RU140646U1

RU140646U1 - WATER BOILER

Info

Publication number: RU140646U1
Application number: RU2013145267/06U
Authority: RU
Inventors: Лев Иванович Зайцев
Original assignee: Лев Иванович Зайцев
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2014-05-20

Abstract

1. Водогрейный котел, состоящий из топки и конвективной части; топка содержит нижние и верхние коллекторы, соединенные вертикально установленными трубами, фронтальный охлаждаемый экран, на коллекторе которого установлен горелочный блок, предохранительный клапан; конвективная часть включает коллекторы нижней и верхней камер, соединенные вертикально установленными трубами, поворотный экран, взрывной клапан, газоход, отличающийся тем, что в верхних и нижних коллекторах конвективной части установлены перегородки, выполненные таким образом, что направление подачи теплоносителя в конвективной части меняется на противоположное с чередующейся циркуляцией движения вверх-вниз, вниз-вверх, причем на верхнем топочном коллекторе и на верхних и нижних камерах конвективной части установлены фланцы с функцией осмотра, чистки и замены труб топочной и конвективной части.2. Водогрейный котел по п.1, отличающийся тем, что через верхнюю камеру в трубы поворотного экрана и передние коллекторы конвективной части установлены турбулентные пластины.3. Водогрейный котел по п.1 или 2, отличающийся тем, что котел заизолирован базальтовыми прошивными матами и обшит крашеным тонколистовым металлом.1. A hot water boiler, consisting of a furnace and a convective part; the furnace contains lower and upper collectors connected by vertically installed pipes, a frontal cooled screen, on the collector of which a burner block is installed, a safety valve; the convection part includes collectors of the lower and upper chambers connected by vertically mounted pipes, a rotary screen, an explosive valve, a gas duct, characterized in that partitions are installed in the upper and lower collectors of the convective part so that the flow direction of the coolant in the convection part is reversed with alternating circulation of movement up-down, down-up, and on the upper furnace collector and on the upper and lower chambers of the convective part, flanges with inspection, cleaning and replacement of the pipes of the furnace and convection part. 2. A water boiler according to claim 1, characterized in that turbulent plates are installed through the upper chamber into the pipes of the rotary screen and the front collectors of the convective part. The boiler according to claim 1 or 2, characterized in that the boiler is insulated with basalt piercing mats and sheathed with painted sheet metal.

Description

Полезная модель относится к теплоэнергетике, а именно к водогрейным котлам с многократной принудительной циркуляцией воды. Может найти применение при изготовлении котлов малой мощности.The utility model relates to a power system, namely to hot water boilers with multiple forced circulation of water. It can be used in the manufacture of low power boilers.

Известен секционный водогрейный котел, включающий снабженные подводящими и отводящими патрубками сетевой воды верхний и нижний коллекторы, к которым подключены трубы топочных экранов и конвективные поверхности нагрева, выполненные в виде прямоугольных секций, состоящих из вертикальных и горизонтальных гладких труб, причем секции подключены нижними горизонтальными трубами к нижнему коллектору, а верхними горизонтальными трубами к верхнему коллектору, при этом подводящие патрубки сетевой воды сообщены с нижними горизонтальными трубами нижнего коллектора, а посредством струйных сопел, установленных на входе в одну или на входах в несколько горизонтальных труб верхнего коллектора, с верхним коллектором, между верхним и нижним коллекторами установлены трубы рециркуляции, на входах в которые в верхнем коллекторе установлены струйные сопла для обеспечения многократной круговой циркуляции воды во всех топочных и конвективных секциях, причем конвективные поверхности нагрева выполнены разновеликими по высоте с их уменьшением в сторону выхода дымовых газов из котла (патент RU 2181467).A sectional hot water boiler is known, which includes upper and lower collectors equipped with inlet and outlet pipes for network water, to which pipes of the furnace screens and convective heating surfaces are connected, made in the form of rectangular sections consisting of vertical and horizontal smooth pipes, the sections being connected by lower horizontal pipes to the lower collector, and the upper horizontal pipes to the upper collector, while the inlet pipes of the mains water are in communication with the lower horizontal pipes by the lower collector, and by means of jet nozzles installed at the entrance to one or at the entrances to several horizontal pipes of the upper collector, with the upper collector, recirculation pipes are installed between the upper and lower collectors, at the inlets of which there are jet nozzles in the upper collector to ensure multiple circular circulation of water in all furnace and convection sections, moreover, convective heating surfaces are made of different heights with their decrease in the direction of the exit of flue gases from the boiler (pat ent RU 2181467).

Недостатком известного котла является:A disadvantage of the known boiler is:

- необходимость подвода сетевой воды через сопла струйных насосов как в нижний, так и в верхний коллекторы усложняет конструкцию котла, при этом декларируемая возможность как подъемного, так и опускного движения воды в слабо нагруженных секциях конвективных поверхностей нагрева является спорной, в зависимости от возрастания мощности горелки могут возникнуть противотоки воды в вертикальных трубках конвективных секций и препятствовать многократной циркуляции воды;- the need to supply network water through the nozzles of jet pumps to both the lower and upper headers complicates the design of the boiler, while the declared possibility of both lifting and lowering water movement in lightly loaded sections of convective heating surfaces is controversial, depending on the increase in burner power backflows of water may occur in the vertical tubes of the convection sections and impede the repeated circulation of water;

- изготовление конвективных поверхностей нагрева разновеликими по высоте не представляет возможным их равноуровневое подключение к нижнему коллектору. Также недостатком данного решения является сложность конструкции, высокое аэродинамическое сопротивление, невозможность очистки верхних и нижних коллекторов топки и конвективной части, потребность в использовании дымососа. Известен секционный водогрейный котел, содержащий экранированную топочную камеру и размещенную над ней и сообщенную с ней газоходом конвективную камеру, в которой установлена конвективная поверхность нагрева, выполненная в виде продольно и параллельно расположенных плоских секций - панелей с вертикальными каналами, сообщенными с раздающими и собирающими горизонтальными коллекторами. Панели размещены в полости конвективной камеры с образованием сообщенных между собой центрального газохода, поворотной камеры и двух периферийных газоходов. Панели образуют между собой продольные зазоры для прохода газов. Раздающие горизонтальные коллекторы расположены с плотным примыканием друг к другу и с образованием в верхней части топочной камеры горизонтального потолочного экрана с проемом, сообщающим полость топочной камеры с полостью конвективной камеры (см. SU 1124669).- the manufacture of convective heating surfaces with different heights in height does not make it possible to connect them equally to the lower collector. Another disadvantage of this solution is the design complexity, high aerodynamic drag, the inability to clean the upper and lower collectors of the furnace and convective part, the need to use a smoke exhaust. A sectional hot water boiler is known that contains a shielded combustion chamber and a convection chamber located above it and connected with it by a gas duct, in which a convective heating surface is installed, made in the form of longitudinally and parallelly arranged flat sections - panels with vertical channels communicated with distributing and collecting horizontal collectors . The panels are placed in the cavity of the convection chamber with the formation of a central gas duct, a rotary chamber and two peripheral gas ducts interconnected. The panels form between themselves longitudinal gaps for the passage of gases. Distributing horizontal collectors are located adjacent to each other and forming a horizontal ceiling screen in the upper part of the combustion chamber with an opening communicating with the cavity of the combustion chamber and the cavity of the convection chamber (see SU 1124669).

Недостатком этого известного котла является:The disadvantage of this famous boiler is:

- неразборная и, как следствие, неремонтопригодная конструкция топочных панелей, что усложняет эксплуатацию котла в случае возможного образования накипи в трубах топочных экранов;- non-separable and, as a result, non-repairable design of the furnace panels, which complicates the operation of the boiler in case of possible formation of scale in the pipes of the furnace screens;

- деление полости конвективной камеры на центральный газоход и два периферийных газохода не обеспечивает равномерную теплоотдачу продуктов сгорания плоскими панелями конвективной камеры, что приводит к появлению в ней более теплонапряженных участков в центральном газоходе и, как следствие, к снижению интенсивности теплообмена в конвективных панелях периферийных газоходов. Также недостатком данного решения является сложность конструкции, высокое аэродинамическое сопротивление, невозможность очистки верхних и нижних коллекторов топки и конвективной части, потребность в использовании дымососа. Наиболее близким решением является секционный водогрейный котел (патент RU 2287748), содержащий экранированную топочную камеру и размещенную над ней и сообщенную с ней газоходом конвективную камеру, в которой установлена конвективная поверхность нагрева в виде параллельных друг другу секций, отличающийся тем, что он содержит два водоструйных эжектора и расположенные попарно, горизонтально и продольно верхние, средние и нижние коллекторы, к которым поперечно подключены секции, задний и фронтальный экраны, каждая секция содержит последовательно соединенные верхнюю горизонтальную трубу, ряд вертикальных труб и среднюю горизонтальную трубу, секции подключены верхними горизонтальными трубами к двум верхним коллекторам, а средними горизонтальными трубами, которые образуют верхний экран, к двум средним коллекторам, задний экран и фронтальный экран содержат верхнюю горизонтальную трубу, по две средних горизонтальных трубы, ряд вертикальных труб и нижнюю горизонтальную трубу, задний и фронтальный экраны подключены верхними горизонтальными трубами к двум верхним коллекторам, средними горизонтальными трубами к двум средним коллекторам, нижними горизонтальными трубами к двум нижним коллекторам, фронтальный экран дополнительно содержит прямоугольный проем для лаза, каждый из двух боковых экранов содержит по ряду вертикальных труб, верхние концы которых подключены соответственно к двум средним коллекторам, а нижние концы соединены попарно, по одному из каждого ряда, с горизонтальными трубами, которые образуют нижний экран и которые поочередно подключены одними концами к одному из двух нижних коллекторов, два водоструйных эжектора соединены с общим вводом холодной воды и подключены каждый к одному из двух верхних коллекторов и к одному из двух нижних коллекторов с образованием многократной принудительной циркуляции воды, два верхних коллектора соединены с общим выводом нагретой воды, наружная поверхность котла обварена проставками между трубами, верхний экран обварен проставками между трубами с образованием проема для газохода, конвективные секции разделены на группы приваренными проставками между трубами с поочередным образованием повторяющихся центрального газохода и двух боковых газоходов, последние из которых соединены внешними боковыми газоходами за задней стороной котла в один газоход, в котором установлен поворотный шибер для регулировки тяги.- dividing the convection chamber cavity into a central gas duct and two peripheral gas ducts does not provide uniform heat transfer of the combustion products by the flat panels of the convective chamber, which leads to the appearance of more heat-stressed sections in the central gas duct in it and, as a result, to a decrease in the heat exchange intensity in convective panels of the peripheral gas ducts. Another disadvantage of this solution is the design complexity, high aerodynamic drag, the inability to clean the upper and lower collectors of the furnace and convective part, the need to use a smoke exhaust. The closest solution is a sectional hot water boiler (patent RU 2287748) containing a shielded combustion chamber and a convection chamber placed above it and connected with it by a gas duct, in which a convective heating surface is installed in the form of sections parallel to each other, characterized in that it contains two water-jet ejector and upper, middle and lower collectors arranged in pairs, horizontally and longitudinally, to which sections, rear and front screens are transversely connected, each section contains the following The upper horizontal pipe, the row of vertical pipes and the middle horizontal pipe are connected together, the sections are connected by the upper horizontal pipes to the two upper collectors, and the middle horizontal pipes that form the upper screen to the two middle collectors, the rear screen and the front screen contain the upper horizontal pipe, two middle horizontal pipes, a row of vertical pipes and a lower horizontal pipe, the rear and front screens are connected by the upper horizontal pipes to the two upper collectors, middle horizontal pipes to the two middle collectors, lower horizontal pipes to the two lower collectors, the front screen further comprises a rectangular opening for the manhole, each of the two side screens contains a series of vertical pipes, the upper ends of which are connected respectively to the two middle collectors, and the lower ends are connected in pairs, one from each row, with horizontal pipes that form the bottom screen and which are alternately connected at one end to one of the two lower collectors, two water-jet ejectors are connected to a common cold water inlet and are each connected to one of the two upper collectors and to one of the two lower collectors with the formation of multiple forced circulation of water, the two upper collectors are connected to the common outlet of heated water, the outer surface of the boiler is welded with spacers between the pipes, the upper the screen is welded with spacers between the pipes with the formation of an opening for the gas duct, convective sections are divided into groups by welded spacers between the pipes with alternating formation of oryayuschihsya central duct and two lateral gas conduits, the latter of which are connected to the outer side of the rear side-flue boiler in a gas duct, in which a rotary slide valve for adjusting the thrust.

При повышенной надежности и высоким КПД недостатком данного решения является сложность конструкции, высокое аэродинамическое сопротивление, невозможность очистки верхних и нижних коллекторов топки и конвективной части, потребность в использовании дымососа.With increased reliability and high efficiency, the disadvantage of this solution is the design complexity, high aerodynamic drag, the inability to clean the upper and lower collectors of the furnace and convection part, the need to use a smoke exhauster.

Техническим результатом заявленного решения является универсальный (позволяющий использовать все виды топлив - твердые, жидкие, газообразные), экономичный и простой в эксплуатации котел, имеющий минимальное аэродинамическое сопротивление, повышенный ресурс и надежность работы, с уменьшенными выбросами золы и сажи в атмосферу при сжигании твердых топлив. Также котел обеспечивает возможность очистки коллекторов топки и конвективной части, не требует использования дымососа.The technical result of the claimed solution is a universal (allowing the use of all types of fuels - solid, liquid, gaseous), an economical and easy-to-use boiler with minimal aerodynamic resistance, increased service life and reliability, with reduced emissions of ash and soot into the atmosphere when burning solid fuels . Also, the boiler provides the ability to clean the collectors of the furnace and convection part, does not require the use of a smoke exhaust.

Указанный технический результат достигается за счет того, что водогрейный котел, состоящий из топки и конвективной части; топка содержит нижние и верхние коллекторы, соединенные вертикально установленными трубами, фронтальный охлаждаемый экран, на коллекторе которого установлен горелочный блок, предохранительный клапан; конвективная часть включает коллекторы нижней и верхней камер, соединенные вертикально установленными трубами, поворотный экран, взрывной клапан, газоход, отличающийся тем, что в верхних и нижних коллекторах конвективной части установлены перегородки, выполненные таким образом, что направление подачи теплоносителя в конвективной части меняется на противоположное с чередующейся циркуляцией движения вверх-вниз, вниз-вверх, причем на верхнем топочном коллекторе и на верхних и нижних камерах конвективной части установлены фланцы с функцией осмотра, чистки и замены труб топочной и конвективной части.The specified technical result is achieved due to the fact that the hot water boiler, consisting of a furnace and convection part; the furnace contains lower and upper collectors connected by vertically installed pipes, a frontal cooled screen, on the collector of which a burner block is installed, a safety valve; the convection part includes collectors of the lower and upper chambers connected by vertically mounted pipes, a rotary screen, an explosive valve, a gas duct, characterized in that partitions are installed in the upper and lower collectors of the convective part so that the flow direction of the coolant in the convection part is reversed with alternating circulation of movement up-down, down-up, and on the upper furnace collector and on the upper and lower chambers of the convective part, flanges with inspection, cleaning and replacement of the furnace and convection pipes.

Через верхнюю камеру в трубы поворотного экрана и передние коллекторы конвективной части могут быть установлены турбулентные пластины.Through the upper chamber, turbulent plates can be installed in the pipes of the rotary screen and the front collectors of the convective part.

Котел может быть заизолирован базальтовыми прошивными матами и обшит крашеным тонколистовым металлом.The boiler can be insulated with basalt piercing mats and sheathed with painted sheet metal.

На фиг. представлена конструктивная схема устройства заявленного котла. Радиационная часть котла состоит из горелочного блока 1, радиационной части (топки) - 2 с нижними коллекторами 3 и верхними 4, фронтального охлаждаемого экрана топки 5 на коллекторе, которого устанавливается горелочный блок 1, предохранительного клапана 6. На верхнем топочном коллекторе установлены фланцы 13 для контроля состояния, чистки топочных и радиационных труб.In FIG. presents a structural diagram of the device of the claimed boiler. The radiation part of the boiler consists of the burner unit 1, the radiation part (furnace) - 2 with the lower collectors 3 and the top 4, the front cooled screen of the furnace 5 on the collector, which is installed the burner unit 1, safety valve 6. Flanges 13 are installed on the upper furnace collector condition monitoring, cleaning of furnace and radiation pipes.

Конвективная часть включает нижнюю камеру-коллектор 7, верхнюю камеру-коллектор 8, поворотный экран 9, взрывной клапан 10, газоход 11. На верхних 8 и нижних камерах 7 установлены фланцы 12 и 15 для осмотра, чистки и замены труб конвективной части. Турбулентные пластины 18.The convection part includes a lower collector chamber 7, an upper collector chamber 8, a rotary screen 9, an explosive valve 10, a gas duct 11. On the upper 8 and lower chambers 7, flanges 12 and 15 are installed for inspection, cleaning and replacement of pipes of the convection part. Turbulent plates 18.

Котел газоплотный, отсутствует обмуровка. Может быть заизолирован базальтовыми прошивными матами по ГОСТ 21880-94 и обшит крашеным тонколистовым металлом.The gas-tight boiler, there is no lining. It can be insulated with basalt piercing mats according to GOST 21880-94 and sheathed with painted sheet metal.

Целостность газового тракта защищена взрывным клапаном 10, водяного объема предохранительным клапаном 6.The integrity of the gas path is protected by an explosive valve 10, of the water volume by a safety valve 6.

Радиационная и конвективные части изготавливаются отдельно и устанавливаются на несущей раме 14, предоставляющей возможность перемещать котел на месте монтажа. После установки соединяются перепускными трубами.Radiation and convection parts are manufactured separately and mounted on a supporting frame 14, which makes it possible to move the boiler at the installation site. After installation, they are connected by bypass pipes.

Смену направления потока теплоносителя задают перегородки 19, расположенные в верхних и нижних коллекторах конвективной части. Благодаря ним меняется направление потока теплоносителя вверх-вниз и обратно.Partition 19, located in the upper and lower collectors of the convective part, sets the direction of flow of the coolant. Thanks to them, the direction of flow of the coolant changes up and down and back.

Водогрейный котел работает следующим образом:The hot water boiler operates as follows:

Продукты горения топлива (газообразные, жидкого, твердого) из топки пройдя фестонную часть над поворотным экраном входят в верхнюю часть конвективной части поверхности нагрева и опустившись выходят из нижней части через газоход в дымовую трубу передавая тепло встречному потоку теплоносителя.The combustion products of the fuel (gaseous, liquid, solid) from the furnace passing the scallop part above the rotary screen enter the upper part of the convective part of the heating surface and descend from the lower part through the gas duct into the chimney transferring heat to the oncoming coolant flow.

Теплоноситель входит в нижнюю камеру 7 конвективной части и двигаясь противотоком к продуктам горения и факелу в топке нагревается до максимальной температуры. Данная конструкция водогрейного котла, схема циркуляции теплоносителя не имеет аналогов. Вертикальная синусоидально-зигзагообразная циркуляция теплоносителя (верх-вниз-верх и т.д.) предоставляет возможность в верхних и нижних коллекторах (камерах) топки и конвективной части устанавливать фланцы, через которые выполняются внутренний осмотр поверхностей нагрева чистку от шлама, накипи, замену труб котла. Через верхнюю камеру 8 в трубы поворотного экрана и передние ряды конвективной части устанавливаются турбулентные пластины 18 для более эффективной теплопередачи и интенсивного равномерного охлаждения наиболее теплонапряженных поверхностей нагрева.The coolant enters the lower chamber 7 of the convective part and moves countercurrent to the combustion products and the torch in the furnace is heated to a maximum temperature. This design of the boiler, the circulation circuit of the coolant has no analogues. Vertical sinusoidal zigzag coolant circulation (top-down-top, etc.) provides the ability to install flanges in the upper and lower collectors (chambers) of the furnace and convection part, through which internal inspection of heating surfaces is carried out, cleaning of sludge, scale, pipe replacement boiler. Through the upper chamber 8, turbulent plates 18 are installed into the tubes of the rotary screen and the front rows of the convective part for more efficient heat transfer and intensive uniform cooling of the most heat-stressed heating surfaces.

Котел имеет минимальное аэродинамическое сопротивление, эксплуатируется без дымососа, что повышает надежность работы котла, уменьшаются выбросы золы и сажи в атмосферу при сжигании твердых топлив. Минимальное аэродинамическое сопротивление достигается за счет малого количества ходов газового тракта - ходов в конвективной части, значительного живого сечения газового тракта и газоходов. Камерная топка позволяет использовать все виды топлив (твердые, жидкие, газообразные), т.е. котел универсальный. На фронтальной охлаждаемой части топки по необходимости можно переустанавливать горелку или загрузочную и зольные дверки при сжигании твердых топлив.The boiler has minimal aerodynamic drag, is operated without a smoke exhauster, which increases the reliability of the boiler, reduces ash and soot emissions into the atmosphere when burning solid fuels. The minimum aerodynamic drag is achieved due to the small number of strokes of the gas path - the strokes in the convective part, a significant living section of the gas path and gas ducts. The chamber furnace allows the use of all types of fuels (solid, liquid, gaseous), i.e. universal boiler. On the front cooled part of the furnace, if necessary, you can reinstall the burner or loading and ash doors when burning solid fuels.

Коллектора топки являются несущими опорными конструкциями для стандартных чугунных колосников при переводе котла на сжигание твердых топлив (дрова, уголь, торф). Колосники подаются в амбразуру фронтального экрана, образованную охлаждаемым коллектором фронтального экрана и укладываются на боковые коллектора топки.The firebox collectors are supporting structures for standard cast iron grates when the boiler is switched to burning solid fuels (firewood, coal, peat). Grid-irons are fed into the embrasure of the front screen formed by the cooled collector of the front screen and stacked on the side collectors of the furnace.

При небольших нагрузках в осенне-весенний период допускается эксплуатация котлов в приконденсатном режиме, но это может привести к значительному отложению золы и сажи на конвективных поверхностях нагрева.With small loads in the autumn-spring period, boilers can be operated in the condensate mode, but this can lead to a significant deposition of ash and soot on convective heating surfaces.

По периметру конвективной части устанавливаются чугунные дверки (лючки) 16 и заслонки 17. Это обеспечивает визуальный осмотр, чистку отзолы и сажи каждой трубы конвективной части, предоставляет возможность снижать температуру уходящих газов и повышать КПД котла.Cast iron doors (hatches) 16 and dampers 17 are installed along the perimeter of the convective part. This provides visual inspection, cleaning of the exhaust and soot of each pipe of the convective part, and makes it possible to reduce the temperature of the flue gases and increase the boiler efficiency.

Claims

1. A hot water boiler, consisting of a furnace and a convective part; the furnace contains lower and upper collectors connected by vertically installed pipes, a frontal cooled screen, on the collector of which a burner block is installed, a safety valve; the convection part includes collectors of the lower and upper chambers connected by vertically mounted pipes, a rotary screen, an explosive valve, a gas duct, characterized in that partitions are installed in the upper and lower collectors of the convective part so that the flow direction of the coolant in the convection part is reversed with alternating circulation of movement up-down, down-up, and on the upper furnace collector and on the upper and lower chambers of the convective part, flanges with inspection, cleaning and replacement of the furnace and convection pipes.

2. The hot water boiler according to claim 1, characterized in that turbulent plates are installed through the upper chamber into the pipes of the rotary screen and the front collectors of the convective part.

3. The boiler according to claim 1 or 2, characterized in that the boiler is insulated with basalt piercing mats and sheathed with painted sheet metal.