Канал конвективного теплообмена

Изобретение относится к каналу конвективного теплообмена котла. Техническим результатом является предотвращение отложения золы на конвективных поверхностях нагрева. Котел содержит управляемый канал конвективного теплообмена с мультинаправленным потоком, способный препятствовать отложению золы, а также препятствовать образованию конденсата и отслеживать нагрузку, при этом канал включает в себя стенку канала, а также группы конвективных поверхностей нагрева, расположенные внутри стенки канала, при этом канал включает в себя один или более сегментов канала, вертикально продолжающихся друг с другом, при этом каждый сегмент канала имеет вход для газа и выход для газа, расположенные в верхней концевой поверхности и нижней концевой поверхности каждого сегмента канала соответственно, при этом, по меньшей мере, регулируемые в диапазоне до 90 градусов заслонки расположены как на входе для газа, так и на выходе для газа каждого сегмента канала для регулировки положений действительных областей вхождения и покидания газа входа для газа и выхода для газа, так что положения действительных областей вхождения и покидания газа расположены в вертикальном направлении в шахматном порядке относительно друг друга, и таким образом извилистая траектория движения газа образуется в случае множества сегментов канала; при этом каждый слой заслонок включает в себя множество заслонок; при этом рама, несущая заслонки посредством множества поворотных валов, закреплена на внутренней стороне или наружной стороне стенки канала. При этом соответствующая заслонка установлена на соответствующем поворотном вале, соединенном с исполнительным механизмом, позволяющим поворотному валу поворачиваться, по меньшей мере, на 90 градусов, так что когда заслонки на входе для газа и выходе для газа каждого сегмента канала регулярно переключаются в открытое и закрытое состояние, газ перемещается в каждом сегменте канала с регулярным изменением направления перемещения между направлением перемещения влево и направлением перемещения вправо. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее раскрытие относится к каналу конвективного теплообмена котла, в частности к управляемому каналу конвективного теплообмена с мультинаправленным потоком, способному препятствовать образованию нагара или отложению золы, препятствовать образованию конденсата, а также способному отслеживать нагрузку.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Канал конвективного теплообмена котла предшествующего уровня техники состоит лишь из стенки канала и групп конвективных поверхностей нагрева, расположенных в стенке канала. Топочный газ в печи поступает в канал конвективного теплообмена через вход для топочного газа канала конвективного теплообмена и продвигается к выходу для топочного газа канала конвективного теплообмена. Траектория движения топочного газа представляет собой прямолинейный путь по цилиндру постоянного сечения, при этом направление продвижения топочного газа, а также зоны групп конвективных поверхностей нагрева, омываемых топочным газом, не регулируются. Поскольку направление продвижения топочного газа в канале конвективного теплообмена не регулируется, это порождает недостаток, заключающийся в том, что, когда топочный газ поперечно омывает теплообменные трубки «топочный газ-вода», расположенные в группах конвективных поверхностей нагрева, область завихрения (отрицательного давления), создаваемая на задних поверхностях теплообменных трубок «топочный газ-вода», омываемых топочным газом, всегда остается в неизменном положении, что приводит к отложению золы. Поскольку площадь нагревательных поверхностей групп конвективных поверхностей нагрева, омываемых топочным газом, не регулируется, это порождает недостаток, заключающийся в том, что, топочный газ находится при относительно низкой температуре на стадии запуска или в процессе работы котла при низкой нагрузке и, тем не менее, должен омывать все группы конвективных поверхностей нагрева, что приводит к непрерывному существенному снижению температуры топочного газа, после чего, когда топочный газ достигает концевой нагревательной поверхности в стенке канала, температура топочного газа становится наименьшей, чтобы образовать конденсат на концевой нагревательной поверхности.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая проблема, которая должна быть решена в настоящем раскрытии, включает следующие моменты: область завихрения (отрицательного давления), создаваемая на задних поверхностях теплообменных трубок «топочный газ-вода», омываемых топочным газом, всегда остается в неизменном положении, что приводит к отложению золы, когда топочный газ поперечно омывает теплообменные трубки «топочный газ-вода», расположенные в группах конвективных поверхностей нагрева, поскольку направление продвижения топочного газа в канале конвективного теплообмена не регулируется; а также, поскольку площадь нагревательных поверхностей группы конвективных поверхностей нагрева, омываемых топочным газом, не регулируется, топочный газ находится при относительно низкой температуре на стадии запуска или в процессе работы котла при низкой нагрузке и, тем не менее, должен омывать все группы конвективных поверхностей нагрева, что приводит к непрерывному существенному снижению температуры топочного газа, после чего, когда топочный газ достигает концевой нагревательной поверхности в стенке канала, температура топочного газа становится наименьшей, чтобы образовать конденсат на концевой нагревательной поверхности.

Для решения вышеупомянутых технических проблем в настоящем раскрытии предложены следующие технические решения.

Решение 1: Управляемый канал конвективного теплообмена с мультинаправленным потоком, способный препятствовать отложению золы, а также препятствовать образованию конденсата и отслеживать нагрузку, включает в себя стенку канала, а также группы конвективных поверхностей нагрева, расположенные внутри стенки канала, при этом, по меньшей мере, регулируемые в диапазоне до 90 градусов заслонки расположены между смежными группами конвективных поверхностей нагрева, а также на входе для топочного газа и выходе для топочного газа канала конвективного теплообмена, при этом каждый слой заслонок включает в себя множество заслонок, при этом рама, несущая заслонки посредством множества поворотных валов, закреплена на внутренней стороне или наружной стороне стенки канала; при этом каждая заслонка установлена на соответствующем поворотном вале, соединенном с исполнительным механизмом, позволяющим поворотному валу совершать поворот, по меньшей мере, на 90 градусов.

Решение 2: Управляемый канал конвективного теплообмена с мультинаправленным потоком, способный препятствовать отложению золы и образованию конденсата, а также отслеживать нагрузку, включает в себя стенку канала, а также группы конвективных поверхностей нагрева, расположенные внутри стенки канала, при этом между смежными группами конвективных поверхностей нагрева, а также на входе для топочного газа и выходе для топочного газа канала конвективного теплообмена предусмотрены скользящие затворы, при этом каждый скользящий затвор взаимодействует с направляющей скольжения, закрепленной на внутренней стороне стенки канала, и соответствующим отверстием для проталкивания/вытягивания скользящего затвора, образованным с уплотнением в стенке канала, при этом каждый скользящий затвор соединен с исполнительным механизмом, позволяющим скользящему затвору совершать возвратно-поступательное движение.

Благодаря конструктивному решению заслонки или скользящего затвора настоящее раскрытие может обеспечить следующее преимущество над предшествующим уровнем техники. Во-первых, когда заслонки или скользящие затворы регулярно переключаются в открытое и закрытое состояние на левой стороне и на правой стороне в сочетании с открыванием и закрыванием путем отклонения от вертикального положения, топочный газ перемещается в каждом сегменте канала с регулярным изменением направления перемещения между направлением перемещения влево и направлением перемещения вправо. Таким образом, когда топочный газ поперечно омывает теплообменные трубки «топочный газ-вода», расположенные в группах конвективных поверхностей нагрева, задние поверхности теплообменных трубок «топочный газ-вода», где создается завихрение (отрицательное давление), могут использоваться в качестве “передних поверхностей”, так что ранее отложенная зола может сдуваться, тем самым препятствуя отложению золы.

Во-вторых, когда заслонки или скользящие затворы синхронно частично закрываются, топочный газ только частично омывает каждую из групп конвективных поверхностей нагрева в управляемом канале конвективного теплообмена с мультинаправленным потоком, при этом нагревательные поверхности уменьшаются. Таким образом, на стадии запуска или в процессе работы котла при низкой нагрузке не допускается значительное снижение температуры топочного газа, находящегося при относительно низкой температуре. В этом случае можно избежать образования конденсата на концевой нагревательной поверхности, когда топочный газ достигает концевой нагревательной поверхности в стенке канала, иными словами, осуществляется противодействие образованию конденсата. При этом создаются благоприятные условия для запуска котла и значительной регулировки нагрузки котла, т.е. отслеживания нагрузки. Благодаря этому можно избежать повреждения, вызванного несоответствием между производительностью котла и величиной нагрузки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг. 1 показан схематичный частичный вид спереди в разрезе управляемого канала конвективного теплообмена с мультинаправленным потоком или прохода для газа, способного препятствовать образованию нагара или отложению золы, а также препятствовать образованию конденсата и отслеживать нагрузку, в котором имеются, по меньшей мере, регулируемые в диапазоне до 90 градусов заслонки, расположенные между смежными группами конвективных поверхностей нагрева, а также на входе для топочного газа и выходе для топочного газа каждого сегмента канала конвективного теплообмена;

на Фиг. 2 показан вид в разрезе управляемого канала конвективного теплообмена с мультинаправленным потоком, полученный по линии сечения A-A на Фиг. 1;

На Фиг. 3 показан схематичный частичный вид спереди в разрезе управляемого канала конвективного теплообмена с мультинаправленным потоком или прохода для газа, способного препятствовать образованию нагара или отложению золы, а также препятствовать образованию конденсата и отслеживать нагрузку, в котором имеются скользящие затворы, расположенные между смежными группами конвективных поверхностей нагрева, а также на входе для топочного газа и выходе для топочного газа каждого сегмента канала конвективного теплообмена;

На Фиг. 4 показан вид в разрезе управляемого канала конвективного теплообмена с мультинаправленным потоком, полученный по линии сечения B-B на Фиг. 3.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Ниже приводятся предпочтительные варианты осуществления настоящего раскрытия со ссылкой на сопроводительные чертежи.

Управляемый канал конвективного теплообмена с мультинаправленным потоком, способный препятствовать образованию нагара или отложению золы, а также препятствовать образованию конденсата и отслеживать нагрузку, как показано на Фиг. 1 и 2, включает в себя стенку 1 канала, а также группы 2 конвективных поверхностей нагрева, расположенные внутри стенки 1 канала. Между смежными группами 2 конвективных поверхностей нагрева, а также на входе для топочного газа и выходе для топочного газа каждого сегмента канала конвективного теплообмена расположены слои заслонок, регулируемых в диапазоне 90 градусов. Каждый слой заслонок может быть поделен на левую группу заслонок 4 и правую группу заслонок 5. Рама 7, несущая заслонки, закреплена на внутренней стороне стенки 1 канала. Исполнительный механизм, позволяющий заслонкам совершать поворот на 90 градусов, включает в себя качающийся стержень 3 и соединительный стержень 6. Качающийся стержень 3 соединен с концом соответствующего поворотного вала, на которой закреплена соответствующая заслонка, при этом качающийся стержень 3 подвешен на одном своем конце к соответствующему соединительному стержню 6. Чтобы содействовать установке, технической эксплуатации и теплопереносу, два слоя заслонок, способных действовать синхронно как один слой, могут располагаться между смежными группами 2 конвективных поверхностей нагрева. Для больших котлов заслонки могут дополнительно поддерживаться поперечными балками, расположенными внутри стенки 1 канала.

Управляемый канал конвективного теплообмена с мультинаправленным потоком, способный препятствовать отложению золы и образованию конденсата, а также отслеживать нагрузку, как показано на Фиг. 3 и 4, включает в себя стенку 1 канала, а также группы 2 конвективных поверхностей нагрева, расположенные внутри стенки 1 канала. Между смежными группами 2 конвективных поверхностей нагрева, а также на входе для топочного газа и выходе для топочного газа каждого сегмента канала конвективного теплообмена имеются скользящие затворы 9. Каждый скользящий затвор 9 взаимодействует с направляющей скольжения, закрепленной на внутренней стороне стенки 1 канала, а также соответствующим отверстием для проталкивания/вытягивания скользящего затвора, образованным с уплотнением в стенке 1 канала. Исполнительный механизм, позволяющий скользящему затвору совершать возвратно-поступательное движение, включает в себя ходовой винт 8. Ходовой винт 8 взаимодействует с гайкой на соответствующем скользящем затворе 9 и отверстием доступа к ходовому винту, образованным с уплотнением в стенке 1 канала.

Заслонки и скользящие затворы 9 выполнены из обычной углеродистой стали или жаростойкой и коррозионностойкой легированной стали. При эксплуатации соединительный стержень 6 или ходовой винт 8 управляется вручную или автоматически, так что две группы 4 и 5 заслонок или скользящие затворы 9 регулярно переключаются в открытое и закрытое состояние на левой стороне и на правой стороне, а также в чередующемся или шахматном порядке между различными слоями, а потому конвективная нагревательная поверхность может препятствовать отложению золы. Одна группа 4 или 5 заслонок либо скользящие затворы 9 могут закрываться синхронно на левой стороне или на правой стороне, чтобы способствовать проведению стадии запуска котла и/или регулировке нагрузки котла, а именно отслеживанию нагрузки. Когда котел деактивирован, предпочтительно, чтобы высокоскоростной воздушный поток сметал отложенную золу на группах 2 конвективных поверхностей нагрева.

1. Котел, содержащий управляемый канал конвективного теплообмена с мультинаправленным потоком, способный препятствовать отложению золы, а также препятствовать образованию конденсата и отслеживать нагрузку, при этом канал включает в себя стенку канала, а также группы конвективных поверхностей нагрева, расположенные внутри стенки канала, при этом канал включает в себя один или более сегментов канала, вертикально продолжающихся друг с другом, при этом каждый сегмент канала имеет вход для газа и выход для газа, расположенные в верхней концевой поверхности и нижней концевой поверхности каждого сегмента канала соответственно, при этом, по меньшей мере, регулируемые в диапазоне до 90 градусов заслонки расположены как на входе для газа, так и на выходе для газа каждого сегмента канала для регулировки положений действительных областей вхождения и покидания газа входа для газа и выхода для газа, так что положения действительных областей вхождения и покидания газа расположены в вертикальном направлении в шахматном порядке относительно друг друга, и таким образом извилистая траектория движения газа образуется в случае множества сегментов канала; при этом каждый слой заслонок включает в себя множество заслонок; при этом рама, несущая заслонки посредством множества поворотных валов, закреплена на внутренней стороне или наружной стороне стенки канала; при этом соответствующая заслонка установлена на соответствующем поворотном вале, соединенном с исполнительным механизмом, позволяющим поворотному валу поворачиваться, по меньшей мере, на 90 градусов, так что когда заслонки на входе для газа и выходе для газа каждого сегмента канала регулярно переключаются в открытое и закрытое состояние, газ перемещается в каждом сегменте канала с регулярным изменением направления перемещения между направлением перемещения влево и направлением перемещения вправо.

2. Котел по п. 1, при этом исполнительный механизм, позволяющий поворотному валу поворачиваться на 90 градусов, включает в себя качающийся стержень и соединительный стержень; при этом качающийся стержень на одном конце крепится к концу соответствующего поворотного вала, а на другом конце подвешен к соответствующему соединительному стержню.

3. Котел, содержащий управляемый канал конвективного теплообмена с мультинаправленным потоком, способный препятствовать отложению золы, а также препятствовать образованию конденсата и отслеживать нагрузку, при этом канал включает в себя стенку канала, а также группы конвективных поверхностей нагрева, расположенные внутри стенки канала, при этом канал состоит из одного или нескольких сегментов канала, вертикально продолжающихся друг с другом, при этом каждый сегмент канала имеет вход для газа и выход для газа, расположенные в верхней концевой поверхности и нижней концевой поверхности каждого сегмента канала соответственно, при этом скользящие затворы расположены как на входе для газа, так и на выходе для газа каждого сегмента канала для регулировки положений действительных областей вхождения и покидания газа входа для газа и выхода для газа, так что положения действительных областей вхождения и покидания газа расположены в вертикальном направлении в шахматном порядке относительно друг друга, таким образом извилистая траектория движения газа образуется в случае множества сегментов канала; при этом каждый скользящий затвор взаимодействует с направляющей скольжения, закрепленной на внутренней стенке стенки канала, и соответствующим отверстием для проталкивания/вытягивания скользящего затвора, образованным с уплотнением в стенке канала; при этом каждый скользящий затвор соединен с исполнительным механизмом, позволяющим скользящему затвору совершать возвратно-поступательное движение, так что когда скользящие затворы на входе для газа и выходе для газа каждого сегмента канала регулярно переключаются в открытое и закрытое состояние, газ перемещается в каждом сегменте канала с регулярным изменением направления перемещения между направлением перемещения влево и направлением перемещения вправо.

4. Котел по п. 3, при этом исполнительный механизм включает в себя ходовой винт, взаимодействующий с гайкой на соответствующем скользящем затворе и отверстием доступа к ходовому винту, образованным с уплотнением в стенке канала.