водотрубный котел

Формула изобретения

Водотрубный котел преимущественно малой и средней производительности, содержащий верхний и нижний барабаны, сообщенные между собой подъемными и опускными трубами конвективного пучка, промежутками между рядами которых образован по меньшей мере один автономный газоход, примыкающую к пучку топку, ограниченную трубчатым передним, задним и боковым экранами, связанными с верхним и нижним барабанами, и сообщенный с водяным объемом котла экономайзер, отличающийся тем, что экономайзер выполнен двухступенчатым, ступени установлены в рассечку с включенными в контур естественной циркуляции котла трубами конвективного пучка по ходу греющих газов последовательно и подключены к питательной магистрали по газовому тракту противотоком.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к котлам малой и средней производительности.

Котел, содержащий последовательно по ходу греющих газов экономайзеры, входные участки которых параллельно подключены к источнику нагреваемой воды, а выходные соединены с паровым трактом, известен (см. а.с. 937876 СССР, F 22 D 5/26; F 22 G 5/16; F 22 B 35/00, 1980). Паровой тракт снабжен водоподводящей и водоотводящей линиями, соединенными соответственно с источниками нагреваемой воды и входным участком горячего экономайзера, при этом входные участки экономайзеров параллельно соединены с паровым трактом.

Недостатком известного котла является пониженная эффективность теплообмена в связи с малой возможностью повышения температурного напора, а также размещение экономайзеров в газовом тракте, требующее дополнительных площадей и затрат.

Известна также котельная установка, включающая котел с двумя параллельно включенными газоходами, один из которых снабжен двухступенчатым воздухоподогревателем, а другой - двухступенчатым экономайзером (см. а.с. 1193362 СССР, F 22 B 33/18, F 01 K 17/00, 1985). Первая по ходу газов ступень экономайзера включена по виде параллельно подогревателям высокого давления, а газоход с экономайзером в зоне второй ступени последнего подключен к другому газоходу между ступенями воздухоподогревателя.

Хотя при использовании установки несколько повышается ее экономичность, но это может быть отнесено лишь к локальному решению задачи, не более.

Котельный агрегат, содержащий экономайзер, выполненный в две колонки, последовательно размещенные в газоходе, находящемся за пределами котла, известен (см. каталог-справочник: Котлы малой и средней мощности и топочные устройства, НИИИНФОРМТЯЖМАШ, серия 18-4-72, М., 1972. На фиг. 132 - 134 изображены схемы питания котлов ДКВР, а на фиг. 137 - 147 - общие виды чертежей экономайзеров с их габаритными и привязочными размерами. Общая компоновка экономайзеров дана на фиг. 158).

Котельный агрегат, в котором устанавливаются указанные экономайзеры, принадлежит к водотрубным двухбарабанным котлам с естественной циркуляцией. Трубная система котла включает верхний и нижний барабаны, размещенные на одной вертикальной оси, соединенные между собой пучком труб, образующих поверхность нагрева. К пучку труб примыкает топка, ограниченная трубчатым передним, задним, боковым и потолочным экранами, включенными в контур естественной циркуляции котла.

При работе котла газы отмывают последовательно одну, а затем другую колонку экономайзера. В каждой колонке размещены две или три секции, расположенные друг от друга на расстоянии, достаточном для периодической обдувки и осмотра пакета труб.

Экономайзер изготавляется в облегченной обмуровке и обшивке и поставляется одним транспортабельным блоком.

К недостаткам известного котельного агрегата относится неэффективное использование поверхностей нагрева по причине малых температурных напоров в экономайзере и котле; необходимость поставки котельного агрегата в двух блоках и, как следствие, увеличение затрат на транспортные расходы; большие габариты котлоагрегата; большой расход металла и материалов, идущих на оградительную поверхность экономайзера и большая технологическая трудоемкость, потребная на изготовление экономайзера.

Так как данное техническое решение наиболее близко по технической сущности и решаемой задаче к предлагаемому изобретению, то примем его за прототип.

Основной задачей, предусматриваемой предлагаемым изобретением, является уменьшение поверхности нагрева экономайзера и конвективного пучка; сокращение габаритов котельного агрегата, дающее возможность установки в прежних габаритах котлоагрегата большей производительности; форсировка тепловых процессов, позволяющая ускорить запуск котла в работу за счет увеличения температурного напора, что, несомненно, приведет к увеличению и убыстрению естественной циркуляции, а также - уменьшение технологической трудоемкости в связи с ненадобностью ограничительной поверхности экономайзера.

Для решения указанной задачи предлагается котел, который содержит верхний и нижний барабаны. Барабаны сообщены между собой подъемными и опускными трубами конвективного пучка. Промежутки между трубами образуют по меньшей мере один автономный газоход. К трубам конвективного пучка примыкает топка, ограниченная трубчатым передним, задним, боковым и потолочным экранами, связанными с верхним и нижним барабанами. Котел снабжен сообщенным с водяным объемом двухступенчатым экономайзером, ступени которого установлены в рассечку с включенными в контур естественной циркуляции трубами конвективного пучка по ходу греющих газов последовательно и подключены к питательной магистрали по газовому тракту противотоком.

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

Исходя из технической сущности предлагаемого изобретения, приходим к выводу, что использование данного изобретения позволит получить: одноблочный котлоагрегат, а следовательно, уменьшение его себестоимости, так как для экономайзера не требуется оградительной поверхности; уменьшение себестоимости здания котельной, так как экономайзер встроен в поверхность нагрева, находящуюся непосредственно в котле; увеличение мобильности пуска и остановки котлоагрегата, в связи с увеличением температурного напора как на самом экономайзере, так и в трубах конвективного пучка, а следовательно, и интенсивность парообразования.

Совокупность признаков изобретения, обеспечивающих работу котла в оптимальном режиме, изложена в ограничительной части формулы изобретения (см., например, прототип).

Признаки "...котел снабжен сообщенным с водяным объемом двухступенчатым экономайзером, ступени которого установлены в рассечку с включенными в контур естественной циркуляции трубами конвективного пучка по ходу греющих газов последовательно и подключены к питательной магистрали противотоком" каждый в отдельности из уровня техники могут быть известны (см., например, аналог по а. с. 1193362 СССР, где известно, что "...газоход снабжен двухступенчатым экономайзером...").

В предложенном изобретении ступени экономайзера установлены в рассечку между трубами конвективного пучка, находящемся непосредственно в котле. Ступени расположены в газоходе последовательно вперемешку с конвективными трубами и подключены к питательной магистрали по ходу греющих газов противотоком.

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, а это дает основание считать, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень".

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

Водотрубный котел, преимущественно малой и средней производительности, содержит верхний 1 и нижний 2 барабаны, сообщенные между собой подъемными 3 и опускными 4 трубками конвективного пучка. К подъемным 3 трубам примыкает топка 5, образованная трубчатым передним 6, задним 7, боковым 8 и потолочным 9 экранами. Экраны подсоединены, при необходимости, к соответствующим коллектором, связанным по воде с барабанами, между подъемными 3 и опускными 4 трубами установлена газонепроницаемая перегородка 10, которая делит промежутки между трубами 3 и 4 конвективного пучка на два автономных газохода 11 и 12. В передней части котла перегородка 10 имеет проем для прохода газов из газохода 11 в газоход 12, в котором установлена первая по ходу газов ступень 13 экономайзера. Вторая по ходу газов ступень 14 экономайзера установлена в конце газохода, т.е. на выходе топочных газов из котла.

Подъемные 3 трубы конвективного пучка, примыкающие к топке 5, в конце последней не имеют газоплотной стенки и образуют тем самым проем для прохода топочных газов из топки 5 в газоход 11.

Вторая ступень 14 экономайзера имеет входной 15 и выходной 16 коллекторы. Выходной коллектор 16 водопроводом 17 связан с входным коллектором 18 первой ступени 13 экономайзера, выходной коллектор 19 которой посредством трубы 20 соединен с объемом верхнего 1 барабана. Трубой 21 входной коллектор 15 второй ступени 14 экономайзера подключен к магистрали питательной воды.

Пакет труб первой ступени 13 экономайзера расположен в рассечку между трубами 3 и 4 конвективного пучка, в проеме, прилегающем к передней стенки 22 котла. Пакет труб второй ступени 14 расположен в рассечку между опускными 4 трубами конвективного пучка в конце газохода 12.

Топка 5 оснащена горелочным устройством 23.

На фиг. 1 стрелками 24 показано направление движения питательной воды. На фиг. 2 стрелками 25 обозначено направление движения топочных газов.

Котел работает следующим образом.

При работе котла умягченная, подогретая и свободная от растворимых газов питательная вода по трубе 21 подается во входной коллектор 15 второй ступени 14 экономайзера, проходя по трубам которой питательная вода нагревается до более высокой температуры, снижая тем самым температуру уходящих топочных газов.

Вследствие противоточной схемы включения экономайзера достигается больший температурный напор, способствующий достижению наиболее полного использования тепла сгоревшего топлива.

Подогретая во второй ступени 14 экономайзера питательная вода через выходной коллектор 16, водопровод 17 поступает во входной коллектор 18, а затем - в трубную часть первой ступени 13 экономайзера, где подогревается еще до более высокой температуры, а затем через выходной коллектор 19 по трубе 20 направляется в объем верхнего барабана 1.

Топочные газы, омывая трубы первой ступени 13 экономайзера, нагревают питательную воду еще на большую величину, в значительной степени увеличивая тем самым температурный напор, а значит и интенсивность процесса теплообмена, влияющего на скорость растопки и мобильность работы котла.

В связи с достижением значительного температурного напора при сохранении оптимальных тепловых параметров по сравнению с прототипом в предлагаемом изобретении требуется меньшая поверхность нагрева, сокращается время запуска котла и повышается мобильность его работы. Перечисленные показатели способствуют достижению высокого технического результата и получению новых более высоких потребительских свойств объекта изобретения.

При рыночных отношениях котельный агрегат, выполненный по прежней схеме в двух блоках, имеющий большую стоимость и высокие издержки в эксплуатации, покупать никто не будет. Потребители отдадут предпочтение котлу, изготовленному согласно изобретению, имеющему несравненно низкие издержки при эксплуатации.