КОТЕЛ Российский патент 2001 года по МПК F22B13/00 F23C3/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при сжигании топлива в топках энергетических котлов, работающих на частичных нагрузках.

Известен котел, в топке которого горелочное устройство установлено с возможностью перемещения [1]. Однако объем топки этого котла не изменяется, а следовательно, тепловое напряжение объема топки q_v при работе на частичных нагрузках будет уменьшаться по сравнению с номинальной величиной

где В - расход топлива;
Q_рH - теплотворная способность топлива;
V_т - объем топки.

Кроме того, топка в этом котле имеет форму усеченного конуса, экранированного трубами, а такая конструкция затрудняет техническую реализацию предлагаемого изобретения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является газотрубный котел [2, с. 15], содержащий барабан, в котором размещена топка с горелочным устройством и конвективная часть, выполненная из дымогарных труб.

Недостатком этого котла при работе на частичных нагрузках тоже является уменьшение теплового напряжения топки, температуры газа на выходе из топки и температуры уходящих из котла газов ниже допустимой нормы. Все это в совокупности снижает общую эффективность работы котла-прототипа в режиме частичных нагрузок.

Изобретением решается задача повышения эффективности работы котла на частичных нагрузках путем поддержания неизменной температуры газа на выходе из топки при уменьшении расхода топлива.

Это достигается тем, что котел, содержащий барабан, в котором размещается топка с горелочным устройством, вмонтированным в переднюю стенку топки, и конвективная часть из дымогарных труб, согласно изобретению дополнительно содержит датчик температуры, установленный на выходе газов из топки, а передняя стенка топки вместе с горелочным устройством выполнена подвижной и позволяет уменьшать объем топки котла, ориентируясь на изменение температуры газов, выходящих из топки.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого котла с переменным объемом топки, где 1 - барабан; 2 - топка; 3 - подвижная передняя стенка топки с горелочным устройством; 4 - датчик температуры; 5 - конвективная часть из дымогарных труб.

Предлагаемая конструкция котла в отличии от котла-прототипа позволяет при уменьшении расхода топлива на частичных нагрузках, ориентируясь на величину температуры газов, выходящих из топки, уменьшать объем топки путем перемещения ее передней стенки с горелочным устройством.

Для сравнения котлов произведен расчет по нормативному методу [3]. Условия сравнения:
- топливо-природный газ [3, таб. II, с. 168, N 21];
- температура подаваемого в топку воздуха t_х.в. = 30^oC;
- коэффициент избытка воздуха α_т = 1,02;
- внутренняя поверхность топки F_ст. = 1,151 м² (максимальная для предлагаемого котла).

Результаты расчета температуры уходящих газов на выходе из топки котла-прототипа при уменьшении расхода подаваемого в топку топлива приведены в таблице 1.

В таблице 2 представлены необходимые поверхности стенок топки предлагаемого котла, при которых температура на выходе из топки = 1100^oC, будет постоянной на частичных нагрузках.

Сравнение результатов расчета показывает, что регулировка объема топки при снижении расхода топлива позволяет температуру газов, выходящих из топки, поддерживать в заданных пределах.

Источники информации
1. SU, авт.св., 1825934, кл. F 23 C 3/00, 1993.

2. В.А.Двойнишников, Л.В.Деев, М.А.Изюмов. Конструкция и расчет котлов и котельных установок. - М.: Машиностроение, 1988, 264 с. (прототип).

3. Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод)/под ред. Н.В. Кузнецова и др. - М.: Энергия, 1973, 296 с.

Изобретение предназначено для использования при сжигании топлива в топках работающих на частичных нагрузках. Котел содержит барабан, в котором размещены топка с горелочным устройством и конвективная часть, выполненная из дымогарных труб, при этом передняя стенка топки вместе с горелочным устройством выполнена подвижной с возможностью изменения объема топки в зависимости от температуры, а на выходе из топки дополнительно установлен датчик температуры. Конструкция котла обеспечивает повышение эффективности работы котла на частичных нагрузках путем поддержания неизменной температуры газа на выходе из топки при уменьшении расхода топлива. 2 табл, 1 ил.

Котел, содержащий барабан, в котором размещены топка с горелочным устройством и конвективная часть, выполненная из дымогарных труб, отличающийся тем, что передняя стенка топки вместе с горелочным устройством выполнена подвижной с возможностью изменения объема топки в зависимости от температуры, а на выходе из топки дополнительно установлен датчик температуры.