RU2164642C1

RU2164642C1 - Hot-water boiler

Info

Publication number: RU2164642C1
Application number: RU99113608A
Authority: RU
Inventors: В.В. Михеев
Original assignee: Михеев Вячеслав Викторович
Priority date: 1999-06-29
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2001-03-27

Abstract

FIELD: heating and hot-water supply systems. SUBSTANCE: boiler has a body with furnace and flue, side and intermediate screens which tubes are coupled to lower and upper water headers included longitudinal tubes with partitions dividing them into segments. Screens are provided with fins. Tubes of side screens contain upper sections inclined to center of furnace. Fins are provided on lower vertical sections of side screens and upper sections of auxiliary screens positioned on level of inclined sections of side screens. Screen sections with fins form labyrinth gas ducts with turning chambers. Boiler is provided with auxiliary screens arranged between turning chamber output and flue. Screen tubes are coupled to water headers by means of transverse tubes jointed to segments of longitudinal tubes. Segments of upper longitudinal tubes are shifted in axial direction relative to segments of lower longitudinal tube by one pitch of transverse tube. Boiler construction provides for enhanced efficiency due to improvement of boiler heat-exchange properties. EFFECT: enhanced convenience of operation. 2 cl, 4 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котлах, работающих в системах отопления и горячего водоснабжения. The present invention relates to a power system and can be used in boilers operating in heating and hot water systems.

Известен водогрейный котел, содержащий экономайзер, радиационные панели, смонтированные по "каминной" схеме, конвективные панели и систему водяных коллекторов для создания встречного движения по "синусоиде" нагреваемой воды относительно потока топочных газов (см. патент РФ 2119131, кл. F 24 H 1/14, 1997 г.). A well-known hot water boiler containing an economizer, radiation panels mounted according to the "fireplace" scheme, convective panels and a system of water collectors for creating oncoming movement along the "sinusoid" of the heated water relative to the flow of flue gases (see RF patent 2119131, class F 24 H 1 / 14, 1997).

Известен также водогрейный котел, содержащий радиационную панель, выполненную в виде П-образной обвязки топочной камеры по периметру, конвективную камеру, оборудованную системой труб с поворотными пластинами для изменения движения потока поточных газов, и возвратно-дожигающее устройство, установленное в глубине топочной камеры (см. а.с. СССР 1663335, кл. F 24 H 1/12, 1991 г.). Указанные котлы отличаются сложностью конструкции, что приводит к дополнительным трудностям при их изготовлении и более высокой стоимости монтажных работ. Also known is a hot water boiler containing a radiation panel made in the form of a U-shaped piping of the combustion chamber along the perimeter, a convection chamber equipped with a pipe system with rotary plates to change the movement of the flow of flowing gases, and a reciprocating device installed in the depth of the combustion chamber (see A.S. USSR 1663335, class F 24 H 1/12, 1991). These boilers are distinguished by the complexity of the design, which leads to additional difficulties in their manufacture and a higher cost of installation work.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому изобретению является водогрейный котел, содержащий корпус, топку и водяные коллекторы, соединенные с верхними, передними, задними и боковыми экранами из плавниковых труб. Между корпусом и боковым экраном установлен промежуточный экран, оборудованный плавниками, образующими вместе со стенками труб экрана опускной газоход (см. а.с. СССР 1537975, кл. F 24 H 1/14, 1990 г. - прототип). The closest in technical essence to the proposed invention is a hot water boiler containing a housing, a furnace and water collectors connected to the upper, front, rear and side screens of the fin pipes. Between the casing and the side screen there is an intermediate screen equipped with fins, which together with the walls of the screen tubes form a down gas duct (see AS USSR 1537975, class F 24 H 1/14, 1990 - prototype).

К недостаткам прототипа следует отнести его сравнительно невысокую экономичность, связанную с низкими конвективными свойствами промежуточного экрана, имеющего глухой плавниковый газоход, в котором образуются застойные зоны. В этих зонах со временем накапливаются мелкие частицы продуктов сгорания, которые не так просто удалять. Кроме того, эффективность котла можно существенно повысить за счет многократного изменения направления движения воды в трубах панелей. The disadvantages of the prototype include its relatively low profitability associated with low convective properties of the intermediate screen having a blind fin duct, in which stagnant zones are formed. In these areas, small particles of combustion products accumulate over time, which are not so easy to remove. In addition, the efficiency of the boiler can be significantly increased by repeatedly changing the direction of movement of water in the pipes of the panels.

Цель изобретения - повышение экономичности за счет улучшения теплообменных свойств котла, повышение удобства обслуживания. The purpose of the invention is to increase efficiency by improving the heat transfer properties of the boiler, improving ease of maintenance.

Поставленная цель достигается тем, что в водогрейном котле, содержащем корпус с боровом, топку, боковые радиационные и промежуточные экраны с плавниками, трубы которых соединены с нижними и верхними коллекторами, содержащими продольные трубы с перегородками, разделяющими их на сегменты, трубы радиационных экранов имеют верхние наклонные секции, сходящиеся к центру топочной камеры, в корпусе установлены между выходом поворотной камеры и боровом дополнительные конвективные экраны, при этом плавниками снабжены нижние вертикальные секции радиационных экранов и верхние секции промежуточных экранов, расположенные на уровне наклонных секций радиационных экранов, причем плавники образуют лабиринтные газоходы с поворотными камерами, трубы экранов соединены с продольными трубами коллекторов при помощи поперечных труб, присоединенных к сегментам продольных коллекторов, при этом сегменты верхних продольных труб сдвинуты относительно сегментов нижних продольных труб на один шаг поперечной трубы. This goal is achieved by the fact that in a boiler containing a housing with a hog, a furnace, side radiation and intermediate screens with fins, the pipes of which are connected to the lower and upper collectors containing longitudinal pipes with partitions that divide them into segments, the pipes of the radiation screens have upper inclined sections converging to the center of the combustion chamber, additional convective screens are installed between the output of the rotary chamber and the boron in the casing, while the lower vertical sections are provided with fins radiation shields and the upper sections of the intermediate screens located at the level of the inclined sections of the radiation shields, the fins forming labyrinth flues with pivoting chambers, the pipes of the shields connected to the longitudinal pipes of the collectors by means of transverse pipes attached to the segments of the longitudinal collectors, while the segments of the upper longitudinal pipes are shifted relative to the segments of the lower longitudinal pipes by one step of the transverse pipe.

При этом поперечные трубы могут быть присоединены к сегментам продольных труб попарно, а первая нижняя поперечная труба может быть присоединена непосредственно ко входу продольной трубы нижнего коллектора. In this case, the transverse pipes can be connected to the segments of the longitudinal pipes in pairs, and the first lower transverse pipe can be connected directly to the inlet of the longitudinal pipe of the lower manifold.

Достигаемый технический результат состоит в том, что перегородки в верхнем продольном коллекторе, сдвинутые относительно перегородок нижнего продольного коллектора, создают в трубах экранов лабиринтное движение воды, при котором потоки в соседних трубах имеют противоположные направления. При этом в несколько раз удлиняется путь воды без увеличения габаритов котла. Аналогично топочные газы проходят по лабиринтному газоходу, образованному экранами с плавниками неполной высоты. Таким образом, теплообмен происходит на более длинном пути, и отработанные газы уходят в боров, имея значительно более низкую температуру (повышение эффективности). The technical result achieved is that the partitions in the upper longitudinal collector, shifted relative to the partitions of the lower longitudinal collector, create a labyrinth movement of water in the screen tubes, in which the flows in adjacent pipes have opposite directions. At the same time, the water path is lengthened several times without increasing the dimensions of the boiler. Similarly, flue gases pass through a labyrinth gas duct formed by screens with fins of incomplete height. Thus, heat transfer occurs on a longer path, and the exhaust gases go into the burs, having a significantly lower temperature (increased efficiency).

Кроме того, газоход данной конструкции легче очищать от продуктов сгорания, которые накапливаются, в основном, вблизи выхода. In addition, the flue of this design is easier to clean from combustion products, which accumulate mainly near the exit.

Устройство котла поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан вид А-А спереди без фронтальной обмуровки, фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 1, вид сверху, фиг. 3 - разрез В-В на фиг. 2, вид сбоку, фиг. 4 - схема движения топочных газов, на которой двойными линиями обозначены секции экранов с плавниками. The boiler device is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a front view of AA without frontal lining, FIG. 2 - section BB in FIG. 1, top view, FIG. 3 is a section bb in FIG. 2, side view, FIG. 4 is a diagram of the movement of flue gases, on which sections of screens with fins are indicated by double lines.

В примере конкретного исполнения водогрейный котел содержит корпус 1, в котором размещены топка 2, боковые (радиационные) 3, промежуточные 4 и дополнительные (конвективные) 5 экраны, трубы которых соединены с нижними (питающими) 6 и верхними (выводящими) 7 коллекторами. Экраны 3 состоят из вертикальных секций 8 и наклонных секций 9, которые сходятся вверху у потолка топочной камеры 10. Секции 8 имеют плавники 11. На секциях 9 плавников нет. Экраны 4 имеют в верхней части плавники 12, нижний край которых расположен на уровне стыковки секций 8 и 9. В нижней части экранов 4 плавников нет. Плавники 11, 12 вместе с трубами экранов 3, 4 образуют объемный лабиринтный газоход с поворотной камерой 13. In a specific embodiment, the boiler includes a housing 1 in which a furnace 2, side (radiation) 3, intermediate 4 and additional (convective) 5 screens are placed, the pipes of which are connected to the lower (supply) 6 and upper (outlet) 7 collectors. Screens 3 consist of vertical sections 8 and inclined sections 9, which converge at the top near the ceiling of the combustion chamber 10. Sections 8 have fins 11. There are no fins on sections 9. The screens 4 have fins 12 in the upper part, the lower edge of which is located at the level of the joining of sections 8 and 9. There are no fins in the lower part of the screens 4. The fins 11, 12 together with the tubes of the screens 3, 4 form a volumetric labyrinth gas duct with a rotary chamber 13.

Коллекторы 6 содержат продольные трубы с входными патрубками 14 и поперечные трубы 15, соединенные с нижними концами труб экранов 3, 4, 5. Продольная труба 14 имеет перегородки 16, делящие ее на сегменты 17 . Каждый сегмент 17 (кроме входного) соединен с двумя поперечными трубами 15. Продольные трубы верхних коллекторов 7 с выходными патрубками 18 имеют перегородки 19, которые сдвинуты в осевом направлении на одну поперечную трубу 20 относительно перегородок 16 нижних труб 14. Таким образом обеспечивается лабиринтное движение воды в нагревательных трубах экранов. The collectors 6 contain longitudinal pipes with inlet pipes 14 and transverse pipes 15 connected to the lower ends of the pipes of the screens 3, 4, 5. The longitudinal pipe 14 has partitions 16 dividing it into segments 17. Each segment 17 (except the inlet) is connected to two transverse pipes 15. The longitudinal pipes of the upper collectors 7 with the outlet pipes 18 have partitions 19 that are axially shifted by one transverse pipe 20 relative to the partitions 16 of the lower pipes 14. In this way, a labyrinth movement of water is provided in the heating pipes of the screens.

Конвективные панели 5 установлены с зазором относительно стен корпуса 1, в основании которого имеются борова 21 для выхода отработанных газов. Борова 21 снабжены шиберами 22. Топка 2 оборудована воздуховодом 23. Convective panels 5 are installed with a gap relative to the walls of the housing 1, at the base of which there is a hog 21 for exhaust gases. Hog 21 is equipped with gates 22. The furnace 2 is equipped with an air duct 23.

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

Горячие газы, полученные в топке 2, поднимаются к потолку топочной камеры 10, как показано на фиг. 4. Здесь они обтекают трубы 9 радиационных экранов 3 и поступают к промежуточным экранам 4. Отдав часть тепла экранам 4, газы отражаются от плавников 12 и опускаются в поворотную камеру 13. Здесь они снова изменяют направление и обтекают низом трубы экранов 4, в нижней части не имеют плавников и легко пропускают газовые потоки к конвективным экранам 5. Здесь топочные газы отдают последнее тепло экранам 5 и опускаются по стенкам корпуса 1 в борова 21. Шибера 22 служат для регулирования тяги. Hot gases produced in the furnace 2 rise to the ceiling of the furnace chamber 10, as shown in FIG. 4. Here they flow around the pipes 9 of the radiation shields 3 and enter the intermediate screens 4. Having given part of the heat to the shields 4, the gases are reflected from the fins 12 and descend into the rotary chamber 13. Here they again change direction and flow around the bottom of the pipes of the shields 4, in the lower part they do not have fins and easily pass gas flows to convective screens 5. Here, the flue gases give the last heat to the screens 5 and descend along the walls of the housing 1 into the hog 21. The gate 22 serves to regulate the draft.

Вода поступает в нижний коллектор 6 сначала в продольную трубу 14 (см. фиг. 3) и доходит до первой перегородки 16. Здесь поток поворачивает в первую поперечную трубу 15 и распределяется по первым вертикальным трубам экранов 3, 4, 5 (см. фиг. 2). Поднявшись в верхние продольные трубы, вода доходит до первой перегородки 19, которая заставляет воду опуститься по второй вертикальной трубе экрана в следующий сегмент продольной трубы. Дойдя до второй перегородки 16, вода снова поднимается вверх, попадает во второй сегмент верхней продольной трубы и т.д. На фиг. 3 стрелками показано лабиринтное движение воды по трубам экрана 5 между перегородками 16 и 19. Пройдя через все экраны, нагретая до требуемой температуры вода выходит через верхний коллектор и направляется потребителю. Water enters the lower manifold 6 first into the longitudinal pipe 14 (see FIG. 3) and reaches the first partition 16. Here, the flow turns into the first transverse pipe 15 and is distributed along the first vertical pipes of the screens 3, 4, 5 (see FIG. 2). Having risen in the upper longitudinal pipes, the water reaches the first partition 19, which causes the water to fall along the second vertical pipe of the screen into the next segment of the longitudinal pipe. Having reached the second partition 16, the water rises again, enters the second segment of the upper longitudinal pipe, etc. In FIG. 3 arrows show the labyrinth movement of water through the pipes of the screen 5 between the partitions 16 and 19. After passing through all the screens, the water heated to the required temperature exits through the upper collector and is sent to the consumer.

Котел предлагаемой конструкции экономит до 30% топлива в сравнении с аналогичными котельными установками серии НР. Указанная экономия получена путем улучшения теплообменных свойств котла за счет лабиринтных движений топочных газов (обеспечиваемого конструкцией экранов с плавниками неполной высоты) и нагреваемой воды в экранных трубах (обеспечиваемого перегородками в продольных трубах коллекторов). The boiler of the proposed design saves up to 30% of fuel in comparison with similar boiler plants of the HP series. The indicated savings were obtained by improving the heat transfer properties of the boiler due to the labyrinth movements of the flue gases (provided by the design of screens with fins of incomplete height) and heated water in the screen pipes (provided by partitions in the longitudinal pipes of the collectors).

Claims

1. A water boiler containing a body with a furnace and a hog, side and intermediate screens, the pipes of which are connected to the lower and upper water collectors, including longitudinal pipes with partitions that divide them into segments, while the screens are equipped with fins, characterized in that the side pipes the screens contain upper sections inclined toward the center of the furnace chamber, the lower vertical sections of the side screens and the upper sections of the intermediate screens located at the level of the inclined sections of the side walls being equipped with fins wounds, while sections of screens with fins form labyrinth gas ducts with rotary chambers, the boiler is equipped with additional screens, with an additional screen installed between the output of the rotary chamber and the hog, the screen tubes are connected to the collectors using transverse pipes connected to the longitudinal pipe segments, while the segments the upper longitudinal pipes are axially shifted relative to the segments of the lower longitudinal pipes by one step of the transverse pipe.

2. The boiler according to claim 1, characterized in that the transverse pipes are connected to the segments of the longitudinal pipes in pairs, while the first lower transverse pipe is connected directly to the inlet of the longitudinal pipe of the lower manifold.