RU2575591C1

RU2575591C1 - Water boiler furnace

Info

Publication number: RU2575591C1
Application number: RU2014131549/06A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Александрович Захаров; Александр Владимирович Кобзарь; Ксения Васильевна Цыганкова; Александр Андреевич Слепенчук; Юлия Павловна Фильчикова
Filing date: 2014-07-29
Publication date: 2016-02-20

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: overhang lengthwise bridge wall composed by bent tubes of lateral shields are arranged above the boiler furnace grating over the active fuel combustion section. Note here that the said bent tubes feature an L-like shape and alternate with straight tubes, their vertical sections being arranged in parallel. The horizontal bends face each other and are located above the furnace grating. Their ends are connected while their faces are plugged. Spacing between the lower bent tubes is filled with fireclay refractory. Besides, the lower side of the horizontal bends is lined with refractory mastic. Note also that the boiler furnace is provided with an extra system for feed of secondary blast air. The said system comprises horizontal blast channels arranged on the furnace both sides and communicated by a crosswise air-gas line. One of the horizontal blast channels is communicated with a blast source. Note also that extra lengthwise horizontal channels are arranged above in parallel with the said horizontal blast channels and communicated therewith by vertical pipes located nearby the lengthwise bridge walls. Besides, the said extra lengthwise horizontal channels are provided with the horizontal pipes with blast nozzles arranged above the furnace grating directly above the fire bed.

EFFECT: higher efficiency of the boiler furnace at burning of brown coals, decreased heat loses.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области промышленной и коммунальной теплоэнергетики, а именно к теплоснабжению, и может быть использовано в конструкциях водогрейных котлов малой мощности.The invention relates to the field of industrial and municipal heating, in particular to heat supply, and can be used in the construction of low-power hot water boilers.

Известен водогрейный котел, содержащий прямоугольную топку с уравновешенной тягой и поперечно обтекаемые продуктами сгорания поверхности нагрева конвективных газоходов, выполненных в виде горизонтальных трубных пучков (см. Котлы малой и средней мощности и топочные устройства. Каталог-справочник. - М.: НИИЭ ИНФОРМЭНЕРГО-МАШ, 1983. - 200 с. (с. 108, рис. 90 - Котел типа КВ-ТС-4-150 и с. 110-111, рис. 91 - Котел типа КВ-ТС-6,5-150)).A well-known hot water boiler containing a rectangular firebox with balanced draft and transversely streamlined by combustion products heating surfaces of convective flues made in the form of horizontal tube bundles (see Boilers of small and medium power and furnace devices. Directory-guide. - M .: NIIE INFORMENERGO-MASH , 1983. - 200 p. (P. 108, Fig. 90 - KV-TC-4-150 boiler and p. 110-111, Fig. 91 - KV-TS-6.5-150 boiler)).

К недостаткам этого устройства относятся низкая эффективность сгорания угля и недостаточно эффективный теплообмен в них, что приводит к повышению температуры уходящих газов и уменьшению теплопроизводительности котла.The disadvantages of this device include the low efficiency of coal combustion and insufficiently efficient heat transfer in them, which leads to an increase in the temperature of the flue gases and a decrease in the heat output of the boiler.

Известна также топка водогрейного котла, объем которой ограничен передним фронтовым, боковыми и потолочным топочными экранами, топочной решеткой и задним фронтом топки (см. Котел водогрейный Гефест -1,8-95Шп (КВм-1,8КБ) для работы на каменном и буром угле http://www.bikz.ru/production/kotly_vodogrenie/kamennyj_i_buryj_ugol/serii_gefest_0_4_0_6_0_8_l_2_mvt/kvm-l_8_kbngefest-l_8-95shp/).The furnace of a hot water boiler is also known, the volume of which is limited by the front front, side and ceiling furnace screens, the furnace grate and the rear front of the furnace (see Hephaestus -1.8-95Shp boiler (KVm-1.8KB) for working on stone and brown coal http://www.bikz.ru/production/kotly_vodogrenie/kamennyj_i_buryj_ugol/serii_gefest_0_4_0_6_0_8_l_2_mvt/kvm-l_8_kbngefest-l_8-95shp/).

Недостатки этого конструктивного решения - из-за отсутствия возможности поступления свежего воздуха ко всему объему сгорающего топлива возникают потери тепла от недожигания и неполного сгорания топлива и соответственно низкий коэффициент полезного действия.The disadvantages of this constructive solution are that due to the lack of the possibility of fresh air entering the entire volume of burning fuel, heat losses occur from underburning and incomplete combustion of the fuel and, accordingly, low efficiency.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является повышение теплопроизводительности топки водогрейного котла.The task to which the proposed technical solution is directed is to increase the heating capacity of the furnace of the boiler.

Техническим результатом заявленного технического решения является повышение КПД топки водогрейного котла при сжигании бурых углей и снижение потерь тепла с уходящими газами за счет дополнительного поступления свежего воздуха к объему сгорающего топлива и возможности глубокого регулирования соотношения «топливо-воздух». Кроме того, формирование в топке водогрейного котла теплоаккумулирующих поверхностей интенсифицирует термическое воздействие на сжигаемый уголь.The technical result of the claimed technical solution is to increase the efficiency of the furnace of a hot water boiler when burning brown coal and reduce heat loss with flue gases due to the additional intake of fresh air to the volume of burning fuel and the possibility of deep regulation of the fuel-air ratio. In addition, the formation of heat-accumulating surfaces in the furnace of a hot water boiler intensifies the thermal effect on the coal burned.

Для решения поставленной задачи топка водогрейного котла, объем которой ограничен передним фронтовым, боковыми и потолочным топочными экранами, топочной решеткой и задним фронтом топки, отличается тем, что над топочной решеткой на протяжении участка активного горения топлива сформированы нависающие продольные топочные пороги, выполненные в виде гнутых труб боковых экранов, при этом гнутые трубы выполнены Г-образными и чередуются с прямыми, вертикальные участки которых расположены параллельно, а горизонтальные отгибы обращены друг к другу и расположены над топочной решеткой, их концы сообщены друг с другом, а торцы заглушены, при этом пространство между нижними гнутыми трубами заполнено огнеупорным шамотобетоном, кроме того, нижняя сторона горизонтальных отгибов футерована огнеупорной мастикой, при этом топка водогрейного котла дополнительно снабжена системой подачи вторичного дутьевого воздуха, содержащей горизонтальные дутьевые каналы, выполненные по обеим сторонам топки, сообщенные друг с другом поперечным воздухогазопроводом, причем один из горизонтальных дутьевых каналов сообщен с источником дутья, при этом над горизонтальными дутьевыми каналами параллельно им размещены дополнительные продольные горизонтальные каналы, сообщенные с ними вертикальными патрубками, расположенными у конца продольных топочных порогов, кроме того, дополнительные продольные горизонтальные каналы снабжены горизонтальными патрубками, снабженными дутьевыми соплами ориентированными над топочной решеткой непосредственно над слоем горящего топлива.To solve the problem, the furnace of the hot water boiler, the volume of which is limited by the front front, side and ceiling furnace screens, the furnace grate and the rear front of the furnace, is characterized in that overhanging longitudinal furnace thresholds are formed over the furnace grate over the active fuel combustion section, made in the form of bent pipes of the side screens, while the bent pipes are made L-shaped and alternate with straight lines, the vertical sections of which are parallel, and the horizontal bends are facing each other They are located above the furnace grate, their ends are connected with each other, and the ends are muffled, while the space between the lower bent pipes is filled with refractory chamot concrete, in addition, the lower side of the horizontal bends is lined with refractory mastic, while the furnace of the hot water boiler is additionally equipped with a secondary feed system blast air containing horizontal blast channels made on both sides of the furnace, communicated with each other by a transverse air and gas pipeline, one of the horizontal coffer channels are communicated with the source of blast, while above the horizontal blast channels parallel to them are placed additional longitudinal horizontal channels communicated with them by vertical pipes located at the end of the longitudinal furnace thresholds, in addition, additional longitudinal horizontal channels are equipped with horizontal pipes equipped with blast nozzles oriented above a combustion grate directly above a layer of burning fuel.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».A comparative analysis of the features of the claimed solution with the signs of the prototype and analogues indicates the conformity of the claimed solution to the criterion of "novelty."

Отличительные признаки изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач.Distinctive features of the invention provide the solution to the following functional tasks.

Признаки «над топочной решеткой, на участке, примыкающем к переднему топочному экрану, на протяжении участка активного горения топлива, сформированы нависающие продольные топочные пороги» обеспечивают формирование в котле теплоаккумулирующих поверхностей, интенсифицирующих термическое воздействие на сжигаемый уголь.The signs "overhanging longitudinal combustion thresholds are formed above the furnace grate, in the area adjacent to the front furnace screen, during the area of active fuel combustion," provide the formation of heat-accumulating surfaces in the boiler that intensify the thermal effect on the coal burned.

Признаки, указывающие, что нависающие продольные топочные пороги выполнены «в виде гнутых труб боковых экранов, при этом гнутые трубы выполнены Г-образными и чередуются с прямыми, вертикальные участки которых расположены параллельно, а горизонтальные отгибы обращены друг к другу и расположены над топочной решеткой, их концы сообщены друг с другом, а торцы заглушены», раскрывают конструкцию этих узлов и обеспечивают «снятие» тепла с них на нагрев воды.Signs indicating that the overhanging longitudinal furnace thresholds are made “in the form of bent pipes of the side screens, while the bent pipes are made L-shaped and alternate with straight lines, the vertical sections of which are parallel and the horizontal bends are facing each other and are located above the furnace grate, their ends are connected with each other, and the ends are muffled ", reveal the design of these nodes and provide" removal "of heat from them to heat the water.

Признаки, указывающие, что «пространство между нижними гнутыми трубами заполнено огнеупорным шамотобетоном» и «нижняя сторона горизонтальных отгибов футерована огнеупорной мастикой» повышают теплоаккумулирующие свойства порогов и способствуют повышению их термостойкости.Signs indicating that “the space between the lower bent pipes is filled with refractory chamot concrete” and “the lower side of the horizontal bends are lined with refractory mastic” increase the heat-accumulating properties of the thresholds and contribute to their heat resistance.

Признаки «топка водогрейного котла дополнительно снабжена системой подачи вторичного дутьевого воздуха» обеспечивают возможность глубокого регулирования соотношения «топливо-воздух».The signs “the furnace of the hot water boiler is additionally equipped with a secondary blast air supply system” provide the possibility of deep regulation of the fuel-air ratio.

Признаки, указывающие, что система подачи вторичного дутьевого воздуха «содержит горизонтальные дутьевые каналы, выполненные по обеим сторонам топки, сообщенные друг с другом поперечным воздухогазопроводом, причем один из горизонтальных дутьевых каналов сообщен с источником дутья» обеспечивают возможность подвода вторичного дутьевого воздуха с обеих сторон топочной решетки.Signs indicating that the secondary blast air supply system "contains horizontal blast channels made on both sides of the furnace, communicated with each other by a transverse air and gas pipeline, and one of the horizontal blast channels is in communication with the source of blast" provide the ability to supply secondary blast air from both sides of the furnace lattice.

Признаки «над горизонтальными дутьевыми каналами параллельно им размещены дополнительные продольные горизонтальные каналы, сообщенные с ними вертикальными патрубками, расположенными у конца продольных топочных порогов» обеспечивают распределение вторичного дутьевого воздуха по всем дутьевым соплам.The signs "above the horizontal blast channels parallel to them are placed additional longitudinal horizontal channels communicated with them by vertical pipes located at the end of the longitudinal furnace thresholds" ensure the distribution of the secondary blast air across all blast nozzles.

Признаки «дополнительные продольные горизонтальные каналы снабжены горизонтальными патрубками» обеспечивают ввод вторичного дутьевого воздуха в полость топки.The signs "additional longitudinal horizontal channels equipped with horizontal nozzles" provide the input of the secondary blast air into the cavity of the furnace.

Признаки, указывающие, что горизонтальные патрубки снабжены «дутьевыми соплами», обеспечивают ввод вторичного воздуха «концентрированными» струями.Signs indicating that the horizontal nozzles are equipped with "blow nozzles", provide the introduction of secondary air "concentrated" jets.

Признаки, указывающие, что дутьевые сопла ориентированы «над топочной решеткой непосредственно над слоем горящего топлива», обеспечивают ввод вторичного воздуха в зону формирования факела пламени, где он напрямую взаимодействует с поверхностью горящего топлива.Signs indicating that the blast nozzles are oriented "above the combustion grate directly above the layer of burning fuel" provide the introduction of secondary air into the zone of formation of the flame, where it directly interacts with the surface of the burning fuel.

На фиг. 1 показан общий вид топки водогрейного котла; на фиг. 2 показан разрез А-А топки водогрейного котла совместно с разрезом Б-Б.In FIG. 1 shows a general view of the furnace of a hot water boiler; in FIG. 2 shows a section A-A of the furnace of a hot water boiler together with a section BB.

На чертежах показаны пространство топки 1, топочная решетка 2, передний 3 и задний 4 фронты, потолочный 5 и боковой 6 топочный экраны, топочные пороги 7, гнутые 8 и прямые 9 трубы боковых топочных экранов 6, вертикальные 10 участки Г-образных труб и их горизонтальные отгибы 11, соединительные патрубки 12, огнеупорный шамотобетон 13, огнеупорная мастика 14, горизонтальные дутьевые каналы 15, поперечный воздухогазопровод 16, источник дутья 17, дополнительные продольные горизонтальные каналы 18, вертикальные 19 и горизонтальные 20 патрубки, дутьевые сопла 21.The drawings show the space of the furnace 1, the furnace grille 2, front 3 and rear 4 fronts, ceiling 5 and side 6 furnace screens, furnace thresholds 7, bent 8 and straight 9 pipes of the side furnace screens 6, vertical 10 sections of L-shaped pipes and their horizontal bends 11, connecting pipes 12, refractory chamot concrete 13, refractory mastic 14, horizontal blast channels 15, transverse air and gas pipe 16, blast source 17, additional longitudinal horizontal channels 18, vertical 19 and horizontal 20 pipes, blast nozzles 21.

Пространство топки 1 водогрейного котла ограничено топочной решеткой 2 (для сжигания топлива может быть использовано неподвижное колосниковое полотно либо механизированная топка с шурующей планкой, переталкивающими колосниками, с ленточной решеткой прямого хода и т.п.), передним 3 (он же составляет передний фронт котла) и задним 4 фронтами, потолочным 5 и боковыми 6 топочными экранами.The space of the furnace 1 of the boiler is limited by the furnace grate 2 (for burning fuel, a fixed grate or mechanized firebox with a screwing bar, pushing grates, with a forward grating, etc. can be used), front 3 (it also constitutes the front front of the boiler ) and rear 4 fronts, ceiling 5 and side 6 fire screens.

Нависающие продольные топочные пороги 7 выполнены над топочной решеткой 2 на протяжении участка активного горения топлива (участок, примыкающий к переднему 3 топочному экрану, длиной, равной половине длины топки 1). Топочные пороги 7 выполнены в виде гнутых 8 и прямых 9 труб боковых топочных экранов 6, при этом гнутые трубы 8 чередуются с прямыми 9 и выполнены Г-образными, вертикальные участки 10 которых расположены параллельно, а их горизонтальные отгибы 11 обращены друг к другу и расположены над боковыми участками топочной решетки 2. Их концы сообщены друг с другом соединительными патрубками 12, а торцы заглушены. При этом пространство между нижними гнутыми трубами 8 заполнено огнеупорным шамотобетоном 13, кроме того, нижняя сторона горизонтальных отгибов 11 футерована огнеупорной мастикой 14.The hanging longitudinal furnace thresholds 7 are made above the furnace grate 2 during the active fuel combustion section (the section adjacent to the front 3 furnace screen, with a length equal to half the length of the furnace 1). The furnace sills 7 are made in the form of bent 8 and straight 9 pipes of the side furnace screens 6, while the bent pipes 8 alternate with straight pipes 9 and are made L-shaped, the vertical sections 10 of which are parallel, and their horizontal bends 11 are facing each other and are located above the side sections of the furnace grate 2. Their ends are connected to each other by connecting pipes 12, and the ends are plugged. The space between the lower bent pipes 8 is filled with refractory chamot concrete 13, in addition, the lower side of the horizontal bends 11 is lined with refractory mastic 14.

Топка 1 водогрейного котла дополнительно снабжается системой подачи вторичного дутьевого воздуха, содержащей горизонтальные дутьевые каналы 15, выполненные по обеим сторонам топки 1, сообщенные друг с другом поперечным воздухогазопроводом 16, причем один из горизонтальных дутьевых каналов 15 сообщен с источником дутья 17. Над горизонтальными дутьевыми каналами 15 параллельно им размещены дополнительные продольные горизонтальные каналы 18, сообщенные с ними вертикальными патрубками 19, расположенными у конца продольных топочных порогов 7. Дополнительные продольные горизонтальные каналы 18 снабжены горизонтальными патрубками 20. Продольные горизонтальные патрубки 20 снабжены дутьевыми соплами 21, ориентированными над топочной решеткой 2 непосредственно над слоем горящего топлива. Заявленное устройство работает следующим образом. Топочная решетка 2 и ее агрегаты имеют самостоятельный корпус и опорную раму, и может быть смонтирована и демонтирована, при необходимости, без нарушения монтажного положения котла. Сжигание топлива осуществляется известным образом на топочной решетке 2.The furnace 1 of the boiler is additionally equipped with a secondary blast air supply system containing horizontal blast channels 15 made on both sides of the furnace 1, communicated with each other by a transverse air-gas duct 16, and one of the horizontal blast channels 15 is in communication with the blast source 17. Above the horizontal blast channels 15 parallel to them placed additional longitudinal horizontal channels 18, communicated with them by vertical pipes 19, located at the end of the longitudinal furnace thresholds 7. To additional longitudinal horizontal channels 18 are provided with horizontal pipes 20. Longitudinal horizontal pipes 20 are equipped with blast nozzles 21 oriented above the combustion grate 2 directly above the burning fuel layer. The claimed device operates as follows. The furnace grate 2 and its units have an independent casing and a support frame, and can be mounted and dismantled, if necessary, without violating the installation position of the boiler. The combustion of fuel is carried out in a known manner on the combustion grate 2.

Нависающие продольные топочные пороги 7 (за счет объема, заполненного огнеупорным шамотобетоном 13) «работают» как теплоаккумулирующие объемы в полости топки 1, что значительно повышает интенсивность горения влажных топлив в особенности бурых углей за счет отдачи топливу аккумулированного тепла и обеспечения его дополнительного прогрева.Hanging longitudinal furnace thresholds 7 (due to the volume filled with refractory chamot concrete 13) “work” as heat-accumulating volumes in the cavity of the furnace 1, which significantly increases the burning rate of wet fuels, especially brown coals, due to the transfer of accumulated heat to the fuel and ensuring its additional heating.

Регулирование соотношения «топливо-воздух» обеспечивают системой подачи вторичного дутьевого воздуха. Вторичный дутьевой воздух от источника дутья 17 через горизонтальный дутьевой канал 15 попадает в поперечный воздухогазопровод 16 и через вертикальные патрубки 19 в дополнительные продольные горизонтальные каналы 18, далее распределяется по горизонтальным патрубкам 20 с соплами 21, через которые дутьевой воздух вводится «концентрированными» струями в полость топки 1.The fuel-air ratio is controlled by a secondary blast air supply system. Secondary blast air from a blast source 17 through a horizontal blast channel 15 enters the transverse air and gas duct 16 and through vertical nozzles 19 into additional longitudinal horizontal channels 18, then it is distributed along horizontal nozzles 20 with nozzles 21 through which blown air is introduced by "concentrated" jets into the cavity firebox 1.

Claims

Топка водогрейного котла, объем которой ограничен передним фронтовым, боковыми и потолочным топочными экранами, топочной решеткой и задним фронтом топки, отличающаяся тем, что над топочной решеткой на протяжении участка активного горения топлива сформированы нависающие продольные топочные пороги, выполненные в виде гнутых труб боковых экранов, при этом гнутые трубы выполнены Г-образными и чередуются с прямыми, вертикальные участки которых расположены параллельно, а горизонтальные отгибы обращены друг к другу и расположены над топочной решеткой, их концы сообщены друг с другом, а торцы заглушены, при этом пространство между нижними гнутыми трубами заполнено огнеупорным шамотобетоном, кроме того, нижняя сторона горизонтальных отгибов футерована огнеупорной мастикой, при этом топка водогрейного котла дополнительно снабжена системой подачи вторичного дутьевого воздуха, содержащей горизонтальные дутьевые каналы, выполненные по обеим сторонам топки, сообщенные друг с другом поперечным воздухогазопроводом, причем один из горизонтальных дутьевых каналов сообщен с источником дутья, при этом над горизонтальными дутьевыми каналами параллельно им размещены дополнительные продольные горизонтальные каналы, сообщенные с ними вертикальными патрубками, расположенными у конца продольных топочных порогов, кроме того, дополнительные продольные горизонтальные каналы снабжены горизонтальными патрубками, снабженными дутьевыми соплами, ориентированными над топочной решеткой непосредственно над слоем горящего топлива. The furnace of the boiler, the volume of which is limited by the front front, side and ceiling furnace screens, the furnace grate and the rear front of the furnace, characterized in that overhanging longitudinal furnace thresholds are formed over the furnace grate over the active fuel combustion section, made in the form of bent pipes of the side screens, bent pipes are made L-shaped and alternate with straight lines, the vertical sections of which are parallel, and the horizontal bends are facing each other and are located above the furnace lattice, their ends are connected with each other, and the ends are muffled, while the space between the lower bent pipes is filled with refractory chamot concrete, in addition, the lower side of the horizontal bends is lined with refractory mastic, while the furnace of the boiler is additionally equipped with a secondary blast air supply system containing horizontal blast channels, made on both sides of the furnace, communicated with each other by a transverse air-gas pipeline, and one of the horizontal blast channels is in communication with the source nick of the blast, while above the horizontal blast channels parallel to them are placed additional longitudinal horizontal channels communicated with them by vertical pipes located at the end of the longitudinal furnace thresholds, in addition, additional longitudinal horizontal channels are equipped with horizontal pipes equipped with blast nozzles oriented directly above the furnace grate over a layer of burning fuel.