Устройство для охлаждения парового объема барабана между уровнем воды и барботажно-промывочным устройством Российский патент 2019 года по МПК F22B37/22 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для расхолаживания паром соседних котлов котельных барабанов при переменных режимах эксплуатации котлов (при остановах, разгрузках и др.).

Уровень техники

Известно, устройство для парового охлаждения паром соседних котлов барабанов, состоящее из 2х распределительных коллекторов в паровом объеме барабана, расположенных перед дырчатым пароприемным устройством, и 2х коллекторов, находящихся в водяном объеме барабана [1].

Недостатком данного устройства является плохое охлаждение парового объема барабана выше уровня воды до барботажно-промывочного устройства (БПУ).

Известно принятое в качестве прототипа заявленного изобретения устройство для охлаждения паром котельного барабана с сепарационными устройствами в виде дроссельного потолка, барботажной промывки и циклонов, содержащее распределительные коллекторы с патрубками, один из которых расположен в верхней части парового объема, другой в нижней части водяного объема [RU 2059922 F22В 37/22 1995.01 [2].

Описание работы прототипа

Устройство для охлаждения котельного барабана паром с сепарационными устройствами, выполненными в виде дроссельного потолка, листов барботажной промывки, коробов слива промывочной воды с барботажных устройств и циклонов с поддонами, содержит распределительные коллекторы, расположенные не менее, чем по два в верхней части парового объема под дроссельным потолком, в нижней части парового объема под листами барботажной промывки, в нижней части водяного объема под циклонами. Распределительные коллекторы снабжены направляющими патрубками с углом выхода пара к продольной оси барабана 45°<α<90°, а пар от постороннего источника подается через линии подвода пара.

Для охлаждения барабана котла после его останова через линии подвода пара подается насыщенный пар из барабанов соседних работающих котлов ко всем распределительным коллекторам. Через отверстия направляющих патрубков пар истекает в пристенную область барабана, где и осуществляется теплообмен между стенкой барабана и паром.

Подача пара через два коллектора позволяет приблизить струи пара к стенке, направить поток пара в одном направлении и уменьшить шаг между направляющими патрубками примерно в 2 раза при сохранении диаметра распределительного коллектора. Шаг между патрубками при этом уменьшается с 1,5 до 0,5-0,75 м, что позволяет более равномерно охлаждать стенку.

Использование двух коллекторов позволяет организовать общий поток пара в каждой половине барабана в разных направлениях, при этом образуется замкнутое движение пара, что позволяет интенсивно включить в теплообмен наряду с посторонним, собственный пар котла.

Таким образом, установка двух коллекторов позволяет более интенсивно и равномерно охлаждать стенки барабана, а также выполнить устройство более компактным.

Недостатком данного технического решения является низкая эффективность работы распределительных коллекторов, находящихся под барботажно-промывочным устройством, так как пар к центральной части барабана через направляющие патрубки может поступать только на длине в промежутках между сливными коробами, которая например, для котла ТПЕ-223, составляет приблизительно 44% от длины барабана, а 56% занимают сливные короба. Кроме того, из-за того, что угол выхода пара из отверстий направляющих патрубков составляет 45°<α<90° к оси барабана, струи пара плохо проникают в пространство за сливными коробами. По этой причине участки барабана за сливными коробами практически не охлаждаются.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является повышение маневренности котлов при переменных режимах эксплуатации (при останове, разгрузке и др.), достигаемое за счет повышения эффективности охлаждения участка барабанов котлов между уровнем воды и отметкой листов барботажно-промывочного устройства равной приблизительно 450 мм. Техническим результатом изобретения является обеспечение более интенсивного охлаждения металла стенок барабана в его средней части и исключение зон, не охлаждаемых паром с целью повышения надежности барабанов. Решение указанной задачи и достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что в барабане котла размещается устройство для охлаждения паром сторонних источников при остановах котлов парового объема барабана выше уровня воды и до отметки барботажно-промывочных устройств с сепарационными устройствами в виде внутрибарабанных циклонов, барботажно-промывочных устройств со сливными коробами, содержащее два распределительных коллектора, при этом согласно изобретению данные коллекторы располагаются над сливными коробами барботажно-промывочных устройств, а пар через направляющие патрубки, пропущенные через отверстия, прорезанные в соответствующих глухих листах между сливными коробами, подается в пространство между сливными коробами, что позволяет уменьшить расстояние между вытекающей струей и телом барабана до 80 мм (0,05 Д_б), где Д_б - диаметр барабана. При этом выпускные отверстия направляющих патрубков установлены на середине паровой высоты так, что их ось расположена под углом 15° к оси барабана, за счет чего вытекающие из них струи пара способны проникать в пространство за сливными коробами, что позволяет увеличить интенсивность охлаждения металла и исключить зоны, не охлаждаемые паром.

Краткое описание чертежей

На чертеже фиг. 1 показан поперечный разрез барабана с устройствами парового охлаждения. На фиг. 2 показан продольный разрез барабана по А-А и Б-Б. На фиг. 3 показан продольный разрез барабана по Г-Г. На фиг. 4 показан направляющий патрубок, на фиг. 5 показан разрез по Д-Д и направление вытекания струй пара из патрубков, на фиг. 6 показан местный вид расположения коллектора расхолаживания и направляющего патрубка.

Обозначения:

1. Барабан

2. Внутрибарабанный циклон

3. Поддон

4. Колпак циклона

5. Барбатажно-промывочное устройство

6. Сливные короба

7. Короб подвода питательный воды

8. Сливной короб питательной воды

9. Дырчатый пароприемный лист

10. Штатные распределительные коллекторы

11. Штуцеры

12. Распределительный коллектор

13. Направляющие патрубки

14. Глухие листы

15. Патрубки подвода пароводяной смеси.

Подробное описание изобретения

Внутрибарабанные сепарационные устройства, показанные на фиг. 1, содержат внутрибарабанные циклоны 2 с поддонами 3 и патрубками подвода пароводяной смеси 15, барботажно-промывочное устройство 5, сливные короба 6, дырчатый пароприемный лист 9. Кроме того, на фиг. 1 показаны штатные распределительные коллекторы 10 со штуцерами 11.

Над сливными коробами устанавливаются два распределительных коллектора 12, с направляющими патрубками 13, которые заведены в паровой объем пространства барабана между сливными коробами. Для этой цели в глухих листах 14 между сливными коробами прорезаются отверстия на 5 мм больше диаметра штуцера. Штуцера имеют выпускные отверстия ∅ 4-6 мм, оси которых располагаются под углом 15° к оси барабана. Кроме того, для более равномерного охлаждения барабана штуцеры заведены между коробами на середину высоты парового объема, т.е. на 225 мм выше уровня воды в барабане. Распределительные коллекторы располагаются приблизительно на 20 мм выше уровня воды на листах барботажно-промывочного устройства, для исключения заужения входных сечений сливных коробов.

Описание работы устройства по охлаждению барабана

Устройство охлаждения парового объема барабана между уровнем воды и барботажно-промывочным устройством работает следующим образом.

Пар на охлаждение верхней части парового объема и нижней части ниже уровня воды подается через штатные распределительные коллектора. Пар на охлаждение барабана выше уровня воды и до отметки барботажно-промывочного устройства подается через два распределительных коллектора, подключенных к линии подвода пара сторонних источников. Пар через направляющие патрубки поступает в пространство между сливными коробами. Благодаря тому, что паровыпускные отверстия патрубков находятся на расстоянии равном 80 мм от тела барабана, происходит интенсивное охлаждение паром металла средней части барабана. Кроме того, за счет того, что патрубки имеют такую длину, что паровыпускные отверстия располагаются на середине высоты парового объема (приблизительно 225 мм), в результате чего происходит равномерное охлаждение всей стенки барабана по высоте. За счет расположения направляющих патрубков вблизи тела барабана и вытекания струй пара под углом 15° к оси барабана, создаются благоприятные условия охлаждения тела барабана за сливными коробами за счет движения пара через каналы за сливными коробами. Все это вместе взятое приводит к тому, что происходит интенсивное охлаждение струями пара всего металла барабана между уровнем воды и листами БПУ, для исключения зон, не охлаждаемых паром.

Промышленная применимость

Устройство для охлаждения парового объема барабана между уровнем воды и барботажно-промывочным устройством согласно патентуемому изобретению отвечает условию «промышленная применимость». Сущность технического решения раскрыта в формуле, описании и чертеже достаточно ясно для понимания и промышленной реализации соответствующими специалистами на основании современного уровня техники в области теплоэнергетики.

Список источников

1. РД 34.26.517-96. Типовая инструкция по останову барабанного котла с использованием устройств ускоренного расхолаживания. - М.: СПО ОРГРЭС, 1997 г.

2. Патент 2059922. Устройство для охлаждения паром котельного барабана /Н.А. Никифоров; заявитель и патентообладатель Акционерное общество открытого типа по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей «Уралтехэнерго» // заявл. №9393057469, опубл. 28.12.1993.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для расхолаживания паром сторонних источников котельных барабанов при переменных режимах эксплуатации котлов (при остановах, разгрузках и др.). Установка содержит устройство для охлаждения паром сторонних источников, при остановах котлов, парового объема барабана выше уровня воды и до отметки барботажно-промывочных устройств с сепарационными устройствами в виде внутрибарабанных циклонов (2), барботажно-промывочных устройств (5) со сливными коробами (6), содержащее два распределительных коллектора (12), подключенных к линии подвода пара сторонних источников. Данные коллекторы (12) располагаются над сливными коробами (6) барботажно-промывочных устройств (5), а пар через направляющие патрубки (13), пропущенные через отверстия, прорезанные в соответствующих глухих листах (14) между сливными коробами, подается в пространство между сливными коробами (6), что позволяет уменьшить расстояние между вытекающей струей и телом барабана до 0,05 Д_б, где Д_б - диаметр барабана. При этом выпускные отверстия направляющих патрубков (13) установлены на середине паровой высоты так, что их ось расположена под углом 15° к оси барабана, за счет чего вытекающие из них струи пара способны проникать в пространство за сливными коробами (6), что позволяет увеличить интенсивность охлаждения металла и исключить зоны, не охлаждаемые паром. Технический результат - обеспечение более интенсивного охлаждения металла стенок барабана в его средней части и исключение зон, не охлаждаемых паром с целью повышения надежности барабанов. 6 ил.

Устройство для охлаждения паром сторонних источников при остановах котлов, парового объема барабана выше уровня воды и до отметки барботажно-промывочных устройств с сепарационными устройствами в виде внутрибарабанных циклонов, барботажно-промывочных устройств со сливными коробами, содержащее два распределительных коллектора, подключенных к линии подвода пара сторонних источников, отличающееся тем, что данные коллекторы располагаются над сливными коробами барботажно-промывочных устройств, а пар через направляющие патрубки, пропущенные через отверстия, прорезанные в соответствующих глухих листах между сливными коробами, подается в пространство между сливными коробами, что позволяет уменьшить расстояние между вытекающей струей и телом барабана до 0,05 Д_б, где Д_б - диаметр барабана; при этом выпускные отверстия направляющих патрубков установлены на середине паровой высоты так, что их ось расположена под углом 15° к оси барабана, за счет чего вытекающие из них струи пара способны проникать в пространство за сливными коробами, что позволяет увеличить интенсивность охлаждения металла и исключить зоны, не охлаждаемые паром.