Есть еще 2 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ
Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к водогрейным котлам в районных котельных и ТЭЦ, могут быть использованы в системах централизованного теплоснабжения и горячего водоснабжения жилых микрорайонов и промышленных зданий и комплексов.
В водогрейном котле, состоящем из топки с горелками, содержащий фронтовой, тыльный и боковые симметричные экраны с верхними и нижними коллекторами и конвективными пакетами конвективной части, включенный по схеме циркуляции воды, два двусветных экрана поочередно размещены в топочном пространстве на расстоянии одной трети ширины топки, при этом в верхней 0,15-0,22 части высоты первого двусветного экрана трубы с верхним коллектором отогнуты на 55°-60° от вертикали к верхнему коллектору фронтового экрана, а в верхней 0,15-0,22 части высоты второго двусветного экрана трубы диаметром от 0,75 xdxp до 0,95*dTp с верхним коллектором отогнуты на 55°-60° от вертикали к верхнему коллектору тыльного экрана, причем верхние коллектора двух двусветных экранов соединены между собой поперечными разряженными холодными рядами труб диаметром от 0,47 xdTp до 0,50xdip и расположены перед первым конвективным пакетом, при этом отношение радиационной поверхности нагрева Нр с двумя двусветными экранами к конвективной поверхности нагрева котла Н„ составляет 15,9%, причем второй сужающийся конвективный пакет расположен после первого конвективного пакета и собран из наклоненных на 20° - 25° от вертикали конвективных коллекторов в сторону труб конвективного пакета, экранные трубы двух боковых симметричных трапецеидальных экранов на уровне среднего конвективного коллектора между первым и вторым конвективными пакетами отогнуты на 20° - 25° от вертикали в сторону труб второго конвективного пакета.
Таким образом, преимущества предлагаемой конструкции водогрейного котла, заключается в надежной, эффективной и экономичной работе котла за счет увеличения КПД и одновременным ростом тепловой мощности. Новый котел удобен в эксплуатации и в обслуживании, требует малых затрат в ремонте.

Текст

Смотреть все

(51) 24 1/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ диаметром от 0,75 тр до 0,95 тр с верхним коллектором отогнуты на 55-60 от вертикали к верхнему коллектору тыльного экрана, причем верхние коллектора двух двусветных экранов соединены между собой поперечными разряженными холодными рядами труб диаметром от 0,47 тр до 0,50 тр и расположены перед первым конвективным пакетом, при этом отношение радиационной поверхности нагрева Нр с двумя двусветными экранами к конвективной поверхности нагрева котла Нк составляет 15,9, причем второй сужающийся конвективный пакет расположен после первого конвективного пакета и собран из наклоненных на 20-25 от вертикали конвективных коллекторов в сторону труб конвективного пакета,экранные трубы двух боковых симметричных трапецеидальных экранов на уровне среднего конвективного коллектора между первым и вторым конвективными пакетами отогнуты на 20-25 от вертикали в сторону труб второго конвективного пакета. Таким образом, преимущества предлагаемой конструкции водогрейного котла, заключается в надежной, эффективной и экономичной работе котла за счет увеличения КПД и одновременным ростом тепловой мощности. Новый котел удобен в эксплуатации и в обслуживании, требует малых затрат в ремонте.(72) Орумбаев Рахимжан Кабиевич Орумбаева Шолпан Рахимжановна Кибарин Андрей Анатольевич Орумбаев Алтынбек Рахимжанович(73) Некоммерческое акционерное общество Алматинский университет энергетики и связи(57) Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к водогрейным котлам в районных котельных и ТЭЦ, могут быть использованы в системах централизованного теплоснабжения и горячего водоснабжения жилых микрорайонов и промышленных зданий и комплексов. В водогрейном котле, состоящем из топки с горелками, содержащий фронтовой, тыльный и боковые симметричные экраны с верхними и нижними коллекторами и конвективными пакетами конвективной части, включенный по схеме циркуляции воды, два двусветных экрана поочередно размещены в топочном пространстве на расстоянии одной трети ширины топки, при этом в верхней 0,15-0,22 части высоты первого двусветного экрана трубы с верхним коллектором отогнуты на 55-60 от вертикали к верхнему коллектору фронтового экрана, а в верхней 0,15-0,22 части высоты второго двусветного экрана трубы Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к водогрейным котлам в районных котельных и ТЭЦ, могут быть использованы в системах централизованного теплоснабжения и горячего водоснабжения жилых микрорайонов и промышленных зданий и комплексов. В известном башенном водогрейном котле ПТВМ-100 отношение радиационной поверхности Нр 224 м 2 к конвективной поверхности Нк(Нр/Нк) составляет всего 7,5. Поэтому большая часть тепла от факела в топке не успевает восприниматься недостаточной радиационной поверхностью нагрева Нр, и направляется на конвективные пакеты труб,которые не могут воспринять большое количества тепла и, сгорая, выходят из строя, такая неэкономичная работа значительно снижает производительность котла. Известен башенный водогрейный котел КВ-ГМ 139,6-150 (ПТВМ-120 Э) (производства ОАО Дорогобужкотломаш 139,6 МВт) отличающийся тем, что в топке старого котла ПТВМ-100 устанавливается один двусветный экран с параллельно включенными экранными трубами с шагом 90 мм. Два верхних коллектора одного двусветного экрана разведены под углом 62 от вертикали и располагаются на одном уровне рядом с верхними коллекторами фронтового и тыльного экранов. Трубы одного двусветного экрана через каждые 180 мм поочередно разводятся к двум верхним коллекторам. Конвективная поверхность нагрева котла содержит два стандартных конвективных пакета расположенных непосредственно над топкой с постоянным поперечным сечением. В образовавшийся просвет между разведенными трубами с шагом 180 мм одного двусветного экрана из топочного пространства на первые трубы конвективного пакета попадает большое количество тепла из топки. Первые ряды конвективных труб на половину не защищены от высокотемпературного факела. Для водогрейного котла КВ-ГМ-139,6-150 отношение площади радиационной поверхности Нр к площади конвективной поверхности Нк составило 11,2.(Каталог для проектирования. Котлы водогрейные мощностью от 11,63 до 209 МВт. Дорогобужкотломаш. - том 2. -2007. - с.29-42.). Существенным недостатком конструкции и схемы циркуляции воды в водогрейном котле КВ-ГМ-139,6-150 с одним двусветным экраном при работе на природном газе и мазуте является низкое отношение Нр/Нк 11,2. Не полная защита первых рядов конвективных пакетов от факела из топки. Постоянное поперечное сечение в топке и в конвективной части котла. При этом максимально возможный расход воды через котел всего 2956 м 3/час. Известен водогрейный котел задний экран,которого выполнен с уступом в месте сочленения топки и конвективного газохода и поэтому конвективный газоход имеет площадь поперечного сечения меньше площади поперечного сечения в топке. Площадь поперечного сечения газохода рассчитывается таким образом, чтобы была 2 обеспечена скорость газов в конвективном газоходе,достаточная для эффективного теплосъема. (Патент 2232354, П 24 /00, опубликовано 10.07.2004). Существенным недостатком конструкции водогрейного котла, принятого за прототип,является низкая тепловая эффективность работы котла и его мощность. Из-за интенсивной теплоотдачи в конвективных пакетах труб любого котла резко уменьшается температура и объем газов в пределах пакетов труб. Поэтому сужение поперечного сечения необходимо реализовывать в пределах высоты непосредственно самих конвективных пакетов труб, а не по усредненным значениям для узкой постоянной части поперечного сечения конвективного газохода, как это выполнено и образовано уступом фронтового или тыльного экрана топки котла. Задача изобретения - разработка новых водогрейных котлов на природном газе, мазуте и твердом топливе с двусветными экранами и схемой циркуляции воды с компоновкой конвективной поверхности с последующим уменьшением поперечного сечения для надежной работы, как в основном, так и в пиковых режимах с удвоенным расходом воды и увеличением тепловой мощности котла до 145 МВт (125 Гкал/час) с размещением в той же ячейке и с привязкой к существующим технологическим схемам. Для решения технической задачи в водогрейном котле, состоящем из топки с горелками, содержащий фронтовой, тыльный и боковые симметричные экраны с верхними и нижними коллекторами и конвективными пакетами конвективной части,включенный по схеме циркуляции воды, в соответствии с изобретением, два двусветных экрана поочередно размещены в топочном пространстве на расстоянии одной трети ширины топки, при этом в верхней 0,15-0,22 части высоты первого двусветного экрана трубы с верхним коллектором отогнуты на 55-60 от вертикали к верхнему коллектору фронтового экрана, а в верхней 0,15-0,22 части высоты второго двусветного экрана трубы диаметром от 0,75 тр до 0,95 тр с верхним коллектором отогнуты на 55-60 от вертикали к верхнему коллектору тыльного экрана,причем верхние коллектора двух двусветных экранов соединены между собой поперечными разряженными холодными рядами труб диаметром от 0,47 тр до 0,50 тр и расположены перед первым конвективным пакетом, при этом отношение радиационной поверхности нагрева Нр с двумя двусветными экранами к конвективной поверхности нагрева котла Нк составляет 15,9, причем второй сужающийся конвективный пакет расположен после первого конвективного пакета и собран из наклоненных на 20-25 от вертикали конвективных коллекторов в сторону труб конвективного пакета,экранные трубы двух боковых симметричных трапецеидальных экранов на уровне среднего конвективного коллектора между первым и вторым конвективными пакетами отогнуты на 20-25 от вертикали в сторону второго конвективного пакета. Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 представлено поперечное сечение водогрейного котла с двумя двусветными экранами и поперечными разряженными холодными трубами. На фиг.2 представлено продольное сечение по А-А по фиг.1 водогрейного котла с двумя двусветными экранами с переменным поперечным сечением второго конвективного пакета труб. На фиг.3 представлена гидравлическая схема циркуляции воды водогрейного котла по фиг.1 в основном режиме с расходом 1545 м 3/час. На фиг.4 представлена гидравлическая схема циркуляции воды водогрейного котла по фиг.1 в пиковом двухходовом режиме с расходом З 090 м 3/час. На фиг.5 представлена гидравлическая схема циркуляции воды водогрейного котла по фиг.1 в пиковом трехходовом режиме с расходом 4635 м 3/час. Водогрейный котел содержит входной нижний коллектор 1, первый двусветный экран 2, верхний коллектор 3 первого двусветного экрана 2,поперечные разряженные холодные трубы 4,верхний коллектор 5 и второй двусветный экран 6,нижний коллектор 7 второго двусветного экрана 6,нижний коллектор 8 тыльного экрана 9, верхний коллектор 10 тыльного экрана 9, первый конвективный пакет 11 тыльной стороны,конвективные коллектора 12 первого конвективного пакета 11 тыльной стороны, средний конвективный коллектор 13 тыльной стороны, второй сужающийся конвективный пакет 14 тыльной стороны,наклонные конвективные коллектора 15 второго сужающего конвективного пакета тыльной стороны,верхний коллектор 16 второго сужающегося конвективного пакета 14 тыльной стороны, верхний симметричный укороченный правый коллектор 17 с одной перегородкой 18 по середине укороченного правого коллектора 17, симметричные правые экранные трубы 19 с линией отгиба 20, правый боковой трапецеидальный экран 21, симметричный средний правый коллектор 22 с одной перегородкой 18 по середине, правый боковой экран 23 с тремя блоками Б 1, Б 2, Б 3, симметричный нижний правый коллектор 24, верхний симметричный укороченный левый коллектор 17 с одной перегородкой 18 по середине укороченного коллектора 17,симметричные левые экранные трубы 19 с линией отгиба 20,симметричный левый боковой трапецеидальный экран 26, симметричный левый средний коллектор 22 с одной перегородкой 18,симметричный левый боковой экран 25 с блоками Б 1, Б 2, Б 3, симметричный нижний левый коллектор 24, нижний коллектор 27 фронтового экрана 28,верхний коллектор 29 фронтового экрана 28, первый конвективный пакет 30 фронтовой стороны,конвективные коллектора 31 первого конвективного пакета фронтовой стороны, средний конвективный коллектор 32 фронтовой стороны, второй сужающийся конвективный пакет 33 фронтовой стороны, наклонные конвективные коллектора 34 второго сужающегося конвективного пакета 33,верхний коллектор 35 второго сужающегося конвективного пакета 33 фронтовой стороны и шестнадцать горелок 36. Входной нижний коллектор 1 размещен горизонтально, первый двусветный экран 2 размещен вертикально, а в верхней 0,15-0,22 части высоты экрана трубы с верхним коллектором 3 первого двусветного экрана отогнуты на 55-60 от вертикали к верхнему коллектору фронтового экрана, верхний коллектор 3 первого двусветного экрана размещен горизонтально, поперечные разряженные холодные трубы 4 размещены горизонтально, верхний коллектор 5 второго двусветного экрана размещен горизонтально, второй двусветный экран 6 размещен вертикально, а в верхней 0,15-0,22 части высоты экрана трубы с верхним коллектором 5 второго двусветного экрана диаметром от 0,75 тр до 0,95 тр отогнуты на 55-60 от вертикали к верхнему коллектору тыльного экрана, нижний коллектор 7 размещен горизонтально, нижний коллектор 8 тыльного экрана размещен горизонтально, тыльный экран 9 размещен вертикально, верхний коллектор 10 размещен горизонтально, первый конвективный пакет 11 тыльной стороны размещен горизонтально,конвективные коллектора 12 размещены вертикально, средний конвективный коллектор 13 размещен горизонтально, второй сужающийся конвективный пакет 14 тыльной стороны размещен горизонтально, наклонные конвективные коллектора 15 тыльной стороны размещены под углом 20-25 от вертикали, верхний коллектор 16 второго сужающегося конвективного пакета 14 размещен горизонтально, верхние симметричные укороченные левый и правый коллектора 17 размещены горизонтально, перегородки 18 по середине каждого верхнего симметричного укороченного коллектора 17 размещены вертикально, правые экранные трубы 19 размещены вертикально и после первого конвективного пакета 11 и 30 отогнуты к второму пакету на 20-25 от вертикали по линии отгиба 20,линия отгиба 20 располагается горизонтально,правый боковой трапецеидальный экран 21 размещен вертикально, симметричные два средних правых коллектора 22 размещены горизонтально,симметричный правый боковой экран 23 с блоками Б 1, Б 2, Б 3 размещен вертикально, симметричные правый и левый нижние коллектора 24 размещены горизонтально, левый симметричный боковой трапецеидальный экран 26 размещен вертикально,левые экранные трубы 19 размещены вертикально и после первого конвективного пакета 11 и 30 отогнуты к второму пакету на 20-25 от вертикали по линии отгиба 20, линия отгиба 20 левых экранных труб 19 располагается горизонтально,симметричный левый боковой экран 25 с блоками Б 1, Б 2, Б 3 размещен вертикально, симметричный нижний левый коллектор 24 размещен горизонтально, нижний коллектор 27 фронтового экрана размещен горизонтально, фронтовой экран 28 размещен вертикально, верхний коллектор 29 фронтового экрана 28 размещен горизонтально,первый конвективный пакет 30 фронтовой стороны размещен горизонтально, конвективные коллектора 3 31 первого конвективного пакета размещены вертикально, средний конвективный коллектор 32 фронтовой стороны размещен горизонтально,второй сужающийся конвективный пакет 33 фронтовой стороны размещен горизонтально,наклонные конвективные коллектора 34 второго сужающегося конвективного пакета 33 фронтовой стороны размещены под углом 20-25 к нему от вертикали, верхний коллектор 35 второго сужающегося конвективного пакета 33 фронтовой стороны размещен горизонтально, шестнадцать горелок 36 по восемь штук на каждом симметричном правом боковом экране 23 и левом боковом экране 25 размещены горизонтально. Расположение входного нижнего коллектора 1,первого двусветного экрана 2 на одной трети ширины топки, с верхним коллектором 3 отогнутым в верхней 0,15-0,22 части высоты топки на 55-60 от вертикали к верхнему коллектору 29 фронтового экрана 28, второго двусветного экрана 6 с диаметром труб от 0,75 тр до 0,95 тр на второй трети ширины топки, а его верхнего коллектора 5 отогнутого в верхней 0,15-0,22 части высоты топки на 55-60 от вертикали к верхнему коллектору 10 тыльного экрана 9 с соединением верхних коллекторов 3 и 5 поперечными разряженными холодными трубами 4 диаметром 0,47 тр - 0,50 тр,с размещением перед трубами первого конвективного пакета 11 и 30, и далее с размещением второго сужающегося конвективного пакета 14 и 33 над первым конвективным пакетом 11 и 30, между правым и левым симметричными боковыми трапецеидальными экранами 21 и 26 позволяет полностью экранировать первый конвективный пакет 11, 30 от мощного теплового воздействия высокотемпературного факела и конвективного теплового потока из топочного пространства, а также увеличить радиационную 22 поверхность нагрева на Нр 246 м 2 и довести ее до Нр 470 м 2. Что обуславливает дополнительное восприятие тепла в пределах топочного объема котла, конвективной части и увеличивает тепловую мощность нового водогрейного котла до 145 МВт(125 Гкал/час). В верхней части котла в зоне второго сужающегося конвективного пакета 14 и 33 скорость газов уже с меньшей температурой остается на высоком уровне, так как поперечное сечение во втором сужающемся конвективном пакете 14 и 33 уменьшается, а коэффициент теплоотдачи от газов к воде в конвективных трубах остается на высоком уровне. Тепловая эффективность конвективных пакетов первого 11,30 и второго сужающегося 14 и 33 остается на высоком уровне, за счет сохранения высокой скорости обтекания шахматных пучков труб, что полностью отсутствует в серийных башенных и П - образных водогрейных и энергетических котлах,у которых скорость газового потока по всем конвективным пакетам усредняется до значений порядка 10 м/с. При этом фактическая скорость газового потока на выходе из топки водогрейных котлов и на входе в первый конвективный пакет 4 составляет до 17 м/с, а на выходе из последнего конвективного пакета снижается до 3 м/с, при усредненной величине скорости газового потока в 10 м/с, которая и используется в тепловых расчетах конвективной части котла. В серийных водогрейных котлах этим объясняется низкая тепловая эффективность конвективной части, так как в расчетах усредняется температура газов по высоте конвективных пакетов,где температура газов падает существенно (от 950 С до 160 С) и резко снижается реальный объем газов в зоне конвективных пакетов в пределах в 3 м-5 м, что и приводит к снижению скорости газов, а следовательно и к резкому снижению коэффициента теплоотдачи газов, который и без того имеет на два порядка меньшее значение чем коэффициент теплоотдачи воды к внутренним стенкам труб в конвективных пакетах. До настоящего времени все тепловые расчеты водогрейных и энергетических котлов выполняют с усреднением температуры газового потока в пределах конвективных пакетов по высоте от 3 м до 5 м, а сами конвективные пакеты труб по заводским условиям компонуются с постоянными относительными поперечными и продольными шагами расположения труб относительно друг друга. Поэтому в пределах конвективных пакетов живое сечение для прохода газов постоянно по всей высоте прохождения газов через конвективные пакеты. Установка внутри топки нового водогрейного котла двух двусветных экранов, верхние коллектора которых соединены в верхней части поперечными разряженными холодными рядами труб - позволило увеличить отношение радиационной поверхности котла к конвективной Нр/Нк до 15,9, увеличить надежность тепловой защиты первого конвективного пакета и довести тепловую мощность котла до 145 МВт (125 Гкал/час). Размещение второго сужающегося конвективного пакета над первым конвективным пакетом и расположенного между симметричными правым и левым боковыми трапецеидальными экранами отогнутыми на 20-25 от вертикали в сторону второго сужающегося конвективного пакета позволило сохранить высокую тепловую эффективность конвективных пакетов и добавить к тепловой мощности водогрейного котла. При этом тепловая мощность водогрейного котла 145 МВт складывается из дополнительного теплосъема двумя двусветными экранами и поперечными разряженными холодными трубами диаметром 0,47 тр - 0,50 тр в топке, а также из увеличения тепловой эффективности конвективных пакетов с установкой второго сужающегося конвективного пакета между левым и правым симметричными трапецеидальными экранами 21 и 26. Общее гидравлическое сопротивление котла по воде в контуре не увеличивается относительно базового основного режима, из за уменьшения количества последовательных ходов путем включения симметричных экранов по параллельным схемам в пиковом двухходовом и в пиковом трехходовом режимах. Схема циркуляции воды в водогрейном котле с расположением двух двусветных экранов в топке на каждой трети ширины топки с поперечными разряженными холодными трубами перед первым конвективным пакетом более эффективна и удобна для персонала котельной в условиях эксплуатации,удобна в обслуживании и ремонте котла. При проведении ремонтных работ не требуют больших затрат и крупных подъемных механизмов для осмотра и ремонта двусветных экранов и разряженных холодных труб. Водогрейный котел работает следующим образом. В основном режиме работы по фиг.1, фиг.2 и фиг.3 водогрейного котла КВ-ГМ-125-150 вода с температурой 70 С и с расходом до 1545 м 3/час поступает в котел с двух сторон к нижнему коллектору 1 первого двусветного экрана внутри топки и поднимается вверх по первому двусветному экрану 2 по отогнутым на 55-60 от вертикали в верхней 0,15-0,22 части высоты экрана трубам диаметром 60 мм до верхнего коллектора 3, из верхнего коллектора 3 по поперечным разряженным холодным трубам 4 диаметром от 0,47 тр до 0,50 тр перепускается в верхний коллектор 5 и далее по отогнутым на 55-60 от вертикали в верхней 0,15-0,22 части высоты экрана трубам диаметром от 0,75 тр до 0,95 тр опускается по второму двусветному экрану 6 до нижнего коллектора 7, из нижнего коллектора 7 второго двусветного экрана вода с двух сторон перепускается в нижний коллектор 8 и по трубам диаметром 60 мм тыльного экрана 9 поднимается до верхнего коллектора 10, из верхнего коллектора 10 вода поступает в первый конвективный пакет 11 тыльной стороны по конвективным коллекторам 12 и далее в средний конвективный коллектор 13 тыльной стороны, из среднего конвективного коллектора поток проходит второй сужающийся конвективный пакет 14 и далее по наклоненным на 20-25 от вертикали конвективным коллекторам 15 поступает в верхний конвективный коллектор 16 тыльной стороны, далее поток воды разделяется на две части по 772,5 м 3/час и с двух сторон верхнего конвективного коллектора 16 поступает в два верхних симметричных укороченных правый и левый коллектора 17 из которых двумя потоками до симметричных перегородок 18 опускается по симметричным левым и правым экранным трубам 19 с отгибами по линии 20 правого бокового трапецеидального экрана 21 и левого бокового трапецеидального экрана 26, проходит через два симметричных средних левый и правый коллектора 22 до перегородок 18, далее вода опускается по 49-ти трубам правого бокового экрана 23 блока Б 3 и половине блока Б 2 и по 49-ти трубам левого бокового экрана 25 блока Б 3 и половине блока Б 2 и попадает в симметричные левый и правый нижние коллектора 24, в нижних симметричных правом и левом коллекторах два параллельных потока воды с расходом по 772,5 м 3/час разворачиваются на 180 и поднимаются вверх двумя потоками по 49-ти трубам правого бокового экрана 23 половине блока Б 2 и блоку Б 1 и по 49-ти трубам левого бокового экрана 25 до двух симметричных средних коллектора 22 после перегородок 18, из симметричных средних коллекторов 22 два параллельных потока воды поднимаются по симметричным левым и правым экранным трубам 19 с отогнутым на 20-25 от вертикали по линиям отгиба 20 правого бокового трапецеидального экрана 21 и левого бокового трапецеидального экрана 25 и поступают в два верхних симметричных укороченных правый и левый коллектора 17 после перегородок 18, из двух верхних симметричных укороченных правого и левого коллекторов 17 два потока собираются в один верхний коллектор 35 фронтовой стороны, из которого опускается во второй сужающийся конвективный пакет 33 по наклоненным на 20-25 от вертикали конвективным коллекторам 34 и попадает в средний конвективный коллектор 32, из среднего конвективного коллектора 32 поток воды опускается по первому конвективному пакету 30 по конвективным коллекторам 31 фронтовой стороны и попадает в верхний коллектор 29 фронтового экрана 28, далее поток воды опускается по трубам фронтового экрана 28 и попадает в нижний коллектор 27 фронтового экрана и с двух сторон с расходом воды по 772,5 м 3/час и температурой 150 С выводится за пределы котла. Топливо - природный газ или мазут подаются в топку через шестнадцать горелок 36 расположенных по восемь штук на двух противоположных боковых экранах котла 23, 25. В пиковом двухходовом режиме работы по фиг.1, фиг.2 и фиг.4 водогрейного котла КВ-ГМ-125-150 удвоенный поток воды с расходом З 090 м 3/час поступает в котел двумя потоками, один поток с расходом воды 1545 м 3/час и температурой воды 70 С поступает с двух сторон в нижний коллектор 1 и поднимается по трубам 2 отогнутым на 55-60 от вертикали в верхней 0,15-0,22 части высоты первого двусветного экрана 2 до верхнего коллектора 3, из верхнего коллектора 3 по поперечным разряженным холодным трубам 4 диаметром от 0,47 тр до 0,50 тр поток воды перепускается в верхний коллектор 5 и опускается по трубам диаметром от 0,75 тр до 0,95 тр отогнутым на 55-60 от вертикали в верхней 0,15-0,22 части высоты по второму двусветному экрану 6 до нижнего коллектора 7, из нижнего коллектора 7 второго двусветного экрана вода с двух сторон перепускается в нижний коллектор 8 тыльного экрана 9 по трубам которого вода поднимается до верхнего коллектора 10, из верхнего коллектора 10 вода поднимается по первому конвективному пакету 11 и конвективным коллекторам 12 до среднего конвективного коллектора 13, из среднего конвективного коллектора 13 вода проходит по второму сужающему конвективному пакету 14 и по наклоненным на 20-25 от вертикали конвективным коллекторам 15 тыльной стороны попадает в верхний конвективный коллектор 16 тыльной стороны, из которого с двух сторон с расходом по 772,5 м 3/час выводится из котла с температурой 111 С. Второй поток воды с расходом 1545 м 3/час и температурой 110 С с двух сторон по 772,5 м 3/час подается в нижний коллектор 27 фронтового экрана 28 по трубам диаметром 60 мм поднимается вверх до верхнего коллектора 29 из которого по первому конвективному пакету 30 фронтовой стороны и по конвективным коллекторам 31 первого конвективного пакета фронтовой стороны и попадает в средний конвективный коллектор 32 фронтовой стороны, далее поток воды проходит по второму сужающемуся конвективному пакету 33 и по наклоненным конвективным коллекторам 34 собирается в верхнем конвективном коллекторе 35 фронтовой стороны,далее из верхнего конвективного коллектора 35 двумя потоками по 772,5 м 3/час перепускается в верхние симметричные укороченные правый и левый коллектора 17 до перегородок 18, из которых два параллельных потока воды опускаются вниз по симметричным левым и правым экранным трубам 19 с отогнутым на 20-25 от вертикали по линии 20 правого бокового трапецеидального экрана 21 и левого бокового трапецеидального экрана 26 и поступают в симметричные два средних коллектора 22 из которых двумя потоками опускаются по 49-ти трубам правого бокового экрана 23 блока Б 1 и половине блока Б 2 и по 49-ти трубам левого бокового экрана 25 блока Б 1 и половине блока Б 2 и попадает в симметричные левый и правый нижние коллектора 24, в нижних симметричных правом и левом коллекторах 24 два параллельных потока воды с расходом по 772,5 м 3/час разворачиваются на 180 и поднимаются вверх двумя симметричными потоками по 49-ти трубам правого бокового экрана 23 половине блока Б 2 и блоку Б 3 и по 49-ти трубам левого бокового экрана 25 половине блока Б 2 и блоку Б 3 до двух средних симметричных коллекторов 22 после перегородок 18, из двух средних симметричных коллекторов 22 два потока воды поднимаются по симметричным левым и правым экранным трубам 19 с отогнутым на 20-25 от вертикали по линии 19 по правому боковому трапецеидальному экрану 21 и по левому боковому трапецеидальному экрану 26 и поступают в два верхних симметричных укороченных правый и левый коллектора 17 после перегородок 18 и с двух симметричных сторон водогрейного котла выводятся за пределы котла с температурой 150 С и с общим расходом 1545 м 3/час. В пиковом трехходовом режиме работы по фиг.1,фиг.2 и фиг. 5 водогрейного котла КВ-ГМ-125-150 с общим расходом воды 4635 м 3/час первый поток воды с температурой 70 С и с расходом 1545 м 3/час подается с двух сторон в нижний коллектор 1 первого двусветного экрана 2, поднимаясь по трубам отогнутым на 55-60 от вертикали в верхней 0,15-0,22 части высоты первого двусветного экрана 2 вода поступает в верхний коллектор 3 и далее по поперечным разряженным холодным трубам 4 диаметром от 0,47 тр до 0,50 тр перепускается в верхний коллектор 5 второго двусветного экрана 6,6 по трубам диаметром от 0,75 тр до 0,95 тр отогнутым на 55-60 от вертикали в верхней 0,15-0,22 части высоты второго двусветного экрана вода опускается в нижний коллектор 7 из которого с двух сторон с расходом 1545 м 3/час и с температурой 95 С выводится из котла. Второй поток воды с расходом 1545 м 3/час и температурой 110 С с двух сторон по 772,5 м 3/час подается в нижний коллектор 8 тыльного экрана 9 по трубам которого поток воды поднимается со скоростью 1,9 м/с до верхнего коллектора 10, из верхнего коллектора 10 вода поднимается по первому конвективному пакету 11 и по конвективным коллекторам 12 до среднего конвективного коллектора 13, из среднего конвективного коллектора 13 тыльной стороны вода проходит по второму сужающемуся конвективному пакету 14 и по наклоненным на 20-25 от вертикали конвективным коллекторам 15 тыльной стороны попадает в верхний конвективный коллектор 16 тыльной стороны из которого с двух сторон с расходом по 772,5 м 3/час перепускается в два верхних симметричных укороченных коллектора 17 до перегородок 18, далее по симметричным левым и правым экранным трубам 19 с отогнутыми на 20-25 от вертикали по линии 20 по правому боковому трапецеидальному экрану 21 и по левому боковому трапецеидальному экрану 26 два потока воды опускаются в два средних симметричных коллектора 22 до перегородок 18, после которых два параллельных симметричных потока воды опускаются вниз по 49-ти трубам правого бокового экрана 23 по половине блока Б 2 и блоку Б 3 и по 49-ти трубам левого бокового экрана 25 половине блока Б 2 и блоку Б 3 до двух нижних симметричных коллектора 24 и с двух симметричных сторон двух нижних симметричных коллектора 24 выводятся за пределы котла с температурой воды 138 С и с общим расходом второго потока 1545 м 3/час. Третий поток воды с расходом 1545 м 3/час и температурой 110 С с двух сторон подается в нижний коллектор 27 фронтового экрана 28 по трубам которого поток воды поднимается со скоростью 1,9 м/с до верхнего коллектора 29, из верхнего коллектора 29 вода поднимается по первому конвективному пакету 30 и по конвективным коллекторам 31 фронтовой стороны до среднего конвективного коллектора 32, из среднего конвективного коллектора 32 вода поднимается по второму сужающемуся конвективному пакету 33 и по наклоненным на 20-25 от вертикали конвективным коллекторам 34 фронтовой стороны попадает в верхний конвективный коллектор 35 фронтовой стороны из которого с двух сторон с расходом по 772,5 м 3/час перепускается в два верхних симметричных укороченных коллектора 17 до перегородок 18,далее по симметричным левым и правым экранным трубам 19 с отогнутыми на 20-25 от вертикали по линии 20 по правому боковому трапецеидальному экрану 21 и по левому боковому трапецеидальному экрану 26 два потока воды опускаются в два средних симметричных коллектора 22 до перегородок 18, после которых два потока воды параллельными симметричными потоками опускаются вниз по 49-ти трубам правого бокового экрана 23 половине блока Б 2 и блоку Б 1 и по 49-ти трубам левого бокового экрана 25 половине блока Б 2 и блоку Б 1 до двух нижних симметричных коллектора 24 до перегородок 18 и с двух симметричных сторон выводятся за пределы котла с температурой воды 138 С и с общим расходом 1545 м 3/час. При этом в пиковом трехходовом режиме суммарный расход воды трех потоков составляет 4635 м 3/час. Изобретение подтверждается тепловыми,гидравлическими и аэродинамическими расчетами,обосновывается прирост тепловой мощности котла увеличением поверхности Нр к Нк до 15,9 с эффективным нагревом воды при размещении двух двусветных экранов соединенных в верхней части топки поперечными разряженными холодными трубами диаметром от 0,47 тр до 0,50 тр и установкой второго сужающегося конвективного пакета между симметричными трапецеидальными экранами с отогнутыми трубами. В новом водогрейном котле КВ-ГМ-125-150 два двусветных экрана с поперечными разряженными трубами размещенными в топке и включенными в гидравлический контур котла могут работать в основном и в пиковых режимах с расходом воды 1545 м 3/ч, 3090 м 3/ч и 4635 м 3/ч. Тепловыми и гидравлическими расчетами показано, что при входной температуре воды 70 С в первый двусветный экран и далее через поперечные разряженные холодные трубы с опускным движением по второму двусветному экрану обеспечивается надежная защита первых рядов труб первого конвективного пакета и дополнительно снимается лучистая составляющая выделенного в топке тепла при отношении Нр/Нк 15,9. Реализуется основной режим работы нового водогрейного котла с расходом воды 1545 м 3/час. Увеличение расхода во воды в водогрейном котле в пиковом двухходовом режиме в два раза 3090 м 3/ч и в пиковом трехходовом до 4635 м 3/час может применяться на практике. Например, с общим расходом воды 4635 м 3/час по трехходовой схеме циркуляции, первая треть расхода воды 1545 м 3/час пропускается по первому двусветному экрану 2, далее по поперечным разряженным холодным трубам 4 и по второму двусветному экрану 6 из которого выводится с температурой 95 С. Вторая треть расхода воды 1545 м 3/час пропускается по восходящей по фронтовому экрану вместе с конвективными пакетами фронтовой части и по нисходящей по симметричным половинам левого и правого трапецеидальным экранам 21 и 26, правым и левым симметричным боковым экранам 23 и 25. Вторая треть потока с расходом воды 1545 м 3/час проходит по восходящему потоку по тыльному экрану и далее по нисходящей по симметричным половинам левого и правого трапецеидальным экранам 21 и 26,правым и левым симметричным боковым экранам 23 и 25. При этом первая третья часть от общего потока воды через котел обязательно должна проходить по контуру с двумя двусветными экранами и поперечными разряженными холодными трубами в топке с входной температурой 70 С и с расходом 1545 м 3/час для увеличения количества воспринятого в топке тепла и одновременной эффективной защиты труб первого конвективного пакета от высокотемпературного воздействия из топки. Это достигается увеличением отношения лучистой поверхности нагрева Нр по отношению к конвективной поверхности нагрева Нк до нормативной величины в 15,9 вместо 7,5 или 11,2 у устаревших серийных водогрейных котлов. Повышается надежная работа водогрейного котла с минимальными температурными перекосами, с минимальными тепловыми и механическими напряжениями всех трубных экранов в топке котла. В пределах топочного объема водогрейного котла по приведенным схемам циркуляции снимается наибольшее количество тепла. Температура газового потока после конвективных пакетов труб снижается на 50 С-70 С и поэтому повышается КПД котла до 93,5. Подача воды с температурой 70 С в первый и далее через поперечные разряженные холодные трубы через второй двусветный экран в новом котле обеспечивает наиболее экономически выгодный температурный перепад между водой в трубах экранов и продуктами сгорания. Предлагаемый новый водогрейный котел с рассмотренными схемами циркуляции воды увеличивает тепловую эффективность работы водогрейного котла и его мощность в 1,25. Простое увеличение расхода воды в серийных котлах с традиционными схемами циркуляции приводит к резкому росту гидравлического сопротивления и увеличению затрат электроэнергии на собственные нужды, что снижает экономичность работы водогрейных котлов. Таким образом, преимущества предлагаемой конструкции водогрейного котла, заключается в надежной, эффективной, экономичной работе котла за счет высокого значения КПД и увеличения тепловой мощности. Водогрейный котел удобен в эксплуатации и в обслуживании, как в основном, так и в пиковых режимах работы, требует минимальных затрат при ремонте. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Водогрейный котел, состоящий из топки с горелками, содержащий фронтовой, тыльный и боковые симметричные экраны с верхними и нижними коллекторами и конвективными пакетами конвективной части, включенный по схеме циркуляции воды, отличающийся тем, что два двусветных экрана поочередно размещены в топочном пространстве на расстоянии одной трети ширины топки, при этом в верхней 0,15-0,22 части высоты первого двусветного экрана трубы с верхним коллектором отогнуты на 55-60 от вертикали к верхнему коллектору фронтового экрана, а в верхней 0,15-0,22 части высоты второго 7 двусветного экрана трубы диаметром от 0,75 тр до 0,95 тр с верхним коллектором отогнуты на 55-60 от вертикали к верхнему коллектору тыльного экрана, причем верхние коллектора двух двусветных экранов соединены между собой поперечными разряженными холодными рядами труб диаметром от 0,47 тр до 0,50 тр и расположены перед первым конвективным пакетом, при этом отношение радиационной поверхности нагрева Нр с двумя двусветными экранами к конвективной поверхности нагрева котла составляет 15,9, причем второй сужающийся конвективный пакет расположен после первого конвективного пакета и собран из наклоненных на 20-25 от вертикали конвективных коллекторов в сторону труб конвективного пакета,экранные трубы двух боковых симметричных трапецеидальных экранов на уровне среднего конвективного коллектора между первым и вторым конвективными пакетами отогнуты на 20-25 от вертикали в сторону второго конвективного пакета.

МПК / Метки

МПК: F24H 1/00

Метки: водогрейный, котел

Код ссылки

<a href="http://kzpatents.com/10-ip30150-vodogrejjnyjj-kotel.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Водогрейный котел</a>

Похожие патенты