Водогрейный котел

Водогрейный котел

Реферат

 

Изобретение предназначено для нагрева воды и может быть использовано в котельных централизованного отопления и горячего водоснабжения. Котел содержит теплообменную часть, состоящую из отделенной от конвективной радиационной части, представляющей собой конструкцию из левого и правого фронтальных, левого и правого боковых, потолочного, заднего и подового экранов. За боковыми экранами размещены конвективные газоходы, отделенные от топочной камеры основными перевалочными стенками, а под конвективными газоходами размещены основные отводящие дымоходы. Подовый экран образует с фронтальными экранами фронтально-подовую поверхность, выполненную в виде единой L-образной монтажной единицы, а остальные экраны радиационной части представляют собой соединенные между собой отдельные элементы. Экраны установлены в зонах с одинаковой среднелогарифмической разностью температур между греющей и нагреваемой средами. Свободные торцы коллекторов завариваются заглушками и в них вставляются перегородочные узлы с жестко закрепленными на оси круглыми, под внутренний диаметр коллектора, перегородками, в каждой из которых на периферии вырезается паз. Конвективная часть котла включает в себя левый и правый экономайзеры, состоящие каждый из переднего и заднего коллекторов, которые разрезаны пополам вдоль труб, при этом к их разрезанной части приварены плоские трубные решетки с плотно размещенными в шахматном порядке трубами, а в полость, образованную внутренней поверхностью полутрубы и трубной решеткой, устанавливаются полукруглые разделительные перегородки, в торцы этих коллекторов ввариваются полукруглые заглушки. За задним экраном с боков в обмуровке обустроены отдельные обводные дымоходы, отделенные от топочной камеры дополнительными перевалочными стенками и соединенные с основными отводящими дымоходами. Котел содержит два основных и дополнительных взрывных клапана и, кроме того, по ходу теплоносителя установлена запорная арматура. Конструкция котла позволяет повысить кпд и увеличить срок эксплуатации. 6 ил.

Изобретение относится к водогрейным котлам, предназначенным для котельных централизованной системы отопления и горячего водоснабжения, объектов жилищно-коммунального и административно-производственного хозяйства.

Известен стальной секционный водогрейный котел HP-18 [1, 2], теплообменная часть которого представляет собой конструкцию из двух пакетов, имеющих одинаковое количество секций, состоящих из трех вертикально расположенных труб, вверху и внизу приваренных к трубам такого же диаметра и, далее, к коллекторам - трубам большого диаметра, проложенным вдоль котла снизу и сверху. Внутренний ряд труб пакетов, обращенный в топку, образуя боковые (радиационные) экраны, отделен шамотной (кирпичной) перевалочной стенкой от двух других рядов, являющихся конвективными поверхностями. Котел оснащается горелочными устройствами, размещенными с фронта котла (горелка, форсунка) или в подовой части (горелка). Обмуровка выполнена из огнеупорных и теплоизоляционных материалов. Котел обустраивается двумя дымоходами справа и слева внизу под конвективными поверхностями, ремонтным лазом с фронта над горелочными устройствами или на задней стенке, взрывным (предохранительным) клапаном разрывного или откидного действия, размещенным в потолочной части или на задней стенке совместно с ремонтным лазом. На входе воды (теплоносителя) в котел, перед разделением на два потока, входящих в нижние коллекторы пакетов, и выходе, после объединения двух потоков, выходящих из верхних коллекторов, устанавливается запорная арматура (две задвижки).

Недостатком описанной конструкции котла является низкий кпд - до 83% [2] из-за недостаточной экранированности топки (отсутствуют фронтальный и задний экраны), продольного смывания дымовыми газами конвективных труб и низкой скорости этих газов в конвективном газоходе, в котором располагаются конвективные поверхности, а также из-за низкой скорости воды по трубам секций, что ведет к интенсивному отложению накипи на внутренней поверхности труб. Кроме того, данная конструкция не позволяет ремонтировать конвективные поверхности на месте установки котла при аварийной остановке, а большое количество косых соединений труб затрудняет также его изготовление.

Известен также стальной водогрейный котел НИИСТУ-5 [1, 2]. Его теплообменная часть состоит из следующих элементов: двух фронтальных и заднего экранов, выполненных из прямых труб малого диаметра, приваренных к верхним и нижним коллекторам - трубам большого диаметра, Г-образных труб малого диаметра, образующих два боковых и потолочный экраны и вводимых в верхний сборный центральный коллектор - трубу большого диаметра. С тыльной стороны труб боковых экранов приварены ребра, образующие конвективный газоход и дополнительные конвективные поверхности. Котел оснащается горелочными устройствами, размещенными с фронта котла (горелка, форсунка) или в подовой части (горелка). Обмуровка выполнена из огнеупорных и теплоизоляционных материалов. Котел обустраивается двумя дымоходами справа и слева внизу под конвективными поверхностями, ремонтным лазом с фронта, над горелочными устройствами и на задней стенке, взрывным (предохранительным) клапаном разрывного или откидного действия, размещенным в потолочной части или на задней стенке совместно с ремонтным лазом. На входе воды в котел, перед разделением на два потока при подаче на конвективные поверхности, и выходе из центрального коллектора установлены по одной задвижке.

Недостатком котла НИИСТУ-5 является сравнительно низкий кпд - до 85% [1] , что связано с невозможностью обеспечения требуемой скорости воды в трубах радиационных поверхностей, недостаточным развитием конвективных поверхностей.

Оребрение боковых экранов слабо препятствует перетокам дымовых газов с высокой температурой из топки в конвективные газоходы. Кроме того, этот котел практически нельзя монтировать в секционном варианте, что затрудняет его размещение в большинстве существующих котельных, а значительное количество оребренных труб делает невозможным качественный ремонт в условиях эксплуатации.

Также известен стальной водогрейный котел ЭР-2,5р [1]. Теплообменная часть этого котла состоит из радиационной части, расположенной в топке, и конвективной части в газоходах котла, соединенной с радиационной частью, в пределах котла, перепускной трубой. Радиационная часть выполнена из труб малого диаметра Г-образной формы, зеркально расположенных в топке и соединяющих своими концами два нижних и один верхний (сборный) коллекторы - трубы большого диаметра, и составляющих два боковых и потолочный экраны. Конвективная часть (пакет) состоит из набора экранов, изготовленных из прямых труб такого же диаметра, как и в радиационной части, и вваренных вверху и внизу в коллекторы - трубы несколько меньшего диаметра, чем коллекторы радиационной части. Экраны соединяются между собой перепускными трубами и устанавливаются в газоходах вплотную друг к другу, насколько это позволяют диаметры коллекторов и возможность заварки перепускных труб. Последовательное (многоходовое) движение воды по экранам организуется равномерной установкой в коллекторах плоских, круглых, под внутренний диаметр коллектора, перегородок. Котел оснащается горелочными устройствами, размещенными или с фронта котла (горелка, форсунка), или в подовой части (горелка). Обмуровка котла выполнена из огнеупорных и теплоизоляционных материалов, а для повышения скорости дымовых газов обустроен один последовательный (многоходовой) газоход, в котором расположены экраны. Котел имеет ремонтный лаз над горелочным устройством на фронтовой стене и взрывной клапан в потолочной части. На входе воды в котел, перед первым экраном конвективного пакета, и на выходе после сборного коллектора установлено по одной задвижке.

Недостатком котла ЭР-2,5р является недостаточно высокий кпд - до 87% [1] , что вызвано неполной экранированностью топки котла, сравнительно невысокими скоростями дымовых газов в конвективном пучке. Конвективный пакет имеет довольно большие габариты при относительно малой поверхности теплообмена. Установка в коллекторах экранов разделительных перегородок для организации последовательного движения воды не позволяет учитывать разный характер теплогидравлического режима для подъемного, опускного и горизонтального потоков. Конвективная часть этого котла, как и рассмотренных выше, подвержена интенсивной низкотемпературной коррозии при долговременных малых нагрузках (межсезонье), характерных при эксплуатации котельных соответствующей мощности.

Наиболее близким аналогом изобретения является техническое решение по патенту RU 2133406, F 22 В 21/00, 20.07.1999, которое содержит теплообменную часть, выполненную из труб и состоящую из отделенной от конвективной радиационной части, представляющей собой конструкцию из фронтального, левого и правого, боковых и потолочного экранов, изготовленных из прямых труб, вваренных между входным и выходным коллекторами, в которые вставляются перегородки, в обмуровке, с двух боков котла, за боковыми экранами обустроены конвективные газоходы, отделенные от топочной камеры основными перевалочными стенками, а под конвективными газоходами - основные отводящие дымоходы.

Недостатком этого технического решения является низкая экономичность.

Задачей изобретения является создание экономичного (кпд более 90%) стального водогрейного котла теплопроизводительностью до 2 МВт при сжигании газообразного и жидкого топлива для получения горячей воды (теплоносителя) с температурой до 115^oС и давлением до 0,6 МПа, работающего как на естественной тяге, так и с дымососом (в зависимости от нагрузки), для изготовления которого использовались бы традиционные материалы и несложная технология, монтаж осуществлялся бы как в полносборном, так и в секционном вариантах, ремонт на месте установки производился бы быстро, с высокой степенью доступности к каждому элементу, а эксплуатация осуществлялась бы как по обычной схеме гидравлической обвязки, так и по схеме, исключающей низкотемпературную коррозию при долговременных малых нагрузках (межсезонье, характер теплопотребления).

Поставленная задача решается с помощью водогрейного котла, содержащего теплообменную часть, выполненную из стальных труб и состоящую из отделенной от конвективной радиационной части, представляющей собой конструкцию из фронтального, левого и правого, боковых и потолочного экранов, изготовленных из прямых труб, вваренных между входным и выходным коллекторами, в которые вставляются перегородки, в обмуровке, с двух боков котла, за боковыми экранами обустроены конвективные газоходы, отделенные от топочной камеры основными перевалочными стенками, а под конвективными газоходами - основные и отводящие дымоходы, при этом дополнительно в радиационной части имеется фронтальный, задний и подовый экраны, и, кроме того, между упомянутым и дополнительно установленным фронтальными экранами, один из которых является левым, а другой правым, размещается горелочное устройство с ремонтным лазом над ним. Подовый экран образует с фронтальными экранами фронтально-подовую поверхность, выполненную в виде единой L-образной монтажной единицы с возможностью ее демонтажа, расположенной в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях - горизонтальной и вертикальной, а остальные экраны радиационной части представляют собой отдельные элементы, соединенные между собой в пределах топочной камеры приваркой коллекторов под прямым углом выходного к входному - следующему по ходу движения теплоносителя. Трубы экранов вварены между коллекторами в один или два ряда (шахматно), экраны установлены в зонах с одинаковой среднелогарифмической разностью температур между греющей и нагреваемой средами, свободные торцы коллекторов завариваются заглушками и в них вставляются перегородочные узлы с жестко закрепленными на оси, круглыми, под внутренний диаметр коллектора, упомянутыми перегородками, в каждой из которых на периферии вырезается паз, ориентируемый при установке в зависимости от месторасположения коллектора в котле, конвективная часть котла включает в себя левый и правый экономайзеры, размещенные с боковых сторон котла в конвективных газоходах и состоящие каждый из переднего и заднего коллекторов-полутруб (разрезанных пополам вдоль труб), к разрезанной части которых приварены плоские трубные решетки с плотно размещенными в шахматном порядке (более трех продольных рядов) трубами (трубный пучок), а в полость, образованную внутренней поверхностью полутрубы и трубной решеткой, устанавливаются полукруглые разделительные перегородки, в торцы этих коллекторов ввариваются полукруглые заглушки, устанавливаются экономайзеры с учетом горизонтального расположения трубного пучка так, чтобы дымовые газы, двигаясь вертикально, пересекали трубы под прямым углом, в пределах котла, вне обмуровки, экономайзеры соединены сборно-перебросным трубопроводом с левым фронтальным экраном, верхний коллектор правого фронтального экрана соединен трубопроводом переброса с передним коллектором потолочного экрана, за задним экраном с боков в обмуровке обустроены отдельные обводные дымоходы, отделенные от топочной камеры дополнительными перевалочными стенками и соединенные с основными отводящими дымоходами в пределах котла, в верхней части обмуровки котла, над основными и дополнительными перевалочными стенками, монтируются по два основных и дополнительных, разрывных или откидных, взрывных клапана, кроме того, по ходу теплоносителя, в пределах гидравлической обвязки котла, на трубопроводе подачи в котел на нижнюю часть задних коллекторов экономайзеров, на трубопроводе выхода из котла от верхнего коллектора правого бокового экрана, на сборно-перебросном трубопроводе выхода из верхней части передних коллекторов экономайзеров, на трубопроводе подачи фронтального экрана, на трубопроводе переброса, соединяющем верхний коллектор правого фронтального экрана с передним коллектором потолочного экрана, на трубопроводе подачи в котел к верхнему коллектору левого фронтального экрана, на трубопроводе подачи в котел к переднему коллектору потолочного экрана, на трубопроводе, соединяющим верхний коллектор правого бокового экрана с врезкой до задвижки на трубопроводе выхода из котла, на трубопроводе, объединяющем задние коллекторы экономайзеров с врезкой после задвижки на трубопроводе выхода из котла, установлено по одной задвижке.

На фиг.1 представлен общий вид (спереди) водогрейного котла, на фиг.2 - общий вид (сбоку) водогрейного котла, на фиг.3 - общий вид (сверху) водогрейного котла, на фиг.4 - установка перегородочных узлов в одном из экранов котла, на фиг.5 - фрагмент экономайзера, на фиг.6 - схема гидравлической обвязки котла с установкой основной и дополнительной запорной арматуры.

Теплообменная часть водогрейного котла 1 (фиг.1, 2, 3) состоит из радиационной 2 и конвективной 3 частей.

Радиационная часть 2 котла включает в себя следующие поверхности нагрева (экраны): фронтально-подовая поверхность 4, потолочный экран 5, левый боковой 6 и правый боковой 7 экраны, задний экран 8. Все эти поверхности нагрева представляют собой отдельные элементы, состоящие каждый из коллекторов - труб диаметром 108-159 мм (в зависимости от теплопроизводительности котла) и вваренных между ними с шагом (1,2-l,3)d_l в один или два ряда (шахматно) прямых труб 9 диаметром 57-76 мм (d_l).

Фронтально-подовая поверхность 4 выполнена в виде единой L-образной монтажной единицы, располагаемой в двух взаимно перпендикулярных плоскостях - горизонтальной и вертикальной, и состоит из труб 9, вваренных между верхним коллектором 10 левого фронтального экрана 11 и частью переднего коллектора 12 подового экрана 13, передним коллектором 12 и задним коллектором 14 подового экрана 13, частью переднего коллектора 12 и верхним коллектором 15 правого фронтального экрана 16. Потолочный экран 5 состоит из труб 9, вваренных между передним коллектором 17 и задним коллектором 18, и приварен под прямым углом выходным торцом переднего коллектора 17 к входной части верхнего коллектора 19 левого бокового экрана 6. Левый боковой экран состоит из труб 9, вваренных между верхним коллектором 19 и нижним коллектором 20, и приварен под прямым углом выходной частью верхнего коллектора 19 к торцу верхнего коллектора 21 заднего экрана 8. Задний экран 8 состоит из труб 9, вваренных между верхним коллектором 21 и нижним коллектором 22, и приварен под прямым углом выходным торцом верхнего коллектора 21 к входной части верхнего коллектора 23 правого бокового экрана 7. Правый боковой экран 7 состоит из труб 9, вваренных между верхним коллектором 23 и нижним коллектором 24.

В коллекторы 12, 14, 17-24 перед приваркой труб 9 вставляются вместо отдельных перегородок перегородочные узлы 25 (фиг.4), представляющие собой конструкцию из набора требуемого количества, соответствующим образом расставленных плоских круглых перегородок 26 с вырезанным в каждой на периферии пазом 27 (вырез не более 5% от площади перегородки), жестко закрепленных по оси со стержнем 28 требуемой длины и однонаправленно сориентированных пазами 27, а сами перегородочные узлы 25 при установке ориентируются пазами 27 вверх - для коллекторов 17, 18, 19, 21 и 23 и вниз - для коллекторов 12, 14, 20, 22 и 24. Один конец стержня 28 приваривается или к заглушке 29 одного из торцов коллекторов 12, 14, 18, 19, 20, 22, 24, или со стороны "неработающего" торца коллекторов 17 и 23, или к внутренней полости трубы коллектора 21, а другой конец - к крайней (или одной-единственной) перегородке 26. Свободные торцы коллекторов завариваются обыкновенными плоскими круглыми заглушками 30.

Экраны радиационной части 2 (фиг.1) практически закрывают всю поверхность топочной камеры 31, оставляя место в средней части фронта котла для установки горелки (форсунки) 32 и ремонтного лаза 33.

Конвективная часть 3 включает в себя левый 34 и правый 35 экономайзеры, установленные с боковых сторон котла. Каждый экономайзер состоит из двух коллекторов (фиг. 3) - переднего 36 и заднего 37. На фиг.5 представлена конструкция экономайзера, где показано, что коллекторы 36 и 37 выполнены в виде полутруб 38, разрезанных пополам вдоль труб диаметром 219-273 мм (в зависимости от теплопроизводительности котла), к разрезанной части которых привариваются плоские трубные решетки 39 с плотно размещенным в шахматном порядке с шагом (1,3-l,5)d₂ между рядами, большим количеством (более трех продольных рядов) прямых труб 40 (трубный пучок) диаметром 28-32 мм (d₂). В полость, образованную внутренней поверхностью полутрубы 38 и трубной решеткой 39, привариваются плоские полукруглые разделительные перегородки 41, а в торцы коллекторов 36, 37 ввариваются плоские полукруглые заглушки 42 (фиг. 2). Устанавливаются экономайзеры 34, 35 с соблюдением горизонтального расположения трубного пучка.

В монтажную единицу теплообменной части водогрейного котла (фиг.3) входят два патрубка 43 на основном входе теплоносителя в котел, вваренных в нижние части задних коллекторов 37 экономайзеров 34, 35 (фиг.1), сборно-перебросной трубопровод 44, соединяющий вне котла верхние части передних коллекторов 36 экономайзеров 34 и 35 с верхним коллектором 10 левого фронтального экрана 11, трубопровод переброса 45 (фиг.2), соединяющий верхний коллектор 15 правого фронтального экрана 16 с передним коллектором 17 потолочного экрана 5, патрубок 46 (фиг. 3) на основном выходе теплоносителя из котла, приваренный к торцу верхнего коллектора 23 (фиг.2) правого бокового экрана 7.

Обмуровка 47 (фиг. 1) водогрейного котла 1 может быть выполнена как в обычном (кирпичная), так и в облегченном, с использованием материалов с высокими теплотехническими характеристиками, вариантах. С двух боков, за левым 6 и правым 7 боковыми экранами, вдоль всей топочной камеры 31 выкладываются из огнеупорного материала на определенную высоту соответственно левая 48 и правая 49 (фиг.2) основные перевалочные стенки, образующие совместно с боковыми стенками 50 (фиг.3) обмуровки 47 конвективные газоходы 51 с размещенными в них экономайзерами 34 и 35, под которыми снизу расположены выходящие из котла основные дымоходы 52. По бокам, за задним экраном 8, выкладываются из огнеупорного материала на определенную высоту две дополнительные перевалочные стенки 53, образующие с задней стенкой 54 отдельные обводные дымоходы 55, соединенные в пределах обмуровки 47 котла с основными дымоходами 52.

На верхней части обмуровки 47 устанавливаются четыре разрывных или откидных взрывных клапана: два основных 56 - над левой 48 и правой 49 основными перевалочными стенками, два дополнительных 57 - над дополнительными перевалочными стенками 53.

В схему гидравлической обвязки водогрейного котла (фиг.6) включена как основная, так и дополнительная запорная арматура (задвижки) общепромышленного назначения.

Основная запорная арматура устанавливается на теплоносителе: между трубопроводом 58 входа в котел и трубопроводом 59 подачи на задний коллектор 37 левого экономайзера 34 - задвижка 60; между трубопроводом 58 входа в котел и трубопроводом 61 подачи на задний коллектор 37 правого экономайзера 35 - задвижка 62; между трубопроводом 63 выхода из верхнего коллектора 23 правого бокового экрана 7 и трубопроводом 64 выхода из котла - задвижка 65.

Дополнительная запорная арматура устанавливается: в рассечку сборно-перебросного трубопровода 44 и образующего трубопровод 66 от переднего коллектора 36 левого экономайзера 34 с задвижкой 67, трубопровод 68 от переднего коллектора 36 правого экономайзера 35 с задвижкой 69 и сборного трубопровода 70, соединяющего трубопроводы 66 и 68 через задвижки 67 и 69 с верхним коллектором 10 левого фронтального экрана 11, в рассечку трубопровода переброса 45 и образующего трубопровод 71 от верхнего коллектора 15 правого фронтального экрана 16 до задвижки 72 и, далее, трубопровод 73 к переднему коллектору 17 потолочного экрана 5; на трубопроводе 74, соединяющем трубопровод 58 входа теплоносителя в котел со сборным трубопроводом 70, - задвижка 75, на трубопроводе 76, соединяющем трубопровод 58 входа теплоносителя в котел с трубопроводом 73, - задвижка 77, на трубопроводе 78, соединяющем трубопровод 71 с трубопроводом 63, - задвижка 79, на трубопроводе 80, соединяющем трубопроводы 59 и 61 с трубопроводом 64, - задвижка 81.

Возможно изготовление водогрейного котла в зеркально отображенном относительно продольной оси исполнении.

Конструкция водогрейного котла предусматривает обычное оснащение горелками (форсунками), автоматикой, регулирующей арматурой, гарнитурой, дренажными и воздухоспускными трубопроводами.

Для повышения экономичности и обеспечения необходимого теплогидравлического режима организуется последовательное прохождение воды по поверхностям нагрева, а внутри каждой поверхности (экономайзера, экрана) - за счет многоходового движения по каждой поверхности, которое обеспечивается установкой разделительных перегородок и перегородочных узлов в коллекторах этих поверхностей. Причем перегородки расставляются с соблюдением требуемых оптимальных средних скоростей потока по условию температурного режима, в зависимости от характера движения теплоносителя по трубам 9 и 40: опускного, подъемного или горизонтального. А верхнее или нижнее размещение пазов 27 перегородочных узлов 25 в коллекторах способствуют лучшему воздухоудалению и дренированию экранов во время запуска или остановки котла 1.

Работа водогрейного котла, кроме того, что производится качественное регулирование тепловой мощности, предусматривает четыре режима эксплуатации: 1. Основной - на номинальную нагрузку (аэродинамическое сопротивление экономайзеров позволяет работу на естественной тяге).

2. Максимальный - на максимальную нагрузку (развитая теплообменная поверхность экономайзеров позволяет это с незначительной потерей экономичности).

3. Минимальный - на минимальную нагрузку (позволяет держать температуру уходящих газов выше точки росы).

4. Ограниченный - на допустимую нагрузку при временном удалении конвективных поверхностей (экономайзеров) для ремонта.

Основной (самый долговременный) режим работы водогрейного котла происходит следующим образом: обратная сетевая вода (теплоноситель) от потребителей тепла через коллектор котельной подается на вход котла 1 (фиг.1), распределяется по трубопроводу 58 (фиг.6) на два потока и через задвижки 60 и 62 по трубопроводам 59, 61 и патрубкам 43 (фиг.2, 3) поступает на вход экономайзеров 34, 35 (фиг.1), в нижнюю часть задних коллекторов 37, проходит экономайзеры по трубам 40 в несколько (нечетных) горизонтальных ходов, организуемых разделительными перегородками 41, выходит из верхней части передних коллекторов 36, поступает в трубопроводы 66 и 68 и через задвижки 67, 69, соединяясь в трубопроводе 70, поступает в коллектор 10 левого фронтального экрана 11, пройдя его по трубам 9 в один опускной ход, через входную часть коллектора 12 подается на подовый экран 13, проходит его по трубам 9 в несколько (четных) горизонтальных ходов, организуемых перегородочными узлами 25, и через выходную часть коллектора 12 поступает на правый фронтальный экран 16, проходит его по трубам 9 в один подъемный ход и выходит через коллектор 15, поступает, минуя трубопровод 71, задвижку 72, трубопровод 73, во входную часть коллектора 17 потолочного экрана 5, проходит его по трубам 9 в несколько (четных) горизонтальных ходов, организуемых перегородочными узлами 25, и выходит через выходную часть коллектора 17 во входную часть коллектора 19 левого бокового экрана 6, проходит его по трубам 9 в несколько (четных) подъемно-опускных ходов, организуемых перегородочными узлами 25, и выходит через выходную часть коллектора 19 во входную часть коллектора 21 заднего экрана 8, проходит его по трубам 9 в несколько (четных) подъемно-опускных ходов, организуемых перегородочными узлами 25, и выходит через выходную часть коллектора 21 во входную часть коллектора 23 правого бокового экрана 7, проходит его по трубам 9 в несколько (четных) подъемно-опускных ходов, организуемых перегородочными узлами 25, и через выходную часть коллектора 23 по трубопроводу 63, минуя задвижку 65 и трубопровод 64, поступает в коллектор прямой сетевой воды из котельной.

В этом режиме задвижки 75, 77, 79 и 81 закрыты.

Продукты сгорания (дымовые газы) из топочной камеры 31, разделившись на два потока, пересекают верхнюю часть труб 9 левого 6 и правого 7 боковых экранов, проходят пространство между обмуровкой 47, в верхней части которой установлены основные взрывные клапаны 56, над левой 48 и правой 49 основными перевалочными стенками, опускаются по конвективным газоходам 51, пересекая под прямым углом трубы 40 левого 34 и правого 35 экономайзеров и через основные дымоходы 52 поступают в дымоходы котельной. В этом режиме пространство над дополнительными перевалочными стенками 53 через снятые дополнительные взрывные клапаны 57 и выходная часть обводных дымоходов 55 плотно закрыты (заложены).

Максимальный режим работы водогрейного котла осуществляется аналогично основному, единственное отличие - дымовые газы после котла поступают на дымосос, т. е. котел работает под разрежением (на уравновешенной тяге). Этот режим может выполняться в периоды наиболее низких температур наружного воздуха.

Минимальный режим работы водогрейного котла может осуществляться в периоды длительного ограничения нагрузки (межсезонье, характер теплопотребления) и происходит следующим образом: обратная сетевая вода (теплоноситель) от потребителей тепла через коллектор котельной подается на вход котла 1 по трубопроводу 58, через задвижку 77 и трубопровод 76 поступает в трубопровод 73 и далее во входную часть коллектора 17 потолочного экрана 5, проходит по трубам 9 в несколько (четных) горизонтальных ходов, организуемых перегородочными узлами 25, и выходит через выходную часть коллектора 17 во входную часть коллектора 19 левого бокового экрана 6, проходит его по трубам 9 в несколько (четных) подъемно-опускных ходов, организуемых перегородочными узлами 25, и выходит через выходную часть коллектора 19 во входную часть коллектора 21 заднего экрана 8, проходит его по трубам 9 в несколько (четных) подъемно-опускных ходов, организуемых перегородочными узлами 25, и выходит через выходную часть коллектора 21 во входную часть коллектора 23 правого бокового экрана 7, проходит его по трубам 9 в несколько (четных) подъемно-опускных ходов, организуемых перегородочными узлами 25, и по трубопроводу 63, через задвижку 79, трубопровод 78 поступает в трубопровод 71 и далее, осуществляя обратный основному режиму ход, поступает в коллектор 15 правого фронтального экрана 16, проходит его по трубам 9 в один опускной ход и направляется через коллектор 12 на подовой экран 13, проходит его по трубам 9 в несколько (четных) горизонтальных ходов, организуемых перегородочными узлами 25, и через коллектор 12 поступает в левый фронтальный экран 11, проходит его по трубам 9 в один подъемный ход и поступает в коллектор 10, откуда, пройдя по трубопроводу 70, разделяется на два потока и, минуя задвижки 67, 69, проходит трубопроводы 66, 68 и поступает в верхнюю часть передних коллекторов 36 экономайзеров 34, 35, проходит их по трубам 40 в несколько (нечетных) горизонтальных ходов, организуемых разделительными перегородками 41, и выходит из котла по патрубкам 43 в нижней части задних коллекторов 37 экономайзеров 34 и 35 в трубопроводы 59 и 60, далее, соединившись в трубопроводе 80, проходит задвижку 81, поступает в трубопровод 63 и в коллектор прямой сетевой воды из котельной.

В этом режиме задвижки 60, 62, 65, 72, 75 закрыты.

Движение продуктов сгорания по котлу при минимальном режиме происходит аналогично основному режиму работы.

Ограниченный режим осуществляется при вынужденной работе водогрейного котла во время необходимого ремонта одного или сразу двух экономайзеров, в этом случае работа происходит следующим образом: обратная сетевая вода (теплоноситель) от потребителей тепла через коллектор котельной подается на вход котла 1 по трубопроводу 58, через задвижку 75 поступает в трубопровод 70 и направляется в коллектор 10 левого фронтального экрана 11 и далее, до выхода из котла через выходную часть коллектора 23 правого бокового экрана 7, движение воды происходит аналогично основному режиму работы, а дальше, пройдя трубопроводы 63 и 64, задвижку 65, теплоноситель поступает в коллектор прямой сетевой воды из котельной.

Во время этого режима работы задвижки 60, 62, 67, 69, 77, 79, 81 закрыты.

При ограниченном режиме работы продукты сгорания из топочной камеры 31, разделившись на два потока, пересекают верхнюю часть труб 9 заднего экрана 8, проходят освобожденное пространство между обмуровкой 47, в верхней части которой установлены дополнительные взрывные клапаны 57, над дополнительными перевалочными стенками 53 и по обводным дымоходам 55, пройдя через открытую концевую часть основных дымоходов 52, поступают в дымоходы котельной. В этом режиме работы пространство над левой 48 и правой 49 основными перевалочными стенками, через снятые основные взрывные клапаны 56, и ближайшая к задним коллекторам 37 экономайзеров 34 и 35 часть основных дымоходов 52 плотно закрыты (заложены).

Оснащение монтажной единицы теплообменной части сборно-перебросным 44 и перебросным 45 трубопроводами предназначено для использования в водогрейном котле подовых горелок, вместо рассмотренных выше, расположенных с фронта. В этом случае из котла 1 убирается фронтально-подовая поверхность 4, а трубопровод 70 присоединяется к задвижке 72 вместо трубопровода 71, направляя теплоноситель из передних коллекторов 36 экономайзеров 34 и 35 во входную часть коллектора 17 потолочного экрана 5, обеспечивая основной и максимальный режим работы водогрейного котла, а трубопровод 78 с задвижкой 79 соединяют с вновь организованным трубопроводом 70, обеспечивая минимальный режим работы. Также удаляется трубопровод 74 с задвижкой 75.

Таким образом, использование такого водогрейного котла значительно повышает кпд, существенно увеличивает срок службы, а исполненный в разных типоразмерах он применим практически во всех существующих котельных малой и средней мощности централизованного отопления и горячего водоснабжения при сжигании жидкого и газообразного топлива.

Источники информации 1. Воликов А.Н. Сжигание газового и жидкого топлива в котлах малой мощности. Л.: Недра, 1989.

2. Порецкий Л. Я. и др. Справочник эксплуатационника газифицированных котельных. Л.: Недра, 1988.

Формула изобретения

Водогрейный котел, содержащий теплообменную часть, выполненную из труб и состоящую из отделенной от конвективной радиационной части, представляющей собой конструкцию из фронтального, левого и правого боковых и потолочного экранов, изготовленных из прямых труб, вваренных между входным и выходным коллекторами, в которые вставляются перегородки, в обмуровке с двух боков котла за боковыми экранами обустроены конвективные газоходы, отделенные от топочной камеры основными перевалочными стенками, а под конвективными газоходами - основные отводящие дымоходы, отличающийся тем, что теплообменная часть выполнена из стальных труб, при этом дополнительно в радиационной части имеется фронтальный, задний и подовый экраны, при этом между упомянутым и дополнительно установленным фронтальными экранами, один из которых является левым, а другой правым, размещается горелочное устройство с ремонтным лазом над ним, а подовый экран образует с фронтальными экранами фронтально-подовую поверхность, выполненную в виде единой L-образной монтажной единицы с возможностью ее демонтажа, расположенной в двух взаимно перпендикулярных плоскостях - горизонтальной и вертикальной, а остальные экраны радиационной части представляют собой отдельные элементы, соединенные между собой в пределах топочной камеры приваркой коллекторов под прямым углом выходного к входному, следующему по ходу движения теплоносителя, трубы экранов вварены между коллекторами в один или два ряда (шахматно), экраны установлены в зонах с одинаковой среднелогарифмической разностью температур между греющей и нагреваемой средами, свободные торцы коллекторов завариваются заглушками и в них вставляются перегородочные узлы с жестко закрепленными на оси круглыми, под внутренний диаметр коллектора, упомянутыми перегородками, в каждой из которых на периферии вырезается паз, ориентируемый при установке в зависимости от месторасположения коллектора в котле, конвективная часть котла включает в себя левый и правый экономайзеры, размещенные с боковых сторон котла в конвективных газоходах и состоящие каждый из переднего и заднего коллекторов-полутруб (разрезанных пополам вдоль труб), к разрезанной части которых приварены плоские трубные решетки с плотно размещенными в шахматном порядке (более трех продольных рядов) трубами (трубный пучок), а в полость, образованную внутренней поверхностью полутрубы и трубной решеткой, устанавливаются полукруглые разделительные перегородки, в торцы этих коллекторов ввариваются полукруглые заглушки, устанавливаются экономайзеры с учетом горизонтального расположения трубного пучка так, чтобы дымовые газы, двигаясь вертикально, пересекали трубы под прямым углом, в пределах котла вне обмуровки экономайзеры соединены сборно-перебросным трубопроводом с левым фронтальным экраном, верхний коллектор правого фронтального экрана соединен трубопроводом переброса с передним коллектором потолочного экрана, за задним экраном с боков в обмуровке обустроены отдельные обводные дымоходы, отделенные от топочной камеры дополнительными перевалочными стенками и соединенные с основными отводящими дымоходами в пределах котла, в верхней части обмуровки котла над основными и дополнительными перевалочными стенками монтируются по два основных и дополнительных, разрывных или откидных, взрывных клапана, кроме того, по ходу теплоносителя в пределах гидравлической обвязки котла, на трубопроводе подачи в котел на нижнюю часть задних коллекторов экономайзеров, на трубопроводе выхода из котла от верхнего коллектора правого бокового экрана, на сборно-перебросном трубопроводе выхода из верхней части передних коллекторов экономайзеров, на трубопроводе подачи фронтального экрана, на трубопроводе переброса, соединяющем в