RU2061932C1

RU2061932C1 - Heating boiler

Info

Publication number: RU2061932C1
Application number: RU93013966A
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Климов; С.Д. Мозоров; А.К. Гарбуз
Original assignee: Климов Юрий Васильевич
Priority date: 1993-03-17
Filing date: 1993-03-17
Publication date: 1996-06-10

Abstract

FIELD: thermal engineering; ;ow-capacity boiler houses. SUBSTANCE: additional tube bundle is placed under supports of grate bars. Transverse tubes of bundle are welded to grate-bar supports. These tubes pass circulating water that cools down grate-bar supports and grate thereby eliminating overheating of grate-bar supports and grate. Water circulating in transverse tubes, in bottom headers 6, heats to high temperature which makes it possible to more efficiency utilize heat and to save fuel. Roof waterwall and boiler waterwalls are built up of three sections. Provision is made for longitudinal flow of water over waterwall tubes Stagnation zones are reduced. EFFECT: improved boiler efficiency and reliability. 9 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в котельных малой мощности. The invention relates to the field of power engineering and can be used in boiler houses of low power.

Известен стальной водогрейный котел НИИСТУ-5 (1), который состоит из передней, трех-пяти средних и задней секций, которые при монтаже соединяются сваркой. Задняя и передняя стенки котла представляют собой экраны из вертикальных труб, задняя на всю высоту котла, передняя от верха котла до уровня размещения горелочного устройства. Средние секции выполнены из Г-образных труб, соединенных с центральным коллектором вверху и боковыми коллекторами внизу. В средних и задних секциях установлены вертикальные стальные ребра, приваренные по оси между трубами, и прерывистые, приваренные со стороны обмуровки, образуя конвективные газоходы. Known steel boiler NIISTU-5 (1), which consists of a front, three to five middle and rear sections, which during installation are connected by welding. The rear and front walls of the boiler are screens made of vertical pipes, the rear is the entire height of the boiler, and the front is from the top of the boiler to the level of placement of the burner device. The middle sections are made of L-shaped pipes connected to the central manifold at the top and side manifolds at the bottom. In the middle and rear sections, vertical steel ribs are installed, welded along the axis between the pipes, and intermittent, welded from the side of the wiring, forming convective flues.

Основным недостатком этого котла является низкий коэффициент полезного действия ввиду недостаточной развитости поверхностей нагрева, т.к. котел работает с высокими температурами уходящих газов порядка 200.300,^oС.The main disadvantage of this boiler is its low efficiency due to insufficient development of the heating surfaces, as the boiler operates with high exhaust gas temperatures of the order of 200.300, ^o С.

Известен отопительный котел "Луга" (2), который принят за прототип. Known heating boiler "Luga" (2), which is adopted as a prototype.

Известный котел содержит топочную камеру с передним, задним, потолочным и боковыми экранами, конвективный пучок из горизонтальных труб, размещенный в опускном газоходе, отделенном от топочной камеры перегородкой. Known boiler contains a combustion chamber with front, rear, ceiling and side screens, a convective bundle of horizontal pipes, placed in the lowering duct, separated from the combustion chamber by a partition.

Передний экран этого котла выполнен из горизонтальных труб, задний экран образован вертикальными трубами. Один из боковых экранов образован вертикальными трубами, а трубы другого бокового экрана переходят в горизонтальные трубы верхнего яруса потолочного экрана. Потолочный экран выполнен двухъярусным из горизонтальных труб. Трубы нижнего яруса потолочного экрана являются продолжением труб заднего экрана, а верхнего яруса одного из боковых экранов. The front screen of this boiler is made of horizontal pipes, the rear screen is formed by vertical pipes. One of the side screens is formed by vertical pipes, and the pipes of the other side screen go into the horizontal pipes of the upper tier of the ceiling screen. The ceiling screen is made of two-tier horizontal pipes. The pipes of the lower tier of the ceiling screen are a continuation of the pipes of the rear screen, and the upper tier of one of the side screens.

Основным недостатком этого котла является очень низкий коэффициент полезного действия, т.к. К.П.Д. является одной из важнейших характеристик котла и показывает эффективность использования в нем тепла. Кроме того, большие потери мощности, возникающие при движении воды в трубах котла, а особенно большие местные потери при наличии перемычек, вызванные геометрическими размерами перемычек, изменением скорости потока. Эти местные потери напора вызывают дополнительные затраты мощности на их преодоление, а в конечном счете влияют на общий К.П.Д. котла. The main disadvantage of this boiler is its very low efficiency, as K.P.D. It is one of the most important characteristics of the boiler and shows the efficiency of using heat in it. In addition, large power losses arising from the movement of water in the boiler pipes, and especially large local losses in the presence of jumpers, caused by the geometric dimensions of the jumpers, a change in flow rate. These local pressure losses cause additional power costs to overcome them, and ultimately affect the overall KPD boiler.

Как изложено выше, у известного котла передний экран выполнен из горизонтальных труб, а задний экран образован вертикальными трубами. As described above, in the known boiler, the front screen is made of horizontal pipes, and the rear screen is formed by vertical pipes.

Газы, образующиеся в топке при горении топлива, движутся вверх, затем поворачивают на 90^o. Следовательно, передний экран омывается газами при поперечном обтекании и также при поперечном обтекании омывается газами и задний экран.The gases generated in the furnace during fuel combustion move up, then turn 90 ^o . Consequently, the front screen is washed by gases in the transverse flow and also in the transverse flow by gases and the rear screen.

Ввиду этого коэффициент использования поверхности нагрева значительно уменьшен вследствие неравномерного омывания труб и частичного перетекания газов, а также и образования застойных зон. Этот существенный недостаток значительно снижает К.П.Д. котла. In view of this, the utilization rate of the heating surface is significantly reduced due to uneven washing of pipes and partial overflow of gases, as well as the formation of stagnant zones. This significant drawback significantly reduces K.P.D. boiler.

К недостаткам относится и ненадежность подколосниковых балок /опор/. Это объясняется тем, что опоры колосников сравнительно быстро перегорают или коробятся от высокой температуры. Ввиду чего часто возникает необходимость их замены на новые, что снижает работоспособность котла. The disadvantages include the unreliability of the podkolosnikovyh beams / supports /. This is because the supports of the grate burn out relatively quickly or warp from high temperature. In view of this, it is often necessary to replace them with new ones, which reduces the efficiency of the boiler.

Целью предлагаемого изобретения является повышение коэффициента полезного действия котла с более эффективным использованием в нем тепла, а также увеличение надежности его основных элементов. The aim of the invention is to increase the efficiency of the boiler with a more efficient use of heat in it, as well as increasing the reliability of its main elements.

Поставленная цель достигается тем, что под опорами колосников размещен дополнительный трубный пучок. Поперечные трубы этого пучка соединены сваркой с опорами колосников. Внутри этих труб циркулирует вода, охлаждающая опоры колосников и колосниковую решетку. Наличие водяного охлаждения исключает возможность перегрева подколосниковых опор и колосниковой решетки, а это значительно увеличивает срок их службы. Вода, циркулирующая в поперечных трубах, а также и в нижних коллекторах, с которыми соединены эти подколосниковые поперечные трубы, значительно нагревается. Это дает возможность более эффективно использовать тепло и позволяет значительно экономить топливо. This goal is achieved by the fact that under the supports of the grates there is an additional tube bundle. The transverse pipes of this bundle are connected by welding to the supports of the grates. Inside these pipes, water circulates, cooling the supports of the grate and the grate. The presence of water cooling eliminates the possibility of overheating of the armrest supports and the grate, and this significantly increases their service life. The water circulating in the transverse pipes, as well as in the lower collectors, to which these cross-hanger cross pipes are connected, is significantly heated. This makes it possible to use heat more efficiently and significantly saves fuel.

Более рациональное геометрическое расположение элементов потолочного экрана. Потолочный экран выполнен трехсекционным, трубы каждой экрановидной секции соединены торцами с передним и задним верхними коллекторами. Коллекторы выполнены в виде трех звеньев, одного потолочного и двух наклонных, соединенных между собой угловидными торцевыми срезами, а нижними торцами присоединены к продольным промежуточным правому и левому коллекторам. Многосекционный конвективный блок разделен газонаправляющей перегородкой на два полублока и этой же перегородкой разделен нижний коллектор конвективного блока, при этом продольные пучки труб одного ряда в одной секции поочередно смещены на половину шага относительно второго ряда во второй секции. A more rational geometric arrangement of the elements of the ceiling screen. The ceiling screen is made of three sections, the pipes of each shield-shaped section are connected by ends to the front and rear upper collectors. The collectors are made in the form of three links, one ceiling and two inclined, interconnected by angular end sections, and the lower ends are connected to the longitudinal intermediate right and left collectors. The multi-sectional convective block is divided by a gas guide partition into two half-blocks and the lower collector of the convection block is divided by the same partition, while the longitudinal bundles of pipes of one row in one section are alternately offset by half a step relative to the second row in the second section.

Потолочное звено заднего верхнего коллектора выполнено большего диаметра, торцы заглушены фланцами, а наклонные звенья угловидными торцами присоединены к этим фланцам. The ceiling link of the rear upper collector is made of a larger diameter, the ends are muffled by flanges, and the inclined links are angled ends attached to these flanges.

Задний экран выполнен из горизонтальных труб, а его коллекторы из вертикальных труб, причем левый закреплен к наружной поверхности нижнего левого коллектора, а правый Г-образный соединен с нижним правым коллектором. The rear screen is made of horizontal pipes, and its collectors are made of vertical pipes, the left one being fixed to the outer surface of the lower left collector, and the right L-shaped one is connected to the lower right collector.

Внешние Г-образные трубы каждой секции конвективного блока соединены в виде овала, а в образованном овале размещены ряды труб, которые являются экранами конвекции. External L-shaped pipes of each section of the convection unit are connected in the form of an oval, and in the formed oval there are rows of pipes that are convection screens.

Как вариант, конвективный блок выполнен из наклонных труб, а угол наклона определен в пределах 10^o.Alternatively, the convection unit is made of inclined pipes, and the angle of inclination is determined within 10 ^o .

Изобретение поясняется чертежами,
где на фиг. 1 изображен отопительный котел, вид спереди;
на фиг. 2 то же, разрез по А-А фиг. 1;
на фиг. 3 то же, разрез по Б-Б фиг. 2;
на фиг. 4 то же, разрез по В-В фиг. 3; /повернутый на 90^o/;
на фиг. 5 изображен конвективный блок, боковой вид;
на фиг. 6 то же, вид сверху /вид в плане/;
на фиг. 7 то же, боковой вид с образованием наклонных труб;
на фиг. 8 изображен отопительный котел, вид по стрелке Г, на фиг. 3;
на фиг. 9 то же, схема движения воды в котле.The invention is illustrated by drawings,
where in FIG. 1 shows a boiler, front view;
in FIG. 2 is the same, a section along AA of FIG. 1;
in FIG. 3 same, a section along BB of FIG. 2;
in FIG. 4 same, a section along BB of FIG. 3; / rotated 90 ^o /;
in FIG. 5 shows a convection unit, side view;
in FIG. 6 the same, top view / plan view /;
in FIG. 7 the same, side view with the formation of inclined pipes;
in FIG. 8 shows a heating boiler, view along arrow G, in FIG. 3;
in FIG. 9 the same, the movement of water in the boiler.

Отопительный котел содержит экранированную топочную камеру 1, многосекционный конвективный блок 2, размещенный в газоходе и разделенный газонаправляющей перегородкой 3 на два полублока. Каждый полублок содержит набор секций, количество которых определяется в зависимости от производительности котла. Топочная камера 1 и конвективный блок 2 разделены перегородкой 4. The heating boiler contains a shielded combustion chamber 1, a multi-section convection unit 2, located in the flue and divided by a gas guide wall 3 into two half blocks. Each half-block contains a set of sections, the number of which is determined depending on the performance of the boiler. The combustion chamber 1 and the convection unit 2 are separated by a partition 4.

В топочной камере 1 под опорами колосников размещен трубный пучок, содержащий левый 5 и правый 6 нижние коллекторы, соединенные между собой поперечными трубами 7. К поперечным трубам 7 приварены опоры колосников 8, на которых установлены колосники 9. Параллельно нижним коллекторам 5 и 6 установлены промежуточные левый 10 и правый 11 коллекторы. Левые коллекторы 5 и 10 соединены вертикальным рядом труб 12, которые представляют собой левый боковой экран. Правые коллектора 6 и 11 аналогично соединены вертикальным рядом труб 13 и представляют собой правый боковой экран. In the combustion chamber 1, under the supports of the grid-irons, there is a tube bundle containing the left 5 and right 6 lower headers connected by transverse pipes 7. To the transverse pipes 7 are supported grid-supports 8, on which the grid-irons are installed 9. Parallel to the lower collectors 5 and 6, intermediate left 10 and right 11 collectors. The left collectors 5 and 10 are connected by a vertical row of pipes 12, which are the left side screen. The right manifolds 6 and 11 are likewise connected by a vertical row of pipes 13 and represent the right side screen.

К промежуточным коллекторам 10 и 11 присоединены передний 14 и задний 15 верхние коллекторы. Каждый коллектор выполнен в виде трех звеньев, одного потолочного /верхнего/ и двух наклонных. Звенья переднего коллектора 14 соединены сваркой по угловым торцовым срезам. Потолочное /верхнее/ звено заднего коллектора 15а выполнено большего диаметра, а его торцы заглушены фланцами 16. К фланцам 16 приварены наклонные звенья коллектора 15. Наклонные звенья коллекторов 14 и 15 соединены продольным трубами 17 и представляют собой правую и левую наклонные секции потолочного экрана. Потолочные /верхние/ звенья коллекторов 14 и 15 соединены продольными трубами 18 и представляют собой секцию потолочного /верхнего/ экрана. Таким образом, потолочный экран выполнен трехсекционным, содержащим две наклонные секции и одну потолочную /верхнюю/. Передний 14 и задний 15 верхние коллекторы нижними торцами соединены с левым 10 и правым 11 промежуточными коллекторами. The front 14 and rear 15 upper collectors are connected to the intermediate collectors 10 and 11. Each collector is made in the form of three links, one ceiling / top / and two inclined. The links of the front manifold 14 are connected by welding along angular end sections. The ceiling / top / link of the rear collector 15a is made of a larger diameter, and its ends are muffled by the flanges 16. The inclined links of the collector 15 are welded to the flanges 16. The inclined links of the collectors 14 and 15 are connected by longitudinal pipes 17 and represent the right and left inclined sections of the ceiling screen. Ceiling / top / links of the collectors 14 and 15 are connected by longitudinal pipes 18 and represent a section of the ceiling / top / screen. Thus, the ceiling screen is made three-section, containing two inclined sections and one ceiling / top /. The front 14 and rear 15 upper collectors with lower ends are connected to the left 10 and right 11 intermediate collectors.

Передний /фронтальный/ экран выполнен из вертикальных труб 19, нижние торцы которых соединены с фронтовыми горизонтальными трубами 20 и 21, которые выполнены в виде коллекторов, а верхние торцы этих труб соединены с коллектором 14. The front / front / screen is made of vertical pipes 19, the lower ends of which are connected to the front horizontal pipes 20 and 21, which are made in the form of collectors, and the upper ends of these pipes are connected to the collector 14.

Задний экран выполнен из горизонтальных труб 22 и образован при сочетании с вертикальными левым 23 и правым Г-образным 24 коллекторами. Коллектор 23 соединен с коллектором 5, а коллектор 14 с коллектором 6. The rear screen is made of horizontal pipes 22 and is formed in combination with the vertical left 23 and right L-shaped 24 collectors. The collector 23 is connected to the collector 5, and the collector 14 with the collector 6.

К верхнему торцу коллектора 23 через фланец 25 присоединен отвод 26, который соединен с трубами 27 и 28 отвода горячей воды. An outlet 26 is connected to the upper end of the collector 23 through a flange 25, which is connected to the hot water outlet pipes 27 and 28.

Многосекционный конвективный блок 2 содержит несколько секций, а каждая секция образована двумя внешними Г-образными трубами 29, которые соединены в виде овала, а в овальном отверстии размещены ряды горизонтальных труб 30. Трубы 30 одного ряда одной секции поочередно смещены на половину шага относительно второго ряда во второй секции. Как вариант, трубы 30 установлены с уклоном в пределах угла, равного 10^o. Внешние трубы 29 соединены вверху с коллектором 31, а внизу с коллекторами 32 и 33. Коллекторы 32 и 33 выполнены соосно и разделены между собой газонаправляющей перегородкой 3, коллектор 33 вторым торцем соединен с коллектором 5.The multi-sectional convection unit 2 contains several sections, and each section is formed by two external L-shaped pipes 29, which are connected in the form of an oval, and rows of horizontal pipes 30 are placed in the oval hole. The pipes 30 of one row of one section are alternately offset by half a step relative to the second row in the second section. Alternatively, the pipes 30 are installed with a slope within an angle equal to 10 ^o . The outer pipes 29 are connected at the top with the collector 31, and at the bottom with the collectors 32 and 33. The collectors 32 and 33 are made coaxially and are separated by a gas guide 3, the collector 33 is connected to the collector 5 by a second end.

Отопительный котел работает следующим образом. Вода поступает в коллектор 32 и далее через трубы 29 и 30 в коллектор 31, а также в коллектор 33. Из коллектора 33 вода поступает в коллекторы 5 и 6 через трубы 7. Из коллекторов 5 и 6 вода поступает в коллекторы 10 и 11 через трубы 12 и 13 боковых экранов. Одновременно из коллекторов 5 и 6 вода поступает через трубы 12 и 13 в трубы 20 и 21, а из них в трубы 19 переднего /фронтального/ экрана, а также в коллекторы 23 и 24, заднего экрана трубы 22. Из коллекторов 10 и 11 вода поступает в коллектор 15, а затем в трубы 17 наклонных секций потолочного экрана, затем через коллектор 14 по трубам 18 потолочного экрана в звено 15а коллектора 15. Из звена 15а через трубу 27 в отвод 26. В отвод 26 также вода поступает из коллектора 24 заднего экрана и из коллектора 21 переднего экрана в коллектор 14 и далее в отвод 26. The heating boiler operates as follows. Water enters the collector 32 and then through the pipes 29 and 30 to the collector 31, and also to the collector 33. From the collector 33, the water enters the collectors 5 and 6 through the pipes 7. From the collectors 5 and 6, the water enters the collectors 10 and 11 through the pipes 12 and 13 side screens. At the same time, water flows from collectors 5 and 6 through pipes 12 and 13 to pipes 20 and 21, and from them to pipes 19 of the front / front / screen, and also to collectors 23 and 24, of the rear screen of pipe 22. From collectors 10 and 11, water enters the collector 15, and then into the pipes 17 of the inclined sections of the ceiling screen, then through the collector 14 through the pipes 18 of the ceiling screen to the link 15a of the collector 15. From the link 15a through the pipe 27 to the outlet 26. Water also flows from the collector 24 of the rear to the outlet 26 screen and from the front screen collector 21 to the collector 14 and further to the outlet 26.

Из отвода 26 горячая вода поступает потребителю. From the outlet 26, hot water enters the consumer.

На фиг. 9 приведена схема движения воды, а движение воды обозначено стрелками. In FIG. 9 is a diagram of the movement of water, and the movement of water is indicated by arrows.

Трубы 17 и 18 секций потолочного экрана, как вариант, могут быть выполнены с небольшим наклоном, при этом высота коллектора 14 уменьшается на величину уклона. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4 ЫЫЫ6 ЫЫЫ8 Pipes 17 and 18 of the sections of the ceiling screen, as an option, can be made with a slight slope, while the height of the collector 14 is reduced by the amount of slope. YYY2 YYY4 YYY6 YYY8

Claims

1. A heating boiler containing a combustion chamber with front, rear, ceiling and side screens, a convection unit located in the duct and separated from the combustion chamber by a partition, characterized in that the right and left lower collectors of the combustion chamber at a distance equal to the length of the grate are connected smaller diameter cross-axle tubes, grate supports are welded to the upper outer surfaces of these pipes, the lower combustion chamber headers are connected to the corresponding right and left intermediate collectors with vertical pipes of the side screens, the front and rear manifolds of the ceiling screen are made in the form of three tubular links, one ceiling and two inclined ones, with the front manifold links made of pipes of the same diameter, and the ceiling link at the rear manifold made of larger pipes, front and rear the collectors are interconnected by horizontal pipes, the lower ends of the inclined links of the front and rear collectors are hermetically connected to the right and left intermediate collectors, the front The front front screen is equipped with three small horizontal collectors, the two outer ones are made in the same plane, and the inner one is offset to the height of the loading hatch, the ends of these collectors are connected by the vertical pipes of the front and side screens, the rear screen contains vertical left and L-shaped right collectors connected horizontal pipes of smaller diameter, the vertical collector is attached to the lower left collector of the combustion chamber, and L-shaped to the lower right collector of the same combustion chamber, multi-section The convection convection unit is divided by a gas guide wall into two half blocks and the lower collector of the convection unit is divided by the same partition, while the longitudinal bundles of pipes of one row in one section are alternately offset by half a step relative to the second row in the second section.

2. The boiler according to claim 1, characterized in that the ends of the ceiling link of the rear upper collector are blanked by flanges, and its inclined links are angled ends attached to these flanges.

3. The boiler according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the rear screen is made of horizontal pipes, and its left vertical collector is fixed to the outer surface of the lower left collector, and the right L-shaped collector is connected to the lower right collector.

4. The boiler according to paragraphs. 1 to 3, characterized in that the convective block is made of pipes inclined with respect to the horizon, and the slope is within an angle of 10 ^o .

5. The boiler according to paragraphs 1 to 4, characterized in that the external L-shaped pipes of each section of the convection unit are connected in the form of an oval, and rows of pipes which are convection screens are placed in the formed oval hole.