КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1995 года по МПК F22B1/30 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в различных устройствах промышленности и сельского хозяйства для получения пара из воды.

В парогенераторных котельных установках с электродным котлом и питательным баком одной из важнейших проблем является проблема надежного вывода котла на номинальный режим и исключения попадания воды в расходный трубопровод пара при переходных процессах.

Эти проблемы в основном связаны с пропорциональной зависимостью силы тока между электродами от температуры воды и запаздыванием времени нагрева воды в котле до температуры кипения относительно времени затопления электродов котла водой при переходных режимах работы котельной установки, что приводит к попаданию воды в расходный трубопровод и делает невозможным дальнейший вывод парогенератора на номинальный режим, снижает качество пара и надежность работы котельной установки в целом.

Известен парогенератор, содержащий герметичную камеру воды с электродами, которая нижней частью подключена к питательной емкости с помощью трубопровода [1]
Недостатками этого парогенератора являются низкая надежность выхода на номинальный режим и низкое качество пара из-за того, что в периоды перехода с режима на режим в камеру с электродами поступает холодная вода и может опередить выработку пара, попадая при этом в расходный трубопровод, что приводит к незапуску парогенератора и снижению качества пара.

Известна котельная установка, содержащая питательный бак, электродный котел, снабженный расположенным ниже электродов водоподводящим патрубком и водоотводящим патрубком, расположенным между электродами и водоподводящим патрубком. Водоподводящий и водоотводящий патрубки соответственно опускным и подъемными трубопроводами подключены к питательному баку. Котельная установка снабжена также патрубком для отвода пара из электродного котла, регулятором уровня в питательном баке и запорными вентилями [2]
Недостатками этой установки являются низкая надежность выхода на номинальный режим и на низкое качество пара из-за того, что холодная вода при поступлении в электродный котел на переходных режимах может попасть в расходный трубопровод и привести к незапуску этого котла, а также снизить качество пара.

Наиболее близкой к предлагаемой является котельная установка, содержащая герметичный электродный котел с пароотводящей трубой, снабженной запорным вентилем и размещенной по высоте на уровне котла. Котел подключен питательным трубопроводом к установленному над котлом питательному баку, снабженному регулятором уровня питательной воды. Установка снабжена расширительным баком, выполнена с П-образным участком пароотводящей трубы, верхняя часть которой размещена выше регулятора уровня. Расширительный бак выполнен съемным и включен в рассечку пароотводящей трубы в ее верхней части. Пароотводящая труба и расширительный бак играют роль гидрозатвора, не допуская попадания воды за запорный вентиль в расходном трубопроводе, содержащем дроссельную шайбу [3]
Недостатками известной котельной установки является сложность ее конструкции (наличие расширительного съемного бака, включенного в рассечку пароотводящей трубы, наличие П-образного участка пароотводящей трубы, верхняя часть которой расположена выше регулятора уровня воды в питательном баке), а также ухудшение технических характеристик из-за потерь давления пара на дроссельной шайбе, установленной в пароотводящей трубе.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков известной котельной установки, повышение технических характеристик котельной установки, обеспечение надежного запуска и выхода на номинальный режим, упрощение конструкции установки, повышение качества пара, вырабатываемого в установке.

Поставленная цель достигается, тем, что в предлагаемой установке, содержащей герметичный электродный котел с электродами и пароотводящей трубой, снабженной запорным вентилем, расположенной на уровне котла по высоте, подключенный спускным и подъемным трубопроводами к установленному над котлом питательному баку, снабженному регулятором уровня питательной воды, на опускном трубопроводе установлен дополнительный регулятор уровня воды, соединенный своим верхним патрубком с паровой полостью котла, а нижним патрубком с жидкостной полостью котла ниже электродов, причем дополнительный регулятор размещен относительно котла по высоте ниже пароотводящей трубы и выше электродов.

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

На чертеже представлена предложенная котельная установка, 1 электродный котел, 2 электроды, 3 пароотводящая труба, 4 запорный вентиль пара, 5 опускной трубопровод, 6 подъемный трубопровод, 7 питательный бак, 8 регулятор уровня воды, 9 дополнительный регулятор уровня воды, 10 верхний патрубок регулятора, 11 нижний патрубок регулятора, 12 питательный трубопровод, 13 запорный вентиль воды, 14 сливной трубопровод, 15 запорный вентиль воды, 16 мерная планка, 17 обратный клапан.

В состав котельной установки входят электродный котел 1 с электродами 2 и пароотводящей трубой 3, снабженной запорным вентилем 4, размещенной на уровне котла по высоте. Котел подключен опускным трубопроводом 5 и подъемным трубопроводом 6 к установленному над котлом питательному баку 7, снабженному регулятором уровня 8 питательной воды. На опускном трубопроводе своим верхним патрубком 10 с паровой полостью котла, а нижним патрубком 11 соединен с жидкостной полостью котла ниже электродов, причем дополнительный регулятор размещен относительно котла по высоте ниже пароотводящей трубы и выше электродов. Вода к котельной установке подводится по питательному трубопроводу 12 с запорным вентилем 13, подключенному к регулятору уровня воды, а сливается с установки по сливному трубопроводу 14 с запорным вентилем 15, подключенному к днищу котла. С корпусом котла жестко соединена вертикальная мерная планка 16 на которой подвижно вдоль планки расположен дополнительный регулятор уровня воды с возможностью фиксации его на заданных уровнях, а в опускном трубопроводе установлен обратный клапан 17.

Котельная установка работает следующим образом.

Подают электропитание на электроды 2 электродного котла 1. Закрывают вентиль 15 на сливном трубопроводе 14 и открывают вентиль 4 на пароотводящей трубе 3 к потребителю пара, а также открывают вентиль 13 на питательном трубопроводе 12. Вода от водопровода по питательному трубопроводу поступает в регулятор уровня 8 и далее в питательный бак 7, пока не достигнет в нем настроенного уровня, после чего регулятор прекратит подачу воды и при дальнейшей работе установки автоматически поддерживает этот уровень. Из питательного бака вода по опускному трубопроводу 5 поступает к дополнительному регулятору уровня 9 и далее в электродный котел по патрубку 11 и подъемный трубопровод 6. При этом давление воздуха в котле и дополнительном регуляторе над водой поддерживается одинаковым за счет соединяющего их патрубка 10. При поступлении воды в электродный котел ее уровень повышается и она начинает заполнять электроды. При этом вода нагревается, закипает от электротока, проходящего через воду в межэлектродном пространстве. По мере выработки пара растет его давление в котле и у потребителя. При достижении расчетного уровня воды на электродах производительность котла по пару становиться номинальной. Если эта производительность соответствует потребляемому количеству пара внешним потребителем, то дальнейший рост уровня воды в котле прекращается за счет достижения в нем давления, соответствующего давлению столба жидкости между уровнями воды в питательном баке и на электродном котле.

Если потребляемое количество пара окажется меньше номинальной величины, то рост уровня воды в котле прекратится ранее расчетного уровня за счет более раннего достижения расчетного давления в котле и его выравнивания со столбом жидкости между уровнями питательного бака и электродного котла.

Если потребное количество пара окажется больше номинальной величины, то рост уровня воды в котле будет продолжаться и после достижения его расчетного уровня, но в этом случае расход воды перекроет дополнительный регулятор, и рост уровня воды прекратится после достижения настроечного уровня воды в котле. Такая же последовательность работы агрегатов котельной установки и такие же будут параметры воды в котле в случае отказа в питании электродов электроэнергией.

Таким образом, из рассмотренных возможных вариантов работы котельной установки видно, что ни в одном из них вода не может попасть в трубопровод пара, а следовательно, вызвать незапуск котельной установки и понизить качество вырабатываемого ею пара.

Для выключения котельной установки закрывают вентиль 4. Расход пара из котла при этом прекратится и начнется интенcивное нарастание в нем давления. Под давлением пара вода из котла начнет вытесняться по подъемному трубопроводу 6 в питательный бак, не допуская нерасчетных забросов давления в котле за счет обеспечения необходимых гидравлических характеристик подъемного трубопровода 6; пар не может попасть в опускной трубопровод 5 и бак 7 за счет закрытия обратного клапана 17. При этом вода опустится ниже электродов и выделение пара прекратится. После выключения электропитания котла открывают вентиль 15, и вода по сливному трубопроводу 14 сливается из котельной установки.

В случае выполнения трубопроводов 5, 10, 11 гибкими и установки регулятора 9 подвижно на планке 16 возможна настройка котла на различную величину его максимальной мощности за счет крепления регулятора 9 на различных высотах относительно котла.

Применение предложенной котельной установки по сравнению с известными котельными электродными установками позволит повысить надежноcть ее запуcка и вывода на расчетный режим работы, улучшить технические ее характеристики на расчетном режиме, повысить качество вырабатываемого пара, упростить конструкцию установки.

Использование: в теплоэнергетике и различных устройствах промышленности и сельского хозяйства для получения пара. Сущность изобретения: котельная установка содержит герметичный электродный котел 1 с электродами 2 и пароотводящей трубой 5, снабженной запорным вентилем 4. Котел 1 подключен опускным 5 и подъемным 6 трубопроводами к установленному над ним питательному баку 7, снабженному регулятором уровня питательной воды 8. На опускном трубопроводе 5 установлен дополнительный регулятор уровня воды 9, соединенный своим верхним патрубком 10 с паровой полостью котла 1, а нижним патрубком 11 - с жидкостной полостью котла 1, и размещенный относительно котла 1 по высоте ниже пароотводящей трубы 3 и выше электродов 2. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА, содержащая электродный котел с вертикальными электродами и с паровой и жидкостной полостями, снабженный пароотводящей трубой с запорным вентилем, размещенным на уровне котла по высоте, подключенный опускным и подъемным трубопроводами к установленному над котлом питательному баку, снабженному регулятором уровня питательной воды, отличающаяся тем, что на опускном трубопроводе установлены обратный клапан и дополнительный регулятор уровня воды, сообщенный посредством верхнего патрубка с паровой полостью котла, а посредством нижнего патрубка с жидкостной полостью в зоне, расположенной ниже электродов, причем упомянутый дополнительный регулятор размещен относительно котла по высоте ниже пароотводящей трубы и выше электродов. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что дополнительный регулятор уровня воды установлен на жестко соединенной с установкой мерной планке с возможностью его вертикального перемещения и крепления относительно котла, а опускной трубопровод и патрубки упомянутого дополнительного регулятора выполнены из гибкого материала.