RU2150052C1

RU2150052C1 - Water-heating boiler

Info

Publication number: RU2150052C1
Application number: RU98122622A
Authority: RU
Inventors: Б.В. Терсаков
Original assignee: АО "Буммаш"
Priority date: 1998-12-15
Filing date: 1998-12-15
Publication date: 2000-05-27

Abstract

FIELD: industrial boiler rooms and boiler rooms of housing-municipal objected. SUBSTANCE: boiler has vertical body accommodating furnace, economizer, side and ceiling screens made of tubes and communicating with inlet and outlet collectors. Side screens are made of radiation and convective panels manufactured of lowering and hoisting alternating tubes. Every two adjacent tubes are coupled to respective tube of radiation panel through tangential inlet and outlet branch pipes positioned in tiers and provided with flat slit-like cross-section. Inlet branch pipes are installed at an angle to direction of water stream motion,

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в котлах теплоцентралей, промышленных котельных и котельных жилищно-коммунальных объектов. The invention relates to energy and can be used in boilers of heating plants, industrial boiler houses and boiler housing and communal facilities.

Из доступных источников информации известен водогрейный котел по авт. св. N 1437630, кл. F 24 H 1/14, имеющий схемы циркуляции воды в контурах с аксиальным направлением движения жидкости в трубах, однако при этом в трубах образуется газовая дисперсная пленка ("газовый чулок"), которая снижает теплопроводность от внутренней поверхности трубы к нагреваемой воде, циркулирующей в трубах, что требует увеличения поверхности нагрева, т.е. металлоемкости на единицу вырабатываемой котлом продукции и строительного объема котла, требует умягчения подпиточной и питательной воды, вызывает накипеобразование на внутренних поверхностях нагрева труб. Of the available sources of information, a hot water boiler is known for auth. St. N 1437630, class F 24 H 1/14 having circuits of water in circuits with an axial direction of fluid flow in the pipes, however, a gas dispersed film (“gas stocking”) is formed in the pipes, which reduces the thermal conductivity from the inner surface of the pipe to the heated water circulating in pipes, which requires an increase in the heating surface, i.e. metal consumption per unit of products produced by the boiler and the building volume of the boiler, requires softening of feed and feed water, causes scale formation on the inner surfaces of the pipe heating.

Наиболее близким по технической сущности является водогрейный котел по авт. св. N 1760997, кл. F 24 H 1/34, содержащий размещенные в вертикальном корпусе топку, выполненные из труб экономайзер, боковые и потолочные экраны, сообщенные с подводящим и отводящим коллекторами, боковые экраны выполнены из радиационных и конвективных панелей, последние из которых выполнены из опускных и подъемных труб, расположенных с чередованием между собой, и каждые две смежные трубы подключены посредством тангенциальных подводящих и отводящих патрубков круглого сечения к соответствующей трубе радиационной панели, патрубки расположены ярусами, и в каждых двух смежных ярусах отводящий патрубок верхнего яруса расположен над подводящим патрубком нижнего яруса, трубы потолочного экрана соединены также тангенциальными патрубками с концевыми участками подъемных труб конвективной панели, оси патрубков расположены перпендикулярно образующей внутренней поверхности трубы радиационной панели, трубы радиационной и конвективной панелей соединены между собой ребрами, которые образуют мембранные экраны, а в верхней части радиационной панели выполнены окна для направленного движения энергоносителя (продуктов сгорания), нижние концы труб радиационной панели подсоединены к коллекторам-грязевикам. The closest in technical essence is a water boiler according to ed. St. N 1760997, CL F 24 H 1/34, comprising a firebox placed in a vertical casing, made of economizer pipes, side and ceiling screens in communication with the supply and outlet manifolds, side screens made of radiation and convection panels, the last of which are made of lowering and lifting pipes, located alternating between each other, and every two adjacent pipes are connected by means of tangential inlet and outlet pipes of circular cross section to the corresponding pipe of the radiation panel, the pipes are arranged in tiers, and in each of the two adjacent tiers, the outlet pipe of the upper tier is located above the supply pipe of the lower tier, the pipes of the ceiling screen are also connected by tangential pipes with the end sections of the convection panel lifting pipes, the axes of the pipes are perpendicular to the inner surface of the pipe of the radiation panel, the pipes of the radiation and convection panels are connected by ribs that form the membrane screens, and in the upper part of the radiation panel there are windows for the directional movement of energy CITEL (products of combustion), the lower ends of tubes radiating panel are connected to the collectors-sump.

Однако водогрейный котел по авт. св. SU N 1760997 практически имеет те же недостатки, что и котел по авт.св. N 1437630, так как газовая дисперсная пленка отсутствует только в зоне ввода струи воды в трубу радиационной панели вследствие того, что перпендикулярно направленная образующей внутреннего диаметра радиационной панели струя заполняет все живое сечение непосредственно на входе и образует при дальнейшем прохождении жидкости вниз воронку, которая неизбежно влечет за собой образование газовой дисперсной пленки с внутренней поверхностью трубы радиационной панели. However, the boiler according to ed. St. SU N 1760997 practically has the same disadvantages as the boiler according to ed. N 1437630, since the gas dispersed film is absent only in the area of the water jet entering the pipe of the radiation panel due to the fact that the stream perpendicular to the generatrix of the inner diameter of the radiation panel fills the entire living section directly at the inlet and forms a funnel during further passage of the liquid, which inevitably entails the formation of a gas dispersed film with the inner surface of the pipe radiation panel.

Техническим результатом применения предложенного водогрейного котла является освобождение от указанных недостатков, присущих котлам описанных конструкций. The technical result of the application of the proposed hot water boiler is the liberation from these drawbacks inherent in the boilers of the described structures.

Поставленная цель достигается тем, что котел содержит вертикальный корпус, топку, выполненные из труб экономайзер, боковые и потолочные экраны, сообщенные с подводящим и отводящим коллекторами. Боковые экраны выполнены из радиационных и конвективных панелей. Панели представляют собой опускные и подъемные трубы, чередующиеся между собой, каждые две смежные трубы подключены посредством тангенциальных подводящих и отводящих патрубков к соответствующей трубе радиационной панели. Патрубки расположены ярусами, и в каждых двух смежных ярусах отводящий патрубок верхнего яруса расположен над подводящим патрубком нижнего яруса. Трубы потолочного экрана также соединены тангенциальными патрубками с концевыми участками подъемных труб конвективной панели. Патрубки выполняют с плоским, щелевидным живым сечением, при этом патрубки устанавливают под углом по направлению движения струи воды,

где H - высота живого сечения подводящего патрубка, равная шагу винтовой линии направленного потока струи воды непосредственно по внутренней поверхности трубы радиационной панели, D - внутренний диаметр трубы радиационной панели. Параметры живого сечения отводящего патрубка увеличивают в 1,5-2 раза по сравнению с аналогичными параметрами подводящего патрубка, чтобы полностью отвести направленный поток струи воды по внутренней поверхности трубы радиационной панели, так как фактическая траектория направленного потока струи воды будет несколько отличаться от расчетной. Подводящий направленный поток жидкости и отводящий его патрубки устанавливают на расстоянии друг от друга с учетом сохранения устойчивости направленного потока жидкости по заданной траектории винтовой линии.This goal is achieved in that the boiler contains a vertical casing, a furnace made of economizer pipes, side and ceiling screens in communication with the inlet and outlet manifolds. Side screens are made of radiation and convection panels. The panels are lowering and lifting pipes, alternating between each other, every two adjacent pipes are connected via tangential inlet and outlet pipes to the corresponding pipe of the radiation panel. The nozzles are arranged in tiers, and in every two adjacent tiers the outlet branch pipe of the upper tier is located above the inlet branch pipe of the lower tier. The pipes of the ceiling screen are also connected by tangential nozzles to the end sections of the convection panel lifting pipes. The nozzles are made with a flat, slit-like live section, while the nozzles are installed at an angle in the direction of the stream of water,

where H is the height of the living section of the inlet pipe equal to the pitch of the helical line of the directed stream of water stream directly along the inner surface of the pipe of the radiation panel, D is the inner diameter of the pipe of the radiation panel. The parameters of the live section of the outlet pipe are increased by 1.5-2 times in comparison with the similar parameters of the inlet pipe to completely divert the directed stream of water stream along the inner surface of the pipe of the radiation panel, since the actual trajectory of the directed stream of water stream will slightly differ from the calculated one. The leading directional fluid flow and its branch pipes are installed at a distance from each other, taking into account the stability of the directed fluid flow along a predetermined helix path.

На фиг. 1 схематически показан вид сбоку узла соединения тангенциальных патрубков с трубами конвективной и радиационной панелей и наложенное сечение патрубков; на фиг. 2 - вид в плане. In FIG. 1 schematically shows a side view of the junction of the tangential nozzles with pipes of convective and radiation panels and the superimposed section of the nozzles; in FIG. 2 is a plan view.

В корпусе водогрейного котла размещены топка, выполненные из труб экономайзер, потолочный экран и боковые экраны, сообщенные с подводящим и отводящим коллекторами. In the body of the boiler there is a firebox made of economizer pipes, a ceiling screen and side screens connected with the inlet and outlet manifolds.

Боковые экраны образованы радиационной и конвективной панелями. Side screens are formed by radiation and convective panels.

Конвективные панели выполнены из отпускных и подъемных 2 труб, расположенных с чередованием между собой, и каждые две смежные трубы 1 и 2 подключены посредством тангенциальных, подводящего 3 и отводящего 4 патрубков к трубе 5 радиационной панели с внутренним диаметром. Convective panels are made of tempering and lifting 2 pipes arranged alternately between each other, and every two adjacent pipes 1 and 2 are connected via tangential, inlet 3 and outlet 4 pipes to pipe 5 of the radiation panel with an inner diameter.

Патрубки 4 и 3 выполнены с плоским, щелевидным живым сечением с параметрами H - высота и B - ширина для подводящего патрубка и соответственно H₁ и B₁ для отводящего патрубка, при этом H₁/H = B₁/B = 1,5-2.Pipes 4 and 3 are made with a flat, slit-like live section with parameters H - height and B - width for the inlet pipe and, respectively, H ₁ and B ₁ for the outlet pipe, with H ₁ / H = B ₁ / B = 1,5- 2.

Патрубок 3 установлены под углом по направлению движения струи воды, при этом

таким образом, струя воды направлена по внутренней поверхности радиационной трубы 5 по винтовой линии с шагом подъема винтовой линии H.The pipe 3 is installed at an angle in the direction of movement of the jet of water, while

thus, the water jet is directed along the inner surface of the radiation pipe 5 along the helix with the pitch of the helix H.

Подводящий струю воды патрубок 3 в полость трубы 5 и отводящие ее патрубок 4 расположены друг от друга на расстоянии, при этом L = n • H + 0,5 H, где n - полное число витков струи воды по винтовой линии, и определяется расчетным путем из условия сохранения струей воды направленного движения по внутренней поверхности с диаметром радиационной трубы 5. The nozzle 3 leading the water jet into the pipe cavity 5 and the nozzle 4 leading it away are spaced apart from each other, with L = n • H + 0.5 H, where n is the total number of turns of the water jet along the helix, and is determined by calculation from the condition that the water jet maintains directed movement along the inner surface with the diameter of the radiation pipe 5.

Котел работает следующим образом: продукты сгорания из верхней полости топочного пространства огибают потолочный экран, омывают боковые экраны, образованные радиационной панелью 5 и конвективной панелью, выполненной из опускных и подъемных труб и сообщенные с отводящим коллектором, и через него направляются в систему удаления, тем самым обеспечивая обтекание теплообменных труб продуктами сгорания. The boiler works as follows: combustion products from the upper cavity of the furnace space bend around the ceiling screen, wash the side screens formed by the radiation panel 5 and the convective panel made of lowering and lifting pipes and communicated with the exhaust manifold, and through it are sent to the removal system, thereby providing flow of combustion products around the heat exchanger tubes.

При сжигании топлива в топке осуществляется тепловое воздействие на экраны. When burning fuel in the furnace, thermal effects on the screens are carried out.

Центробежный эффект вращения жидкости с плотным контактом ее непосредственно с внутренней поверхностью радиационной трубы и освобождение зоны контакта от газовой дисперсной пленки достигается направлением струи воды через щелевидные патрубки 3 по внутренней поверхности радиационной панели 5 с учетом сохранения траектории движения направленного потока жидкости. The centrifugal effect of the rotation of the liquid with its tight contact directly with the inner surface of the radiation pipe and the liberation of the contact zone from the gas dispersed film is achieved by directing a water jet through slit-shaped nozzles 3 along the inner surface of the radiation panel 5, taking into account the preservation of the trajectory of the directed fluid flow.

Claims

A water boiler containing a firebox located in a vertical casing, made of economizer pipes, side and ceiling screens connected to the inlet and outlet manifolds, side screens are made of radiation and convection panels, the last of which are made of lowering and lifting pipes, alternating between by itself, and every two adjacent pipes are connected via tangential inlet and outlet pipes to the corresponding pipe of the radiation panel, the pipes are arranged in tiers and in every two x adjacent tiers, the outlet pipe of the upper tier is located above the supply pipe of the lower tier, the pipes of the ceiling screen are also connected by tangential pipes with the end sections of the convection panel lifting pipes, characterized in that the tangential pipes are made with a flat, slit-like live section, the supply pipes are installed at an angle in the direction water jet movements,

where H is the height of the live section of the inlet pipe, D is the inner diameter of the pipe of the radiation panel, the parameters of the live section of the outlet pipe are 1.5 to 2 times greater than the similar parameters of the inlet pipe, while the directed water stream and the branch pipe are installed at a distance L from each other, taking into account the conditions for maintaining the stability of the directed movement of the water jet along a given trajectory of the helix, provided L = n • Н + 0.5Н, where n is the total number of turns of the water jet.