КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2002 года по МПК F22B1/30 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может использоваться для получения пара и горячей воды в различных отраслях промышленности.

Известна котельная установка, содержащая герметичный электродный котел с пароотводящей трубой, снабженной запорным вентилем, размещенным на уровне котла по высоте, подключенный питательным трубопроводом к питательному баку, снабженному регулятором уровня питательной воды и расширительным баком, пароотводящая труба в зоне до запорного вентиля выполнена с П-образным участком, верхняя часть которого размещена выше регулятора уровня питательного бака, а расширительный бак выполнен съемным и включен в рассечку этой трубы в зоне упомянутого верхнего участка (см. а.с. СССР 1666848, МКИ F 22 В 1/30).

Недостатком такой установки является невозможность получения пара с высокими параметрами, так как они определяются гидростатическим давлением питающей воды (высотой размещения питательного бака), которое определяет величину давления в котле, т.е., давление и температуру генерируемого пара. При повышении давления пара выше гидростатического давления питающей воды происходит ее вытеснение через питательный трубопровод в питательный бак.

Известна также котельная установка, содержащая герметичный электродный котел с пароотводящей трубой, снабженной запорным вентилем, размещенным на уровне котла по высоте, подключенный питательным трубопроводом к питательному баку, снабженному регулятором уровня питательной воды и расширительным баком. Пароотводящая труба в зоне до запорного вентиля выполнена с П-образным участком, верхняя часть которого размещена выше регулятора уровня питательного бака. Расширительный бак выполнен съемным и включен в рассечку этой трубы в зоне упомянутого верхнего участка. Такая котельная установка содержит перепускную трубу, один конец которой подключен к питательному баку, а другой подведен к эжектору на питательном трубопроводе (см. а.с. СССР 1744365, МКИ F 22 В 1/30).

Однако такая установка также характеризуется пониженным давлением и температурой пара. При генерировании пара из воды с повышенным солесодержанием снижается КПД из-за потерь тепла со сбрасываемым из котла рассолом, установка характеризуется повышенной материалоемкостью и занимает много места.

По совокупности общих признаков в качестве прототипа выбрано устройство по а.с. СССР 1744365.

Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение удельных материалоемкости и энергоемкости, упрощение конструкции и обслуживания, повышение параметров пара.

Решение поставленной задачи достигается тем, что котельная установка, содержащая герметичный электродный котел, соединенный с питательным трубопроводом и с пароотводящей трубой, снабженной запорным клапаном, пароотводящая труба снабжена Г-образным наконечником, установленным в котле с возможностью поворота относительно пароотводящей трубы в вертикальной плоскости, и на ней параллельно запорному клапану установлено перепускное устройство в виде подпорного клапана, питательный трубопровод расположен коаксиально трубопроводу сброса рассола и на нем установлен обратный клапан, пароотводящая труба соединена с линией сброса концентрата, электроды выполнены в виде изогнутых под углом пластин, боковые кромки которых выполнены под углом к продольной оси котла, на входе электродного котла установлен насос, соединенный с промежуточной емкостью.

Снабжение пароотводящего патрубка Г-образным наконечником, установленным в котле с возможностью поворота относительно пароотводящего патрубка в вертикальной плоскости, позволяет изменять точку отбора по высоте, что обеспечивает работу котельной установки в режиме подогревателя воды или парогенератора. При повороте наконечника относительно патрубка в верхнее положение пар проходит через сепарирующие пластины, в которых освобождается от капельной воды и через отверстие в наконечнике поступает в пароотводящий патрубок. При повороте наконечника в нижнее положение в верхней части внутреннего объема котельной установки образуется паровая подушка, а в отверстие наконечника поступает перегретая вода. Это позволяет в зависимости от производственной необходимости эксплуатировать котельную установку в режиме генерации пара и в режиме подогревателя воды. Это же устройство позволяет оптимизировать потребление электрической энергии котлом: при уменьшении потребления пара в котле давление пара увеличивается. При этом уменьшается подача воды в котел и верхняя часть электродов оказывается в зоне паровой подушки, то есть перестает контактировать с водой, это уменьшает потребляемую котлом мощность пропорционально степени погружения электродов в воду. При прекращении расходования пара электроды полностью оголяются, в этом случае потребляемая мощность равна 0, так как электрическая проводимость пара очень мала по сравнению с ионной проводимостью воды.

Установка на пароотводящей трубе параллельна запорному клапану перепускного устройства в виде подпорного клапана обеспечивает упрощение обслуживания котельной установкой. Так как производительность котла зависит от целого ряда параметров: площади электродов, величины межэлектродного пространства, точки отбора пара, давления пара, величины расхода сброса рассола и солесодержания исходной воды (проводимости), причем последние параметры могут изменяться в процессе работы, то при повышении давления выше заданного, подпорный клапан перепускает избыток пара в систему потребления, тем самым, освобождая оператора от внесения коррекции в положение запорной арматуры на входе исходной воды, в линии сброса рассола и линии отбора пара.

Расположение питательного трубопровода коаксиально трубопроводу сброса рассола обеспечивает утилизацию тепла, сбрасываемого вместе с рассолом путем подогрева этим теплом питательной воды. Это дозволяет снизить энергопотребление при работе котла.

Установка на питательном трубопроводе обратного клапана позволяет получать пар с давлением, превышающим давление в питательном трубопроводе. Это расширяет функциональные возможности предлагаемого устройства. При напоре в 20-30 м можно получать пар с давлением до 0,6 МПа. Это достигается при работе котла в периодическом режиме: набор воды - кипячение, в процессе которого происходит повышение давления в котле. Такой режим может использоваться в тех случаях, когда не требуется постоянство расхода пара. Во всех остальных случаях обратный клапан исключает выброс пара в питающий трубопровод при отключении насоса.

Соединение линии отбора пара с линией сброса концентрата исключают уменьшение солесодержание прогреваемого острым паром продукта, что во многих случаях очень важно. Например, при работе котельной установки совместно с кормозапарником, при прогреве зернового продукта паром происходит уменьшение солесодержания примерно на 20-30% в запариваемом корме из-за разбавления воды конденсатом, что неблагоприятно отражается на полноценности корма. При добавлении к пару концентрата солесодержание восстанавливается до исходного, что делает запариваемый корм полноценным.

Выполнение электродов в виде изогнутых под углом пластин, боковые кромки которых выполнены под углом к продольной оси котла, позволяет уменьшить пульсацию давления пара. Так как при испарении воды солесодержание остающейся в котле воды увеличивается, то без сброса части рассола электродный котел выходит на режим короткого замыкания. При частичном сбросе в котле происходит пульсация давления, которая зачастую неизбежна, так как экономически невыгодно сбрасывать в дренаж воду из-за потерь тепла и снижения коэффициента использования исходной воды. При выполнении электродов с уменьшением ширины пластин книзу котел без скачков давления включается в рабочий режим и выходит из него. При выполнении электродов с уменьшением ширины пластин кверху производительность котла практически не меняется при максимальной производительности. Такое выполнение пластин повышает удобство обслуживания котла.

Установка на входе электродного котла насоса, соединенного с промежуточной емкостью, обеспечивает стабильность работы котельной установки независимо от давления в водопроводной сети. Это обеспечивает постоянство параметров пара при работе котла, что упрощает работу обслуживающего персонала.

Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежами, на которых изображены: на фиг.1 показана схема котельной установки в режиме получения пара; на фиг.2 - схема котельной установки в режиме получения горячей и перегретой воды; на фиг.3 - вид электрода в плане (сечение по А-А) и на фиг.4 показан вариант выполнения электрода - вид сбоку по стрелке Б.

Котельная установка содержит корпус 1, соединенный посредством фланцевого разъема с крышкой 2, на которой закреплен защитный колпак 3, под которым в электроизоляционных втулках 4 установлены электрододержатели 5. В полости корпуса 1 на электрододержателях 5 закреплены электроды 6. На крышке 2 установлены регулятор давления 7, выполненный в виде электроконтактного манометра и электрически соединенный с прибором включения и отключения электропитания, и предохранительный клапан 8. В верхней части корпуса 1 установлен Г-образный патрубок 9, соединенный на выходе с вентилем 10. Полость котельной установки через перепускной клапан 11 соединена с трубопроводом на выходе из вентиля 10. В нижней части корпуса 1 расположена питательная труба 12, соединенная через обратный клапан 13 с насосом 14. Между последними установлены измеритель расхода 15, выполненный в виде ротаметра, и регулятор подачи 16. Вход насоса 14 соединен с баком исходной воды 17, снабженного регулятором уровня 18. В нижней части корпуса 1 находится накопитель шлама и рассола - кольцевая камера 19, соединенная патрубком сброса рассола с клапанами 20 и 21, причем выход последнего соединен с выходом вентиля 10.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Исходная вода через регулятор уровня 18 поступает в бак исходной воды 17, откуда насосом 14 через ротаметр 15, регулятор подачи 16, обратный клапан 13 и питательную трубу 12 подается в полость электродного котла, образованного корпусом 1 и крышкой 2. При этом вентили 10, 20 и 21 находятся в закрытом состоянии. После повышения давления до заданного значения, что определяется по показаниям электроконтактного манометра 7, на электрододержатели 5 подается напряжение. Для защиты от поражения электрическим током концы электрододержателей 5 закрыты защитным колпаком 3 и установлены электроизоляционные втулки 4, которые также обеспечивают электрическое разобщение фаз. При этом между электродами 6 возникает электрический ток, который, проходя через слой расположенной между электродами воды, вызывает ее разогрев. Интенсивность разогрева зависит от расстояния между поверхностями соседних электродов, которая может регулироваться перемещением электродов относительно электрододержателей 5, как показано на фиг.3. Полученный при кипении воды пар сбрасывается на потребление через Г-образный патрубок 9. Давление в котле регулируется вентилем 10. Если давление в котле повышается, то автоматически избыток пара сбрасывается через клапан 11. Дальнейшее повышение давления приводит к срабатыванию предохранительного клапана 8 и отключению электропитания по сигналу электроконтактного манометра 7. Так как при вскипании воды в оставшейся воде возрастает солесодержание, то чтобы снизить потребляемую мощность из-за возрастания электрической проводимости воды, часть воды (рассол) вместе со шламом сбрасывается из кольцевой камеры 19 и через вентиль 20 в канализацию. При необходимости использования пара для кормоприготовления в животноводстве рассол через вентиль 21 подается на выход парового патрубка (на выход вентиля 10). На участке кольцевой камеры 19 питательная вода подогревается сбрасываемым рассолом.

Для перевода котла в режим работы подогревателя воды Г-образный патрубок 9 поворачивается своим входным концом вниз. При этом вентили 20 и 21 должны быть закрыты.

Технико-экономический эффект обусловлен уменьшением удельных материалоемкости и энергоемкости, упрощением конструкции и обслуживания, и обеспечением повышения параметров пара.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может использоваться для получения пара и горячей воды в различных отраслях промышленности. Сущность изобретения в том, что в котельной установке, содержащей герметичный электродный котел, соединенный с питательным трубопроводом и с пароотводящей трубой, снабженной запорным клапаном, пароотводящая труба снабжена Г-образным наконечником, установленным в котле с возможностью поворота относительно пароотводящей трубы в вертикальной плоскости, и на ней параллельно запорному клапану установлено перепускное устройство в виде подпорного клапана, питательный трубопровод расположен коаксиально трубопроводу сброса рассола и на нем установлен обратный клапан, пароотводящая труба соединена с линией сброса концентрата, электроды выполнены в виде изогнутых под углом пластин, боковые кромки которых выполнены под углом к продольной оси котла, на входе электродного котла установлен насос, соединенный с промежуточной емкостью. Такое выполнение установки позволяет уменьшить материалоемкость и энергоемкость установки, а также обеспечивает возможность получения пара высоких параметров. 4 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Котельная установка, содержащая герметичный электродный котел, соединенный с питательным трубопроводом и с пароотводящей трубой, снабженной запорным клапаном, отличающаяся тем, что пароотводящая труба снабжена Г-образным наконечником, установленным в котле с возможностью поворота относительно пароотводящей трубы в вертикальной плоскости, и на ней параллельно запорному клапану установлено перепускное устройство в виде подпорного клапана. 2. Котельная установка по п. 1, отличающаяся тем, что питательный трубопровод расположен коаксиально трубопроводу сброса рассола и на нем установлен обратный клапан. 3. Котельная установка по п. 1, отличающаяся тем, что пароотводящая труба соединена с линией сброса концентрата. 4. Котельная установка по п. 1, отличающаяся тем, что электроды выполнены в виде изогнутых под углом пластин, боковые кромки которых выполнены под углом к продольной оси котла. 5. Котельная установка по п. 1, отличающаяся тем, что на входе электродного котла установлен насос, соединенный с промежуточной емкостью.