RU2137030C1

RU2137030C1 - Horizontal fire-tube boiler

Info

Publication number: RU2137030C1
Application number: RU98114943A
Authority: RU
Inventors: Г.Г. Каменских; Г.М. Фокин; В.А. Суслин; И.Б. Боловин; Е.Ю. Тараненко
Original assignee: Каменских Геннадий Георгиевич; Фокин Геннадий Михайлович; Суслин Владимир Александрович; Боловин Игорь Борисович; Тараненко Елена Юрьевна
Priority date: 1998-07-30
Filing date: 1998-07-30
Publication date: 1999-09-10

Abstract

FIELD: heat engineering; heating systems. SUBSTANCE: boiler includes cylindrical shell with end tube sheets; flue tube; swivel chamber and fire tubes are located in shell and are surrounded by water. Boiler is additionally provided with after-burner chamber having lesser area of flow section as compared with fire tube; it is connected by means of swivel gas duct narrowing in way of gas flow at one and at other end it is connected with swivel chamber. Inner surface of after-burner chamber is provided with longitudinal heat-transfer fins. Free end of fire tube together with swivel gas duct and after-burner chamber is mounted movably in longitudinal and horizontal directions. EFFECT: increased heating surface; improved transfer of heat; improved maneuverability of boiler. 3 dwg

Description

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в котлах для систем отопления. The invention relates to heat engineering and can be used in boilers for heating systems.

Жаротрубный котел, содержащий корпус, внутри которого размещены две волнистые жаровые трубы и пучки дымогарных труб, известен (см. Отраслевой каталог 20-90-09 "Котлы малой производительности", ЦНИИТЭИТЯЖМАШ, М., 1990, с. 27-31, рис. 12 и 13). Для одного из пучков дымогарных труб днище жаровой трубы является передней трубной доской. Над жаровой трубой расположен второй и третий дымогарные пучки труб. Вместе с пучками дымогарных труб обе топки образуют два узла. Каждый узел имеет три хода по газам, для этого котел оборудован и с фронта, и с задней стороны газоперепускными коробами. A fire tube boiler containing a housing, inside of which two corrugated flame tubes and bundles of smoke tubes are placed, is known (see Industry Catalog 20-90-09 "Boilers of low productivity", TSNIITEITYAZHMASH, M., 1990, pp. 27-31, fig. 12 and 13). For one of the bundles of smoke tubes, the bottom of the flame tube is the front tube plate. Above the flame tube is the second and third smoke tube bundles. Together with bundles of smoke tubes, both furnaces form two nodes. Each node has three gas paths, for this the boiler is equipped with gas transfer boxes from the front and from the back.

Недостатком известного котла является низкое использование тепла сгоревшего топлива вследствие малой поверхности нагрева и относительно малый ресурс теплонапряженных поверхностей нагрева в связи с циклическим напряжением конструкционного материала волнистой жаровой трубы. A disadvantage of the known boiler is the low heat use of the burnt fuel due to the small heating surface and the relatively small resource of heat-stressed heating surfaces due to the cyclic stress of the structural material of the corrugated flame tube.

Жаротрубный котел, содержащий корпус с торцевыми трубными досками, в полости которого размещены дымогарные трубы и жаровая труба, известен (см. патент 2062395, RU, F 22 В 7/12, 1993). A fire tube boiler containing a housing with end pipe boards, in the cavity of which smoke tubes and a flame tube are placed, is known (see patent 2062395, RU, F 22 B 7/12, 1993).

Жаровая труба и часть дымогарных труб закреплены с одной стороны в отверстиях трубной доски, а с другой в отверстиях поворотной камеры, остальные дымогарные трубы закреплены концами в отверстиях трубных досок. Котел по топочным газам трехходовой. The flame tube and part of the smoke tubes are fixed on one side in the holes of the tube plate, and on the other in the holes of the rotary chamber, the rest of the smoke tubes are fixed with the ends in the holes of the tube plates. Three-way flue gas boiler.

Недостатком указанного котла является низкое использование тепла сгоревшего топлива по причине малой поверхности нагрева, а также недостаточное обеспечение выгорания вредных примесей. The disadvantage of this boiler is the low heat use of the burned fuel due to the small heating surface, as well as insufficient provision for the burning of harmful impurities.

Так как данное изобретение наиболее близко по технической сущности и решаемой задаче предложенному, то оно может быть принято за прототип. Since this invention is closest in technical essence and the problem to be proposed, it can be taken as a prototype.

Основной задачей, преследуемой данным изобретением, является требование при неизменных габаритах увеличить поверхность нагрева, повысить интенсификацию теплопередачи, ресурс работы котла и экологическую безопасность, а также снизить трудоемкость изготовления и сборки деталей и узлов котла. The main objective pursued by this invention is the requirement for constant dimensions to increase the heating surface, increase the heat transfer, the life of the boiler and environmental safety, as well as reduce the complexity of manufacturing and assembly of parts and components of the boiler.

При решении указанной задачи получен следующий технический результат. Повышается экономичность за счет более эффективного сжигания топлива, поддержания температуры уходящих газов в оптимальном режиме и интенсификации теплообмена. Улучшается аэродинамика газов вследствие последовательного уменьшения проходного сечения газоходов от входного участка к выходному, а также снижения неравномерности скоростей газового потока. Уменьшается выброс вредных примесей в атмосферу вследствие дожигания последних в камере дожигания. Повышается маневренность котла вследствие большого объема котловой воды, аккумулирующей тепло во время пиковых нагрузок. Повышается эксплуатационная надежность за счет увеличения времени пребывания горючего материала в топочном пространстве и рационального распределения тепловых напряжений. Снижается трудоемкость изготовления и сборки деталей и узлов котла, так как отпадает, например, потребность в изготовлении волнистой жаровой трубы и т.д. When solving this problem, the following technical result was obtained. Efficiency is increased due to more efficient combustion of fuel, maintaining the temperature of the flue gases in an optimal mode and the intensification of heat transfer. The aerodynamics of gases improves due to a sequential decrease in the flow cross section of the flues from the inlet to the outlet, as well as to reduce the unevenness of the gas flow rates. The emission of harmful impurities into the atmosphere due to the afterburning of the latter in the afterburning chamber is reduced. Boiler maneuverability increases due to the large volume of boiler water that accumulates heat during peak loads. Improves operational reliability by increasing the residence time of combustible material in the furnace space and the rational distribution of thermal stresses. The complexity of manufacturing and assembling parts and components of the boiler is reduced, since, for example, there is no need for the manufacture of a corrugated flame tube, etc.

Для достижения технического результата предложен котел, содержащий цилиндрический корпус с торцевыми трубными досками, в полости которого размещены окруженные водой жаровая труба, поворотная камера и дымогарные трубы. Часть дымогарных труб закреплена с одной стороны в отверстиях трубной доски, а с другой в отверстиях поворотной камеры, а остальные дымогарные трубы закреплены концами в отверстиях трубных досок. Входной участок жаровой трубы, закрепленный в трубной доске, выполнен в виде цилиндрического патрубка меньшего диаметра и соединен с участком большего диаметра посредством конического перехода. Котел дополнительно снабжен камерой дожигания с уменьшенной по сравнению с жаровой трубой площадью проходного сечения, расположенной в водяном объеме котла параллельно последней и соединенной с ней одним концом посредством сужающегося по ходу газов поворотного газохода, а вторым концом с поворотной камерой. Свободный конец жаровой трубы с поворотным газоходом и камерой дожигания установлены в продольном и горизонтальном направлении подвижно, а внутренняя поверхность камеры дожигания снабжена продольными теплоотводящими ребрами. To achieve a technical result, a boiler is proposed comprising a cylindrical body with end pipe boards, in the cavity of which a flame tube, a rotary chamber, and smoke tubes are surrounded by water. Part of the smoke tubes is fixed on one side in the holes of the tube plate, and on the other in the holes of the rotary chamber, and the remaining smoke tubes are fixed with the ends in the holes of the tube plates. The inlet section of the flame tube, fixed in the tube plate, is made in the form of a cylindrical pipe of smaller diameter and is connected to the section of a larger diameter by means of a conical transition. The boiler is additionally equipped with an afterburner with a reduced cross-sectional area compared to the flame tube, located in the boiler water volume parallel to the latter and connected to it by one end by means of a swivel gas duct tapering along the gases, and by a second end with a swivel chamber. The free end of the flame tube with a rotary gas duct and an afterburner is movably mounted in the longitudinal and horizontal directions, and the inner surface of the afterburner is provided with longitudinal heat-removing fins.

Реализация предложенных признаков изобретения делает изобретение экономичным, маневренным, экологически более чистым, технологически простым, способствует получению новых потребительских свойств объекта изобретения, что подтверждается достижением указанного технического результата. The implementation of the proposed features of the invention makes the invention economical, maneuverable, more environmentally friendly, technologically simple, contributes to new consumer properties of the object of the invention, which is confirmed by the achievement of the specified technical result.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен главный вид котла (разрез АА на фиг.2); на фиг.2 - вид Б на фиг.1 и на фиг.3 - вид В на фиг.1. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows the main view of the boiler (section AA in FIG. 2); figure 2 is a view of B in figure 1 and figure 3 is a view of in figure 1.

Горизонтальный жаротрубный котел содержит цилиндрический корпус 1, к которому спереди примыкает трубная доска 2, а сзади - трубная доска 3. Пространство, ограниченное корпусом 1 и трубными досками 2 и 3, заполнено водой. Внутри водяного объема котла размещены жаровая труба 4, поворотный газоход 5, камера дожигания 6 и поворотная камера 7, а также три пучка дымогарных труб 8, 9, 10. Дымогарные трубы первого пучка 8 одними концами закреплены в отверстиях стенки поворотной камеры 7, а другими в отверстиях трубной доски 3. Остальные дымогарные трубы 9 и 10 крепятся в отверстиях трубных досок 2 и 3. Количество дымогарных труб в пучках пропорционально объему проходящих по ним газов. Передняя часть жаровой трубы 4 имеет оголовок 11 для крепления горелочного устройства, включающего топливопровод 12, вентилятор 13 и горелку 14. Для выравнивания тепловых нагрузок площадь проходного сечения камеры дожигания 6 выполнена меньшей по сравнению с жаровой трубой 4, с той же целью поворотный газоход 5 по ходу газов сделан сужающимся. Передний конец камеры дожигания 6 соединен с поворотной камерой 7, которая, в свою очередь, крепится к трубной доске 2 с помощью дистанцирующего элемента 15. Свободный конец жаровой трубы 4 с поворотным газоходом 5 и камерой дожигания 6 установлен на подвижной опоре 16, закрепленной на трубной доске 3 и поворотном газоходе 5. В осевом направлении жаровая труба 4 снабжена гляделкой 17, установленной с возможностью продольного перемещения в трубной доске 3 и обмуровке 18. Внутренняя поверхность камеры дожигания 6 снабжена продольными теплоотводящими ребрами 19. Котел снабжен патрубками подвода питательной 20 и отвода горячей 21 воды или пара. Спереди и сзади котла к трубным доскам 2 и 3 примыкают газоперепускные короба 22, 23 и 24 для реверса топочных газов и их отвода в дымовую трубу. На трубной доске 3 установлен люк 25 для монтажа подвижной опоры 16. Блок котла установлен на опорной раме 26. Котел может работать на жидком или газообразном топливе. The horizontal fire tube boiler contains a cylindrical body 1, to which the tube plate 2 adjoins in front and the tube plate 3 at the back. The space bounded by the case 1 and the tube plates 2 and 3 is filled with water. Inside the boiler water volume there is a flame tube 4, a rotary gas duct 5, an afterburner 6 and a rotary chamber 7, as well as three bundles of smoke tubes 8, 9, 10. Smoke tubes of the first bundle 8 are fixed at one end of the holes in the wall of the rotary chamber 7 and others in the holes of the tube plate 3. The remaining smoke tubes 9 and 10 are mounted in the holes of the tube plates 2 and 3. The number of smoke tubes in the bundles is proportional to the volume of gases passing through them. The front part of the flame tube 4 has a head 11 for attaching a burner device including a fuel line 12, a fan 13 and a burner 14. To equalize the heat loads, the cross-sectional area of the afterburner 6 is made smaller than the flame tube 4, for the same purpose, the rotary duct 5 the passage of gases is made tapering. The front end of the afterburning chamber 6 is connected to the rotary chamber 7, which, in turn, is attached to the tube plate 2 with the help of the spacer element 15. The free end of the flame tube 4 with a rotary gas duct 5 and the afterburning chamber 6 is mounted on a movable support 16 mounted on the tube board 3 and a rotary gas duct 5. In the axial direction, the flame tube 4 is equipped with a peeler 17, mounted with the possibility of longitudinal movement in the tube plate 3 and the lining 18. The inner surface of the afterburner 6 is provided with longitudinal heat sinks ribs 19. The boiler is equipped with nozzles for supplying nutrient 20 and for discharging hot 21 water or steam. At the front and rear of the boiler, gas transfer boxes 22, 23 and 24 are adjacent to the pipe boards 2 and 3 for reversing the flue gases and their discharge into the chimney. A hatch 25 is mounted on the tube plate 3 for mounting the movable support 16. The boiler unit is mounted on the support frame 26. The boiler can operate on liquid or gaseous fuel.

Входной участок жаровой трубы 4, закрепленный в трубной доске 2, выполнен в виде цилиндрического патрубка 27 меньшего диаметра и соединен с участком большего диаметра посредством конического перехода 28. The input section of the flame tube 4, mounted in the tube plate 2, is made in the form of a cylindrical pipe 27 of smaller diameter and connected to the section of a larger diameter by means of a conical transition 28.

Работа котла осуществляется следующим образом. The operation of the boiler is as follows.

Вентилятор 13 подает воздух для горения, по топливопроводу 12 в горелку 14 поступает топливо. Под напором вентилятора пламя от горелки 14 распространяется по всей длине жаровой трубы 4, отдавая тепло через ее стенки водяному объему котла. Встретив на своем пути сужающийся поворотный газоход 5, топочные газы делают поворот на 180^o и устремляются в камеру дожигания 6. Тепло топочных газов передается воде через стенки поворотного газохода 5, и камеры дожигания 6. Продольные ребра 19 способствуют интенсификации теплообмена, а длина пути движения топочных газов - выгоранию вредных примесей, далее топочные газы через поворотную камеру 7 устремляются в дымогарные трубы 8 первого пучка, изменив направление движения на 180 градусов. Количество дымогарных труб 8 первого пучка сравнительно больше, чем последующих из соображения, что площадь проходного сечения уменьшается пропорционально уменьшению объема топочных газов. Тепло топочных газов снова передается нагреваемой воде, способствуя снижению их температуры. Затем топочные газы, двигаясь непрерывным потоком через газоперепускной короб 22, осуществляют следующий поворот на 180 градусов и устремляются во второй пучок дымогарных труб 9. Откуда через газоперепускной короб 23 дымовые газы поступают в третий пучок дымогарных труб 10, а далее в газоперепускной короб 24. Из газоперепускного короба 24 топочные газы выводятся в дымовую трубу.The fan 13 supplies combustion air, fuel enters the burner 14 through the fuel line 12. Under the pressure of the fan, the flame from the burner 14 extends along the entire length of the flame tube 4, transferring heat through its walls to the water volume of the boiler. Having met on its way a tapering rotary gas duct 5, the flue gases rotate 180 ^° and rush into the afterburner 6. Heat of the flue gases is transmitted to the water through the walls of the rotary duct 5 and the afterburner 6. The longitudinal ribs 19 contribute to the intensification of heat transfer, and the length of the travel path flue gases - burnout of harmful impurities, then flue gases through the rotary chamber 7 rush into the smoke tubes 8 of the first beam, changing the direction of movement by 180 degrees. The number of smokestacks 8 of the first beam is comparatively larger than the subsequent ones, for the reason that the area of the passage section decreases in proportion to the decrease in the volume of flue gases. The heat of the flue gases is again transferred to the heated water, helping to reduce their temperature. Then the flue gases, moving in a continuous flow through the gas transfer box 22, carry out the next 180-degree turn and rush into the second bundle of smoke pipes 9. From where through the gas transfer box 23 the flue gases enter the third bundle of smoke pipes 10, and then into the gas transfer box 24. From gas junction box 24 flue gases are discharged into the chimney.

По мере надобности через патрубок 21 производят отбор горячей воды или пара, а через патрубок 20 заполнение котла питательной водой. If necessary, hot water or steam is taken through the pipe 21, and the boiler is filled with feed water through the pipe 20.

Регулировкой работы горелки в зависимости от расхода воды или пара добиваются оптимального режима работы котла. By adjusting the operation of the burner depending on the flow of water or steam, the optimum operation of the boiler is achieved.

Через гляделку 17 ведут наблюдение за пламенем в жаровой трубе 4. Through the peeper 17 they observe the flame in the flame tube 4.

Котел имеет довольно большой объем воды, нагрев происходит в пространстве, окружающем жаровую трубу 4, поворотный газоход 5, камеру дожигания 6, поворотную камеру 7 и три пучка дымогарных труб 8, 9 и 10. Благодаря аккумулированной в водяном объеме теплоте котел лучше приспособлен к работе на переменных нагрузках, повышая, таким образом, маневренность последнего. The boiler has a rather large volume of water, heating takes place in the space surrounding the flame tube 4, the rotary gas duct 5, the afterburner 6, the rotary chamber 7 and three bundles of smoke tubes 8, 9 and 10. Thanks to the heat accumulated in the water volume, the boiler is better adapted to work at variable loads, thus increasing the maneuverability of the latter.

Подвижная опора 16 сборочного узла, включающего поворотный газоход 5 и свободные концы жаровой трубы 4 и камеры дожигания 6, дают возможность сборочному узлу под влиянием температурных колебаний свободно перемещаться как в осевом, так и в горизонтальном направлениях. Возможность свободного перемещения свободного узла способствует снижению напряжения конструкционного материала, обеспечивая, тем самым, применение более простой в изготовлении гладкой жаровой трубы и повышение ресурса котла. The movable support 16 of the assembly, including the rotary gas duct 5 and the free ends of the flame tube 4 and the afterburner 6, enable the assembly to move freely in the axial and horizontal directions under the influence of temperature fluctuations. The possibility of free movement of a free unit helps to reduce the stress of the structural material, thereby ensuring the use of a more smooth smooth heat pipe easier to manufacture and an increase in boiler life.

Claims

A horizontal fire tube boiler containing a cylindrical body with end tube plates, in the cavity of which there is a flame tube surrounded by water, a rotary chamber and smoke tubes, some of which are fixed on one side in the holes of the tube plate, and on the other in the holes of the rotary chamber, the rest are smoke the pipes are fixed with ends in the holes of the tube plates, while the input section of the flame tube, fixed in the tube plate, is made in the form of a cylindrical pipe of smaller diameter and is connected to the of a larger diameter by means of a conical transition, characterized in that it is additionally equipped with an afterburner with a reduced cross-sectional area compared to the flame tube located in the boiler water volume parallel to the last and connected to it by one end by means of a swivel gas duct tapering along the gases, and by the second end with a rotary chamber, while the free end of the flame tube with a rotary gas duct and an afterburner are movably mounted in the longitudinal and horizontal directions, and the inner the surface of the afterburning chamber is provided with longitudinal heat-removing fins.