Патент на изобретение №2159893

(54) ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ЖАРОТРУБНЫЙ КОТЕЛ

(57) Реферат:

Предназначено для использования в теплотехнике, преимущественно в котлах для получения пара и горячей воды. Технический результат – увеличение поверхности нагрева при неизменных габаритах, повышение интенсификации теплопередачи, улучшение аэродинамической характеристики и снижение содержания вредных примесей в продуктах сгорания. Котел содержит цилиндрический корпус, к которому спереди примыкает трубная доска, а сзади – днище, образующие пространство, заполненное водой. Внутри водяного объема корпуса эксцентрично (со смещением оси вниз) размещены жаровая труба цилиндрической формы, снабженная передним и задним эллиптическими днищами, и равномерно расположенные по окружности, соосно с жаровой камерой дымогарные трубы первого хода. Дымогарные трубы второго хода окружают жаровую трубу по части окружности. Передний конец жаровой трубы, снабженный эллиптическим днищем, имеет с торца крутоизогнутые колена труб и тройники, соединяющие полость жаровой трубы с дымогарными трубами первого хода. Выходные концы дымогарных труб первого хода крепятся в отверстиях внутренней стенки поворотной камеры, примыкающей к днищу котла, а входные – в конических отверстиях тройников, совместно с которыми образуют диффузоры. Противолежащие отверстия тройников герметизированы профилированными по радиусу заглушками. Входные концы дымогарных труб второго хода крепятся в отверстиях внутренней стенки поворотной камеры, а выходные – в отверстиях трубной доски. 3 ил.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в котлах для получения пара и горячей воды.

Известен горизонтальный отопительный котел для работы на жидком или газообразном топливе, содержащий корпус с отводящим газоходом и торцевыми крышками, одна из которых выполнена съемной с отверстием для горелки, и топочную камеру с одним открытым торцом, размещенную в корпусе с образованием кольцевого зазора, сообщающегося с каналами подвода и отвода нагреваемой воды (см. патент 2042878, RU, F 22 B 15/00, 1992). В указанном котле дымогарные трубы одним концом закреплены в отверстиях крышки корпуса и соединены между собой последовательно с образованием канала, соединяющего топочную камеру с отводящим газоходом, причем концы закрепленных в отверстиях крышки дымогарных труб попарно соединены между собой газонепроницаемыми коробами.

Недостатком известного котла является низкое использование тепла сгоревшего топлива вследствие малой поверхности нагрева и расположение газоперепускных коробов за пределами водяного объема котла и связанного с этим теплопотерями.

Известен водогрейный котел, состоящий из цилиндрического корпуса, жаровой трубы, оснащенной горелкой для подачи газообразного или жидкого топлива, дымогарных труб, размещенных вокруг жаровой трубы и подсоединенных к кольцевому коллектору с газоотводящим патрубком (см. патент 638883, CH, заявл. 27.08.79, N 7743/79, опубл. 14.10.83, F 24 H 1/28). Вокруг дымогарных труб расположена стенка волнистого профиля, разделяющая водяное пространство котла на два объема. Водяной объем, примыкающий к жаровой трубе, используется для отопления, а за пределами стенки – для хозяйственных нужд.

Недостатком известного котла является также недостаточное использование тепла сгоревшего топлива вследствие малой поверхности нагрева и сложности конструкции.

Известен горизонтальный жаротрубный котел, содержащий корпус с торцевыми трубными досками, в полости которого размещены дымогарные трубы и жаровая труба с поворотной камерой (см. патент 2062395, RU, (93032484/06), F 22 B 7/12, 1993). Ближайшие к жаровой трубе дымогарные трубы расположены по концентрическим окружностям, соосным с жаровой трубой, концы которых закреплены с одной стороны в отверстиях трубной доски, а с другой – в отверстиях стенки поворотной камеры. Входной участок жаровой трубы закреплен в трубной доске и выполнен в виде цилиндрического патрубка.

Недостатком известного котла является малоэффективное использование тепла сгоревшего топлива в связи с малой поверхностью нагрева.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является изобретение по патенту 2062395, RU, (93032484/06), которое примем за прототип.

Основной задачей, преследуемой данным изобретением, является требование при неизменных габаритах котла увеличить поверхность нагрева, повысить интенсификацию теплопередачи и экологическую безопасность.

При решении указанной задачи получим следующий технический результат. Повышается экономичность за счет более эффективного сжигания топлива, поддержания температуры уходящих газов в оптимальном режиме и интенсификации теплообмена. Улучшается аэродинамическая характеристика котла за счет организации входа топочных газов в дымогарные трубы по направлению их движения и плавного изменения направления посредством гнутых участков труб. Уменьшаются габариты и масса котла вследствие рационального размещения дымогарных труб по периметру наружной стенки жаровой трубы. Повышается эксплуатационная надежность за счет увеличения времени пребывания горючего материала в топочном пространстве и рационального распределения тепловых напряжений.

Для решения указанной задачи в горизонтально расположенном корпусе котла с передней трубной доской и задним днищем размещены окруженные водой эксцентрично (со смещением оси вниз) жаровая труба цилиндрической формы, снабженная передним и задним эллиптическими днищами, и равномерно расположенные по концентрическим окружностям соосно с жаровой трубой трубы первого и второго хода. Трубы первого хода окружают жаровую трубу по окружности, а второго хода – в виде части окружности. Передний торец жаровой трубы, снабженный эллиптическим днищем, имеет в точках, равноудаленных от оси жаровой трубы, крутоизогнутые колена труб и контактирующие с ними своими центральными отверстиями тройники, соединяющие полость жаровой трубы с дымогарными трубами первого хода, выходные концы которых крепятся в отверстиях внутренней стенки поворотной камеры, примыкающей к днищу котла, а входные – в конических отверстиях тройников совместно с которыми образуют диффузоры, а в противолежащих отверстиях тройников установлены профилированные по радиусу заглушки.

Входные концы дымогарных труб второго хода крепятся в отверстиях стенки поворотной камеры, а выходные – в отверстиях трубной доски, несущей снаружи газовый короб, связанный с дымовой трубой. Переднее днище жаровой трубы снабжено с внешней стороны горловиной, выведенной за пределы трубной доски, а с внутренней – диффузорным насадком с окнами в местах его примыкания с эллиптическим днищем. Внешняя стенка поворотной камеры выполнена в виде съемной крышки.

Сопоставительный анализ с известными аналогами и прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения “новизна”.

Известны признаки “. .. по периферии переднего днища в точках, равноудаленных от оси жаровой трубы, установлены крутоизогнутые колена труб и контактирующие с ними своими центральными отверстиями тройники, соединяющие полость жаровой трубы с дымогарными трубами первого хода…” частично известны (см. авт. св. 1326834, SU, F 22 B 7/12, 1985), в котором”… топка подключена верхней частью через кольцевую поворотную камеру к дымогарным трубам. ” В предлагаемом “… жаровая труба подключена к дымогарным трубам через крутоизогнутые колена труб и контактирующие с ними своими центральными отверстиями тройники.”
Известны признаки “. .. жаровая труба установлена эксцентрично относительно корпуса (со смещением вниз). . .” (см. заявка 2533671, FR, заявл. 24.09.82, N 8216421, опубл. 03.03.84, F 23 K 3/00, F 23 B 1/00).

Признаки “… внешняя стенка поворотной камеры выполнена в виде съемной крышки…”, известны (см. заявка 3130483, DE, заявл. 23.07.81, N P 3130483.4, опубл. 24.03.83, F 22 B 7/12).

В данном изобретении более высокий технический результат достигается тем, что реализация предложенных и известных признаков в совокупности с признаками, изложенными в ограничительной части формулы делает изобретение экономичным, экологически более чистым, технологически более простым, способствует получению новых потребительских свойств объекта изобретения, что подтверждается достижением указанного технического результата, а это дает основание считать, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию изобретения “изобретательский уровень”.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен продольный разрез котла; на фиг. 2 – разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 3 – выноска А1 на фиг. 1.

Горизонтальный жаротрубный котел содержит цилиндрический корпус 1, к которому спереди примыкает трубная доска 2, а сзади днище 3. Пространство, ограниченное корпусом 1, трубной доской 2 и днищем 3, заполнено водой до определенного уровня. Внутри водяного объема эксцентрично (со смещением оси вниз) размещена цилиндрической формы жаровая труба 4, снабженная передним 5 и задним 6 эллиптическими днищами. Дымогарные трубы первого хода 7 размещены равномерно по окружности соосно с жаровой трубой, а второго хода 8 – по части окружности. Переднее днище 5 жаровой трубы 4 имеет по периферии в точках, равноудаленных от оси жаровой трубы 4, крутоизогнутые колена труб 9 и контактирующие с ними своими центральными отверстиями тройники 10, соединяющие полость жаровой трубы 4 с дымогарными трубами первого хода 7. Выходные концы дымогарных труб первого хода 7 крепятся в отверстиях внутренней стенки 11 поворотной камеры 12, примыкающей к днищу 3 котла, а входные – в конических отверстиях тройников 10, совместно с которыми образуют диффузоры, а противолежащие отверстия тройников 10 герметизированы профилированными по радиусу заглушками 13. Входные концы дымогарных труб второго хода крепятся в отверстиях внутренней стенки 11 поворотной камеры 12, а выходные – в отверстиях стенки трубной доски 2, к которой снаружи котла примыкает газовый короб 14, связанный с дымовой трубой. Переднее днище 5 жаровой трубы 4 снабжено горловиной 15, выведенной за пределы котла для установки горелочного устройства 16. В горловину 15 установлен съемный люк 17 футерованный огнеупорным материалом и диффузорный насадок 18 из жаропрочной стали с окнами 19 у основания. Поворотная камера 12 выполнена цилиндрической формы. Внешняя стенка поворотной камеры 12 выполнена со съемной крышкой 20 изолированной изнутри теплостойким материалом.

Котел снабжен патрубками подвода питательной воды 21 и отвода горячей воды или пара 22. Труба 23 предназначена для очистки внутренней поверхности котла продувкой. Жаровая труба 4 снабжена подвижной опорой 24. К водяному объему котла подключена труба 25, предназначенная для слива воды из котла. Внутренняя поверхность жаровой трубы снабжена продольными ребрами 26. Котел установлен на опорную раму 27.

Работа котла осуществляется следующим образом.

Перед запуском котел заполняют водой до определенного уровня, после чего запускают горелочное устройство 16. Образующиеся топочные газы распространяются по всей длине жаровой трубы 4. Встречая на своем пути заднее днище 6, топочные газы разворачиваются в обратном направлении, обтекают внутреннюю поверхность жаровой трубы 4, отдают тепло ее стенкам с ребрами 26, днищам 5 и 6. Часть топочных газов вблизи переднего днища 5 через окна 19 диффузорного насадка 18 рециркулирует в зону пламени, где происходит дожигание недогоревшего топлива. Затем топочные газы через крутоизогнутые колена 9, увеличив скорость в диффузорах тройников 10, попадают в дымогарные трубы первого хода 7, откуда поступают в поворотную камеру 12, где снова поворачивают на 180^o, проходят по дымогарным трубам второго хода 8 и попадают в газовый короб 14, откуда выводятся в дымовую трубу. На всем пути следования по крутоизогнутым коленам 9, дымогарным трубам первого 7 и второго 8 ходов труб топочные газы отдают тепло водяному объему котла.

По мере надобности через патрубок 22 производят отбор горячей воды или пара.

Для очистки внутренних поверхностей дымогарных труб снимают заглушки 13 и съемную крышку 20.

Регулировкой работы горелочного устройства 16 в зависимости от расхода воды или пара добиваются оптимального режима работы котла.

Подвижная опора 24 консоли жаровой трубы 4 дает возможность последней под влиянием температурных колебаний свободно перемещаться в осевом направлении.

Формула изобретения

Горизонтальный жаротрубный котел, содержащий корпус с торцевой трубной доской и днищем, в полости которого размещены жаровая труба, поворотная камера и равномерно расположенные по концентрическим окружностям, соосным с жаровой трубой, пучки дымогарных труб, причем выходные концы дымогарных труб первого хода закреплены в отверстиях стенки поворотной камеры, а дымогарные трубы второго хода входными концами закреплены в отверстиях стенки поворотной камеры, а выходными – в отверстиях стенки трубной доски, при этом входной участок жаровой трубы закреплен в трубной доске, отличающийся тем, что дымогарные трубы первого хода окружают жаровую трубу по окружности, а второго хода – по части окружности, при этом жаровая труба установлена эксцентрично относительно корпуса (со смещением вниз) и снабжена передним и задним эллиптическими днищами, причем по периферии переднего днища в точках, равноудаленных от оси жаровой трубы, установлены крутоизогнутые колена труб и контактирующие с ними своими центральными отверстиями тройники, соединяющие полость жаровой трубы с дымогарными трубами первого хода, входные концы которых закреплены в конических отверстиях тройников, совместно с которыми образуют диффузоры, противолежащие же отверстия тройников герметизированы профилированными по радиусу заглушками, связанными с трубной доской, несущей снаружи газовый короб, соединенный с дымовой трубой, причем переднее днище жаровой трубы снабжено с внешней стороны горловиной, выведенной за пределы котла, а с внутренней – диффузорным насадком с окнами в местах его прилегания к днищу, а внешняя стенка поворотной камеры выполнена в виде съемной крышки.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 11.01.2007

Извещение опубликовано: 27.01.2008 БИ: 03/2008