RU2124678C1

RU2124678C1 - Hot-water boiler

Info

Publication number: RU2124678C1
Application number: RU97119265A
Authority: RU
Inventors: И.А. Соколов; О.Д. Соколова
Original assignee: Соколов Игорь Анатольевич; Соколова Ольга Давидовна
Priority date: 1997-11-18
Filing date: 1997-11-18
Publication date: 1999-01-10

Abstract

FIELD: low-capacity boiler houses used for heating systems and hot water systems. SUBSTANCE: hot-water boiler includes furnace with rear. roof and side framing shields and convective shields mounted in convective gas duct separated from furnace by means of baffles. Tubes of all shields are connected with respective headers; headers of convective shields and side framing shields are provided with transversal baffles. Convective gas ducts are divided by L-shaped gas directing baffle having horizontal and vertical shelves. Vertical shelf is located coaxially relative to first (in way of motion of water) transversal baffle of upper convective header and horizontal shelf is located in central portion of gas duct; length of this shelf corresponds to distance between transversal baffles of upper convective header. Upper headers of convective shields are connected to upper headers of side framing shields whose lower headers are connected with lower header of rear shield whose upper header is used as rear header of roof shield. EFFECT: complete use of flue gases due to increased density of thermal fluxes in flue gas duct and forming of counter crossing flow in way of gas and medium being heated. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котельных малой мощности, работающих в системах отопления и горячего водоснабжения. The invention relates to a power system and can be used in low-power boiler houses operating in heating systems and hot water supply.

Известен водогрейный котел, содержащий размещенную в корпусе топку с потолочным, передним, задним и боковыми обрамляющими экранами из труб с плавниками, а также установленные между боковыми обрамляющими экранами и корпусом конвективные экраны, трубы которых выполнены с плавниками и расположенными со смещением относительно труб соответствующих боковых экранов, при этом в трубах конвективных экранов дополнительно установлены дымогарные трубы (см. а.с. N 1245814, кл. F 24 H 1/2, опубл. 23.07.86 г.). A well-known hot water boiler containing a firebox located in the casing with ceiling, front, rear and side framing screens from pipes with fins, as well as convective screens installed between the side framing screens and the body, the pipes of which are made with fins and the corresponding side screens located with offset relative to the pipes , while in the pipes of convective screens smoke tubes are additionally installed (see AS No. 1245814, class F 24 H 1/2, publ. 23.07.86).

Повышение эффективности использования тепла дымовых газов в указанном котле достигается за счет того, что трубы боковых обрамляющих экранов и конвективных экранов расположены со смещением друг относительно друга, в результате чего дымовые газы в процессе омывания вышеуказанных экранов движутся по сложной траектории. Более полной отдаче тепла конвективным экранам способствует установка в трубах конвективных экранов дымогарных труб. Improving the efficiency of the use of flue gas heat in the specified boiler is achieved due to the fact that the pipes of the side framing screens and convective screens are offset from each other, as a result of which the flue gases move along a complex path during the washing of the above screens. A more complete heat transfer to convective screens is facilitated by the installation of smoke tubes in the pipes of convective screens.

Недостатком указанного котла является его низкая надежность и недостаточная эффективность теплосъема. Поверхности нагрева, обрамляющие топку котла, при воздействии тепловых потоков лучистого характера не имеют полного оттока тепла к охлаждающей среде, что приводит к накоплению в них избытков тепла, ведущих к их сгоранию и снижению надежности работы. Кроме того, движение дымовых газов и воды в конвективной части котла имеет прямоточный характер, что приводит к снижению эффективности теплосъема. The disadvantage of this boiler is its low reliability and lack of heat removal efficiency. When exposed to radiant heat fluxes, the heating surfaces framing the boiler furnace do not have a complete outflow of heat to the cooling medium, which leads to the accumulation of excess heat in them, leading to their combustion and reduced reliability. In addition, the movement of flue gases and water in the convective part of the boiler is direct-flowing, which leads to a decrease in the efficiency of heat removal.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному котлу является водогрейный котел, содержащий корпус, размещенную в нем топку с задним, потолочным и боковыми обрамляющими экранами из теплообменных труб, а также конвективные экраны, установленные в газоходах параллельно боковым обрамляющим экранам, при этом трубы экранов подключены к соответствующим коллекторам, коллекторы конвективных и потолочного экранов снабжены поперечными перегородками. Трубы конвективных кранов выполнены с плавниками и расположены со смещением относительно труб соответствующих боковых экранов, при этом трубы боковых обрамляющих экранов дополнительно скреплены с соседними трубами конвективных экранов своими плавниками (а.с. N 1437630, МКИ⁴ F 24 H 1/14, опубл. 15.11.88 г.).The closest in technical essence to the claimed boiler is a hot water boiler, comprising a housing, a firebox with rear, ceiling and side framing screens from heat exchange pipes, as well as convective screens installed in the flues parallel to the side framing screens, while the pipe screens are connected to to corresponding collectors, collectors of convective and ceiling screens are provided with transverse partitions. The pipes of convective cranes are made with fins and are offset with respect to the pipes of the corresponding side screens, while the pipes of the side framing screens are additionally fastened to the adjacent pipes of the convective screens by their fins (A.S. N 1437630, MKI ⁴ F 24 H 1/14, publ. 11/15/08 g.).

В указанном котле образующиеся при сгорании топлива дымовые газы часть своего тепла отдают обрамляющим экранам топки, и затем отпускаются в конвективную часть котла для нагрева конвективных поверхностей. In the specified boiler, the flue gases generated during fuel combustion give part of their heat to the framing screens of the furnace, and then are released into the convective part of the boiler to heat convective surfaces.

В указанной конструкции водогрейного котла обрамляющие экраны топки кроме тепловых потоков лучистого характера воспринимают также тепловые потоки конвективного характера, что приводит к снижению оттока тепла к охлаждаемой среде как в топочном пространстве, так и в конвективной части котла, что снижает эффективность теплосъема и надежность котла, так как накопление избытков тепла на поверхностях теплообмена приводит к их сгоранию во времени. Движение дымовых газов и воды в конвективной части котла имеет прямоточный характер, что также снижает эффективность теплосъема. In the indicated design of the boiler, framing the firebox screens in addition to radiant heat fluxes also perceive convective heat fluxes, which leads to a decrease in heat outflow to the cooled medium both in the furnace space and in the convective part of the boiler, which reduces the heat removal efficiency and reliability of the boiler, how the accumulation of excess heat on heat transfer surfaces leads to their burning over time. The movement of flue gases and water in the convective part of the boiler is direct-flowing, which also reduces the efficiency of heat removal.

Предложенное изобретение решает задачу повышения надежности котла и эффективность теплосъема за счет интенсификации конвективного теплообмена. The proposed invention solves the problem of improving the reliability of the boiler and the efficiency of heat removal due to the intensification of convective heat transfer.

Для решения поставленной задачи водогрейный котел, содержащий корпус, размещенную в нем топку с задним, потолочным и боковыми обрамляющими экранами из теплообменных труб, а также конвективные экраны из теплообменных труб, установленных в конвективных газоходах параллельно боковым обрамляющим экранам, причем трубы всех экранов подключены к соответствующим коллекторам, а коллекторы конвективных и боковых обрамляющих экранов снабжены поперечными перегородками, при этом конвективные газоходы разделены Г-образной газонаправляющей перегородкой, вертикальная полка которой расположена соосно с первой по ходу воды поперечной перегородкой верхнего конвективного коллектора, а ее горизонтальная полка расположена в центральной части конвективного газохода и выполнена длиной, соответствующей расстоянию между поперечными перегородками верхнего конвективного коллектора, при этом верхние коллекторы конвективных экранов подключены к верхним коллекторам боковых обрамляющих экранов, нижние коллекторы которых соединены с нижним коллектором заднего экрана, верхний коллектор которого является задним коллектором потолочного экрана. Конвективные газоходы отделены от топочной камеры перегородками. To solve this problem, a boiler containing a housing, a firebox placed in it with rear, ceiling and side framing screens from heat exchange pipes, as well as convective screens from heat exchange pipes installed in convective flues parallel to the side framing screens, and pipes of all screens are connected to the corresponding collectors, and the collectors of convective and side framing screens are provided with transverse partitions, while convective flues are separated by a L-shaped gas guide a pole, the vertical shelf of which is located coaxially with the first transverse partition of the upper convective collector along the water, and its horizontal shelf is located in the central part of the convective gas duct and is made with a length corresponding to the distance between the transverse partitions of the upper convective collector, while the upper collectors of the convective screens are connected to the upper collectors of side framing screens, the lower collectors of which are connected to the lower collector of the rear screen, the upper collector which is the rear collector of the ceiling screen. Convective flues are separated from the combustion chamber by partitions.

Установка в газоходах Г-образной газонаправляющей перегородки позволяет максимально увеличить значение плотности тепловых потоков в каналах отвода дымовых газов в зоне встречи газов с трубами при их поперечном обтекании. Более полное использование тепла дымовых газов достигается также за счет создания противоточно-перекрестного тока по ходу газа и нагреваемой среды (воды) с многоходовым изменением направления течения сред. Интенсификация конвективного теплообмена способствует более глубокому охлаждению греющей среды в топке, что приводит к повышению его надежности. The installation of a L-shaped gas guide wall in the flues allows to maximize the value of the heat flux density in the flue gas removal channels in the zone where the gases meet the pipes during their transverse flow. A more complete use of flue gas heat is also achieved by creating a countercurrent-cross current along the gas and the heated medium (water) with a multi-way change in the direction of flow of the media. The intensification of convective heat transfer contributes to a deeper cooling of the heating medium in the furnace, which leads to an increase in its reliability.

На фиг. 1 показан водогрейный котел в разрезе;
на фиг. 2 - вид А на фиг. 1;
на фиг. 3 - схема движения воды и газов.In FIG. 1 shows a sectional view of a hot water boiler;
in FIG. 2 is a view A in FIG. 1;
in FIG. 3 is a diagram of the movement of water and gases.

Водогрейный котел содержит корпус 1 с размещенной в нем топкой 2, снабженной задним, потолочным и боковыми обрамляющими экранами 3, 4, 5 соответственно из труб 6. В конвективных газоходах 7, отделенных от топки 2 перегородками 8 с окнами 9, размещены конвективные экраны 10 из труб 11, расположенные параллельно боковым обрамляющим экранам 5. Конвективные газоходы 7 разделены Г-образной газонаправляющей перегородкой, состоящей из горизонтальной полки 12 и вертикальной полки 13. Трубы 11 конвективных экранов 10 подключены к нижним 14 и верхним 15 коллекторам, внутри которых установлены поперечные перегородки 16. При этом вертикальная полка 13 газонаправляющей перегородки расположена соосно с впервой по ходу воды поперечной перегородкой 16 верхнего коллектора 15, а горизонтальная полка 12 расположена в центральной части конвективного газохода и выполнена длиной, соответствующей расстоянию между поперечными перегородками 16 верхнего конвективного коллектора. The water boiler contains a housing 1 with a firebox 2 located in it, equipped with rear, ceiling and side framing screens 3, 4, 5, respectively, of pipes 6. In convection ducts 7, separated from the furnace 2 by partitions 8 with windows 9, convective shields 10 of pipes 11 located parallel to the side framing screens 5. Convective flues 7 are separated by a L-shaped gas guide wall consisting of a horizontal shelf 12 and a vertical shelf 13. Pipes 11 of convective screens 10 are connected to the lower 14 and upper 15 collector m, inside of which transverse partitions are installed 16. In this case, the vertical shelf 13 of the gas guide partition is aligned with the first time along the water by the transverse partition 16 of the upper manifold 15, and the horizontal shelf 12 is located in the central part of the convective gas duct and is made in length corresponding to the distance between the transverse partitions 16 top convection collector.

Трубы 6 боковых обрамляющих экранов 5 подключены к нижним коллекторам 17 и верхним коллекторам 18, в которых также установлены перегородки 16. Верхние коллекторы 18 подключены через переходные трубы 19 к верхним конвективным коллекторам 15. Трубы 6 заднего экрана 3 подключены к нижнему коллектору заднего экрана 20, врезанному в нижние коллекторы 17 боковых экранов 5 и к верхнему коллектору 21, который одновременно является задним коллектором потолочного экрана 4. Передний коллектор потолочного экрана 22 является выходным коллектором котла. Верхние конвективные коллекторы 15 соединены с входным коллектором котла 23, расположенным над ними в задней части котла. The pipes 6 of the side framing screens 5 are connected to the lower collectors 17 and the upper collectors 18, in which partitions 16 are also installed. The upper collectors 18 are connected via transition pipes 19 to the upper convective collectors 15. The pipes 6 of the rear screen 3 are connected to the lower collector of the rear screen 20, embedded in the lower manifolds 17 of the side shields 5 and to the upper manifold 21, which is also the rear manifold of the ceiling screen 4. The front manifold of the ceiling screen 22 is the output manifold of the boiler. The upper convective collectors 15 are connected to the input collector of the boiler 23 located above them in the rear of the boiler.

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

При сгорании топлива в горелках топки 2 образующиеся дымовые газы выходят из топки в окна 9 перегородок 8 в конвективные газоходы 7 и, встретив на своем пути Г-образные газонаправляющие перегородки, направляются на верхней части конвективного газохода 7 в его нижнюю часть, затем поднимаются вверх в его задней части с выходом в газоход (на чертеже не показан). When fuel is burned in the burners of the furnace 2, the resulting flue gases exit the furnace through the windows 9 of the partitions 8 into the convective flues 7 and, having met L-shaped gas guides on their way, go to the upper part of the convective gas duct 7 to its lower part, then rise upwards to its rear part with access to the flue (not shown in the drawing).

Обратная вода поступает во входной коллектор 23 и из него в коллекторы 15 конвективных экранов 10, встречая на своем пути перегородки 16, делает четыре хода по трубам 11, воспринимая через их стенки тепло дымовых газов. При этом за счет соблюдения по ходу газа и воды противоточно-перекрестного тока с многоходовым изменением направления течения сред достигается наиболее полная отдача тепла дымовыми газами. Далее, из верхних конвективных коллекторов 15 вода поступает через переходные трубы 19 в верхние коллекторы 18 боковых экранов 5, где, встретив перегородку 16, опускается по боковым экранам в нижний коллектор 17, и, совершая три хода, из нижнего коллектора 17 поступает в нижний коллектор 20 заднего экрана и оттуда по трубам 6 заднего экрана в верхний коллектор 21 заднего экрана, который одновременно является потолочным. Пройдя через потолочный экран 4 вода уходит из котла через передний коллектор потолочного экрана 22.1 Return water enters the inlet manifold 23 and from it into the collectors 15 of the convective screens 10, meeting the partitions 16 on its way, makes four moves through the pipes 11, sensing the heat of the flue gases through their walls. Moreover, due to the observance of a countercurrent-cross current along the gas and water with a multi-way change in the direction of the flow of media, the most complete heat transfer by flue gases is achieved. Further, from the upper convective collectors 15, water enters through transition pipes 19 to the upper collectors 18 of the side shields 5, where, having met the partition 16, it is lowered along the side shields to the lower manifold 17, and, after three strokes, from the lower collector 17 enters the lower collector 20 of the rear screen and from there through the pipes 6 of the rear screen to the upper collector 21 of the rear screen, which is also ceiling. After passing through the ceiling screen 4, the water leaves the boiler through the front header of the ceiling screen 22.1

Claims

1. A water boiler comprising a housing, a firebox placed therein with rear, ceiling and side framing screens from heat exchange pipes, as well as convective screens from heat transfer pipes installed in convective flues parallel to the side framing screens, and pipes of all screens are connected to the respective collectors, and the collectors of convective and side framing screens are provided with transverse partitions, characterized in that the convective flues are separated by a L-shaped gas guide partition, vertical whose flange is located coaxially with the first transverse partition of the upper convective collector along the water, and its horizontal shelf is located in the central part of the convective gas duct and is made in length corresponding to the distance between the transverse partitions of the upper convective collector, while the upper collectors of the convective screens are connected to the upper collectors of the side framing screens, the lower collectors of which are connected to the lower collector of the rear screen, the upper collector of which is rear header of the ceiling screen.

2. The boiler according to claim 1, characterized in that the convective flues are separated from the furnace by partitions and connected to it by windows.