Двухконтурный паровой котел

 

Использование: в котлах, предназначенных для снабжения теплом сельскохозяйственных предприятий, а также коммунальных нужд жилых поселков и небольших промышленных предприятий. Сущность изобретения: в котле, содержащем концентрично расположенные обечайки, перекрытые с торцов кольцевыми днищами с образованием кольцевой полости, последняя разделена газоплотными поперечными перегородками на три отсека с образованием в среднем отсеке первичного контура, а в верхнем и нижнем - вторичного контура, сообщенных друг с другом при помощи вертикальных труб вторичного контура, причем по крайней мере в двух вертикальных трубах вторичного контура дополнительно установлены съемные циркуляционные трубы. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котлах, предназначенных для снабжения теплом сельскохозяйственных предприятий, а также коммунальных нужд жилых поселков и небольших промышленных предприятий.

Известны двухконтурные котлы, содержащие цилиндрический корпус с днищами и жаровой трубой образующей с корпусом замкнутую полость, заполненную жидкостью первого контура нагрева, и теплообменные трубы первого и второго контуров нагрева, последние из которых размещены в упомянутой полости, а также патрубки отвода воды или пара и патрубок отвода продуктов сгорания [1] Известен двухконтурный котел, содержащий концентрично расположенные обечайки, перекрытые с торцов кольцевыми днищами с образованием кольцевой полости, и кипятильные трубы с установленным над ними воздухоподогревателем, размещенные в цилиндрическом газоходе, образованном внутренней обечайкой [2] Общим недостатком этих конструкций являются технологические сложности их изготовления, наличие элементов в конструкции котла, вызывающих усталостные напряжения в металле, трудности в очистке от золы и шлака теплообменных поверхностей первичного контура, а также отсутствие достаточно высокого и регулируемого перегрева пара и подогрева воздуха, подаваемого в топку котла.

Целью изобретения является обеспечение высокой технологичности конструкции котла, обеспечение постоянно высокого эксплуатационного КПД котла на любых видах топлива и при отсутствии водоподготовки при длительном сроке эксплуатации котла.

Указанная цель достигается тем, что в известном котле кольцевая полость разделена газоплотными поперечными перегородками на три отсека с образованием в среднем отсеке первичного контура, а в верхнем и нижнем вторичного контура, сообщенных друг с другом при помощи вертикальных труб вторичного контура, скрепленных с поперечными перегородками, причем по крайней мере в двух вертикальных трубах вторичного контура дополнительно установлены съемные циркуляционные трубы.

В варианте исполнения над каждой циркуляционной трубой установлена питательная воронка с выпускным патрубком, внутренний диаметр которого равен внутреннему диаметру трубы вторичного контура.

Кроме того, в цилиндрическом газоходе дополнительно могут быть установлены два параллельных змеевика пароперегревателя с приваренными к ним стальными пластинами, образующих участок газохода прямоугольного сечения, размещенный по периферии кипятильных труб и воздухоподогревателя в зоне среднего отсека первичного контура, а сами змеевики подключены к верхнему отсеку вторичного контура.

На фиг.1 изображен котел, продольный разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг. 1 Двухконтурный котел выполнен из двух концентрически расположенных цилиндрических обечаек 1 и 2, к торцам которых приварены плоские торцовые кольцевые днища 3. Кольцевая полость, образованная обечайками и днищами, разделена на три отсека 4, 5 и 6 герметичными плоскими перегородками 7, приваренными к обечайкам. Нижний и верхний отсеки 4, 6 образуют пространство вторичного контура, а средний отсек 5 пространство первичного контура.

В обечайку 2 в пределах пространства первичного контура вварены под небольшим углом к горизонту (примерно 5-6^о) трубы 8 кипятильного пучка первичного контура, а в перегородки 7 трубы 9 вторичного контура. В нескольких трубах 9 вторичного контура концентрически установлены съемные циркуляционные трубы 10. К верхнему кольцевому днищу 3 приварены два патрубка, к которым на фланцах крепятся две трубы змеевика пароперегревателя 11. К петлям труб пароперегревателя приварены стальные пластины 12, образующие конвективный газоход прямоугольного сечения. В верхнем отсеке 6 вторичного контура установлен дырчатый отбойный кольцевой лист 13, над которым расположена воронка 14 питательной воды с выпускными патрубками 15, расположенными над каждой циркуляционной трубой 10. Внутренний диаметр патрубков 15 равен внутреннему диаметру труб 9 вторичного контура.

На верхнем кольцевом днище 3 установлены лючки для очистки от шлама труб 9 вторичного контура, а в наружной обечайке в зоне нижнего отсека 4 вторичного контура несколько лючков для удаления шлама.

К верхней части среднего отсека 5 первичного контура присоединен расширительный бачок 16, снабженный необходимой арматурой и устройством для соблюдения заданного давления в первичном контуре котла. На наружной обечайке в зоне верхнего отсека 6 вторичного контура установлено водомерное стекло, а на верхнем кольцевом днище 3 предохранительный клапан и дымовая коробка 17, на которой устанавливается дымовая труба. Над трубами 8 кипятильного пучка расположен воздухоподогреватель 18, выполненный из труб с шагом, аналогичным трубам 8 кипятильного пучка для удобства их обдувки.

Котел работает следующим образом. Первичный контур котла заполняется химически очищенной водой до уровня, установленного в расширительном бачке 16. Пространство вторичного контура заполняется технической водой до уровня, установленного в водомерном стекле.

Подпитка вторичного контура технической водой осуществляется через питательную воронку 14, установленную в верхнем отсеке 6 вторичного контура. Топочные газы, охлажденные в поверхностях нагрева первичного контура котла и трубах воздухоподогревателя 18, эвакуируются в атмосферу через дымовую трубу.

Давление пара в первичном контуре котла регулируется прибором, установленным на расширительном бачке 16 путем регулирования расхода воздуха, подаваемого в топку, и топлива. Испарение технической воды в трубах 9 происходит за счет теплоотдачи от кипящей воды первичного контура, давление в котором выше давления пара во вторичном контуре. Хотя разница температуры кипящей воды в первичном и вторичном контурах относительно невелика за счет высокого коэффициента теплопередачи в трубах 9 вторичного контура (10000 ккал/м² ч ^оС против 30.50 ккал/м² ч^оС от топочных газов), необходимая поверхность труб 9 относительно невелика.

Пар, генерируемый во вторичном контуре, поступает в трубы пароперегревателя 11 и через выпускной вентиль к потребителю при заданной темпеpатуре, регулируемой изоляционным покрытием труб пароперегревателя.

Очистка от золы коридорно расположенных труб 8 первичного контура и воздухоподогревателя 18 производится перегретым паром с помощью обдувочного аппарата, очистка от шлама внутренней поверхности труб 9 вторичного контура через лючки, установленные на верхнем кольцевом днище 3. При этом через патрубки 15 питательной воронки 14 предварительно удаляются циркуляционные трубы 10, установленные в части труб 9. Периодичность очистки труб 9 от шлама будет определяться качеством сырой питательной воды и эффективностью ее предварительной магнитной обработки. С ростом отложений шлама в трубах 9 КПД котла будет повышаться, а паропроизводительность падать, что будет определять необходимую периодичность очистки труб 9 от шлама. Это является следствием того, что испарение воды в теплообменных поверхностях нагрева первичного контура осуществляется без массообмена однажды залитой воды, накипь на них не откладывается, что позволяет сохранять КПД котла на первоначальном уровне и избежать пережога металла труб котла, а тем самым обеспечить длительный срок его эксплуатации. При этом многофункциональность предлагаемой конструкции котла определяется возможностью ее использования как генератора пара либо горячей воды заданных параметров, а также опреснителя соленой воды для приготовления из нее питьевой воды.

Формула изобретения

1. ДВУХКОНТУРНЫЙ ПАРОВОЙ КОТЕЛ, содержащий концентрично расположенные обечайки, перекрытые с торцов кольцевыми днищами с образованием кольцевой полости, и кипятильные трубы с установленным над ними воздухоподогревателем, размещенные в цилиндрическом газоходе, образованном внутренней обечайкой, отличающийся тем, что кольцевая полость разделена газоплотными поперечными перегородками на три отсека с образованием в среднем отсеке первичного контура, а в верхнем и нижнем вторичного контура, сообщенных друг с другом при помощи вертикальных труб вторичного контура, скрепленных с поперечными перегородками, причем по крайней мере в двух вертикальных трубах вторичного контура дополнительно установлены съемные циркуляционные трубы.

2. Котел по п.1, отличающийся тем, что над каждой циркуляционной трубой установлена питательная воронка с выпускным патрубком, внутренний диаметр которого равен внутреннему диаметру трубы вторичного контура.

3. Котел по п.1, отличающийся тем, что в цилиндрическом газоходе дополнительно установлены два параллельных змеевика пароперегревателя с приваренными к ним стальными пластинами, образующих участок газохода прямоугольного сечения, размещенный по периферии кипятильных труб и воздухоподогревателя в зоне среднего отсека первичного контура, а сами змеевики подключены к верхнему отсеку вторичного контура.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2