RU2351855C1 - Hot-water boiler - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanics, heating.

SUBSTANCE: proposed hot-water boiler comprises a shell with hot-water furnace and outer convective chamber enveloping aforesaid furnace and communicating with it, a burner arranged in the boiler cover in the hot-water furnace, an outlet hole made in the boiler shell nearby its cover. There are also an intake and discharge manifolds arranged nearby the boiler bottom and its cover, respectively, and heating surfaces coupled with the said manifolds and including a screen and convective parts. The said parts are arranged the hot-water furnace and outer convective chamber, respectively, and representing water jackets. The outer convective chamber communicates with the hot-water furnace via a circular gap formed by the screen part water jacket and boiler bottom. Water jackets of the screen and convective parts are formed by concentrically-mounted inner and outer cylinders with spiral-shaped walls fitted there between. The convective part additionally incorporates the ribs fitted on the screen part water jacket outer cylinder and on the convective part water jacket inner cylinder.

EFFECT: higher efficiency and reliability, ease of manufacture.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в водогрейных котлах.The invention relates to a power system and can be used in boilers.

Известен водогрейный котел, содержащий вертикально расположенный корпус с топкой и внешней конвективной камерой, охватывающей топку и сообщенной с ней, горелку, установленную в крышке котла в зоне топки, выпускное отверстие, выполненное в корпусе котла вблизи его крышки, подводящий и отводящий коллекторы, размещенные соответственно вблизи днища котла и вблизи крышки котла, и поверхности нагрева, подсоединенные к подводящему и отводящему коллекторам и включающие экранную и конвективную части, расположенные соответственно в топке и во внешней конвективной камере и выполненные в виде водяных рубашек, причем внешняя конвективная камера сообщена с топкой через кольцевой зазор, образованный водяной рубашкой экранной части и днищем котла (авторское свидетельство СССР №227567, МПК F24H 1/38, 1968).Known water boiler containing a vertically arranged housing with a furnace and an external convective chamber covering the furnace and connected with it, a burner installed in the boiler cover in the furnace zone, an exhaust hole made in the boiler body near its cover, supply and exhaust manifolds, respectively near the bottom of the boiler and near the cover of the boiler, and the heating surface, connected to the inlet and outlet collectors and including the screen and convective parts located respectively in the furnace and in eshney convection chamber and made as water jackets, wherein the outer convective chamber communicates with the furnace through the annular gap formed by the water jacket and the bottom part of the screen of the boiler (Inventor's Certificate USSR №227567, IPC F24H 1/38, 1968).

Однако известный котел характеризуется недостаточными КПД, надежностью, прочностью, компактностью и технологичностью, а также сложен в изготовлении.However, the known boiler is characterized by insufficient efficiency, reliability, durability, compactness and manufacturability, and is also difficult to manufacture.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение КПД котла, его надежности, прочности, компактности и технологичности, а также упрощение в его изготовлении и разборке во время его ремонта.The task to which the present invention is directed is to increase the efficiency of the boiler, its reliability, strength, compactness and manufacturability, as well as simplification of its manufacture and disassembly during its repair.

Поставленная задача решается тем, что в водогрейном котле, содержащем вертикально расположенный корпус с топкой и внешней конвективной камерой, охватывающей топку и сообщенной с ней, горелку, установленную в крышке котла в зоне топки, выпускное отверстие, выполненное в корпусе котла вблизи его крышки, подводящий и отводящий коллекторы, размещенные соответственно вблизи днища котла и вблизи крышки котла, и поверхности нагрева, подсоединенные к подводящему и отводящему коллекторам и включающие экранную и конвективную части, расположенные соответственно в топке и во внешней конвективной камере и выполненные в виде водяных рубашек, причем внешняя конвективная камера сообщена с топкой через кольцевой зазор, образованный водяной рубашкой экранной части и днищем котла, согласно изобретению водяные рубашки экранной и конвективной частей образованы концентрично расположенными внутренними и внешними цилиндрами, между которыми размещены спиралевидные стенки, а конвективная часть дополнена ребрами, установленными на внешнем цилиндре водяной рубашки экранной части и внутреннем цилиндре водяной рубашки конвективной части.The problem is solved in that in a boiler containing a vertically located housing with a firebox and an external convective chamber covering the firebox and connected with it, a burner installed in the boiler cover in the furnace zone, an outlet made in the boiler body near its cover, and outlet manifolds, respectively located near the bottom of the boiler and near the boiler cover, and heating surfaces, connected to the inlet and outlet manifolds and including the screen and convection parts, are located respectively, in the furnace and in the external convection chamber and made in the form of water jackets, the external convection chamber communicating with the furnace through an annular gap formed by the water jacket of the screen part and the bottom of the boiler, according to the invention, the water shirts of the screen and convection parts are formed by concentrically arranged inner and outer cylinders between which spiral walls are placed, and the convective part is supplemented with ribs mounted on the outer cylinder of the water jacket of the screen part and the inner nem cylinder water jacket convective part.

Поставленная задача решается также тем, что водогрейный котел может быть дополнительно снабжен коническим излучателем, расположенным на днище котла в зоне топки.The problem is also solved by the fact that the boiler can be additionally equipped with a conical emitter located on the bottom of the boiler in the furnace zone.

Поставленная задача решается также тем, что ребра конвективной части могут быть выполнены с шагом, уменьшающимся от днища к крышке котла.The problem is also solved by the fact that the ribs of the convective part can be performed with a step decreasing from the bottom to the lid of the boiler.

На фиг.1 представлен предлагаемый водогрейный котел.Figure 1 presents the proposed hot water boiler.

На фиг.2 - разрез А-А фиг.1.Figure 2 is a section aa of figure 1.

Предлагаемый водогрейный котел содержит вертикально расположенный корпус 1 с топкой 2 и внешней конвективной камерой 3, охватывающей топку 2 и сообщенной с ней, горелку 4, установленную в крышке 5 котла в зоне топки 2, выпускное отверстие 6, выполненное в корпусе 1 котла вблизи его крышки 5, подводящий и отводящий коллекторы 7, 8, размещенные соответственно вблизи днища 9 котла и вблизи крышки 5 котла, и поверхности нагрева, подсоединенные через промежуточные трубы 10, 11, 12, 13 к подводящему и отводящему коллекторам 7, 8 и включающие экранную и конвективную части, расположенные соответственно в топке 2 и во внешней конвективной камере 3 и выполненные в виде водяных рубашек 14, 15. Водяные рубашки 14, 15 экранной и конвективной частей образованы концентрично расположенными внутренними и внешними цилиндрами 16, 17, 18, 19, между которыми размещены спиралевидные стенки 20, 21. Величина шага спиралей стенок 20, 21 выбирается такой, чтобы обеспечить движение воды с высокими скоростями для исключения образования накипи. Внешняя конвективная камера 3 сообщена с топкой 2 через кольцевой зазор 22, образованный водяной рубашкой 14 экранной части и днищем 9 котла. Конвективная часть дополнена ребрами 23, 24, установленными на внешнем цилиндре 17 водяной рубашки 14 экранной части и внутреннем цилиндре 18 водяной рубашки 15 конвективной части. Ребра 23, 24 конвективной части могут быть выполнены с шагом, уменьшающимся от днища 9 к крышке 5 котла, что позволяет улучшить эффективность теплообмена. Котел может быть дополнительно снабжен коническим излучателем 25 из огнеупорного материала, расположенным на днище 9 котла в зоне топки 2.The proposed hot water boiler contains a vertically located housing 1 with a furnace 2 and an external convective chamber 3, covering the furnace 2 and connected with it, a burner 4 installed in the cover 5 of the boiler in the furnace zone 2, an outlet 6 made in the boiler body 1 near its cover 5, inlet and outlet manifolds 7, 8, located respectively near the bottom of the boiler 9 and near the cover 5 of the boiler, and the heating surface, connected through intermediate pipes 10, 11, 12, 13 to the inlet and outlet collectors 7, 8 and including screen and convection parts located respectively in the furnace 2 and in the external convection chamber 3 and made in the form of water shirts 14, 15. Water shirts 14, 15 of the screen and convection parts are formed by concentrically arranged inner and outer cylinders 16, 17, 18, 19, between which the spiral walls 20, 21 are placed. The step size of the spirals of the walls 20, 21 is chosen so as to ensure the movement of water at high speeds to prevent the formation of scale. The external convection chamber 3 is in communication with the furnace 2 through the annular gap 22 formed by the water jacket 14 of the screen part and the bottom 9 of the boiler. The convective part is supplemented with ribs 23, 24 mounted on the outer cylinder 17 of the water jacket 14 of the screen part and the inner cylinder 18 of the water jacket 15 of the convection part. The ribs 23, 24 of the convection part can be made in increments decreasing from the bottom 9 to the cover 5 of the boiler, which improves the heat transfer efficiency. The boiler can be additionally equipped with a conical emitter 25 of refractory material located on the bottom 9 of the boiler in the furnace zone 2.

Водогрейный котел работает следующим образом.The hot water boiler operates as follows.

Из горелки 4 топливная смесь поступает в топку 2, где происходит горение топлива с выделением тепла. Часть выделившегося тепла за счет излучения от факела поглощается водоохлаждаемой поверхностью внутреннего цилиндра 16 водяной рубашки 14 экранной части. Дополнительно теплопередачу в нижней относительно холодной части топки 2 усиливает конический излучатель 25, нагревающийся от потока горячих газов, выходящих из топки 2, и обеспечивающий равномерное распределение газового потока по кольцевому зазору 22. Через кольцевой зазор 22 горячие продукты горения поступают во внешнюю конвективную камеру 3, проходят ее снизу вверх и отдают тепло ребрам 23, 24 конвективной части, а также водоохлаждаемым поверхностям внешнего цилиндра 17 водяной рубашки 14 экранной части и внутреннего цилиндра 18 водяной рубашки 15 конвективной части. По мере охлаждения газов уменьшается их физический объем, однако постепенно уменьшающееся живое сечение за счет уменьшения шага ребер 23, 24 от днища 9 к крышке 5 котла обеспечивает поддержание высокой скорости газов для обеспечения высокой скорости теплообмена в конвективной части. Охлажденные дымовые газы собираются и отводятся из внешней конвективной камеры 3 через выпускное отверстие 6. Нагреваемая вода через подводящий коллектор 7 подается в нижнюю часть котла, где распределяется по двум промежуточным трубам 10, 11. Из трубы 10 нагреваемая вода поступает в водяную рубашку 14 экранной части. Из трубы 11 нагреваемая вода поступает в водяную рубашку 15 конвективной части. Внутри водяных рубашек 14, 15 экранной и конвективной частей благодаря спиралевидным стенкам 20, 21, размещенным между концентрично расположенными внутренними и внешними цилиндрами 16, 17, 18, 19, вода проходит по спиралям снизу вверх с большими скоростями, что исключает образование накипи, и нагревается за счет лучистого теплообмена от факела горения топки 2, дополнительно от конического излучателя 25, а также от горячих продуктов горения, проходящих внешнюю конвективную камеру 3 снизу вверх. Нагретая вода из водяных рубашек 14, 15 экранной и конвективной частей через промежуточные трубы 12, 13 поступает в отводящий коллектор 8 и далее потребителю.From the burner 4, the fuel mixture enters the furnace 2, where the fuel is burned with heat. Part of the heat generated due to radiation from the torch is absorbed by the water-cooled surface of the inner cylinder 16 of the water jacket 14 of the screen. In addition, the heat transfer in the lower relatively cold part of the furnace 2 is enhanced by a conical radiator 25, heated by the flow of hot gases leaving the furnace 2, and providing a uniform distribution of the gas stream along the annular gap 22. Through the annular gap 22, the hot combustion products enter the external convection chamber 3, pass it from the bottom up and give off heat to the ribs 23, 24 of the convection part, as well as to the water-cooled surfaces of the outer cylinder 17 of the water jacket 14 of the screen part and the inner cylinder 18 of the water rub Ashki 15 convective parts. As the gases cool, their physical volume decreases, however, the living cross section gradually decreases due to a decrease in the pitch of the ribs 23, 24 from the bottom 9 to the boiler cover 5 to maintain a high gas velocity to ensure a high heat transfer rate in the convection part. Cooled flue gases are collected and discharged from the external convection chamber 3 through the outlet 6. Heated water is supplied through the inlet manifold 7 to the lower part of the boiler, where it is distributed through two intermediate pipes 10, 11. From the pipe 10, the heated water enters the water jacket 14 of the screen part . From the pipe 11, the heated water enters the water jacket 15 of the convective part. Inside the water shirts 14, 15 of the screen and convection parts, thanks to the spiral walls 20, 21 located between the concentrically located inner and outer cylinders 16, 17, 18, 19, the water passes in spirals from the bottom up at high speeds, which eliminates the formation of scale, and heats up due to radiant heat transfer from the burning torch of the furnace 2, additionally from the conical radiator 25, as well as from hot combustion products passing through the external convection chamber 3 from the bottom up. Heated water from the water jackets 14, 15 of the screen and convection parts through the intermediate pipes 12, 13 enters the outlet manifold 8 and then to the consumer.

Claims (3)

1. Водогрейный котел, содержащий вертикально расположенный корпус с топкой и внешней конвективной камерой, охватывающей топку и сообщенной с ней, горелку, установленную в крышке котла в зоне топки, выпускное отверстие, выполненное в корпусе котла вблизи его крышки, подводящий и отводящий коллекторы, размещенные соответственно вблизи днища котла и вблизи крышки котла, и поверхности нагрева, подсоединенные к подводящему и отводящему коллекторам и включающие экранную и конвективную части, расположенные соответственно в топке и во внешней конвективной камере и выполненные в виде водяных рубашек, причем внешняя конвективная камера сообщена с топкой через кольцевой зазор, образованный водяной рубашкой экранной части и днищем котла, отличающийся тем, что водяные рубашки экранной и конвективной частей образованы концентрично расположенными внутренними и внешними цилиндрами, между которыми размещены спиралевидные стенки, а конвективная часть дополнена ребрами, установленными на внешнем цилиндре водяной рубашки экранной части и внутреннем цилиндре водяной рубашки конвективной части.1. A water boiler containing a vertically located body with a furnace and an external convection chamber covering the furnace and connected with it, a burner installed in the boiler cover in the furnace zone, an outlet made in the boiler body near its cover, supply and discharge collectors placed respectively, near the bottom of the boiler and near the cover of the boiler, and the heating surface, connected to the inlet and outlet collectors and including the screen and convective parts located respectively in the furnace and in the outer a convection chamber and made in the form of water shirts, the external convection chamber communicating with the furnace through an annular gap formed by the water jacket of the screen part and the bottom of the boiler, characterized in that the water shirts of the screen and convection parts are formed by concentrically arranged inner and outer cylinders between which are placed spiral walls, and the convective part is supplemented with ribs mounted on the outer cylinder of the screen water jacket and the inner cylinder of the convection water jacket of the other part. 2. Котел по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен коническим излучателем, расположенным на днище котла в зоне топки.2. The boiler according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with a conical radiator located on the bottom of the boiler in the furnace zone. 3. Котел по п.1 или 2, отличающийся тем, что ребра конвективной части выполнены с шагом, уменьшающимся от днища к крышке котла. 3. The boiler according to claim 1 or 2, characterized in that the ribs of the convective part are made in increments decreasing from the bottom to the lid of the boiler.

Images