ВОДОГРЕЙНЫЙ ТЕПЛОФИКАЦИОННЫЙ КОТЕЛ-УТИЛИЗАТОР Российский патент 2010 года по МПК F24H1/00 F22B1/18 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котлах-утилизаторах когенерационных энергетических установок и предназначено для утилизации уходящих газов газотурбинной установки, используемой в системах теплоснабжения отопления жилых домов, промышленных объектов, а также для других хозяйственных и технических нужд.

Из уровня техники известен котел-утилизатор, имеющий в поперечном сечении форму неравностороннего прямоугольника, путем существенного уменьшения гидравлического сопротивления труб испарительной поверхности без необходимости подъема сепарационного барабана на высокую отметку. Плоскости змеевиков конвективных пакетов испарительной поверхности расположены в газоходе перпендикулярно более протяженным стенам газохода, а сепарационные барабаны расположены вдоль этих стен (RU 52464, 27.103.2006).

Известен агрегат наддува высоконапорного парового или водогрейного котла, содержащий центробежный компрессор с приводом от газовой турбины, работающей на отходящих газах котла. Последовательно с центробежным компрессором включен дополнительный ротационно-лопастной компрессор с приводом от асинхронного электродвигателя (SU 219600, 27.08.1968).

Наиболее близким аналогом к предложенному изобретению является паровой котел-утилизатор с естественной циркуляцией, содержащий вертикальный газоход с передней, задней и бововыми стенами, имеющий в поперечном сечении форму неравностороннего прямоугольника (RU 52464, 01.2006).

Задача, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в создании конструкции водогрейного теплофикационного котла-утилизатора, которая обеспечивала бы максимальный КПИ при работе с газовой турбиной и широкий диапазон регулирования теплопроизводительности.

Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в повышении надежности и эффективности работы котла-утилизатора за счет регулирования выработки тепловой энергии и высокого коэффициента полезного использования тепла топлива, упрощении эксплуатации и ремонта котла-утилизатора, уменьшении габаритов и стоимости производства тепла, а также в повышении безопасности эксплуатации за счет снижения уровня выбросов.

Указанный технический результат в водогрейном теплофикационном котле-утилизаторе башенного типа, содержащем несущий каркас, выполненный с возможностью установки в нем двух корпусов котла с конвективными пакетами, достигается тем, что каждая стена корпуса котла выполнена из теплоизоляционных панелей типа «сэндвич», имеющих наружные несущие поверхности и внутренний слой, выполненный из тонколистового материала и размещенный между наружными несущими поверхностями, при этом каждый котел имеет короб выхлопа с тканевым теплоустойчивым компенсатором, соединенный через регулирующие шибера с корпусом котла, внутри которого размещены байпасный газоход, выполненный с возможностью обвода газов мимо конвективных пакетов, и пластинчатый шумоглушитель, и соединенный с коробом газовым с компенсаторами и запорными шиберами.

Конвективные пакеты выполнены из оребренных труб и представляют собой два блока, последовательно установленных в каждом корпусе котла друг за другом, при этом конвективные пакеты расположены на роликовых опорах.

Шиберы представляют собой клапаны.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен вид спереди водогрейного теплофикационного котла-утилизатора башенного типа; на фиг.2 - вид сбоку водогрейного теплофикационного котла-утилизатора башенного типа.

Водогрейный теплофикационный котел-утилизатор башенного типа содержит несущий каркас 1, выполненный с возможностью установки в нем двух корпусов 2 котла. Каждый корпус 2 является самостоятельной единицей и несет в себе до 50% тепловой мощности котла. Внутри каждого корпуса 2 расположены конвективные пакеты 3, утилизирующие тепло выхлопных газов турбины. Конвективные пакеты 3 выполнены из оребренных труб диаметром 38×3 мм и представляют собой два блока, последовательно установленных в каждом корпусе 2 котла друг за другом, и опираются на опорные балки для быстрой выемки за счет роликовых опор, что сокращает сроки по ремонту и демонтажу оборудования. Каждые два блока конвективных пакетов 3 работают от своей турбины, что позволяет производить выемку пакетов для ремонта или замены без полной остановки котла.

Каждая стена корпуса 2 котла выполнена из теплоизоляционных панелей типа «сэндвич», имеющих наружные несущие поверхности и внутренний слой, выполненный из тонколистового материала (теплоустойчивой стали) для защиты тепловой изоляции и размещенный между наружными несущими поверхностями. Каждый котел имеет короб выхлопа 4 с тканевым теплоустойчивым компенсатором 5 для присоединения к турбине.

Короб выхлопа 4 соединен через регулирующие шиберы 6 с корпусом 2 котла, внутри которого размещены байпасный газоход и пластинчатый шумоглушитель 7, и соединенный с коробом газовым 8 с компенсаторами 9 и запорными шиберами 10.

Байпасный газоход выполнен с возможностью обвода газов мимо конвективных пакетов 3 и позволяет производить регулирование тепловой производительности совместно с шиберами 6, 10, представляющими собой клапаны.

Пластинчатый шумоглушитель 7 обеспечивает нормативный уровень шумов (шумоглушение со 136 до 85 дБА) на срезе единой дымовой трубы 11.

Через короб выхлопа 4 газы поступают от турбины к конвективным пакетам 3 (поверхностям нагрева) и на байпасный газоход. Короб выхлопа 4 выполнен из теплоизоляционных панелей типа «сэндвич», имеющих наружные несущие поверхности и внутренний слой, выполненный из тонколистового материала (теплоустойчивой стали) для защиты тепловой изоляции и размещенный между наружными несущими поверхностями.

Шиберы 6 выполняют регулировку производительности водогрейного теплофикационного котла-утилизатора и устанавливаются вслед за коробом выхлопа 4 в количестве двух штук на корпус 2 котла, один из которых является запорно-регулирующим, располагается непосредственно перед конвективными пакетами 3, а другой - регулирующий - размещен на байпасном газоходе.

Короба газовые 8 следуют за корпусами 2 и отводят поток газов в дымовую трубу 11. Шиберы 10 установлены в каждом коробе газовом 8 и являются запорными для исключения перетока газов из одного корпуса 2 в другой при остановке одной из турбин.

Котел в своем составе имеет биметаллическую теплоизолированную единую дымовую трубу 11, которая устанавливается в собственном каркасе 12 и опирается на каркас 2 котла и совмещена с ним. Для исключения их взаимного влияния в трубе 11 установлена рассечка, а также для обеспечения качественного удаления уходящих газов и снижения аэродинамического сопротивления короба газового 8. Труба 11 для исключения конденсации теплоизолирована.

Водогрейный теплофикационный котел-утилизатор имеет единый каркас, в котором располагаются два корпуса с поверхностями нагрева котла. В каждом корпусе установлено по два конвективных пакета с шумоглушителями. Конвективные пакеты, выполненные из оребренных труб, работают независимо друг от друга, что позволяет эффективно регулировать выработку тепловой энергии. Регулирование тепловой производительности осуществляется при помощи группы шиберов и байпасных газоходов. Конвективные пакеты устанавливаются в каркасе независимо друг от друга и тепловой изоляции, что позволяет производить выемку пакетов для ремонта или замены. Тепловая изоляция, выполненная в виде «сэндвича», является корпусом котла, в котором размещены все основные элементы, и закреплена в каркасе котла. Для осмотра пакетов и других элементов котла устроены лазы.

Отработавшие и частично остывшие газы газотурбинной установки поступают в водогрейный теплофикационный котел-утилизатор, где оставшаяся в газах тепловая энергия (отходящие газы) передается через конвективные пакеты в газоходы, где затем поступает в единую дымову трубу и далее другому теплоносителю. Нагретый теплоноситель поступает через коммуникации потребителям тепловой энергии. Циркуляция воды в котле-утилизаторе принудительная и обеспечивается сетевыми насосами.

Для обслуживания котел-утилизатор оборудован площадками и лестницами 13, обеспечивающими доступ к лазам котла, шиберам и другим элементам. Поставка котла осуществляется типовыми блоками и секциями, обеспечивающими его максимальную ремонтопригодность. Регулирование тепловой производительности осуществляется при помощи группы шиберов и байпасных газоходов.

Изобретение предназначено для нагрева воды и может быть использовано в теплоэнергетике. Водогрейный теплофикационный котел-утилизатор башенного типа содержит несущий каркас, выполненный с возможностью установки в нем двух корпусов котла с конвективными пакетами. Каждая стена корпуса котла выполнена из теплоизоляционных панелей типа «сэндвич», имеющих наружные несущие поверхности и внутренний слой, выполненный из тонколистового материала и размещенный между наружными несущими поверхностями. Каждый котел имеет короб выхлопа с тканевым теплоустойчивым компенсатором, соединенный через регулирующие шибера с корпусом котла, внутри которого размещены байпасный газоход, выполненный с возможностью обвода газов мимо конвективных пакетов, и пластинчатый шумоглушитель, соединенный с коробом газовым с компенсаторами и запорными шиберами. Изобретение обеспечивает повышение надежности и эффективности работы котла-утилизатора, упрощение эксплуатации и ремонта котла-утилизатора, уменьшение габаритов и стоимости производства тепла, а также повышение безопасности эксплуатации за счет снижения уровня выбросов. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Водогрейный теплофикационный котел-утилизатор башенного типа, содержащий несущий каркас, выполненный с возможностью установки в нем двух корпусов котла с конвективными пакетами, отличающийся тем, что каждая стена корпуса котла выполнена из теплоизоляционных панелей типа «сэндвич», имеющих наружные несущие поверхности и внутренний слой, выполненный из тонколистового материала и размещенный между наружными несущими поверхностями, при этом каждый котел имеет короб выхлопа с тканевым теплоустойчивым компенсатором, соединенный через регулирующие шибера с корпусом котла, внутри которого размещены байпасный газоход, выполненный с возможностью обвода газов мимо конвективных пакетов, и пластинчатый шумоглушитель, и соединенный с коробом газовым с компенсаторами и запорными шиберами.

2. Котел-утилизатор по п.1, отличающийся тем, что конвективные пакеты выполнены из оребренных труб и представляют собой два блока, последовательно установленных в каждом корпусе котла друг за другом.

3. Котел-утилизатор по п.2, отличающийся тем, что конвективные пакеты расположены на роликовых опорах.

4. Котел-утилизатор по п.1, отличающийся тем, что шиберы представляют собой клапаны.