Конструкция испарительной поверхности котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем и котел с циркулирующим псевдоожиженным слоем с такой конструкцией испарительной поверхности
Изобретение предназначено для испарения воды и может быть использовано в котлах. Конструкция испарительной поверхности котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем, содержащая вертикальное устройство испарительной поверхности, расположенное на расстоянии от стенок топки, содержащее водотрубные панели, проходящие от днища топки котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем до потолка топки. Устройство испарительной поверхности состоит из двух соединенных крест-накрест вертикальных водотрубных панелей. Изобретение обеспечивает простоту и долговечность конструкции. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 3 ил.
Настоящее изобретение относится к конструкции испарительной поверхности котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем (котел с ЦПС) согласно п.1 ограничительной части формулы изобретения и к котлу с циркулирующим псевдоожиженным слоем с такой конструкцией испарительной поверхности. Изобретение особенно относится к конструкции испарительной поверхности, расположенной в топке большого котла с ЦПС, типично универсального прямоточного котла с мощностью больше 400 МВт.
В котлах с ЦПС испарение нагретой питательной воды, т.е. кипение, происходит, главным образом, через посредство водотрубных панелей во внешних стенках топки котла. Если увеличивается производительность котла, площадь поперечного сечения топки должна быть увеличена пропорционально производительности для обеспечения возможности сжигания требуемого количества топлива со скоростью потока кислородосодержащего сжижающего газа, соответствующей первоначальной скорости потока. Так как не является выгодным ни выполнение формы горизонтального поперечного сечения котла очень вытянутой, ни слишком большое увеличение высоты котла, общая площадь испарительных поверхностей, образуемых внешними стенками топки, имеет тенденцию оставаться слишком малой в больших котлах. Например, если вместо воздуха в качестве сжижающего газа используется обогащенный кислородом воздух, площадь поверхности стенок топки, пригодная для испарительных поверхностей, может уменьшиться даже больше. Дополнительная необходимость в испарительной поверхности может также увеличиться при использовании малозольного топлива с хорошей теплотой сгорания, например сухого угля.
Для обеспечения достаточной площади испарительной поверхности в больших котлах предлагалось предусматривать различные виды дополнительных испарительных поверхностей, расположенных в топке. Патенты США 3736908 и 5215042 раскрывают разделение топки продольными, поперечными или крестообразными водотрубными стенками, проходящими от стенки до стенки, нижняя часть которых имеет отверстие или отверстия, обеспечивающие наличие потока вещества. Патент США 5678497 предлагает увеличение теплопередающей поверхности в топке посредством разделения топки на две части продольной перегородкой, имеющей короткие поперечные части стенок, соединенные с ней. Несмотря на отверстия в перегородках, оба из вышеупомянутых вариантов осуществления имеют риск наличия неуравновешенных потоков твердого вещества и газа между разными частями разделенной топки, что может, например, увеличить выбросы в окружающую среду или даже вызвать колебательный процесс во всем котле. Патент США 6470833 раскрывает устройство, в котором работа топки котла с ЦПС усовершенствована посредством образования дополнительных испарительных поверхностей в отдельных закрытых испарительных полостях, проходящих от днища до потолка топки. Недостаток этих испарительных полостей заключается в том, что они уменьшают доступную площадь поверхности днища и всего лишь относительно немного увеличивают площадь теплопередающей поверхности.
Целью настоящего изобретения является обеспечение конструкции испарительной поверхности для котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем, уменьшающей проблемы, связанные с конструкциями испарительной поверхности для котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем по предшествующему уровню техники.
Целью изобретения, в особенности, является обеспечение простой и долговечной конструкции испарительной поверхности для котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем, обеспечивающей достаточную испарительную способность без затрагивания процесса сгорания в котле.
Также целью изобретения является обеспечение котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем с такой конструкцией испарительной поверхности.
Для решения вышеупомянутых проблем, связанных с предшествующим уровнем техники, предлагается обеспечить конструкцию испарительной поверхности для котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем и котел с циркулирующим псевдоожиженным слоем с конструкцией испарительной поверхности с отличительными признаками, определенными в отличительной части независимых пунктов формулы изобретения на устройство.
Таким образом, отличительным признаком конструкции испарительной поверхности для котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем в соответствии с настоящим изобретением является содержание, по меньшей мере, одного отдельного вертикального устройства испарительной поверхности, расположенного в пределах расстояния от стенок топки, содержащего водотрубные панели и проходящего от днища топки котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем до потолка, при этом испарительная поверхность состоит из двух соединенных крест-накрест вертикальных водотрубных панелей.
Водотрубные панели устройств испарительной поверхности в соответствии с изобретением предпочтительно представляют собой традиционные водотрубные панели, образованные с помощью объединения группы водных труб посредством пластин, т.е. посредством узких металлических пластин, таким образом, что они образуют, по меньшей мере, частично газонепроницаемую плоскую панель. Высота водотрубных панелей в устройствах испарительной поверхности соответствует, таким образом, высоте топки, а их ширина предпочтительно 1-5 м, наиболее предпочтительно 2-3 м. Когда две такие панели соединяются крест-накрест, обеспечивается долговечная и жесткая конструкция. Конструкция испарительной поверхности, образованная устройствами испарительной поверхности, в соответствии с изобретением является надежной при использовании, даже когда смонтирована в топке большого котла с ЦПС, высота которого может быть 40-50 м, хотя ширина водотрубных панелей была бы, например, всего лишь 2-3 м.
Так как не осталось пустого места внутри устройств испарительной поверхности, как в устройстве согласно патенту США 6470833, конструкция испарительной поверхности в соответствии с изобретением существенно не уменьшает площадь поперечного сечения, доступную для процесса сгорания в топке, и, таким образом, не вызывает никакой необходимости в увеличении внешних размеров топки. Устройства испарительной поверхности являются отдельными и расположены на расстоянии от внешних стенок, и, поэтому, газы и твердые вещества в топке имеют возможность перемещаться как можно более свободно во всех частях топки. Таким образом, разные части топки находятся в равновесии друг с другом, и работа котла может быть легко отрегулирована таким образом, что выбросы в окружающую среду будут уменьшены до минимума.
В некоторых случаях является возможным установить только одно устройство испарительной поверхности в соответствии с изобретением в небольшой котел с ЦПС, но большие котлы предпочтительно имеют два или более устройств испарительной поверхности. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления котел содержит три следующих один за другим в продольном направлении устройства испарительной поверхности. Особенно в очень больших котлах может быть четыре или даже больше устройств испарительной поверхности, и они могут быть также расположены в топке иначе, чем следуя один за другим в продольном направлении, например, в два ряда.
Водотрубные панели устройств испарительной поверхности предпочтительно расположены под прямым углом по отношению друг к другу. Использование этого расположения позволяет избежать образования слишком острых углов, так называемых блокирующихся углов, для перемещения твердого вещества. В некоторых случаях наименьший угол между панелями может, однако, отличаться до некоторой степени от прямого угла.
Водотрубные панели испарительных устройств предпочтительно расположены симметрично крест-накрест, посредством чего дополнительная теплопередающая поверхность одинаково обеспечивается в любом направлении. В особенности, водотрубные панели устройств испарительной поверхности, наиболее близких к боковым стенкам топки, могут, однако, быть соединены Т-образно крест-накрест таким образом, что отсутствует часть панели со стороны боковой стенки. Таким образом, поток твердого вещества в непосредственной близости от боковой стенки является как можно более свободным. В некоторых случаях также может быть предпочтительным соединить водотрубные панели устройств испарительной поверхности друг с другом L-образно, что рассматривается здесь в качестве частного случая крестообразного соединения, при котором отсутствуют части панелей по двум направлениям. В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления одно или два симметрично соединенных крест-накрест испарительных устройства выполнены в середине топки, и устройство испарительной поверхности выполнено в виде Т-образного креста в непосредственной близости от каждой боковой стенки.
Устройства испарительной поверхности предпочтительно расположены в топке таким образом, что первая водотрубная панель каждого устройства испарительной поверхности является параллельной водным трубам потолка топки, т.е. расположена в продольном направлении поперечного сечения топки. Таким образом, вторая водотрубная панель предпочтительно является перпендикулярной к первой панели, т.е. расположена в поперечном направлении топки. В некоторых случаях также может быть предпочтительным расположить водотрубные панели устройств испарительной поверхности в наклонном положении относительно стенок котла.
Когда перпендикулярно соединенные водотрубные панели устройств испарительной поверхности расположены параллельно стенкам топки, водные трубы водотрубных панелей могут быть выполнены простым образом для прохождения между водными трубами водотрубной панели потолка топки. Закономерно, если диаметры труб водотрубных панелей устройств испарительной поверхности больше, чем расстояния между трубами водотрубной панели потолка, т.е. чем ширины пластин между трубами, водные трубы потолка должны быть изогнуты подходящим образом так, чтобы трубы водотрубных панелей имели достаточно места для прохождения между водными трубами в потолке. Предпочтительный способ сгибания труб водотрубных панелей устройств испарительной поверхности в верхней части топки в дальнейшем рассматривается более подробно.
Симметрично расположенные крест-накрест водотрубные панели предпочтительно могут быть приблизительно одинаковой ширины. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления ширина поперечных панелей в топке, однако, приблизительно в 1,5-2 раза больше ширины продольных панелей. Таким образом, обеспечивается достаточная площадь испарительной поверхности, хотя панели расположены таким образом, что пламя от запускающих горелок от передней и задней стенок не достигает их. Предпочтительно, отверстие или отверстия выполнены в панелях, особенно в нижней части более широких панелей устройств испарительной поверхности, для обеспечения возможности свободного перемещения твердого вещества в топке. Наиболее предпочтительные ширины и соотношения ширин панелей зависят, например, от количества испарительных устройств и размеров топки котла. Отношение ширин первой и второй водотрубной панели предпочтительно равно от 1:3 до 3:1.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения водные трубы водотрубных панелей каждого устройства испарительной поверхности соединены со стороны верхней части с отдельными выпускными коллекторами, расположенными на разных уровнях параллельно водотрубным панелям. Когда водные трубы испарительного устройства соединены таким образом с двумя отдельными выпускными коллекторами вместо одного выпускного коллектора, соединение водных труб с выпускными коллекторами легче осуществляется, и соединительные трубы водных труб снаружи топки могут быть выполнены короткими, а их сгибание - относительно простым.
Пар направляется из выпускных коллекторов, длины которых предпочтительно приблизительно такие же, что и ширины соответствующих водотрубных панелей, предпочтительно посредством соединительных труб в сепаратор воды и пара. Особенно когда котел представляет собой универсальный прямоточный котел, выпускные коллекторы каждого устройства испарительной поверхности предпочтительно соединены друг с другом посредством уравновешивающей давление пара трубы. Кроме того, выпускные коллекторы устройств испарительной поверхности также предпочтительно соединены посредством уравновешивающих давление пара труб с выпускными коллекторами водотрубных панелей боковых стенок топки.
Водотрубные панели устройств испарительной поверхности в соответствии с изобретением предпочтительно выполнены с возможностью подвешивания к выпускным коллекторам водотрубных панелей. Следовательно, существенная часть, предпочтительно, по меньшей мере, одна четверть, наиболее предпочтительно, по меньшей мере, одна треть водных труб водотрубных панелей вертикально соединяется, без сгибаний, с нижней стороной выпускных коллекторов. Выпускные коллекторы предпочтительно подвешены к неподвижной опорной конструкции котла.
Так как водотрубные панели устройств испарительной поверхности, расположенных в топке, в соответствии с изобретением подвергаются нагреву в топке с обеих сторон, панели должны быть сконструированы, особенно для универсальных прямоточных котлов, таким образом, что поток нагретой питательной воды распределяется требуемым образом между ними и испарительными поверхностями нагреваемых только с одной стороны внешних стенок топки. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления водные трубы испарительных поверхностей внешних стенок универсального прямоточного котла представляют собой традиционные гладкие водные трубы, а водные трубы испарительных поверхностей в топке представляют собой так называемые ребристые трубы для обеспечения эффективного теплообмена и поглощения тепла испарительными поверхностями.
Соответственно, диаметры водных труб испарительных поверхностей внутри топки и расстояние между трубами может отличаться от диаметров и расстояния между водными трубами внешних стенок котла. Особенно когда расстояние между трубами водотрубных панелей устройств испарительной поверхности больше, чем расстояние между водными трубами потолка топки, водные трубы водотрубных панелей испарительных поверхностей, перпендикулярных к направлению водных труб потолка, должны быть изогнуты таким образом, что, по меньшей мере, в некоторых местах, по меньшей мере, две водные трубы водотрубных панелей испарительных поверхностей проходят через одно и то же отверстие между водными трубами потолка.
В соответствии с предпочтительным устройством отношение расстояния между центральными точками водных труб в водотрубных панелях устройств испарительной поверхности к расстоянию между центральными точками водных труб потолка топки приблизительно является 2:3. Следовательно, преимущественно каждая вторая водная труба потолка топки изгибается по направлению к соседней трубе в местах, где водные трубы водотрубных панелей, перпендикулярных трубам потолка топки, проходят сквозь потолок, для обеспечения достаточного отверстия в любом другом пространстве между водными трубами потолка для прохода водных труб водотрубных панелей устройства испарительной поверхности сквозь потолок. Кроме того, проход водных труб водотрубных панелей устройств испарительной поверхности сквозь потолок может быть предпочтительно устроен таким образом, что каждая третья водная труба проходит, не сгибаясь, через отверстие, образованное между водными трубами потолка, а следующие две трубы сгибаются, образуя линию, для прохождения через одно и то же отверстие.
Периодическое устройство, при котором некоторые из водных труб проходят сквозь потолок не сгибаясь, может быть также обеспечено, когда отношение расстояния между центральными точками водных труб в водотрубных панелях устройств испарительной поверхности к расстоянию между центральными точками водных труб потолка топки является N:M, где N и М - неравные небольшие целые числа, предпочтительно меньше, чем пять. Например, если N равняется трем, а М - четырем, четыре трубы панели устройства испарительной поверхности могут быть выполнены так, что они периодически проходят через каждое третье пространство между водными трубами потолка, в соответствии с чем каждая четвертая труба панели устройства испарительной поверхности может проходить вертикально.
Вышеописанные различия между испарительными поверхностями в соответствии с изобретением и испарительными поверхностями внешних стенок топки приводят к тому, что температурное распределение в испарительных поверхностях внутри топки необязательно во всех случаях соответствует температурному распределению в водотрубных панелях внешних стенок котла. Таким образом, эти различия, возможно, вызывают некоторое отклонение теплового расширения водотрубных панелей в соответствии с изобретением по сравнению с тепловым расширением остальной части котла. Обычно большие котлы с ЦПС подвешиваются сверху, посредством чего нижняя часть котла и все оборудование, подлежащее соединению с ним, сконструировано таким образом, что когда температура котла повышается до рабочей температуры и длина стенок котла увеличивается вследствие теплового расширения, нижняя часть котла может перемещаться вниз даже на десятки сантиметров.
Так как температура конструкций испарительной поверхности, расположенных в топке, может, например, во время запуска котла, быть больше, чем температура внешних стенок котла, конструкции испарительной поверхности предпочтительно выполнены таким образом, что они могут перемещаться относительно внешних стенок топки. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения это осуществлено таким образом, что нижние части устройств испарительной поверхности конструкции испарительной поверхности неподвижно смонтированы относительно днища котла, а верхние части устройств испарительной поверхности могут перемещаться относительно потолка. Следовательно, конструкция испарительной поверхности расположена на расстоянии от боковых стенок котла, и выпускные коллекторы, являющиеся опорой для конструкции, предпочтительно подвешиваются посредством упругих элементов. Натяжение упругого элемента, например, пружины, подвеса предпочтительно является регулируемым для устранения возможных колебаний устройства испарительной поверхности.
В таком устройстве невозможно неподвижно присоединить конструкцию испарительной поверхности к потолку котла, а соединение содержит вертикально упругую конструкцию, предпочтительно гофрированный элемент. Такая конструкция обеспечивает возможность газонепроницаемого соединения конструкции испарительной поверхности и потолка, но конструкция может до некоторой степени вертикально перемещаться относительно потолка.
Ниже изобретение описывается более подробно со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг.1 - схематичный вертикальный продольный разрез котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем, имеющего конструкцию испарительной поверхности в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг.2 - схематичный горизонтальный поперечный разрез котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем, имеющего конструкцию испарительной поверхности в соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг.3 - схематичное изображение верхней части устройства испарительной поверхности в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг.1 показан котел 10 с ЦПС в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, содержащий топку 12, подвешенную к неподвижной опорной конструкции 14 посредством подвешивающих средств 16, например, посредством подвешивающих стержней. Котел в соответствии с изобретением может представлять собой котел с естественной циркуляцией, другими словами, барабанный котел, но наиболее предпочтительно, что он является универсальным прямоточным котлом сверхкритического давления. Топка ограничена днищем 18, потолком 20 и боковыми стенками 22, которые обычно имеют водотрубную конструкцию. Топка также предусмотрена с другими традиционными элементами котла с ЦПС, такими как впускные средства для топлива и воздуха для горения, выпускные средства для топочного газа и зольного остатка, а также пылеуловители и возвратные трубы, соединенные с ними. Для простоты, эти элементы, не относящиеся к делу с точки зрения настоящего изобретения, не показаны на фиг.1.
Внешние стенки 22 топки обычно изготавливают из водотрубных панелей, в которых испаряется, т.е. превращается в пар, питательная вода, которая подвергается предварительному нагреву на теплопередающем участке канала для топочного газа. В соответствии с настоящим изобретением котел с ЦПС, показанный на фиг.1, также содержит конструкцию 24 испарительной поверхности, расположенную внутри топки 12, при этом конструкция испарительной поверхности содержит три вертикальных устройства 26 испарительной поверхности, проходящих от днища 18 топки до потолка 20. Устройства 26 испарительной поверхности состоят из двух водотрубных панелей 28, 30, соединенных друг с другом перпендикулярно при рассмотрении в поперечном сечении.
Предварительно нагретая питательная вода и возможная жидкость, возвращающаяся от сепаратора пара, подводится к впускным коллекторам 32, 34, соединенным с нижней частью водотрубных панелей 28, 30 устройств испарительной поверхности, откуда она направляется в панели 28, 30 для испарения и затем в виде пара - к выпускным коллекторам 36, 38. Если котел представляет собой так называемый барабанный котел, движущей силой для поднятия воды и пара наверх является вес столба жидкости в ловушке для конденсата барабана. Однако если котел представляет собой так называемый котел с принудительной циркуляцией, особенно так называемый универсальный прямоточный котел сверхкритического давления, движущей силой является давление, создаваемое насосом круговорота воды. Впускные коллекторы 32, 34 и выпускные коллекторы 36, 38 предпочтительно расположены крест-накрест, параллельно панелям на разных уровнях относительно друг друга. Пар, образующийся в устройствах 26 испарительной поверхности, возможно, все еще содержащий некоторое количество жидкой воды, направляется из выпускных коллекторов 36, 38 в сепаратор пара (не показан на фиг.1). Далее отсепарированный пар направляется из сепаратора пара к пароперегревателям, расположенным, например, в канале для топочного газа.
Водотрубные панели 28, 30 предпочтительно подвешены к опорной конструкции 14 посредством подвешивающих средств, например, посредством подвешивающих стержней 40, 42, соединенных с выпускными коллекторами 36, 38. Водотрубные панели 28, 30 предпочтительно смонтированы с закреплением в днище 18 топки таким образом, что панели не могут перемещаться относительно днища. Так как водотрубные панели 28, 30, расположенные внутри топки, могут, в некоторых случаях, иметь другую температуру по сравнению с водотрубными панелями боковых стенок 22, тепловые расширения этих разных панелей могут отличаться друг от друга. Поэтому водотрубные панели 28, 30 предпочтительно присоединены к потолку 20 топки через посредство крестообразного гофрированного элемента 44, обеспечивающего возможность вертикального перемещения. Для сохранения опоры для панелей в рабочем состоянии при любых условиях подвешивающие стержни 40, 42 также содержат пружинообразные элементы 46. Натяжение податливого элемента опоры предпочтительно является регулируемым таким образом, чтобы обеспечивалась возможность устранить колебания устройства испарительной поверхности, например, поперечные или вращательные колебания.
В варианте осуществления в соответствии с фиг.1 все устройства 26 испарительной поверхности являются одинаковыми, тянущимися в любом направлении в форме креста. На фиг.2 схематично показано горизонтальное поперечное сечение другого предпочтительного варианта осуществления, показывающее, что самые центральные 48 по отношению к топке 12′ из ряда четырех устройств испарительной поверхности имеют форму симметричного креста, тянущегося в любом направлении, а устройства 50, наиболее близкие к торцевым стенкам 52 топки, имеют Т-образную форму таким образом, что у устройства испарительной поверхности отсутствует часть панели со стороны торцевой стенки.
Водотрубные панели 54, 56 устройств испарительной поверхности в соответствии с изобретением предпочтительно неподвижно смонтированы под прямым углом по отношению друг к другу, образуя долговечную конструкцию, которая обеспечивает большую площадь дополнительной теплопередающей поверхности для топки 12. Угол между панелями также может отличаться до некоторой степени от прямого угла, особенно, если у крестообразной конструкции, образованной панелями, отсутствуют две части панелей, и поперечное сечение панелей имеет L-образную форму. Устройства 48, 50 испарительной поверхности предпочтительно расположены в линию вдоль наиболее протяженного размера топки 12, но, в некоторых случаях, устройства также могут быть расположены иным образом, например в две линии.
Ширины устройств 54, 56 испарительной поверхности предпочтительно являются приблизительно равными. Однако часто может быть выгодным использование панелей с ширинами, которые до определенной степени разные, например, таким образом, что панели 54, которые являются поперечными по отношению к топке, в 1,5-2 раза шире, чем соответствующие продольные панели 56. Таким образом, потоки вещества, идущие от передней и задней стенок топки, другими словами от ее длинных внешних стенок, или, например, пламя от запускающих горелок могут быть организованы таким образом, что они не попадают непосредственно на продольные водотрубные панели 56.
В особенности когда ширина частей панелей в устройствах испарительной поверхности является существенной частью соответствующего размера топки, отверстие 58 или отверстия выполняется(ются) в панелях, особенно в их нижних частях, для обеспечения как можно более свободного потока твердого вещества в топке.
На фиг.3 показано более подробно прохождение водотрубных панелей 62, 64 в устройстве 60 испарительной поверхности в форме симметричного креста через потолок 20 топки посредством гофрированной коробки 66 и соединение водных труб панелей 62, 64 с магистралью круговорота воды котла. Пар, образующийся в устройстве 60 испарительной поверхности, предпочтительно собирается в двух выпускных коллекторах 36, 38, параллельных водотрубным панелям 62, 64. Таким образом, соединительные части водных труб, необходимые для соединения водных труб водотрубных панелей 62, 64 с разными сторонами выпускных коллекторов 36, 38, и, в особенности, изгибы 68 их труб могут быть выполнены простым образом для обеспечения компактного занимаемого пространства.
Пар, собирающийся в выпускных коллекторах 36, 38, направляется в сепаратор пара посредством соединительных труб 70, 72, соединенных с выпускными коллекторами 36, 38. Для уравновешивания давления пара впускные коллекторы 36, 38 предпочтительно соединены друг с другом посредством уравновешивающей трубы 74. Подобным образом, выпускные коллекторы 36, 38 предпочтительно соединены с выпускными коллекторами боковых стенок (не показано на фиг.3) посредством уравновешивающих труб 76, 78. На фиг.3 также показаны крепежные средства 80 для подвешивающих стержней устройства 60 испарительной поверхности, соединенные с выпускными коллекторами 36, 38.
Если расстояния между центральными точками водных труб в водотрубных панелях 62, 64 устройства 60 испарительной поверхности являются такими же, что и расстояния между центральными точками водных труб 84 в водотрубной панели 82 потолка топки, а диаметры водных труб панелей 62, 64 меньше, чем ширины пластин в водотрубной панели 82 потолка 20 топки, является возможным просто направить водные трубы 62, 64 прямо сквозь потолок 20 топки через отверстия, выполненные в пластинах водотрубной панели 82. Если ширина пластин является недостаточной, водные трубы 84 потолка 20 топки должны быть изогнуты для образования этих отверстий в потолке. В свою очередь, если водные трубы в водотрубных панелях 62, 64 расположены ближе друг к другу, чем водные трубы в водотрубной панели 82, по меньшей мере, часть водных труб 86 водотрубной панели 62, перпендикулярной водным трубам 84 в потолке 20 топки, должна быть изогнута для прохождения труб сквозь потолок.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения нижняя часть крестообразной гофрированной коробки 66 неподвижно соединена с водотрубной панелью 82 потолка 20 топки, и, соответствующим образом, крышка 88 гофрированной коробки неподвижно соединена с водными трубами водотрубных панелей устройства 60 испарительной поверхности. Между нижней частью гофрированной коробки 66 и ее крышкой 88 имеется упругий элемент 90, предпочтительно металлический гофрированный элемент, для обеспечения возможности вертикального движения водных труб водотрубных панелей 62, 64 относительно потолка 20 топки. Гофрированная коробка 66 и потолок 20 топки вместе образуют газонепроницаемую конструкцию, предотвращающую проникновение газообразных продуктов сгорания и частиц из топки сквозь потолок топки.
Водные трубы 84′ потолка 20 топки внутри части 92 гофрированной коробки 66, параллельной водным трубам 84 потолка 20 топки, изогнуты, если необходимо, таким образом, что достаточное отверстие (не показано на фиг.3) образуется для прохождения водных труб соответствующей части панели 64 устройства 60 испарительной поверхности сквозь потолок. Соответствующим образом, водные трубы 84″ внутри части 94 гофрированной коробки 66, перпендикулярной водным трубам 84 потолка 20 топки, изогнуты, если необходимо, таким образом, что отверстия (не показаны на фиг.3) образуются для прохождения водных труб соответствующей части панели 62 устройства испарительной поверхности сквозь потолок.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения отношение расстояния между центральными точками водных труб в водотрубных панелях 62, 64 устройства 60 испарительной поверхности к расстоянию между центральными точками водных труб 70 водотрубной панели 82 потолка 20 является 2:3. Таким образом, является возможным преимущественно изогнуть три водных трубы панели 62 для образования линии, параллельной водным трубам 84 потолка 20 топки, причем линия проходит сквозь потолок 20 через одно и то же отверстие, выполненное между водными трубами 84″. На фиг.3 не показано изгибание водных труб панели 62 в линию, но верхние части линий, образованных таким образом, можно видеть над частью 94 коробки 66.
Изобретение было описано выше со ссылкой на некоторые иллюстративные варианты осуществления. Однако эти варианты осуществления не даны для ограничения объема изобретения, а изобретение ограничивается только прилагаемой формулой изобретения и определениями в ней.
1. Конструкция (24) испарительной поверхности котла (10) с циркулирующим псевдоожиженным слоем, содержащая, по меньшей мере, одно вертикальное устройство (26, 48, 50, 60) испарительной поверхности, расположенное на расстоянии от стенок топки, содержащее водотрубные панели, проходящие от днища (18) топки котла с циркулирующим псевдоожиженным слоем до потолка (20) топки, отличающаяся тем, что устройство испарительной поверхности состоит из двух соединенных крест-накрест вертикальных водотрубных панелей (28, 30, 62, 64).
2. Конструкция испарительной поверхности по п.1, отличающаяся тем, что конструкция (24) испарительной поверхности содержит, по меньшей мере, два устройства (26) испарительной поверхности.
3. Конструкция испарительной поверхности по п.1 или 2, отличающаяся тем, что водотрубные панели (28, 30) перпендикулярны друг другу.
4. Конструкция испарительной поверхности по п.3, отличающаяся тем, что водотрубные панели (28, 30), по меньшей мере, одного устройства испарительной поверхности расположены симметрично крест-накрест.
5. Конструкция испарительной поверхности по п.3, отличающаяся тем, что водотрубные панели, по меньшей мере, одного устройства (50) испарительной поверхности соединены Т-образно крест-накрест.
6. Конструкция испарительной поверхности по п.3, отличающаяся тем, что первая водотрубная панель (64) каждого устройства испарительной поверхности параллельна водным трубам (84) потолка (20) топки, а вторая водотрубная панель (62) является перпендикулярной к ней.
7. Конструкция испарительной поверхности по п.6, отличающаяся тем, что отношение ширин первой (64) и второй (62) водотрубной панели равно от 1:3 до 3:1.
8. Конструкция испарительной поверхности по п.6, отличающаяся тем, что водные трубы водотрубных панелей (62, 64) соединены со стороны их верхней части с коллекторами (36, 38), параллельными водотрубным панелям.
9. Конструкция испарительной поверхности по п.8, отличающаяся тем, что котел представляет собой прямоточный котел энергетической установки, а коллекторы (36, 38) каждого устройства испарительной поверхности соединены друг с другом посредством уравновешивающей давление пара трубы (74).
10. Конструкция испарительной поверхности по п.8, отличающаяся тем, что котел представляет собой прямоточный котел энергетической установки, а коллекторы (36, 38) устройств испарительной поверхности соединены посредством уравновешивающей давление пара трубы (76, 78) с коллекторами водотрубных панелей боковых стенок топки.
11. Конструкция испарительной поверхности по п.8, отличающаяся тем, что водотрубные панели выполнены подвешенными, чтобы свисать с указанных коллекторов.
12. Конструкция испарительной поверхности по п.11, отличающаяся тем, что коллекторы упруго подвешены, чтобы свисать с неподвижной опорной конструкции котла.
13. Конструкция испарительной поверхности по п.12, отличающаяся тем, что натяжение упругого элемента (46) подвеса является регулируемым для устранения колебаний устройства испарительной поверхности.
14. Конструкция испарительной поверхности по п.12, отличающаяся тем, что каждое устройство испарительной поверхности соединено с потолком топки посредством упругой конструкции (66), обеспечивающей возможность вертикального перемещения между устройством испарительной поверхности и потолком.
15. Конструкция испарительной поверхности по п.14, отличающаяся тем, что упругая конструкция (66), обеспечивающая возможность перемещения между устройством испарительной поверхности и потолком, содержит гофрированный элемент (90).
16. Конструкция испарительной поверхности по п.11, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, часть водных труб второй водотрубной панели (62) расположена так, чтобы образовать параллельные водным трубам (84) потолка (20) линии на уровне потолка.
17. Конструкция испарительной поверхности по п.16, отличающаяся тем, что отношение расстояния между центральными точками водных труб (86) во вторых водотрубных панелях (62) к расстоянию между водными трубами (84) водотрубных панелей потолка (20) является N:M, где N и М - неравные целые числа.
18. Конструкция испарительной поверхности по п.17, отличающаяся тем, что N и М меньше, чем пять.
19. Конструкция испарительной поверхности по п.18, отличающаяся тем, что N равняется 2, а М - 3.
20. Котел (10) с циркулирующим псевдоожиженным слоем, содержащий днище (18), потолок (20) и топку (12), заданную боковыми стенками (22), и имеющий конструкцию (24) испарительной поверхности, отличающийся тем, что конструкция испарительной поверхности соответствует любому из пп.1-19.
