водотрубный котел

Формула изобретения

Водотрубный котел, содержащий верхний и нижний барабаны, сообщенные между собой подъемными и спускными трубами конвективного пучка, примыкающую к последнему преимущественно для сжигания твердого топлива топку, ограниченную трубчатыми передним, задним, боковым и потолочным экраном, подключенными к верхним и нижним коллекторам, связанным с верхним и нижним барабанами, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен осадительно-дожигательной камерой, образованной по ходу топочных газов газоплотным задним экраном из образных труб, выпуклой стороной направленных встречно потоку газов, и задней стенкой котла, при этом верхний наклонный участок образных труб выполнен в двух уровнях так, что часть труб, примыкающих к конвективному пучку, своими верхними наклонными участками расположена ниже уровня оставшейся части аналогичных труб и образует таким образом поперечный проем для прохода топочных газов из топки в осадительно-дожигательную камеру, снабженную эжекторами для возврата уноса в топку котла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплоэнергетике, преимущественно к котлам, работающим на твердом топливе.

Котел, содержащий снабженную колосниковой решеткой камеру сгорания, последовательно соединенную по ходу газов с конвективным газоходом, и расположенную в камере газонепроницаемую поперечную перегородку, образующую с задней стенкой камеры зону дожигания, известен (см. а.с. N 819498, СССР, F 23 B 5/04, 1997). Перегородка в нижней части имеет фестон, отогнутый в сторону дожигания, и верхний торец ее выполнен плотно примыкающим к потолку камеры.

Недостатком известного котла с предложенной топкой является то, что выход газов в топке предусмотрен внизу топки, что приводит к снижению тепловосприятия лучевоспринимающими поверхностями в верхней части топки за счет слабой циркуляции в ней газов, увеличению уноса более крупных частиц золы и несгоревшего топлива в конвективный газоход и интенсивному его заносу.

Известен также котел, содержащий экранированную топочную камеру, в верхней части которой размещена камера дожигания, образованная отогнутыми трубами бокового экрана, и конвективный котельный пучок, расположенный сбоку от топки (см. а.с. N 245802, СССР, F 22 B 5/02, 1967).

Недостатком известного котла является пониженная эффективность использования топлива, связанная с оседанием уноса и накоплением золовых отложений в камере дожигания и конвективном газоходе, которые постоянно добавляются и удаление их в процессе работы котла не предусмотрено, что приводит к снижению КПД котла за счет заноса камеры дожигания и конвективных поверхностей нагрева, устранение которого без полной остановки котла невозможно.

В связи с тем, что данное изобретение наиболее близко по технической сущности и решаемой задачи, то примем его за прототип.

Основной задачей, преследуемой предлагаемым изобретением, является повышение эксплуатационной надежности и экономичности котла, а также улучшение экологии.

Сущность изобретения заключается в том, что между топкой котла и конвективным газоходом устроена осадительно-дожигательная камера, образованная образными трубами газоплотного заднего топочного экрана. Выпуклой стороной трубы направлены в топку. Верхний наклонный участок труб выполнен в двух уровнях. Часть труб, примыкающих к конвективному газоходу, расположена ниже уровня труб, примыкающих к боковому экрану, и образует поперечный проем для прохода газов из топки в осадительно-дожигательную камеру.

При работе котла топочные газы, содержащие несгоревшие частицы топлива и золу, поднимаются в верхнюю часть топки и через проем в заднем экране котла попадают в осадительно-дожигательную камеру, где вследствие резкого изменения скорости и разворота на 180^o происходит их выпадение в нижнюю часть камеры, откуда предусмотрен возврат частиц в топку котла.

Таким образом, при эксплуатации котла с осадительно-дожигательной камерой унос твердых частиц из топки котла в конвективный газоход котла значительно уменьшен, что приводит вследствие уменьшения золового износа к увеличению срока службы конвективного пучка котла, повышению его КПД и снижению вредных выбросов в атмосферу. Опорожнение осадительно-дожигательной камеры от твердых частиц возможно в процессе эксплуатаци котла и не требует его периодической остановки.

Сопоставительный анализ с аналогом и прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна".

Исходя из технической сущности предлагаемого изобретения приходим к выводу, что его использование позволит получить повышение надежности и экономичности за счет интенсификации теплообмена, вследствие конструктивных особенностей заднего экрана, образующего осадительно-дожигательную камеру, способствующую возникновению зон циркуляции и увеличению времени пребывания газов в топке. Это повышает полноту сгорания топлива, снижает температуру газов на выходе из топки и выброс вредных веществ в атмосферу.

Совокупность признаков, изложенных в ограничительной части формулы изобретения, известна (см. аналог, прототип и, например, а.с. N 1163084, СССР F 22 B 21/04, 1984).

Признаки "... котел дополнительно снабжен осадительно-дожигательной камерой, образованной по ходу топочных газов газоплотным задним экраном из образных труб, выпуклой стороной направленных встречно потоку газов, и задней стенкой котла, при этом верхний наклонный участок образных труб выполнен в двух уровнях так, что часть труб, примыкающих к конвективному пучку, своими верхними наклонными участками расположена ниже уровня оставшейся части аналогичных труб и образует таким образом поперечный проем для прохода топочных газов из топки в осадительно-дожигательную камеру, снабженную эжекторами для возврата уноса в топку котла", частично могут быть известны (см. например, а.с. N 781491, СССР F 22 B 35/00, 1978).

Реализация указанных признаков в совокупности с признаками, изложенными в ограничительной части формулы изобретения, способствует получению новых потребительских свойств объекта изобретения, что подтверждается достижением указанного технического результата - повышение надежности и экономичности, а также улучшение экологии, - а это дает основание считать что предлагаемое техническое решение соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображен продольный разрез котла (разрез Б-Б на фиг. 2); на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез В-В на фиг. 1.

Водотрубный котел включает верхний 1 и нижний 2 барабаны, сообщенные между собой подъемными 3 и опускными 4 трубами конвективного пучка. К подъемным 3 трубам примыкает топка 5, ограниченная передним 6, боковым 7, потолочным 8 и задним экранами, соответственно подключенными к верхнему переднему 9, нижнему переднему 10, боковому 11, а также к верхнему заднему 12 и нижнему заднему 13 коллекторам, связанным по воде с верхним 1 и нижним 2 барабанами.

Внизу слоевой топки 5 расположена колосниковая решетка 14 с шурующей планкой 15. К передней стенке топки 5 примыкает загрузочный бункер 16 и привод 17 возвратно-поступательного движения шурующей планки 15. В конце колосниковой решетки 14 расположен шлаковый бункер 18.

Подъемные 3 и опускные 4 трубы конвективного пучка разделены жаростойкой перегородкой 19 для образования двухходового газохода.

Задний экран выполнен из образных труб, подключенных к верхнему заднему 12 и нижнему заднему 13 коллекторам. образные трубы выпуклыми сторонами установлены встречно потоку топочных газов. Верхний наклонный участок образных труб выполнен в двух уровнях. Часть труб 20, примыкающих к конвективному пучку, своими верхними наклонными участками расположена ниже уровня труб 21, примыкающих к боковому экрану 7, и образует тем самым поперечный проем 22 для прохода топочных газов из топки 5 в осадительно-дожигательную камеру 23, ограниченную изоляцией 24 задней стенки 25 котла. Осадительно-дожигательная камера 23 снабжена воздушным коллектором 26, к которому подключены эжекторы 27 с напорными трубками, сообщенными с топкой 5. Полость осадительно-дожигательной камеры 23 закрыта дверцей 28. Вихреобразное движение топочных газов из топки 5 в осадительно-дожигательную камеру 23 и далее - в конвективный газоход показано стрелками 29, а подача воздуха под колосниковую решетку 14 - стрелками 30.

Межтрубное пространство заднего экрана выполнено газоплотным.

Котел работает следующим образом.

Топливо подается шурующей планкой 15 из бункера 16 и сжигается в слое на колосниковой решетке 14. Шурующая планка 15 предотвращает спекание топлива и одновременно распределяет его по колосниковой решетке 14. В колосниковой решетке 14 имеются каналы для подачи воздуха под слой поз. 30.

Топочные газы, образовавшиеся в результате сгорания топлива, заполняют топку и отдают тепло ее экранированным стенкам. Затем топочные газы проходят вдоль топки 5 и, увлекаемые тягой, встречают на своем пути задний экран, который своими наклонными участками образных труб создает завихрение, и поперечный проем 22 - поворот на 180^o в осадительно-дожигательную камеру 23, откуда, сделав поворот еще на 90-180^o, топочные газы проходят в конвективный газоход котла.

В результате вихревой траектории движения топочных газов, нескольких поворотов, изменения скорости и значительного увеличения времени пребывания в газоходе происходит более полное выгорание мелких пылевидных частиц, а отсепарированные на периферию вихря несгоравшие частицы топлива и зола, попавшие в осадительно-дожигательную камеру 23, захватываются всасывающими соплами эжекторов 27 и вновь направляются в топку 5.

Оставшиеся в слое топлива огарковые остатки в виде золы и шлака шурующая планка 15 сбрасывает в шлаковый бункер 17.

Оптимальный режим работы котла достигается путем настройки и регулировки хода и ритма шурующей планки 15 и подачи воздуха под колосниковую решетку 14.