Патент на изобретение №2153625
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ГАЗОТРУБНЫЙ КОТЕЛ-УТИЛИЗАТОР
(57) Реферат: Котел предназначен для утилизации тепла горячих газов и может быть использован для получения пара низкого и среднего давления. Газотурбинный котел-утилизатор содержит корпус с входной и выходной камерами для газа, вмонтированный в трубные решетки пучок газовых труб, имеющий испарительную и нагревательную поверхности, штуцеры для подвода питательной воды и отвода получаемого пара. Верхняя часть испарительной поверхности газовых труб имеет в трубном пучке вертикальные коридоры между параллельными рядами труб, проходное сечение которых больше, чем проходное сечение между трубами в нагревательной и нижней частях испарительной поверхности трубного пучка, которые имеют сплошное заполнение трубами. Предложенная конструкция обеспечивает интенсификацию теплоотдачи в водяном объеме и повышение надежности работы котла-утилизатора. 2 з.п.ф-лы, 2 ил. Изобретение относится к теплотехнике, в частности к области утилизации тепла горячих газов, отходящих от различных технологических установок, и может быть использовано для получения пара низкого и среднего давления, необходимого, например, в технологии производства керамического кирпича для нагрева и увлажнения сырья. Известен газотрубный котел (а.с. СССР N 1179006, F 22 B 7/18, 1985 г.), содержащий пучок труб первого и второго хода, соединенных торцевой поворотной камерой, которая снабжена нагревателями, размещенными на ее стенках и выполненными преимущественно в виде трубчатых экранов. Известен также горизонтальный котел (а.с. СССР N 866329, F 22 B 9/12, 1981 г.), содержащий барабан с передними и задним днищами, в зоне последнего из которых подключены питательный и дренажный патрубки, продольно установленные в барабане дымогарные трубы, закрепленные в днищах, а также продольные перегородки с наклонными в вертикальной осевой плоскости участками, разделяющими барабан на отсеки, сообщенные между собой проемами, расположенными в зоне верхних и нижних торцов перегородок. Причем наклонные участки перегородок расположены между трубами. Наиболее близким техническим решением к данному аппарату является газотрубный котел-утилизатор для использования тепла технологических газов (П.Д. Лебедев, А.А. Щукин. “Теплоиспользующие установки промышленных предприятий” (курсовое проектирование), М.: Энергия, 1970 г. ), содержащий корпус с входной и выходной камерами для газа, вмонтированный в трубную решетку пучок газовых труб, имеющий испарительную и нагревательную поверхности, и штуцеры для подвода питательной воды и отвода получаемого пара. Задачей изобретения является интенсификация теплоотдачи в водном объеме путем внесения изменений в конструкцию расположенного в нем трубного пучка и повышение надежности работы котла-утилизатора. Задача решается посредством котла-утилизатора, содержащего корпус с входной и выходной камерами для газа, вмонтированный в трубные решетки пучок газовых труб, который имеет испарительную и нагревательную поверхности, и штуцеры для подвода питательной воды и отвода получаемого пара, в котором в отличие от прототипа верхняя часть испарительной поверхности газовых труб имеет в трубном пучке вертикальные коридоры между параллельными рядами труб, проходное сечение которых больше, чем проходное сечение между трубами в нагревательной и нижней части испарительной поверхности трубного пучка, которые имеют сплошное заполнение трубами. Штуцер для подвода питательной воды целесообразно снабдить смесителем для смешения питательной и котловой воды, а сам смеситель может выполняться из концентрически расположенных труб разного диаметра. Наличие вертикальных коридоров в верхней части испарительной поверхности газовых труб обеспечивает отвод паровых пузырьков из водяного объема без соприкосновения с трубами, что предотвращает оголение труб в процессе кипения воды и тем самым способствует интенсификации теплоотдачи от поверхности трубок к воде. Следует отметить, что теплоотдача от нагретой поверхности к воде происходит значительно интенсивнее, чем к водяному пару. Эффективное смешение питательной и котловой воды при помощи специального смесителя предотвращает местно переохлаждение труб, поступающей в котел питательной водой, что позволяет избежать термических напряжений в материале труб и этим повышает надежность эксплуатации оборудования. На фиг. 1 показан котел-утилизатор и его разрез по Б-Б; на фиг. 2 изображен смеситель и его разрез по А-А. Котел-утилизатор содержит корпус 1 со входной газораспределительной камерой 2 и выходной газосборной камерой 3. Камеры 2, 3 снабжены штуцерами 4, 5 для подвода и отвода горячих газов соответственно, а также манометрами 6, 7 и датчиками температуры 8, 9. Для осмотра камер газового тракта имеются люки 10, 11. В корпусе 1 размещен также вмонтированный в трубные решетки пучок газовых труб 12, который образует нагревательную и испарительную поверхности. Нагревательная поверхность и нижняя часть испарительной поверхности 13 конструктивно выполнены со сплошным заполнением трубами с узкими проходами между ними, а верхняя часть испарительной поверхности 14 имеет в трубном пучке 12 вертикальные коридоры 15 между параллельными рядами труб. В корпусе 1 расположен штуцер 16 для подвода питательной воды, который снабжен смесителем 17. Над корпусом 1 выступает сухопарник 18, в котором размещено отбойное устройство 19 для отделения капельной влаги от пара. Сухопарник 18 имеет штуцер 20 для отвода пара из котла. В нижней части корпуса 1 расположен сборник 21, снабженный штуцером 22 для отвода солей, накопившихся в котловой воде или продувки котла. Корпус 1 имеет линзовый компенсатор 23, обеспечивающий безопасную эксплуатацию котла при термических расширениях корпуса. Для целей безопасной эксплуатации котла-утилизатора предусмотрены также два предохранительных клапана 24, дублирующие друг друга, манометр 25 и датчик реле сигнализации уровня 26. Штуцер 27 служит для первоначального заполнения водой котла-утилизатора и вывода горячей воды в процессе работы (если это необходимо), а штуцеры 28, 29 предназначены для монтажа приборов и регуляторов уровня жидкости в котле. Котел-утилизатор установлен на неподвижную 30 и подвижную 31 опоры. Котел-утилизатор работает следующим образом. Питательная вода через штуцер 16 поступает в смеситель 17 в количестве равном производительности котла по пару и величине продувки котла. В смесителе 17, работающем на принципе эжекции, происходит смещение питательной воды с котловой. Вода, отводимая из смесителя 17, попадает в водяной объем и контактирует с нагревательной частью поверхности 13 трубного пучка 12. На этом участке труб достигается начало температуры кипения воды и она начинает кипеть, соприкасаясь при дальнейшем продвижении с испарительной частью поверхности 13. Для нагрева воды используются только нижние 4 – 5 рядов поверхности 13, имеющей сплошное заполнение трубами, остальная часть этой поверхности работает в режиме парообразования. Образующийся в процессе кипения воды насыщенный пар отводится из водяного объема в виде пузырьков по вертикальным коридорам 15 испарительной поверхности 14 и, проходя отбойное устройство 19, через штуцер 20 выводится из котла. Горячие газы через штуцер 4 поступают в газораспределительную камеру 2 и попадают в пучок газовых труб 12, нагревая при этом поступающую в котел воду. Проходя пучок труб 12, в результате теплоотдачи газы охлаждаются до заданной температуры и попадают в газосборную камеру 3, а затем выводятся из котла через штуцер 5. Поступающая в котел вода частично превращается в пар и концентрация солей в ней постепенно увеличивается. Эта вода, накапливаясь в нижней части корпуса 1, продвигается к сборнику 21 и через продувочный штуцер 22 выводиться из котла. В процессе работы котла-утилизатора осуществляется контроль температуры газов на входе и выходе котла датчиками температуры 8, 9 и давление газа манометрами 6, 7. Кроме того, предусмотрен автоматический и визуальный контроль и регулирование уровня воды в котле и его сигнализации при помощи реле уровня 26. Давление пара в котле-утилизаторе контролируется манометром 25. Технический результат изобретения заключается в интенсификации теплоотдачи в водяном объеме и повышении надежности работы котла-утилизатора. Интенсификация теплоотдачи в кипящей воде достигается за счет отвода пузырьков пара из водяного объема без соприкосновения их с нагретыми поверхностями труб, что обеспечивает более эффективное смачивание последних и приводит к увеличению теплоотдачи с единицы поверхности теплопередающих труб, так как коэффициент теплоотдачи от нагретой поверхности к воде на порядок выше, чем к водяному пару. Интенсификация теплоотдачи позволяет достаточно эффективно использовать в котле-утилизаторе данной конструкции тепловую энергию даже таких низкотемпературных газов с температурами порядка 150 – 170oC. В этом случае давление в котле-утилизаторе не будет превышать 6 – 7 ати, что позволяет его безопасно эксплуатировать в автоматическом режиме работы без специально обученного персонала. В целях безопасности эксплуатации котла-утилизатора в данном случае достаточно иметь автоматические устройства контроля, регулирования, сигнализации основных его параметров давления, температуры, уровня. Надежность работы котла-утилизатора и безопасность его эксплуатации обеспечивается также интенсивным смешением питательной и котловой воды при помощи смесителя специальной конструкции, что создает возможность подать воду в котел-утилизатор при любой температуре без предварительного нагрева ее в экономайзере. Источники информации 1. А.С. СССР 1179006, F 22 B 7/18, 1985 г. 2. А.С. СССР 866329, F 22 B 9/12, 1981 г. 3. П. Д. Лебедев, А.А. Щукин “Теплоиспользующие установки промышленных предприятий” (курсовое проектирование), М., Энергия, 1970 г. Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 01.09.2001
Номер и год публикации бюллетеня: 12-2003
Извещение опубликовано: 27.04.2003
|
||||||||||||||||||||||||||
