RU179529U1 - Котел с конвективной поверхностью нагрева - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в паровых, энерготехнологических котлах и в котлах-утилизаторах, имеющих вертикальный газоход из цельносварных мембранных панелей. Котел с конвективной поверхностью нагрева содержит каркас (1) из мембранных трубных панелей, топку (2) и конвективную шахту (3), отделенные одна от другой промежуточным экраном (4). Верхние участки труб экрана (4) отогнуты внутрь топки (2) с образованием аэродинамического выступа для прохода газов. В шахте (3) установлены блоки трубчатых зигзагообразных змеевиков (18). Промежуточный (4) и задний (12) экраны конвективной шахты (3) имеют встроенные в них охлаждаемые проушины (34). К проушинам (34) крепятся зигзагообразные змеевики (18) внутри конвективной шахты (3). Змеевики (18) расположены внутри ячеек блока сотовой конструкции, состоящей из ряда неохлаждаемых гребенок (22). По ширине конвективной шахты (3) между указанными блоками имеются тепловые зазоры. Каждый такой блок подвешен шарнирно спереди к промежуточному экрану (4) и сзади к заднему экрану (12) конвективной шахты (3) с помощью шарнирно соединенных рядных регулируемых тяг (35) и верхних регулируемых тяг (36). Механическая связка между промежуточным экраном (4) и задним экраном (12) осуществляется через встроенные охлаждаемые проушины (34), шарнирно соединенные через горизонтальные регулируемые тяги (43), блоки гребенок (22), связанных со змеевиками (18) в местах их изгибов, и прямые вертикальные и наклонные участки труб зигзагообразных змеевиков (18). Обеспечивается исключение негативного влияния разницы тепловых расширений неохлаждаемых элементов крепления змеевиков и охлаждаемых экранов конвективной шахты. 21 ил.

Description

Полезная модель относится к теплоэнергетике и может быть использована в паровых, энерготехнологических котлах и в котлах-утилизаторах, имеющих вертикальный газоход из цельносварных мембранных панелей.

При конструировании паровых котлов с естественной циркуляцией известны случаи, когда для получения требуемого количества пара недостаточно тепла, воспринятого испарительными экранами в топке. Это обусловлено применением низкокалорийного топлива, ограничениями по размерам топочной камеры, низкой температурой питательной воды в сочетании с недостаточной поверхностью нагрева экономайзера, а также применением рециркуляции дымовых газов вследствие чего снижается температура газов в топке. В этом случае, в вертикальном конвективном газоходе котла устанавливается дополнительная испарительная конвективная поверхность - котельный пучок.

Известна конструкция двухбарабанного котла Е-25-24ГМ, имеющего П-образную компоновку с котельным пучком из вертикальных труб, расположенным за топкой в горизонтальном газоходе, пароперегреватель, установленный перед котельным пучком в горизонтальном газоходе, переходящий в конвективную шахту с расположенными в ней воздухоподогревателем и экономайзером. Котельный пучок поставляется единым блоком с верхним и нижним барабанами, обмуровка стен выполнена из огнеупорного кирпича и бетона, экранирована только топка [1].

Однако размещение пучка в горизонтальном газоходе, расположение его в конвективной шахте котла из цельносварных мембранных панелей с сомкнутой компоновкой, то есть имеющим разделительный экран между топкой и конвективной шахтой, невозможно, иначе не обеспечивается поперечное омывание труб котельного пучка, имеющее большую тепловую эффективность, чем продольное.

Известна конструкция котельного пучка, состоящего из вертикальных испарительных ширм, каждая из которых состоит из ряда труб, расположенных в одной плоскости, соединенных внизу входным, а вверху выходным коллекторами, при этом коллектора ширм образуют ряд труб, приваренных к коллекторам боковых экранов [2].

Трубы ширмы имеют преимущественно продольное омывание газами, что менее эффективное, чем поперечное. Наличие промежуточных коллекторов создает дополнительные местные сопротивления, что отрицательно влияет на циркуляцию. Трубы ширмы имеют разную длину, кроме того, ширмы по среде параллельно соединены с экранами, вследствие чего имеет место значительная разверка процесса теплообмена в трубах, т.е. из-за того, что трубы сильно различаются между собой геометрически, процессы теплообмена, парообразования и движения среды в них тоже различаются, что отрицательно сказывается на надежности циркуляции пароводяной смеси и условий работы металла стенки труб. Из-за необходимости приваривания труб коллекторов ширм в один ряд к коллекторам экранов, образуется большой поперечный шаг ширм, в результате чего пучок получается недостаточно плотным. Кроме того, при расположении такого пучка в конвективной шахте котла с топкой, имеющим промежуточный экран между топкой и конвективным газоходом (сомкнутая компоновка), отсутствует механическая связь по ширине между промежуточным экраном и задним экраном конвективного газохода, укрепленного поясами жесткости, поэтому при «хлопке» в топке произойдет деформация промежуточного экрана.

Наиболее близким к заявляемой конструкции является котел, имеющий мембранный трубный корпус из мембранных панелей, топку и конвективную шахту, отделенные одна от другой промежуточным экраном, верхние участки труб которого отогнуты внутрь топки с образованием аэродинамического выступа для прохода газов, установленные в шахте блоки зигзагообразных змеевиков [3].

Вместо пароперегревателей и экономайзеров можно установить и испарительную поверхность, однако горизонтальные змеевики не позволяют получить надежную естественную циркуляцию в таком пучке вследствие расслоения пароводяной смеси в горизонтальных трубах в зоне с большим тепловосприятием, поэтому, для обеспечения требуемых скоростей пароводяной смеси в трубах, необходимо будет использовать принудительную циркуляцию.

Другим недостатком данной конструкции является то, что установленные в экранах брусья с цилиндрическими выборками по вертикали, расположенные в верхней, горячей зоне конвективной шахты, и предназначенные для установки на них конвективных поверхностей нагрева, при высоких температурах из-за недостаточного охлаждения могут нагреваться настолько, что из-за неравномерных тепловых расширений, разрушаются сварные швы, которыми они привариваются к экранам. Неохлаждаемые горизонтальные балки, опирающиеся на эти брусья с цилиндрической выемкой, и, таким образом, связывающие промежуточный экран и задний экран друг с другом, имеют разное тепловое линейное расширение по сравнению с боковыми экранами конвективного газохода, что приводит в зоне высоких температур к значительной деформации промежуточного экрана внутрь топки. Кроме того, данная конструкция предполагает использование змеевиковых пакетов с горизонтальными трубами. Использование таких поверхностей нагрева в качестве испарительных может привести к ухудшению циркуляции пароводяной смеси и ее расслоение на горизонтальных участках.

Техническим результатом полезной модели является исключение негативного влияния разницы тепловых расширений неохлаждаемых элементов крепления змеевиков и охлаждаемых экранов конвективной шахты за счет крепления испарительных зигзагообразных змеевиков за мембранные панели конвективной шахты котла с сомкнутой компоновкой.

Для достижения указанного технического результата в котле с конвективной поверхностью нагрева, содержащем каркас из мембранных панелей, топку 2 и конвективную шахту 3, отделенные одна от другой промежуточным экраном 4, верхние участки труб которого отогнуты внутрь топки с образованием аэродинамического выступа для прохода газов, установленные в шахте блоки зигзагообразных змеевиков 18, согласно полезной модели, промежуточный экран 4 и задний экран 12 конвективной шахты 3 имеют встроенные в них охлаждаемые проушины 34, к которым крепятся зигзагообразные змеевики 18 внутри конвективной шахты 3, при этом змеевики 18 расположены внутри ячеек блока сотовой конструкции, состоящей из ряда неохлаждаемых гребенок 22, по ширине конвективной шахты 3 между указанными блоками имеются тепловые зазоры, при этом каждый такой блок шарнирно подвешен спереди к промежуточному экрану 4, а сзади к заднему экрану 12 конвективной шахты 3 с помощью шарнирно соединенных рядных регулируемых тяг 35 и верхних регулируемых тяг 36, механическая связка между промежуточным экраном 4 и задним экраном 12 конвективной шахты 3 осуществляется через встроенные охлаждаемые проушины 34, шарнирно соединенные через горизонтальные регулируемые тяги 43, блоки гребенок 22, связанных со змеевиками 18 в местах их изгибов, и прямые вертикальные и наклонные участки труб зигзагообразных змеевиков 18.

Наличие на промежуточном экране 4 и заднем экране 12 конвективной шахты 3 встроенных в них охлаждаемых проушин 34, к которым крепятся зигзагообразные змеевики 18 внутри конвективной шахты 3, змеевиков 18, установленных внутри ячеек блока сотовой конструкции, состоящей из ряда неохлаждаемых гребенок 22, приводит к тому, что полость внутри охлаждаемых проушин 34 образует общий канал с внутренней полостью трубы экрана, пароводяная смесь, проходя внутри них, эффективно охлаждает металл проушины. Благодаря близости отверстия, служащего для крепления змеевиков 18, к охлаждающему потоку, массивной конструкции проушины 34, тепло воспринятое от омывающих проушину горячих газов отводится через металл проушины вследствие высокой теплопроводности металла к охлаждающему потоку внутри, и проушина не нагревается до критической температуры, при которой происходят опасные напряжения в результате тепловых расширений и потери прочности. Это позволяет шарнирно соединить к экранам зигзагообразные змеевики с помощью соединительных элементов, имеющих гораздо более высокую температуру за счет их нагрева в потоке газов, чем охлаждаемые экраны и змеевики.

Тепловые зазоры по ширине конвективной шахты 3 между блоками сотовой конструкции компенсируют тепловое расширение блоков гребенок 22 относительно конвективной шахты 3 по ее ширине, в результате чего предотвращается упор друг в друга более горячих блоков, нагретых потоком газов, гребенок 22, вследствие теплового расширения относительно точек креплений к охлаждаемым экранам 4 и 12.

Подвешивание каждого блока к промежуточному экрану 4 и заднему экрану 12 конвективной шахты 3 с помощью шарнирно соединенных рядных регулируемых тяг 35 или верхних 36, обеспечивает возможность подгонки системы подвески путем изменения длины тяг при подвешивании змеевиков на монтаже, позволяет выровнять вдоль общей горизонтали ряды змеевиков 18 собранных в блоки совместно с блоками гребенок 22 при подвеске их на промежуточном 4 и заднем 12 экранах конвективной шахты 3, предотвращает возможное упирание и перекос зигзагообразных змеевиков 18, расположенных по краям соседних блоков гребенок 22, способствует свободному тепловому расширению блоков гребенок 22 в горизонтальном направлении.

Осуществление механической связки между промежуточным экраном 4 и задним экраном 12 конвективной шахты 3 через встроенные охлаждаемые проушины 34, шарнирно соединенных горизонтальных регулируемых тяг 43, блоки гребенок 22, связанных со змеевиками 18 в местах их изгибов, и прямые вертикальные и наклонные участки труб зигзагообразных змеевиков 18, обеспечивает возможность выравнивания путем регулирования длины горизонтальных регулируемых тяг 43 промежуточного экрана 4, не укрепленного поясами жесткости, параллельно заднему экрану 12, укрепленному поясами жесткости, предотвращая, таким образом, деформацию промежуточного экрана 4 вследствие весовых нагрузок и разницы тепловых перемещений подвешиваемых к нему блоков гребенок 22 с зигзагообразными змеевиками 18.

Котел с конвективной поверхностью нагрева поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 - показан котел с конвективной поверхностью нагрева, продольный разрез;

на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, показана конвективная шахта 3, ограниченная со стороны топки промежуточным экраном 4, с противоположной от него стороны задним экраном 12, с боков правым 13 и левым 14 экранами;

на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1, показано крепление зигзагообразных змеевиков 18 между собой гребенками 22, подвешивание каждого блока гребенок за скобы 27 с отверстиями, приваренными к листам 23;

на фиг. 4 - разрез В-В на фиг 3, показано соединение вверху и внизу группы гребенок 22 листами 23 и между собой в блок в виде сот с косыми ячейками; расположение в верхних ячейках труб змеевиков 18, которые могут перемещаться в них вдоль своей оси; тепловые зазоры А по ширине конвективной шахты 3, так как тепловое расширение гребенок 22 больше, чем ограждающих конвективную шахту 3 охлаждаемых экранов; крепление крайних труб в разрывах хомутами 24, 25; фиксирование от перекоса блоков гребенок 22 между собой листами 26, приваренными к верхним листам 23;

на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 3, показаны листы 28, 29, соединенные с гребенками 22 листами 32, 33, а также листы 30, 31, соединенные с гребенками 22;

на фиг. 6 - разрез Д-Д на фиг. 5, показано расположение нечетного ряда зигзагообразных змеевиков 18 в гребенках 22 и особенности фиксации внутреннего гиба змеевика 18 с помощью гнутых упорных листов 30, 31 и наружного гиба с прямым участком с помощью упорных листов 28, 29;

на фиг. 7 - разрез Е-Е на фиг. 5, показано нечетных рядов зигзагообразных змеевиков 18 в гребенках 22 и особенности фиксации наружного гиба змеевика 18 с прямым участком с помощью упорных листов 28, 29;

на фиг. 8 - разрез Ж-Ж на фиг. 5, показано расположение четных рядов зигзагообразных змеевиков 18 в гребенках 22 и особенности фиксации наружного гиба змеевика 18 с прямым участком с помощью упорных листов 28, 29;

на фиг. 9 - разрез И-И на фиг. 5, показано расположение четного ряда зигзагообразных змеевиков 18 в гребенках 22 и особенности фиксации внутреннего гиба змеевика 18 с помощью гнутых упорных листов 30, 31 и наружного гиба с прямым участком с помощью упорных листов 28, 29;

на фиг. 10 - вид К на фиг. 1, показано подвешивание блоков неохлаждаемых гребенок 22 с лежащими в них петлями зигзагообразных змеевиков 18 за скобы 27 на регулируемые тяги за охлаждаемые проушины 34, приваренные к трубам промежуточного экрана 4 и заднего экрана 10, увеличено;

на фиг. 11 - вид Л на фиг. 1 - показаны блоки гребенок 22 с лежащими в них петлями змеевиков 18 за скобы 27, подвешенных на регулируемых тягах за охлаждаемые проушины 34, приваренные к трубам промежуточного экрана 4 и заднего экрана 10, увеличено;

на фиг. 12 - показана конструкция охлаждаемой проушины 34;

на фиг. 13 - разрез М-М на фиг. 12, показано расположение отверстия охлаждаемой проушины 34;

на фиг. 14 - вид П на фиг. 12, показана охлаждаемая проушина 34, вид сверху;

на фиг. 15 - вид Р на фиг. 12, показана приварка охлаждаемой проушины 34 к трубам экрана;

на фиг. 16 - разрез С-С на фиг. 10, показано устройство верхней регулируемой тяги 36, присоединение ее к охлаждаемой проушине 34 через вилку 37 с помощью коротких пальцев 38, увеличено;

на фиг. 17 - разрез Т-Т на фиг. 11, показано устройство рядной регулируемой тяги 35, присоединение ее к охлаждаемой проушине 34 через вилки 37 с помощью длинных пальцев 39, увеличено;

на фиг. 18 - разрез У-У на фиг. 10 и 11, показана передача горизонтальных усилий от промежуточного экрана 4 и заднего экрана 10 конвективной шахты 3 на трубы змеевиков 18 выше их изгиба через охлаждаемые проушины 34 и скобы 27 с помощью резьбовых тяг 43, увеличено;

на фиг. 19 - разрез Ф-Ф на фиг. 11, показана передача горизонтальных усилий от промежуточного экрана 4 и заднего экрана 10 конвективной шахты 3 на трубы змеевиков 18 ниже их изгиба через охлаждаемые проушины 34 и скобы 27 с помощью резьбовых тяг 43, увеличено;

на фиг. 20 - показана кинематическая схема работы змеевиков 18 совместно с промежуточным экраном 4 и задним экраном 12 в конвективной шахте 3.

на фиг. 21 - вид Ц на фиг. 20, показан узел подвески змеевиков 18, увеличено.

На чертежах представлена конструкция заявляемого котла с конвективной поверхностью нагрева, где:

1 - каркас

2 - топка

3 - конвективная шахта

4 - промежуточный экран

5 - фестон

6 - пароперегреватель второй ступени

7 - пароперегреватель первой ступени

8 - верхние коллекторы

9 - подвески

10 - подвесные отводящие трубы

11 - подвески

12 - задний экран

13 - правый экран

14 - левый экран

15 - верхние коллекторы

16 - подвески

17 - пояса жесткости

18 - зигзагообразные змеевики

19 - входные коллекторы

20 - выходные коллекторы

21 - подвески

22 - неохлаждаемые гребенки

23 - листы

24 - хомут

25 - хомут

26 - листы

27 - скобы

28 - упорный лист

29 - упорный лист

30 - гнутый упорный лист

31 - гнутый упорный лист

32 - лист

33 - лист

34 - охлаждаемые проушины

35 - рядная регулируемая тяга

36 - верхняя регулируемая тяга

37 - вилка

38 - короткие пальцы

39 - длинные пальцы

40 - фиксирующие гайки

41 - стопорная гайка

42 - резьбовые проушины

43 - горизонтальная регулируемая тяга

44 - резьбовые проушины

45 - стопорная гайка

46 - резьбовые проушины

47 - резьбовые проушины

Котел с конвективной поверхностью нагрева состоит из цельносварных трубных мембранных панелей, подвешен к потолку каркаса 1, и содержит топку 2 и конвективную шахту 3, разделенных промежуточным экраном 4 (фиг. 1). В верхней части промежуточный экран 4 имеет отгиб внутрь топки 2, переходящий в фестон 5. Снаружи топки 2 за фестоном 5 располагается пароперегреватель второй ступени 6, а далее, в зоне конвективной шахты 3 расположен пароперегреватель первой ступени 7. Промежуточный экран 4 подвешен к потолку каркаса 1 за верхние коллекторы 8 через подвески 9, и в месте отгиба через подвесные отводящие трубы 10 и подвески 11. Конвективная шахта 3 ограничена со стороны топки 2 промежуточным экраном 4, с противоположной от него стороны задним экраном 12, с боков правым 13 и левым 14 экранами (фиг. 2). Задний экран 12 подвешен за верхние коллекторы 15 через подвески 16 к потолку каркаса 1. Для противодействия возможному «хлопку», корпус котла по периметру имеет пояса жесткости 17. Котельный пучок установлен внутри конвективной шахты 3 и состоит из рядов зигзагообразных змеевиков 18. Змеевики объединены внизу входными коллекторами 19, а вверху выходными коллекторами 20, все они расположены внутри конвективной шахты 3. Для повышения тепловой эффективности котельного пучка, нижние ряды змеевиков состоят из оребренных труб. Выходные коллекторы 20 подвешены к потолку каркаса 1 с помощью подвесок 21, нижние коллекторы опираются на полки правого 13 и левого 14 экранов конвективной шахты 3.

Зигзагообразные змеевики скреплены между собой неохлаждаемыми гребенками 22 (фиг. 3). Вверху и внизу группы гребенок 22 соединены листами 23 (фиг. 4), и между собой в блок в виде сот с косыми ячейками. В верхних ячейках лежат трубы змеевиков 18, которые могут перемещаться в них вдоль своей оси (фиг. 4). Так как тепловое расширение гребенок 22 больше, чем ограждающие конвективную шахту 3 охлаждаемые экраны, по ширине конвективной шахты 3 имеются тепловые зазоры Δ (фиг. 4). Крайние трубы в разрывах закреплены хомутами 24, 25 (фиг. 4). От перекоса блоки гребенок 22 зафиксированы между собой листами 26 (фиг. 4), приваренными к верхним листам 23. Каждый блок гребенок 22 подвешен за скобы 27 с отверстиями, приваренными к листам 23 (фиг. 3). Скобы 27 внизу служат только для ограничения горизонтальных перемещений. Для обеспечения связи между промежуточным экраном 4 и задним экраном 12 через трубы зигзагообразных змеевиков 18, каждый блок гребенок 22 имеет прямые упорные листы 28, 29 в местах прямых вертикальных участков между гибами зигзагообразных змеевиков 18, и гнутые упорные листы 30, 31 в местах гибов (фиг. 5). Упорные листы 28, 29 соединены с гребенками 22 листами 32, 33 (фиг. 3, 5). Листы 30, 31 тоже соединены с гребенками 22. Расположение зигзагообразных змеевиков 18 в гребенках 22, показаны на фиг. 5-9, соответственно.

Блоки гребенок 22 с лежащими в них петлями зигзагообразных змеевиков 18 за скобы 27 подвешены на регулируемых тягах за охлаждаемые проушины 34. Проушины 34 приварены к трубам промежуточного экрана 4 и заднего экрана 10, соответственно (фиг. 10, 11). Охлаждаемая проушина 34 представляет собой деталь из цельного куска металла с двумя отверстиями (фиг. 12-15). Одно из них круглое сквозное отверстие служит для прохода среды и имеет кромки для приварки встык к торцам экранных труб. На стороне, обращенной внутрь конвективной шахты 3, охлаждаемая проушина 34 имеет наплыв со вторым сквозным отверстием, расположенным под прямым углом по отношению к первому отверстию. Второе отверстия служит для крепления зигзагообразных змеевиков 18 внутри конвективной шахты 3.

К охлаждаемой проушине 34 присоединены рядные регулируемые тяги 35 и верхние регулируемые тяги 36 через вилки 37 с помощью коротких пальцев 38 (фиг. 16) или длинных пальцев 39 (фиг. 17). От осевых перемещений пальцы 38, 39 фиксируются гайками 40. Рядные регулируемые тяги 35 и верхние регулируемые тяги 36 в месте соединения с вилкой 37 имеют стопорную гайку 41. Со скобами 27 рядные регулируемые тяги 35 и верхние регулируемые тяги 36 соединены посредством резьбовых проушин 42. Соединение рядных регулируемых тяг 35 и верхних регулируемых тяг 36 с вилкой 37 имеет противоположное направление резьбы по сравнению с соединением с резьбовой проушиной 42. Это позволяет регулировать общую длину поворотом резьбовых рядных регулируемых тяг 35 и верхних регулируемых тяг 36. Резьбовая проушина 42 соединена со скобой 27 с помощью пальца 38 и фиксирующих гаек 40.

Передача горизонтальных усилий от промежуточного экрана 4 к заднему экрану 12 конвективной шахты 3, во избежание перекоса, осуществляется с нижней и верхней скобами 27 блока неохлаждаемых гребенок 22 с помощью горизонтальных регулируемых тяг 43 (фиг. 18, 19). Горизонтальные регулируемые тяги 43 соединены с охлаждаемыми проушинами 34 с помощью резьбовых проушин 4, со стопорной гайкой 45 посредством пальцев 38, 39 с фиксирующими гайками 40. Со скобой 27 горизонтальные регулируемые тяги 43 соединены резьбовыми проушинами 46, 47 посредством пальцев 38, 39 с фиксирующими гайками 40. Соединения горизонтальных регулируемых тяг 43 с резьбовыми проушинами 44 имеет противоположное направление резьбы по сравнению с соединениями с резьбовыми проушинами 46, 47. Регулировка осуществляется поворотом горизонтальной регулируемой тяги 43. Гайки 40 от самораскручивания фиксируются кернением или другим известным способом. На фиг. 20 и 21 приведена кинематическая схема работы зигзагообразных змеевиков 18 совместно с промежуточным экраном 4 и задним экраном 12 в конвективной шахте 3. На ней схематично показаны шарнирные соединения рядных регулируемых тяг 35 и верхних регулируемых тяг 36 с охлаждаемыми проушинами 34, вваренных в промежуточный 4 и задний 12 экраны конвективной шахты 3, и с блоками неохлаждаемых гребенок 22, шарнирные соединения горизонтальных регулируемых тяг 43 с охлаждаемыми проушинами 34, вваренных в промежуточный 4 и задний 12 экраны конвективной шахты 3, и с блоками неохлаждаемых гребенок 22, скользящие соединения зигзагообразных змеевиков 18 с блоками неохлаждаемых гребенок 22, и с жестко связанными с блоками неохлаждаемых гребенок 22 упорными листами 28, 29, гнутыми упорными листами 30, 31.

Котел работает следующим образом.

Горячие газы из топки 2 через фестон 5, пароперегреватель второй ступени 6 и пароперегреватель первой ступени 7 поступают в конвективную шахту 3 и охлаждаются. Дальнейшее охлаждение газов происходит при прохождении сквозь зигзагообразные змеевики 18 и омывании экранов 4, 12-13 конвективной шахты 3. Гребенки 22, листы 23, рядные регулируемые тяги 35, верхние регулируемые тяги 36 и горизонтальные регулируемые тяги 43, являющиеся элементами дистанционирования и подвески зигзагообразных змеевиков 18, имеют большее температурное расширение, особенно вверху конвективной шахты 3, чем ограждающие экраны и зигзагообразные змеевики 18. В отличие от них, они не охлаждаются изнутри средой (паром близким к состоянию насыщения, или паро-водяной смесью), и вверху они изготовлены из жаропрочной высоколегированной стали, имеющей больший коэффициент температурного расширения. Температурные расширения промежуточного экрана 4 зигзагообразных змеевиков 18, правого экрана 13, левого экрана 14, заднего экрана 12 практически одинаковы в случае, если в их трубах нагревается пароводяная смесь, или отличаются незначительно в случае, если в трубах правого экрана 13, левого экрана 14 и заднего экрана 12 нагревается насыщенный или слабо перегретый пар. Относительные температурные расширения по горизонтали вдоль промежуточного экрана 4 и заднего экрана 12 компенсируются за счет зазоров Δ между листами 23. Вдоль правого 13 и левого 14 экранов разница температурных расширений по горизонтали между боковыми экранами конвективной шахты 3 и механической связкой между промежуточным экраном 4 и задним экраном 12 через короткие резьбовые тяги 43 с резьбовыми проушинами 44, 46, 47, и охлаждаемые трубы зигзагообразных змеевиков 18, незначительна (фиг. 20, 21). Температурные расширения листов 33 компенсируются проскальзыванием труб змеевиков 18 в ячейках гребенок 22. Удлинение рядных регулируемых тяг 35 и верхних регулируемых тяг 36 с вилками 37 и резьбовыми проушинами 42 вызывает небольшое опускание блока гребенок 22 вниз относительно экранов, что компенсируется упругостью зигзагообразных змеевиков 18. Благодаря шарнирному соединению короткими горизонтальными регулируемыми тягами 43 с экранами через охлаждаемые проушины 34 и скобы 27, исключается перекос и заклинивается зигзагообразных змеевиков 18 в ячейках гребенок 22. При «хлопке» со стороны топки 2, его импульс передается через шарнирные соединения охлаждаемых проушин 34 промежуточного экрана 4 с резьбовыми проушинами 44, через горизонтальные регулируемые тяги 43 на шарнирные соединения резьбовых проушин 46 со скобами 27 (в верхней части гребенок 22) и на шарнирные соединения резьбовых проушин 47 со скобами 27 (в нижней части гребенок 22) на блок гребенок 22. Затем, через листы 33, 29 на наружные гибы зигзагообразных змеевиков 18, прилегающих к промежуточному экрану 4, и через листы 31 на внутренние гибы зигзагообразных змеевиков 18, прилегающих к промежуточному экрану 4. Далее по прямым трубам импульс «хлопка» из топки 2 передается через внутренние гибы зигзагообразных змеевиков 18, прилегающих к заднему экрану 12 через листы 31 и через наружные гибы змеевиков 18, прилегающих к заднему экрану 12, через листы 29, 33, на блок гребенок 22. Затем от блока гребенок 22 через шарнирные соединения резьбовых проушин 46 со скобами 27 (в верхней части гребенок 22) и на шарнирные соединения резьбовых проушин 47 со скобами 27 (в нижней части гребенок 22), затем, через горизонтальные регулируемые тяги 43 на шарнирные соединения резьбовых проушин 44 и охлаждаемыми проушинами 34 заднего экрана 12, укрепленного поясами жесткости 17.

При «хлопке» внутри конвективной шахты 3, направление импульса меняется: промежуточный экран 4 стремится «вдавиться» внутрь топки 2. Импульс передается через шарнирные соединения охлаждаемых проушин 34 промежуточного экрана 4 с резьбовыми проушинами 44, через горизонтальные регулируемые тяги 43 на шарнирные соединения резьбовых проушин 46 со скобами 27 (в верхней части гребенок 22) и на шарнирные соединения резьбовых проушин 47 со скобами 27 (в нижней части гребенок 22) на блок гребенок 22, затем через листы 33, 32, 28 на наружные гибы зигзагообразных змеевиков 18, прилегающих к промежуточному экрану 4, и через листы 30 на внутренние гибы зигзагообразных змеевиков 18, прилегающих к промежуточному экрану 4. Далее по прямым трубам импульс «хлопка» из топки 2 передается через внутренние гибы зигзагообразных змеевиков 18, прилегающих к заднему экрану 12, через листы 30 и через наружные гибы зигзагообразных змеевиков 18, прилегающих к заднему экрану 12, через листы 28, 32, 33 на блок гребенок 22. От блока гребенок 22 через шарнирные соединения резьбовых проушин 46 со скобами 27 (в верхней части гребенок 22) и на шарнирные соединения резьбовых проушин 47 со скобами 27 (в нижней части гребенок 22), затем, через горизонтальные регулируемые тяги 43 на шарнирные соединения резьбовых проушин 44 и охлаждаемыми проушинами 34 заднего экрана 12, укрепленного поясами жесткости 17.

Таким образом, использование предлагаемой конструкции котла позволяет обеспечить механическую связь между промежуточным экраном топки и задним экраном конвективного газохода через трубы змеевиков, для предотвращения деформации промежуточного экрана от «хлопков» в топке и конвективной шахте, а также разработать охлаждаемое крепление испарительных зигзагообразных змеевиков с шахматным расположением труб на мембранных панелях конвективной шахты котла с сомкнутой компоновкой при высокой температуре охлаждаемых газов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Котлы малой и средней мощности и топочные устройства. Каталог-справочник, Москва, НИИИНФОРМТЯЖМАШ, стр. 111, фиг. 75, 1972 г.

2. Котлы-утилизаторы и котлы энерготехнологические. Отраслевой каталог. Москва, ЦНИИТЭИТЯЖМАШ, стр. 42, 43, Энерготехнологический котел КС-200 ВТКУ-М, рис. 28, 1998 г.

3. Патент RU №12456 U1, МПК F22B 37/24, от 23.02.1998, опубликовано 10.01.2000 г. - прототип.

Claims (1)

1. Котел с конвективной поверхностью нагрева, содержащий каркас из мембранных трубных панелей, топку и конвективную шахту, отделенные одна от другой промежуточным экраном, верхние участки труб которого отогнуты внутрь топки с образованием аэродинамического выступа для прохода газов, установленные в шахте блоки трубчатых зигзагообразных змеевиков, отличающийся тем, что промежуточный экран и задний экран конвективной шахты имеют встроенные в них охлаждаемые проушины, к которым крепятся зигзагообразные змеевики внутри конвективной шахты, при этом змеевики расположены внутри ячеек блока сотовой конструкции, состоящей из ряда неохлаждаемых гребенок, по ширине конвективной шахты между указанными блоками имеются тепловые зазоры, при этом каждый такой блок подвешен шарнирно спереди к промежуточному, а сзади к заднему экранам конвективной шахты с помощью шарнирно соединенных рядных регулируемых тяг и верхних регулируемых тяг, механическая связка между промежуточным экраном и задним экраном конвективной шахты осуществляется через встроенные охлаждаемые проушины, шарнирно соединенные через горизонтальные регулируемые тяги, блоки гребенок, связанных со змеевиками в местах их изгибов, и прямые вертикальные и наклонные участки труб зигзагообразных змеевиков.

Images