RU2683341C1

RU2683341C1 - Hot-water boiler of rectangular cross section

Info

Publication number: RU2683341C1
Application number: RU2017145392A
Authority: RU
Inventors: Григорий Сергеевич Бабенко; Геннадий Александрович Захаров; Александр Владимирович Кобзарь; Ксения Васильевна Цыганкова; Виктория Николаевна Сопова
Priority date: 2017-12-25
Filing date: 2017-12-25
Publication date: 2019-03-28

Abstract

FIELD: heat exchange.SUBSTANCE: invention relates to boiler equipment. Hot-water boiler of rectangular cross-section includes foundation, on which furnace and adjoining convective unit are mounted, space of furnace from below is limited by inclined pushing furnace grate and equipped with furnace screens, made in form of pipe panels, hydraulically connected to corresponding two upper and two lower longitudinal collectors of boiler, convective unit is equipped with heat exchange surfaces comprising transversely streamlined tube bundles hydraulically connected to boiler longitudinal manifolds, housing of furnace and convective unit are resting on a single support foundation frame and attached to it, for which upper and lower longitudinal manifolds of boiler are made as common elements of furnace and convection unit. Above the inclined pushing grid, above the section adjoining the front screen, horizontal incendiary arch of heat-resistant, heat-accumulating material is mounted. Longitudinal parallel upper and lower water header of boiler, made in form of integral pipes with length equal to total length of furnace and convection unit, with possibility of their use as bearing beams. Convective unit includes radiant-convective and convective units containing convective gas ducts, respectively, one and three, equipped with heat exchange surfaces, containing crosswise stream bundles of chess layout. Radiating-convective unit is formed by first and second gas-tight fin tubular panels, first of which makes a rear edge of furnace, and second forms the first wall of gap between radiant-convective and convective units. Convective unit contains three convective gas ducts formed by the second gas-tight wall of the gap, two intermediate gas-tight fin tubular panels and an end finned tubular panel contacting with the end wall of the boiler. In the gap between the radiant-convective and convective blocks above the ash collector there is an air heater with a transverse one-pass flow of flue gases, which contains inlet and outlet air collectors, which are parallel to the upper water collectors of the boiler. Air heater upper zone is made in the form of three horizontal distribution manifolds, which ends are interconnected with inlet and outlet air collectors and which are separated by crosspieces on sections isolated from each other, wherein air heater bottom section comprises three horizontal lower bypass manifolds made up of pipes plugged at pipe ends and separated into isolated sections by crosspieces whose position does not match that of upper web distributors. Each distributing header is interconnected with its corresponding bypass collector of air heater by vertical pipe register. Inlet manifold communicates with ambient air source, and air heater output manifold by means of supply air duct of heated air is interconnected with volume of under-furnace space between front screen and vertical baffle, which isolates it from the rest of under-furnace space.EFFECT: invention is aimed at increasing heat output of a furnace and intensifying heat exchange in a convection block.1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к котельной технике, в частности к котлам малой мощности с тепловой производительностью до 4,0 МВт, предназначенных для сжигания влажных бурых углей, с топочным устройством в виде наклонной переталкивающей решетки, может быть использовано в системах теплоснабжения производственных и жилых зданий.The invention relates to boiler equipment, in particular to low-power boilers with a heating capacity of up to 4.0 MW, designed for burning moist brown coal, with a furnace device in the form of an inclined repulsive lattice, can be used in heating systems of industrial and residential buildings.

Известен котел водогрейный прямоугольного поперечного сечения, включающий фундамент, на котором смонтированы топка и конвективный блок, при этом пространство топки, соответственно, снизу, спереди, с боков и сверху, ограничено наклонной переталкивающей топочной решеткой, фронтовым, боковыми и потолочным топочными экранами, выполненными в виде трубных панелей, гидравлически связанных с соответствующими двумя верхними и двумя нижними продольными коллекторами котла, причем топка примыкает к конвективному блоку, включающему конвективные газоходы, снабженные теплообменными поверхностями, содержащими поперечно обтекаемые трубные пучки коридорной компоновки, гидравлически связанные с продольными коллекторами котла (см. Гусев Ю.Л. Основы проектирования котельных установок, М.- 1967, с.87-90, рис.II.41).A well-known hot-water boiler of rectangular cross-section, including a foundation on which a firebox and convection unit are mounted, while the firebox space, respectively, from below, in front, from the sides and from above, is limited by an inclined repelling furnace grate, front, side and ceiling furnace screens made in in the form of tube panels hydraulically connected with the corresponding two upper and two lower longitudinal collectors of the boiler, the furnace adjacent to the convection unit, including convective gas ducts equipped with heat-exchange surfaces containing transversely streamlined tube bundles of the corridor arrangement hydraulically connected to the longitudinal collectors of the boiler (see Gusev Yu.L. Fundamentals of designing boiler plants, M. - 1967, p. 87-90, Fig. II.41) .

Недостаток этого решения – низкие теплотехнические характеристики котла.The disadvantage of this solution is the low thermal characteristics of the boiler.

Известен также котел водогрейный прямоугольного поперечного сечения, включающий фундамент, на котором смонтированы топка и примыкающий к ней конвективный блок, при этом пространство топки, соответственно, снизу, спереди, с боков и сверху, ограничено наклонной переталкивающей топочной решеткой, фронтовым, боковыми и потолочным топочными экранами, выполненными в виде трубных панелей, гидравлически связанных с соответствующими двумя верхними и двумя нижними продольными коллекторами котла, конвективный блок снабжен теплообменными поверхностями, содержащими поперечно обтекаемые трубные пучки гидравлически связанные с продольными коллекторами котла, при этом корпуса топки и конвективного блока оперты на единую опорную фундаментную раму и скреплены с ней, для чего, верхние и нижние продольные коллекторы котла выполнены как общие элементы топки и конвективного блока, с возможностью их использования, как несущих балок, с длиной, соответствующей длине котла, кроме того, над наклонной переталкивающей решеткой, над участком примыкающим к фронтовому экрану, смонтирован горизонтальный зажигательный свод из теплостойкого, теплоаккумулирующего материала (см. RU № 2563874, МПК F24H 1/00, 2015г.).Also known is a boiler of a rectangular rectangular cross-section, including a foundation on which a firebox and an adjacent convective block are mounted, while the space of the firebox, respectively, from below, from the front, from the sides and from above, is limited by an inclined repulsive furnace grate, front, side and ceiling fire chambers shields made in the form of tube panels hydraulically connected to the corresponding two upper and two lower longitudinal collectors of the boiler, the convection unit is equipped with heat-exchange parts containing transversely streamlined tube bundles hydraulically connected to the longitudinal collectors of the boiler, while the furnace body and the convection unit are supported on a single support foundation frame and fastened with it, for which the upper and lower longitudinal collectors of the boiler are made as common elements of the furnace and convection unit, with the possibility of their use as load-bearing beams, with a length corresponding to the length of the boiler, in addition, a horizontally mounted over an inclined repulsive grille, over a section adjacent to the front screen ntalny incendiary set of heat-resistant, heat-accumulating material (see. RU No. 2563874, IPC F24H 1/00, 2015).

Недостатком данного котла является пониженная тепловая эффективность котла, несоответствующая нормативным показателям для котлов данного типа.The disadvantage of this boiler is the reduced thermal efficiency of the boiler, which does not meet the standard indicators for boilers of this type.

Задача, на которую направлено заявляемое изобретение, состоит в повышении тепловой эффективности котла.The task to which the claimed invention is directed is to increase the thermal efficiency of the boiler.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в увеличении теплопроизводительности топки и интенсификации теплообмена в конвективном блоке.The technical result obtained by solving the problem is expressed in increasing the heat output of the furnace and the intensification of heat transfer in the convection unit.

Для решения поставленной задачи котел водогрейный прямоугольного поперечного сечения, включающий фундамент, на котором смонтированы топка и примыкающий к ней конвективный узел, при этом пространство топки снизу ограничено наклонной переталкивающей топочной решеткой и снабжено топочными экранами, выполненными в виде трубных панелей, гидравлически связанных с соответствующими двумя верхними и двумя нижними продольными коллекторами котла, конвективный узел снабжен теплообменными поверхностями, содержащими поперечно обтекаемые трубные пучки, гидравлически связанные с продольными коллекторами котла, при этом корпуса топки и конвективного узла оперты на единую опорную фундаментную раму и скреплены с ней, для чего верхние и нижние продольные коллекторы котла выполнены как общие элементы топки и конвективного узла, кроме того, над наклонной переталкивающей решеткой, над участком, примыкающим к фронтовому экрану, смонтирован горизонтальный зажигательный свод из теплостойкого, теплоаккумулирующего материала, отличается тем, что продольные параллельные верхние и нижние водяные коллекторы котла, выполненные в виде цельных труб длиной, равной суммарной длине топки и конвективного узла, с возможностью их использования как несущих балок, при этом конвективный узел содержит лучисто-конвективный и конвективный блоки, содержащие конвективные газоходы, соответственно, один и три, снабженные теплообменными поверхностями, содержащими поперечно обтекаемые трубные пучки шахматной компоновки, причем лучисто-конвективный блок образован первой и второй газоплотными плавниковыми трубчатыми панелями, первая из которых составляет задний фронт топки, а вторая образует первую стенку зазора между лучисто-конвективным и конвективным блоками, кроме того, конвективный блок содержит три конвективных газохода, образованных второй газоплотной стенкой зазора, двумя промежуточными газоплотными плавниковыми трубчатыми панелями и торцовой плавниковой трубчатой панелью, контактирующей с торцовой стенкой котла, при этом в зазоре между лучисто-конвективным и конвективным блоками над золосборником установлен воздухоподогреватель с поперечным одноходовым потоком дымовых газов, который содержит входной и выходной коллекторы воздуха, параллельные верхним водяным коллекторам котла, при этом верхняя зона воздухоподогревателя выполнена в виде трех горизонтальных распределительных коллекторов, концы которых сообщены с входным и выходным коллекторами воздуха, и которые разделены перемычками на изолированные друг от друга участки, причем нижняя зона воздухоподогревателя содержит три горизонтальных нижних перепускных коллектора, выполненных в виде заглушенных на торцах труб, разделенных на изолированные друг от друга участки перемычками, положение которых не совпадает с положением перемычек в распределительных коллекторах верхней зоны, кроме того, каждый распределительный коллектор сообщен с соответствующим ему перепускным коллектором воздухоподогревателя вертикальным трубным регистром, кроме того, входной коллектор сообщен с источником наружного воздуха, а выходной коллектор воздухоподогревателя посредством подающего воздуховода нагретого воздуха сообщен с объемом подтопочного пространства между фронтовым экраном и вертикальной перегородкой, изолирующей его от остального подтопочного пространства.To solve this problem, the boiler is of a rectangular rectangular cross-section, including a foundation on which the furnace is mounted and the convective assembly adjoining to it, the furnace space below is limited by an inclined repulsive furnace grate and equipped with furnace screens made in the form of tube panels hydraulically connected to the corresponding two the upper and two lower longitudinal collectors of the boiler, the convection unit is equipped with heat-exchange surfaces containing transversely streamlined pipes beams hydraulically connected with the longitudinal collectors of the boiler, while the furnace body and convection unit are supported by a single support base frame and fastened with it, for which the upper and lower longitudinal collectors of the boiler are made as common elements of the furnace and convection unit, in addition, above the inclined a repulsive grille, above the area adjacent to the front screen, a horizontal incendiary arch of heat-resistant, heat-accumulating material is mounted, characterized in that the longitudinal parallel upper and lower e water collectors of the boiler, made in the form of solid pipes with a length equal to the total length of the furnace and convection unit, with the possibility of using them as load-bearing beams, while the convection unit contains radiant-convective and convective blocks containing convective flues, respectively, one and three, equipped with heat-exchange surfaces containing transversely streamlined tube bundles of a chessboard arrangement, the radiant-convective block being formed by the first and second gas-tight fin tubular panels, the first of which of which is the rear front of the furnace, and the second forms the first wall of the gap between the radiant-convective and convective blocks, in addition, the convective block contains three convective gas ducts formed by the second gas-tight wall of the gap, two intermediate gas-tight fin tubular panels and an end fin tubular panel in contact with the end wall of the boiler, while in the gap between the radiant convective and convective blocks above the ash collector, an air heater with a transverse one-way is installed the flue gas stream, which contains the inlet and outlet air collectors parallel to the upper water collectors of the boiler, while the upper zone of the air heater is made in the form of three horizontal distribution manifolds, the ends of which are connected to the inlet and outlet air collectors, and which are separated by jumpers on isolated from each other sections, and the lower zone of the air heater contains three horizontal lower bypass manifolds made in the form of plugged at the ends of the pipes, divided into sections isolated from each other by jumpers, the position of which does not coincide with the position of the jumpers in the distribution manifolds of the upper zone, in addition, each distribution manifold is connected to its corresponding bypass manifold of the air heater by a vertical pipe register, in addition, the input manifold is connected to the source of external air, and the output the heater manifold is connected with the volume of the underflow space between the front screen by means of a heated air supply duct th and the vertical wall that isolates it from the rest podtopochnogo space.

Кроме того, по меньшей мере один из боковых топочных экранов вблизи от зажигательного свода снабжен сквозным лазом с дверью.In addition, at least one of the side furnace screens near the incendiary arch is provided with a through hole with a door.

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."

Совокупность признаков формулы изобретения обеспечивает повышение тепловой эффективности котла, при этом признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач.The combination of features of the claims provides an increase in the thermal efficiency of the boiler, while the features of the distinctive part of the claims provide a solution to the following functional problems.

Признаки, указывающие, что «продольные параллельные верхние и нижние водяные коллекторы котла, выполненные в виде цельных труб длиной, равной суммарной длине топки и конвективного узла, с возможностью их использования как несущих балок», обеспечивают упрощение подготовки трубчатых заготовок для изготовления котла и повышают прочность его конструкции.Signs indicating that "longitudinal parallel upper and lower water collectors of the boiler, made in the form of solid pipes with a length equal to the total length of the furnace and convection unit, with the possibility of their use as load-bearing beams", simplify the preparation of tubular blanks for the manufacture of the boiler and increase the strength its designs.

Признаки, указывающие, что «конвективный узел содержит лучисто-конвективный и конвективный блоки», обеспечивают возможность максимально эффективного отбора тепла от исходящих газов по мере их остывания и формирование зазора между блоками для размещения воздухоподогревателей.Signs indicating that the "convective assembly contains radiant-convective and convective blocks", provide the most efficient heat removal from the exhaust gases as they cool and the formation of a gap between the blocks to accommodate air heaters.

Признаки, указывающие, что лучисто-конвективный и конвективный блоки содержат «конвективные газоходы, соответственно, один и три, снабженные теплообменными поверхностями, содержащими поперечно обтекаемые трубные пучки шахматной компоновки», обеспечивают значительный рост интенсивности теплообмена между дымовыми газами и нагреваемой водой.Signs indicating that the radiant convective and convective blocks contain "convective flues, respectively, one and three, equipped with heat exchange surfaces containing transversely streamlined tube bundles of a chess arrangement", provide a significant increase in the intensity of heat transfer between flue gases and heated water.

Признаки, указывающие, что «лучисто-конвективный блок образован первой и второй газоплотными плавниковыми трубчатыми панелями, первая из которых составляет задний фронт топки, а вторая образует первую стенку зазора между лучисто-конвективным и конвективным блоками», описывают конструкцию лучисто-конвективного блока и его «привязку» в конструкции котла.Signs indicating that “the radiant-convective block is formed by the first and second gas-tight fin tubular panels, the first of which is the rear front of the furnace, and the second forms the first wall of the gap between the radiant-convective and convective blocks”, describe the design of the radiant-convective block and its "Binding" in the design of the boiler.

Признаки, указывающие, что «конвективный блок содержит три конвективных газохода, образованных второй газоплотной стенкой зазора, двумя промежуточными газоплотными плавниковыми трубчатыми панелями и торцовой плавниковой трубчатой панелью, контактирующей с торцовой стенкой котла» описывают конструкцию конвективного блока, обеспечивающего удлинение пути исходящих газов и значительный рост интенсивности теплообмена между дымовыми газами и нагреваемой водой, также «привязку» блока в конструкции котла.Signs indicating that the “convective unit contains three convective flues formed by a second gas-tight gap wall, two intermediate gas-tight fin tubular panels and an end fin tubular panel in contact with the end wall of the boiler” describe the construction of the convective block, which provides an extension of the path of the outgoing gases and significant growth heat exchange between flue gases and heated water, as well as the “binding” of the unit in the boiler design.

Признаки, указывающие, что «в зазоре между лучисто-конвективным и конвективным блоками, над золосборником, установлен воздухоподогреватель с поперечным одноходовым потоком дымовых газов» обеспечивают отбор тепла исходящих газов на подогрев воздуха подаваемого в топку, а локализация воздухоподогревателя над золосборником, с учетом признака «центральный перепускной коллектор расположен выше других», способствует освобождению исходящих газов от частиц золы.Signs indicating that “in the gap between the radiant convective and convective blocks, above the ash pan, there is an air heater with a transverse one-way flow of flue gases”, the heat of the exhaust gases is taken to heat the air supplied to the furnace, and the localization of the air heater above the ash pan, taking into account the sign “ the central bypass collector is located above the others, ”helps release exhaust gases from ash particles.

Признаки, указывающие, что воздухоподогреватель «содержит входной и выходной коллекторы воздуха, параллельные верхним водяным коллекторам котла, при этом верхняя зона воздухоподогревателя выполнена в виде трех горизонтальных распределительных коллекторов, концы которых сообщены с входным и выходным коллекторами воздуха, которые разделены перемычками на изолированные друг от друга участки, причем нижняя зона воздухоподогревателя, содержит три горизонтальных нижних перепускных коллектора, выполненных в виде заглушенных на торцах труб, разделенных на изолированные друг от друга участки, перемычками, положение которых не совпадает с положением перемычек в распределительных коллекторах верхней зоны, кроме того, каждый распределительный коллектор сообщен с соответствующим ему перепускным коллектором воздухоподогревателя вертикальным трубным регистром», обеспечивают нисходяще-восходящее движение поступающего воздуха через элементы воздухоподогревателя и эффективный съем тепла на подогрев дутьевого воздуха.Signs indicating that the air heater "contains the inlet and outlet air collectors parallel to the upper water collectors of the boiler, while the upper zone of the air heater is made in the form of three horizontal distribution manifolds, the ends of which are connected to the inlet and outlet air collectors, which are separated by jumpers on isolated from other sections, and the lower zone of the air heater, contains three horizontal lower bypass manifolds, made in the form of muffled at the ends of the tr ub, divided into sections isolated from each other, by jumpers, the position of which does not coincide with the position of the jumpers in the distribution manifolds of the upper zone, in addition, each distribution manifold is connected to the corresponding bypass manifold of the air heater by a vertical pipe register ”, provide downward-upward movement of the incoming air through the elements of the air heater and the effective removal of heat to heat the blast air.

Признаки, указывающие, что «входной коллектор сообщен с источником наружного воздуха», обеспечивают подвод воздуха в воздухоподогреватель.Signs indicating that “the inlet manifold is in communication with the outdoor air source” provide air to the air heater.

Признаки, указывающие, что «выходной коллектор воздухоподогревателя, посредством подающего воздуховода нагретого воздуха сообщен с объемом подтопочного пространства между фронтовым экраном и вертикальной перегородкой, изолирующей его от остального подтопочного пространства», обеспечивают повышение теплопроизводительности топки.Signs indicating that “the output collector of the air heater, by means of the heated air supply duct, is connected with the volume of the underflow space between the front screen and the vertical partition that isolates it from the rest of the underflow space”, provide an increase in the heating capacity of the furnace.

Признаки второго пункта формулы изобретения обеспечивают возможность обслуживания соответствующей зоны топки.The features of the second claim provide the ability to service the corresponding zone of the furnace.

На фиг. 1 показан продольный вертикальный разрез котла; на фиг. 2 указан узел Г; на фиг. 3 показан горизонтальный разрез Б-Б конвективного узла в плане котла; на фиг. 4 показан узел Д; на фиг. 5 показан поперечный разрез В-В воздухоподогревателя; на фиг. 6 поперечный разрез конвективного узла 1-1.In FIG. 1 shows a longitudinal vertical section through a boiler; in FIG. 2 indicates the node G; in FIG. 3 shows a horizontal section BB of the convection unit in terms of the boiler; in FIG. 4 shows the node D; in FIG. 5 shows a cross-section BB of an air heater; in FIG. 6 is a cross-sectional view of the convection assembly 1-1.

На чертежах показаны: фундамент 1, на котором смонтированы топка 2 и примыкающий к ней конвективный узел 3, при этом пространство топки снизу ограничено наклонной переталкивающей топочной решеткой 4 и снабжено топочными экранами, выполненными в виде трубных панелей, гидравлически связанных с соответствующими двумя верхними 5 и 6 и двумя нижними 7 и 8 продольными коллекторами котла, фронтовой трубный экран 9, горизонтальный зажигательный свод 10, при этом конвективный узел содержит лучисто-конвективный 11 и конвективный 12 блоки, конвективные газоходы 13, теплообменные поверхности 14, первая 15 и вторая 16 газоплотные плавниковые трубчатые панели лучисто-конвективного узла 11, зазор 17 между лучисто-конвективным 11 и конвективным 12 блоками, вторая газоплотная трубчатая панель 18 зазора 17, промежуточные газоплотные плавниковые трубчатые панели 19, торцовая плавниковая трубчатая панель 20, золосборник 21, воздухоподогреватель 22, его входной 23 и выходной 24 коллекторы воздуха, горизонтальные распределительные коллекторы 25, их перемычки 26, горизонтальные нижние перепускные коллекторы 27, их перемычки 28, вертикальные трубные регистры 29 воздухоподогревателя 22, источник наружного воздуха 30, подающий воздуховод нагретого воздуха 31, объем подтопочного пространства 32, примыкающий к фронтовому трубному экрану 9, перегородка 33 подтопочного пространства, сквозной лаз 34, трубные пучки 35 шахматной компоновки, их верхние 36 и нижние 37 поперечные коллекторы.The drawings show: the foundation 1, on which the furnace 2 and the adjacent convective assembly 3 are mounted, while the furnace space is bounded from below by an inclined repulsive furnace lattice 4 and equipped with furnace screens made in the form of tube panels hydraulically connected to the corresponding two upper 5 and 6 and two lower 7 and 8 longitudinal collectors of the boiler, front tube screen 9, horizontal incendiary vault 10, while the convective assembly contains radiant-convective 11 and convective 12 blocks, convective inlets 13, heat exchange surfaces 14, first 15 and second 16 gas-tight fin tubular panels of the radiant-convective assembly 11, gap 17 between the radiant-convective 11 and convective 12 blocks, second gas-tight tubular panel 18 of the gap 17, intermediate gas-tight fin tubular panels 19, end fin tubular panel 20, ash collector 21, air heater 22, its inlet 23 and outlet 24 air collectors, horizontal distribution manifolds 25, their jumpers 26, horizontal lower bypass manifolds 27, their jumpers 28, vertical pipe registers 29 of the air heater 22, the source of external air 30, the supply duct of the heated air 31, the volume of the underflow space 32 adjacent to the front tube screen 9, the partition 33 of the underflow space, the through hole 34, the tube bundles 35 of the chess arrangement, their upper 36 and lower 37 transverse manifolds.

Котел водогрейный имеет прямоугольное поперечное сечение и включает фундамент 1, на котором смонтированы топка 2 и примыкающий к ней конвективный узел 3, при этом пространство топки 2 снизу ограничено наклонной переталкивающей топочной решеткой 4 и снабжено фронтовым трубным экраном 9, боковыми и потолочным топочными экранами (на чертежах не обозначены), выполненными в виде трубных панелей, гидравлически связанных с соответствующими двумя верхними 5 и 6 и двумя нижними 7 и 8 продольными коллекторами котла. Верхние 5 и 6 и два нижних 7 и 8 продольные коллекторы котла выполнены параллельными в виде цельных труб длиной, равной суммарной длине топки и конвективного узла, с возможностью их использования как несущих балок, что уменьшает объем заготовительных и сварочных работ при изготовления котла.The boiler has a rectangular cross section and includes a foundation 1, on which a furnace 2 and an adjacent convective assembly 3 are mounted, while the space of the furnace 2 is bounded from below by an inclined pusher furnace grate 4 and is equipped with a front tube screen 9, side and ceiling furnace screens (on drawings are not indicated), made in the form of pipe panels, hydraulically connected to the corresponding two upper 5 and 6 and two lower 7 and 8 longitudinal collectors of the boiler. The upper 5 and 6 and two lower 7 and 8 longitudinal collectors of the boiler are made parallel in the form of solid pipes with a length equal to the total length of the furnace and convection unit, with the possibility of their use as load-bearing beams, which reduces the amount of procurement and welding work in the manufacture of the boiler.

Над наклонной переталкивающей топочной решеткой 4, над ее участком, примыкающим к фронтовому экрану 9, смонтирован горизонтальный зажигательный свод 10 из теплостойкого, теплоаккумулирующего материала, например, шамота.A horizontal incendiary vault 10 of heat-resistant, heat-accumulating material, for example, fireclay, is mounted above an inclined repulsive furnace grate 4, above its portion adjacent to the front screen 9.

Задняя стенка топки 2 образована первой газоплотной плавниковой трубчатой панелью 15 лучисто-конвективного узла. Лучисто-конвективный блок 11 содержит один конвективный газоход 13, снабженный теплообменными поверхностями, содержащими поперечно обтекаемые трубные пучки шахматной компоновки, и размещен между первой 15 и второй 16 газоплотными плавниковыми трубчатыми панелями, причем вторая панель 16 одновременно является первой стенкой зазора 17 между лучисто-конвективным 11 и конвективным 12 блоками.The rear wall of the furnace 2 is formed by the first gas-tight fin tubular panel 15 of the radiant-convective assembly. The radiant-convection unit 11 contains one convective gas duct 13, provided with heat-exchange surfaces containing transversely streamlined tube bundles of a chessboard arrangement, and is located between the first 15 and second 16 gas-tight fin tubular panels, the second panel 16 being simultaneously the first wall of the gap 17 between the radiant convective 11 and convective 12 blocks.

Конвективный блок 12 содержит три конвективных газохода 13, снабженных теплообменными поверхностями, содержащими поперечно обтекаемые трубные пучки шахматной компоновки, образован второй газоплотной трубчатой панелью 18 зазора 17, двумя промежуточными газоплотными плавниковыми трубчатыми панелями 19 и торцовой плавниковой трубчатой панелью 20, непосредственно контактирующей с торцовой стенкой котла (на чертеже не обозначена).The convective unit 12 contains three convective flues 13, provided with heat-exchange surfaces containing transversely streamlined tube bundles of a chessboard arrangement, formed by a second gas-tight tubular panel 18 of the gap 17, two intermediate gas-tight fin tubular panels 19 and an end fin tubular panel 20 directly contacting the boiler end wall (not indicated in the drawing).

В зазоре 17 между лучисто-конвективным 11 и конвективным 12 блоками над золосборником 21 установлен воздухоподогреватель 22 с поперечным одноходовым потоком дымовых газов. Воздухоподогреватель 22 содержит входной 23 и выходной 24 коллекторы воздуха, параллельные верхним водяным коллекторам котла 5 и 6. Верхняя зона воздухоподогревателя 22 выполнена в виде трех горизонтальных распределительных коллекторов 25, концы которых сообщены с входным 23 и выходным 24 коллекторами воздуха, и которые разделены перемычками 26 на изолированные друг от друга участки. Нижняя зона воздухоподогревателя 22 содержит три горизонтальных нижних перепускных коллектора 27, выполненных в виде заглушенных на торцах труб, разделенных на изолированные друг от друга участки, перемычками 28, положение которых не совпадает с положением перемычек 26 в горизонтальных распределительных коллекторах 25 верхней зоны. Кроме того, каждый горизонтальный распределительный коллектор 25 сообщен с соответствующим ему перепускным коллектором 27 вертикальным трубным регистром 29.In the gap 17 between the radiant-convective 11 and convective 12 blocks above the ash pan 21, an air heater 22 is installed with a transverse one-way flow of flue gases. The air heater 22 contains an inlet 23 and an outlet 24 air collectors parallel to the upper water collectors of the boiler 5 and 6. The upper zone of the air heater 22 is made in the form of three horizontal distribution manifolds 25, the ends of which are in communication with the inlet 23 and output 24 of the air collectors, and which are separated by jumpers 26 to sections isolated from each other. The lower zone of the air heater 22 contains three horizontal lower bypass manifolds 27, made in the form of plugs at the ends of the pipes, divided into sections isolated from each other, by jumpers 28, the position of which does not coincide with the position of the jumpers 26 in the horizontal distribution manifolds 25 of the upper zone. In addition, each horizontal distribution manifold 25 is in communication with a corresponding bypass manifold 27 vertical pipe register 29.

Кроме того, входной коллектор 23 воздухоподогревателя 22 сообщен с источником наружного воздуха 30, а его выходной коллектор 24 посредством подающего воздуховода нагретого воздуха 31 сообщен с объемом подтопочного пространства 32 между фронтовым экраном 9 и вертикальной перегородкой 33, изолирующей его от остального подтопочного пространства.In addition, the inlet manifold 23 of the air heater 22 is in communication with the external air source 30, and its outlet manifold 24 is in communication with the heated air supply duct 31 with the volume of the underflow space 32 between the front screen 9 and the vertical partition 33, isolating it from the rest of the underflow space.

Кроме того, по меньшей мере, один из боковых топочных экранов вблизи от зажигательного свода 10 снабжен сквозным лазом 34 с дверью.In addition, at least one of the side furnace screens near the incendiary vault 10 is provided with a through hole 34 with a door.

Боковые топочные экраны выполнены в виде двух симметричных трубных панелей, гидравлически связанных с верхними 5 или 6 и соответственно нижними 7 и 8 продольными коллекторами котла с возможностью последовательного восходящего и нисходящего движения воды по ним.Lateral furnace screens are made in the form of two symmetrical tube panels hydraulically connected to the upper 5 or 6 and, respectively, lower 7 and 8 longitudinal collectors of the boiler with the possibility of successive upward and downward movement of water along them.

Потолочный топочный экран и фронтовой трубный экран 9 выполнены с возможностью обеспечения двухпоточного движения нагреваемой воды в котле и выход нагреваемой среды на заднем фронте котла.The ceiling furnace screen and the front pipe screen 9 are configured to provide two-stream movement of the heated water in the boiler and the output of the heated medium at the trailing edge of the boiler.

Повышение тепловой эффективности работы котла осуществляется путем увеличения теплового напряжения зеркала горения топки при сжигании бурых углей с повышенным влагосодержанием и возрастанием интенсификации теплообмена в конвективном блоке.Increasing the thermal efficiency of the boiler is carried out by increasing the thermal voltage of the combustion mirror of the furnace during the combustion of brown coal with increased moisture content and increasing the intensification of heat transfer in the convection unit.

Улучшение работы топки обеспечивается раздельной подачей дутьевого воздуха: горячего - под наклонную переталкивающую колосниковую решетку 4, в зону испарения и горения летучих (примыкающую к фронтовому экрану 9) и неподогретого - в, изолированную от нее газоплотной перегородкой 33, зону выгорания кокса и охлаждения шлака.Improving the operation of the furnace is provided by a separate supply of blast air: hot - under the inclined repulsive grate 4, into the zone of volatilization and evaporation of volatile (adjacent to the front screen 9) and unheated - into the coke burnout and slag cooling zone isolated from it by the gas tight partition 33.

На Фиг. 4 показан узел Д конвективного блока в плане котла, отражающий его конструкцию, обусловливающую повышение интенсивности теплообмена до 25% в сравнении с коридорным пучком, что достигается увеличением скорости движения газов между трубками шахматного пучка путем уменьшения его поперечного шага в результате установки максимально плотной компоновки труб в пучке в виде ромбического квадрата, что достигается установкой вертикальных двух соседних рядов труб 29 шахматного пучка в единые верхние распределительные коллекторы 25 и нижние горизонтальные перепускные коллекторы 27. Предлагаемая конструкция принципиально отличается от известных водогрейных котлов типа КВ-ТС, КВ-ГМ, отличающихся сложностью изготовления, наличием продольно обтекаемых участков пучка. Кроме того наличие зазоров 5 между коллекторами 25 и 27 обеспечивают надежную механическую чистку трубного пучка через них от золовых отложений и их удаления в зоне нижних горизонтальных коллекторов 27.In FIG. Figure 4 shows the unit D of the convection unit in terms of the boiler, reflecting its design, which leads to an increase in heat transfer intensity up to 25% in comparison with the corridor beam, which is achieved by increasing the speed of gases between the tubes of a chess beam by reducing its transverse step as a result of setting the most dense pipe arrangement in a beam in the form of a rhombic square, which is achieved by installing vertical two adjacent rows of pipes 29 of a chess beam in a single upper distribution manifolds 25 and lower horizons total bypass manifolds 27. The proposed design is fundamentally different from the known hot water boilers of the KV-TS, KV-GM type, which are distinguished by the complexity of manufacturing and the presence of longitudinally streamlined sections of the beam. In addition, the presence of gaps 5 between the collectors 25 and 27 provide reliable mechanical cleaning of the tube bundle through them from ash deposits and their removal in the area of the lower horizontal collectors 27.

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

После закрепления на фундаменте 1 котла, состоящего из топки 2 и конвективного узла 3, монтируют остальные узлы и агрегаты, необходимые для работы котла, подключают его к источнику воды и потребителям горячего водоснабжения. Сжигание топлива осуществляется известным образом в топке 2.After fixing on the foundation 1 of the boiler, consisting of the furnace 2 and the convection unit 3, the remaining components and assemblies necessary for the operation of the boiler are mounted, they are connected to a water source and to consumers of hot water supply. The combustion of fuel is carried out in a known manner in the furnace 2.

Подача топлива на наклонную переталкивающую решетку 4 осуществляется из топливного бункера (конструкция бункера, механизм подачи топлива и привода решетки не рассматриваются, так как они являются отдельными узлами, которыми комплектуется котел).The fuel supply to the inclined pusher lattice 4 is carried out from the fuel hopper (the design of the hopper, the fuel supply mechanism and the grill drive are not considered, since they are separate units that complete the boiler).

Горизонтальный зажигательный свод 10 (за счет своего объема, сформированного из шамота (в том числе из шамотного кирпича) «работает» как теплоаккумулирующий объем в полости топки 2, что значительно повышает интенсивность возгорания влажных топлив, в особенности бурых углей, за счет отдачи топливу аккумулированного тепла и обеспечения его сушки и дополнительного прогрева.The horizontal incendiary vault 10 (due to its volume formed from fireclay (including fireclay bricks) "works" as a heat-accumulating volume in the cavity of the furnace 2, which significantly increases the rate of ignition of wet fuels, especially brown coal, due to the return of accumulated fuel heat and ensure its drying and additional heating.

Дымовые газы, содержащие в своем объеме частицы золы, из пространства топки 2 попадают в лучисто-конвективный блок 11 конвективного узла 3 - через окно, выполненное сбоку (на чертежах не обозначено), первой газоплотной плавниковой трубчатой панели 15 лучисто-конвективного узла блока 11, конвективный газоход 13 которого обеспечивает (из-за интенсивного лучисто-конвективного теплообмена) предварительное охлаждение дымовых газов и уменьшение вследствие этого их объема и, как следствие, снижение скорости движения. На выходе из лучисто-конвективного блока 11 за окном (на чертежах не обозначено) второй газоплотной плавниковой трубчатой панели 16 расположен зазор 17 между лучисто-конвективным 11 и конвективным 12 блоками, «работающий», как расширительная камера, в которой смонтирован воздухоподогреватель 22 и в которой в результате резкого падения скорости дымовых газов происходит интенсивное выпадение основной массы летучей золы, которая осаждается в золосборник 21, свободно проходя через щели между горизонтальными нижними перепускными коллекторами 27 воздухоподогревателя 22. Из золосборника 21 по мере накопления зола удаляется в золовой канал (на чертежах не показано).Flue gases containing ash particles in their volume from the furnace 2 space enter the radiant-convection unit 11 of the convective assembly 3 - through a window made to the side (not indicated in the drawings) of the first gas-tight fin tubular panel 15 of the radiant-convection assembly of block 11, the convective gas duct 13 of which provides (due to the intense radiant-convective heat transfer) preliminary cooling of the flue gases and, consequently, their volume reduction and, as a consequence, a decrease in the speed of movement. At the exit of the radiant-convection unit 11 outside the window (not shown in the drawings) of the second gas-tight fin tubular panel 16, there is a gap 17 between the radiant-convective 11 and convective 12 units, “working” as an expansion chamber in which the air heater 22 and which, as a result of a sharp drop in the speed of flue gases, the main mass of fly ash is intensively deposited, which is deposited in the ash pan 21, freely passing through the cracks between the horizontal lower bypass collectors 27 air heater 22. From the ash pan 21, as ash accumulates, ash is removed into the ash channel (not shown in the drawings).

В процессе перемещения газов последние отдают свою теплоту воде, прокачиваемой через теплоснимающие элементы котла.In the process of moving gases, the latter give their heat to the water pumped through the heat-removing elements of the boiler.

При этом вода в теплоснимающих элементах движется известным образом: после входа в котел попадает в полость задней поперечной связи, затем через продольные горизонтальные трубы потолочного экрана попадает в полость передней поперечной связи (на чертежах не обозначены), откуда попадает в вертикальные трубы фронтового трубного экрана 9 передается на нижние (7 и 8) продольные коллекторы котла и проходит по боковым топочным экранам (на чертежах не обозначены) топки 2 двумя симметричными потоками, совершая подъемно-опускные движения по секциям, образованным вертикальными трубными панелями боковых топочных экранов. Далее вода попадает в конвективный узел 3, оказываясь в его поперечно обтекаемых трубных пучках шахматной компоновки, далее горячая вода через верхний поперечный прямолинейный коллектор (на чертежах не обозначен), расположенный у торцовой стенки котла, перенаправляется на тот из продольных верхних коллекторов 5 или 6, который предназначен для выдачи горячей воды из котла.At the same time, the water in the heat-removing elements moves in a known manner: after entering the boiler it enters the cavity of the rear transverse connection, then through the longitudinal horizontal pipes of the ceiling screen it enters the cavity of the front transverse connection (not indicated in the drawings), from where it enters the vertical pipes of the front pipe screen 9 it is transferred to the lower (7 and 8) longitudinal collectors of the boiler and passes along the side furnace screens (not indicated in the drawings) of the furnace 2 with two symmetrical flows, making lifting and lowering movements in sections formed by vertical pipe panels of the side combustion screens. Next, the water enters the convection unit 3, appearing in its transversely streamlined tube bundles of a chess arrangement, then the hot water through the upper transverse rectilinear collector (not indicated in the drawings) located at the end wall of the boiler is redirected to that of the longitudinal upper collectors 5 or 6, which is designed to dispense hot water from the boiler.

Конвективные газоходы 13 обеспечивают движение газов до выходного дымового короба котла, что обеспечивает при проходе газами поворотов в движении выпадение из газового потока летучей золы. Это, в свою очередь, уменьшает объем золы выбрасываемой в атмосферу.Convective flues 13 provide the movement of gases to the exhaust chimney of the boiler, which ensures the passage of gas turns in motion, the loss of fly ash from the gas stream. This, in turn, reduces the amount of ash emitted into the atmosphere.

Механическая очистка трубных поверхностей конвективных газоходов осуществляется через двери, выполненные в боковых стенках конвективной части котла (на чертежах не показано). Удаление шлака из топки 2 и золы, выпавшей в конвективных газоходах 13 и в зазоре 17, может быть осуществлено различными способами в зависимости от конструкции топочного устройства. В данном техническом решении сброс шлака осуществляется в канал золоудаления (на чертежах не обозначен).Mechanical cleaning of the pipe surfaces of convective flues is carried out through doors made in the side walls of the convective part of the boiler (not shown in the drawings). The removal of slag from the furnace 2 and ash deposited in the convective flues 13 and in the gap 17 can be carried out in various ways, depending on the design of the furnace device. In this technical solution, slag is discharged into the ash removal channel (not indicated in the drawings).

Вертикальные трубы, составляющие трубные пучки конвективного узла 3, а также его боковых экранов и боковых экранов топки 2 имеют одинаковую длину, и не требуют индивидуальных шаблонов. Также длина горизонтальных трубчатых поперечных связей (верхних и нижних) одинакова, кроме того, верхний и нижний поперечные коллекторы имеют одинаковую длину. Это позволяет рационально использовать объем конвективных газоходов, а также упрощает изготовление конвективного узла 3.The vertical pipes constituting the tube bundles of the convection unit 3, as well as its side screens and side screens of the furnace 2, have the same length and do not require individual patterns. Also, the length of the horizontal tubular transverse connections (upper and lower) is the same, in addition, the upper and lower transverse collectors have the same length. This allows you to rationally use the volume of convective flues, and also simplifies the manufacture of convective unit 3.

Подогрев воздуха осуществляют следующим образом.Heated air is as follows.

Во входной коллектор 23 воздухоподогревателя 22 от источника наружного воздуха 30 (нагнетательного вентилятора) подают наружный (холодный) воздух который далее попадает в горизонтальные распределительные коллекторы 25, которые разделены перемычками 2 6 на изолированные друг от друга участки. Из участков распределительных коллекторов 25, примыкающих к входному коллектору 23 воздухоподогревателя 22, воздух опускается вниз по вертикальным трубным регистрам 29 к участкам нижних перепускных коллектора 27 (на чертеже - левым). Поскольку его длина больше длины исходного участка распределительного коллектора 25, воздух далее вытесняется вверх по вертикальным трубным регистрам 29 примыкающим к следующему участку распределительного коллектора 25, далее по такой же схеме вновь опускается вниз, а затем поднимается вверх к выходному 24 коллектору воздуха. В процессе перемещения воздуха по упомянутым участкам воздухоподогревателя 22 он нагревается за счет тепла стенок его деталей, нагретых поперечным одноходовым потоком дымовых газов, проходящих через зазор 17 и, соответственно, через воздухоподогреватель 22.In the inlet manifold 23 of the air heater 22 from the source of the outdoor air 30 (blower fan), external (cold) air is supplied which then enters the horizontal distribution manifolds 25, which are separated by jumpers 2 6 into sections isolated from each other. From sections of the distribution manifolds 25 adjacent to the inlet manifold 23 of the air preheater 22, air flows down the vertical pipe registers 29 to the sections of the lower bypass manifold 27 (left in the drawing). Since its length is longer than the length of the initial section of the distribution manifold 25, the air is then forced out upward along the vertical pipe registers 29 adjacent to the next section of the distribution manifold 25, then it goes down again in the same way, and then rises up to the outlet 24 of the air manifold. In the process of moving air through the mentioned sections of the air heater 22, it is heated due to the heat of the walls of its parts, heated by a transverse single-pass stream of flue gases passing through the gap 17 and, accordingly, through the air heater 22.

Далее посредством подающего воздуховода нагретого воздуха 31, нагретый воздух попадает в объем подтопочного пространства 32 между фронтовым экраном 9 и вертикальной перегородкой 33, изолирующей его от остального подтопочного пространства».Further, by means of the heated air supply duct 31, the heated air enters the volume of the underflow space 32 between the front screen 9 and the vertical partition 33, isolating it from the rest of the underflow space. "

За счет отдачи топливу тепла дутьевого газа интенсифицируется его сушка и дополнительный прогрев.Due to the return of heat from the blast gas to the fuel, its drying and additional heating are intensified.

Claims

1. A hot-water boiler of rectangular cross-section, including a foundation, on which a firebox and an adjacent convective unit are mounted, while the furnace space is bounded below by an inclined repulsive furnace grate and is equipped with furnace screens made in the form of tube panels hydraulically connected to the corresponding two upper and two lower longitudinal collectors of the boiler, the convection unit is equipped with heat-exchange surfaces containing transversely streamlined tube bundles, hydraulically connected with longitudinal collectors of the boiler, while the furnace body and convection unit are supported on a single support foundation frame and fastened to it, for which the upper and lower longitudinal collectors of the boiler are made as common elements of the furnace and convection assembly, in addition, above the inclined repulsive grille, above a section adjacent to the front screen is mounted horizontal incendiary arch of heat-resistant heat-storage material, characterized in that the longitudinal parallel upper and lower water collectors of the boiler, filled in the form of solid pipes with a length equal to the total length of the furnace and convection unit, with the possibility of using them as load-bearing beams, the convective unit contains radiant-convective and convective blocks containing convective flues, one and three, respectively, equipped with heat-exchange surfaces containing transversely streamlined tube bundles of a chessboard arrangement, the radiant convective block being formed by the first and second gas-tight fin tubular panels, the first of which is the trailing edge t of the furnace, and the second one forms the first wall of the gap between the radiant-convective and convective blocks, in addition, the convective block contains three convective gas ducts formed by the second gas-tight wall of the gap, two intermediate gas-tight fin tubular panels and an end fin tubular panel in contact with the end wall of the boiler in this case, in the gap between the radiant convective and convective blocks above the ash collector, an air heater is installed with a transverse one-way flow of flue gases, which contains inlet and outlet air collectors parallel to the upper water collectors of the boiler, while the upper zone of the air heater is made in the form of three horizontal distribution manifolds, the ends of which are connected to the inlet and outlet air collectors and which are divided by jumpers into sections isolated from each other, the lower zone of the air heater contains three horizontal lower bypass manifolds, made in the form of tubes plugged at the ends, divided into isolated from each other there are jumpers with jumpers whose position does not coincide with the position of the jumpers in the distribution manifolds of the upper zone; in addition, each distribution manifold is connected to the corresponding bypass manifold of the air heater by a vertical pipe register, in addition, the input collector is connected to the external air source, and the output collector of the heater through the supply the heated air duct communicates with the volume of the underflow space between the front screen and the vertical partition th isolating it from the rest of the flooding space.

2. The boiler according to claim 1, characterized in that at least one of the side furnace screens near the incendiary arch is equipped with a through hole with a door.