Паровой котел

Полезная модель относится к энергетическому машиностроению, в частности, к паровым котлам, и может быть использовано для создания паровых котлов с повышенной температурой вырабатываемого пара. Паровой котел содержит корпус, горелку, крышку переднюю, верхний рабочий уровень воды, нижний рабочий уровень воды, нижний аварийный уровень воды, предохранительный клапан, пароперегреватель, вывод дымовых газов, патрубок для слива воды (используется также и для продувки котла), крышку заднюю, датчик уровня воды, указатель уровня воды, кран отбора пара, жаровую трубу, щиток управления, патрубок присоединения пароперегревателя, трубчатые регистры, электронасос, магнитный преобразователь воды, манометры рабочий и аварийный, смотровой лючок, транспортировочные кронштейны, кожух, дымовую трубу, электроклапан, обратный клапан, фильтр, кран. Устройство обладает повышенной экономичностью. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Полезная модель относится к энергетическому машиностроению, в частности, к паровым котлам, и может быть использовано для создания паровых котлов с повышенной температурой вырабатываемого пара.

Известен паровой котел, включающий смонтированные в каркасе и сообщенные между собой топку, поворотный газоход и опускную шахту, размещенный в топке задний экран с аэродинамическим выступом и вертикальным участком, трубы которого скреплены посредством соединительных элементов в группы, каждая из которых подвешена к соответствующему опорному средству с помощью подвесных элементов, верхний коллектор заднего экрана, сообщенный с трубами последнего и подвешенный к верхним элементам каркаса котла и размещенные в поворотном газоходе пароперегреватель с подовым экраном, часть которого входит в опускную шахту и промежуточный коллектор подового экрана, сообщенный с трубами последнего [М.В.Мейкляр. Современные котельные агрегаты ТКЗ. с.150-152, рис.6-14(б). - М.: Энергия, 1978].

Недостатком этого устройства является относительно низкой эффективность использования топлива из-за ограничений по площади размещаемых в газоходе поверхностей нагрева.

Известен также паровой котел, в герметичной емкости которого установлены парогенератор и ресивер, разделенные перегородкой с отверстием, при этом парогенератор выполнен в виде распылителя пароводяной смеси и накопителя тепловой энергии, установленных над излучателем тепловой энергии, а излучатель тепловой энергии образован внутренней поверхностью котла, с внешней стороны котла расположены источник тепловой энергии, экраны, установленные ступенчато над источником тепловой энергии, с чередующимися прорезями для выхода дымовых газов, изогнутых вертикальных водяных труб, установленных между экранами, барабана, соединенного посредством отверстий с водяными трубами на месте скопления паров, водяные трубы выполнены в виде спирали, а диаметр отверстия соединяющего барабан с отрезком витка спирали на месте скопления паров, меньше диаметра водяной трубы [RU 2285861, C1, F22B 27/16, 20.10.2006].

Недостатком устройства является относительно низкая температура вырабатываемого пара.

Кроме того, известен паровой котел, содержащий цилиндрический барабан, топку с колосниковой решеткой и зольником, газоход с дымовой трубой, паросборник, установленный в верхней части цилиндрического барабана, пароперегреватель, размещенный в газоходе, при этом, продольная ось топки смещена вниз относительно продольной оси цилиндрического барабана, а топка имеет форму пустотелого цилиндра, закрытого с обеих сторон крышками, на верхнем своде которого выполнены на некотором расстоянии друг от друга в продольном и поперечном направлениях прямоугольные сквозные каналы, в которые вставлены и приварены к верхнему своду топки теплопередающие устройства, установленные так, что продольная ось каждого из них лежит на линии радиуса топки и проходит через центр окружности последней, причем теплопередающие устройства выполнены в форме тепловых труб, каждая из которых имеет прямоугольный пустотелый короб, к которому приварены сверху и снизу крышки, а внутрь каждой тепловой трубы залита жидкость на 1/4 объема через отверстие в верхней крышке, закрытое пробкой, причем нижние части тепловых труб, являющиеся зонами нагрева и испарения, выходят в топочное пространство, а верхние части тепловых труб, являющиеся зонами охлаждения и конденсации, расположены веерообразно в верхней части цилиндрического барабана, омываются водой и имеют ребра охлаждения [RU 2373455, C1, F22B 7/00, F28D 15/02, 20.11.2009].

Недостатком устройства является относительно низкая экономичность.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является паровой котел, включающий смонтированные в каркасе и сообщенные между собой топку, поворотный газоход и опускную шахту, размещенный в топке задний экран с аэродинамическим выступом и вертикальным участком, трубы которого посредством соединительных элементов скреплены в группы, каждая из которых через упомянутые соединительные элементы подвешена к соответствующему опорному средству посредством подвесных элементов, верхний коллектор заднего экрана, сообщенный с трубами последнего, и размещенные в поворотном газоходе пароперегреватель с подовым экраном, часть которого входит в опускную шахту, и промежуточный коллектор подового экрана, сообщенный с трубами последнего, при этом, каждая группа труб вертикального участка заднего экрана через соединительные элементы подвешена к двум, расположенным по обе стороны заднего экрана вне его плоскости опорным средствам, в качестве которых использованы, соответственно, верхний коллектор заднего экрана топки и подовый экран пароперегревателя, верхний коллектор заднего экрана к верхним элементам каркаса котла подвешен со смещением от плоскости заднего экрана в глубину топки, промежуточный коллектор подового экрана пароперегревателя придвинут к верхнему коллектору заднего экрана и подвешен к верхним элементам каркаса котла, а подвесные элементы выполнены в виде тяг и продольных и поперечных элементов жесткости, размещенных соответственно между концами тяг и с внутренней стороны аэродинамического выступа вдоль его труб и скрепленных с тягами с образованием жесткой необогреваемой пространственной конструкции, которая с обогреваемыми трубами подового экрана пароперегревателя и вертикального участка заднего экрана топки и его верхним коллектором связана с возможностью тепловых перемещений последних относительно упомянутой пространственной конструкции [RU 2296913, С2, F22B 7/24, F22B 21/00, 10.04.2007].

Недостатком наиболее близкого технического решения является его относительно низкая экономичность, что ведет к низкому к.п.д.

Требуемый технический результат заключается в повышении экономичности.

Требуемый технический результат достигается тем, что, в устройстве, содержащем корпус, выполненный в виде объемного барабана, связанного с системой водоподготовки для подачи воды, внутри которого установлена топка в виде жаровой трубы с цилиндрическим корпусом, а также горелку и пароперегреватель, в передней и задней стенках корпуса парового котла выполнены отверстия, в которых установлены трубчатые регистры, образующие теплообменную поверхность, горелка установлена в передней стенке корпуса парового котла, а ее сопло направлено в топку, которая закрыта в донной части для направления дымовых газов в сторону передней стенки корпуса парового котла с последующим поступлением в трубчатые регистры, подача воды из системы водоподготовки выполнена через магнитный преобразователь воды, а патрубок для присоединения пароперегревателя выполнен в верхней части объемного барабана на выходе пара.

Кроме того, требуемый результат достигается тем, что, пароперегреватель выполнен в виде встроенного в заднюю стенку корпуса парового котла и размещенного в кожухе корпуса в форме полого цилиндра, внутри которого равномерно установлены радиально ориентированные ребра, выполненные с зазором поочередно у внутренних стенок корпуса пароперегревателя и у его продольной оси.

На Фиг.1 - Паровой котел, общий вид в разрезе.

на Фиг.2 - То же, вид сбоку.

на Фиг.3 - Узел подготовки воды.

На Фиг.4 - Пароперегреватель (для частного варианта выполнения с восемью радиально ориентированными ребрами).

Паровой котел содержит корпус 1, горелку 2, крышку 3 переднюю, верхний рабочий уровень 4 воды, нижний рабочий уровень 5 воды, нижний аварийный уровень 6 воды, предохранительный клапан 7, пароперегреватель 8, вывод 9 дымовых газов, патрубок 10 для слива воды (используется также и для продувки котла), крышку 11 заднюю, датчик 12 уровня воды, указатель 13 уровня воды, кран 14 отбора пара, топка 15 в виде жаровой трубы с цилиндрическим корпусом, щиток 16 управления, патрубок 17 присоединения пароперегревателя, трубчатые регистры 18, электронасос 19, магнитный преобразователь 20 воды, манометры 21 рабочий и аварийный, смотровой лючок 22, транспортировочные кронштейны 23, кожух 24, дымовую трубу 25, электроклапан 26, обратный клапан 27, фильтр 28, кран 29.

Корпус 1 является основной частью парового котла и представляет собой объемный барабан сварной конструкции.

Внутри корпуса 1 расположена топка 15 в виде жаровой трубы с цилиндрическим корпусом.

В передней и задней стенках корпуса 1 парового котла выполнены отверстия, в которые вварены трубчатые регистры 18, образующие дополнительную теплообменную поверхность.

Пароперегреватель 8 выполнен в виде встроенного в заднюю стенку корпуса парового котла и размещенного в кожухе 30 корпуса 31 в форме полого цилиндра, внутри которого равномерно установлены радиально ориентированные ребра 32, выполненные с зазором поочередно у внутренних стенок корпуса 31 пароперегревателя и у его продольной оси.

В результате внутри пароперегревателя 8 путь для пара напоминает «змейку», что обеспечивает больший путь прохождения пара в пароперегревателе 8. В кожухе 30 имеются отверстия для входа и выхода пара и слива конденсата. Пароперегреватель 8 охлаждает паром заднюю стенку топки 15 и нагревает насыщенный водой пар до 150°С.

Кран 14 отбора пара установлен на выходе пароперегревателя 8 и служит для отбора пара потребителем.

В нижней части корпуса 1 вварен патрубок 10 с краном для продувки котла и слива воды, а в верхней части - патрубок 7 крепления предохранительного клапана, транспортировочные кронштейны 23, патрубок 17 для присоединения пароперегревателя 8 и кран 14 отбора пара.

Крышка 3 передняя предназначена для крепления горелки 2, технического обслуживания парового котла и представляет собой сварную конструкцию из листовой стали, облицованную с внутренней стороны огнеупорной футеровкой, предохраняющей ее от перегрева. Крышка 11 задняя также служит для технического обслуживания парового котла.

Узел подготовки воды служит для обработки и подачи воды в корпус 1 парового котла и содержит электронасос 19, магнитный преобразователь воды 20, электроклапан 26, обратный клапан 27, фильтр 28 и кран 29.

Магнитный преобразователь 20 воды предназначен для обработки воды в магнитном поле с целью уменьшения образования накипи в водяном объеме парового котла. Принцип действия магнитного преобразователя основан на способности воды, после воздействия магнитного поля определенной полярности и напряженности не давать отложений на поверхностях нагрева. Соли жесткости при этом выпадают в осадок в виде шлама, удаляемого при продувке парового котла.

Работает паровой котел следующим образом.

Узлом подготовки воды, образованным электронасосом 19, магнитным преобразователем воды 20, электроклапаном 26, обратным клапаном 27, фильтром 28 и краном 29, производится подача воды в корпус 1

После закачки воды до верхнего рабочего уровня 4 воды, переключатель на щитке 16 управления переводится в режим «РАБОТА» и запускается горелка 2.

Пламя горелки 2 поступает в топку 15 в виде жаровой трубы с цилиндрическим корпусом, которая закрыта в донной части, в силу чего дымовые газы возвращаются в сторону крышки 3 передней, а затем поступают в трубчатые регистры 18. Таким образом, достигается максимальное поглощение тепла.

После прохождения трубчатых регистров 18, дымовые газы собираются в задней камере 24 и через вывод 9 дымовых газов направляются в дымовую трубу 25. В результате нагрева во внутренней полости корпуса 1 образуется пар.

После открытия крана 14 пар из корпуса 1 поступает в пароперегреватель 8, где происходит перегрев пара и в результате чего температура пара на выходе из парового котла достигает величины 150°С при давлении в котле 0,07 МПа и температуре пара в котле 110-115°С.

При выпаривании воды уровень ее в паровом котле и корпусе датчика 12 падает. При достижении водой нижнего уровня включаются электронасос 19 и электроклапан 26 подачи воды в котел. Подача осуществляется до верхнего рабочего уровня 4 воды. Тем самым поддерживается необходимый уровень воды в паровом котле.

Таким образом, по отношению к прототипу в предложенном устройстве достигается требуемый технический результат, заключающийся в повышении экономичности, поскольку в предложенной конструкции горелка 2 установлена с возможностью поступления пламени в топку, которая закрыта в донной части, в силу чего дымовые газы возвращаются в сторону крышки 3, а затем поступают в трубчатые регистры 18, что обеспечивает максимальное поглощение тепла. В верхней части корпуса 1 выполнен патрубок для присоединения пароперегревателя, в результате чего пар доводится до более высоких температур уже на выходе, и происходит минимальная потеря тепла. Кроме того, введенный магнитный преобразователь 20 воды уменьшает образование накипи, что также повышает экономичность парового котла.

1. Паровой котел, содержащий корпус, выполненный в виде объемного барабана, связанного с системой водоподготовки для подачи воды, внутри которого установлена топка в виде жаровой трубы с цилиндрическим корпусом, а также горелку и пароперегреватель, отличающийся тем, что в передней и задней стенках корпуса парового котла выполнены отверстия, в которых установлены трубчатые регистры, образующие теплообменную поверхность, горелка установлена в передней стенке корпуса парового котла с возможностью поступления пламени в топку, которая закрыта в донной части для направления дымовых газов в сторону передней стенки корпуса парового котла с последующим поступлением в трубчатые регистры, подача воды из системы водоподготовки выполнена через магнитный преобразователь воды, а патрубок для присоединения пароперегревателя выполнен в верхней части объемного барабана на выходе пара.

2. Паровой котел по п.1, отличающийся тем, что пароперегреватель выполнен в виде встроенного в заднюю стенку корпуса парового котла и размещенного в кожухе корпуса в форме полого цилиндра, внутри которого равномерно установлены радиально ориентированные ребра, выполненные с зазором поочередно у внутренних стенок корпуса пароперегревателя и у его продольной оси.