RU2570914C1

RU2570914C1 - Hot-water boiler

Info

Publication number: RU2570914C1
Application number: RU2014131551/06A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Александрович Захаров; Александр Владимирович Кобзарь; Ксения Васильевна Цыганкова; Александр Андреевич Слепенчук; Антон Андреевич Еськин
Priority date: 2014-07-29
Filing date: 2014-07-29
Publication date: 2015-12-20

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: boiler contains furnace, its space is limited by furnace grating, face and rear fronts, overhead and side furnace waterwalls, the last waterwalls are made as pipe panels hydraulically connected with the appropriate top and bottom longitudinal boiler headers, and convection block comprising two convection gas ducts, equipped with heat exchange surfaces containing transversely streamlines tube bundles hydraulically connected with the transverse boiler headers. Wherein it has blasting air heating system containing blower installed on enclosure of the overhead screen, its output air duct is connected with the work input of the ejector, its output is connected with the horizontal air/gas line, its tuyeres are opened to the under grating space of the furnace grating. At input of the convection gas line an intake hole of the intake chamber is located, it looks on the clearances between the vertical pipe risers of the convection block of the boiler. Wherein the output hole of the intake chamber by the gas line is connected with mixing hole of the ejector.

EFFECT: invention increases the boiler efficiency, and ensures possibility to regulate parameters of the initial air.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к котельной технике, в частности к водотрубным водогрейным котлам с тепловой производительностью до 4 мВт, и может быть использовано в системах теплоснабжения производственных и жилых зданий.The invention relates to boiler equipment, in particular to water tube boilers with a heating capacity of up to 4 mW, and can be used in heat supply systems of industrial and residential buildings.

Известен водогрейный котел, содержащий прямоугольную топку с уравновешенной тягой и поперечно обтекаемые продуктами сгорания поверхности нагрева конвективных газоходов, выполненных в виде горизонтальных трубных пучков. Котлы выполнены в тяжелой кирпичной обмуровке под топкой и могут быть укомплектованы механизированной решеткой обратного хода для сжигания твердого топлива в слое. При сжигании жидкого и газообразного топлива котел компонуется на нулевой отметке и снабжается газо-мазутным горелочным устройством (см. Котлы малой и средней мощности и топочные устройства. Каталог-справочник. - М.: НИИЭ ИНФОРМЭНЕРГОМАШ, 1983. - 200 с. (с. 108, рис. 90 - Котел типа КВ-ТС-4-150 и с. 110-111, рис. 91 - Котел типа КВ-ТС-6, 5-150).Known hot water boiler containing a rectangular firebox with balanced draft and transversely streamlined by the combustion products of the heating surface of convective flues, made in the form of horizontal tube bundles. The boilers are made in heavy brick lining under the firebox and can be equipped with a mechanized return grid for burning solid fuel in the bed. When burning liquid and gaseous fuels, the boiler is assembled at zero point and is equipped with a gas-oil burner (see Small and medium-capacity boilers and furnace devices. Reference book. - M.: NIIE INFORMENERGOMASH, 1983. - 200 p. (P. 108, Fig. 90 - KV-TS-4-150 boiler and p. 110-111, Fig. 91 - KV-TS-6, 5-150 boiler).

Известен также водогрейный котел, содержащий топку, пространство которой ограничено топочной решеткой, передним и задним фронтами, потолочным и боковыми топочными экранами, последние из которых выполнены в виде трубных панелей, гидравлически связанных с соответствующими верхними и нижними продольными коллекторами котла, с возможностью последовательного восходящего и нисходящего движения воды по ним, а также конвективный блок, включающий два конвективных газохода, снабженных теплообменными поверхностями, содержащими поперечно обтекаемые трубные пучки, гидравлически связанные с продольными коллекторами котла (см. Котлы водогрейные Гефест: ОАО «Бийский котельный завод»). Котлы предназначены для сжигания твердого топлива в слое, с трубной частью, конструктивно выполненной аналогично серии котлов, представленной выше. Котлы изготавливаются в легкой обмуровке, имеют прямоугольную топку с уравновешенной тягой и два конвективных газохода с поперечно обтекаемыми трубными поверхностями теплообмена. Сжигание топлива может осуществляться на неподвижном колосниковом полотне либо на механизированных топках в виде топок с шурующей планкой, переталкивающих колосниках, ленточных решетках прямого хода. Основной конструктивной особенностью котлов данного типа является расположение топочного устройства между нижними продольными коллекторами котлов под топочной камерой, тогда как сам котел (топка и конвективная часть) монтируется на самостоятельных боковых вертикальных стойках, на которые установлены нижние продольные коллекторы котла.Also known is a hot water boiler containing a furnace, the space of which is limited by the furnace grate, front and rear fronts, ceiling and side furnace screens, the latter of which are made in the form of tube panels hydraulically connected to the corresponding upper and lower longitudinal collectors of the boiler, with the possibility of successive ascending and the downward movement of water along them, as well as a convection unit, including two convective gas ducts equipped with heat-exchange surfaces containing a transverse flow tubular bundles hydraulically connected to the longitudinal collectors of the boiler (see Hephaestus Hot Water Boilers: Biysk Boiler Plant OJSC). The boilers are designed to burn solid fuel in a layer with a pipe part structurally made similar to the series of boilers presented above. The boilers are made in light brickwork, have a rectangular firebox with balanced draft and two convective gas ducts with transversely streamlined pipe heat exchange surfaces. Fuel combustion can be carried out on a fixed grate or on mechanized fire chambers in the form of fire chambers with a screwing bar, pushing fire grates, and forward-band tape grids. The main design feature of this type of boilers is the location of the combustion device between the lower longitudinal boilers of the boilers under the combustion chamber, while the boiler itself (the furnace and the convective part) is mounted on independent side vertical racks on which the lower longitudinal collectors of the boiler are installed.

К недостаткам этих известных конструктивных решений относится недостаточная интенсивность горения влажных топлив, в особенности бурых углей, и, как следствие, уменьшение теплопроизводительности котла (из-за невозможности регулирования температуры и массы дутьевой газовоздушной среды).The disadvantages of these known structural solutions include the insufficient burning rate of wet fuels, in particular brown coal, and, as a result, a decrease in the heat output of the boiler (due to the impossibility of regulating the temperature and mass of the air-gas blast).

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является повышение теплопроизводительности котла.The task to which the proposed technical solution is directed is to increase the heat output of the boiler.

Техническим результатом, достигаемым при решении поставленной задачи, является повышение КПД котла при сжигании бурых углей за счет интенсификации горения в слое влажного твердого топлива путем подогрева дутьевого воздуха перед его подачей в топку и обеспечения возможности регулирования параметров первичного воздуха как по расходу, так и температуре.The technical result achieved in solving the problem is to increase the boiler efficiency when burning brown coal due to the intensification of combustion in the wet solid fuel layer by heating the blast air before it is fed into the furnace and providing the possibility of controlling the primary air parameters both in terms of flow rate and temperature.

Для решения поставленной задачи водогрейный котел, содержащий топку, пространство которой ограничено топочной решеткой, передним и задним фронтами, потолочным и боковыми топочными экранами, последние из которых выполнены в виде трубных панелей, гидравлически связанных с соответствующими верхними и нижними продольными коллекторами котла, с возможностью последовательного восходящего и нисходящего движения воды по ним, а также конвективный блок, включающий два конвективных газохода, снабженных теплообменными поверхностями, содержащими поперечно обтекаемые трубные пучки, гидравлически связанные с продольными коллекторами котла, отличается тем, что он снабжен системой подогрева дутьевого воздуха, содержащей дутьевой вентилятор, установленный на обшивке потолочного экрана, выходной воздуховод которого сообщен с рабочим входом эжектора, выход которого сообщен с горизонтальным воздухогазопроводом, дутьевые фурмы которого открыты в подрешеточное пространство топочной решетки, при этом на входе в конвективный газоход размещено приемное отверстие заборной камеры, обращенное к зазорам между вертикальными трубными стояками конвективного блока котла, при этом выходное отверстие заборной камеры газопроводом сообщено с подмешивающим отверстием эжектора. Кроме того, горизонтальный воздухогазопровод, воздуховод и газопровод снабжены регулирующими заслонками.To solve this problem, a hot water boiler containing a furnace, the space of which is limited by the furnace grate, front and rear fronts, ceiling and side furnace screens, the latter of which are made in the form of tube panels hydraulically connected to the corresponding upper and lower longitudinal collectors of the boiler, with the possibility of sequential upward and downward movement of water along them, as well as a convective unit, including two convective gas ducts equipped with heat-exchange surfaces containing and transversely streamlined tube bundles hydraulically connected to the longitudinal collectors of the boiler, characterized in that it is equipped with a heating system for blowing air, containing a blower mounted on the casing of the ceiling screen, the outlet duct of which is in communication with the working inlet of the ejector, the output of which is connected with a horizontal air and gas pipeline, blowing tuyeres of which are open in the sublattice space of the furnace grate, while at the entrance to the convective gas duct there is a receiving opening of the intake chamber, schennoe to the gaps between the vertical pipe risers convective boiler unit, wherein the outlet pipeline suction chamber communicated with the shunt hole ejector. In addition, the horizontal air and gas duct, duct and gas are equipped with control flaps.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».A comparative analysis of the features of the claimed solution with the signs of the prototype and analogues indicates the conformity of the claimed solution to the criterion of "novelty."

При этом совокупность отличительных признаков основного пункта формулы изобретения обеспечивает подогрев дутьевого воздуха перед его подачей в топку и его освобождение от частиц золы, а совокупность отличительных признаков дополнительного пункта формулы изобретения обеспечивает возможность регулирования параметров первичного воздуха как по расходу, так и температуре, тем самым приводя к повышению теплопроизводительности котла путем интенсификации горения в слое влажного твердого топлива.Moreover, the set of distinctive features of the main claim provides heating of the blast air before it is supplied to the furnace and its release from ash particles, and the set of distinctive features of the additional claim provides the ability to control the primary air parameters both in terms of flow rate and temperature, thereby to increase the heat output of the boiler by intensifying combustion in a layer of wet solid fuel.

На фиг. 1 показан общий вид водогрейного котла; на фиг. 2 - фиг. 4 показаны соответственно разрезы А-А, Б-Б и В-В водогрейного котла.In FIG. 1 shows a general view of a boiler; in FIG. 2 - FIG. 4 shows sections A-A, B-B and B-B of the boiler, respectively.

На чертежах показаны пространство топки 1, топочная решетка 2, передний 3 и задний 4 фронты, потолочный 5 и боковой 6 топочный экраны, верхние (7 и 8) и нижние (9 и 10) продольные коллекторы котла, конвективный блок 11, конвективные газоходы 12, поперечно обтекаемые трубные пучки 13, дутьевой вентилятор 14, обшивка 15 потолочного экрана 5, выходной воздуховод 16, рабочий вход 17 эжектора 18, его выход 19, горизонтальный воздухогазопровод 20, дутьевые фурмы 21, подрешеточное пространство 22 топочной решетки 2, приемное 23 и выходное 24 отверстия заборной камеры 25, верхняя зона 26 конвективного газохода 12, газопровод 27, подмешивающее отверстие 28 эжектора 29 и регулирующие заслонки 30.The drawings show the space of the furnace 1, the furnace grille 2, the front 3 and rear 4 fronts, the ceiling 5 and side 6 furnace screens, the upper (7 and 8) and lower (9 and 10) longitudinal collectors of the boiler, convection unit 11, convective flues 12 , transversely streamlined tube bundles 13, a blower fan 14, a lining 15 of the ceiling screen 5, an outlet duct 16, a working inlet 17 of the ejector 18, its outlet 19, a horizontal air and gas duct 20, blowing tuyeres 21, a sublattice space 22 of the combustion grate 2, a receiving 23 and an output 24 holes of intake chamber 25, ver NJ convective zone 26 of the gas flue 12, a gas pipeline 27, admixing the opening 28 of the ejector 29 and the regulating valve 30.

Водогрейный котел выполнен в легкой обмуровке. Пространство топки 1 ограничено топочной решеткой 2 (для сжигания топлива может быть использовано неподвижное колосниковое полотно либо механизированная топка с шурующей планкой, переталкивающими колосниками, с ленточной решеткой прямого хода и т.п.), передним 3 (он же составляет передний фронт котла) и задним 4 фронтами, потолочным 5 и боковыми 6 топочными экранами.The hot water boiler is made in light brickwork. The space of the furnace 1 is limited by the furnace grate 2 (for burning fuel, a fixed grate blade or a mechanized firebox with a screwing bar, pushing grate, with a forward grating, etc. can be used), front 3 (it also forms the front front of the boiler) and rear 4 fronts, ceiling 5 and side 6 fire screens.

Боковые 6 топочные экраны выполнены в виде трубных панелей, гидравлически связанных с соответствующими верхними (7 и 8) и нижними (9 и 10) продольными коллекторами котла, с возможностью последовательного восходящего и нисходящего движения воды по ним.Side 6 furnace screens are made in the form of tube panels hydraulically connected to the corresponding upper (7 and 8) and lower (9 and 10) longitudinal collectors of the boiler, with the possibility of successive upward and downward movement of water along them.

Конвективный блок 11 включает два конвективных газохода 12 (первый из них, ближайший к топке, является опускным для потока газа, а второй подъемным). Его теплообменные поверхности содержат поперечно обтекаемые трубные пучки 13, гидравлически связанные продольными коллекторами котла.Convective unit 11 includes two convective gas ducts 12 (the first of them, the closest to the furnace, is downstream for the gas flow, and the second is lifting). Its heat exchange surfaces contain transversely streamlined tube bundles 13 hydraulically connected by longitudinal collectors of the boiler.

Котел снабжен системой подогрева дутьевого воздуха, содержащей дутьевой вентилятор 14, установленный на обшивке 15 потолочного экрана 5, выходной воздуховод 16 которого сообщен с рабочим входом 17 эжектора 18, выход 19 которого сообщен с горизонтальным воздухогазопроводом 20, дутьевые фурмы 21 которого открыты в подрешеточное пространство 22 топочной решетки 2.The boiler is equipped with a blast air heating system comprising a blast fan 14 mounted on the casing 15 of the ceiling screen 5, the outlet duct 16 of which is connected to the working inlet 17 of the ejector 18, the outlet 19 of which is in communication with the horizontal air and gas duct 20, the blow lances 21 of which are open into the sublattice space 22 furnace grate 2.

Приемное отверстие 23 заборной камеры 25 расположено в верхней зоне 26 конвективного газохода 12 (открыто в зазоры между вертикальными трубами трубных пучков 13), а ее выходное отверстие 24 посредством газопровода 27 сообщено с подмешивающим отверстием 28 эжектора 29. Кроме того, горизонтальный воздухогазопровод 20, воздуховод 16 и газопровод 27 снабжены регулирующими заслонками 30.The intake opening 23 of the intake chamber 25 is located in the upper zone 26 of the convective gas duct 12 (open into the gaps between the vertical tubes of the tube bundles 13), and its outlet 24 is connected via a gas line 27 to the mixing hole 28 of the ejector 29. In addition, the horizontal air and gas duct 20, the air duct 16 and the gas pipe 27 are provided with control flaps 30.

Заявленное устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.

Котел монтируется на собственных опорах (на чертежах не показаны), устанавливаемых под продольные нижние коллекторы 9 и 10. Топочная решетка 2 и ее агрегаты имеют самостоятельный корпус и опорную раму, и она может быть смонтирована и демонтирована, при необходимости, без нарушения монтажного положения котла. Сжигание топлива осуществляется известным образом на топочной решетке 2.The boiler is mounted on its own supports (not shown in the drawings) installed under the longitudinal lower manifolds 9 and 10. The furnace grill 2 and its units have an independent casing and a support frame, and it can be mounted and dismantled, if necessary, without violating the installation position of the boiler . The combustion of fuel is carried out in a known manner on the combustion grate 2.

Дымовые газы из пространства топки 1 попадают в конвективный блок 11. Его конвективные газоходы 12 обеспечивают в них вначале опускное, а затем и подъемное движение газов до выходного газового окна. В процессе перемещения газов, последние отдают свое тепло воде, прокачиваемой через трубные пучки 13.Flue gases from the space of the furnace 1 fall into the convection unit 11. Its convective flues 12 provide first in them the lowering, and then the lifting movement of gases to the outlet gas window. In the process of moving gases, the latter give their heat to the water pumped through the tube bundles 13.

При этом вода в теплоснимающих элементах движется следующим образом: входит через патрубок входа воды в котел, затем через продольные горизонтальные трубы потолочного экрана 5 попадает в вертикальные трубы переднего фронта 3 и далее передается на нижние 9 и 10 продольные коллекторы котла и проходит по боковым 6 топочным экранам топки двумя симметричными потоками, совершая подъемно-опускные движения по секциям. Далее вода попадает в конвективный блок 11, оказываясь в его поперечно обтекаемых трубных пучках 13, и через поперечный прямолинейный коллектор (на чертежах не показан), расположенный у заднего фронта 4 котла, перенаправляется на тот из продольных нижних коллекторов (9 или 10), который предназначен для выдачи горячей воды из котла.In this case, the water in the heat-removing elements moves as follows: it enters through the water inlet pipe to the boiler, then through the horizontal horizontal pipes of the ceiling screen 5 it enters the vertical pipes of the leading front 3 and then it is transferred to the lower 9 and 10 longitudinal collectors of the boiler and passes through the side 6 fireboxes firebox screens with two symmetrical flows, making lifting and lowering movements in sections. Then the water enters the convection unit 11, being in its transversely streamlined tube bundles 13, and through the transverse rectilinear collector (not shown in the drawings) located at the rear front 4 of the boiler, is redirected to that of the longitudinal lower collectors (9 or 10), which Designed to dispense hot water from the boiler.

Система подогрева дутьевого воздуха обеспечивает интенсификацию горения при сжигании в слое влажного твердого топлива. Дутьевой вентилятор 14 забирает холодный воздух из атмосферы, который через выходной воздуховод 16 поступает на рабочий вход 17 эжектора 18, откуда передается на горизонтальный воздухогазопровод 20 (подаваемый воздух для эжектора 18 является рабочей средой, а подсасываемой средой являются отбираемые заборной камерой 25 дымовые газы, подаваемые по газопроводу 27 на подмешивающее отверстие 28 эжектора 29 в виде подмешиваемой среды). В итоге температура смеси на выходе из эжектора 29 возрастает в зависимости от коэффициента смешения воздуха и газов, а содержание кислорода в смеси практически равно содержанию кислорода в атмосферном воздухе, хотя забираемые дымовые газы на выходе из топки 1 должны иметь содержание кислорода близким к нулю. Таким образом используется теплота дымовых газов и сохраняется необходимое содержание кислорода, используемое для дутья. Из горизонтального воздухогазопровода 20 через его дутьевые фурмы 21 нагретое дутье подается под слой горящего топлива (в подрешеточное пространство 22 топочной решетки 2), обеспечивая интенсификацию горения влажного топлива. Регулирование температуры и массы газовоздушной среды осуществляется шиберными заслонками 30.The blast air heating system provides intensification of combustion when burning in a layer of wet solid fuel. The blower fan 14 draws cold air from the atmosphere, which, through the outlet duct 16, enters the working inlet 17 of the ejector 18, from where it is transferred to the horizontal air and gas duct 20 (the supplied air for the ejector 18 is the working medium, and the flue gases taken by the intake chamber 25 are supplied through the pipeline 27 to the mixing hole 28 of the ejector 29 in the form of a mixed medium). As a result, the temperature of the mixture at the outlet of the ejector 29 increases depending on the coefficient of mixing of air and gases, and the oxygen content in the mixture is almost equal to the oxygen content in the atmospheric air, although the flue gases taken at the outlet of the furnace 1 should have an oxygen content close to zero. In this way, the heat of the flue gas is used and the necessary oxygen content used for blasting is maintained. From the horizontal air and gas pipeline 20, through its blowing tuyeres 21, the heated blast is fed under a layer of burning fuel (into the sublattice space 22 of the furnace grate 2), providing intensification of the burning of wet fuel. The temperature and mass of the gas-air medium are controlled by the slide gate valves 30.

Claims

1. A water boiler containing a furnace, the space of which is limited by the furnace grate, front and rear fronts, ceiling and side furnace screens, the latter of which are made in the form of tube panels hydraulically connected to the corresponding upper and lower longitudinal collectors of the boiler, with the possibility of successive ascending and downward movement of water along them, as well as a convective unit, including two convective gas ducts, equipped with heat-exchange surfaces containing transversely streamlined pipe bundles hydraulically connected to the longitudinal collectors of the boiler, characterized in that it is equipped with a blast air heating system containing a blast fan mounted on a ceiling sheathing, the outlet duct of which is in communication with the working inlet of the ejector, the output of which is in communication with a horizontal air and gas duct, whose blow lances are open in the sublattice space of the furnace grate, while at the entrance to the convective gas duct there is a receiving opening of the intake chamber facing the gaps between the vertices steel pipe risers of the convection unit of the boiler, while the outlet of the intake chamber is connected by a gas pipeline to the mixing hole of the ejector.

2. The hot water boiler according to claim 1, characterized in that the horizontal air and gas duct, duct and gas are equipped with control flaps.