СУДОВОЙ ПАРОВОЙ КОТЕЛ Российский патент 2000 года по МПК F22B21/06 

Изобретение относится к котлу для производства пара и может использоваться в энергетике.

Известны котлы, оснащенные, в основном, цилиндрической топкой, в состав которой входят вертикальные трубы, и стенкой корпуса, в состав которой тоже входят вертикальные трубы, в которых находится область теплообмена в виде оболочки барабана между стенкой топки и стенкой корпуса (FR 2385981).

Известны котлы, в которых вокруг топки находится стенка барабана, образованная водопроводными трубами, расположенными близко друг к другу для создания, в основном, газонепроницаемой стенки. На некотором расстоянии снаружи от стенки топки расположена стенка корпуса, образованная трубами, размещенными на расстоянии друг от друга и соединенными узкими сварными фланцами таким образом, что образуется прилегающая мембранная стенка. В теплообменном резервуаре, который представляет собой по существу кольцевой резервуар, находящийся между стенкой топки и стенкой корпуса, можно предусмотреть подходящее количество стоящих по отдельности труб. Топочные газы из топки выходят в барабанообразный резервуар через надлежащие отверстия и циркулируют в них таким образом, что могут отдавать свое тепло парообразующим трубам. Торцевые поверхности цилиндра образованы емкостями для воды, выполняющими функции сборников для труб, которые все простираются параллельно оси (VS 4852813).

Конструкции этого характера довольно сложны в сооружении и страдают множеством недостатков. Может оказаться трудным сделать оценку топки полностью газонепроницаемой, и следовательно, существует риск, что часть нагретых газов будет просачиваться через каналы, не предназначенные для этого. Области теплообменника котла трудно контролировать и очищать, поскольку трубы установлены в строго круговых конфигурациях концентрично оси цилиндра. Установка труб стенки токи торцевыми поверхностями в емкостях для воды не очень-то проста, когда трубы устанавливают так близко, что они контактируют друг с другом. Может оказаться невозможным сделать в емкости для воды группу отверстий, соответствующих трубам, так что приходится предусматривать уменьшенные размеры или специальные трубы-коллекторы.

Внешнюю стенку из навесных панелей устанавливают путем приваривания деталей типа узких фланцев между трубами после того, как они размещены с установкой их концов в соответствующие емкости для воды. Однако операция сварки довольно сложна, поскольку при сварке труб вероятна их деформация. Эти трудности делают неэкономичным расположение соответствующей внутренней стенки из навесных панелей вокруг топки. Хотя трубы во внешней стенке из навесных панелей сварены друг с другом, трубы в стенке топки и во внутреннем пространстве между стенкой топки и стенкой из навесных панелей в известной конструкции стоят без опоры между их концами. Отсутствие опоры может порождать проблемы, особенно тогда, когда котел подвергается вибрациям, как в случае установки на судах. Это вносит ограничения, касающиеся возможной длины труб, соответствующих известной конструкции. Ограниченная длина вызывает появление определенной области поверхности нагрева, для которой требуется большее количество труб, чем нужно было бы в противном случае. Более того, ограниченная длина уменьшает эффект, для достижения которого и должен быть надлежащим образом сооружен котел, поскольку топка должна иметь определенную свободную длину, зависящую от этого эффекта, чтобы пламя могло приобретать определенную форму для обеспечения полного сгорания.

В основу настоящего изобретения положена задача создания котла вышеуказанного типа, который не страдает недостатками вышеуказанных известных технических решений. В частности, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать котел, который более устойчив, чем уже известные котлы, и который не ограничен определенной максимальной длиной, а может быть установлен при любой длине и размерах для получения желаемого эффекта. Еще одна задача изобретения состоит в том, чтобы разработать котел, обладающий дополнительными преимуществами по сравнению с известными котлами, например, в смысле общей надежности, компактной формы, малого веса и высокой надежности в работе, требующий лишь ограниченного пространства и простой в установке и обслуживаний.

Эти задачи решаются посредством разработки котла, содержащего стенку топки, ограничивающую топку, стенку корпуса, концентрично охватывающую стенку топки и ограничивающую вместе со стенкой топки по существу кольцевое внутреннее пространство, верхний и нижний резервуары, расположенные, соответственно, вверху и внизу топки, парообразующие трубы, расположенные в стенке топки и в стенке корпуса и сообщающиеся с верхним и нижним резервуарами, и отверстие для топочных газов, предусмотренное в стенке топки для установления сообщения из топки в кольцевое внутреннее пространство, причем стенка топки и/или стенка корпуса состоит из по существу прямолинейных парообразующих труб, соединенных промежуточными фланцами.

Путем сооружения стенки корпуса и/или стенки топки котла вышеуказанным образом, т.е. путем сооружения стенки корпуса и/или стенки топки из по существу прямолинейных паропроводящих труб, которые соединены промежуточными фланцами, получают конструкцию котла с превосходной механической прочностью и устойчивостью благодаря опоре, которая при этом обеспечивается для стенки, о которой идет речь.

По существу прямолинейные парообразующие трубы стенки топки и/или стенки корпуса котла, соответствующего настоящему изобретению, можно соединять промежуточными фланцами любым известным способом, например, путем закрепления в проушинах, применения прессовых посадок и т.д.

Согласно настоящему изобретению корпус и/или топка в поперечном сечении имеют форму многоугольника, каждая сторона которого является готовой панельной стенкой, образованной парообразующими трубами, соединенными промежуточными мембранами. Каждая из плоских частей содержит заранее изготовленную стенку из навесных панелей, состоящую из некоторого количества продольных труб, например 5-8, соединенных с промежуточными фланцами (мембранами). Стенки из навесных панелей этого типа можно изготавливать в известных условиях в ходе эффективной последовательности операций и с очень точным результатом. В зависимости от размеров готового котла, мембранная стенка может иметь 9-14 сторон, причем внутренняя и внешняя мембранные стенки аналогичны, так что внутреннее пространство между ними имеет постоянную ширину. Для улучшения конструкции стенки из навесных панелей можно снабдить одной или несколькими плитами, выступающими в поперечном направлении и служащими опорой свободно стоящих труб во внутреннем пространстве между двумя стенками из навесных панелей.

Эти опорные плиты имеют подходящие пропускные отверстия, через которые можно пропускать свободно стоящие трубы. Свободно стоящие трубы в промежутках между мембранными стенками расположены рядами параллельно соответствующим многоугольным стенкам. Осмотр труб, например, чтобы выявить места утечек и продувку сажи, чтобы очистить ее, можно осуществлять в любом месте в теплообменном резервуаре из ограниченного числа отверстий. Для этой цели можно использовать отстойник и смотровую дверцу в соседних многоугольных сторонах, а также можно предусмотреть некоторое количество смотровых глазков как раз того размера, который позволяет вставлять сажеобдувочный аппарат, перескоп и т.п. Специальные смотровые глазки необходимо располагать только на каждой второй стороне многоугольника в местах, к которым по-другому подступиться невозможно. Свободно стоящие трубы располагают так, чтобы обеспечивалось подходящее пространство снаружи смотровых глазков для обеспечения возможности контрольного осмотра всех промежутков между трубами.

Многоугольная конструкция обеспечивает получение готового котла с превосходной механической прочностью, и этот отличительный признак в сочетании с наличием опоры труб в промежутках дает возможность изготовить котел относительно большой технологической длины без возникновения при этом проблем, связанных с вибрацией. Более того, многоугольная мембранная стенка обеспечивает получение газонепроницаемой конструкции. Использование многоугольных мембранных стенок в качестве стенки топки и стенки корпуса имеет тот эффект, что можно располагать свободно стоящие конвекционные трубы по параллельным прямым линиям. Это дает значительное преимущество, заключающееся в том, что можно осматривать и очищать все свободно стоящие трубы из отверстий в углах стенок корпуса. Конструкция стенки топки в виде непрерывной мембранной стенки обеспечивает получение труб с очень хорошей опорой, так что они более защищены от влияния вибрации и давления. Внутренняя мембранная стенка содержит меньше труб, чем соответствующая стенка топки, сооруженная из близко стоящих труб, и следовательно, ее легче и проще монтировать. Мембранные стенки и многоугольная конструкция также делает относительно простой установку различных необходимых глазков и соединений.

Котел, соответствующий настоящему изобретению, снабжен горелкой, которая может быть расположена, например, в центре или внизу котла.

Котел, соответствующий настоящему изобретению, можно применять вместе с другими типами газомазутных котлов или экономайзеров.

Котел, соответствующий настоящему изобретению, можно применять в качестве дополнительного котла для производства пара во многих целях, например, в связи с нагревом, выпуском, очисткой, производством инертного газа и т.п.

Кроме того, котел, соответствующий настоящему изобретению, можно использовать, например, в приложениях к электростанциям, промышленным установкам, танкерам, химовозам, паромам и т.д.

Ниже будет описан предпочтительный конкретный вариант осуществления настоящего изобретения со ссылками на чертежи, среди которых
фиг. 2 изображает разрыв и перспективный вид сверху по линии II-II чертежа котла, показанного на фиг. 1;
фиг. 1 изображает разрез I-I котла, показанного на фиг. 2;
фиг. 3 изображает часть стенки корпуса, и
фиг. 4 изображает часть стенки корпуса и отверстие для выпуска топочных газов.

Фиг. 2 изображает котел 10, содержащий стенку 12 топки, ограничивающую топку 22, стенку 14 корпуса, окружающую стенку 12 топки и образующую вместе со стенкой топки по существу кольцевое промежуточное пространство 20. Стенка 12 топки содержит простирающиеся вдоль оси трубы 26, соединенные фланцами 18, и содержит отверстие 24 для установления сообщения из топки 22 в кольцевое внутреннее пространство 20. Стенка 14 корпуса содержит простирающиеся вдоль оси трубы 16, соединенные фланцами 18, причем в стенке 14 установлено надлежащее количество смотровых глазков 30. Стенка топки и стенка корпуса сооружены в виде многоугольных плит, состоящих из некоторого количества панельных частей, образующих стенку из навесных панелей, состоящих из некоторого количества продольных труб 16, 26, соединенных промежуточными фланцами 18, с образованием корпуса и/или топки в поперечном сечении в форме многоугольника. Во внутреннем пространстве 20 установлены свободно стоящие парообразующие трубы 28, которые расположены по прямым линиям, проходящим параллельно соответствующим многоугольным стенкам. Нижняя кольцевая стенка 32 ограничивает кольцевой нижний резервуар 62, в котором расположены нижние опорные элементы 34. В связи со стенкой 14 корпуса предусмотрено отверстие 36 для выпуска топочных газов. Внизу котла 10 в целях осмотра предусмотрено отверстие доступа 42. При этом панельные стенки снабжены по меньшей мере одной плитой, выступающей в поперечном ей направлении и служащей опорой свободно стоящим трубам во внутреннем пространстве между упомянутыми двумя стенками.

Фиг. 1 изображает котел 10, содержащий стенку 12 топки, ограничивающую топку 22, стенку 14 корпуса, концентрично окружающую стенку 12 топки и образующую вместе со стенкой топки по существу кольцевое промежуточное пространство 20. Стенка топки и стенка корпуса соединены кольцевыми верхним и нижним резервуарами 60, 62. Кольцевой нижний резервуар 62 содержит нижнюю плиту 48, которая посредством нижних опорных элементов 34 соединена с нижней плитой 56 труб. Кольцевой верхний резервуар 60 содержит верхнюю плиту 50, в которой предусмотрен смотровой люк 58 и которая посредством опорных элементов 52 соединена с верхней плитой 54 труб, причем резервуар 60 ограничен стенкой 38 корпуса и стенкой 64 топки. В кольцевом верхнем резервуаре 60 расположено отверстие для горелки 68, окруженное стенкой 64 топки. Предусмотрен канал 70 топочных газов, сообщающийся с отверстием 36 для выпуска топочных газов.

Фиг. 3 изображает часть торца стенки 14 корпуса, показанной на фиг. 2, содержащей простирающиеся вдоль оси трубы 16, соединенные промежуточными фланцами 18, и содержащую смотровые глазки 30, расположенные во фланцах 18.

Фиг. 4 изображает часть стенки 14 корпуса и выпускное отверстие 36 для топочных газов, показанное на фиг. 2.

Хотя изобретение было описано выше со ссылкой на чертеж, демонстрирующий предпочтительный конкретный вариант осуществления изобретения, для специалистов в данной области техники очевидно, что в рамках объема настоящего изобретения возможны многочисленные модификации по сравнению с вышеописанным конкретным вариантом осуществления. Такие модификации находятся в рамках объема защиты настоящего изобретения, определяемого нижеследующей патентной формулой.

Котел предназначен для производства пара и может использоваться в теплоэнергетике. Котел содержит парообразующие трубы, расположенные в стенке топки и в стенке корпуса и сообщающиеся с верхним и нижним кольцевыми резервуарами для установления сообщения из топки в кольцевое внутреннее пространство. По меньшей мере одна из двух стенок, стенки топки и стенки корпуса, а предпочтительно обе стенки состоят из парообразующих труб, соединенных промежуточными фланцами. Таким образом, котел более устойчив и не ограничивается определенной максимальной длиной, а может быть сооружен с любой длиной или размерами с целью получения желаемого эффекта. Кроме того, котел обладает большей надежностью, компактной компоновкой, малым весом и высокой надежностью в эксплуатации, а также занимает лишь небольшое пространство и прост в установке и обслуживании. 5 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Котел для производства пара, содержащий стенку (12) топки, ограничивающую топку (22), стенку (14) корпуса, концентрично охватывающую стенку (12) топки и вместе со стенкой топки ограничивающую по существу кольцевое внутреннее пространство (20), верхний и нижний резервуары (60), (62), расположенные соответственно сверху и снизу топки, парообразующие трубы (16, 26), расположенные на стенке топки и стенке корпуса и сообщающиеся с верхним и нижним резервуарами (60, 62), и отверстие (24) для топочных газов, выполненное в стенке топки для установления сообщения из топки (22) в кольцевое пространство (20), причем стенка топки и/или стенка корпуса состоит из по существу прямолинейных труб (16, 26), соединенных промежуточными фланцами, отличающийся тем, что корпус и/или топка в поперечном сечении имеют форму многоугольника, каждая сторона которого является готовой панельной стенкой, образованной соединенными промежуточными мембранами парообразующими трубами, котел дополнительно содержит свободно стоящие трубы (28), установленные в упомянутом внутреннем пространстве, при этом панельные стенки снабжены по меньшей мере одной плитой, выступающей в поперечном ей направлении и служащей опорой свободно стоящим трубам во внутреннем пространстве между упомянутыми двумя стенками. 2. Котел по п.1, отличающийся тем, что число труб составляет от 5 до 8. 3. Котел по п.1 или 2, отличающийся тем, что число панельных частей составляет от 9 до 14 и упомянутое внутреннее пространство, образованное стенкой топки и стенкой корпуса, имеет постоянную ширину. 4. Котел по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что дополнительно содержит горелку, расположенную сверху, снизу или по центру топки. 5. Котел по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что свободно стоящие трубы установлены по существу прямым линиям, проходящим параллельно по существу прямолинейным парообразующим трубам упомянутой стенки топки и/или стенки корпуса. 6. Котел по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что верхний и/или нижний резервуары имеют кольцевую и/или цилиндрическую конфигурацию.