КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1999 года по МПК F22B33/18 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в системах теплоснабжения и технологии с использованием пара.

Известен водогрейный газомазутный котел КВ-ГМ-20-150 (Л.Н.Сидельковский, В. Н. Юреньев "Котельные установки промышленных предприятий", М., Энергоатомиздат, 1988, стр. 336, рис. 16.3), содержащий топочную камеру, полностью экранированную трубами. Топка разделена на камеру горения и камеру дожигания. Конвективные поверхности нагрева котла расположены в вертикальном газоходе с полностью экранированными стенами. Передняя, задняя и боковые стены выполнены из труб. Конвективные поверхности набираются из V-образных ширм.

Недостатками этого котла является низкий КПД, потребность работы совместно с данным типом котла паровых котлов, обеспечивающих термическую деаэрацию воды, подачу пара на форсунки и обдувку конвективных поверхностей, подогрев мазута паром в емкостях и скоростных теплообменниках, подачу пара в солевой прямоток, что приводит к значительным строительным и монтажным затратам, усложняет эксплуатацию котельного цеха в целом, повышает металлоемкость и увеличивает сроки монтажных и пусконаладочных работ.

Наиболее близким к предложенной установке является паровой котел по авторскому свидетельству SU N 1768863. В известном устройстве имеется котел с горелочными устройствами, система парообразования и установленные последовательно за конвективной поверхностью котла экономайзер, двухступенчатый воздухоподогреватель и теплообменник.

К недостаткам известного устройства следует отнести сложность компоновки котельной установки, т. к. теплообменные элементы расположены в двух параллельных вертикальных газоходах, что приводит к повышенным металлозатратам и возрастанию потерь тепла котельной установкой в окружающую среду.

Цель изобретения - повышение КПД котельной установки, уменьшение металлоемкости.

Поставленная цель достигается тем, что в котельной установке, содержащей котел с горелочными устройствами, систему парообразования и установленные последовательно за конвективной поверхностью котла экономайзер, двухступенчатый воздухоподогреватель теплообменник, в горизонтальном газоходе по ходу продуктов сгорания расположены экономайзер, первая ступень воздухоподогревателя, топливоподогреватель и контактный теплообменник. Над котлом, экономайзером, воздухоподогревателем, топливоподогревателем и теплообменником расположен деаэратор. Вторая ступень воздухоподогревателя размещена под котлом и экономайзером, а система змеевикового парообразователя присоединена к выходу теплоносителя из котла. В конвективных поверхностях нагрева установлены газонаправляющие перегородки.

На чертеже изображена схема котла.

За котлом 1 устанавливается экономайзер 2, первая ступень 3 трубного воздухоподогревателя, соединенная со второй ступенью 4 подогрева воздуха, расположенной в подовой части котла, за первой ступенью 3 воздухоподогревателя расположен топливоподогреватель 5 (газа, мазута) и далее контактный теплообменник 6, а сверху над котлом 1, экономайзером 2, воздухоподогревателем 3 и контактным теплообменником 6 располагается деаэратор 7, топливо, газ и мазут после топливоподогревателя проходят в трубе, которая находится в трубе-гильзе, и также проходит в поде котла в слое термостойкого материала, причем топливоподогреватель может быть использован как для подогрева газа, так и мазута (на фиг. 1 не показана разводка топлива на горелочных устройствах, т. к. их может быть несколько). При совместном сжигании топлив газа и мазута топливоподогреватель изготавливается двухзмеевиковый, а температура отходящих газов за воздухоподогревателем 3 лежит в пределах 110 - 120^oC.

На чертеже сверху до контактного теплообменника проходит пунктирная линия, которая указывает, где кончаются поверхности нагрева котельной установки и существует пространство для движения продуктов сгорания, которые отдают тепло нагреваемой поверхности сферического деаэратора (днищу). На деаэраторе 7 имеются два взрывных клапана над топкой котла 1 и экономайзером 2 (на фиг. 1 не обозначено), а выхлоп пара с колонки деаэратора соединен трубой с топочной камерой котла (на фиг. 1 не обозначено). На фронте котла 1, где стрелкой показана труба 8 выхода нагретой воды в прямую магистраль теплосети, к трубе 8 присоединена труба малого диаметра 9, по которой нагретый теплоноситель направляется в котел, в систему змеевикового парообразователя, при этом выход пара из парообразователя на фиг. 1 не обозначен, т.к. система парообразования может быть радиционной, радиционно-конвективной и конвективной (патентуется отдельно). Патрубок 10 показывает выход продуктов сгорания из контактного теплообменника на дымосос котельной установки.

Котельная установка работает следующим образом.

Сгораемое топливо в топочной камере образует продукты сгорания, которые, двигаясь в потоке, проходят последовательно конвективные поверхности нагрева котельной установки, экономайзер 2, воздухоподогреватель 3, топливоподогреватель 5 и контактный теплообменник 6, где поток продуктов сгорания меняет направление, вначале на вертикальное вниз, а затем на вертикальное вверх, т. к. в контактном теплообменнике имеется вертикальная перегородка, при этом контактный теплообменник (патентуется отдельно) утилизирует не только физическое тепло отходящих продуктов сгорания, но и скрытую теплоту парообразования водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания, при этом конденсируется пар, выходящий из деаэратора.

Воздух, поступающий на горелочные устройства, подогревается в первой ступени 3 воздухоподогревателя, а затем его дополнительный подогрев осуществляется во второй ступени 4 воздухоподогревателя, расположенного в подовой части котла и частично под экономайзером 2, где трубы не лежат в слое термостойкого материала. Часть продуктов сгорания 1,5 - 2% отбирается в первой ступени 3 воздухоподогревателя на рециркуляцию.

Конвективные поверхности нагрева и контактный теплообменник устанавливаются последовательно за котлом и не имеют газоходов (коробов) по переброске продуктов сгорания от котла.

Изобретение предназначено для использования при производстве пара. В котельной установке, содержащей котел с системой парообразования и установленные, последовательно за котлом экономайзер , двухступенчатый воздухоподогвеватель и теплообменник, первая ступень воздухоподогревателя, а также топливоподогреватель и контактный теплообменник расположены в горизонтальном газоходе. Кроме того, установка снабжена деаэратором, расположенным над котлом, экономайзером, воздухоподогревателем, топливоподогревателем и теплообменником . Вторая ступень воздухоподогревателя размещена под котлом и экономайзером, а система змеевикового парообразования присоединена к выходу теплоносителя из котла. Изобретение позволяет упростить компоновку котельной установки, снизить потери тепла и металлозатраты. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Котельная установка, содержащая котел с горелочными устройствами, систему парообразования и установленные последовательно за конвективной поверхностью котла экономайзер, двухступенчатый воздухоподогреватель, теплообменник, отличающаяся тем, что экономайзер, первая ступень воздухоподогревателя, топливоподогреватель и контактный теплообменник расположены в горизонтальном газоходе, по ходу продуктов сгорания, при этом она снабжена деаэратором, расположенным над котлом, экономайзером, воздухоподогревателем, топливоподогревателем и теплообменником, причем вторая ступень воздухоподогревателя размещена под котлом и экономайзером, а система змеевикового парообразования присоединена к выходу теплоносителя из котла. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в конвективных поверхностях нагрева установлены газонаправляющие перегородки.