RU2250412C2 - Boiler installation, straight-through steam boiler and boiler installation active section heat exchanger - Google Patents
Boiler installation, straight-through steam boiler and boiler installation active section heat exchanger Download PDFInfo
- Publication number
- RU2250412C2 RU2250412C2 RU2001135392/06A RU2001135392A RU2250412C2 RU 2250412 C2 RU2250412 C2 RU 2250412C2 RU 2001135392/06 A RU2001135392/06 A RU 2001135392/06A RU 2001135392 A RU2001135392 A RU 2001135392A RU 2250412 C2 RU2250412 C2 RU 2250412C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- boiler
- heat exchanger
- feed water
- section
- tube
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Air Supply (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к котловым установкам, прямоточным водотрубным паровым котлам и теплообменникам активной зоны котла.The group of inventions relates to boiler plants, direct-flow water-tube steam boilers and heat exchangers of the active zone of the boiler.
Из уровня техники известно техническое решение по патенту RU 2090805, F 24 D 17/00, 20.09.1997, [1], содержащее, по меньшей мере, один котел, оснащенный автоматизированными горелками, бойлер, теплообменники, проходящие через котел и бойлер, систему подачи воздуха и газа, контуры питательной воды и сетевого пара, блок управления, систему подачи газа, содержащую трубопроводы, подводящие газ к горелкам, при этом контур питательной воды соединен с емкостью подпитки и оснащен насосом нагнетания питательной воды.The prior art knows the technical solution according to patent RU 2090805, F 24
Недостатком известной котельной установки [1] является ее громоздкость. Котельная установка [1] принята за наиболее близкий аналог изобретения “Котельная установка”.A disadvantage of the known boiler installation [1] is its bulkiness. The boiler installation [1] is taken as the closest analogue of the invention “Boiler installation”.
Из авторского свидетельства СССР №1793144, МПК F 22 B 1/18, 27/16, дата публикации 07.02.93, на изобретение “Теплогенератор Ломанова”, [2], известен котел, содержащий корпус с размещенной в торце горелкой, с камерой сгорания, систему подвода топлива и воздуха к горелке, корпус котла выполнен многослойным, с размещением между слоями, образующими силовую конструкцию корпуса, охладителя, в качестве которого использована питательная вода.From the USSR author's certificate No. 1793144, IPC F 22 B 1/18, 27/16, publication date 02/07/93, for the invention of the “Lomanov Heat Generator”, [2], a boiler is known that contains a housing with a burner located in the end face, with a combustion chamber , a system for supplying fuel and air to the burner, the boiler body is multilayer, placed between the layers forming the power structure of the body, a cooler, which is used as feed water.
Недостатком котла по изобретению [2] является отсутствие экономайзера и теплообменников в активной зоне, что снижает производительность котла и энергосъем пара с единицы объема котла.The disadvantage of the boiler according to the invention [2] is the lack of an economizer and heat exchangers in the core, which reduces the productivity of the boiler and the energy consumption of steam per unit volume of the boiler.
Из заявки Великобритании №2151344, МПК F 22 B 1/00, F 23 M 5/08, дата публикации 17.07.1985 г., [3], известен прямоточный водотрубный паровой котел, содержащий корпус с размещенной в торце горелкой, камерой сгорания, теплообменниками в активной зоне, соединенными с экономайзером, систему подвода топлива и воздуха к горелке. Недостатком котла по изобретению [3] является подвод питательной воды в горизонтальный котел сверху и отвод пара снизу, что приводит к необходимости укреплять корпус в местах подвода и отвода трубопроводов с питательной водой. Это увеличивает габариты и массу корпуса котла, уменьшая энергосъем пара с единицы объема котла. Данное изобретение принято за наиболее близкий аналог изобретения “Прямоточный водотрубный паровой котел”.From the application of the United Kingdom No. 2151344, IPC F 22 B 1/00, F 23
Из патента США 4550687, МПК F 22 B 33/00, НПК 122/1С, опубликовано 05.11.1985 г., [4], известен теплообменник активной зоны, содержащий, по меньшей мере, одну трубку, соединенную с расположенными рядом подающей и приемной трубными досками и выполненную со спиральным и спрямленным участками. Недостатком известного теплообменника является выполнение спрямленного участка трубки проходящей вдоль центра спирального участка, что снижает жесткость теплообменной трубки и не позволяет уложить трубки в спиральные оболочки, чем ограничивается интенсивность теплосъема. Данное изобретение [4] принято за наиболее близкий аналог изобретения “Теплообменник активной зоны котла”.From US patent 4,550,687, IPC F 22
Решаемой группой изобретений технической задачей является повышение энергосъема с единицы объема котла. Технический результат заключается в уменьшении габаритов и веса котельной установки, прямоточного водотрубного парового котла и теплообменника его активной зоны в целом, что позволяет придать котлу и котельной установке компактность по сравнению с котлами и парогенераторами аналогичной производительности.The technical problem to be solved by the group of inventions is to increase the energy output per unit volume of the boiler. The technical result consists in reducing the dimensions and weight of the boiler plant, the straight-through water tube boiler and the heat exchanger of its core as a whole, which makes it possible to give the boiler and boiler plant compactness compared to boilers and steam generators of similar performance.
Сущность группы изобретений заключается в следующем.The essence of the group of inventions is as follows.
Котельная установка содержит, по меньшей мере, один котел, оснащенный автоматизированными горелками, бойлер, теплообменники, проходящие через котел и бойлер, систему подачи воздуха и газа, контуры питательной воды и сетевого пара, блок управления, систему подачи газа, содержащую трубопроводы, подводящие газ к горелкам, при этом контур питательной воды соединен с емкостью подпитки и оснащен насосом нагнетания питательной воды. Кроме того, котельная установка содержит экономайзер с проходящим через него теплообменником, упомянутая система подачи воздуха содержит воздуходувку, соединенную с горелками, все агрегаты котельной установки закреплены на единой платформе, корпус котла содержит несколько обечаек, полости между которыми предназначены для заполнения охладителем, в качестве которого используется питательная вода и воздух, причем полость, предназначенная для заполнения питательной водой, включена в контур питательной воды между насосом питательной воды и экономайзером, полость, предназначенная для заполнения воздухом, соединена с воздуходувкой и горелками камеры сгорания котла, размещенный в котле теплообменник выполнен в виде коаксиально расположенных спиральных оболочек, каждая из которых образована теплообменными трубками, соединенными с подающей и приемной трубными досками, расположенными в торце котла, при этом оболочки с меньшим диаметром смещены в сторону камеры сгорания, выполненной в виде двух последовательно расположенных полостей, с установленными в торце горелками.The boiler installation comprises at least one boiler equipped with automated burners, a boiler, heat exchangers passing through the boiler and boiler, an air and gas supply system, feed water and network steam circuits, a control unit, a gas supply system containing gas supply pipelines to the burners, while the feed water circuit is connected to the feed tank and is equipped with a feed water pump. In addition, the boiler installation contains an economizer with a heat exchanger passing through it, the aforementioned air supply system contains a blower connected to the burners, all units of the boiler installation are mounted on a single platform, the boiler body contains several shells, the cavities between which are designed to be filled with a cooler, which feed water and air are used, and a cavity intended for filling with feed water is included in the feed water circuit between the feed water pump s and an economizer, the cavity intended for filling with air is connected to the blower and burners of the boiler’s combustion chamber, the heat exchanger located in the boiler is made in the form of coaxially arranged spiral shells, each of which is formed by heat exchange tubes connected to the supply and reception tube boards located at the end the boiler, while the shells with a smaller diameter are biased towards the combustion chamber, made in the form of two successive cavities with burners installed in the end face.
Котел, содержит корпус с размещенной в торце горелкой, камерой сгорания и теплообменником в активной зоне, систему подвода топлива и воздуха к горелке. Камера сгорания выполнена в виде двух последовательно расположенных полостей с установленной в ее торце горелкой, трубки упомянутого теплообменника соединены с подающей и приемной трубными досками, установленными в торце корпуса, противоположном торцу с горелкой, корпус котла выполнен из нескольких обечаек с образованием между ними полостей, предназначенных для заполнения охладителем, в качестве которого используется, по меньшей мере, питательная вода и воздух, причем полость, предназначенная для заполнения питательной водой, соединена с подающей трубной доской упомянутого теплообменника, а полость, предназначенная для заполнения воздухом, соединена с воздуходувкой и форсунками горелки.The boiler contains a housing with a burner located in the end face, a combustion chamber and a heat exchanger in the core, a fuel and air supply system to the burner. The combustion chamber is made in the form of two successive cavities with a burner installed in its end, the tubes of the mentioned heat exchanger are connected to the supply and receiving pipe boards installed in the end of the casing opposite the end with the burner, the boiler casing is made of several shells with the formation of cavities between them for filling with a cooler, which uses at least feed water and air, the cavity intended for filling with feed water, connecting in a flow tube sheet of said heat exchanger, and the cavity are designed for filling with air, is connected to the blower and the burner nozzles.
Корпус котла может быть соединен с экономайзером, теплообменник которого соединен с полостью корпуса котла, предназначенной для заполнения питательной водой, и далее с подающей трубной доской.The boiler body can be connected to an economizer, the heat exchanger of which is connected to the cavity of the boiler body, designed to be filled with feed water, and then to the feeding tube board.
Наружная полость может быть заполнена тепло-звукоизолирующим материалом.The outer cavity may be filled with heat-insulating material.
Горелка может содержать запальную свечу и запальную форсунку, внутренний и внешний кольцевые газовые коллекторы, оснащенные форсунками и соединенные с источником топлива посредством управляемых клапанов, причем форсунки внешнего кольцевого коллектора установлены в торце котла со смещением в сторону активной зоны.The burner may include a spark plug and a pilot nozzle, internal and external annular gas manifolds equipped with nozzles and connected to the fuel source by means of controlled valves, the nozzles of the external annular manifold installed in the end of the boiler with an offset towards the core.
Запальная форсунка может быть оснащена автономным источником топлива и размещена внутри торца корпуса котла, а форсунки внутреннего и внешнего кольцевого коллектора могут быть выполнены с завихрителями воздуха.The ignition nozzle can be equipped with an autonomous fuel source and placed inside the end of the boiler body, and the nozzles of the internal and external ring collector can be made with air swirls.
Теплообменник активной зоны содержит теплообменную трубку, соединенную с подающей и приемной трубными досками и выполненную с двумя участками, первым и вторым, при этом второй участок является спиральным. Кроме того, теплообменник содержит несколько упомянутых трубок, которые на первом участке выполнены касающимися трубки на втором участке, кроме того, трубки на втором участке уложены в спиральные оболочки, при этом между поверхностями оболочек образованы зазоры.The core heat exchanger comprises a heat exchange tube connected to the supply and receiving pipe boards and made with two sections, the first and second, while the second section is spiral. In addition, the heat exchanger contains several of these tubes, which in the first section are made touching the tube in the second section, in addition, the pipes in the second section are laid in spiral shells, and gaps are formed between the surfaces of the shells.
Внутри центральной оболочки может быть установлен с зазором к ее поверхности вытеснитель, полость которого соединена с источником питательной воды, при этом вытеснитель может быть выполнен цилиндрическим.Inside the central shell, a displacer can be installed with a gap to its surface, the cavity of which is connected to a source of feed water, while the displacer can be made cylindrical.
На первом участке теплообменная трубка может быть выполнена в виде спирали, шаг витков которой больше шага витков второго участка теплообменной трубки.In the first section, the heat exchange tube can be made in the form of a spiral, the step of the turns of which is greater than the step of the turns of the second section of the heat transfer tube.
Шаг спирали на первом участке теплообменной трубки может быть выполнен как постоянным, так и переменным, увеличивающимся по мере удаления от трубной доски.The spiral pitch in the first section of the heat exchange tube can be either constant or variable, increasing with distance from the tube plate.
По меньшей мере, одна теплообменная трубка теплообменника на первом участке может быть выполнена прямолинейной, направленной вдоль образующей обечайки второго участка и соприкасающейся с участками труб, уложенными в спиральную оболочку. Теплообменные трубки на первом участке могут быть выполнены в виде цилиндрической оболочки.At least one heat exchanger tube of the heat exchanger in the first section can be made rectilinear, directed along the generatrix of the shell of the second section and in contact with sections of pipes laid in a spiral shell. The heat exchange tubes in the first section can be made in the form of a cylindrical shell.
Между поверхностями вытеснителя и центральной оболочки могут быть расположены первые участки теплообменных трубок.Between the surfaces of the displacer and the central shell, the first sections of the heat exchange tubes may be located.
Выполнение котельной установки, содержащей, по меньшей мере, один котел, каждый из которых оснащен горелками и экономайзером, бойлер, систему подачи воздуха и газа, контуры питательной воды и сетевого пара, блок управления, при этом выполнение системы подачи воздуха содержащей воздуходувку, соединенную с горелками, систему подачи газа, трубопроводы, подводящие газ к горелкам, выполнение контура питательной воды соединенным с емкостью подпитки и оснащенным насосом нагнетания питательной воды, включающим теплообменники, проходящие через котел, экономайзер, бойлер, обеспечивает теплообмен в бойлере между питательной водой и сетевой водой, превращая ее в пар, используемый для отопления, получения промышленного пара и т.п.A boiler installation comprising at least one boiler, each of which is equipped with burners and an economizer, a boiler, an air and gas supply system, feed water and network steam circuits, a control unit, and an air supply system comprising a blower connected to burners, gas supply system, pipelines supplying gas to the burners, the implementation of the feed water circuit connected to the feed tank and equipped with a feed water pump, including heat exchangers passing through calving, economizer boiler provides heat exchange between boiler feedwater and water network, converting it into steam used for heating and process steam, etc.
Выполнение корпуса каждого котла котельной установки содержащим несколько обечаек с заполнением полости между ними охладителем, в качестве которого используется питательная вода и воздух, соединение полости, заполненной питательной водой, с экономайзером и далее с подающей трубной доской теплообменника активной зоны, и полости, заполненной воздухом, с воздуходувкой и форсунками горелки обеспечивает охлаждение корпуса котла, что позволяет уменьшить его массу при сохранении прочности.The implementation of the body of each boiler of the boiler plant containing several shells with a cooler filling the cavity between them, which is used as feed water and air, connecting the cavity filled with feed water, an economizer and then with the feeding tube of the core heat exchanger and the cavity filled with air, with a blower and burner nozzles provides cooling of the boiler body, which reduces its weight while maintaining strength.
Размещение в котле теплообменника, выполненного в виде коаксиально расположенных спиральных оболочек, каждая из которых образована теплообменными трубками, соединенными с подающей и приемной трубными досками, расположенными рядом в торце котла, противоположном торцу с горелками, а также смещение оболочки с меньшим диаметром в сторону камеры сгорания и выполнение камеры сгорания в виде двух последовательно расположенных полостей с установленными в торце горелками обеспечивает повышение теплосъема с единицы объема котла, что приводит к уменьшению габаритов котла и котельной установки в целом по сравнению с котельными установками аналогичной производительности. Это позволяет установить все агрегаты котельной установки на единой платформе, обеспечивая компактность и удобство монтажа котельной установки.Placement in the boiler of a heat exchanger made in the form of coaxially arranged spiral shells, each of which is formed by heat exchange tubes connected to the supply and receiving pipe boards located next to the boiler end, opposite the end with the burners, as well as the displacement of the shell with a smaller diameter towards the combustion chamber and the implementation of the combustion chamber in the form of two successive cavities with burners installed in the end provides an increase in heat removal from a unit volume of the boiler, which leads to reduce the dimensions of the boiler and boiler installation as a whole compared to boiler plants of similar performance. This allows you to install all the units of the boiler installation on a single platform, providing compactness and ease of installation of the boiler installation.
Выполнение парового котла содержащим корпус с размещенной в торце горелкой, с камерой сгорания, теплообменником в активной зоне, соединенным с экономайзером, систему подвода топлива и воздуха к горелке обеспечивает функционирование котла как прямоточного водотрубного. Выполнение камеры сгорания в виде двух последовательно расположенных полостей с установленными в торце горелками, активной зоны, содержащей теплообменник, соединенный с подающей и приемной трубными досками, расположенными в торце корпуса, противоположном торцу с горелками, обеспечивает интенсивный теплообмен между факелом горелки, состоящим из двух зон: внутренней, образуемой посредством внутреннего контура форсунок, и внешней, сформированной посредством внешнего контура форсунок, а также компактность котла в связи с расположением подающей и приемной трубных досок со стороны торца, противоположного торцу с форсунками при размещении теплообменников на границе факела в камере сгорания, с совмещением активной зоны камеры сгорания и потока дымовых газов с омываемыми трубками теплообменника.The implementation of the steam boiler comprising a housing with a burner located in the end face, with a combustion chamber, a heat exchanger in the active zone connected to an economizer, a fuel and air supply system to the burner ensures the functioning of the boiler as a direct-flow water pipe. The implementation of the combustion chamber in the form of two successive cavities with burners installed in the end face, an active zone containing a heat exchanger connected to the supply and receiving pipe boards located in the end of the housing opposite the end face with the burners, provides intensive heat exchange between the torch torch, consisting of two zones : internal, formed by the internal circuit of the nozzles, and external, formed by the external circuit of the nozzles, as well as the compactness of the boiler in connection with the location of the supplying and receiving pipe boards from the side opposite the end with the nozzles when placing heat exchangers on the border of the torch in the combustion chamber, combining the active zone of the combustion chamber and the flue gas stream with the heat exchanger tubes being washed.
Выполнение корпуса котла содержащим несколько обечаек, с образованием между ними полостей, предназначенных для заполнения охладителем, в качестве которого используются, по меньшей мере, питательная вода и воздух, соединение полости для питательной воды с контуром питательной воды обеспечивает плавное изменение температуры в конструкции корпуса и на стенках котла и постепенный нагрев питательной воды. Это уменьшает температурные напряжения в корпусе котла. Соединение полости, заполненной воздухом, с воздуходувкой и форсунками горелки обеспечивает предварительный подогрев воздуха, подаваемого к форсункам, и в то же время уменьшает перепад температур на обечайках и корпусе котла, что способствует снижению температурных напряжений в корпусе котла и позволяет снизить объем и массу котла в целом.The execution of the boiler body containing several shells, with the formation of cavities between them, designed to be filled with a cooler, which is used as at least feed water and air, the connection of the feed water cavity with the feed water circuit provides a smooth change in temperature in the design of the housing and the walls of the boiler and the gradual heating of feed water. This reduces the temperature stresses in the boiler body. The connection of the cavity filled with air with the blower and nozzles of the burner provides preliminary heating of the air supplied to the nozzles, and at the same time reduces the temperature difference on the shells and the boiler body, which helps to reduce temperature stresses in the boiler body and reduces the volume and weight of the boiler in whole.
Заполнение наружной полости тепло-звукоизолирующим материалом способствует снижению теплопотерь корпуса котла и, следовательно, повышению теплоотдачи питательной воде, а также повышению уровня комфорта в помещении, где установлен котел.Filling the outer cavity with heat and sound insulating material helps to reduce heat loss of the boiler body and, consequently, increase heat transfer to feed water, as well as increase the level of comfort in the room where the boiler is installed.
Выполнение горелки котла содержащей запальную свечу, внутренний и внешний кольцевые газовые коллекторы, оснащенные форсунками и соединенные с источником топлива посредством управляемых клапанов, со смещением форсунки внешнего кольцевого коллектора в сторону активной зоны обеспечивает формирование факела, состоящего из внутренней и внешней зоны горения, что способствует повышению интенсивности теплообмена с питательной водой в теплообменнике в активной зоне. Наличие управляемых клапанов обеспечивает возможность изменения параметров и конфигурации факела, что позволяет регулировать производительность котла.The execution of the burner of the boiler containing the spark plug, the inner and outer annular gas manifolds equipped with nozzles and connected to the fuel source by means of controlled valves, with the nozzle of the outer annular manifold shifted towards the active zone, ensures the formation of a torch consisting of the inner and outer combustion zones, which helps to increase heat exchange rates with feed water in a heat exchanger in the core. The presence of controlled valves provides the ability to change the parameters and configuration of the torch, which allows you to adjust the performance of the boiler.
Оснащение запальной форсунки автономным источником топлива и ее размещение внутри торца цилиндрического корпуса котла способствует упрощению отладки и проверки работоспособности котла после монтажа, ремонта или его остановки. Выполнение форсунок с вихреобразователями воздуха способствует лучшему сгоранию топлива.Equipping the ignition nozzle with an autonomous fuel source and placing it inside the end of the cylindrical body of the boiler facilitates debugging and verifying the boiler’s operability after installation, repair or its shutdown. The implementation of nozzles with vortex air promotes better combustion of fuel.
Выполнение теплообменника активной зоны содержащим, по меньшей мере, одну трубку, соединенную с расположенными рядом подающей и приемной трубными досками и выполненную со спиральным и спрямленным участками, обеспечивает компактность теплообменника. Выполнение, по меньшей мере, одной трубки на спрямленном участке касающейся трубки на спиральном участке, а также укладка спиральных участков трубок в спиральные оболочки обеспечивает жесткость и компактность теплообменника. Расположение оболочек с зазорами между собой для прохождения дымовых газов, образованными между поверхностями оболочек и спрямленными участками трубок, обеспечивает повышение интенсивности теплообмена за счет увеличения площади оболочек и увеличения расхода питательной воды за счет выполнения спирали спирального участка оболочек многозаходной и увеличения тем самым суммарного проходного сечения всех теплообменных трубок при уменьшении потерь напора на сопротивление за счет снижения длины каждой трубки.The implementation of the core heat exchanger containing at least one tube connected to adjacent supply and receiving tube boards and made with spiral and rectified sections, provides a compact heat exchanger. The implementation of at least one tube in a straightened section of a touching tube in a spiral section, as well as the laying of spiral sections of tubes in spiral shells, provides the stiffness and compactness of the heat exchanger. The location of the shells with gaps between them for the passage of flue gases formed between the surfaces of the shells and the straightened sections of the tubes, provides an increase in heat transfer due to an increase in the area of the shells and an increase in the flow rate of feedwater by spiraling the spiral section of the multiple-shell shells and thereby increasing the total passage section of all heat transfer tubes while reducing the pressure loss on the resistance by reducing the length of each tube.
Установка внутри оболочки с зазором к ее поверхности вытеснителя, полость которого соединена с источником питательной воды, уменьшает площадь проходного сечения для дымовых газов, позволяет формировать скорость и температуру потока дымовых газов, необходимые для эффективного теплообмена с охладителем в оболочках теплообменника.The installation inside the shell with a gap to its surface of the displacer, the cavity of which is connected to the source of feed water, reduces the flow area for flue gases, allows you to form the speed and temperature of the flue gas flow necessary for efficient heat exchange with a cooler in the shells of the heat exchanger.
Выполнение теплообменной трубки в виде двух спиралей с разным шагом витков при шаге спирали с большим шагом как постоянным, так и переменным, увеличивающимся по мере удаления от трубной доски, увеличивает скорость прохождения дымовых газов в канале, образованном соседними оболочками и витками спирали с большим шагом смежных трубок теплообменника, причем неравномерный шаг обеспечивает изменение поперечного сечения и, следовательно, переменной скорости протекания в канале дымовых газов и теплопередачи охладителю в теплообменнике.The implementation of the heat transfer tube in the form of two spirals with different pitch of the spiral pitch with a large pitch both constant and variable, increasing with distance from the tube plate, increases the rate of passage of flue gases in the channel formed by adjacent shells and spiral coils with a large pitch adjacent tubes of the heat exchanger, and an uneven step provides a change in the cross section and, therefore, a variable flow rate in the flue gas channel and heat transfer to the cooler in the heat exchanger.
Выполнение, по меньшей мере, одной трубки теплообменника на первом участке прямолинейной, направленной вдоль образующей обечайки второго участка и соприкасающейся с трубками, уложенными в спиральную оболочку, повышает технологичность сборки трубок в оболочку.The execution of at least one heat exchanger tube in the first section is straightforward, directed along the shell of the second section and in contact with the tubes laid in a spiral shell, increases the manufacturability of the tube assembly in the shell.
Выполнение трубки на спиральном участке в виде цилиндрической оболочки упрощает технологию изготовления и сборки теплообменника.The implementation of the tube in a spiral section in the form of a cylindrical shell simplifies the manufacturing and assembly technology of the heat exchanger.
Выполнение вытеснителя цилиндрическим с расположением между вытеснителем и оболочкой прямолинейных участков теплообменных трубок обеспечивает технологичность изготовления и компактность теплообменника.The implementation of the displacer cylindrical with the location between the displacer and the shell of the straight sections of the heat transfer tubes provides manufacturability and compactness of the heat exchanger.
Группа изобретений поясняется следующими чертежами.The group of inventions is illustrated by the following drawings.
На фиг.1 представлена функциональная схема котельной установки при использовании 1-го котла.Figure 1 presents the functional diagram of the boiler installation when using the 1st boiler.
На фиг.2 показана котельная установка при виде сверху.Figure 2 shows the boiler installation when viewed from above.
На фиг.3 показана котельная установка при виде сбоку.Figure 3 shows a boiler installation in side view.
На фиг.4 показан продольный разрез прямоточного водотрубного парового котла.Figure 4 shows a longitudinal section of a once-through water-tube steam boiler.
На фиг.5 дан узел А на фиг.4.In Fig. 5, node A in Fig. 4 is given.
На фиг.6 дано сечение Б-Б на фиг.4.Figure 6 is a section bB in figure 4.
На фиг.7 дано сечение В-В на фиг.4.Figure 7 is a section bb in figure 4.
На фиг.8 дан вид Г на фиг.4.On Fig given view G in figure 4.
На фиг.9 дано сечение Д-Д на фиг.4.Figure 9 shows the cross section DD in figure 4.
На фиг.10 показан теплообменник без вытеснителя в сборе в изометрии.Figure 10 shows a heat exchanger without a displacer assembly in isometry.
На фиг.11 показан теплообменник с коническим вытеснителем в сборе в изометрии.11 shows a heat exchanger with a conical displacer assembly in isometry.
На фиг.12 показан теплообменник с цилиндрическим вытеснителем в сборе в изометрии.12 shows a heat exchanger with a cylindrical displacer assembly in isometry.
На фиг.13 показана трубка теплообменника в изометрии.On Fig shows the heat exchanger tube in isometry.
Котельная установка, прямоточный водотрубный паровой котел и теплообменник устроены следующим образом.The boiler plant, direct-flow water-tube steam boiler and heat exchanger are arranged as follows.
Котельная установка (фиг.1) содержит, по меньшей мере, один котел 1, экономайзер 2, бойлер 3, систему подачи воздуха и газа, контуры 4 и 5 соответственно питательной воды и сетевого пара (воды), блок управления 6.The boiler installation (Fig. 1) contains at least one boiler 1, an
Система подачи воздуха содержит воздуходувку 8, соединенную с горелками 7 котла 1. Контур 4 питательной воды соединен с емкостью подпитки 9 и оснащен насосом 10 нагнетания питательной воды, включает теплообменники, проходящие через котел 1, экономайзер 2, бойлер 3, обеспечивая теплообмен в котле 1 и экономайзере 2 между дымовыми газами и питательной водой, в бойлере 3 между питательной водой и сетевой водой, превращая ее в пар, используемый для отопления, получения промышленного пара и т.п. Воздуходувка 8 и насос 10 могут приводиться в действие общей энергоустановкой, например электродвигателем 11 (фиг.1), собственными энергоустановками или от вала турбины, установленной в котле (не показано).The air supply system contains a blower 8 connected to the
Котел 1 (фиг.4) содержит корпус 12, горелку 7, камеру сгорания 13, активную зону 14 с размещенным в ней теплообменником 15, подающую 16 и приемную 17 трубные доски. Корпус 12 может соединяться с экономайзером 2, который может оснащаться глушителем 18 и трубой 19 для дымовых газов.The boiler 1 (figure 4) contains a
Конструкция корпуса 12 выполнена со стенками 20, внутренней 21, средней 22 и внешней 23 обечайками с образованием между ними полостей 24, 25 и 26. Полость 24 предназначена для заполнения питательной водой и образована, например, стенкой 20 корпуса 12 и внутренней обечайкой 21 в отсеке 27 корпуса 12, соответствующем положению камеры сгорания 13, и отсеке 28, частично или полностью соответствующем активной зоне 14 котла 1. Полость 25 предназначена для заполнения воздухом и образована, например, между внутренней 21 и средней 22 обечайками отсеков 27, 28 корпуса 12, соответствующих камере сгорания 13 и активной зоне 14, а также стенкой 20 корпуса 12 и средней обечайкой 22 торцевого отсека 29, в котором расположены трубные доски 17, 18. Полость 26 заполнена тепло-звукоизолирующим материалом, например базальтовой ватой, и образована между внешней 26 и средней 25 обечайками. Отсеки 27, 28 и 29 корпуса 12 соединены между собой фланцами соответственно 30 и 31. Отсек 29 соединен с экономайзером 2 фланцем 32.The
Возможно и другое выполнение корпуса 12 котла, однако, представленная выше конструкция является предпочтительной.Another embodiment of the
Полость 24 включена в контур 4 питательной воды между насосом 10 питательной воды и экономайзером 2 и обеспечивает охлаждение стенки 20 корпуса 12 котла 1. Соединение полости 26 с воздуховодом, подводящим воздух от воздуходувки 8 к горелке 7 камеры сгорания 13 котла 1, также способствует охлаждению корпуса 12 и снижению температурных напряжений и деформаций за счет обеспечения плавного перепада температур в конструкции корпуса 12, содержащего стенку 20 и обечайки 21, 22 и 23.The
В предпочтительном варианте выполнения котельная установка содержит котел 1, бойлер 3, систему подачи газа и воздуха, блок управления 6, контуры питательной воды 4 и сетевого пара (воды) 5. Корпус 12 котла 1 соединен по фланцу 32 с экономайзером 2. В одном торце корпуса 12 котла 1 установлена горелка 7, а на противоположном торце подающая 16 и приемная 17 трубные доски, соединенные с теплообменником 15, образованным коаксиально установленными спиральными оболочками 33, собранными из трубок 34 (фиг.10). Контур 4 питательной воды содержит емкость 9 подпитки, насос 10, подающий питательную воду к полости 24 между стенкой 20 и внутренней обечайкой 21 корпуса 12 котла 1, далее к теплообменникам экономайзера 2, затем с теплообменником 15 активной зоны 14 котла 1 и с теплообменником бойлера 3, и, наконец, соединяется трубопроводом с насосом 10. Система подачи газа и воздуха содержит воздуходувку 8, нагнетающую воздух в полость 26 корпуса 12 котла 1, соединенную с горелкой 7.In a preferred embodiment, the boiler installation includes a boiler 1, a
Котел 1 содержит горелку 7, оснащенную запальными свечой 35 (фиг.6) и форсункой 36, внутренним 37 и внешним 38 кольцевыми газовыми коллекторами, оснащенными форсунками 39 и 40 (фиг.8) и клапанами 41 и 42. Форсунки 36, 39 и 40 выполнены с вихреобразователями (фиг.5), например, шнекоцентробежными, для лучшего сгорания топлива.The boiler 1 contains a
Запальные свеча 35 и форсунка 36 расположены в углублении торца корпуса 12 котла 1, форсунки 39 внутреннего кольцевого газового коллектора 37 расположены в торце корпуса 12 котла 1, а форсунки 40 внешнего кольцевого газового коллектора 38 расположены в торце корпуса 12 со смещением в сторону активной зоны 14 котла 1. Клапаны 41 и 42 могут выполняться как управляемыми, так и неуправляемыми, настроенными на давления срабатывания.The
Такое выполнение горелки 7 обеспечивает формирование в камере сгорания 13 факела, состоящего из внутренней и внешней зоны, что способствует повышению интенсивности теплообмена в активной зоне 14 с теплообменником 15 и полостями 24 и 25 через стенку 20 и обечайку 21. Наличие управляемых клапанов 41 и 42 обеспечивает возможность изменения параметров и конфигурации факела, что позволяет регулировать производительность котла 1.This embodiment of the
Запальная форсунка 35 оснащена автономным источником топлива (не обозначено) и размещена внутри торца корпуса 12 котла 1, что способствует упрощению отладки и проверки работоспособности котла 1 после монтажа, ремонта или его остановки.The
В предпочтительном варианте выполнения котла 1 (фиг.4) его корпус 12 собран из отсеков 27, 28, 29, соединенных между собой по фланцам 30, 31. Секции 27 и 28 корпуса 12 функционально соответствуют горелке 7, камере сгорания 13 и активной зоне 14, секция 29 соответствует торцу корпуса 12 с трубными досками 16 и 17. Секции 27, 28 и 29 корпуса 12 оснащены рубашкой охлаждения, образованной полостями 24 и 25, заполненными соответственно питательной водой и воздухом и включенными в контур 4 питательной воды и подачи воздуха от воздуходувки 7 к форсункам 36, 39 и 40 горелки 7, и полостью 26, заполненной теплозвукоизолирующим материалом (не обозначен).In a preferred embodiment of the boiler 1 (Fig. 4), its
Секция корпуса 29 в месте размещения теплообменника 15 соединена с корпусом экономайзера 2 посредством фланца 32. Экономайзер 2 оснащен глушителем 18 и трубой 19 для дымовых газов. Секция 29 корпуса 12 в торце соединена с подающей 16 и приемной 17 трубными досками.Section of the
Горелка 7 содержит внутренний 37 и внешний 38 кольцевые коллекторы с форсунками 39 и 40, расположенными со смещением в сторону активной зоны 14 и формирующими в камере сгорания 13 внутреннюю и внешнюю зоны горения.The
Теплообменник 15 расположен в активной зоне 14 котла 1 и состоит из коаксиально расположенных спиральных оболочек 33 с зазором для прохождения дымовых газов и со смещением оболочек 33 меньшего диаметром в сторону камеры сгорания 13. Каждая обечайка 33 образована одной и более теплообменными трубками 34, концы которых соединены с подающей 16 и приемной 17 трубными досками. Каждую трубку 34 условно можно разделить на спрямленный 43 и спиральный 44 (фиг.13) участки. Трубные доски 16 и 17 расположены рядом и соединены с торцем корпуса 12, противоположном торцу с горелкой 7. Трубка 34 на участке 43 расположена вдоль касательной к трубкам 34, образующим оболочку 33. При таком выполнении теплообменника 15 создается зазор между оболочками 33 для прохождения дымовых газов.The
Теплообменник 15 активной зоны 14 может оснащаться вытеснителем 45 (фиг.11, 12). Вытеснитель 45 выполнен с полостью, соединенной с источником питательной воды, например, с трубными досками 16 и 17 либо с полостью 24 корпуса 12 котла 1.The
Выполнение трубки 34 на первом участке 43 теплообменника 15 в виде спирали, соприкасающейся с трубкой 34 на спиральном участке 44, с шагом витков, большим шага витков на спиральном участке 44 каждой трубки 34 теплообменника 15, обеспечивает закручивание потока дымовых газов, что увеличивает теплопередачу питательной воде в трубках 34. Выполнение шага спирали на участке 43 трубки 34 постоянным упрощает технологию изготовления теплообменника 15, в то время как при переменном шаге меняется интенсивность теплообмена из-за изменения скорости перемещения дымовых газов по мере прохождения теплообменника 15, что позволяет оптимизировать теплоотдачу и, следовательно, повысить КПД котла 1. При этом при увеличении шага на участке 43 трубки 34 по мере отдаления от подающей трубной доски 16 происходит более плавный нагрев питательной воды в теплообменнике 15.The execution of the tube 34 in the
Выполнение теплообменника 15 с одной прямолинейной трубкой 34 на первом участке 43, направленной вдоль образующей 2-го участка 44 оболочки 33 (фиг.13) и соприкасающейся с трубками 34, уложенными в спиральную оболочку, обеспечивает технологичность изготовления и сборки теплообменника 15, поскольку прямолинейные участки 43 являются опорами для трубок 34 спирального участка 44 теплообменника 15.The implementation of the
Выполнение теплообменника 15 с трубками 34 на участке 44 изогнутыми в виде цилиндрической оболочки 33 упрощает изготовление оснастки для укладки трубок 34 теплообменника 15 и технологичность сборки оболочек 33 теплообменника 15.The implementation of the
Выполнение теплообменника 15 с расположенным внутри центральной оболочки 33 вытеснителем 45, охлаждаемым питательной водой, обеспечивает увеличение площади центральной оболочки 33 и повышает жесткость теплообменника 15 в целом, что упрощает монтаж теплообменника 15 в котле 1. Вытеснитель 45 может выполняться с конической (фиг.11) или цилиндрической поверхностью.The implementation of the
Выполнение центральной оболочки 33 и вытеснителя 45 с цилиндрической поверхностью (фиг.12) с расположением между вытеснителем 45 и центральной оболочкой 33 прямолинейных трубок 34 на первом участке 43 существенно упрощает технологию изготовления теплообменника 15 в целом и его монтаж в активной зоне 14 котла 1.The execution of the
Выполнение теплообменника 15 со смещением в сторону трубной доски 16 и 17 начала спирального участка 44 каждой из оболочек 33 по мере увеличения их диаметра позволяет оптимизировать теплопередачу теплообменнику 15 при взаимодействии с дымовыми газами путем выбора площади поверхности каждой из оболочек 33.The implementation of the
В предпочтительном варианте выполнения теплообменник 15 содержит оболочки 33 с коническими образующими, составленные рядом трубок 34, каждая из которых на участке 43 соединена с подающей трубной доской 16 и выполнена в виде спирали с увеличивающимся шагом по мере удаления от торца с трубными досками 16, 17 и соприкасающейся с трубками 34 на внутренней поверхности оболочки 33 на спиральном участке 44, соединенном с приемной трубной доской 17.In a preferred embodiment, the
Котельная установка, котел и теплообменник работают следующим образом.Boiler installation, boiler and heat exchanger work as follows.
Перед запуском котельной установки заполняется контур 4 необходимым количеством питательной воды: из емкости 9 подпитки насосом 10 питательная вода подается в полость 24 рубашки охлаждения корпуса 12 котла 1, затем в теплообменник экономайзера 2, далее в теплообменник 15 активной зоны 14 и теплообменник бойлера 3. Также заполняется контур 5 сетевого пара (воды).Before starting the boiler plant,
Запуск котла 1 осуществляется путем подачи топлива к запальной форсунке 36, электротока на запальную свечу 35, которая воспламеняет топливо. Одновременно подается газ и воздух воздуходувкой 8 к форсункам 39 и 40 внутреннего 37 и внешнего 38 кольцевых коллекторов горелки 7. После превышения давления срабатывают управляемые клапаны 41 и 42, подающие газ к форсункам 39 и 40, и поступающая в камеру сгорания 13 смесь газа с воздухом воспламеняется от пламени запальной форсунки 36, образуя факел пламени. Дымовые газы омывают стенки 20 корпуса 12 котла 1, теплообменник 15 активной зоны 14 котла 1 и теплообменник экономайзера 2, нагревают питательную воду, превращая ее в пар, который поступает в теплообменник бойлера 3. В бойлере 3 вырабатывается сетевой пар, подаваемый к потребителю. Питательная вода и воздух в полостях 24 и 25 корпуса 12 котла 1 охлаждают стенки 20, уменьшая температурные напряжения в корпусе 12.The launch of the boiler 1 is carried out by supplying fuel to the
После начала функционирования горелки 7 запальная форсунка 36 выключается, и горелка 7 работает в автоматическом режиме. В случае недостатка питательной воды в контур 4 из емкости 9 подпитки через управляемый клапан (не показан) насосом 10 подается недостающее количество питательной воды.After the start of operation of the
При работе котла 1 дымовые газы проходят в каналах, образованных участком 43 трубок 34 и оболочками 33 активной зоны 14, омывая теплообменник 15. При выполнении участка 43 трубок 34 в виде спирали с шагом, превышающим шаг спирали спирального участка 44 трубок 34, путь, проходимый дымовыми газами, увеличивается. При этом повышается теплоотдача теплообменнику 15 в активной зоне 14, что способствует увеличению КПД котла 1 и котельной установки.When the boiler 1 is operating, the flue gases pass through the channels formed by the
При выполнении оболочек 33 теплообменника 15 с конической образующей (фиг.11) и смещением оболочки 33 большего диаметра в сторону трубных досок 16, 17 также повышается проходимый путь и омываемая площадь оболочек 33 теплообменника 15. Наличие вытеснителя 45 с конической поверхностью увеличивает площадь оболочек 33 теплообменника 15.When executing the
Выполнение теплообменника 15 с вытеснителем 45, оболочек 33 цилиндрическими, а участка 43 трубок 34 прямолинейными, направленными вдоль цилиндрической образующей, упрощает технологию изготовления теплообменника 15 и технологию сборки котла 1 при некотором снижении КПД котельной установки.The implementation of the
Затем дымовые газы поступают в экономайзер 2, соединенный с отсеком 29 корпуса 12 котла 1 посредством фланца 32, и омывают теплообменники экономайзера 2 и далее через глушитель 18 и трубу 19 выводятся из котла 1.Then the flue gas enters the
Существующий уровень техники позволяет изготовить котельные установки, котлы и теплообменники активной зоны на специализированном предприятии. При этом может использоваться каждое изобретение в отдельности, однако их совместное использование позволяет обеспечить технологичность изготовления теплообменника и котла, а также компактность и высокий энергосъем в котле и котельной установке в целом.The current level of technology allows the manufacture of boiler plants, boilers and core heat exchangers at a specialized enterprise. In this case, each invention can be used individually, however, their combined use allows us to ensure the manufacturability of the heat exchanger and boiler, as well as compactness and high energy removal in the boiler and boiler plant as a whole.
Claims (17)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001135392/06A RU2250412C2 (en) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | Boiler installation, straight-through steam boiler and boiler installation active section heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001135392/06A RU2250412C2 (en) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | Boiler installation, straight-through steam boiler and boiler installation active section heat exchanger |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001135392A RU2001135392A (en) | 2003-09-10 |
| RU2250412C2 true RU2250412C2 (en) | 2005-04-20 |
Family
ID=35635156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001135392/06A RU2250412C2 (en) | 2001-12-27 | 2001-12-27 | Boiler installation, straight-through steam boiler and boiler installation active section heat exchanger |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2250412C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2476778C1 (en) * | 2011-11-25 | 2013-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Condensation water-heating boiler |
| RU169332U1 (en) * | 2016-03-02 | 2017-03-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Самара лей" | Direct-flow steam boiler |
-
2001
- 2001-12-27 RU RU2001135392/06A patent/RU2250412C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2476778C1 (en) * | 2011-11-25 | 2013-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Condensation water-heating boiler |
| RU169332U1 (en) * | 2016-03-02 | 2017-03-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Самара лей" | Direct-flow steam boiler |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7407382B2 (en) | Steam generator in a heat regenerative engine | |
| RU2139472C1 (en) | Straight-through steam generator (versions) | |
| RU2069294C1 (en) | Heat exchanger for gas burner | |
| CA3097208A1 (en) | Vaporization apparatus | |
| US6148908A (en) | Heat exchanger for cooling a hot process gas | |
| RU2250412C2 (en) | Boiler installation, straight-through steam boiler and boiler installation active section heat exchanger | |
| WO1986003278A1 (en) | Boiler having improved heat absorption | |
| CN117028987A (en) | Vertical water pipe built-in premixing membrane type wall cooling burner and gas boiler | |
| RU24538U1 (en) | BOILER PLANT, DIRECT STEAM BOILER AND BOILER ACTIVE AREA EXCHANGER | |
| RU76104U1 (en) | CYLINDRICAL BOILER WITH CONVECTIVE SURFACES OF HEATING FROM SPIRAL PIPES (OPTIONS) | |
| RU2386905C1 (en) | Heat generator | |
| CN214384384U (en) | Heat exchanger of steam generating equipment | |
| RU2193139C1 (en) | Method of burning fuel and device for realization of this method | |
| CN208069616U (en) | The steam generation facility of steam car washer | |
| EP2044365B1 (en) | Method of producing steam in a gas tube steam boiler and gas tube steam boiler | |
| CN220061708U (en) | Inverted steam generating device | |
| RU2199701C1 (en) | Hot-water boiler | |
| CN114607992B (en) | Heterogeneous tube bundle group heat exchange structure, angular tube boiler and operation method thereof | |
| WO2006058542A2 (en) | A method of heating a boiler and a heating system | |
| CN212179208U (en) | High-efficiency combined system for boiler chamber | |
| CN216897838U (en) | Full-premixing combustion wave type fire tube gas water heater | |
| CN215365620U (en) | Gasifier water-cooled wall internals structure | |
| CN220269345U (en) | Coil pipe steam generator with self-circulation | |
| RU2001135392A (en) | Boiler installation, direct-flow steam boiler and heat exchanger of the boiler core | |
| RU2110730C1 (en) | Barrel boiler |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051228 |
|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20160804 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner |