RU2476780C2

RU2476780C2 - Water-heating boiler

Info

Publication number: RU2476780C2
Application number: RU2011123931/06A
Authority: RU
Inventors: Алексей Анатольевич Говорухин
Original assignee: Алексей Анатольевич Говорухин
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2013-02-27
Also published as: RU2011123931A

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: in a water-heating boiler, comprising a body with a flue, a water jacket, nozzles of water drain and supply in upper and lower parts of the jacket, accordingly, a convective bundle of tubes, a furnace with a fire grate and an ashpit, the body comprises an upper part, the water jacket of which is formed with external and internal shells with stiffening ribs arranged in the water jacket on the rear wall in parallel to the base and perpendicularly to the latter from the specified stiffening rib to the convective bundle of tubes, along side walls with a rise of 3-5° to the horizontal line, in the middle of the front wall above and under the loading door perpendicularly to the base and the lower part lined with a refractory brick, arranged above the ashpit with a burning controller, and the convective bundle is installed in the flue between the rear and the front walls with rise at the angle of 3-5° to the horizontal line with a box with a cover arranged above it and a square bend with a slide gate.

EFFECT: development of a cost-effective and universal water-heating boiler adapted for operation at different types of solid low-grade fuel and having a high efficiency ratio.

4 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для отопления бытовых и промышленных объектов.The invention relates to a power system and can be used for heating domestic and industrial facilities.

Известен водогрейный котел, содержащий дымовую трубу, снабженную водяной рубашкой с патрубком отвода воды в верхней части рубашки, трубу подвода холодной воды, топку с расположенными в ней водоохлаждаемыми верхней, задней и двумя боковыми секциями, между которыми размещены верхняя группа теплообменных элементов и нижняя группа теплообменных элементов с колосником, причем верхняя водоохлаждаемая секция выполнена с подъемом под углом 3-5° к горизонтали, а верхняя группа теплообменных элементов установлена под углом 8-10° к противоположным стенкам боковых секций, отличающийся тем, что он содержит нижнюю водоохлаждаемую секцию, а верхняя группа теплообменных элементов состоит из двух теплообменных элементов, каждый из которых выполнен из труб, соединенных между собой пластинами, и расположенных один над другим, причем нижний теплообменный элемент установлен с зазором относительно задней водоохлаждаемой секции, а верхний теплообменный элемент установлен с зазором по отношению к передней стенке /Патент РФ №2409793, опубл. 10.02.2009 в оф. патентном бюллетене/. Этот котел примем за прототип.Known water boiler containing a chimney equipped with a water jacket with a water outlet in the upper part of the shirt, a pipe for supplying cold water, a furnace with water-cooled upper, rear and two side sections located between it, between which the upper group of heat-exchange elements and the lower group of heat-exchange are placed elements with a grate, with the upper water-cooled section being raised at an angle of 3-5 ° to the horizontal, and the upper group of heat-exchange elements is installed at an angle of 8-10 ° to the opposite the walls of the side sections, characterized in that it contains a lower water-cooled section, and the upper group of heat-exchange elements consists of two heat-exchange elements, each of which is made of pipes connected by plates and located one above the other, with the lower heat-exchange element installed with a gap relative to the rear water-cooled section, and the upper heat-exchange element is installed with a gap with respect to the front wall / RF Patent No. 2409793, publ. 02/10/2009 in the office. Patent Gazette. We will take this boiler as a prototype.

Недостаток данного котла заключается в невысоком КПД и экономичности, т.к. требуется большее количество топлива для разогрева и достижения максимальной температуры.The disadvantage of this boiler is its low efficiency and efficiency, because more fuel is needed to warm up and reach maximum temperature.

Задачей предлагаемого изобретения является создание удобного, экономичного и универсального водогрейного котла, приспособленного для работы на различных видах твердого низкосортного топлива и имеющего высокий коэффициент полезного действия.The objective of the invention is the creation of a convenient, economical and versatile hot water boiler, adapted to work on various types of solid low-grade fuel and having a high efficiency.

Сущность изобретения заключается в том, что в водогрейном котле, содержащем корпус с дымоходом, водяную рубашку, патрубок отвода воды в верхней части рубашки и патрубок подвода воды в нижней части рубашки, конвективный пучок из труб, топку с загрузочной дверцей, колосниковую решетку и зольник, корпус состоит из верхней части, водяная рубашка которой образована наружной и внутренней обечайками с ребрами жесткости между ними, расположенными на задней стенке параллельно основанию, с подъемом в 3-5° к горизонтали по боковым стенкам, перпендикулярно основанию посередине передней стенки над и под загрузочной дверкой и на задней стенке от ребра жесткости до конвективного пучка из труб, и нижней части, футерованной огнеупорным кирпичом, расположенным над зольником с регулятором горения, а конвективный пучок из труб установлен в дымоходе между задней и передней стенками с подъемом под углом 3-5° к горизонтали с расположенным над ним коробом с крышкой и квадратным отводом с шиберной заслонкой.The essence of the invention lies in the fact that in a boiler containing a housing with a chimney, a water jacket, a water outlet pipe at the top of the shirt and a water supply pipe at the bottom of the shirt, a convective bundle of pipes, a furnace with a loading door, a grate and an ash pan, the casing consists of the upper part, the water jacket of which is formed by the outer and inner shells with stiffeners between them, located on the back wall parallel to the base, with a rise of 3-5 ° to the horizontal along the side walls, perpendicular To the base in the middle of the front wall above and below the loading door and on the rear wall from the stiffener to the convective bundle of pipes, and the lower part lined with refractory bricks located above the ash pan with a combustion regulator, and the convective bundle of pipes is installed in the chimney between the rear and front walls with a rise at an angle of 3-5 ° to the horizontal with a box located above it with a lid and a square outlet with a slide gate.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид водогрейного котла, на фиг.2 - продольный боковой разрез, на фиг.3 - продольный разрез спереди, на фиг.4 - развертка схемы циркуляции воды в котле.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 is a general view of a water boiler, in Fig. 2 is a longitudinal side section, in Fig. 3 is a longitudinal section in front, in Fig. 4 is a scan of a circuit for circulating water in a boiler.

Водогрейный котел содержит корпус, состоящий из верхней и нижней части. Верхняя часть выполнена из двух обечаек - наружной 1 и внутренней 2 и заужена вверху, образуя дымоход. В дымоходе расположен конвективный пучок из труб 3, который вваривается или впаивается во внутреннюю обечайку 2 между задней и передней стенками с подъемом под углом 3-5° к горизонтали. Между обечайками на расстоянии 250-300 мм от их низа расположены (например, приварены) ребра жесткости 4, служащие одновременно диафрагмами, разделяющими кольцевое пространство между обечайками для изменения потока теплоносителя (многоходовая циркуляция теплоносителя). Контур нагрева теплоносителя 5, образованный наружной и внутренней обечайками, имеет патрубок подвода 11 в нижней части и патрубок вывода 17 теплоносителя в верхней части. Топочная камера 6 образована полостью внутренней обечайки. Над конвективным пучком расположен короб 7 с крышкой вверху на болтах 8 для чистки конвективного пучка и квадратным отводом с шиберной заслонкой 9 сзади короба для врезки газохода в дымовую трубу. Спереди котла установлена загрузочная дверка 10 для ручной подачи твердого топлива. Нижняя часть котла футерована огнеупорным кирпичом 12, имеет чугунный колосник 13 в виде решетки, под которым расположен зольник, состоящий из короба 14 для сбора и удаления золы. Над колосниковой решеткой имеется лючок 15 с крышкой для чистки топки. В зольник вмонтирован регулятор горения 16.The hot water boiler contains a housing consisting of an upper and a lower part. The upper part is made of two shells - the outer 1 and inner 2 and narrowed at the top, forming a chimney. In the chimney there is a convective bundle of pipes 3, which is welded or soldered into the inner shell 2 between the rear and front walls with a rise at an angle of 3-5 ° to the horizontal. Between the shells at a distance of 250-300 mm from their bottom are located (for example, welded) stiffeners 4, which serve simultaneously as diaphragms that divide the annular space between the shells to change the flow of coolant (multi-pass circulation of the coolant). The heating circuit of the coolant 5 formed by the outer and inner shells has a supply pipe 11 at the bottom and a coolant outlet pipe 17 at the top. The combustion chamber 6 is formed by a cavity of the inner shell. Above the convective beam there is a box 7 with a lid on the top on bolts 8 for cleaning the convective beam and a square outlet with a slide gate 9 at the back of the box for inserting a flue into the chimney. In front of the boiler there is a loading door 10 for manual supply of solid fuel. The lower part of the boiler is lined with refractory brick 12, has a cast iron grate 13 in the form of a grate, under which an ash pan is located, consisting of a box 14 for collecting and removing ash. Above the grate there is a hatch 15 with a cover for cleaning the furnace. A combustion regulator 16 is mounted in the ash pan.

Водогрейный котел работает следующим образом. Система заполняется водой. В топочную камеру 6 загружают твердое топливо, начинается растопка котла. Вода нагревается в контуре нагрева теплоносителя 5. Кроме того, дымовые газы, поднимаясь и проходя через конвективный пучок из труб 3, отдают свое тепло трубам, дополнительно нагревая теплоноситель. Возникает циркуляция воды в котле и системе отопления. Движение воды в пространстве контура, расположенного между обечайками, организовано за счет перегородок (диафрагм) в контуре, расположенных по задней стенке параллельно основанию на расстоянии 250-300 мм от низа обечаек (зависит от марки котла), по боковым стенкам с подъемом на 3-5° к горизонтали, а так же посередине задней стенки перпендикулярно уже имеющейся на ней перегородке до конвективного пучка, и перпендикулярно основанию посередине передней стенки над и под загрузочной дверкой (см. фиг.4). Это позволяет избежать образования застойных зон, а значит исключается местный перегрев конструкции котла и вскипание теплоносителя. Обеспечивается равномерный прогрев котла. Скорость движения воды (теплоносителя) по контуру котла составляет 0,5-0,8 м/с, что не приводит к образованию накипи в контуре, поэтому химводоподготовка для этих котлов не нужна. Обратная вода из системы отопления поступает в нижний патрубок верхней части котла, а нагретая вода через верхний патрубок верха котла - в систему отопления.The hot water boiler operates as follows. The system is filled with water. Solid fuel is loaded into the combustion chamber 6, and the boiler starts to kindle. Water is heated in the heating medium heating circuit 5. In addition, flue gases, rising and passing through a convective beam from pipes 3, give their heat to the pipes, further heating the medium. There is a circulation of water in the boiler and heating system. The movement of water in the space of the circuit located between the shells is organized by partitions (diaphragms) in the circuit located on the back wall parallel to the base at a distance of 250-300 mm from the bottom of the shells (depending on the brand of the boiler), along the side walls with a rise of 3- 5 ° to the horizontal, as well as in the middle of the rear wall perpendicular to the partition already existing on it to the convective beam, and perpendicular to the base in the middle of the front wall above and below the loading door (see figure 4). This avoids the formation of stagnant zones, and therefore eliminates local overheating of the boiler structure and boiling of the coolant. Uniform heating of the boiler is ensured. The speed of movement of water (coolant) along the boiler circuit is 0.5-0.8 m / s, which does not lead to scale formation in the circuit, therefore, chemical water treatment for these boilers is not needed. The return water from the heating system enters the lower pipe of the upper part of the boiler, and the heated water through the upper pipe of the top of the boiler enters the heating system.

Шиберная заслонка вместе с регулятором горения регулируют тягу (открыть/закрыть заслонку), что в свою очередь приводит к оптимальному процессу расходования тепла и снижению температуры уходящих дымовых газов до минимально возможной величины (около 100-110°С).The gate valve together with the combustion regulator regulates the draft (open / close the valve), which in turn leads to an optimal process of heat consumption and lowering the temperature of the exhaust flue gases to the minimum possible value (about 100-110 ° C).

Техническим результатом использования предлагаемой конструкции водогрейного котла является то, что вода максимально забирает тепло при сжигании твердого топлива, максимально уменьшаются потери тепла и как следствие - максимально увеличивается КПД котла и его экономичность в целом. Кроме того, анализ состава уходящих дымовых газов от разных видов топлива показал минимальное количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу, что подтверждает создание оптимальных условий в водогрейном котле предлагаемой конструкции для сжигания топлива.The technical result of using the proposed design of a hot water boiler is that water takes heat as much as possible when burning solid fuel, heat losses are minimized, and as a result, boiler efficiency and its overall efficiency are maximized. In addition, an analysis of the composition of the exhaust flue gases from different types of fuel showed the minimum amount of harmful substances released into the atmosphere, which confirms the creation of optimal conditions in the boiler of the proposed design for burning fuel.

Устройство просто в изготовлении и может быть изготовлено в условиях промышленного производства.The device is easy to manufacture and can be manufactured in an industrial environment.

Claims

A water boiler consisting of a body with a chimney, a water jacket, a water outlet pipe at the top of the shirt and a water supply pipe at the bottom of the shirt, a convective bundle of pipes, a furnace with a loading door, a grate and an ash pan, characterized in that the body consists of the upper part, the water jacket of which is formed by the outer and inner shells with stiffeners between them, located on the back wall parallel to the base, with a rise of 3-5 ° to the horizontal along the side walls, perpendicular to the base along in the middle of the front wall above and below the loading door and on the rear wall from the stiffener to the convective beam of pipes, and the lower part lined with refractory bricks located above the ash pan with a combustion regulator, and the convective beam of pipes is installed in the chimney between the rear and front walls with lifting at an angle of 3-5 ° to the horizontal with a box located above it with a lid and a square outlet with a slide gate.