RU2722493C1

RU2722493C1 - Boiler with forced circulation

Info

Publication number: RU2722493C1
Application number: RU2020101930A
Authority: RU
Inventors: Ришат Сафуанович Шаймухаметов
Original assignee: Ришат Сафуанович Шаймухаметов
Priority date: 2020-01-17
Filing date: 2020-01-17
Publication date: 2020-06-01

Abstract

FIELD: heating equipment.

SUBSTANCE: invention relates to heat engineering and can be used in production of direct-flow steam and hot-water boilers to produce heat and steam. Boiler with forced circulation contains furnace chamber and located behind it convective part made of several parallel arranged two-section packets, each section comprises a pair of adjacent collectors interconnected by U-shaped pipes, distributed along height with a gap relative to each other with possibility of arrangement of U-shaped pipes of one section in the gap of the other section, wherein from below and from above each packet is closed by membrane tubes connected to corresponding section collectors, adjacent collectors of adjacent packs arranged on one side are interconnected by external adapters to form single water path communicated with collector of furnace chamber on one side, and on the other side – with supply main line.

EFFECT: technical result is simplification of boiler manufacturing and assembly with increase of its operation efficiency without increase of power.

1 cl, 13 dwg

Description

Изобретение относиться к области теплотехники и может быть использовано при создании прямоточных паровых и водогрейных котлов для получения тепла и пара.The invention relates to the field of heat engineering and can be used to create once-through steam and hot water boilers for heat and steam.

Известен котел с принудительной циркуляцией, содержащий топочную камеру из экранных труб и расположенную за ней конвективную часть, выполненную из нескольких параллельно расположенных пакетов, образованных из вертикальных коллекторов, которые соединены между собой сверху и снизу горизонтальными трубами, а между ними горизонтальными оребренными или гладкими трубами, соединенными между собой зигзагообразно через переходники, где один конец змейки приварен к одному коллектору, а другой - к другому вертикальному коллектору, таким образом что при расположении пакетов в ряд трубы, соединенные зигзагообразно, располагаются в шахматном порядке относительно аналогичных труб соседнего пакета, при этом сами пакеты соединены между собой также зигзагообразно через переходники, приваренные к вертикальным коллекторам (патент RU №2696418, кл. F24H 1/12, опубл. 01.08.2019).Known boiler with forced circulation, containing a combustion chamber of screen tubes and a convective part located behind it, made of several parallel stacks formed of vertical collectors, which are connected to each other by horizontal pipes from above and below, and horizontal finned or smooth pipes between them, interconnected in a zigzag manner through adapters, where one end of the snake is welded to one collector and the other to the other vertical collector, so that when the packages are arranged in a row, the pipes connected in a zigzag pattern are staggered relative to similar pipes of the neighboring package, while the packages are also interconnected in a zigzag manner through adapters welded to vertical collectors (patent RU No. 2696418, class F24H 1/12, publ. 01.08.2019).

Недостатком известного котла с принудительной циркуляцией является трудоемкость изготовления и ремонта, обусловленная большим количеством неудобных сварочных и сборочных работ, а также недостаточным КПД вследствие неплотного расположения труб в конвективной части и большого гидравлического сопротивления при одинаковых размерах.A disadvantage of the known boiler with forced circulation is the complexity of manufacturing and repair, due to the large number of inconvenient welding and assembly work, as well as insufficient efficiency due to the loose arrangement of pipes in the convective part and large hydraulic resistance with the same dimensions.

Технической проблемой изобретения является устранение отмеченных недостатков. Технический результат заключается в упрощении изготовления и сборки котла с повышением экономичности его работы без увеличения мощности.The technical problem of the invention is the elimination of the noted disadvantages. The technical result consists in simplifying the manufacture and assembly of the boiler with increasing the efficiency of its operation without increasing power.

Проблема решается, а технический результат обеспечивается тем, что котел с принудительной циркуляцией содержит топочную камеру и расположенную за ней конвективную часть, выполненную из нескольких параллельно расположенных пакетов, составленных каждый из двух секций, содержащих каждая пару рядом расположенных коллекторов, сообщенных между собой U-образными трубами, распределенными по высоте с зазором друг относительно друга с возможностью размещения U-образных труб одной секции в зазоре другой секции, причем сверху и снизу каждый пакет закрыт мембранными трубами, соединенными с соответствующими коллекторами секций, смежные коллекторы соседних пакетов, расположенные по одну сторону соединены между собой внешними переходниками с образованием единого водяного тракта, сообщенного с одной стороны с коллектором топочной камеры, а с другой - с подводящей магистралью.The problem is solved, and the technical result is ensured by the fact that the boiler with forced circulation contains a combustion chamber and a convective part located behind it, made of several parallel-mounted packages made up of each of two sections containing each pair of adjacent collectors communicated between themselves by U-shaped pipes distributed in height with a gap relative to each other with the possibility of placing U-shaped pipes of one section in the gap of another section, with each package being closed by membrane pipes connected to the respective section collectors above and below, adjacent collectors of adjacent packages located on one side are connected between themselves by external adapters with the formation of a single water path, communicated on the one hand with the collector of the combustion chamber, and on the other with the supply line.

На фиг. 1 приведена аксонометрия котла с вертикальным расположением топочной камеры, вид спереди; на фиг. 2 - аксонометрия котла, вид сзади; на фиг. 3 - вид сбоку котла; на фиг. 4 - вид сзади котла; на фиг. 5 - разрез по А-А на фиг. 4; на фиг. 6 - разрез по В-В на фиг. 3; на фиг. 7 - аксонометрия пакета конвективной части; на фиг. 8 - вид спереди на пакет конвективной части; на фиг. 9 - аксонометрия разъединенных секций пакета; на фиг. 10 - вид спереди разъединенных секций пакета; на фиг. 11 - аксонометрия котла с горизонтальным расположением топочной камеры, вид спереди; на фиг. 12 - аксонометрия котла, вид сзади; на фиг. 13 - вид сбоку с указанием движения воды.In FIG. 1 shows a perspective view of a boiler with a vertical arrangement of the combustion chamber, front view; in FIG. 2 - perspective view of the boiler, rear view; in FIG. 3 - side view of the boiler; in FIG. 4 - rear view of the boiler; in FIG. 5 is a section along AA in FIG. 4; in FIG. 6 is a section along BB in FIG. 3; in FIG. 7 is a perspective view of the convective portion package; in FIG. 8 is a front view of the convection portion package; in FIG. 9 is a perspective view of the disconnected sections of the package; in FIG. 10 is a front view of the disconnected sections of the package; in FIG. 11 is a perspective view of a boiler with a horizontal combustion chamber, front view; in FIG. 12 - perspective view of the boiler, rear view; in FIG. 13 is a side view showing the movement of water.

Котел с принудительной циркуляцией содержит топочную камеру 1 и конвективную часть 2. Топочная камера выполнена из экранных труб 3 и коллекторов 4. Конвективная часть 2 выполнена из нескольких параллельно расположенных пакетов 16, составленных каждый из двух секций 5, содержащих каждая пару рядом расположенных коллекторов 6, сообщенных между собой U-образными теплообменными трубами 7, распределенными по высоте с зазором друг относительно друга с возможностью размещения U-образных труб одной секции в зазоре другой секции. Сверху и снизу пакеты закрыты мембранными трубами 8 соединенными в коллекторы секций 6. Смежные коллекторы соседних пакетов, расположенные по одну сторону, соединены между собой внешними переходниками 9 с образованием единого водяного тракта, сообщенного с одной стороны с коллектором 4 топочной камеры, а с другой - с подводящей магистралью 13. Котел оснащен воздушниками 10 и дренажами 11. Горячая вода из котла поступает к потребителю по магистрали 12 и возвращается обратно в котел по магистрали 13.The forced circulation boiler contains a combustion chamber 1 and a convective part 2. The combustion chamber is made of screen tubes 3 and collectors 4. The convective part 2 is made of several parallel packages 16, each made up of two sections 5, each containing a pair of adjacent collectors 6, interconnected by U-shaped heat exchange tubes 7, distributed in height with a gap relative to each other with the possibility of placing U-shaped tubes of one section in the gap of another section. Above and below the packages are closed by membrane pipes 8 connected to the collectors of sections 6. Adjacent collectors of neighboring packages located on one side are interconnected by external adapters 9 with the formation of a single water path connected on one side to the collector 4 of the combustion chamber, and on the other with a supply line 13. The boiler is equipped with air vents 10 and drains 11. Hot water from the boiler enters the consumer through line 12 and returns to the boiler via line 13.

Предлагаемый котел с принудительной циркуляцией в составе котельной (не показана) работает следующим образом. Топливо и воздух подаются через горелку 14 в топочную камеру 1, где топливо сгорает с выделением тепла. Продукты сгорания охлаждаются в конвективной части 2 и выбрасываются в дымовую трубу (не показана). Тепло, полученное при сгорании топлива, воспринимается водой через поверхности нагрева - коллекторы 4, экранные трубы 3, коллекторы секций 6 конвективной части, теплообменные трубы 7 и мембранные трубы 8.The proposed boiler with forced circulation in the boiler room (not shown) works as follows. Fuel and air are supplied through the burner 14 to the combustion chamber 1, where the fuel burns with heat. The combustion products are cooled in the convective part 2 and emitted into the chimney (not shown). The heat received during the combustion of fuel is absorbed by water through the heating surfaces — collectors 4, screen tubes 3, collectors of sections 6 of the convective part, heat transfer tubes 7 and membrane tubes 8.

Перегородки 15 в коллекторах топочной камеры заставляют воду менять направление движения по экранным трубам и расположены так, что потоки воды направляются по примерно одинаковому количеству труб 3. Это позволяет иметь одинаковую скорость воды в экранных трубах, за счет чего уменьшаются тепловые и гидравлические развертки в топочной части.Partitions 15 in the headers of the combustion chamber cause water to change the direction of movement along the screen pipes and are arranged so that the water flows are directed along approximately the same number of pipes 3. This allows you to have the same water speed in the screen pipes, thereby reducing thermal and hydraulic scans in the furnace part .

Теплоноситель от потребителя поступает через магистраль 13, затем нагреваясь в трубах 7 и 8, перемещается в другой вертикальный коллектор 6 той же секции пакета и затем через переходники 9 попадает в секцию следующего пакета и аналогично как и в первом пакете теплоноситель перемещается к другому коллектору того же пакета по трубам 6 и оребренным или гладким трубам 7, которые располагаются со смещением для образования шахматного порядка. Аналогично теплоноситель перемещается последовательно по всем расположенным по одну сторону секциям пакетов (количество пакетов определяется для каждого типа размера котла), расположенным параллельно друг к другу и из коллекторов 6 ближнего пакета к топочной камере перемещается также через переходники 9 в коллекторы 4 топочной камеры, откуда распределяется по экранным трубам топочной камеры, где догреваясь до заданной температуры, через магистраль 12 подается потребителю. Благодаря встречным потокам температур уходящих газов и теплоносителя в конвективной части, а также большой площади поверхности конвективной части за счет оребренных труб, расположенных в шахматном порядке достигается максимальный эффект теплопередачи и соответственно высокий КПД.The coolant from the consumer enters through the line 13, then heated in pipes 7 and 8, moves to another vertical collector 6 of the same section of the package and then through the adapters 9 enters the section of the next package and, similarly to the first package, the coolant moves to another collector of the same the package along the pipes 6 and finned or smooth pipes 7, which are offset to form a checkerboard pattern. Similarly, the coolant moves sequentially over all sections of packages located on one side (the number of packages is determined for each type of boiler size) located parallel to each other and from the collectors 6 of the nearest package to the combustion chamber also moves through adapters 9 to collectors 4 of the combustion chamber, from where it is distributed through the screen pipes of the combustion chamber, where, warming up to a predetermined temperature, through the highway 12 is supplied to the consumer. Due to the opposing temperature flows of the exhaust gases and the coolant in the convective part, as well as the large surface area of the convective part due to finned pipes arranged in a checkerboard pattern, the maximum heat transfer effect and, accordingly, high efficiency are achieved.

При эксплуатации, после остановки котла, для его опорожнения открываются дренажи 11, а при заполнении его водой открываются воздушники 10(при закрытых дренажах).During operation, after stopping the boiler, drainage 11 opens to empty it, and when filling it with water, air vents 10 open (with closed drains).

Таким образом, конструкция котла позволяет компактно разместить большую поверхность теплопередающей поверхности с возможностью хорошей циркуляции теплоносителя со встречными потоками температур уходящих газов и воды. Все это соответственно значительно повышает КПД котла, упрощает его конструкцию, повышает ремонтопригодность и экономичность в работе сравнительно с прототипом; дает возможность создания множества вариантов однотипных котлов различной мощности.Thus, the design of the boiler allows you to compactly place a large surface of the heat transfer surface with the possibility of good circulation of the coolant with opposing flows of temperature of the exhaust gases and water. All this, accordingly, significantly increases the efficiency of the boiler, simplifies its design, increases maintainability and economy in operation compared to the prototype; makes it possible to create many variants of the same type boilers of various capacities.

Claims

A forced circulation boiler containing a combustion chamber and a convective part located behind it, made of several parallel packages, characterized in that each package is composed of two sections, each containing a pair of adjacent collectors, interconnected by U-shaped pipes distributed over height with a gap relative to each other with the possibility of placing U-shaped pipes of one section in the gap of the other section, with each top and bottom closed by membrane pipes connected to the respective section collectors, adjacent collectors of adjacent packages located on one side are interconnected by external adapters with the formation of a single water path, communicated on the one hand with the collector of the combustion chamber, and on the other with the supply line.