Горизонтальный водогрейный котел

(51) 24 1/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ тыльным экранами, двух конвективных секций,верхнего и нижнего конвективных экранов, каждый из которых выполнен в виде ряда параллельно расположенных труб, соединенных между собой мембранами, расположенными с поочередным смещением мембран относительно диаметральной плоскости труб на 0,2 в шахматном порядке по всему ряду труб, причем каждая пятая и шестая или шестая и седьмая или восьмая и девятая трубы между собой не свариваются. В нижнем конвективном экране каждая мембрана переходит в лоток сливного патрубка на расстояниях от 0,5, 0,75, 0,97 от топки, а над каждым сливным патрубком нижнего конвективного экрана в соответствующих мембранах верхнего конвективного экрана расположены патрубки с промывочными форсунками. Водогрейный котел имеет расширенные функциональные возможности,обеспечивает надежную работу на мазуте за счет очистки туб конвективной части водой из патрубков с форсунками,размещенными на верхнем конвективном экране и слива воды вместе с частицами золы и сажи в сливные патрубки с приемными, расположенными лотками на нижнем конвективном экране.(72) Орумбаев Рахимжан Кабиевич Орумбаева Шолпан Рахимжановна Глазырин Василий Александрович Алмазов Георгий Георгиевич(56) Каталог для проектирования котельных, ОАО Дорогобужкотломаш, том 2, издание 4, с. 10-11(57) Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к горизонтальным водогрейным котлам,которые могут быть использованы в системах централизованного теплоснабжения и предназначены для установки в промышленноотопительных котельных в качестве основных источников горячего водоснабжения жилых и промышленных зданий и сооружений, а также на теплоэлектроцентралях в качестве источников тепла для работы в основном и пиковом режимах. В водогрейном котле с горизонтальной компоновкой, состоящем из газо-мазутной горелки,прямоугольной топки с двумя боковыми,фронтовым, нижним, фестонным, потолочным, 21729 Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к горизонтальным водогрейным котлам,которые могут быть использованы в системах централизованного теплоснабжения и предназначены для установки в промышленно - отопительных котельных в качестве основных источников горячего водоснабжения жилых и промышленных зданий и сооружений, а также на теплоцентралях в качестве источников тепла для работы в основном и пиковых режимах. Известен водогрейный котел типа КВ-ГМ,тепловой мощностью 11,63 МВт (10 Гкал/час) для работы только на природном газе или легком жидком топливе (Каталог для проектирования котельных,ОАО Дорогобужкотломаш, Том 2, изд.4, с. 10-11). Котел выполнен в газо-плотном (герметичном) исполнении, имеет горизонтальную компоновку,состоит из горизонтальной топочной камеры и горизонтальных конвективных пучков труб нагрева. Горизонтальная топочная камера содержит фронтовой,тыльный, фестонный, потолочный, нижний и два боковых экрана. Экраны собраны из параллельно расположенных труб, соединенных с коллекторами, в которых размещены перегородки для организации потоков воды. Конвективные пучки труб нагрева расположены за топочной камерой, делятся на левый и правый по ходу топочных газов, собраны из образных труб, соединенных с коллекторами. С тыльной стороны котла организован выход продуктов сгорания, а по бокам слева и справа конвективные пучки труб закрыты коллекторами. В котле предусмотрен подвод и отвод воды из входных и выходных коллекторов. Трубы экранов топочной камеры (топки) котла и трубы конвективных пучков соединены между собой мембранами в диаметральной плоскости автоматической электродуговой сваркой,причем электросварные швы выполнены только с одной стороны экранов по заводским условиям. В конвективных пучках труб нагрева -образные пакеты труб расположены в горизонтальной плоскости,закрыты герметично, и в конструкции конвективной части не предусмотрены ни приямки, ни лючки для очистки твердых отложений сажи и золы. Недостатками известного водогрейного котла является то, что он не пригоден для работы на мазуте и угле. При установке на известном котле газо-мазутных горелок, например, РГМГ-10 или ГМ-10, более крупные фракции мазута не успевают полностью выгореть, значительная часть несгоревших частичек мазута и сажи осаждается в пределах топки и конвективного пучка труб нагрева. Отложение сажи и твердых зольных частиц на поверхности конвективного пучка труб увеличивает коэффициент загрязнения труб и аэродинамическое сопротивление,что приводит к снижению теплоотдачи от стенок труб и увеличивает мощность на преодоление аэродинамического сопротивления. Задача изобретения - разработка газо-плотного горизонтального водогрейного котла с расширенными функциональными возможностями, обеспечивающего устойчивую работу на мазуте, в том числе при изменениях количественной и качественной нагрузки котла в условиях эксплуатации, повышение 2 надежности конвективной части за счет эффективной очистки поверхностей труб от отложений зольных частиц и сажи. Для этого в горизонтальном водогрейном котле,содержащем газо-мазутную горелку, горизонталь-ную топку с фронтовым, нижним, фестонным, боковыми и,тыльным экранами, горизонтальные конвективные пучки труб нагрева, конвективные нижний и верхний экраны, выполненные из параллельно расположенных труб, соединенных между собой мембранами,согласно изобретению, трубы нижнего конвективного экрана соединены между собой электродуговой сваркой мембранами, расположенными с поочередным смещением мембран относительно диаметральной плоскости труб на 0,2 от диаметра труб в шахматном порядке по всему ряду труб, причем каждая пятая и шестая или шестая и седьмая или восьмая и девятая трубы между собой не сварены, при этом на нижнем конвективном экране на расстояниях 0,5 0,75 0,9 от топки размещены сливные патрубки с приемными лотками, где -длина нижнего конвективного экрана, а над каждым сливным патрубком с приемным лотком в верхнем конвективном экране установлены патрубки с промывочными форсунками. Расположение мембран со смещением в нижнем конвективном экране обеспечивает требуемую прочность экрана и одновременно позволяет установить сливные патрубки для слива воды,поступающей из патрубков с форсунками,установленными в верхнем конвективном экране, и которая пройдя конвективные пучки труб, очищает их и затем удаляется из котла за его пределы вместе с частичками золи и сажи. Экспериментально установлено,что для компенсации герметичности и жесткости нижнего конвективного экрана, в зависимости от мощности котла, каждая пятая и шестая или шестая и седьмая или седьмая и восьмая труба не свариваются между собой, как показано на фиг.4. Дополнительно появляется доступ практически ко всем участкам котла и возможность удобного обслуживания его конвективной части. Это позволяет увеличить сейсмическую устойчивость котла и одновременно надежность конвективной части без опасений заноса пучка труб отложениями вязких и твердых фракций недогоревших частиц топлива. Увеличение числа сливных патрубков в большую сторону от указанных параметров может усложнить конструкцию экранов из-за увеличения сборочных элементов. Уменьшение числа сливных патрубков с приемными лотками при работе котла на мазуте может существенно усложнить удаление и очистку от отложений золы и сажи поверхности конвективных пучков труб и снизить тепловую эффективность конвективных труб, увеличить аэродинамическое сопротивление и снизить мощность котла в целом. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен продольный разрез водогрейного котла на фиг.2 - поперечное сечение конвективной части водогрейного котла в плоскости установки сливных патрубков с лотками и патрубков с промывочными форсунками по сечению Б-Б фиг. 1 21729 на фиг.3 - продольное сечение конвективной части котла в горизонтальной плоскости по сечению В-В фиг.1 на фиг.4 представлены фрагменты поперечного сечения ряда труб нижнего конвективного экрана. Водогрейный котел содержит горелку 1, топку,имеющую мембранные фронтовой 2, нижний 3,фестонный 4, боковые 5 и 6 (на фиг.1 позиция 6 показана пунктиром), тыльный 7, потолочный 71 экраны, собранные из параллельно расположенных в ряд труб 8, соединенных между собой мембранами 9,выполненным из металлических полос. За топкой расположена конвективная часть котла, включающая конвективные пучки труб нагрева 10, 11, размещенные с двух боковых сторон котла, соединенных с коллекторами боковых конвективных экранов 12 и 13. Конвективные пучки труб собраны в шахматном порядке из горизонтальных -образных труб 14. Под конвективными пучками труб 10, 11 расположен нижний конвективный экран 15, а над конвективными пучками труб 10, 11- верхний конвективный экран 16. Патрубки 18 с промывочными форсунками расположены на верхнем конвективном экране 16, а сливные патрубки 19 с приемными лотками 17 расположены между трубами нижнего конвективного экрана 15. Причем патрубки 18 с промывочными форсунками и сливные патрубки 19 с приемными лоткам 17 расположены в вертикальных в одних вертикальных плоскостях на расстояниях 0,5, 0,75,0,9 от топки, где - длина нижнего конвективного экрана 15 котла. Мембраны 9 труб нижнего конвективного экрана 15 размещены между труб с поочередным смещением относительно диаметральной плоскости труб на 0,2 диаметра труб. Мембраны 9 приварены к соседним трубам с указанным смещением в шахматном порядке, т.е.,например, первая мембрана расположена между двумя соседними трубами выше их диаметральной плоскости на 0,2 и приварена с верхней стороны экрана, а следующая, между последующими соседними трубами - ниже диаметральной плоскости на -0,2 и приварена с нижней стороны экрана. Смещение мембран 9 от диаметральной оси труб 8 позволяет обеспечить плавный их переход в приемные лотки 17 сливных патрубков 19. Водогрейный котел работает следующим образом. Вода, например, в количестве до 400 м 3 /час поступает в нижний левый и нижний правый боковые коллекторы фронтового экрана 2 (на фиг. не показаны) и по всем трубам двумя равным потоками направляется в нижний экран 3. Из нижнего экрана 3 вода поступает в фестонный экран 4 и далее через потолочный экран 71 и фронтовой экран 2 перепускается равными потоками в нижние коллекторы 12, 13 боковых экранов 5,6, а затем - в тыльный экран 7. Из тыльного экрана 7 вода двумя потоками поступает в верхний конвективный экран 16,перепускается в нижний конвективный экран 15 и далее каждый поток водыпоступает в конвективные пучки труб нагрева 10, 11. Нагретая в конвективной части котла вода, выводится потребителям. Через патрубки с промывочными форсунками вода,омывая конвективные пучки труб 10, 11, сливается по мембранам 9 нижнего конвективного экрана 15 и поступает в приемные лотки 17, далее в сливные патрубки 19 и удаляется вместе с частичками золы и сажи за пределы котла. Конструкция водяного котла позволяет непрерывно или периодически очищать поверхность конвективных пучков труб 10, 11 от частичек золы и сажи и тем самым повысить надежность конвективной части и котла в целом. Изобретение подтверждается теплотехническими испытаниями и расчетами с температурными и расходными характеристиками непосредственно при промывке конвективных поверхностей водой и сливе через сливные патрубки. Очистка и промывка конвективной части котла подтверждена результатами теплотехнических испытаний с достижением максимальной очистки конвективных труб при размещении в соответствии с изобретением патрубков с промывочными форсунками и сливных патрубков с лотками, а также размещении мембран со смещением между труб нижнего конвективного экрана. Экспериментально установлено,что КПД горизонтального водогрейного котла по сравнению с известным котлом выше, а аэродинамическое сопротивление конвективных пучков труб не превышает эксплуатационных показателей, что обеспечивает устойчивую работу котла на мазуте, в том числе при изменении количественной и качественной нагрузки, повышает надежность конвективной части и котла в целом. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Горизонтальный водогрейный котел, содержащий газо-мазутную горелку, горизонтальную топку с фронтовым, нижним, потолочным, фестонным,боковыми и тыльным экранами, горизонтальные конвективные пучки труб нагрева, конвективные нижний и верхний экраны, выполненные из параллельно расположенных труб, соединенных между собой мембранами, отличающийся тем, что трубы нижнего конвективного экрана соединены между собой электродуговой сваркой мембранами, расположенными с поочередным смещением мембран относительно диаметральной плоскости труб на 0,2 от диаметра труб в шахматном порядке по всему ряду труб, причем каждая пятая и шестая или шестая и седьмая или восьмая и девятая трубы между собой не сварены, при этом на нижнем конвективном экране на расстояниях от топки 0,5 0,75 0,9, где -длина нижнего конвективного экрана, размещены сливные патрубки с приемными лотками, а над каждым сливным патрубком с приемным лотком в верхнем конвективном экране установлены патрубки с промывочными форсунками.