ХИМИЧЕСКИЙ РЕГЕНЕРАЦИОННЫЙ КОТЕЛ Российский патент 2019 года по МПК D21C11/00 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к химическому регенерационному котлу, включающему в себя топку, содержащую переднюю стенку, заднюю стенку, причем заднюю стенку, включающую в себя пережим, по меньшей мере один пароперегреватель, расположенный в верхней части топки, причем химический регенерационный котел дополнительно включает в себя систему экранных труб.

Во время производства целлюлозной массы черный щелок сжигают в химическом регенерационном котле. Задачи химического регенерационного котла включают в себя восстановление химических веществ и использование тепловой энергии, образуемой в процессе сжигания.

Химический регенерационный котел содержит топку, в которую подается черный щелок и воздух, необходимый для сгорания. В верхней части котла предусмотрены пароперегреватели и дымоход, расположенный после области пароперегревателей. В дымоходе размещаются соединительные трубы котла и экономайзеры. Тепловая энергия, создаваемая в процессе сгорания, используется для выработки перегретого пара высокого давления, используемого, среди прочего, в производстве электричества.

Топка очень часто содержит систему экранных труб, расположенную перед пароперегревателями. Трубы системы экранных труб проходят от передней стенки топки к пережиму, который выполнен с возможностью направления потока дымовых газов, и через пережим к передней части дымохода.

Однако все еще существует необходимость в повышении эффективности химических регенерационных котлов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно первому аспекту изобретения предлагается химический регенерационный котел, содержащий наклонно расположенную секцию экранных труб, размещенную перед/под по меньшей мере одним пароперегревателем в топке, причем наклонно расположенную секцию экранных труб, поднимающихся (i) либо от передней стенки к задней стенке, и выполненных с возможностью поворота назад в повороте от задней стенки и прохождения наклонно вверх от задней стенки, (ii) либо от задней стенки к передней стенке, и выполненных с возможностью поворота назад в повороте от передней стенки и прохождения наклонно вверх от передней стенки, и в котором система экранных труб дополнительно содержит вертикально расположенную секцию экранных труб, проходящую от наклонно расположенной секции экранных труб, причем экранные трубы вертикально расположенной секции экранных труб выполнены с возможностью прохождения параллельно по меньшей мере одному пароперегревателю в верхней части топки.

Преимущество изобретения заключается в том, что длина не нагреваемой секции экранных труб может быть уменьшена и, таким образом, может быть обеспечена максимальная эффективная поверхность нагрева секции экранных труб.

Другое преимущество заключается в том, что расположение поверхностей нагрева может быть более адаптивным, чем в известных химических регенерационных котлах.

Другое преимущество заключается в том, что монтаж конструкции секции экранных труб может быть проще и, таким образом, более коротким по времени.

Другое преимущество заключается в том, что существует возможность устанавливать больше поверхностей нагрева во втором газоходе химического регенерационного котла, то есть кипятильного пучка для выработки пара (В.G.B.) или экономайзера III (eco III), потому что не требуется пространства или места, резервируемого для экранной трубы.

Другое преимущество заключается в том, что может существовать увеличенные границы для площади прилипания из-за более эффективного охлаждения топочного газа.

Устройство отличается тем, что описывается в независимой формуле изобретения. Некоторые другие варианты осуществления отличаются тем, что описывается в других пунктах формулы изобретения. Обладающие новизной варианты осуществления также раскрыты в техническом описании и на чертежах данной патентной заявки. Идея данной патентной заявки также может быть определена другим образом, отличающимся от того, который определен в приводимой формуле изобретения. Идея изобретения также может быть создана из нескольких отдельных изобретений, в особенности, если изобретение изучается в свете выраженных или подразумеваемых дополнительных задач, или в виду получаемых преимуществ или групп преимуществ. Некоторые из определений, содержащихся в прилагаемой формуле изобретения, тогда могут не требоваться с точки зрения отдельных идей изобретения. Признаки различных вариантов осуществления изобретения могут применяться к другим вариантам осуществления в объеме основной идеи изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Некоторые варианты осуществления, иллюстрирующие настоящее раскрытие, описаны более подробно на сопроводительных чертежах, на которых

фиг.1 - схематический, частично вырезанный вид сбоку химического регенерационного котла,

фиг.2 - схематический, частично вырезанный вид сбоку другого химического регенерационного котла,

фиг.3 - схематический, частично вырезанный вид сбоку третьего химического регенерационного котла,

фиг.4 - схематический, частично вырезанный вид сбоку четвертого химического регенерационного котла,

фиг.5 - схематический, частично вырезанный вид сбоку пятого химического регенерационного котла, и

фиг.6 - схематический, частично вырезанный вид сбоку химического регенерационного котла предшествующего уровня техники.

На фигурах некоторые варианты осуществления показаны упрощенно для ясности. На фигурах одинаковые детали обозначены одинаковыми ссылочными позициями.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Фиг.1 представляет собой схематический, частично вырезанный вид сбоку химического регенерационного котла. Упомянутый химический регенерационный котел 100 может быть, например, регенерационным котлом для черного щелока или регенерационным котлом для крафт-целлюлозы.

Химический регенерационный котел содержит топку 1, в которую подают предназначенный для сжигания черный щелок и воздух для горения.

В верхней части топки 1 химического регенерационного котла расположены пароперегреватели 5. Пароперегреватели 5 являются элементами, образованными множеством параллельно расположенных вертикальных труб, которые предусмотрены параллельно в большом количестве в поперечном направлении химического регенерационного котла. Пароперегреватели 5 содержат протекающий в них пар, который нагревается, когда трубы нагреваются горячими дымовыми газами снаружи.

Химический регенерационный котел содержит пережим 4, который направляет поток дымового газа.

Химический регенерационный котел 100 дополнительно содержит систему пара и воды. Она включает в себя барабан 11, из которого теплая вода и пар подаются к поверхностям нагрева химического регенерационного котла 100.

Топка 1 содержит переднюю стенку 2 и заднюю стенку 3. Задняя стенка 3 включает в себя пережим 4, упомянутый выше.

В топке 1 расположена система 6 экранных труб. Протекающая в экранных трубах 8 охлаждающая текучая среда нагревается от воздействия проходящих дымовых газов. Соответственно, это приводит к падению температуры дымовых газов до того, как они достигают пароперегревателей 5. Кроме того, система 6 экранных труб защищает пароперегреватели 5 от прямой радиации топки 1.

Система 6 экранных труб содержит экранные трубы 8. Экранные трубы 8 могут быть расположены в одну линию или со сдвигом, как хорошо известно. Экранные трубы 8 расположены в наклонно расположенной секции 7 экранных труб, размещенной перед любым из пароперегревателей 5, и в вертикально расположенной секции 9 экранных труб, проходящей вверх от наклонно расположенной секции 7 экранных труб.

В варианте осуществления, показанном на фиг.1, наклонно расположенная секция 7 экранных труб содержит экранные трубы 8, поднимающиеся от передней стенки 2 к задней стенке 3 и затем поворачивающиеся обратно в повороте 13 от задней стенки 3, и проходящие с наклоном вверх от задней стенки 3.

Экранные трубы 8 в вертикально расположенной секции 9 экранных труб выполнены с возможностью прохождения параллельно по меньшей мере с одним пароперегревателем 5 в верхней части топки 1. В варианте осуществления, показанном на фиг.1, вертикально расположенная секция 9 экранных труб расположена между двумя пароперегревателями 5, более точно, между первым и вторым пароперегревателем. В другом варианте осуществления вертикально расположенная секция 9 экранных труб расположена между вторым и третьим пароперегревателями. В еще одном варианте осуществления вертикально расположенная секция 9 экранных труб расположена после третьего пароперегревателя.

В еще одном вариант осуществления вертикально расположенная секция 9 экранных труб расположена между пароперегревателем и другой тепловой поверхностью.

Механическая опора для системы 6 экранных труб может быть выполнена посредством присоединения ее к пароперегревателям или поддерживания ее независимо между пароперегревателями.

Охлаждающая текучая среда, принимаемая из барабана 11 химического регенерационного котла 100, может подаваться через одну или более труб 14 в нижнем конце 10 наклонно расположенной секции 7 экранных труб, как показано на фиг.1. Размещение одной или более питательных труб на передней стенке 2 легко выполнимо.

В варианте осуществления, показанном на фиг.1, охлаждающая текучая среда, принимаемая системой 6 экранных труб, содержит воду. В некоторых вариантах осуществления, охлаждающая текучая среда может быть полностью водой. В другом варианте осуществления охлаждающая текучая среда может содержать воду и пар. В другом варианте осуществления охлаждающая текучая среда может быть полностью паром.

Выходной коллектор (коллекторы) 15 системы экранных труб расположены над потолком топки. Охлаждающая текучая среда, проходящая через систему 6 экранных труб, протекает из упомянутого коллектора (коллекторов) 15 непосредственно к барабану 12 или к поверхности нагрева для дополнительного нагревания. Охлаждающая текучая среда, выходящая из системы 6 экранных труб, обычно представляет собой смесь пара и воды.

В варианте осуществления поворот 13 расположен на пережиме 4, как показано на фиг.1.

Преимущество заключается в том, что структура наклонно расположенной секции 7 экранных труб является небольшой и жесткой. Кроме того, гораздо легче устанавливать площадку для технического обслуживания над наклонно расположенной секцией 7 экранных труб при отключениях.

Наклонно расположенная секция 7 экранных труб проникает через пережим 4 так, чтобы поворот 13 располагался снаружи объема топки 1.

Преимущество заключается в том, что может быть выполнена прочная и жесткая опора для поворота 13 и, фактически, для всей наклонно расположенной секции 7 экранных труб.

В другом варианте осуществления поворот 13 расположен внутри объема топки 1 (не показано).

Преимущество заключается в том, что длина не нагреваемой секции экранных труб может быть сведена к минимуму и может быть облегчена установка поворота 13.

В соответствии с аспектом изобретения наклонно расположенная секция 7 экранных труб, содержащая экранные трубы 8, поднимающиеся к повороту 13, имеет угол α с уровнем горизонтали, причем упомянутый угол α находится в диапазоне от 5° до 20°. В варианте осуществления угол α находится в диапазоне от 10° до 15°.

В соответствии с другим аспектом изобретения наклонно расположенная секция 7 экранных труб, содержащая экранные трубы 8, поднимающаяся от поворота 13 к вертикально расположенной секции 9 экранных труб, имеет угол β с уровнем горизонтали, причем упомянутый угол β находится в диапазоне от 5° до 20°. В варианте осуществления угол β находится в диапазоне от 10° до 15°.

В соответствии с аспектом изобретения система 6 экранных труб может содержать больше, чем только один поворот 13 и больше, чем только одна наклонно расположенная секция 7 экранных труб, соответственно. Другими словами, может быть два или даже более поворотов 13 в системе 6 экранных труб. Все повороты 13 могут быть расположены на одной и той же стенке 2, 3 или может быть только один поворот как на передней стенке 2, так и на задней стенке 3.

В одном варианте осуществления все экранные трубы 8 имеют одинаковый путь прохождения в котле 100.

В другом варианте осуществления некоторые экранные трубы 8 имеют путь прохождения, отличающийся от пути прохождения некоторых других экранных труб одной и той же системы 6 экранных труб. Например, некоторые трубы могут быть без поворота 13.

Фиг.2 представляет собой схематический, частично вырезанный вид сбоку химического регенерационного котла. В одном из вариантов осуществления, таком как показан на фиг.2, верхний конец 12 вертикально расположенной секции 9 экранных труб выполнен с возможностью принятия текучей среды из барабана 11.

Преимущество заключается в том, что система 6 экранных труб может быть использована в качестве пароперегревателя, который принимает насыщенный пар из барабана 11.

В варианте осуществления, показанном на фиг.2, верхний конец 12 непосредственно соединен с барабаном 11 посредством одной или более питательных труб 14. В другом варианте осуществления существует по меньшей мере одна поверхность нагрева, расположенная между барабаном 11 и системой 6 экранных труб, то есть верхний конец 12 соединен с барабаном 11 не напрямую.

Нижний конец 10 системы 6 экранных труб может быть соединен с поверхностью нагрева для дополнительного нагрева. Охлаждающая текучая среда, выходящая из системы 6 экранных труб, обычно представляет собой насыщенный пар.

Фиг.3 представляет собой схематический, частично вырезанный вид сбоку третьего химического регенерационного котла. В варианте осуществления, показанном на фиг.3, поворот 13 расположен на стороне передней стенки 2 топки 1 либо снаружи объема топки, как показано на фиг.3, либо внутри упомянутого объема топки. Преимущество конструкции такого типа заключается в том, что из-за сопротивления потока, вызываемого нижней частью 7a и верхней частью 7b наклонно расположенной секции экранных труб, дымовой газ стремится течь к пароперегревателям 5, то есть только через нижнюю часть 7a, вместо того, чтобы течь непосредственно вверх в верхнюю часть топки 1 и через суммарное сопротивление потока нижней части 7a и верхней части 7b. Результатом такого протекания потока является более эффективная теплопередача, имеющая место в пароперегревателях 5.

Нижняя часть 7a наклонно расположенной секции экранных труб, размещена под пережимом 4. Преимущество заключается в том, что длина нижней части 7a, служащей в качестве поверхности нагрева, может быть увеличена до максимума и, таким образом, теплопередача от горячей топки в охлаждающую текучая среда может быть увеличена до максимума.

В соответствии с аспектом изобретения вертикально расположенная секция 9 экранных труб расположена перед любым из пароперегревателей 5 химического регенерационного котла. Таким образом, все системы 6 экранных труб располагают перед любым из пароперегревателей 5 или перед любой другой поверхностью нагрева химического регенерационного котла. Здесь следует отметить, что все варианты осуществления наклонно расположенных секций 7 экранных труб, раскрываемые в данном описании, могут быть соединены со всеми вариантами осуществления вертикально расположенных секций 9 экранных труб, раскрываемых в данном описании. Также следует отметить, что все системы 6 экранных труб, раскрываемые в данном документе, также могут быть выполнены с возможностью функционирования в качестве пароперегревателя.

Фиг.4 представляет собой схематический, частично вырезанный вид сбоку четвертого химического регенерационного котла. Как уже было раскрыто, нижний конец 10 наклонно расположенной секции 7 экранных труб может принимать охлаждающую текучая среда из барабана 11 химического регенерационного котла 100. Также уже было раскрыто, что поворот 13 может быть расположен на передней стенке 2. В одном из вариантов осуществления нижний конец 10 системы экранных труб расположен внутри пережиме 4, как показано на фиг.4.

Преимущество заключается в более эффективной теплопередаче, имеющей место в пароперегревателях 5, подобно тому, как было описано выше в связи с фиг.3.

Другое преимущество заключается в том, что структура наклонно расположенной секции 7 экранных труб является небольшой и жесткой.

Одна или более питательных труб 14, подающих охлаждающую текучая среда в нижний конец 10, могут быть выполнены с возможностью прохождения вне топки 1, вдоль боковых сторон топки 1.

Питательная труба 14 соединена с днищем барабана 11, и поэтому охлаждающая текучая среда, подаваемая в нижний конец 10, является водой. Однако питательная труба 14 также может быть соединена с верхними частями барабана 11 для того, чтобы подавать пар в систему 6 экранных труб.

Фиг.5 представляет собой схематический, частично вырезанный вид пятого химического регенерационного котла. Этот вариант осуществления подобен варианту осуществления, показанному на фиг.1. Однако поворот 13 теперь расположен под пережимом 4.

Преимущество заключается в том, что длина наклонно расположенной секции 7 экранных труб, служащей в качестве поверхности нагрева, может быть увеличена до максимума.

Фиг.6 представляет собой схематический, частично вырезанный вид сбоку химического регенерационного котла предшествующего уровня техники. Как сразу видно, система 6 экранных труб проходит насквозь через пережим 4 и проходит во втором проходе химического регенерационного котла 100. Имеется достаточно большая длина системы 6 экранных труб, которая не нагревается дымовым газом, являясь, таким образом, неэффективной. Изобретение не ограничивается только вариантами осуществления, описанными выше, а наоборот, возможны многочисленные варианты в объеме изобретения, определяемого приводимой ниже формулой изобретения. В объеме новой концепции изобретения особенности различных вариантов осуществления и применений могут быть использованы в связи с особенностями других другого варианта осуществления или применения, или в связи с заменой особенностей другого варианта осуществления или применения.

Рисунки и соответствующее описание предназначены только для иллюстрации идеи изобретения. Изобретение может изменяться в деталях в рамках объема идеи изобретения, определяемой в формуле изобретения.

Ссылочные позиции

1 - топка

2 - передняя стенка

3 - задняя стенка

4 - пережим

5 - пароперегреватель

6 - система экранных труб

7 - наклонно расположенная секция экранных труб

7a - нижняя часть

7b - верхняя часть

8 - экранная труба

9 - -вертикально расположенная секция экранных труб

10 - нижний конец

11 - барабан

12 - верхний конец

13 - поворот

14 - питательная труба

15 - выходной коллектор

100 - химический регенерационный котел

C - охлаждающая текучая среда

Химический регенерационный котел, включает в себя топку, содержащую переднюю стенку, заднюю стенку, содержащую пережим, по меньшей мере один пароперегреватель, расположенный в верхней части топки, причем химический регенерационный котел дополнительно включает в себя систему экранных труб, содержащую наклонно расположенную секцию экранных труб, размещенную перед/под по меньшей мере одним пароперегревателем в топке, причем наклонно расположенная секция экранных труб содержит экранные трубы, поднимающиеся: либо от передней стенки к задней стенке и выполненных с возможностью поворота назад на повороте от задней стенки и прохождения наклонно вверх от задней стенки, либо от задней стенки к передней стенке и выполненные с возможностью поворота назад на повороте от передней стенки и прохождения наклонно вверх от передней стенки, и причем система экранных труб дополнительно содержит вертикально расположенную секцию экранных труб, проходящую от наклонно расположенной секции экранных труб. При этом экранные трубы вертикально расположенной секции экранных труб выполнены с возможностью прохождения параллельно по меньшей мере одному пароперегревателю в верхней части топки, причем наклонно расположенная секция экранных труб выполнена с возможностью прохождения через стенку так, что поворот располагается снаружи топки. 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Химический регенерационный котел (100), включающий в себя

- топку (1), содержащую

- переднюю стенку (2),

- заднюю стенку (3), содержащую пережим (4),

- по меньшей мере один пароперегреватель (5), расположенный в верхней части топки (1), причем химический регенерационный котел (100) дополнительно включает в себя

- систему (6) экранных труб, содержащую

- наклонно расположенную секцию (7) экранных труб, размещенную перед/под по меньшей мере одним пароперегревателем (5) в топке (1), причем

- наклонно расположенная секция (7) экранных труб содержит экранные трубы (8), поднимающиеся

(i) либо от передней стенки (2) к задней стенке (3) и выполненные с возможностью поворота назад на повороте (13) от задней стенки (3) и прохождения наклонно вверх от задней стенки (3),

(ii) либо от задней стенки (3) к передней стенке (2) и выполненные с возможностью поворота назад на повороте (13) от передней стенки (2) и прохождения наклонно вверх от передней стенки (2), и причем система (6) экранных труб дополнительно содержит

- вертикально расположенную секцию (9) экранных труб, проходящую от наклонно расположенной секции (7) экранных труб, причем

экранные трубы (8) вертикально расположенной секции (9) экранных труб выполнены с возможностью прохождения параллельно по меньшей мере одному пароперегревателю (5) в верхней части топки (1), причем наклонно расположенная секция (7) экранных труб выполнена с возможностью прохождения через стенку (2, 3) так, что поворот (13) располагается снаружи топки (1).

2. Химический регенерационный котел по п.1, в котором нижний конец (10) наклонно расположенной секции (7) экранных труб выполнен с возможностью принятия охлаждающей текучей среды из барабана (11) химического регенерационного котла (100).

3. Химический регенерационный котел по п.1, в котором верхний конец (12) вертикально расположенной секции (9) экранных труб выполнен с возможностью принятия охлаждающей текучей среды из барабана (11) химического регенерационного котла (100).

4. Химический регенерационный котел по любому из предшествующих пунктов, в котором охлаждающая текучая среда, принимаемая системой (6) экранных труб, содержит воду.

5. Химический регенерационный котел по любому из предшествующих пунктов, в котором охлаждающая текучая среда, принимаемая системой (6) экранных труб, содержит пар.

6. Химический регенерационный котел по любому из предшествующих пунктов, в котором поворот (13) расположен на передней стенке (2).

7. Химический регенерационный котел по любому из предшествующих пп. 1-5, в котором поворот (13) расположен на задней стенке (3).

8. Химический регенерационный котел по п.7, в котором поворот (13) расположен на пережиме (4).

9. Химический регенерационный котел по любому из предшествующих пунктов, в котором вертикально расположенная секция (9) экранных труб расположена перед любым из, по меньшей мере одного, пароперегревателей (5).

10. Химический регенерационный котел по любому из предшествующих пп. 1-8, в котором вертикально расположенная секция (9) экранных труб расположена между двумя пароперегревателями (5).

11. Химический регенерационный котел по любому из предшествующих пунктов, в котором наклонно расположенная секция (7) экранных труб, содержащая экранные трубы (8), поднимающиеся к повороту (13), имеет угол α к уровню горизонтали, причем упомянутый угол α находится в диапазоне от 5° до 20°.

12. Химический регенерационный котел по любому из предшествующих пунктов, в котором наклонно расположенная секция (7) экранных труб, содержащая экранные трубы, поднимающиеся от поворота (13) к вертикально расположенной секции (9) экранных труб, имеет угол β к уровню горизонтали, причем угол β находится в диапазоне от 5° до 20°.