КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1995 года по МПК F22B1/30 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в устройстве котельных установок и электродных парогенераторов.

В парогенерирующих котельных установках с электродным котлом и питательным баком одной из важнейших проблем является проблема обеспечения надежного вывода котла на номинальный режим и обеспечения заданных динамических характеристик котла на переходных режимах при весовых, габаритных и мощностных характеристиках системы электропитания котла, соответствующих номинальному режиму.

Эти проблемы в основном связаны с пропорциональной зависимостью силы тока (мощности, отдаваемой электродами) от температуры воды, с запаздыванием времени нагрева воды в котле до температуры кипения относительно времени заполнения котла водой из питательного бака, что делает возможным дальнейший выход котла на номинальный режим генерирования пара, т.е. снижается надежность работы котла.

Известен парогенератор, содержащий герметичную камеру нагрева воды с электродами, которая нижней частью подключена к питательной емкости с помощью трубопровода [1]
Недостатками этого парогенератора являются низкие динамические характеристики и низкая надежность выхода на номинальный режим из-за того, что в периоды перехода с дежурного на номинальный режим в камеру с электродами из питательной емкости поступает холодная вода, которая требует значительного времени на ее нагрев до кипения, за это время пройдет перезаполнение камеры водой, что не позволит парогенератору выйти на номинальный режим парогенерации.

Известна котельная установка, содержащая питательный бак и электродный паровой котел, снабженный расположенным ниже электродов водоподогревающим, а в зоне между последним и электродами водоотводящим патрубками, подключенными к упомянутому питательному баку опускным и подъемным трубопроводами соответственно (Сестричко Б. Слушкин П. Сербин В. Рубцов П. Электродный паровой котел ЭКП-1. Техника и сельское хозяйство, 1975, N 1, с. 39).

Недостатками этой котельной установки являются низкие динамические характеристики и надежность выхода на номинальный режим из-за того, что в период выхода на режим в котел из питательного бака поступает вода, не нагретая до температуры кипения из-за недостаточной интенсивности циркуляции воды между котлом и баком, что приводит к низким динамическим характеристикам и низкой надежности.

Наиболее близкой к предлагаемой является котельная установка, содержащая питательный бак и электродный паровой котел, снабженный расположенным ниже электродов водоподводящим, а в зоне между последним и электродами водоотводящим патрубками, подключенными к упомянутому питательному баку опускным и подъемным трубопроводами соответственно, которые оснащены теплообменниками, а котел дополнительно оснащен патрубком, расположенным выше нижних концов электродов и подключенным к подъемному трубопроводу [2]
Недостатками известного устройства являются низкие динамические характеристики и низкая надежность выхода на номинальный режим из-за того, что в периоды перехода с дежурного на номинальный режим в электродный котел из питательного бака поступает вода, не нагретая до температуры кипения, которая требует дополнительного времени на ее нагрев, за это время может произойти перезаполнение котла водой с расходом больше, чем номинальный (в зависимости от скорости открытия расходного вентиля), что не позволит парогенератору выйти на режим парогенерации.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков известной котельной установки, повышение динамических характеристик и повышение надежности выхода ее на номинальный режим с дежурного за счет подачи в этот период в котел воды, нагретой до кипения (в системе электропитания котла с габаритными, весовыми мощностными параметрами, соответствующими номинальному режиму работы котла).

Цель достигается тем, что в котельной установке, содержащей электродный паровой котел, питательный бак с регулятором уровня воды, опускной трубопровод, соединенный вверху с питательным баком, а внизу с водоподводящими патрубками, установлен дополнительно стартерный котел с нагревателем, например электродным, при этом стартерный котел соединен гидравлически своей верхней частью горловым трубопроводом с нижней частью электродного котла и газ-лифтовым трубопроводом с опускным трубопроводом, а нижней частью соединен с водоподводящими патрубками.

Совокупность существенных признаков предложенного устройства, по мнению авторов, является новой, что позволяет сделать вывод о новизне предложенного технического решения, соответствующего изобретательскому уровню.

На фиг. 1 показана котельная установка; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

В состав котельной установки входят электродный котел 1 с электродами 2, питательный бак 3 с регулятором 4 уровня воды, опускной трубопровод 5, который гидравлически соединен с низом питательного бака и водоподводящими патрубками 6, стартерный котел 7 с установленным внизу нагревателем 8 (например электродным). Нагреватель 8 значительно ниже по мощности, чем электроды 2, и рассчитан только на компенсацию потерь тепла в окружающую среду. Стартерный котел сверху гидравлически соединен с низом электродного котла с помощью горлового трубопровода 9 и с опускным трубопроводом с помощью газ-лифтового трубопровода 10, а внизу подключен к водоподводящим патрубкам. Кроме того, питательный бак оснащен переливным трубопроводом 11, расположенным на максимально допустимом уровне воды в баке, дыхательным трубопроводом 12, расположенным на крышке бака, заправочным трубопроводом 13, электродный котел оснащен расходным трубопроводом 14 пара, стартерный котел оснащен сливным трубопроводом 15. На заправочном, расходном, сливном трубопроводах установлены запорные вентили 16-18 соответственно.

Котельная установка работает следующим образом. Закрывают вентиль 18. Открывают вентили 16 и 17, вода заправляется во внутренние полости котельной установки по магистрали 13 до начала течи ее из трубопровода 14, после чего вентиль 17 закрывают. Вода продолжает поступать в котельную установку, заполняя все ее внутренние полости, при этом вытесненный воздух направляется в окружающую атмосферу через дыхательный трубопровод 12. При достижении уровня воды, настроенного по поплавковому клапану 4, он прекращает ее подачу, перекрывая проходное сечение, поддерживая этот уровень в дальнейшем по мере расходования воды. В случае отказа поплавкового клапана и повышения уровня воды до уровня перелива вода сливается через сливной трубопровод 11, чем прекращается дальнейший рост уровня воды.

После заполнения котельной установки водой включают электропитание электродов 2 и нагревателя 8, в результате чего начинается рост температуры воды в электродном и стартерном котлах. После достижения в электродном котле температуры кипения воды начинается в нем процесс парообразования (температура воды в стартерном котле 7 за это время повысится незначительно, так как при равных объемах в нем мощность нагревателя значительно ниже, чем в электродном котле) и образующийся пар вытесняет кипящую воду из электродного котла 1 в стартерный по трубопроводу 9, а вода из стартерного котла вытесняется в опускной трубопровод 5 по магистралям 6 и далее в питательный бак 3, который рассчитан так, что вода в этом случае не достигает уровня перелива, а остается в питательном баке. После вытеснения воды из электродного котла (и электродов) расходуемая мощность его электродов падает, а температура кипения воды в стартерном баке поддерживается его нагревателем компенсируя потери тепла в окружающую среду. Образующийся при этом пар из стартерного котла по газ-лифтовому трубопроводу 10 направляется в опускной трубопровод, где конденсируется, отдавая тепло воде.

Таким образом котельная установка выходит на дежурный режим.

При открытии вентиля 17 открывается доступ пара в трубопровод 14 и далее потребителю пара. При полностью открытом вентиле 17 котельная установка может обеспечить расход пара, соответствующий ее номинальному режиму. При этом в процессе открытия расхода пара и перехода установки с дежурного на номинальный режим кипящая вода из стартерного котла поступает в электродный котел, который без задержки на разогрев воды начинает работать в режиме парогенерации, чем достигаются высокие динамические характеристики и предотвращается возможность перезалива его водой и невыхода на режим. На рабочем режиме вода поступает через поплавковый клапан в питательный бак, обеспечивая в нем постоянный уровень при любых расходах воды. Далее вода поступает в опускной трубопровод, водоотводящие патрубки, стартерный котел, где предварительно подогревается, в электродный котел, где происходят ее окончательный нагрев и парообразование.

В процессе работы периодически открывают вентиль 18 и производится продувка котельной установки, когда из нее сливается вода с повышенным солесодержанием, которая образуется в результате испарения воды в котле.

При закрытии вентиля 17 для прекращения потребления пара в электродном котле начинается рост давления пара и вода из него вытесняется в стартерный котел, в водоподводящие патрубки, опускной трубопровод, питательный бак и котельная установка переходит на дежурный режим.

Для выключения установки выключают электропитание электродов 2 и нагревателя 8, после чего закрывают вентиль подачи воды и открывают вентиль 18 слива воды. Вода сливается из внутренних полостей установки, и она переходит в исходное состояние.

Применение предложенного устройства по сравнению с известными котельными установками позволит повысить динамические характеристики и надежность работы предлагаемой котельной установки путем подачи кипящей воды в электродный котел при переходе с дежурного на рабочий режим.

В предлагаемой котельной установке кипящая вода в электродный котел подается из дополнительного стартерного котла с нагревателем, подключенного трубопроводами к котельной установке. Это позволит повысить динамические характеристики и надежность работы котельной установки без увеличения габаритных, весовых и мощностных характеристик системы электропитания этой установки.

Использование: в котельных установках с электродными котлами. Сущность изобретения: установка дополнительно снабжена стартерным котлом с нагревателями, гидравлически соединенным с нижней частью электродного котла и с водоподводящими патрубками, что позволяет при переходных режимах подавать в электродный котел кипящую воду. 2 ил.

КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА, содержащая электродный паровой котел с электродами, питательный бак с регулятором уровня, опускной трубопровод, соединенный гидравлически верхней частью с питательным баком, а нижней частью с водоподводящими патрубками, переливной, сливной, заправочный и дыхательный трубопроводы с запорными вентилями, отличающаяся тем, что, с целью повышения динамических характеристик и надежности в работе, она дополнительно содержит стартерный котел с нагревателем, гидравлически соединенный верхней частью посредством горлового трубопровода с нижней частью электродного котла, а посредством газ-лифтового трубопровода с упомянутым трубопроводом, а нижней частью с водопроводящими патрубками.