RU2158879C2 - Boiler unit - Google Patents

Abstract

FIELD: thermal engineering. SUBSTANCE: boiler unit has several boilers equipped with revolving regenerative air heaters, stack-gas exhausters whose suction pipes are connected to gas outlet channels of air heaters and pressure pipes, to their air channels and to common steam outlet conduit; it also has gas blower whose suction pipe is connected to steam outlet conduit and its pressure pipe, to pressure flue connected to gas-and-air heater cases at their sealing areas. Such arrangement enables gas blower to shut off air leakage through steals to gas conduits of air heaters. EFFECT: reduced heat loss of boilers. 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на котельных установках с паровыми котлами, не имеющими дымососов рециркуляции газов. The invention relates to a power system and can be used in boiler plants with steam boilers that do not have gas exhaust smoke exhausters.

Известен котельный агрегат по патенту N 2051312, F 22 B 31/09 от 06.05.92 г. RU (1), в котором с целью уменьшения утечек горячего воздуха в дымовые газы через уплотнения регенеративного вращающегося воздухоподогревателя для повышения экономичности установлен дополнительный трубчатый воздухоподогреватель 20, через который дымососом 13 рециркуляции газов выполняется наддув охлажденными дымовыми газами воздушного отсека 18 регенеративного воздухоподогревателя давлением газов, превышающим давление воздуха в нем. Этим обеспечивается устранение утечки горячего воздуха через уплотнения по окружности вращающегося ротора 5. Наряду с достоинствами по повышению экономичности на котельной установке, содержащей несколько паровых котлов, на каждом из них требуется установка дополнительного трубчатого воздухоподогревателя 20 (с соответствующими затратами) и в ее составе должны быть дымососы 13 рециркуляции газов на каждом паровом котле. Known boiler unit according to patent N 2051312, F 22 B 31/09 from 05/06/92, RU (1), in which, in order to reduce the leakage of hot air into the flue gases through the seals of a regenerative rotary air heater to increase efficiency, an additional tubular air heater 20 is installed, through which the exhaust gas recirculation smoke exhauster 13 is used to pressurize the cooled flue gases of the air compartment 18 of the regenerative air heater with a gas pressure exceeding the air pressure therein. This ensures the elimination of leakage of hot air through the seals around the circumference of the rotating rotor 5. Along with the advantages of increasing efficiency on a boiler installation containing several steam boilers, each of them requires the installation of an additional tubular air heater 20 (with corresponding costs) and should include smoke exhausts 13 gas recirculation on each steam boiler.

Известен также котельный агрегат по а.с. N 1006861, F 23 L 15/02 от 24.02.81 г. SU (2), принятый в качестве "Прототипа", на котором нет дымососа рециркуляции газов и наддув воздушного отсека 5 регенеративного воздухоподогревателя 7 осуществляется за счет создаваемого напора от дымососа уходящих газов 3 прикрытием клапана 15. Also known boiler unit by.with. N 1006861, F 23 L 15/02 of February 24, 1991, SU (2), adopted as the "Prototype", on which there is no gas recirculation smoke exhauster and pressurization of the air compartment 5 of the regenerative air heater 7 is carried out due to the generated pressure from the exhaust gas exhauster 3 valve cover 15.

В этом техническом решении также имеются недостатки, заключающиеся в необходимости использования дымососа 3 как для создания наддува, так и для удаления дымовых газов в дымовую трубу, что возможно лишь при неполной нагрузке парового котла, при этом возникает ограничение паровой нагрузки котла при обеспечении наддува воздушного отсека 5, а при максимальной нагрузке наддув прекращается с изменением режима работы парового котла, т.е. имеется зависимость работы системы наддува от режима работы парового котла. This technical solution also has drawbacks in the need to use a smoke exhauster 3 both to create a boost and to remove flue gases into the chimney, which is only possible with an incomplete load on a steam boiler, while there is a limitation on the steam load of the boiler while providing boost to the air compartment 5, and at maximum load, the boost stops with a change in the mode of operation of the steam boiler, i.e. there is a dependence of the boost system on the mode of operation of the steam boiler.

Целью изобретения является обеспечение наддува воздушных отсеков регенеративных вращающихся воздухоподогревателей на котельной установке, содержащей несколько паровых котлов, не имеющих дымососов рециркуляции газов, во всем диапазоне их нагрузок независимо от режима их работы. The aim of the invention is to provide pressurization of the air compartments of regenerative rotating air heaters in a boiler installation containing several steam boilers that do not have gas recirculation smoke exhausters, in the entire range of their loads, regardless of their operating mode.

Эта цель согласно заявки на изобретение достигается тем, что на котельной установке, содержащей несколько паровых котлов, оснащенных регенеративными вращающимися воздухоподогревателями с уплотнениями между их воздушными и газовыми трактами, дутьевыми вентиляторами воздуха, сообщающимися через их воздушные тракты с горелками, дымососами уходящих газов, подсоединенных по всасам к выходящим из регенеративных воздухоподогревателей газовым трактам, а по напорам соответственно к общему дымоудаляющему тракту, подключенному к дымовой трубе, и по дополнительным газоходам к корпусам регенеративных воздухоподогревателей с подпорными клапанами за дымососами уходящих газов, согласно заявки на изобретение устанавливается для всей котельной установки дополнительно, независимо от их режима работы, газодувка, подсоединенная всасывающим патрубком к общему дымоудаляющему газоходу, а ее напорным патрубком соответственно к выполняемому общему напорному газоходу, сообщающемуся с корпусами воздушных трактов всех регенеративных вращающихся воздухоподогревателей в зонах их уплотнений. This goal according to the application for the invention is achieved by the fact that in a boiler plant containing several steam boilers equipped with regenerative rotating air heaters with seals between their air and gas ducts, air blowers communicating through their air ducts with burners, exhaust gas smoke exhausters connected through inlets to the gas paths emerging from the regenerative air heaters, and in terms of pressure, respectively, to the common smoke exhaust path connected to the chimney e, and for additional gas ducts to the bodies of regenerative air heaters with backup valves behind the exhaust gas exhaust fans, according to the application for the invention, it is additionally installed for the entire boiler installation, regardless of their operating mode, a gas blower connected by a suction nozzle to a common smoke exhaust duct, and its discharge nozzle, respectively to the general pressure head duct being in communication with the air duct housings of all regenerative rotating air heaters in their zones neny.

Новыми существенными признаками являются:
1. Установка на котельной установке газодувки для всех паровых котлов.New significant features are:
1. Installation in a boiler installation of a gas blower for all steam boilers.

2. Использование для наддува воздушных трактов в зонах уплотнений регенеративных вращающихся воздухоподогревателей отработанных дымовых газов из общего дымоудаляющего газохода, подключенного к дымовой трубе с независимым режимом ее использования от нагрузки и режима работы котлов. 2. Use for boosting the air paths in the sealing areas of the regenerative rotating air heaters of the exhaust flue gases from a common smoke exhaust duct connected to the chimney with an independent mode of its use from the load and the operation mode of the boilers.

3. Дымовые газы перед выбросом в атмосферу, как правило, очищаются от золовых и других загрязнений и наддув ими по п.2 может осуществляться независимо от вида сжигаемого топлива очищенными газами. (На котельном агрегате (1) изобретение предназначено преимущественно при работе на газообразном топливе). 3. Flue gases before being emitted into the atmosphere, as a rule, are cleaned of ash and other contaminants and their pressurization according to claim 2 can be carried out regardless of the type of fuel burned with purified gases. (In the boiler unit (1), the invention is intended primarily for use with gaseous fuels).

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана в плане котельная установка, содержащая, например, три паровых котла 1 с горелками 2, к которым подводится топливо (показано для упрощения стрелками), регенеративные воздухоподогреватели 3 с вращающимися роторами 4, с аксиальными, периферийными (по окружностям роторов 4) и радиальными 5 уплотнениями (по их диаметрам), которыми они разделяются на газовые и воздушные тракты, дутьевые вентиляторы 6 с воздуховодами 7, дымососы уходящих газов 8 с всасывающими газоходами 9, подсоединенные к общему дымоудаляющему газоходу 10, подключенному к дымовой трубе 11, к которому всасывающим патрубком 12 подсоединена согласно заявки на изобретение газодувка 13, напорным патрубком подключенная к общему напорному газоходу 14, сообщенному через клапаны 15 с дополнительными газоходами 16, подсоединенными к регенеративным воздухоподогревателям 3 в зонах их уплотнений на воздушных трактах. The invention is illustrated by the drawing, which shows in plan a boiler plant containing, for example, three steam boilers 1 with burners 2 to which fuel is supplied (shown for simplification by arrows), regenerative air heaters 3 with rotating rotors 4, with axial, peripheral ( circles of rotors 4) and radial 5 seals (according to their diameters), which they are divided into gas and air ducts, blowers 6 with air ducts 7, exhaust gas exhaust fans 8 with suction ducts 9 connected to a common flue gas duct 10 connected to the chimney 11, to which a suction nozzle 12 is connected according to the invention application a gas blower 13, a pressure pipe connected to a common pressure duct 14 connected through valves 15 with additional flues 16 connected to regenerative air heaters 3 in the zones their seals on the airways.

Работа котельной установки осуществляется следующим образом. В горелках 2 паровых котлов 1 сжигается топливо с выработкой пара при теплообмене горячих газов в топках с поверхностями нагрева, по которым проходит вода по известному технологическому процессу (для упрощения эта технология, не имеющая к сущности изобретения, не показана). Образующиеся от сжигания топлива дымовые газы после теплообмена внутри паровых котлов с температурой примерно 300-400^oC по всасывающим газоходам 9 отсасываются дымососами уходящих газов 8 через теплообменные поверхности, расположенные в роторах 4 регенеративных воздухоподогревателей 3 в общий дымоудаляющий газоход 10 и далее через дымовую трубу 11 выводятся в атмосферу. При проходе дымовых газов через теплообменные поверхности вращающихся роторов 4 происходит нагрев воздуха, поступающего от дутьевых вентиляторов 6 до температуры примерно до 300^oC, который по воздуховодам 7 поступает к горелкам 2 для сжигания топлива. При теплообмене температура дымовых газов снижается примерно до 140-170^oC. Поскольку газовые тракты регенеративных воздухоподогревателей находятся под разряжением, создаваемым дымососами уходящих газов 8, а воздушные тракты под избыточным давлением от дутьевых вентиляторов 6, то для уменьшения утечек горячего воздуха через аксиальные и периферийные уплотнения 5 из общего дымоудаляющего газохода 10 газодувкой 13 согласно изобретению отбирается часть охлажденных дымовых газов и по общему нагнетательному газоходу 14 нагнетается по дополнительным газоходам 16 в корпуса всех регенеративных воздухоподогревателей их воздушных трактов, создавая в зонах аксиальных и периферийных уплотнений 5 давление, превышающее давление воздуха, создаваемое дутьевыми вентиляторами 6 в регенеративных воздухоподогревателях 3, и поступает (показано стрелками на одном паровом котле) в воздух, запирая тем самым его утечку в газовые тракты через периферийные и аксиальные уплотнения 5 (по образующей корпуса регенеративных воздухоподогревателей) с уменьшением теплопотерь и соответствующим повышением КПД паровых котлов. (На отечественных паровых котлах утечки воздуха в газовый тракт составляют 25-40% при норме 20%, принятой по (3).The operation of the boiler installation is as follows. In the burners 2 of steam boilers 1, fuel is burned to produce steam during the heat exchange of hot gases in furnaces with heating surfaces through which water passes through a known technological process (to simplify this technology, which does not have the essence of the invention, is not shown). The flue gases resulting from the combustion of fuel after heat exchange inside steam boilers with a temperature of about 300-400 ^o C through the suction ducts 9 are sucked off by exhaust gas exhaust fans 8 through heat exchange surfaces located in the rotors 4 of the regenerative air heaters 3 into a common smoke exhaust duct 10 and then through the chimney 11 are discharged into the atmosphere. When flue gases pass through the heat-exchanging surfaces of the rotating rotors 4, the air coming from the blower fans 6 to a temperature of about 300 ^o C, which through the ducts 7 enters the burners 2 for burning fuel, is heated. During heat transfer, the temperature of the flue gases decreases to about 140-170 ^o C. Since the gas paths of regenerative air heaters are under vacuum created by exhaust gas exhaust fans 8, and the air paths are under excess pressure from the blower fans 6, to reduce leakage of hot air through axial and peripheral seals 5 from a common flue gas duct 10 with a gas blower 13 according to the invention, a part of the cooled flue gases is selected and, according to the general discharge duct 14, is injected gas ducts 16 into the bodies of all regenerative air heaters of their air paths, creating in the zones of axial and peripheral seals 5 a pressure exceeding the air pressure created by the blower fans 6 in the regenerative air heaters 3, and enters the air (shown by arrows on one steam boiler), thereby locking thereby, its leakage into the gas paths through peripheral and axial seals 5 (along the generatrix of the case of regenerative air heaters) with a decrease in heat loss and a corresponding increase m efficiency of steam boilers. (On domestic steam boilers, air leakages into the gas path are 25-40% with a rate of 20% adopted according to (3).

По оценке фирмы ОРГРЭС 10% утечки горячего воздуха снижают КПД паровых котлов на 0,5% без учета дополнительного расхода электроэнергии на тягодутьевые механизмы). According to ORGRES, 10% of hot air leakage reduces the efficiency of steam boilers by 0.5% without taking into account the additional energy consumption for draft engines).

Поступающие в воздух нагнетаемые дымовые газы смешиваются с воздухом и поступают в горелки 2, обеспечивая тем самым рециркуляцию части охлажденных дымовых газов, что положительно влияет на уменьшение образования вредных продуктов от сгорания топлива - окислов азота. Рециркуляция газов, как известно, является одним из самых эффективных мер по снижению образования окислов азота и приведена во многих источниках, в том числе, например, в выкопировке из прилагаемого источника (4, с. 12-19). The injected flue gases entering the air are mixed with air and enter the burners 2, thereby providing recirculation of part of the cooled flue gases, which positively affects the reduction of the formation of harmful products from fuel combustion - nitrogen oxides. Gas recirculation, as you know, is one of the most effective measures to reduce the formation of nitrogen oxides and is given in many sources, including, for example, in a copy from the attached source (4, p. 12-19).

Таким образом, благодаря установке газодувки 13, подсоединенной к общему дымоудаляющему газоходу для уплотнения отработанными дымовыми газами регенеративных вращающихся воздухоподогревателей всех паровых котлов в котельной установке, на которой нет дымососов рециркуляции газов, обеспечивается повышение их экономичности с улучшением экологии окружающей природной среды. Снижение перетоков горячего воздуха в газовые тракты снижается примерно вдвое, т.к. остальная половина все же перетекает по диаметрам роторов 4, где имеются штатные радиальные уплотнения 5 в виде пластин. Thus, thanks to the installation of a gas blower 13 connected to a common flue gas duct for sealing exhaust fumes of regenerative rotary air heaters of all steam boilers in a boiler plant that does not have gas recirculation smoke exhausters, their efficiency is improved with an improvement in the ecology of the environment. The decrease in the flow of hot air into the gas paths is reduced by about half, because the rest half still flows over the diameters of the rotors 4, where there are regular radial seals 5 in the form of plates.

Напор и величина наддува регулируются клапанами 15, которыми отключается наддув при останове парового котла. The pressure and boost value are regulated by valves 15, which turn off the boost when the steam boiler stops.

Источники информации
1. Патент N 2051312, F 22 B 31/09 от 06.05.1992 г. RU "Котельный агрегат".Sources of information
1. Patent N 2051312, F 22 B 31/09 from 05/06/1992, RU "Boiler unit".

2. Авторское свидетельство на изобретение "Котельный агрегат" N 1006861 F 22 B 31/08, F 23 L 15/02 от 24.02.1981 г. SU. 2. Copyright certificate for the invention of "Boiler Unit" N 1006861 F 22 B 31/08, F 23 L 15/02 of 02.24.1981, SU.

3. "Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод)" Москва, издательство "Энергия", 1973, с. 199, табл. XVI. 3. "Thermal calculation of boiler units (normative method)" Moscow, publishing house "Energy", 1973, p. 199, tab. Xvi.

4. "Влияние на окружающую среду выбросов тепловых электростанций в атмосферу. Методы снижения образования окислов азота в топках котлов", издание СПО ОРГРЭС, Москва, 1994 г. с. 12-19 (выкопировка прилагается). 4. "The environmental impact of emissions of thermal power plants in the atmosphere. Methods to reduce the formation of nitrogen oxides in boiler furnaces", publication SPO ORGRES, Moscow, 1994 p. 12-19 (a copy is attached).

Claims (1)

Котельная установка, содержащая несколько паровых котлов, оснащенных регенеративными вращающимися воздухоподогревателями с уплотнениями между их воздушными и газовыми трактами, дутьевыми вентиляторами воздуха, сообщающимися через воздушные тракты с горелками, дымососами уходящих дымовых газов, подсоединенными по всасам к выходящим из регенеративных вращающихся воздухоподогревателей газовым трактам, а по напорам соответственно дополнительными газоходами к корпусам регенеративных вращающихся воздухоподогревателей в их воздушные тракты и к общему дымоудаляющему газоходу, подключенному к дымовой трубе, отличающаяся тем, что для всех паровых котлов установлена общекотельная газодувка, подсоединенная всасывающим патрубком к общему дымоудаляющему газоходу, подсоединенному к одной дымовой трубе, а ее напорным патрубком соответственно к выполняемому дополнительно общему напорному газоходу, сообщаемуся с газоходами, подключенными к корпусам воздушных трактов всех регенеративных вращающихся воздухоподогревателей в зоны их уплотнений, при этом давление уходящих дымовых газов от газодувки превышает давление воздуха в зонах уплотнений. A boiler plant containing several steam boilers equipped with regenerative rotating air heaters with seals between their air and gas ducts, air blowers communicating through the air ducts with burners, exhaust fumes exhaust exhaust fans connected through suction pipes to the gas ducts leaving the regenerative rotating air heaters, and in terms of pressure, respectively, by additional gas ducts to the bodies of regenerative rotating air heaters in their air paths and to a common smoke exhaust duct connected to the chimney, characterized in that for all steam boilers a common boiler blower is installed, connected by a suction pipe to a common smoke exhaust duct connected to one chimney, and its discharge pipe, respectively, to an additionally performed common pressure duct, communicates with the flues connected to the air ducts of all regenerative rotating air heaters in the areas of their seals, while the pressure of the outgoing movyh gas from the gas blower exceeds the air pressure in the sealing zones.