;

- если пружины не доходят до краев нижней части труб, то не очищаются определенные части их внутренних поверхностей и на них накапливается слой сажи, который существенно уменьшает поперечное сечение труб и может полностью перекрыть проход для дымовых газов, что потребует остановки печи или котла, извлечения пружин и очистки труб.

Известна топочная установка малой мощности с устройством очистки теплообменника (заявка Германии 102010047614 от 07.10.2010, МПК (2006.01) F23J 3/02).

Топочная установка малой мощности имеет корпус и топку, соединенную с отверстием вытяжки дымовых газов. Между топкой и отверстием вытяжки дымовых газов расположен теплообменник с элементами для прохода дымовых газов в виде установленных вертикально труб, например, круглого или иного сечения. Внутри труб установлены элементы для их очистки от сажевых отложений, в виде спиралей, которые движутся внутри труб вдоль их оси. Спирали приводятся в движение передаточным устройством вручную пользователем и/или механическим, электрическим исполнительным приводом (не представлен). Для ручного привода предусмотрена рукоятка. Вращательное движение посредством рукоятки передается на рычаг, который одним концом с помощью соединительной штанги соединен с рукояткой, а на другом конце имеет продольную прорезь. В прорези расположена продольно движущаяся растяжка. При вращательном движении рычага перемещается растяжка внутри прорези. Тем самым спирали, соединенные с помощью других растяжек с растяжкой, соединенной с рычагом, производят линейное движение внутри труб для дымовых газов. При этом спирали одним концом подвешены к растяжкам, а другим свободным концом выдвигаются в топку, по меньшей мере, в нижнем конечном положении фазы движения процесса очистки.

К недостаткам описанной топочной установки можно отнести следующее:

- для выполнения эффективной чистки зазоры между внутренними поверхностями труб и спиралями, должны быть минимально допустимыми, поэтому при частичном выходе спиралей из труб в зону топки, как правило, их свободные концы зацепляются за края труб, и поднять их ручным механизмом будет невозможно, а при наличии электропривода, при ходе механизма вверх спирали подвергаются деформации (растяжению), при этом рамка, образованная растяжками, будет двигаться не возвратно-поступательно, а подниматься вверх (при подъеме рамки рукояткой или электроприводом) и качаться вокруг своей оси одной стороной, так как вторая сторона будет удерживаться зацепившейся спиралью (спиралями), в результате не все трубы будут подвергаться очистке. При работе растянутыми спиралями их шаг навивки больше их возвратно-поступательного хода и в результате на внутренних поверхностях труб останутся неочищенные участки;

- спирали свободно подвешены своими верхними отогнутыми концами на рамку, образованную растяжками, поэтому с помощью рамки их можно поднять вверх, а при движении рамки вниз спирали останутся на месте, так как отсутствуют элементы для силового давления на них со стороны рамки.

Под собственным весом спирали могут опуститься в трубах только при наличии очень больших зазоров, но при этом они не будут производить очистку труб от сажевых отложений.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является автоматизированный твердотопливный котел (патент на полезную модель РФ №122465 от 27.11.2012, заявка №2012129761/06 от 13.07.2012, МПК (2006.01) F23B 40/00).

Автоматизированный твердотопливный котел работает на любом сорте угля, пеллетах и различных твердых горючих веществах фракции до 32 мм и содержит бункер для твердого топлива, теплообменник, топку, устройства подачи топлива и воздуха в топку, систему утилизации золы, блок управления. Котел снабжен размольным устройством (дробилкой), установленным под бункером твердого топлива. В топке установлены реторта, соединенная узкой стороной с трубой шнека для подачи топлива через наклонную камеру, и расположенная над ретортой, поворотная чаша. Система утилизации золы снабжена механизмом очистки дымогарных труб, выполненным в виде коромысла, установленного с возможностью качания на оси, на котором размещены вертикально тяги с закрепленными на них очистными спиралями, расположенными внутри дымогарных труб. Тяги размещены симметрично на обоих концах коромысла и имеют для присоединения к нему, в верхней своей части, открытые Т-образные пазы, а нижняя часть каждой тяги помещена во внутрь соответствующей дымогарной трубы. Коромысло приводится в возвратно-вращательное движение через приводную тягу, проходящую через теплообменник и топку, и соединенную с эксцентриком, закрепленном на торце ведущей шестерни, установленной на конце вала шнека для транспортирования топлива. Система оснащена шнеком для удаления золы, расположенным под шнеком для подачи топлива, подсоединенными к одному приводу. В системе очистки дымогарных труб преобразуется вращательное движение привода шнека для транспортировки топлива в возвратно-поступательное движение очистных спиралей.

К недостаткам описанного прототипа следует отнести:

- при движении очистных спиралей вниз они выходят своими нижними концами из дымогарных труб, при этом свободные концы спиралей при обратном ходе вверх могут зацепиться за края дымогарных труб, что приведет к деформации и заклиниванию в трубах;

- положение очистных спиралей, внутри дымогарных труб существенно влияет на качество очистки и надежность работы механизма очистки, для этого они должны перемещаться внутри труб с минимальным зазором и очищать трубы по всей длине, но накопление сажевых отложений в трубах происходит неравномерно по площади теплообменника - по центру больше, по периферии меньше и, например, из-за накопления толстого слоя сажи в интервалах между чистками или залипания очистных спиралей в результате длительного простоя в работе, некоторые очистные спирали, при включении механизма очистки, могут заклинить в дымогарных трубах и они останутся на своем месте, а остальные очистные спирали будут двигаться вверх или вниз по трубам. В результате, например, при движении части механизма очистки вниз тяги застрявших в трубах очистных спиралей начнут двигаться вверх и по радиусу, при этом очистные спирали будут частично выведены из труб и отклонены от их осей, и при обратном ходе механизма очистные спирали зацепятся за верхние края дымогарных труб, деформируются под воздействием привода и не смогут войти в свои трубы. При описанных нештатных положениях тяг и очистных спиралей шарниры могут выйти из открытых Т-образных пазов, расположенных на тягах, и тяги отсоединятся;

- тяги, находящиеся в дымогарных трубах, частично перекрывают поперечное сечение труб, что увеличивает аэродинамическое сопротивление теплообменника и требует применения повышенной мощности вентилятора;

- приводные тяги, проходящие через топку и теплообменник, подвергаются воздействию высоких температур (800°C и более), будут выгорать и потребуется их частая замена с остановкой котла или необходимо применять для их изготовления дорогостоящие специальные жаростойкие материалы (стали);

- совмещение работы системы подачи топлива и системы очистки дымогарных труб от общего привода недопустимо, особенно при применении в качестве топлива каменного угля, так как циклы работы указанных систем разные и должны быть независимыми. Каменный уголь, например, по сравнению с пеллетами, горит в разы дольше, а чистка дымогарных труб теплообменника должна быть постоянная или дискретная, но с небольшим временным выстоем, чтобы исключить накопление толстого слоя сажевых отложений в трубах.

В основу полезной модели поставлена задача разработать котел водогрейный твердотопливный с механизмом чистки теплообменника, при этом механизм чистки обеспечит повышение надежности и качества очистки труб теплообменника от зольных отложений за счет конструкции элементов механизма чистки и собственно теплообменника, автоматизацию очистки труб теплообменника и в результате - повышение эффективности работы котла.

Поставленная задача решается предлагаемым стальным котлом водогрейным твердотопливным, имеющим теплообменник, представляющий собой емкость с водой, соединенную с полостью водяной рубашки камеры топочной патрубками U-образной формы, и с установленными внутри вертикально по двум осям системы координат дымогарными трубами с определенным шагом, и оснащенный механизмом чистки, который состоит из вставленных в дымогарные трубы турбулизаторов, представляющих собой проволочные спирали, совершающие возвратно-поступательное движение, которые через рычажный механизм приводятся в движение электроприводом. Существенным отличием является то, что турбулизаторы (спирали) установлены внутри дымогарных труб теплообменника с необходимой для совершения возвратно-поступательного движения и достаточной для осуществления их очистки от зольных отложений разницей между внутренним диаметром трубы и наружным диаметром турбулизатора (спирали) в пределах 0,3-0,6 мм.

Предпочтительно, что ход турбулизаторов (спиралей), приводимых в движение электроприводом механизма чистки, больше шага навивки спиралей, для обеспечения перекрытия зон чистки соседними витками; нижние концы дымогарных труб теплообменника выполнены в виде раструбов с внутренними радиусами, при этом нижние концы дымогарных труб выходят в дымовой канал камеры топочной, а последний виток каждого турбулизатора (спирали) поджат к соседнему витку без зазора и конец спирали отогнут в сторону ее центра, при этом последний виток турбулизатора (спирали) в своем нижнем положении находится на уровне конца раструба трубы, что в комплексе обеспечивает полную очистку труб и не дает зольным отложениям уменьшать поперечное сечение в нижней части труб, поджатый нижний виток с отгибом увеличивает жесткость свободных концов турбулизаторов (спиралей) и в сочетании с раструбами исключают возможность зацепления турбулизаторов (спиралей) за концы труб, и деформацию (растяжение) спиралей. Для осуществления наиболее эффективного теплообмена, который происходит при увеличении длины пути уходящих дымовых газов, желательно выполнять шаг навивки спиралей, образующих турбулизаторы, которые установлены внутри дымогарных труб теплообменника, не более 0,6 диаметра спирали.

Турбулизаторы (спирали) подвешены в равном количестве к двум рамкам, которые сообщают им возвратно-поступательное движение, так как рамки через серьги шарнирно соединены с двумя парами смежных качающихся рычагов, которые попарно установлены на двух осях и одними односторонними концами соединены с одной рамкой, а другими односторонними концами соединены с другой рамкой, с возможностью синхронного поступательного движения вниз одной рамки и поступательного движения вверх второй рамки и, наоборот, при этом рамки уравновешивают друг друга, а обе оси синхронно приводятся в возвратно-вращательное движение через шарнирно-рычажную систему от электропривода.

Предпочтительно, что турбулизаторы (спирали) подвешены к рамкам рычажного механизма с возможностью поворота вокруг своей оси. Под возможностью поворота турбулизатора (спирали) вокруг своей оси следует понимать, что поворот может происходить относительно оси, расположенной в центре основания спирали. В результате, при возникновении трудноудаляемого сажевого отложения внутри трубы, поворот турбулизатора (спирали) позволит уменьшить усилие, возникающее в механизме чистки, а также избежать заклинивания турбулизатора (спирали) в дымогарной трубе, что, в свою очередь, позволит снизить вероятность поломки механизма чистки и, соответственно, повысить надежность работы котла в целом.

Полезная модель поясняется графическими материалами, где:

Фиг. 1 - общий вид котла в виде аксонометрической проекции;

Фиг. 2 - вид А справа;

Фиг. 3 - ступенчатый фронтальный разрез Б-Б котла по одному из рядов дымогарных труб теплообменника;

Фиг. 4 выносной элемент В - элементы механизма чистки в двух крайних положениях, которые расположены под крышкой теплообменника;

Фиг. 5 разрез Г-Г - расположение дымогарных труб в теплообменнике и механизма чистки;

Фиг. 6 выносной элемент Д - нижний конец дымогарной трубы выполнен в виде раструба, положение турбулизатора (спирали) в его нижнем положении с поджатым последним витком;

Фиг. 7 выносной элемент Ж - конец последнего витка турбулизатора (спирали) отогнут в сторону его центра;

Фиг. 8 выносной элемент Е - крепление турбулизатора (спирали) на рамке;

Фиг. 9 - кинематическая схема в одном из крайних положений механизма чистки, условно с одним рядом турбулизаторов (спиралей).

Стальной котел водогрейный твердотопливный состоит из рамы 1 (фиг. 1), установленной на ней камеры топочной 2, элементы корпуса которой с двойными стенками, объединены в единую полость в качестве водяной рубашки, образующими топку 3 (фиг. 3) и наклонный канал 4 для гравитационной подачи топлива. На задней стенке топочной камеры 2 герметично установлена зольная и одновременно растопочная дверка 5 (фиг. 1 и 3), и шарнирно установлена автоматическая заслонка 6 - для подачи первичного воздуха в топку 3. Автоматическая заслонка 6 открывается под действием воздуха, принудительно всасываемого в камеру топочную 2 дымососом (на фигурах не показан) и автоматически закрывается при его выключении. За зольной дверкой 5 внутри камеры топочной 2 установлен зольный ящик 7 (фиг. 3). На боковой стенке камеры топочной 2 герметично установлена дверка 8 (фиг. 1) - для чистки внутренних поверхностей котла от зольных отложений. На передней стенке камеры топочной 2 имеется ряд, установленных под разными углами, патрубков 9 (фиг. 2 и 3) - для подачи вторичного воздуха в топку 3, а также выведен из полости водяной рубашки патрубок 10 для присоединения к котлу обратного трубопровода системы отопления (на фигурах не показан). На передней стенке камеры топочной 2, выполнен, например, прямоугольный проем в топку 3, где установлена планка 11 (фиг. 1 и 3) толкателя золы 12, и в котором она совершает возвратно-поступательное движение в топку 3 от привода 13 (фиг. 3) толкателя золы 12, установленного на раме 1, которая, в свою очередь, снабжена колесными опорами 14 (фиг. 1) - для перемещения котла и винтовыми опорами 15 - для установки котла на месте эксплуатации. В зоне выхода наклонного канала 4 на топочную камеру 2 установлен и герметично соединен с наклонным каналом 4 топливный бункер 16 (фиг. 1 и 3), имеющий герметично установленную откидную крышку 17 (фиг. 1) для загрузки топлива и шибер 18 (фиг. 3) - для перекрытия подачи топлива в камеру топочную 2. Теплообменник 19 (фиг. 1 и 2) герметично присоединен к камере топочной 2 в зоне выхода из нее дымовых газов. Теплообменник 19 представляет собой емкость с водой, соединенную с полостью водяной рубашки камеры топочной 2 патрубками U-образной формы 20 (фиг. 3) и с установленными внутри вертикально по двум осям системы координат дымогарными трубами 21 (фиг. 3, 4, 5, 6 и 8) с определенным шагом, при этом каждая труба в своей нижней части выполнена в виде раструба 22 (фиг. 6) с внутренним радиусом, а выход из теплообменника 19 выполнен в виде коллектора 23 (фиг. 1 и 3), с вытяжным патрубком 24, в котором установлена регулируемая вручную поворотная заслонка 25 (фиг. 3), сверху теплообменник 19 герметично закрыт съемной крышкой 26 (фиг. 1 и 3). Теплообменник 19 оснащен механизмом чистки 27 (фиг. 2), состоящим из установленных под крышкой 26 двух рамок 28 и 29 (фиг. 4, 5 и 9) с висящими на них в равном количестве турбулизаторами (спиралями) 30 (фиг. 4, 6, 8 и 9) в соответствии с шагом расположения по двум осям системы координат труб 21 теплообменника 19, каждый турбулизатор (спираль) 30 вставлен в соответствующую дымогарную трубу 21 и совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси внутри трубы, которое обеспечивают рамки 28 и 29, шарнирно соединенные с серьгами 31 (фиг. 4 и 9), и которые, в свою очередь, шарнирно соединены с двумя парами качающихся рычагов 32 и 33 (фиг. 4, 5 и 9), причем каждая рамка соединена через серьги 31 с двумя парами качающихся рычагов 32 и 33, но с односторонними их концами, что обеспечивает синхронное опускание одной рамки и подъем второй рамки и наоборот. Рамки 28 и 29 уравновешивают друг друга, что существенно снижает мощность электропривода, при этом качающиеся рычаги 32 и 33 попарно соединены с осями соответственно 34 и 35 (фиг. 4, 5 и 9), установленными в опорах с подшипниками 36 (фиг. 5 и 9), а оси 34 и 35 приводятся в возвратно-вращательное движение посредством шарнирно-рычажного механизма 39 (фиг. 1, 5 и 9), закрепленного на осях 34 и 35, и кривошипно-шатунного механизма 38 (фиг. 5 и 9) электроприводом 37 (фиг. 1. 2, 5 и 9). Турбулизаторы (спирали) 30 своими верхними отогнутыми вдоль оси концами, имеющими, например, резьбу на конце и упор 40 (фиг. 8), закреплены с помощью резьбового соединения 41, на рамках 28 и 29 с зазорами, обеспечивающими возможность поворота вокруг своей оси. Силовое воздействие качающихся рычагов 32 и 33 через серьги 31 передается на рамки 28 и 29, которое, в свою очередь, рамками 28 и 29 передается турбулизаторам (спиралям) 30 - при движении вниз на упоры 40, при движении вверх на элементы резьбовых соединений 41, что позволяет более эффективно снимать сажевые отложения внутри дымогарных труб 21. Последние нижние витки турбулизаторов (спиралей) 30 (фиг. 6) поджаты без зазора к своим соседним виткам, конец 42 (фиг. 7) каждого отогнут в сторону центра и расположен в своем нижнем положении на уровне конца раструба 22 (фиг. 6) дымогарной трубы 21.

Как один из вариантов исполнения полезной модели, турбулизаторы (спирали) 30 имеют длину, которая в сумме с длиной их хода равна длине дымогарных труб 21, а нижние концы дымогарных труб 21 выполнены в виде раструбов и имеют внутренний радиус, причем при нахождении турбулизаторов (спиралей) 30 в своем нижнем положении, их нижние концы находятся на уровне нижних концов дымогарных труб 21. Наилучшие результаты, которые определены экспериментальным путем, имеет вариант исполнения полезной модели котла, который предусматривает установку турбулизаторов (спиралей) 30 внутри дымогарных труб 21 теплообменника 19 с необходимой для осуществления возвратно-поступательного движения и, достаточной для осуществления их очистки от зольных отложений разницей между внутренним диаметром трубы и наружным диаметром турбулизатора (спирали) в пределах 0,3-0,6 мм, при этом длина хода турбулизаторов (спиралей) 30, которые приводятся в движение от электропривода механизма чистки 37, больше, чем шаг навивки спиралей, что обеспечивает перекрытие зон чистки в трубах соседними витками турбулизаторов (спиралей). Наиболее эффективный теплообмен, по результатам, которые определены экспериментальным путем, имеет вариант исполнения турбулизаторов (спиралей) 30, установленных внутри дымогарных труб 21 теплообменника 19, при котором шаг навивки спиралей не больше, чем 0,6 диаметра спирали.

Из верхней части водяной полости теплообменника 19 выведен патрубок 43 (фиг. 1, 2 и 3) для присоединения к котлу подающего трубопровода системы отопления (на фигурах не показан). Нагреваемые наружные поверхности камеры топочной 2 и теплообменника 19 имеют тепловую изоляцию (на фигурах не показана), а на зольной дверке 5, дверке 8 камеры топочной 2 и съемной крышке 26 теплообменника 19 тепловая изоляция установлена с их внутренних сторон (на фигурах не показана). Управление котлом осуществляется с пульта управления 44 (фиг. 2).

Предложенный котел водогрейный твердотопливный работает следующим образом.

Котел подключают к системе отопления с помощью патрубков 10 и 43. Через вытяжной патрубок 24 котел подключают к дымососу (не входит в состав котла), а дымосос к дымовой трубы котельной. Водяную рубашку камеры топочной 2, которая выполнена с двойными стенками, образовывающими общую полость, теплообменник 19 и систему отопления заполняют водой. Перед розжигом котла включают водяной циркуляционный насос, входящий в систему отопления, включают дымосос. В топливном бункере 16 закрывается шибер 18, открывается откидная крышка 17, засыпается порция каменного угля, применяемого в качестве растопочного топлива для антрацита (в случае работы котла на антраците), засыпается антрацит, закрывается откидная крышка 17. Если в качестве топлива используется каменный уголь, для розжига применяется этот же каменный уголь. Через зольную, она же растопочная, дверку 5 на дно топки 3 закладываются дрова, производится их розжиг, зольная дверка 5 закрывается, открывается на 1/3 хода шибер 18 и растопочный каменный уголь самотеком ссыпается на горящие дрова в топку 3. После загорания растопочного топлива, шибер 18 открывается полностью и в топку 3 поступает антрацит (или каменный уголь), где он загорается от горящего каменного угля. Топливо (антрацит и/или каменный уголь) поступает по наклонному каналу 4 самотеком в топку 3, в которой из него формируется горка топлива в форме призмы по ширине топки 3, и которая после заполнения топливом наклонного канала 4, самозапирает его дальнейшее поступление из топливного бункера 16.

Для горения топлива в топочную камеру 2 дымососом засасывается так называемый первичный воздух через автоматическую заслонку 6. Открытие автоматической заслонки 6 происходит под действием воздуха, принудительно всасываемого в камеру топочную 2 дымососом. При сгорании топлива выделяются летучие газы, которые дожигаются в топке 3 с помощью вторичного воздуха, поступающего через патрубки 9. Продукты сгорания - дымовые газы отсасываются дымососом из топочной камеры 2, проходя при этом через дымогарные трубы 21 теплообменника 19, коллектор 23, вытяжной патрубок 24 и далее по дымоходам дымососом выбрасываются в дымовую трубу котельной. После того, как горение топлива стало устойчивым, температура воды в обратном (вход воды в котел) трубопроводе достигла минимальной проектной температуры, регулируется приток первичного воздуха через автоматическую заслонку 6, изменением частоты вращения дымососа и с помощью поворотной заслонки 25 в вытяжном патрубке 24 коллектора 23. В зависимости от потребности тепла и интенсивности горения топлива, необходимо пополнять топливом топку 3 и убирать из нее золу и шлак. Эти функции выполняются толкателем золы 12, а именно: при прямом ходе планки 11 толкателя золы 12 вдоль дна топки 3 из нижнего слоя горящего топлива удаляется зола и шлак и сбрасывается в зольный ящик 7, при обратном ходе планки 11 в исходное положение, горящее в топке 3 топливо опускается на дно, а из топливного бункера 16 самотеком подается новая порция топлива. При сжигании угля в топочной камере 2 вода, находящаяся в ее водяной рубашке нагревается до определенной температуры и далее, проходя с помощью U-образных патрубков 20 через теплообменник 19, получает дополнительное тепло от дымовых газов, которые выходят через него, вода нагревается при этом до заданной температуры. Нагретая в котле вода подается через патрубок 43 циркуляционным насосом по системе отопления, где отдает часть своего тепла и возвращается в котел для нагрева через патрубок 10. Шибер 18 закрывается при необходимости прекращения подачи угля в топочную камеру 2, например, при необходимости остановки котла для проведения ремонта, обязательно в случае аварийной остановки котла (при остановке циркуляционного насоса, при выходе из строя дымососа).

На фиг. 3 показано стрелками как дымовые газы из топки 3 проходят по дымогарным трубам 21 теплообменника 19 и через вытяжной патрубок 24 коллектора 23 выбрасываются дымососом в дымовую трубу (на фигурах не показаны). При прохождении дымовых газов через теплообменник на внутренних поверхностях дымогарных труб оседает сажа, накопление которой уменьшает поперечное сечение труб и ухудшает теплообмен, что в свою очередь повышает температуру дымовых газов на выходе и уменьшает коэффициент полезного действия котла. Поэтому необходима регулярная очистка дымогарных труб 21 теплообменника 19. Эту функцию выполняет механизм чистки 27, который работает следующим образом.

По установленной программе включается электропривод 37, который через кривошипно-шатунный механизм 38 и шарнирно-рычажный механизм 39 передает одновременно преобразованное в возвратно-вращательное движение осям 34 и 35, установленных в опорах с подшипниками 36. Закрепленные попарно рычаги 32 и 33 соответственно на осях 34 и 35, совершают синхронные качательные движения. Качательные движения рычагов 32 и 33 преобразуются в возвратно-поступательные движения рамок 28 и 29 с помощью шарнирно присоединенных к тем и другим серьгам 31 и при этом обеспечивается синхронное опускание одной рамки и подъем второй рамки и наоборот. Закрепленные на рамках 28 и 29, и помещенные в дымогарные трубы 21 турбулизаторы (спирали) 30, также совершают в них возвратно-поступательные движения и производят очистку внутренних поверхностей труб от осевшей золы. Во время работы котла механизм чистки дымогарных труб 21 теплообменника 19 работает в дискретном режиме. При выключенном механизме чистки 27 турбулизаторы (спирали) 30 находятся в состоянии покоя и улучшают теплообмен между уходящими дымовыми газами и дымогарными трубами 21, при включенном механизме чистки турбулизаторы (спирали) 30 совершают возвратно-поступательное движение внутри дымогарных труб 21 и производят очистку их внутренних поверхностей от осевшей золы (сажи). Дискретный режим работы предусматривает время заданной непрерывной работы и время выстоя механизма чистки 27. Так как турбулизаторы (спирали) 30 совершают возвратно-поступательное движение, то один цикл соответствует их одному двойному ходу или одному обороту кривошипа кривошипно-шатунного механизма 38. Количество циклов или время непрерывной работы и время выстоя механизма чистки задается на пульте управления 44.

В заявленной полезной модели конструкция котла водогрейного твердотопливного не ограничивается приведенным вариантом, описанным и проиллюстрированным в качестве примера, и может видоизменяться в деталях конструкции без отклонения от сферы его применения и в соответствии пунктами формулы полезной модели.

Claims (6)

1. Котел стальной водогрейный твердотопливный для сжигания преимущественно антрацита или каменного угля, содержащий камеру топочную, элементы корпуса которой выполнены с двойными стенками и объединены в единую полость в качестве водяной рубашки, образующими топку как пространство и наклонный канал для топлива, и одновременно образующими воздушно-дымогазовый канал для подвода первичного воздуха и дожигания вторичным воздухом, поступающим в топку через ряд патрубков, расположенных над зоной горения, и имеющий в своем составе толкатель золы, планка которого установлена в прямоугольном проеме, с возможностью возвратно-поступательного движения, зольный ящик, топливный бункер, теплообменник, представляющий собой емкость с водой, соединенную с полостью водяной рубашки камеры топочной патрубками U-образной формы и с установленными внутри вертикально по двум осям системы координат дымогарными трубами, в которых установлены турбулизаторы, представляющие собой проволочные спирали, а выход из теплообменника выполнен в виде газосборного коллектора с выходным патрубком, отличающийся тем, что турбулизаторы (спирали) подвешены по двум осям координат, с шагом расположения дымогарных труб теплообменника, в равном количестве к смежным рамкам, а рамки через серьги шарнирно соединены с двумя парами качающихся рычагов, которые попарно установлены на двух осях и одними односторонними концами соединены с одной рамкой, а другими односторонними концами соединены с другой рамкой с возможностью синхронного поступательного движения вниз одной рамки и поступательного движения вверх второй рамки и наоборот, при этом рамки уравновешивают друг друга, а обе оси приводятся в возвратно-вращательное движение шарнирно-рычажным механизмом, закрепленным на этих осях, через кривошипно-шатунный механизм от электропривода.

2. Котел по п.1, отличающийся тем, что турбулизаторы (спирали) имеют длину, равную в сумме с длиной их хода длине дымогарных труб, нижние концы труб выполнены в виде раструбов и имеют внутренний радиус, а последний виток турбулизаторов (спиралей), находящийся в зоне раструба, поджат к соседнему витку без зазора, и конец спирали отогнут в сторону ее центра, причем когда турбулизаторы (спирали) находятся в своем нижнем положении, то их нижние концы совпадают с нижними концами труб.

3. Котел по пп.1 и 2, отличающийся тем, что турбулизаторы (спирали) установлены внутри дымогарных труб теплообменника с разницей между внутренним диаметром трубы и наружным диаметром турбулизатора (спирали) не менее 0,3-0,6 мм.

4. Котел по пп.1 и 2, отличающийся тем, что турбулизаторы (спирали) подвешены к рамкам с возможностью поворота.

5. Котел по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что шаг навивки спиралей, образующих турбулизаторы, не более 0,6 диаметра спирали.

6. Котел по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что шаг навивки спиралей меньше хода турбулизаторов (спиралей).

Images