RU177320U1

RU177320U1 - Multi-pass fire-tube boiler

Info

Publication number: RU177320U1
Application number: RU2017110302U
Authority: RU
Inventors: Павел Александрович Ревель-Муроз; Андрей Федорович Копысов; Юрий Владимирович Проскурин; Юрий Викторович Лисин; Максим Николаевич Казанцев; Бронислав Геннадьевич Гриша; Антон Сергеевич Воложенин; Павел Васильевич Росляков
Original assignee: Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть"); Акционерное общество "Транснефть-Прикамье" (АО "Транснефть-Прикамье")
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2018-02-15

Abstract

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, а именно к многоходовым жаротрубным водогрейным котлам малой мощности (0,1-4 МВт) для сжигания жидкого и газообразного топлива.Многоходовой жаротрубный водогрейный котел включает в себя корпус котла с водяным объемом, жаровую топочную трубу первого хода, дымогарные трубы второго хода и третьего хода продуктов сгорания, охватывающие жаровую топочную трубу, первый перепускной короб, связанный с жаровой топочной трубой, второй перепускной короб, связанный с дымогарными трубами второго хода, выпускную камеру продуктов сгорания, связанную с дымогарными трубами третьего ходы, выносной экономайзер, соединенный перепускным газоходом с выпускной камерой продуктов сгорания котла и включающий в себя корпус, в котором размещен теплообменник с теплоносителем, соединенный с размещенными в корпусе экономайзера входным коллектором для ввода теплоносителя и выходным коллектором для подачи теплоносителя в водяной объем котла, при этом теплообменник разделен горизонтальной перегородкой для обеспечения двухходового движения продуктов сгорания в корпусе экономайзера, кроме того корпус экономайзера снабжен патрубком для отвода продуктов сгорания. Технический результат - повышение эксплуатационных характеристик жаротрубного водогрейного котла, а именно обеспечение работы котла в диапазоне теплопроизводительности от 40% до 100% от ее номинального значения для жидкого топлива и от 30% до 100% от ее номинального значения на природном газе, и достижение КПД водогрейного котла на номинальном режиме работы не менее 94%. 2 з.п. ф-лы., 2 ил.The utility model relates to the field of power engineering, namely to multi-pass small-capacity hot-tube hot water boilers (0.1-4 MW) for burning liquid and gaseous fuels. A multi-way hot-tube hot-water boiler includes a boiler body with a water volume, a first-stage heat pipe, smoke pipes of the second stroke and the third stroke of the combustion products, covering the heat pipe, the first bypass duct connected to the heat pipe, the second bypass duct connected to the smoke tubes of the second yes, the exhaust chamber of the combustion products associated with the smoke pipes of the third pass, an external economizer connected by the bypass duct to the exhaust chamber of the combustion products of the boiler and including a housing in which a heat exchanger with a coolant is placed connected to an input collector for entering the coolant in the economizer housing and an output manifold for supplying coolant to the boiler water volume, wherein the heat exchanger is divided by a horizontal partition to provide two-way flow such as are for combustion in the economizer housing furthermore provided with a nozzle body economizer flue gas. The technical result is an increase in the operational characteristics of the fire tube boiler, namely, ensuring the operation of the boiler in the range of heat output from 40% to 100% of its nominal value for liquid fuel and from 30% to 100% of its nominal value on natural gas, and achieving the efficiency of the hot water boiler in nominal operation mode not less than 94%. 2 s.p. f-ly., 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, а именно к многоходовым жаротрубным водогрейным котлам малой мощности (0,1-4 МВт) для сжигания жидкого и газообразного топлива.The utility model relates to the field of power engineering, namely to multi-pass fire tube tube boilers of low power (0.1-4 MW) for burning liquid and gaseous fuels.

Известен жаротрубный многоходовой котел, содержащий корпус с крышкой на входе и патрубок отвода уходящих газов на выходе, размещенные в нем жаровую топочную трубу и жаровые трубы продуктов сгорания, охватывающие жаровую топочную трубу и установленные в трубных досках, а также патрубки подвода и вывода воды, расположенные на стенке корпуса, при этом жаровые трубы со стороны патрубка отводящих газов включены в трубную доску и ею соединены с корпусом перед упомянутым патрубком, а с другой стороны они соединены другой трубной доской с фланцем и им закреплены в корпусе, причем со стороны фланцевого крепления жаровых труб с корпусом жаровая топочная труба соединена с передней крышкой с возможностью разъединения с упомянутым фланцем (патент RU 2597355 C1, публ. 10.09.2016).A fire tube multi-way boiler is known, comprising a housing with a cover at the inlet and a flue gas outlet pipe at the outlet, a heat pipe and combustion pipes placed therein, covering the heat pipe and installed in tube boards, as well as water inlet and outlet pipes located on the wall of the housing, while the flame tubes from the side of the exhaust gas pipe are included in the pipe board and are connected to the housing in front of the pipe, and on the other hand they are connected to the flange by another pipe board m and they are fixed in the casing, and on the flange side of the flame tubes with the casing, the heat pipe is connected to the front cover with the possibility of separation with the said flange (patent RU 2597355 C1, publ. 09/10/2016).

Известен жаротрубный водогрейный котел, содержащий горизонтальный цилиндрический корпус с фронтальной дверью, в котором установлена горелка, размещенные внутри корпуса водяной объем с патрубками входа и выхода теплоносителя, камеру сгорания в виде жаровой трубы, заглушенной с противоположного горелке торца, и дымогарные трубы, сообщенные с камерой сгорания (патент RU 2566870 C1, публ. 27.10.2015).A fire tube tube boiler is known that contains a horizontal cylindrical body with a front door, in which a burner is installed, a water volume is placed inside the body with coolant inlet and outlet pipes, a combustion chamber in the form of a flame tube plugged from the opposite end burner, and smoke tubes communicated with the camera combustion (patent RU 2566870 C1, publ. 10.27.2015).

Известен трехходовой жаротрубный котел, имеющий корпус котла, жаровую топочную трубу и жаровые трубы второго хода и третий ход продуктов сгорания, при этом пространство между корпусом котла и наружной оболочкой используется в качестве третьего хода продуктов сгорания, а корпус котла, омываемый изнутри нагреваемой котловой водой, снаружи для лучшей теплопередачи имеет оребрение, при этом жаровая топочная труба и жаровые трубы второго хода с одной стороны оканчиваются переходной плавающей головкой, с другой стороны соединены с фланцем для крепления к корпусу котла и образуют единую конструкцию, вставленную в корпус котла (патент RU 2336460, публ. 20.10.2008).A three-way fire tube boiler is known, having a boiler body, a heat pipe and second-stage heat pipes and a third stroke of combustion products, the space between the boiler body and the outer shell being used as the third stroke of the combustion products, and the boiler body being washed from the inside by heated boiler water, on the outside, for better heat transfer, it has fins, while the heat pipe and second-stage heat pipes end on one side with a transitional floating head, on the other hand they are connected to the flange for I attachment to the boiler body and form a unitary structure that is inserted into the boiler housing (patent RU 2336460, publ. 20.10.2008).

Общим недостатком вышеуказанных жаротрубных котлов является отсутствие выносного экономайзера (утилизатора продуктов сгорания), предназначенного для предварительного подогрева теплоносителя, подаваемого в котел, продуктами сгорания, требующими отвода, что снижает производительность котла.A common drawback of the above fire tube boilers is the lack of an external economizer (utilizer of combustion products) designed to preheat the coolant supplied to the boiler with combustion products requiring exhaust, which reduces the productivity of the boiler.

Известен жаротрубный-дымогарный котел с тремя ходами по направлению движения газов, включающий корпус с крышками и штуцерами для отвода воды и дымовых газов, размещенный в корпусе первый ход газов в виде жаровой трубы с газовой камерой, соединенной с дымогарными трубами второго хода, вторую газовую камеру, размещенную на противоположных концах труб и соединенную с третьим ходом, при этом штуцер для отвода газов корпуса котла расположен в зоне второй газовой камеры, третий ход газов выполнен в виде вынесенного за пределы корпуса прямоугольного газохода со штуцером для подвода газов, соединенным со штуцером для отвода газов корпуса котла, две противоположные стенки газохода выполнены в виде трубных решеток с закрепленными в них перпендикулярно направлению движения газов трубами с прямоугольными, кольцевыми или спиральными ребрами и снабжены крышками со штуцерами для подвода и отвода воды (патент RU 2187040 C1, публ. 10.08.2002).Known fire tube-smoke boiler with three strokes in the direction of movement of gases, comprising a housing with covers and fittings for discharging water and flue gases, placed in the housing, the first gas passage in the form of a flame tube with a gas chamber connected to the smoke tubes of the second stroke, a second gas chamber located at opposite ends of the pipes and connected to the third stroke, the nozzle for exhausting gases from the boiler body is located in the zone of the second gas chamber, the third gas stroke is made in the form of a rectangular gas duct with a gas inlet connected to a gas outlet for the boiler body, the two opposite walls of the gas duct are made in the form of tube sheets with pipes fixed to them in the direction perpendicular to the direction of gas movement with rectangular, annular or spiral ribs and equipped with covers with inlets for inlet and water drainage (patent RU 2187040 C1, publ. 08/10/2002).

К недостаткам котла можно отнести недостаточную стойкость конструкций третьего хода к продуктам сгорания серосодержащих топлив, большие габаритные размеры (при сравнении с котлом большего количества ходов продуктов сгорания при аналогичной конструкции и конвективной поверхности нагрева), необходимость установки для интенсификации теплообмена центробежного или осевого циркуляционного насоса и повышенные требования к качеству используемого теплоносителя.The disadvantages of the boiler include the insufficient resistance of the third-stage structures to the products of combustion of sulfur-containing fuels, large overall dimensions (when comparing with the boiler more strokes of combustion products with a similar design and convective heating surface), the need for a centrifugal or axial circulation pump to intensify heat transfer, and increased requirements for the quality of the coolant used.

Техническая проблема, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в создании многоходового жаротрубного водогрейного котла, работающего на жидком и газообразном топливе с системой утилизации тепла уходящих газов.The technical problem to be solved by the claimed utility model is to create a multi-pass fire tube tube boiler operating on liquid and gaseous fuels with a flue gas heat recovery system.

Технический результат, достигаемый при реализации заявляемой полезной модели, состоит в повышении эксплуатационных характеристик жаротрубного водогрейного котла, а именно обеспечении работы котла в диапазоне теплопроизводительности от 40% до 100% от ее номинального значения для жидкого топлива и от 30% до 100% от ее номинального значения на природном газе и достижении КПД водогрейного котла на номинальном режиме работы не менее 94%.The technical result achieved by the implementation of the claimed utility model consists in increasing the operational characteristics of the fire tube hot water boiler, namely, ensuring the operation of the boiler in the heat output range from 40% to 100% of its nominal value for liquid fuel and from 30% to 100% of its nominal values on natural gas and achievement of the efficiency of a hot water boiler at a nominal operating mode of at least 94%.

Поставленный технический результат достигается за счет того, что многоходовой жаротрубный водогрейный котел включает в себя корпус котла с водяным объемом, жаровую топочную трубу первого хода, дымогарные трубы второго хода и третьего хода продуктов сгорания, охватывающие жаровую топочную трубу, первый перепускной короб, связанный с жаровой топочной трубой, второй перепускной короб, связанный с дымогарными трубами второго хода, выпускную камеру продуктов сгорания, связанную с дымогарными трубами третьего хода, выносной экономайзер, соединенный перепускным газоходом с выпускной камерой продуктов сгорания котла и включающий в себя корпус, в котором размещен теплообменник с теплоносителем, соединенный с размещенными в корпусе экономайзера входным коллектором для ввода теплоносителя и выходным коллектором для подачи теплоносителя в водяной объем котла, при этом теплообменник разделен горизонтальной перегородкой для обеспечения двухходового движения продуктов сгорания в корпусе экономайзера, причем корпус экономайзера снабжен патрубком для отвода продуктов сгорания.The stated technical result is achieved due to the fact that the multi-way fire tube hot water boiler includes a boiler body with a water volume, a first-stage heat pipe, smoke pipes of the second course and third course of combustion products, covering the heat pipe, the first bypass box associated with the heat a furnace pipe, a second bypass duct connected to the second-stage smoke tubes, an exhaust chamber of combustion products associated with the third-stage smoke tubes, an external economizer, with dinned by the bypass duct with the exhaust chamber of the combustion products of the boiler and including a housing that houses a heat exchanger with a coolant connected to an input manifold for entering the coolant and an output collector for supplying the coolant into the boiler water volume, located in the economizer’s housing, while the heat exchanger is divided by a horizontal partition to ensure two-way movement of the combustion products in the economizer housing, and the economizer housing is equipped with a pipe for exhausting the products burned i.

Кроме того, в частном случае реализации полезной модели корпус котла снабжен торцевой дверцей с фланцем для крепления горелки.In addition, in the particular case of the implementation of the utility model, the boiler body is equipped with an end door with a flange for mounting the burner.

Кроме того, в частном случае реализации полезной модели корпус котла снабжен выходным патрубком для отвода подогретого теплоносителя.In addition, in the particular case of the implementation of the utility model, the boiler body is equipped with an outlet pipe for the removal of the heated coolant.

Сущность полезной модели иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид котла в разрезе (вид сбоку), на фиг. 2 показан общий вид котла.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a sectional general view of the boiler (side view), FIG. 2 shows a general view of the boiler.

На фиг. 1 и фиг. 2 позиции имеют следующие обозначения: 1 - котел, 2 - жаровая топочная труба, 3 - первый перепускной короб, 4 - дымогарные трубы второго хода, 5 - второй перепускной короб, 6 - дымогарные трубы третьего хода, 7 - выпуская камера, 8 - люк-лаз, 9 - дверца, 10 - фланец, 11 - штуцер, 12 - закладные трубы, 13 - промоушины для транспортировки, 14 - опоры, 15 - выходной патрубок, 16 - выносной экономайзер, 17 - перепускной газоход, 18 - теплообменник, 19 - входной коллектор, 20 - выходной коллектор, 21 - горизонтальная перегородка, 22 - патрубок выхода продуктов сгорания.In FIG. 1 and FIG. 2 positions have the following designations: 1 - a boiler, 2 - a fire chimney, 3 - the first bypass duct, 4 - smoke pipes of the second stroke, 5 - second smoke bypass pipes, 6 - smoke pipes of the third stroke, 7 - releasing the chamber, 8 - hatch -laz, 9 - door, 10 - flange, 11 - fitting, 12 - embedded pipes, 13 - ravines for transportation, 14 - supports, 15 - outlet pipe, 16 - remote economizer, 17 - bypass duct, 18 - heat exchanger, 19 - input manifold, 20 - output manifold, 21 - horizontal partition, 22 - outlet pipe of combustion products.

Многоходовой водогрейный жаротрубный котел (фиг. 1) включает в себя цилиндрический корпус 1 с водяным объемом, внутри которого установлена жаровая топочная труба 2 первого хода, связанная с первым перепускным коробом 3, и образующие топку котла, дымогарные трубы 4 второго хода, связанные с вторым перепускным коробом 5, дымогарные трубы 6 третьего хода, связанные с выпускной камерой 7 и охватывающие жаровую топочную трубу 2. Для осуществления различных эксплуатационных мероприятий в котле выполнен люк-лаз 8. Котел снабжен фронтальной дверцей 9, снабженной фланцем 10 для крепления горел очного устройства. Для дренирования котла, а также осуществления продувки в нижней части корпуса 1 предусмотрен штуцер 11. Первый перепускной короб 3 состоит из эллиптического днища, цилиндрической обечайки и первой по ходу продуктов трубной доски. Второй перепускной короб 5 состоит из второй по ходу продуктов сгорания трубной доски, цилиндрических обечаек и пластины. Для жесткости эллиптических днищ в конструкции котла предусмотрены закладные трубы 12.The multi-way hot-water fire tube boiler (Fig. 1) includes a cylindrical body 1 with a water volume, inside of which there is a first-pass heat pipe 2 connected to the first bypass duct 3, and second-stroke smoke tubes 4 connected with the second bypass duct 5, smoke tubes 6 of the third stroke, connected with the exhaust chamber 7 and covering the heat pipe 2. For the implementation of various operational measures, the hatchway is made in the boiler 8. The boiler is equipped with a front door 9, nabzhennoy flange 10 for fastening burned full-time device. For drainage of the boiler, as well as for purging, a fitting 11 is provided in the lower part of the housing 1. The first bypass box 3 consists of an elliptical bottom, a cylindrical shell and the first pipe board along the products. The second bypass box 5 consists of a second along the combustion products of the tube plate, cylindrical shells and plates. For rigidity of elliptical bottoms in the boiler design, embedded pipes 12 are provided.

Дополнительно котел оснащен проушинами 13 для осуществления его транспортировки, а также опорой 14. В частном случае реализации полезной модели опора 14 представляет собой каркас из швеллеров, который соединяется с основным корпусом пластинами. Для отвода подогретой воды котел снабжен выходным патрубком 15.In addition, the boiler is equipped with eyes 13 for transporting it, as well as a support 14. In the particular case of the utility model, the support 14 is a frame made of channels, which is connected to the main body by plates. To drain the heated water, the boiler is equipped with an outlet pipe 15.

Для предварительного подогрева теплоносителя (воды) продуктами сгорания котел снабжен выносным экономайзером (утилизатором отработанных газов) 16, который соединен с выпускной камерой 7 котла посредством перепускного газохода 17. Экономайзер 16 включает в себя корпус, в котором установлен теплообменник, представляющий собой систему из 24 параллельно расположенных змеевидных трубок 18, соединенных с входным коллектором 19, по которому теплоноситель подается в теплообменник, и выходным коллектором 20 для подачи предварительно нагретого теплоносителя в водяной объем котла, при этом теплообменник разделен горизонтальной перегородкой 21, обеспечивающей двухходовое (по 12 змеевидных трубок 18 в каждом ходе) движение отработанных продуктов сгорания в корпусе экономайзера. Экономайзер 16 снабжен патрубком 22 выхода продуктов сгорания.To preheat the coolant (water) with the combustion products, the boiler is equipped with an external economizer (exhaust gas utilizer) 16, which is connected to the exhaust chamber 7 of the boiler through a bypass duct 17. The economizer 16 includes a housing in which a heat exchanger is installed, which is a system of 24 in parallel located serpentine tubes 18 connected to the input collector 19, through which the coolant is supplied to the heat exchanger, and the output collector 20 for supplying preheated heat ositelya in a water volume of the boiler, the heat exchanger is divided by a horizontal partition 21, which provides a two-way (12 serpentine tubes 18 in each stroke) the movement of waste combustion products in the economizer housing. The economizer 16 is equipped with a pipe 22 of the exit of combustion products.

Работа многоходового жаротрубного водогрейного котла осуществляется следующим образом.The multi-pass fire tube boiler is as follows.

Горелочное устройство (на чертежах не показано), которое крепится к фланцу 10, осуществляет подачу топлива и воздуха в топочную камеру, образованную жаровой топочной трубой 2 и первым перепускным коробом 3, в которой происходит их последовательное воспламенение и сгорание с образованием продуктов сгорания. После прохождения жаровой трубы 2 и первого перепускного короба 3 продукты сгорания поступают в дымогарные трубы 4 второго хода, проходя которые поступают во второй перепускной короб 4 и далее поступают в дымогарные трубы 6 третьего хода, проходя которые накапливаются в выпускной камере 7. Далее продукты сгорания из выпускной камеры 7 через перепускной газоход 17 поступают в выносной экономайзер 16, в который через входной коллектор 19 осуществляется подача теплоносителя (воды), которая после предварительного подогрева продуктами сгорания поступает в водяной объем жаротрубного котла через выходной коллектор 20. Продукты сгорания проходят теплообменник 18 с теплоносителем в два хода за счет наличия горизонтальной разделительной перегородки 21, после чего отводятся через патрубок 22 выхода продуктов сгорания. Вода с требуемой температурой отводится из котла через выходной патрубок 15.The burner device (not shown in the drawings), which is attached to the flange 10, delivers fuel and air into the combustion chamber formed by the flame furnace tube 2 and the first bypass duct 3, in which they sequentially ignite and burn with the formation of combustion products. After the passage of the flame tube 2 and the first bypass duct 3, the combustion products enter the smoke pipes 4 of the second stroke, passing through which enter the second bypass duct 4 and then enter the smoke pipes 6 of the third stroke, passing which accumulate in the exhaust chamber 7. Further, the combustion products from the exhaust chamber 7 through the bypass duct 17 enters the external economizer 16, into which the coolant (water) is supplied through the inlet manifold 19, which, after preliminary heating by the combustion products blunt in a water volume of the fire-tube boiler through outlet manifold 20. The combustion products pass from the heat exchanger 18, the coolant in two strokes due to the presence of horizontal baffle 21, and then discharged through the outlet pipe 22 of the combustion products. Water with the required temperature is discharged from the boiler through the outlet pipe 15.

Количество ходов дымогарных труб 3 и 4 в корпусе котла выбрано из условия поддержания в них скоростей продуктов сгорания 20-25 м/с.The number of strokes of the smoke tubes 3 and 4 in the boiler body is selected from the condition that they maintain the velocity of the combustion products 20-25 m / s.

Claims

1. A multi-way fire-tube hot water boiler, which includes a boiler body with a water volume, a first-stage heat pipe, smoke pipes of the second stroke and third course of combustion products, covering the heat pipe, the first bypass box connected to the heat pipe, the second bypass box associated with the smoke pipes of the second stroke, the exhaust chamber of the combustion products associated with the smoke pipes of the third stroke, a remote economizer connected bypass duct to the exhaust chamber of the product into the boiler’s combustion and including a housing in which a heat exchanger with a coolant is placed, connected to an input manifold for entering the coolant and an output collector for supplying the coolant into the boiler’s water volume, located in the economizer’s housing, while the heat exchanger is divided by a horizontal partition to ensure the movement of combustion products into the economizer housing in two strokes, in addition, the economizer housing is equipped with a pipe for the removal of combustion products.

2. Multi-pass fire tube tube boiler according to claim 1, characterized in that the boiler body is equipped with an end door with a flange for mounting the burner.

3. A multi-way fire tube tube boiler according to claim 1, characterized in that it is equipped with an outlet pipe for the removal of the heated coolant.