КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1999 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.

Известна деаэрационная установка котельной, содержащая вакуумный струйно-барботажный деаэратор с испарительным отсеком, сообщенный с экономайзером котла /1/.

Недостатками вакуумной деаэрации являются:
- необходимость большого количества вентиляционного пара для получения качественного эффекта по содержанию кислорода в подпиточной воде;
- большая металлоемкость деаэрационной схемы;
- дополнительные затраты на создание вакуума;
- сложность наладки и трудности автоматизации процесса обескислороживания воды.

Наиболее близким к изобретению является утилизационная установка, 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 /2/.

Недостатками прототипа являются 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 - обескислороживание подпиточной воды.

Целью изобретения является снижение металлоемкости, уменьшение тепловых потерь в окружающую среду и повышение КПД котельной установки в целом.

Указанная цель достигается тем, что предлагаемая котельная установка компонуется совместно с деаэратором - баком-аккумулятором и содержит котел с экономайзером, который расположен в газоходе за котлом, при этом над трубными потолочными поверхностями нагрева котла, его конвективной частью и трубной поверхностью экономайзера устанавливается бак-аккумулятор деаэратора (в дальнейшем, деаэратор), верхняя часть которого выполнена сферической формы, что позволяет снизить металлоемкость деаэратора, уменьшить его поверхность, а следовательно, и потери тепла в окружающую среду, причем днище деаэратора получает значительное количество радиационной тепловой энергии через межтрубное пространство верхней поверхности нагрева 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^oC, в деаэраторе монтируется поверхностный теплообменник, использующий тепло рециркуляции воды между прямой и обратной линией теплоснабжения.

Предлагаемое изобретение поясняется фиг. 1-5.

На фиг. 1 представлена котельная установка с компоновкой деаэратора.

На фиг. 2 - предлагаемый деаэратор с поперечным сечением верхней части топки котла.

На фиг. 3 изображена котельная установка с деаэратором, имеющим дополнительную съемную колонку.

На фиг. 4 показано водораспределительное устройство для съемной колонки деаэратора.

На фиг. 5 представлен деаэратор, днище которого выполнено гофрированным.

Котельная установка содержит топку 1, поверхности нагрева котла 2, горелочные устройства 3, экономайзер 4, размещенный в газоходе за котлом, деаэратор 5 с водоподающим трубопроводом 6. Котельная установка снабжена водораспределительным устройством в виде дырчатых листов 7, расположенных горизонтально с образованием парового отсека 8 деаэратора, соединенного трубой 9 с топкой 1 котла. Поверхность нагрева деаэратора 5 размещена над котлом и экономайзером 4. При этом верхняя поверхность нагрева котла 2 выполнена с обеспечением пропуска теплового излучения факела горелочного устройства 3 и продуктов сгорания из котла на обогреваемую поверхность деаэратора 5. Водоподающий трубопровод 6 в деаэраторе выполнен перфорированным с обеих сторон, причем деаэратор 5 имеет сферическую поверхность 10, внутренний поверхностный теплообменник 11 и люк 12.

Для выхода пара в паровом отсеке предусмотрены отверстия 13.

Котельная установка может иметь деаэратор 5, выполненный со съемной колонкой 14, устанавливаемой на люке 12, колонка 14 имеет цилиндрическую форму и в ней установлены горизонтальные съемные дырчатые листы 15 (тарелки) круглой формы, над которыми расположено водоподающее устройство 16 в виде кольца с перфорированными отверстиями по боковым образующим, выше водоподающего кольца в колонке имеется отверстие 17, соединенное трубой с пространством топки 1, а цилиндрическая верхняя часть съемной колонки 14 плотно соединена с крышкой 18, причем съемная колонка находится выше парового отсека 8 деаэратора 5. Днище деаэратора 5 может быть выполнено в виде гофр или оребренным. Котельная установка может быть выполнена из антикоррозионного материала, а трубопроводы, деаэратор и его элементы могут быть покрыты слоем антикоррозийной защиты.

Котельная установка работает следующим образом.

Вода, используемая для подпитки тепловой сети, поступает в водоподающую трубу 6 деаэратора 5 и через боковые отверстия трубы 6 разбрызгивается по обе стороны и стекает через горизонтальные дырчатые листы 7 в объем деаэратора 5. Днище деаэратора, расположенное над потолочными трубными поверхностями нагрева котла 2 и экономайзером 1, воспринимает тепло от излучения факела горелочного устройства 3, которое попадает на него через межтрубное пространство поверхностей нагрева котла 2, а также контактирует с продуктами сгорания, которые находятся выше поверхностей нагрева котла 2 и верхних трубных поверхностей экономайзера. При работе котельной установки днище бака-деаэратора 5 поглощает тепло, передавая его подпиточной воде, находящейся в деаэраторе 5, где происходит ее нагрев и кипение, при этом пар и растворенные газы, выделившиеся из воды, проходят дырчатые горизонтальные листы 7 и отводятся из парового отсека через отверстие 13 трубой 9, соединенной с топкой 1 котла, а деаэрированная вода из бака-деаэратора 5 забирается подпиточным насосом и подается в обратную линию тепловых сетей.

Предлагаемая котельная установка обеспечивает деаэрацию воды за счет расположенного над котлом и экономайзером днища деаэратора, которое служит поверхностью нагрева воды, находящейся в деаэраторе, при этом утилизируется тепло, которое расходовалось на нагрев теплоизоляции, расположенной над котлом и верхней части газохода, расположенной над экономайзером, причем также утилизируется тепло пара, образовавшегося в деаэраторе, который поступает в топку котла, тем самым улучшая экологический выброс продуктов сгорания котельной установки в атмосферу. Трубы поверхностного теплообменника 11 находятся в водяном объеме деаэратора 5, а трубы потолочных поверхностей нагрева котла 2 расположены под днищем деаэратора 5. Пар, выделившийся из объема воды, находящейся в деаэраторе 5 (т.е. его тепловая энергия) утилизируется котельной установкой, в целом улучшая ее КПД.

Изобретение предназначено для использования в промышленных, коммунальных и сельских котельных. Установка снабжена водораспределительным устройством, расположенным горизонтально с образованием парового отсека деаэратора, соединенного с топкой котла, деаэратор имеет сферическую поверхность, снабжен перфорированным водоподающим трубопроводом и внутренним поверхностным теплообменником. Такая установка позволяет сократить металлоемкость деаэрационной схемы. 5 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Котельная установка, содержащая топку, поверхности нагрева котла с горелочным устройством, экономайзер, размещенный в газоходе за котлом, деаэратор с водоподающим трубопроводом, отличающаяся тем, что она снабжена водораспределительным устройством в виде дырчатых листов, расположенных горизонтально с образованием парового отсека деаэратора, соединенного трубой с топкой котла, поверхность нагрева деаэратора размещена над котлом и экономайзером, при этом верхняя поверхность нагрева котла выполнена с обеспечением пропуска теплового излучения факела горелочного устройства и продуктов сгорания из котла на обогреваемую поверхность деаэратора, а водоподающий трубопровод в деаэраторе выполнен перфорированным с обеих боковых сторон, причем деаэратор имеет сферическую поверхность, внутренний поверхностный теплообменник и люк. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что имеет съемную колонку с дырчатыми съемными тарелками и кольцевым водоподающим устройством, которая установлена на люке деаэратора. 3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что днище деаэратора выполнено в виде гофр. 4. Установка по пп.1-3, отличающаяся тем, что днище деаэратора выполнено оребренным. 5. Установка по пп.1-4, отличающаяся тем, что выполнена из антикоррозионного материала. 6. Установка по пп.1-4, отличающаяся тем, что трубопроводы, деаэратор и его элементы покрыты слоем антикоррозионной защиты.