RU218987U1 - Водогрейный котел - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована в качестве основного или пикового источника теплоснабжения. Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание надежного и эффективного источника теплоснабжения. Технический результат, достигаемый в результате решения поставленной задачи, заключается в снижении трудоемкости изготовления и повышении надежности водогрейного котла. Водогрейный котел содержит систему трубопроводов, водотрубную топочную камеру с горелочным устройством, образованную фронтовым, задним и боковыми газоплотными экранами, и расположенный над водотрубной топочной камерой жаротрубный конвективный газоход с дымогарными трубами. Жаротрубный конвективный газоход имеет сечение меньшей площади, чем сечение топочной камеры. Над конвективным газоходом установлена дымовая труба, а между дымовой трубой и газоходом установлены конфузор с компенсатором. Котел содержит теплоизоляционную обшивку и заключен в каркас. Предпочтительно, чтобы дымогарные трубы конвективного газохода были оснащены турбулизаторами, размещенными в холодной части уходящих газов. Предпочтительно, чтобы конвективный газоход был выполнен цилиндрическим. Предпочтительно также, чтобы горелочное устройство было установлено в нижней части топочной камеры. Предпочтительно, чтобы водогрейный котел содержал каркас в виде пространственной конструкции, ужесточенной ригелями, силовыми площадками и раскосами, а также площадками обслуживания для доступа к основным элементам котла. Предпочтительно, чтобы система трубопроводов включала водоперепускные трубы и штуцеры для подключения трубопроводов, дренажей и воздушников. Предпочтительно также, чтобы теплоизоляционная обшивка водогрейного котла была выполнена съемной. В отдельных случаях исполнения в качестве теплоизоляционной обшивки могут быть использованы стальные оцинкованные профилированные листы. Предпочтительно, чтобы водяной объем водогрейного котла составлял 45,1 м³ ± 0,5 м³. Предпочтительно, чтобы трубы топочной камеры водогрейного котла имели диаметр 50 мм ± 5 мм. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована в качестве основного или пикового источника теплоснабжения.

Известен водогрейный котел (патент РФ № 2150047 на изобретение «ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ», МПК F24H 1/00, опубл. 2000.05.27), содержащий топочную и конвективную части, образованные экранами, выполненными из труб, соединенных между собой перепускными патрубками, расположенными тангенциально к осям экранных труб, при этом перепускные патрубки имеют поперечные сечения щелевидной формы, а размеры сечения относятся к диаметру экранных труб как: 0,25-0,35 - высота, 1,3-2,4 - ширина. Известное устройство имеет сложную конструкцию и неэффективную систему эвакуации горячих топочных газов. Нерациональное размещение экранов котла и расположение конвективной части за топочной с поперечным расположением труб относительно газового тракта приводит к увеличению аэродинамического сопротивления газового тракта. Недостатком известного котла является недостаточно высокая тепловая эффективность при сжигании таких топлив, как природный газ, дизелин и мазут. В этом котле, как и в других известных базовых моделях, имеются ограничения по дальнейшему снижению металлоемкости котла и повышению его коэффициента полезного действия.

Известен водогрейный котел, содержащего топку, размещенную в водоохлаждаемом корпусе, снабженном змеевиковым теплообменником, выполненным из оребренных труб, причем теплообменник расположен в верхней части корпуса и выполнен из секций, соединенных между собой последовательно, в каждом из которых труба змеевика закручена по однозаходной винтовой линии, шаг между которыми превышает двукратный диаметр труб (авторское свидетельство СССР № 1760256 на изобретение «БЫТОВОЙ ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ», МПК F24H 1/00, опубл. 07.09.1992). Недостатком известного устройства является сложность изготовления и малая площадь теплообмена, что снижает эффективность нагрева воды.

Известен водогрейный котел, содержащий топку и расположенный над ней конвективный газоход, выполненный из ширм, входные и выходные коллектора которых расположены вдоль хода газов. Трубы одного из экранов в верхней части отгибаются на 90° до противоположного экрана с поворотом их на 180° и разведением для прохода газов в конвективный газоход с последующей заводкой в ограждение конвективного газохода, при этом защитная поверхность выполняется из продолжения труб экрана с наиболее низкой температурой нагреваемой воды (Патент РФ №17076 на полезную модель «ВОДОГРЕЙНЫЙ ОДНОХОДОВОЙ КОТЕЛ», МПК7 F24H 1/12, публ. 2001 г.). Недостаток этого котла - невысокая эксплуатационная надежность, повышенная металлоемкость и пониженная энергетическая эффективность.

Известен водогрейный котел (патент РФ № 30946 на полезную модель «ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ», МПК F24H 1/08, опубл. 10.07.2003 г.), который содержит герметический корпус. В корпусе размещена топка, над которой выполнен конвективный газоход. В топке расположены теплообменные элементы в виде собранных в вертикальные ряды поперечно расположенных водяных труб. Конвективный газоход в его верхней части выполнен за одно целое с дымовой коробкой, в которую вставляется телескопический патрубок, выходящий за пределы зданий и имеющий каналы для подачи воздуха в топку к газовой горелке и для выброса продуктов сгорания. В нижней части топки установлены боковые экранные горизонтальные трубы. В средней и верхней частях топки установлены горизонтальные (поперек котла) водяные трубы разного диаметра, которые соединены с экранными трубами при помощи передней и задней водяных камер котла. Конвективный газоход выполнен трапецеидальной формы и в нем водяные трубы расположены горизонтально (поперек котла) в шахматном порядке и также соединены с передней и задней водяными камерами котла. Известный котел характеризуется сложностью изготовления.

Известен наиболее близкий по совокупности существенных признаков и выбранный в качестве прототипа водогрейный водотрубный котел с системой трудопроводов, содержащий топочную камеру с горелочным устройством и расположенный над ней конвективный газоход с установленными в верхней его части с сечением, меньшим сечения топочной камеры, поверхностями нагрева, при этом топочная камера и конвективный газоход выполнены из газоплотных сварных экранов с коллекторами и трубопроводами для подключения либо по четырехходовой, либо по двухходовой схеме циркуляции воды (Патент РФ № 37803 на полезную модель «Водогрейный водотрубный котел», МПК F22B 21/00, F24H 1/00, опубл. 10.05.2004 г.). Уменьшение площади поперечного сечения конвективного газохода по сравнению с площадью поперечного сечения топки увеличивает коэффициент теплопередачи за счет увеличения скорости топочных газов, проходящих через конвективный пакет, что обеспечивает повышение энергетической эффективности котла. Вместе с тем, наличие большого количество сварных швов, обусловленных водотрубным исполнением известного котла, при котором топочная камера и конвективная шахта выполнены из газоплотных сварных экранов, повышает трудоемкость изготовления котла и снижает его надежность при эксплуатации.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание надежного и эффективного источника теплоснабжения.

Технический результат, достигаемый в результате решения поставленной задачи, заключается в снижении трудоемкости изготовления и повышении надежности водогрейного котла.

Указанный технический результат достигается тем, что водогрейный котел содержит систему трубопроводов, водотрубную топочную камеру с горелочным устройством, образованную фронтовым, задним и боковыми газоплотными экранами, и расположенный над водотрубной топочной камерой жаротрубный конвективный газоход с дымогарными трубами. Жаротрубный конвективный газоход имеет сечение меньшей площади, чем сечение топочной камеры. Над конвективным газоходом установлена дымовая труба, а между дымовой трубой и газоходом установлены конфузор с компенсатором. Котел содержит теплоизоляционную обшивку и заключен в каркас.

Предпочтительно, чтобы дымогарные трубы конвективного газохода были оснащены турбулизаторами, размещенными в холодной части уходящих газов.

Предпочтительно, чтобы конвективный газоход был выполнен цилиндрическим.

Предпочтительно также, чтобы горелочное устройство было установлено в нижней части топочной камеры.

Предпочтительно, чтобы водогрейный котел содержал каркас в виде пространственной конструкции, ужесточенной ригелями, силовыми площадками и раскосами, а также площадками обслуживания для доступа к основным эле ментам котла.

Предпочтительно, чтобы система трубопроводов включала водоперепускные трубы и штуцеры для подключения трубопроводов, дренажей и воздушников.

Предпочтительно также, чтобы теплоизоляционная обшивка водогрейного котла была выполнена съемной.

В отдельных случаях исполнения в качестве теплоизоляционной обшивки могут быть использованы стальные оцинкованные профилированные листы.

Предпочтительно, чтобы водяной объем водогрейного котла составлял 45,1 м³ ± 0,5 м³.

Предпочтительно, чтобы трубы топочной камеры водогрейного котла имели диаметр 50 мм ± 5 мм.

Сопоставительный анализ заявляемой полезной модели с прототипом показал, что во всех случаях выполнения она отличается от известного, наиболее близкого технического решения:

- жаротрубным исполнением конвективного газохода;

- наличием дымовой трубы;

- наличием конфузора с компенсатором,

- выполнением конфузора с компенсатором, установленными между дымовой трубой и газоходом;

- наличием теплоизоляционной обшивки;

- наличием каркаса.

В отдельных случаях исполнения заявляемая полезная модель отличается от известного, наиболее близкого технического решения:

- выполнением дымогарных труб, оснащенными турбулизаторами, размещенными в холодной части уходящих газов;

- цилиндрическим исполнением конвективного газохода

- выполнением горелочного устройства, установленным в нижней части топочной камеры;

- выполнением каркаса в виде пространственной конструкции, ужесточенной ригелями, силовыми площадками и раскосами;

- наличием площадки обслуживания для доступа к основным элементам котла;

- выполнением система трубопроводов включает водоперепускные трубы и штуцеры для подключения трубопроводов, дренажей и воздушников;

- выполнением теплоизоляционной обшивки съемной;

- использованием стальных оцинкованных профилированных листов в качестве теплоизоляционной обшивки;

- объемом водяного котла, составляющим 45,1 м³ ± 0,5 м³;

- диаметром трубы топочной камеры водогрейного котла, составляющим 50 мм ± 5 мм.

Выполнение конвективного газохода жаротрубным позволяет снизить количество сварных швов по сравнению с водотрубным исполнением, что снижает трудозатраты по изготовлению котла и повышает его надежность. Наличие дымовой трубы; наличие конфузора с компенсатором, установленных между дымовой трубой и газоходом; наличие теплоизоляционной обшивки и каркаса также повышают надежность котла.

Цилиндрическое исполнение конвективного газохода, выполнение каркаса в виде пространственной конструкции, ужесточенной ригелями, силовыми площадками и раскосами; наличие площадки обслуживания для доступа к основным элементам котла; использование стальных оцинкованных профилированных листов в качестве теплоизоляционной обшивки повышает надежность котла, поскольку позволяет выдержать перегрузки от температурных перепадов, а также избежать вибрации и любого резонанса в условиях функционирования котла. Конструкция крепления обшивки позволяет обеспечить легкий и многократный съем и установку в необходимых зонах. Выполнение дымогарных труб, оснащенными турбулизаторами, размещенными в холодной части уходящих газов повышает эффективность работы котла (КПД котла). Выполнение горелочного устройства, установленным в нижней части топочной камеры обеспечивает безопасность и удобство монтажа и обслуживание газового оборудования. Система трубопроводов, включающая водоперепускные трубы и штуцеры для подключения трубопроводов, дренажей и воздушников обеспечивает управляемый переток теплоносителя.

Выполнение котла с объемом водяного котла, составляющим 45,1 м³ ± 0,5 м³ и диаметром трубы топочной камеры водогрейного котла, составляющим 50 мм ± 5 мм обеспечивает стабильность выходных параметров котла по давлению и температуре.

Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-4.

На фиг. 1 представлен схемный чертеж водогрейного котла, вид спереди.

На фиг. 2 представлен схемный чертеж водогрейного котла, вид сверху.

На фиг. 3 представлен схемный чертеж водогрейного котла, разрез по А-А на фиг. 1.

На фиг. 4 представлен схемный чертеж водогрейного котла, разрез по Б-Б на фиг. 1.

В предпочтительном варианте исполнения водогрейный котел содержит систему трубопроводов, включающую водоперепускные трубы и штуцеры для подключения трубопроводов, дренажей и воздушников (на чертеже не показаны), водотрубную топочную камеру 1 с горелочным устройством 2, установленным в нижней части топочной камеры 1. Водотрубная топочная камера 1 образована фронтовым 3, задним 4 и боковыми 5 газоплотными экранами. Над водотрубной топочной камерой 1 расположен жаротрубный конвективный газоход 6 с дымогарными трубами 7. Жаротрубный конвективный газоход 6 выполнен цилиндрическим и имеет сечение меньшей площади, чем сечение топочной камеры 1. Над жаротрубным конвективным газоходом 6 установлена дымовая труба 8, а между дымовой трубой 8 и газоходом 6 установлен конфузор 9 с компенсатором 10. Котел заключен содержит теплоизоляционную обшивку 11 и заключен в каркас 12, выполненный в виде пространственной конструкции, ужесточенной ригелями 13, силовыми площадками 14 и раскосами 15. Дымогарные трубы 7 конвективного газохода 6 оснащены турбулизаторами 16, размещенными в холодной части уходящих газов. Водогрейный котел содержит площадки обслуживания 17 для доступа к основным элементам котла.

Теплоизоляционная обшивка, в качестве которой предпочтительно используют стальные оцинкованные профилированные листы, может быть выполнена съемной. Наиболее оптимальными вариантом исполнения котла является котел с водяным объемом 45,1 м³ ± 0,5 м³ и диаметром трубы топочной камеры 50 мм ± 5 мм.

Полезная модель работает следующим образом.

Водогрейный котел предназначен для получения горячей воды температурой 160°С, используемой в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения промышленного и бытового назначения, а также для технологических целей.

Топливом является природный газ (основное топливо) и мазут (аварийное топливо). Котёл работает под наддувом, газоходы котла рассчитаны на избыточное давление 3,0 кПа свыше максимального давления наддува. Топка является первым (подъемным) газоходом, во втором (подъемном) газоходе расположена жаротрубная часть, далее конфузор с компенсатором и непосредственно дымовая труба над котлом. Продукты горения из топки переходят в конвективную жаротрубную часть с большим водяным объемом, также выполненную вертикально. Для интенсификации теплообмена, дымогарные трубы оснащены турбулизаторами, которые размещаются в холодной части уходящих газов. Топочные экраны изготовлены из труб диаметром 50 мм с уплотнением полосой. Экранная система котла рассчитана на восприятие весовых нагрузок, нагрузок от внутреннего давления в трубах, а также нагрузок от избыточного давления в топке от возможных хлопков. Материал труб и полосы - сталь 20. Жаротрубная часть выполнена из труб диаметром 50 мм. Турбулизаторы изготовлены из жаропрочной высоколегированной стали и имеют длительный срок службы. В нижней части топки располагается горелочное устройство (подовое расположение). Каркас котла представляет собой пространственную конструкцию, ужесточенную ригелями, силовыми площадками и раскосами. Металлоконструкции рассчитываются на нагрузки от всех элементов котла, на ремонтные нагрузки, на нагрузки от газовоздухопроводов, трубопроводов, дымовой трубы, на усилия, создаваемые монтажными приспособлениями, а также от климатических воздействий. На котле предусмотрены площадки обслуживания для доступа к основным элементам котла. Конструкция котла обеспечивает полное опорожнение от воды и шлама, а также удалениям воздуха из всех элементов, в которых могут образовываться воздушные пробки при заполнении и пуске котла. Котел снабжен достаточным количеством лазов для доступа внутрь топки и газохода для осмотра, контроля и ремонта поверхностей нагрева. Размеры лазов в свету составляют не менее 540 мм и соответствуют принятым в международной практике. Объем топки котла обслуживается не менее чем двумя лазами. К каждому лазу обеспечивается беспрепятственный подход. Котел оснащается системой трубопроводов в пределах котла: водоперепускными трубами; штуцерами для подключения трубопроводов дренажей и воздушников. Для теплоизоляции котла используются современные эффективные, облегченные материалы с хорошими весовыми и теплотехническими характеристиками. Тип, толщина и количество изоляции способны обеспечить максимальную температуру не выше 45°С на изолируемой поверхности при температуре окружающего воздуха не более 25°С. Свойства изолирующего материала не меняются со временем, от возможного контакта с влагой. Изоляция тех частей оборудования, техническое обслуживание и проверка которых могут потребовать снятия изоляции, выполняется легко съемной. Конструкция котла предусматривает применение внешней обшивки для защиты теплоизоляции котла от внешних воздействий. Для защиты изоляции применяется внешняя обшивка стальным оцинкованным профилированным листом. Конструкция крепления обшивки позволяет обеспечить легкий и многократный съем и установку в необходимых зонах. Предварительная масса котла составляет: 83 т - масса элементов под давлением; 40 т - масса металлоконструкций, площадок обслуживания, изоляции. Окончательная масса определяется в процессе рабочего проектирования. Конструкция котла, его вспомогательное оборудование обеспечивает устойчивую работу на расчетном топливе в следующем диапазоне теплопроизводительности: - от 30 до 100% ее номинального значения. Для сжигания топлива котел оборудован одной низкоэмиссионной горелкой, расположенной на поде топочной камеры. Горелка длиннофакельная со встроенной механической форсункой жидкого топлива. Данное горелочное устройство предусматривает возможность регулирования факела горения по длине и толщине. Горелочное устройство обеспечивает снижение выбросов за счет аэродинамики горелок, специально подобранной стадийности смешения топлива и воздуха в горелках. Горелка оснащена защитно-запальным устройством и устройством контроля основного факела и факела запальника. Конструкция горелки позволяет проводить ее ремонт и обслуживание без демонтажа. Регулирования температуры воздуха на горелку осуществляется перекидной заслонкой, одна часть воздуха забирается из помещения, а другая часть из окружающей среды, температурный диапазон воздуха составляет от +5°C до +30°C. Единичная мощность горелки составляет 50 МВ.

ПЕРЕЧЕНЬ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

1. водотрубная топочная камера

2. горелочное устройство

3. фронтовой газоплотный экрана топочной камеры

4. задний газоплотный экрана топочной камеры

5. боковые газоплотные экраны топочной камеры

6. жаротрубный конвективный газоход

7. дымогарные трубы конвективного газохода

8. дымовая труба

9. конфузор

10. компенсатор

11. теплоизоляционная обшивка

12. каркас

13. ригели каркаса

14. силовые площадки

15. раскосы

16. турбулизаторы

17. площадки обслуживания

Claims (11)

1. Водогрейный котел, содержащий систему трубопроводов, водотрубную топочную камеру с горелочным устройством, образованную фронтовым, задним и боковыми газоплотными экранами, и расположенный над водотрубной топочной камерой конвективный газоход с дымогарными трубами, имеющий сечение меньшей площади, чем сечение топочной камеры, отличающийся тем, что конвективный газоход выполнен в жаротрубном исполнении, над конвективным газоходом установлена дымовая труба, а между дымовой трубой и газоходом установлен конфузор с компенсатором, при этом котел содержит теплоизоляционную обшивку и заключен в каркас.

2. Водогрейный котел по п. 1, отличающийся тем, что дымогарные трубы конвективного газохода оснащены турбулизаторами, размещенными в холодной части уходящих газов.

3. Водогрейный котел по п. 1, отличающийся тем, что конвективный газоход выполнен цилиндрическим.

4. Водогрейный котел по п. 1, отличающийся тем, что горелочное устройство установлено в нижней части топочной камеры.

5. Водогрейный котел по п. 1, отличающийся тем, что каркас выполнен в виде пространственной конструкции, ужесточенной ригелями, силовыми площадками и раскосами.

6. Водогрейный котел по п. 5, отличающийся тем, что содержит площадки обслуживания для доступа к основным элементам котла.

7. Водогрейный котел по п. 1, отличающийся тем, что система трубопроводов включает водоперепускные трубы и штуцеры для подключения трубопроводов, дренажей и воздушников.

8. Водогрейный котел по п. 1, отличающийся тем, что теплоизоляционная обшивка выполнена съемной.

9. Водогрейный котел по п. 1, отличающийся тем, что в качестве теплоизоляционной обшивки использованы стальные оцинкованные профилированные листы.

10. Водогрейный котел по п. 1, отличающийся тем, что водяной объем составляет 45,1 м³ ± 0,5 м³.

11. Водогрейный котел по п. 1, отличающийся тем, что трубы топочной камеры водогрейного котла имеют диаметр 50 мм ± 5 мм.

Images