Водогрійний котел

1 Водогрійний котел, який складається із корпусу, підвішеного на несучій колоноподібній споруді, всередині якого створені топкова камера та конвекційна шахта, між корпусом та топковою камерою розташований теплообмінний екран, на якому змонтовані пальники, а у конвекційній шахті розташовані один над одним конвекційні пакети горизонтальної орієнтації, над якими оформлений канал газу, який відрізняється тим, що теплообмінний екран виконаний з газощільних мембранних елементів, в ньому встановлено не менше трьох конвекційних пакетів, виконаних з мембран Винахід відноситься до водогрійного котла, який може бути використаний як основне джерело тепла при будуванні теплових мереж для централізованого теплопостачання будинків у великих містах Водогрійні котли широко ВІДОМІ Відома вертикальна прямокутна топка з установленими ярусами на и вертикальних стінках нахиленими вниз пальниками [див опис до авторського свідоцтва СРСР №920320, М кл F23C5/10, від 04 07 79р], спрямованими тангенціально до умовної окружності з кутом нахилу пальників щодо горизонтальної площини 20 - 600, при цьому нижній ярус пальни них панелей, встановлено не менше чотирьох пальників, розташованих один проти одного на двох рівнях з можливістю регулювання кута пальника щодо горизонталі та вертикалі котла від 0° до 12°, а між поверхнями нагріву встановлені додаткові трубопровідні з'єднувачі 2 Водогрійний котел за п 1, який відрізняється тим, що КІЛЬКІСТЬ пальників дорівнює шести, та вони розташовані один проти одного у двох рівнях так, що нижній ряд пальників розташований на висоті h = І/З Нт к, а верхній - на висоті h = І/2 Нт к , де Нт к - висота топкової камери 3 Водогрійний котел за п 2, який відрізняється тим, що пальники на кожному рівні розташовані по горизонталі 4 Водогрійний котел за п 2, який відрізняється тим, що пальники розташовані по похилій лінії та орієнтовані так, що проти встановленого пальника одного рівня зорієнтований пальник другого рівня, що лежить вище 5 Водогрійний котел за п 1, який відрізняється тим, що при роботі котла на мазуті за допомогою перемикання додаткових з'єднувачів поверхні нагріву обминаються за схемою "хрестовий прямопотік" 6 Водогрійний котел за п 1, який відрізняється тим, що при роботі котла на природному газі поверхні нагріву обминаються за схемою "хрестовий протипотік" q ГО Ю ків розміщений від нижнього краю вертикальних стінок на відстані, що дорівнює 0,3 - 0,8 від півсуми ширини й глибини топки Описана вище конструкція сприяє поліпшенню випалу палива, а також зниженню утворення у смолоскипі шкідливих окислів, однак процес згоряння в такій топці не досить ефективний Найбільш близьким до рішення, що заявляється, за призначенням, технічною сутністю і результату, що досягається при використанні, є водогрійний котел, який складається з корпусу, підвішеного на несучому колонному спорудженні, усередині якого розміщені топкова камера і конве 45473 зно на 30°С кціина шахта, між корпусом і топковою камерою Поставлена задача зважується тим, що у вірозташований теплообмінний екран, на якому домому водогрійному котлі, що складається із корзмонтовані пальники, при цьому в конвекційній пусу, підвішеного на несучій колоноподібній спошахті розташовані один над одним конвекційні руді, всередині якого створені топкова камера і пакети горизонтальної орієнтації, над якими офоконвекційна шахта, між корпусом та топковою кармлений канал газу [див Опалювальна Централу мерою розташований теплообмінний екран, на ОЦ "Пловдив-Юг", Технічна документація, 1985р] якому змонтовані пальники, а в конвекційній шахті У нижній частині топкової камери розташовані розташовані один над одним конвекційні пакети з'єднуючі трубопроводи між водопровідною мерегоризонтальної орієнтації, над якими оформлений жею та поверхнями нагріву На периферії топкової канал газу, ВІДПОВІДНО винаходу, теплообмінний камери до корпусу вмонтовані 16шт газомазутних екран виконаний з газощільних мембранних елепальників, а під корпусом для кожного з пальників ментів, в ньому установлено не менше трьох конрозташовані індивідуальні вентилятори У верхній векційних пакетів, виконаних з мембранних панечастині корпусу оформлені конвекційні поверхні, лей, встановлено не менше чотирьох пальників, які виконані як дві штуки конвекційних пакетів із розташованих один проти одного на двох рівнях з гладких труб, та над конвекційними пакетами знаможливістю регулювання кута форсунки щодо гоходиться газовий канал для відведення вихідних ризонталі і вертикалі котла від 0° до 12°, а між погазів у димову трубу Між корпусом та активною верхнями нагріву встановлені додаткові трубопрочастиною котла - топковою камерою - розташовавідні з'єднувачі ний теплообмінний екран Описана конструкція водогрійного котла найчастіше використовується як основне джерело тепла, що передбачає довгочасні періоди роботи при відносно постійному навантаженні Конструктивне оформлення котла створює умови для роботи з високофорсованою топковою камерою При цьому можна спостерігати неповне згоряння палива, яке супроводжується низьким ККД, низьку експлуатаційну надійність при різних режимах роботи - запуск, зупинення, перемикання на інше паливо, режим навантажування, негативний вплив на екологію Теплове навантаження котла є результатом КІЛЬКОСТІ пальників, та при цьому спостерігається неповне згоряння палива Незгоріла частина палива накопичується у конвекційних пакетах, чим створюються умови для самозапалення та виникнення пожежі при зупинці котла Одночасно з цим високий рівень температури топкової камери дозволяє створення термічних окислів азоту, КІЛЬКІСТЬ яких більше припустимого рівня, при використанні рідинного палива або газу Неефективний процес впливає й на експлуатаційну надійність котла, яка виражена перегорянням, пробиваннями або порушенням газощільної обшивки екранів, перегорянням перших рядів труб конвекційного пакету, розташованого у найнижчій частині Тому метою рішення, що заявляється, є створення водогрійного котла з підвищеною ефективністю процесу згоряння, експлуатаційною надійністю і підвищеним терміном міжремонтного циклу, із можливістю експлуатації при максимальних параметрах протягом тривалих періодів часу як основного джерела тепла В основу винаходу поставлена задача поліпшення відомого водогрійного котла, у якому, внаслідок виконання теплообмінного екрана з газощільних мембранних елементів, встановлення не менше трьох конвекційних пакетів, встановлення не менше чотирьох пальників, розташованих один проти одного на двох рівнях з можливістю регулювання кута пальника щодо горизонталі й вертикалі котла від 0° до 12°, виконання між поверхнями нагріву додаткових трубопровідних з'єднувачів, забезпечується повне згоряння палива і за рахунок цього збільшується потужність котла, і знижується температура вихідних димових газів прибли Згідно З ОДНИМ переважним виконанням винаходу, КІЛЬКІСТЬ пальників дорівнює шести, та вони розташовані один проти одного у двох рівнях так, що нижній ряд пальників розташований на висоті п=1/ЗНт к (Нт к - висота топкової камери ), а верхній ряд на висоті h = 1/2Нт к Згідно З ІНШИМ варіантом, пальники на кожному рівні розташовані горизонтально Згідно ще з одним варіантом, пальники на кожному рівні розташовані по нахильній лінії та орієнтовані так, що проти встановленого пальника одного рівня зорієнтований пальник іншого рівня, що лежить вище Згідно З ІНШИМ варіантом винаходу, пальники на кожному рівні розташовані вздовж хвильоподібної лінії, яка проходить через кожний пальник Згідно ще з одним варіантом винаходу, при роботі котла на мазуті, поверхні нагріву обминаються за схемою "хрестовий прямопотік" Згідно З ще одним варіантом винаходу, при роботі котла на природному газі поверхні нагріву обминаються за схемою "хрестовий протипотік" Як видно з викладу сутності технічного рішення, що заявляється, воно відзначається від прототипу і, отже, є новим Рішення також має винахідницький рівень Згідно з винаходом, водогрійний котел відзначається підвищеною ефективністю, яка проявляється при роботі в умовах довгочасного навантаження, внаслідок ефективного процесу горіння Завдяки вдалому напрямку газових паливних потоків, здійснюється повне згоряння палива, внаслідок чого підвищується потужність котла та температура вихідних димових газів знижується приблизно на 30°С Застосування внутрішньотопкової циркуляції димових газів додатково сприяє зниженому утворенню шкідливих азотних газів, окисів вуглецю, попелу Ефективність водогрійного котла також підвищується на 3 - 6% завдяки мембранним панелям, які побудували конвекційні пакети, а також мембранним екранним елементам, які значно підвищують міжремонтний цикл котлоагрегату Котел відзначається підвищеною функціональністю, яка проявляється у можливості викорис 45473 топкова камера 4 Пальники 5 змонтовані на екрані товувати два виду палива - мазут та природний З біля топкової камери 4 з можливістю пересувангаз, де необхідність перебудови для роботи котла ня, та можуть бути спрямовані в топкову камеру з природним газом стає зайвою, тому що можливздовж вертикальної та горизонтальної осі котла в вий поворот циркуляційного напрямку нагрівних діапазоні від 0° до 12° Пальників 5 може бути як пластин за допомогою нагрітого газу за схемами найменш чотири (ФігЗ), і в цьому разі вони розта"хрестовий прямопотік" або "хрестовий протипошовуються один проти одного на двох рівнях, притік", ВІДПОВІДНО Зміна циркуляції дозволяє знижати чому нижче встановлений пальник 5 орієнтований температуру вихідних газів на 30°С проти вище встановленого пальника 5 на протиКонструкція водогрійного котла забезпечує лежній стороні При використанні шести пальників підвищену надійність та ремонтну придатність, 5 (Фіг 4), вони розташовані один проти одного на внаслідок використання елементів блокового видвох рівнях, потри штуки, причому в цьому випадконання та газощільного теплообмінного екрану ку пальники 5 переважно розташовані уздовж гополегшеного типу ризонтальної лінії Можливо розташовувати пальВ описі нижче буде наведено приблизне виконики 5 по нахильнім або хвильоподібним ЛІНІЯМ, нання водогрійного котла згідно винаходу, що моЯКІ мають бути направлені так, щоб пальники 5 же бути висловлено за допомогою супутніх описів різних рівнів покривали протилежний сектор топкреслень Ефективність водогрійного котла також кової камери 4 Збоку корпусу 1 розташований підвищується на 3 - 6% завдяки мембранним павентилятор 6, за допомогою якого подається повінелям, які побудували конвекційні пакети, а також тря, необхідне для процесу згоряння у топковій мембранним екранним елементам, які значно підкамері 4 При необхідності поліпшення процесу вищують міжремонтний цикл котлоагрегату Котел згоряння є можливість до вентилятора 6 підключивідзначається підвищеною функціональністю, яка ти послідовно паровий калорифер (не вказаний на проявляється у можливості використовувати двох малюнках) Над топковою камерою 4 розташовані видів палива - мазуту та природного газу, при якій не менш трьох конвекційних пакетів 7, які являють необхідність перебудови для роботи котла з присобою ТОВСТОСТІННІ труби, пов'язані між собою широдним газом стає зайвою, тому що є можливим ною У верхній частині корпусу 1 є газовий канал 8 поворот циркуляційного напрямку нагрівних пласдля відведення вихідних димових газів тин за допомогою нагрітого газу за схемами "хрестовий прямопотік" або "хрестовий протипотік", ВІДПОВІДНО Зміна циркуляції дозволяє знижати температуру вихідних газів на 30°С Конструкція водогрійного котла забезпечує підвищену надійність та ремонтну придатність, внаслідок використання елементів блокового виконання та газощільного теплообмінного екрану полегшеного типу Як вже було згадано, водогрійний котел використовується як основне джерело тепла у великих опалювальних центрах для підігріву та подання води до будинків централізованого теплопостачання В опису винаходу далі наведено приблизне виконання водогрійного котла, виготовлено ВІДПОВІДНО до винаходу, що виражено за допомогою ВІДПОВІДНИХ креслень та їх опису Фіг 1 - вздовжна схема водогрійного котла Фіг 2 - поперечний розріз водогрійного котла Фіг 3 - топкова камера зі схемою розташування чотирьох пальників Фіг 4 - топкова камера зі схемою розташування шести пальників Фіг 5 - схематичне подання траєкторії горючих часток в топковій камері з шістьма пальниками Фіг 6 - схематичне подання траєкторії горючих часток в топковій камері з чотирма пальниками Фіг 7 - схематичне подання процесу горіння з кутом нахилу пальників менш 10° та зміни циркуляції нагрітого середовища Водогрійний котел, як об'єкт винаходу, складається з корпусу 1 (Фіг1, 2), встановленого на колоноподібній підтримуючій споруді 2 На внутрішній поверхні 1 розташований теплообмінний екран 3, виконаний газощільними мембранними панелями В нижній частині корпусу 1 утворена Поза корпусом 1 розміщені трубопроводи 9, для приєднання до водопровідної мережі У топковій камері 4 передбачені додаткові трубопровідні з'єднувачі 10 між поверхнями нагріву Експлуатація водогрійного котла відбувається таким чином У топковій камері 4 (Фіг 5, 6) здійснюється спалювання палива при подачі повітря вентилятором 6 Ефективне спалювання палива забезпечується завдяки вдалому спрямовуванню газових потоків пальників 5 Продукти горіння віддають своє тепло середовищу, що обігрівається, за допомогою екрана 3 та конвекційних пакетів 7, мембранне виконання яких значно підвищує коефіцієнт тепловіддачі Відроблені димові гази виходять з котла через газовий канал 8 Завдяки можливостям рециркуляції середовища, що обігрівається, при роботі котла на природному газі, температура димових газів знижується на 30°С (Фіг 7) Тим часом знижується КІЛЬКІСТЬ утворених та викинутих газів, які містять азот, що досягається за допомогою внутрішньотопкової рециркуляції пальників 5 Водогрійний котел може працювати ефективно з двома видами палива - мазутом та природним газом, при цьому бажано запобігати змішаного спалювання Завдяки передбаченим додатковим поєднанням між поверхнями нагріву здійснюється перемикання напрямку їх обминання При роботі з мазутом обминання поверхонь нагріву здійснюється за схемою "хрестовий прямопотік", а при роботі з природним газом - за схемою "хрестовий протипотік" Таким чином, стає зайвою необхідність перелагодження котла під час роботи на газі, а також він працює в умовах низькотемпературної корозії 45473 Фіг 4 Фіг 2 Y,m Фіг 5 45473 Фіг 6 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул СІМІХОХЛОВИХ 15 м Київ 04119 Україна (044)456-20- 90 ТОВ Міжнародний науковий комітет вул Артема 77 м Київ 04050 Україна (044)216-32-71 10