RU5845U1

RU5845U1 - SECTIONAL WATER BOILER

Info

Publication number: RU5845U1
Application number: RU97100566/20U
Authority: RU
Inventors: Борис Еремеевич Акопьянц; Арон Иосифович Гольберг; Вадим Борисович Зверьков
Original assignee: Борис Еремеевич Акопьянц; Арон Иосифович Гольберг; Вадим Борисович Зверьков
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1997-01-10
Publication date: 1998-01-16

Abstract

Секционный водогрейный котел, включающий снабженные подводящим и отводящим патрубками верхний и нижний коллекторы, к которым подключены трубы экранов и конвективные поверхности нагрева, отличающийся тем, что экраны и конвективные поверхности нагрева выполнены в виде прямоугольных секций, подключенных нижними горизонтальными трубами к нижнему коллектору, а верхними горизонтальными трубами - к верхнему коллектору, при этом подводящий патрубок сообщен с нижними горизонтальными трубами части секций посредством струйных сопел, установленных в нижнем коллекторе, и по крайней мере с одной верхней горизонтальной трубой остальных секций - посредством струйного сопла, установленного в верхнем коллекторе.Sectional boiler, including upper and lower collectors equipped with inlet and outlet pipes, to which are connected pipe screens and convective heating surfaces, characterized in that the screens and convective heating surfaces are made in the form of rectangular sections connected by lower horizontal pipes to the lower collector, and the upper horizontal pipes - to the upper collector, while the inlet pipe is in communication with the lower horizontal pipes of the sections by means of jet nozzles, installed nnyh in the lower reservoir, and at least one upper horizontal pipe sections rest - by means of a jet nozzle mounted in the upper reservoir.

Description

СЕКЦИОННЫЙ ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛSECTIONAL WATER BOILER

Полезная модель относиться к области энергетики, а именно к водогрейным котлам малой и средней мощности.The utility model relates to the field of energy, namely to small and medium capacity hot water boilers.

Известна конструкция водогрейного котла, содержащая верхний и нижний барабаны, разделённые соответственно двумя и одной поперечными перегородками на отсеки, сообщённые между собой трубами конвективного пучка и боковых экранов, при этом первая перегородка верхнего барабана размещена в зоне боковых экранов на расстоянии от первой трубы последних, составляющем L ( 0,8...0,9) niSi, а вторая перегородка верхнего барабана расположена в одной плоскости с перегородкой нижнего барабана и выполнена с выступом, обращённым в сторону первой перегородки, длина и ширина которого составляет соответственно Н (1,0...1,2) Sa, В (0,3...0,4)D, где щ - число труб в боковом экране, Si - шаг труб в боковом экране, Sa - продольный шаг труб в конвективном пучке, D - внутренний диаметр барабана ( АС СССР №1529021, М. Кл.4 F24 Н 1/12).A known design of a boiler containing upper and lower drums, respectively divided by two and one transverse partitions into compartments, communicated between each other by convective beam tubes and side shields, while the first partition of the upper drum is located in the area of the side shields at a distance from the first pipes of the latter, which is L (0.8 ... 0.9) niSi, and the second baffle of the upper drum is located in the same plane as the baffle of the lower drum and is made with a protrusion facing the first partition, the length and width of which is respectively N (1.0 ... 1.2) Sa, B (0.3 ... 0.4) D, where u is the number of pipes in the side screen, Si is the pipe pitch in the side screen , Sa is the longitudinal pitch of the pipes in the convection beam, D is the inner diameter of the drum (USSR AC No. 1529021, M. Cl. 4 F24 H 1/12).

Недостатком данного котла является тот факт, что с помощью поперечных перегородок, установленных в барабанах, котёл разделяется на ряд контуров с последовательным подъёмно-опускным движением воды в них, при этом, как указано в описании к АС, скорость воды в опускных трубах в 10 - 15 раз выше, чем в подъёмных, так как трубы находятся в зонах высоких температур, что приводит к большим гидравлическим сопротивлениям, пропорциональным квадрату скорости. Кроме того, с установкой перегородок в барабанах ликвидируются продольные токи воды, охлаждающие обогреваемые участки барабанов и препятствующие отложению в них шлама.The disadvantage of this boiler is the fact that with the help of the transverse partitions installed in the drums, the boiler is divided into a number of circuits with a sequential lifting and lowering movement of water in them, while, as indicated in the description of the AC, the water speed in the lowering pipes is 10 - 15 times higher than in lifting, since the pipes are in high temperature zones, which leads to large hydraulic resistances proportional to the square of the speed. In addition, with the installation of partitions in the drums, longitudinal currents of water that cool the heated sections of the drums and prevent the deposition of sludge in them are eliminated.

Следует также отметить, что при внезапной остановке сетевых насосов может происходить запаривание части контуров котла, т. е. вскипание воды в них. В этом случае при последующем пуске происходит конденсация пара вIt should also be noted that during a sudden stop of the mains pumps, part of the boiler circuits may vaporize, i.e. boiling water in them. In this case, upon subsequent start-up, condensation of steam occurs in

трубной системе котла, что приводит к гидравлическим ударам и может вызвать разрушение элементов котла, арматуры и трубопроводов теплосети.boiler pipe system, which leads to water hammer and can cause destruction of boiler elements, fittings and heating pipelines.

Наличие двух барабанов, требующих для изготовления сложного технологического оборудования, усложняет конструкцию котла в целом.The presence of two drums, requiring complex technological equipment for the manufacture, complicates the design of the boiler as a whole.

Наиболее близким к предлагаемому водогрейному котлу является котёл, содержащий верхние и нижние коллекторы, снабжённые подводящим и отводящим патрубками и разделённые перегородками на отдельные отсеки, к которым подключены трубы экранов и конвективные поверхности нагрева. Котёл дополнительно снабжён собирающими трубопроводами с запорными органами, подключёнными к подводящему и отводящему патрубкам и сообщёнными через дополнительные отводы с отсеками коллекторов. Собирающие трубопроводы могут иметь переменное проходное сечение (АС СССР №974057, М. Кл.3 F24 Н 1/14 - Прототип).Closest to the proposed hot water boiler is a boiler containing upper and lower collectors, equipped with inlet and outlet pipes and separated by partitions into separate compartments, to which are connected the screen tubes and convective heating surfaces. The boiler is additionally equipped with collecting pipelines with locking elements connected to the inlet and outlet pipes and communicated through additional taps with collector compartments. Collecting pipelines may have a variable flow area (USSR AS No. 974057, M. Cl. 3 F24 H 1/14 - Prototype).

Этот котёл не содержит барабанов, что упрощает его конструкцию. Однако, здесь также использованы поперечные перегородки, но установленные в коллекторах. Перегородки, как и в предыдущем случае, разделяют котёл на ряд контуров с последовательным подъёмно-опускным движением воды в них.This boiler does not contain drums, which simplifies its design. However, transverse partitions are also used here, but installed in collectors. Partitions, as in the previous case, divide the boiler into a number of circuits with a successive lifting and lowering movement of water in them.

Опускное движение воды в котле происходит по необогреваемым или по обогреваемым трубам. Вариант с необогреваемыми опускными трубами приводит к перерасходу металла и утяжелению конструкции котла. В случае использования обогреваемых опускных труб приходится осуществлять опускное движение по тегоюнапряжённым трубам (даже по трубам топочной камеры), чтоThe downward movement of water in the boiler occurs through unheated or heated pipes. The option with unheated lowering pipes leads to an excessive consumption of metal and a heavier boiler design. In the case of using heated lowering pipes, it is necessary to carry out lowering movement along stressed pipes (even along the pipes of the combustion chamber), which

приводит к необходимости обеспечить повышенные скорости воды и, соответственно, приводит к увеличению гидравлического сопротивления котла.leads to the need to provide increased water speeds and, accordingly, leads to an increase in the hydraulic resistance of the boiler.

Другой указанный недостаток, связанный с наличием перегородок, а именно - отложение шлама в обогреваемых участках коллекторов, также сохраняется.Another indicated drawback associated with the presence of partitions, namely, the deposition of sludge in heated sections of the collectors, is also preserved.

Проблему запаривания котла авторы данного изобретения стараются преодолеть с помощью установки собирающих трубопроводов, сообщённых с отсеками коллекторов и с подводящим и отводящим патрубками. При этом с патрубками трубопроводы сообщены через запорные органы, которые следует при внезапном останове сетевых насосов быстро открыть во избежание запаривания котла. Требование быстрого вмешательства в работу котла приThe authors of the present invention try to overcome the problem of steaming the boiler by installing collecting pipelines in communication with the collector compartments and with the inlet and outlet pipes. At the same time, the pipelines are connected to the pipes through shutoff bodies, which should be quickly opened when the mains pumps are suddenly stopped in order to prevent the boiler from steaming. The requirement for quick intervention in the operation of the boiler when

внештатной ситуации осложняет схему перетока воды из котла в сеть и, как следствие этого, снижает его надёжность.an emergency situation complicates the flow of water from the boiler to the network and, as a result of this, reduces its reliability.

Таким образом, котёл обладает следующими недостатками - высокое гидравлическое сопротивление котла; возможность шламообразования в коллекторах и сложная схема организации перетока воды из котла в сеть для предотвращения его запаривания в случае внезапного останова сетевых насосов, что снижает надёжность котла.Thus, the boiler has the following disadvantages - high hydraulic resistance of the boiler; the possibility of sludge formation in the collectors and a complex scheme for organizing the flow of water from the boiler to the network to prevent it from steaming in the event of a sudden stop of the network pumps, which reduces the reliability of the boiler.

Заявляемое техническое решение позволяет сократить гидравлическое сопротивление котла за счёт осуществления опускного движения воды по наименее теплонапряжённым трубам, исключить шламообразование в коллекторах и повысить надёжность котла за счёт упрощения схемы перетока воды из котла в сеть в случае внезапного останова сетевых насосов.The claimed technical solution allows to reduce the hydraulic resistance of the boiler due to the downward movement of water through the least heat-stressed pipes, to eliminate sludge formation in the collectors and to increase the reliability of the boiler by simplifying the flow of water from the boiler to the network in the event of a sudden stop of the network pumps.

Предложен секционный водогрейный котёл, включающий снабжённые подводящим и отводящим патрубками верхний и нижний коллекторы, к которым подключены трубы экранов и конвективные поверхности нагрева, выполненные в виде прямоугольных секций, состоящих из вертикальных и горизонтальных труб. Секции подключены нижними горизонтальными трубами к нижнему коллектору, а верхними горизонтальными трубами - к верхнему коллектору. Подводящий патрубок сообщён с нижними горизонтальными трубами части секций посредством струйных сопел, установленных в нижнем коллекторе. По вертикальным трубам этих секций происходит подъёмное движение воды в котле. Для подъёмного движения целесообразно выбирать трубы экранов и первые по ходу газов трубы конвективного пучка, т. е. наиболее теплонапряжённые трубы. Подводящий патрубок также сообщён по крайней мере с одной верхней горизонтальной трубой остальных секций, не задействованных для подъёмного движения воды в котле, посредством струйного сопла, установленного в верхнем коллекторе, По вертикальным трубам этой секции (или секций) будет происходить опускное движение воды в котле. Количество секций, подключённых посредством струйных сопел, расположенных в верхнем коллекторе, определяется в каждом конкретном случае в зависимости от проходных сечений секции. В секциях, не снабжённых струйными соплами, может происходить как подъёмное, так и опускное движение воды.A sectional hot water boiler is proposed, including upper and lower collectors equipped with inlet and outlet pipes, to which are connected pipe screens and convective heating surfaces made in the form of rectangular sections consisting of vertical and horizontal pipes. The sections are connected by the lower horizontal pipes to the lower collector, and the upper horizontal pipes to the upper collector. The inlet pipe is in communication with the lower horizontal pipes of part of the sections by means of jet nozzles installed in the lower manifold. In the vertical pipes of these sections there is a lifting movement of water in the boiler. For lifting movement, it is advisable to choose the screen tubes and the first convective beam tubes along the gases, i.e., the most heat-stressed tubes. The inlet pipe is also in communication with at least one upper horizontal pipe of the remaining sections that are not involved in the lifting movement of water in the boiler, by means of a jet nozzle installed in the upper manifold. The vertical pipes of this section (or sections) will have a lowering movement of water in the boiler. The number of sections connected by means of jet nozzles located in the upper manifold is determined in each particular case depending on the section through sections. In sections not equipped with jet nozzles, both lifting and lowering water movements can occur.

#j/0t fЈЈ# j / 0t fЈЈ

Предложенный котёл не разделён на ряд последовательных контуров с подъёмно-опускным движением воды в них. Вода одновременно подаётся с помощью струйных сопел в верхний и нижний коллекторы и в котле создаётся многократная круговая циркуляция воды. Эксперименты показывают, что при этом расход воды, циркулирующей в котле превышает расход подаваемой сетевой воды в 3-5 раз. Это происходит за счёт эжекции соплами воды из коллекторов, что обеспечивает помимо повышенного расхода воды через секции и интенсивного охлаждения труб, также и интенсивное движение воды по коллекторам, т. е. препятствует отложению в них шлама.The proposed boiler is not divided into a series of consecutive circuits with the lifting and lowering movement of water in them. Water is simultaneously supplied by jet nozzles to the upper and lower collectors and multiple circular water circulation is created in the boiler. Experiments show that in this case, the flow rate of water circulating in the boiler exceeds the flow rate of the supplied network water by 3-5 times. This is due to ejection of water from the collectors by nozzles, which, in addition to increased water flow through the sections and intensive cooling of the pipes, also ensures intensive movement of water through the collectors, i.e., prevents the formation of sludge in them.

При внезапном останове сетевых насосов запаривания котла не произойдёт, т. к. в этом случае вся вода (или пароводяная смесь) путём принудительной циркуляции будет отведена из котла через отводящий патрубок в сеть.In case of a sudden stop of the network pumps, the boiler will not steam, because in this case all water (or the steam-water mixture) will be diverted from the boiler by forced circulation through the outlet pipe into the network.

Предложенный секционный водогрейный котёл иллюстрируется чертежами, представленными на фигурах 1-7.The proposed sectional boiler is illustrated by the drawings shown in figures 1-7.

На фиг. 1 показан общий вид котла (поперечный разрез по В-В).In FIG. 1 shows a general view of the boiler (cross-section along BB).

На фиг.2 показан вид сверху (разрез по Б-Б).Figure 2 shows a top view (section along BB).

На фиг.З показан вид сбоку (вид по А).Fig. 3 shows a side view (view along A).

На фиг.4 показана секция топочной камеры.Figure 4 shows a section of the combustion chamber.

На фиг. 5 показана секция конвективного пучка.In FIG. 5 shows a convective beam section.

На фиг.б показана фронтальная секция радиального экрана.On figb shows the front section of the radial screen.

На фиг. 7 показана схема установки струйного сопла в коллекторе.In FIG. 7 shows the installation diagram of the jet nozzle in the manifold.

Котёл включает нижний коллектор 1 и верхний коллектор 2 . К нижнему коллектору 1 подключены нижние горизонтальные трубы секций 3, а к верхнему коллектору 2 - верхние горизонтальные трубы секций 4. В верхнем коллекторе установлен отводящий патрубок 5. Подводящий патрубок 6 разделён на трубы 7 и 8. Труба 7 подведена к нижнему коллектору 1 и на ней по образующей установлены струйные сопла 9. Сопла 9 введены в коллектор 1 и установлены в нём соосно нижним горизонтальным трубам 3. Количество сопел 9 определяется числом секций, к которым подводится вода через нижний коллектор. Труба 8 подведена к верхнему коллектору 2 и на ней по образующей установлено струйное сопло (или сопла) 10. Сопло (или сопла) 10 введены в коллектор 2 и установлены в нём соосно верхней горизонтальной трубе (или трубам) 4. Количество сопел 10 определяется числом секций, к которым подводится вода через верхний коллектор 2.The boiler includes a lower header 1 and an upper header 2. The lower horizontal pipes of sections 3 are connected to the lower collector 1, and the upper horizontal pipes of sections 4 are connected to the upper collector 2. A discharge pipe 5 is installed in the upper collector 5. The supply pipe 6 is divided into pipes 7 and 8. The pipe 7 is connected to the lower collector 1 and jet nozzles 9 are installed along the generatrix. Nozzles 9 are introduced into the collector 1 and installed in it coaxially with the lower horizontal pipes 3. The number of nozzles 9 is determined by the number of sections to which water is supplied through the lower collector. The pipe 8 is led to the upper manifold 2 and a jet nozzle (or nozzles) is installed on it along the generatrix 10. The nozzle (or nozzles) 10 are introduced into the collector 2 and installed in it coaxially with the upper horizontal pipe (or pipes) 4. The number of nozzles 10 is determined by the number sections to which water is supplied through the upper collector 2.

Конвективные и радиационные части котла выполнены в виде секций прямоугольной формы, состоящих из прямых, одинаковых между собой по длине вертикальных труб 11, нижних горизонтальных труб 3 я верхних горизонтальных труб 4. На фронтальной секции радиационного экрана обеспечено место установки 12 горелочного устройства.The convective and radiation parts of the boiler are made in the form of sections of a rectangular shape, consisting of straight, identical along the length of the vertical pipes 11, lower horizontal pipes 3 and 3 upper horizontal pipes 4. On the front section of the radiation screen, a mounting place 12 of the burner device is provided.

Все секции радиационных и конвективных поверхностей нагрева соединены между собой плоскими приварными проставками 13 в единый цельносварной блок котла. Плоские проставки 13 и крайние трубы секций образуют ограждающие поверхности блока котла, обеспечивая его газоплотность.All sections of radiation and convective heating surfaces are interconnected by flat welded spacers 13 into a single all-welded boiler unit. The flat spacers 13 and the end pipes of the sections form the enclosing surfaces of the boiler block, ensuring its gas tightness.

Котёл работает следующим образом.The boiler works as follows.

Сетевая вода подаётся по патрубку 6 и поступает в трубы 7 и 8. Из трубы 7 вода через струйные сопла 9 поступает в нижние горизонтальные трубы 3 секций и по вертикальным трубам 11 секций поступает в верхний коллектор 2, заполняя его. Из трубы 8 вода через струйные сопла 10 поступает в верхние горизонтальные трубы 4 секций и по вертикальным трубам 11 секций опускается в нижний коллектор 1, также заполняя его. Затем эта вода эжектируется соплами 9 из коллектора 1 и поступает в секции с подъёмным движением и попадает в верхний коллектор 2, откуда эжектируется струйными соплами 10 и попадает совместно со свежей водой в секции с опускным движением и далее в нижний коллектор 1. Этот процесс многократно повторяется и представляет собой многократную круговую циркуляцию воды в котле.Mains water is supplied through pipe 6 and enters pipes 7 and 8. From pipe 7, water through jet nozzles 9 enters the lower horizontal pipes of 3 sections and through vertical pipes of 11 sections enters the upper collector 2, filling it. From the pipe 8, water through the jet nozzle 10 enters the upper horizontal pipes of 4 sections and is lowered into the lower collector 1 through the vertical pipes of 11 sections, also filling it. Then this water is ejected by nozzles 9 from the collector 1 and enters the sections with a lifting movement and enters the upper collector 2, from where it is ejected by the jet nozzles 10 and gets together with fresh water into the sections with the lowering movement and then into the lower collector 1. This process is repeated many times and is a multiple circular circulation of water in the boiler.

Нагретая вода отводится из котла по патрубку 5.Heated water is discharged from the boiler through pipe 5.

Claims

Sectional boiler, including the upper and lower collectors equipped with inlet and outlet pipes, to which the screen tubes and convective heating surfaces are connected, characterized in that the screens and convective heating surfaces are made in the form of rectangular sections connected by lower horizontal pipes to the lower collector and the upper horizontal pipes - to the upper collector, while the inlet pipe is in communication with the lower horizontal pipes of the sections by means of jet nozzles, installed nnyh in the lower reservoir, and at least one upper horizontal pipe sections rest - by means of a jet nozzle mounted in the upper reservoir.