RU2029198C1

RU2029198C1 - Steel water boiler

Info

Publication number: RU2029198C1
Authority: RU
Inventors: Борис Николаевич Гроздов
Original assignee: Борис Николаевич Гроздов
Priority date: 1992-02-25
Filing date: 1992-02-25
Publication date: 1995-02-20

Abstract

FIELD: heat and power engineering. SUBSTANCE: steel water boiler has furnace with front, rear, roof, bottom, and side waterwalls joined with distributing headers. Rear waterwall has internal and external rows. Side waterwalls and external row of rear waterwall are built up of horizontal tubes. Internal row of rear waterwall, roof, bottom, and front waterwalls are built up of vertical tubes. Distributing header is installed vertically in center of rear waterwall external row. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к конструкции водогрейного стального котла, используемого в теплоснабжении коммунальных, промышленных и сельских объектов. The invention relates to a power system, in particular, to the design of a steel steel boiler used in the heat supply of communal, industrial and rural facilities.

Известен чугунный водогрейный котел типа "Универсал", используемый в малой энергетике на отопительные нужды и подогрев воды [1], состоящий из двух типов секций: из двух крайних и тридцати шести средних с топочной камерой, находящейся непосредственно под котлом, оснащенной подщелевыми горелками без принудительной подачи воздуха. Known cast iron boiler type "Universal", used in small energy for heating and water heating [1], consisting of two types of sections: two extreme and thirty-six middle with a combustion chamber located directly under the boiler, equipped with slotted burners without forced air supply.

Недостатками известной конструкции котла являются неэффективное использование газообразного топлива из-за отсутствия экранированной топки, конструкции горелочного устройства, которое обеспечивает сжигание природного газа с избытком воздуха α> 1,15 (где α- коэффициент избытка воздуха); отсутствие конвективной части котла приводит к низкому КПД котла, порядка 70% . Аналог характеризуется также большой металлоемкостью на единицу отпущенной тепловой энергии. Кроме того, такие котлы требуют больших затрат на монтаж и обмуровку, имеют значительные габариты. Малая надежность таких котлов обусловлена и материалом для их изготовления - чугуном. The disadvantages of the known boiler design are the inefficient use of gaseous fuel due to the lack of a shielded furnace, the design of the burner device, which provides the combustion of natural gas with excess air α> 1.15 (where α is the coefficient of excess air); the absence of the convective part of the boiler leads to a low boiler efficiency, about 70%. The analogue is also characterized by a large metal consumption per unit of released heat energy. In addition, such boilers require large costs for installation and installation, have significant dimensions. The low reliability of such boilers is also due to the material for their manufacture - cast iron.

Известен также стальной водогрейный котел НР-18 [1], состоящий из двадцати четырех трубных секций, соединенных между собой коллекторами общей площадью 40 м². Трубы, обращенные в топку, образуют боковые экраны, а трубы, расположенные за боковыми экранами, образуют конвективную часть котла, кирпичная перегородка отделяет топку от конвективного газохода. Продукты сгорания из топки, огибая перегородку, продольно омывают трубы конвективной части котла.Also known steel boiler NR-18 [1], consisting of twenty-four pipe sections, interconnected by collectors with a total area of 40 m ² . Pipes facing the firebox form side screens, and pipes located behind the side screens form the convective part of the boiler, a brick partition separates the firebox from the convection duct. The combustion products from the furnace, around the partition, longitudinally wash the pipes of the convection part of the boiler.

Недостатками известной конструкции котла НР-18 являются малая поверхность экранной части котла, которая расположена над топочной камерой, что обеспечивает малый теплосъем в топочной камере котла, а продукты сгорания, продольно омывая конвективную часть котла, неэффективно срабатывают тепловой поток, что приводит к высокой температуре отходящих газов за котлом; КПД таких котлов находится в пределах 65-70%. The disadvantages of the known design of the HP-18 boiler are the small surface of the screen of the boiler, which is located above the furnace chamber, which provides small heat removal in the furnace chamber of the boiler, and the combustion products, longitudinally washing the convection part of the boiler, heat flow is ineffective, which leads to a high exhaust temperature gases behind the boiler; The efficiency of such boilers is in the range of 65-70%.

Наиболее близким техническим решением из известных общедоступных источников информации к предложенному устpойству является стальной водогрейный котел [2], содержащий топочную камеру с передним, задним, подовым, потолочным и боковыми экранами, соединенными с распределительными коллекторами, причем боковые экраны выполнены из горизонтальных труб. The closest technical solution from known public sources of information to the proposed device is a steel boiler [2], containing a combustion chamber with front, rear, hearth, ceiling and side screens connected to the distribution manifolds, and the side screens are made of horizontal pipes.

Недостатками прототипа являются недостаточный съем тепла в топочной камере из-за того, что излучение факела горелочного устройства, например горелки, приходится на один задний экран, который менее высоты котла, т.е. из-за неполной степени экранирования топочной камеры, наличия части необогреваемых внешних коллекторов, расположенных позади заднего экрана, вынесенного за пределы топочной камеры, защищенных обмуровкой, высокого гидравлического сопротивления котла, что вызывает в конечном итоге в целом повышенный расход топлива и тем самым снижает КПД котла и надежность его эксплуатации, наличие большого числа связывающих экранные поверхности коллекторов, что приводит к большим трудозатратам по изготовлению котла-прототипа, его металлоемкости, усложнению конструкции. The disadvantages of the prototype are the lack of heat in the combustion chamber due to the fact that the radiation from the torch of the burner device, such as a burner, falls on one rear screen, which is less than the height of the boiler, i.e. due to the incomplete degree of shielding of the combustion chamber, the presence of a part of unheated external collectors located behind the rear screen, which is outside the combustion chamber, protected by a lining, the high hydraulic resistance of the boiler, which ultimately causes a generally increased fuel consumption and thereby reduces the boiler efficiency and the reliability of its operation, the presence of a large number of collectors connecting the screen surfaces, which leads to great labor costs for the manufacture of the prototype boiler, its metal consumption, zhneniyu design.

Цель изобретения - повышение КПД котла за счет увеличения съема тепла в топочной камере котла и обогрева всех коллекторов котла. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the boiler by increasing the heat removal in the furnace chamber of the boiler and heating all collectors of the boiler.

Цель достигается тем, что стальной водогрейный котел, содержащий топочную камеру с передним, задним, потолочным, подовым и боковыми экранами, соединенными с распределительными коллекторами, в котором боковые экраны выполнены из горизонтальных труб, включает задний экран топочной камеры, состоящий из внешнего и внутреннего рядов, первый из которых выполнен из горизонтальных труб, а внутренний ряд, потолочный, передний и подовый экраны - из вертикальных труб, при этом трубы внешнего ряда соединены с трубами боковых экранов и с распределительным коллектором, установленным вертикально по центру упомянутого ряда. The goal is achieved in that a steel boiler containing a combustion chamber with front, rear, ceiling, hearth and side screens connected to the distribution manifolds, in which the side screens are made of horizontal pipes, includes a rear screen of the combustion chamber, consisting of external and internal rows , the first of which is made of horizontal pipes, and the inner row, ceiling, front and hearth screens are made of vertical pipes, while the pipes of the outer row are connected to the pipes of the side screens and distribute nym collector mounted vertically on the center of said row.

На чертеже представлен котел с экономайзером и устройством для подачи топлива, общий вид. The drawing shows a boiler with an economizer and a device for supplying fuel, General view.

Предлагаемый стальной водогрейный котел содержит топочную камеру 1 с передним 2, задним внутренним 3 и внешним 4, потолочным 5, подовым 6 и боковыми 7 (второй боковой на чертеже не показан) экранами, соединенными с распределительными вертикальными 8 (на фиг. показан один из них) и горизонтальными 9, 10 коллекторами. Передний 2, потолочный 5, внутренний задний 3 и подовый 6 экраны состоят из вертикальных экранных труб (на чертеже не обозначены), соединяясь с горизонтальными коллекторами 9, 10, один из которых 9 является коллектором по выходу воды из котла. Боковые экраны 7 выполнены из горизонтальных экранных труб (на чертеже не обозначены), которые соединены с внешним горизонтальным рядом труб заднего экрана 4 и распределительным коллектором 11, установленным вертикально по центру внешнего ряда заднего экрана 4. Горизонтальные коллекторы 9, 10 соединены с горизонтальными экранными трубами (на чертеже не обозначены) котла. Соединение вертикальных коллекторов 8 с горизонтальным коллектором 10 произведено перепускными трубами (на чертеже не показаны), которые являются внутренними трубами переднего экрана 2. The proposed steel boiler contains a combustion chamber 1 with front 2, rear inner 3 and outer 4, ceiling 5, hearth 6 and side 7 (second side not shown in the drawing) screens connected to distribution vertical 8 (in Fig. One of them is shown ) and horizontal 9, 10 collectors. Front 2, ceiling 5, internal rear 3 and hearth 6 screens consist of vertical screen tubes (not indicated in the drawing), connecting to horizontal collectors 9, 10, one of which 9 is a collector for the outlet of water from the boiler. Side screens 7 are made of horizontal screen tubes (not indicated in the drawing), which are connected to an external horizontal row of pipes of the rear screen 4 and a distribution manifold 11 mounted vertically in the center of the outer row of the rear screen 4. Horizontal collectors 9, 10 are connected to horizontal screen pipes (not indicated in the drawing) of the boiler. The connection of the vertical collectors 8 with the horizontal collector 10 is made bypass pipes (not shown), which are the inner pipes of the front screen 2.

Котел имеет пять коллекторов: горизонтальные 9, 10; вертикальные - два 8 и 11, при этом использован блочный принцип построения котла: один экранный блок с горизонтальными коллекторами 9, 10 расположен внутри внешнего экранного блока с вертикальными коллекторами - два 8 и 11, ограничивающий подовый 6, задний вертикальный внутренний 3, потолочный 5, передний 2 экраны с боков и сзади. Котел снабжен экономайзером 12 с входным патрубком 13 теплоносителя и устройством 14 для подачи топлива с принудительной подачей воздуха (на чертеже не показано). Между котлом и экономайзером 12 расположена газовая направляющая перегородка 15. Снаружи котел закрыт обмуровкой (на чертеже не показана). Стальной водогрейный котел работает следующим образом. The boiler has five collectors: horizontal 9, 10; vertical - two 8 and 11, the block principle of building the boiler was used: one screen unit with horizontal collectors 9, 10 is located inside the external screen unit with vertical collectors - two 8 and 11, bounding hearth 6, rear vertical inner 3, ceiling 5, Front 2 screens from the sides and rear. The boiler is equipped with an economizer 12 with an inlet pipe 13 of the coolant and a device 14 for supplying fuel with forced air supply (not shown in the drawing). Between the boiler and economizer 12 there is a gas guide wall 15. Outside the boiler is closed by a brickwork (not shown in the drawing). Steel boiler operates as follows.

Нагреваемый теплоноситель из экономайзера 12 поступает в распределительный коллектор 11 котла, откуда распределяется по внешнему горизонтальному ряду труб заднего экрана 4 и боковым горизонтальным экранным трубам к двум вертикальным коллекторам 8, находящимся в передней части котла. Из вертикальных коллекторов 8 по перепускным трубам, являющимся внутренними трубами переднего экрана 2, теплоноситель поступает в нижний горизонтальный коллектор 10. Из нижнего горизонтального коллектора 10 теплоноситель поступает последовательно в подовый 6, внутренний вертикальный ряд труб заднего экрана 3, потолочный экран 5, передний экран 2, который соединен с горизонтальным коллектором 9. Из горизонтального коллектора 9 теплоноситель поступает к потребителю. The heated coolant from the economizer 12 enters the distribution manifold 11 of the boiler, from where it is distributed along the external horizontal row of pipes of the rear screen 4 and the side horizontal screen pipes to two vertical collectors 8 located in front of the boiler. From the vertical collectors 8 through the bypass pipes, which are the inner pipes of the front screen 2, the coolant enters the lower horizontal collector 10. From the lower horizontal collector 10, the coolant enters sequentially into the hearth 6, the inner vertical row of pipes of the back screen 3, the ceiling screen 5, the front screen 2 , which is connected to the horizontal collector 9. From the horizontal collector 9, the coolant flows to the consumer.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом и другими известными аналогами выражается в повышении КПД котла не менее чем на 2%. КПД предлагаемого котла без экономайзера составляет 80% , а с экономайзером - 92% за счет увеличения съема тепла в топочной камере котла и обогрева всех коллекторов котла, а также перепускных труб, достигаемых вследствие конструктивных особенностей котла. The technical and economic efficiency of the invention in comparison with the prototype and other known analogues is expressed in increasing the boiler efficiency by at least 2%. The efficiency of the proposed boiler without an economizer is 80%, and with an economizer - 92% due to an increase in heat removal in the furnace chamber of the boiler and heating of all boiler collectors, as well as bypass pipes, achieved due to the design features of the boiler.

Кроме того, предлагаемое изобретение характеризуется меньшей металлоемкостью при изготовлении, так как имеет меньшее количество коллекторов, а также упрощением конструкции и сборки за счет блочного принципа изготовления; котел имеет также незначительное гидравлическое сопротивление, что повышает надежность и длительность его функционирования. In addition, the present invention is characterized by lower metal consumption in the manufacture, as it has fewer collectors, as well as simplification of design and assembly due to the block principle of manufacture; the boiler also has a slight hydraulic resistance, which increases the reliability and duration of its operation.

Claims

A STEEL WATER BOILER comprising a combustion chamber with front, rear, ceiling, hearth and side screens connected to the distribution manifolds, the side screens being made of horizontal pipes, characterized in that the back screen of the combustion chamber consists of external and internal rows, the first of which made of horizontal pipes, and the last row, ceiling, front and hearth screens are made of vertical pipes, while the pipes of the outer row are connected to the pipes of the side screens and to the distribution manifold, mounted vertically and centered on the said row.