КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1999 года по МПК F22B33/00 

Изобретение относится к области промышленной теплотехники, в частности котельной техники.

Известны котельные установки, имеющие в своем составе аккумуляторы теплоты, в частности - пароводяные аккумуляторы Рутса [1]. Наличие аккумуляторов теплоты повышает эффективность работы котельной установки при переменной подаче пара потребителям. Недостатком установок является громоздкость и дороговизна аккумулирующих устройств, представляющих собой сосуды большого объема, способные выдержать высокое давление.

Известна котельная установка - прототип, содержащая основной и резервный котлы [2]. Установка имеет паропроводы, снабженные обратными клапанами, соединяющие котлы с общим паровым коллектором и дополнительно установленный трубопровод для подачи пара от общего парового коллектора в нижнюю часть водяного объема резервного котла. Это позволяет аккумулировать теплоту избыточного водяного пара в котельной, посредством передачи теплоты пара воде при высоком давлении в резервном паровом котле, и при необходимости выделять аккумулированную теплоту путем испарения части нагретой воды при снижении давления.

Недостаток известной котельной установки заключается в том, что основной котел не может работать в режиме аккумулирования теплоты. Это не позволяет обеспечить полную взаимозаменяемость котлов.

Цель изобретения состоит в повышении маневренности работы котлов, в упрощении и удешевлении аккумулирования теплоты водяного пара в промышленных котельных.

Поставленная цель достигается тем, что в котельной установке, содержащей основной и резервный котлы, с передачей в последнем теплоты водяного пара воде при высоком давлении с последующим выделением аккумулированной теплоты путем испарения части нагретой воды при снижении давления, общий паровой коллектор, паропроводы, снабженные обратными клапанами, соединяющие котлы с общим паровым коллектором, дополнительный трубопровод для подачи пара от общего парового коллектора в нижнюю часть водяного объема резервного котла, согласно изобретению дополнительно установлен паропровод, снабженный обратным клапаном, соединяющий нижнюю часть водяного объема основного котла с общим паровым коллектором, а резервных котлов может быть несколько, причем каждый из них соединен с общим паровым коллектором двумя трубопроводами с обратными клапанами, один из которых подключен к котлу в его нижней части.

В отличие от известного устройства, дополнительная установка паропровода, снабженного обратным клапаном, соединяющего нижнюю часть водяного объема основного котла с общим паровым коллектором позволяет использовать котел как в основном режиме выработки пара при сжигании топлива, так и в режиме аккумулирования теплоты. В результате повышается маневренность работы котлов. Наличие одного или нескольких резервных котлов, каждый из которых соединен с общим паровым коллектором двумя трубопроводами с обратными клапанами, один из которых подключен к котлу в его нижней части, обеспечивают устойчивую работу котельной в условиях переменной подачи пара потребителям и автоматический ход и чередование процессов зарядки и разрядки резервных котлов, работающих в режиме теплоаккумуляторов. При этом каждый из котлов, работающий как теплоаккумулятор, находится в состоянии горячего резерва и при необходимости легко и быстро может быть переведен в основной рабочий режим выработки пара за счет сжигания топлива.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Известны технические решения [1] , в которых аккумулирование теплоты водяного пара осуществляется в дополнительных, внешних по отношению к котлам, устройствам. Известные решения сложны и требуют больших капитальных затрат.

Все это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".

На чертеже показан пример предлагаемой котельной установки.

Котельная установка содержит паровые котлы 1, 2 и 3, соединенные паропроводами 4 с общим паровым коллектором 5. Паропроводы 4 снабжены обратными клапанами 6. Трубопроводы 7,соединяющие общий коллектор 4 с нижними частями водяного объема котлов 1, 2 и 3, снабжены обратными клапанами 8. Регулирующий клапан 9 на выходе из общего парового коллектора 4 служит для регулирования давления пара, подаваемого потребителям.

Котельная установка работает следующим образом. Котел 1, например, работает в номинальном штатном режиме и производит пар за счет сжигания топлива, а котлы 2 и 3 при этом работают в режиме аккумулирования теплоты без сжигания в них топлива. Давление пара P в паровом коллекторе 5 больше, чем в котлах 2 и 3. Отпуск пара из котельной ниже номинальной производительности котла 1. Часть пара, генерируемого котлом 1, идет на зарядку котлов 2 и 3 путем пропуска пара из общего парового коллектора 5 по трубопроводам 7 с обратными клапанами 8 в нижние барабаны котлов 2 и 3. По мере нагрева котловой воды в котлах 2 и 3 давление в них увеличивается. При выравнивании давлений в паровом коллекторе 5 и котлах 2 и 3 зарядка последних заканчивается. Подача пара по трубопроводам 7 прекращается и обратные клапаны закрываются. Увеличение потребления пара из котельной приведет к снижению давления в коллекторе 5. При этом обратные клапаны 6 в котлах 2 и 3 открываются. Находящаяся в состоянии насыщения при исходном давлении P котловая вода в котлах 2 и 3 закипает и по мере уменьшения давления выделяет пар, который через штатные паропроводы 4 поступает в общий паровой коллектор 5 и далее через регулирующее устройство 9 к потребителям. Разрядка завершается когда давление в коллекторе 5 и котлах 2 и 3 станет одинаковым, минимальным для подачи пара потребителям. Таким образом оказывается возможным обеспечивать существенно неравномерный график подачи пара потребителям при штатной работе одного или нескольких котлов в номинальном, наиболее экономичном режиме.

Предлагаемая котельная установка дает возможность осуществлять аккумулирование теплоты водяного пара при минимальном изменении тепловой схемы котельных. Затраты на это изменение в основном обусловлены лишь установкой дополнительных трубопроводов, связывающих общий паровой коллектор с нижними барабанами и коллекторами котлов. Ввод пара в названные элементы котлов может быть осуществлен через имеющиеся в нижних барабанах некоторых типов котлов трубопроводы подачи пара для разогрева котлов при их растопке. В других случаях в нижние барабаны или коллектора ввариваются вводные трубы с перфорацией для раздачи пара по длине названных элементов котлов с целью наиболее качественного смешения вводимого пара с котловой водой.

Наиболее эффективно предлагаемое устройство может быть использовано в промышленных котельных с переменным расходом пара и котлами со значительным водяным объемом. Для типовых промышленных паровых котлов удельная величина водяного объема изменяется в интервале 1 - 5 м³ на одну тонну пара, вырабатываемого в час. Так, для котлов типа ДКВР - 2,5 - 13 данная величина составляет около 2 м³/(т/ч). В котельной из трех котлов ДКВР - 2,5 - 13, два из которых работают в режиме теплового аккумулирования, возможно предлагаемым способом увеличить отпуск пара давлением 0,7 МПа потребителю на 30% больше в течение часа, чем вырабатывает работающий в штатном номинальном режиме котел.

Использование предлагаемой котельной установки обеспечивает по сравнению с существующими устройствами следующие преимущества:
- простота и дешевизна аккумулирования теплоты водяного пара;
- возможность быстрого перевода котлов из режима теплового аккумулирования в режим генерации пара за счет сжигания топлива и наоборот;
- повышение маневренности, надежности и эффективности работы котельной.

Источники информации
1. Семененко Н.А., Куперман Л.И., Романовский С.А. и др. Вторичные энергоресурсы и энергетическое комбинирование в промышленности. - Киев: Вища школа, 1979. - 296 с.

2. Авторское свидетельство СССР N 855339, М. кл. F 22 B 35/00 от 81 - прототипн

Котельная установка предназначена для использования в области промышленной теплотехники. Котельная установка содержит основной и один или несколько резервных котлов с передачей в последних теплоты водяного пара воде при высоком давлении с последующим выделением аккумулированной теплоты путем испарения части нагретой воды при снижении давления, общий паровой коллектор, паропроводы, снабженные обратными клапанами, соединяющие котлы с общим паровым коллектором, дополнительный трубопровод для подачи пара от общего парового коллектора в нижнюю часть водяного объема резервного котла и дополнительно установленный паропровод, снабженный обратным клапаном, соединяющий нижнюю часть водяного объема основного котла с общим паровым коллектором. Установка дополнительного паропровода позволяет работать основному котлу в режиме аккумулирования теплоты. 1 ил.

Котельная установка, содержащая основной и резервный котлы, с передачей в последнем теплоты водяного пара воде при высоком давлении с последующим выделением аккумулированной теплоты путем испарения части нагретой воды при снижении давления, общий паровой коллектор, паропроводы, снабженные обратными клапанами, соединяющие котлы с общим паровым коллектором, дополнительный трубопровод для подачи пара от общего парового коллектора в нижнюю часть водяного объема резервного котла, отличающаяся тем, что дополнительно установлен паропровод, снабженный обратным клапаном, соединяющий нижнюю часть водяного объема основного котла с общим паровым коллектором, а резервных котлов может быть несколько, причем каждый из них соединен с общим паровым коллектором двумя трубопроводами с обратными клапанами, один из которых подключен к котлу в его нижней части.