КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1996 года по МПК F22B33/18 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к комбинированию котлов с водоподготовительными устройствами, и может быть использовано в промышленных, коммунальных и сельских котельных.

Наиболее распространенной конструкцией деаэратора для водогрейных котлов в водоподготовительных сооружениях является деаэратор вакуумного типа, работающий под разрежением.

Известна схема вакуумной деаэрации [1] Для деаэрации воды используется обычный колонковый деаэратор атмосферного типа для работы в качестве вакуумного с температурой воды 65-67^оС. Сетевой насос прокачивает воду через водогрейный котел. Часть прямой горячей воды в водоводяном теплообменнике подогревает подпиточную воду, предварительно прошедшую через охладитель паровоздушной смеси. Подогретая вода до температуры насыщения проходит струйную колонку и поступает в бак-аккумулятор. В нем подпиточная вода доводится до состояния кипения за счет встроенного поверхностного теплообменника, через который циркулирует также прямая сетевая вода. Образовавшийся за счет этого пар вентилирует колонку и конденсируется в охладителе выпара. Конденсат выпара возвращается на верхнюю тарелку колонки.

Влажные неконденсирующиеся газы удаляются в дренаж водоструйным эжектором или вакуумным насосом. Деаэрированная вода подпиточным насосом подается в обратную магистраль сетевой воды, туда же возрвщается охлажленная вода из водоводяных теплообменников.

Недостатками вакуумной деаэрации является необходимость большого количества вентиляционного пара для получения качественного эффекта по содержанию кислорода в подпиточной воде, большая металлоемкость деаэрационной схемы, трудность герметичности элементов схемы, дополнительные затраты на создание вакуума, сложность наладки и трудности автоматизации процесса обескислораживания воды.

Наиболее близким к изобретению является котельная установка [2] содержащая установленные в газоходе котла-утилизатора экономайзер и испаритель, соединенный с барабаном с образованием циркуляционного контура, подключенного через экономайзер к питательному трубопроводу, по меньшей мере в один из дополнительных циркуляционных контуров, также подключенный к барабану и снабженный нагревателем, при этом по меньшей мере в один из дополнительных циркуляционных контуров перед нагревателем по ходу потока дополнительно последовательно включены потребитель тепла и подогреватель химочищенной воды, причем между последними указанный контур дополнительно подключен к питательному трубопроводу.

Недостатками прототипа является сложность схемы утилизации продуктов сгорания, большая металлоемкость, включая барабан и нагреватели воды, значительное количество трубопроводов и системы автоматики, арматуры, увеличение затрат электроэнергии и неиспользование тепла пара с барабана, к тому же прототип не обеспечивает деаэрацию обескислораживание подпиточной воды.

Целью изобретения является простая и надежная система деаэрации подпиточной воды котельных установок и тепловых сетей, сокращение тепловых потерь в окружающую среду и увеличение КПД котельной установки, уменьшение металлоемкости деаэрационной системы и улучшение экологической характеристики выброса продуктов сгорания котельной установкой в атмосферу.

Указанная цель достигается тем, что котельная установка компонуется совместно с деаэратором-баком аккумулятора, который устанавливается непосредственно над трубными потолочными экранами котла, его конвективной частью и экономайзером, а днище деаэратора бака аккумулятора (деаэратора) получает значительное количество радиационной тепловой энергии через межтрубное пространство верхнего топочного экрана котла непосредственно от сгорания топлива в топочной камере, за счет излучения факела горелочного устройства и конвекции дымовых газов с днищем деаэратора. На котельных установках, работающих с температурой прямой воды более 100^оС, в деаэратор монтируется теплообменник, использующий также тепло рециркуляции воды между прямой и обратной линией теплоснабжения. Выход образовавшегося в деаэраторе пара и растворенных в воде газов, включая кислород, направлен по паровой перфорированной трубе в топку котла.

На фиг. 1 представлена котельная установка с компоновкой деаэратора; на фиг. 2 предлагаемый деаэратор с поперечным сечением верхней части топки котла.

Предлагаемая котельная установка представляет собой котел, экономайзер и деаэратор 1, расположенный над котлом и экономайзером. В верхнем углу деаэратора смонтированы по длине деаэратора две перфорированные трубы паровая 2 и водоподающая 3 и распределительное устройство воды в виде наклонного дырчатого листа 4. Паровая труба 2 установлена перфорированными отверстиями вверх и служит для отвода пара, образовавшегося в деаэраторе, в топку котла. Водоподающая перфорированная труба 3 осуществляет подачу воды на термическую деаэрацию и ее отверстия направлены в сторону наклонного дырчатого листа 4, продленного по всей длине бака и образующего совместно с боковой и верхней стенкой бака паровой отсек. Деаэратор имеет люк-лаз 5 для осмотра и очистки, термометр 6, водоуказательное стекло 7, линию перелива 8 и линию опорожнения бака 9. У деаэратора имеются снаружи опорные косынки 10, под которые подведены вертикальные металлические уголки 11. Связанные по верху металлической полосой 12 уголки, проходящие в изоляции котла 13 и экономайзера 14, являются опорной конструкцией деаэратора. Под днищем деаэратора находится потолочный экран 15 котла 13 и экономайзер 14. Котел 13 имеет горелочное устройство 16 и газонаправляющую перегородку 17. Верх и боковые поверхности деаэратора покрыты изоляцией.

Котельная установка работает следующим образом.

Вода, используемая для котельной установки и подпитки тепловой сети, поступает в водоподающую трубу 3 деаэратора, откуда через отверстия разбрызгивается на наклонный дырчатый лист 4 и через его отверстия стекает в объем деаэратора 1. Днище бака-деаэратора аккумулятора, расположенного над потолочным экраном 15 топки котла 13 (фиг.1-2) и экономайзером 14, воспринимает тепло от излучения факела горелочного устройства 16, которое попадает на него через межтрубное пространство потолочного экрана 15, а также контактирует с продуктами сгорания, которые находятся выше потолочного экрана котла, а часть днища деаэратора, расположенная над экономайзером 14, омывается продуктами сгорания, отходящими из котла 13, где установлена газонаправляющая перегородка 17.

При работе котельной установки днище бака-деаэратора поглощает тепло, передавая его подпиточной воде, находящейся в деаэраторе, где происходит ее нагрев и кипение, при этом пар и растворенные газы, выделившиеся из воды, проходят дырчатый лист 4 и отводятся из парового отсека перфорированной паровой трубой в топку котла, а деаэрированная вода из бака-аккумулятора забирается подпиточным насосом и подается в обратную линию тепловых сетей.

Предлагаемая котельная установка по сравнению с прототипом обеспечивает деаэрацию воды за счет расположенного над котлом и экономайзером бака-деаэратора аккумулятора, нагрев воды в нем обеспечивается через днище, которое служит поверхностью нагрева бака-аккумулятора и утилизирует тепло, которое расходовалось на нагрев верхней части котла и газохода над экономайзером, утилизируется также тепло пара, образовавшегося в деаэраторе, который поступает в топку котла, тем самым улучшая экологический выброс продуктов сгорания котельной установкой в атмосферу.

Использование: теплоэнергетика, водоподготовка отопительных котельных. Сущность изобретения: котельная установка содержит размещенные в корпусе котла экономайзер и поверхность нагрева, которая размещена в верхней части котла. Над поверхностью нагрева и экономайзером установлен бак-аккумулятор деаэратора. В корпусе котла выполнена топка. Водораспределительное устройство выполнено в виде стального дырчатого листа, установленного в паровом пространстве бака-аккумулятора с образованием отсека. В отсеке размещены перфорированные водоподводящий трубопровод и паровая труба, которая сообщена с топкой котла. 2 ил.

КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА, содержащая топку, поверхность нагрева котла с горелочным устройством, экономайзер, размещенный в газоходе за котлом, деаэратор с баком-аккумулятором и водоподводящим трубопроводом, отличающаяся тем, что она снабжена водораспределительным устройством, выполненным в виде стального дырчатого листа, и паровой перфорированной трубой, а водоподводящий трубопровод выполнен перфорированным, причем дырчатый лист установлен наклонно в паровом пространстве бака-аккумулятора с образованием отсека, в котором размещены перфорированный трубопровод и паровая труба, последняя сообщена с топкой котла, а над верхней потолочной трубной поверхностью нагрева котла и экономайзером установлен бак-аккумулятор, при этом верхняя поверхность нагрева выполнена с обеспечением пропуска теплового излучения факела горелочного устройства и продуктов сгорания из котла на обогреваемую поверхность деаэратора с баком-аккумулятором.