ВОДООХЛАЖДАЕМОЕ УСТЬЕ ГОРЕЛКИ ПАРОВОГО КОТЛА Российский патент 2024 года по МПК F23D14/78 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области промышленной энергетики, а именно к устьям горелок, предназначенных для использования в паровых котлах.

Уровень техники

Из уровня техники известно выполнение устья горелки котла (RU 2243454 C1, 27.12.2004), в виде торцевой стенки котла, заполненной жароупорным бетоном, в которую установлена горелка.

Недостатками такого устья являются то, что пламенная голова горелочного устройства находится в области высоких температурных нагрузок, что приводит к быстрому выходу из строя, вызывая необходимость обслуживания и замены бетона с выводом котла из эксплуатации на время замены, приводящим к различным потерям при производстве продукции.

Раскрытие сущности изобретения

Технической задачей является создание простой и надежной водоохлаждаемого устья горелки котла, не требующего обслуживания и остановок при производстве, обеспечивающего снижение тепловой нагрузки на устье горелки и фронтальную зону котла в зоне подключения горелки, а также свободу циркуляции теплоносителя в зоне устья, увеличивающие общий ресурс оборудования.

Технический результат заключается в снижении тепловой нагрузки на устье горелки и фронтальную зону парового котла в зоне подключения горелки, отсутствии необходимости обслуживания и остановок при производстве, увеличении срока службы.

Технический результат достигается за счет того, что водоохлаждаемое устье горелки парового котла, располагаемое в передней части котла в месте крепления горелки, содержит, соединенные и образующие между собой пространство циркуляции теплоносителя, подвес, первое дно трубы жаровой, обечайку трубы жаровой переднюю и второе дно трубы жаровой, причем в поверхности обечайки трубы жаровой передней выполнены отверстия.

Кроме того, указанные части водоохлаждаемого устья горелки котла соединены между собой посредством сварки.

Кроме того, отверстия обечайки трубы жаровой передней выполнены вдоль всей длины ее поверхности на одинаковом расстоянии друг от друга.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - Водоохлаждаемое устье горелки в разобранном виде;

Фиг. 2 - Водоохлаждаемое устье горелки в собранном виде;

Фиг. 3 - Расположение водоохлаждаемого устья горелки и котла;

Фиг. 4 - Водоохлаждаемое устье горелки, установленное в котле, вид сбоку;

Фиг. 5 - Водоохлаждаемое устье горелки, установленное в котле, с показанной схемой циркуляции (стрелками) теплоносителя в котле, вид спереди;

Фиг. 6 - Водоохлаждаемое устье горелки, установленное в паровом котле с показанной схемой циркуляции (стрелками) теплоносителя через отверстия внешней обечайки, вид в изометрии.

На фигуре обозначены следующие элементы:

1 - подвес (внутренняя обечайка);

2 - дно трубы жаровой;

3 - обечайка трубы жаровой передняя (внешняя);

4 - дно трубы жаровой;

5 - отверстия в обечайке трубы жаровой передней;

6 - жаровая труба (топка) котла;

7 - водоохлаждаемое устье горелки.

Осуществление изобретения

Заявленное решение может применяться для паровых, например, трехходовых, котлов.

Ранее в конструкции котлов применялась бетонная обмуровка передней стенки (устья для горелочного устройства), что приводило к повышенным температурам на ее поверхности. Также пламенная голова горелочного устройства находилась в области высоких температур, что приводило выходу из строя. Срок службы бетонного устья горелки составляет около пяти лет, после чего требуется замена бетона с выводом котла из эксплуатации на время замены. На объектах с непрерывным технологическим процессом это приводит к потерям при производстве продукции.

Заявленное водоохлаждаемое устье 7 горелки (фиг. 1,2) включает подвес (внутренняя обечайка) 1, дно (кольцо) трубы жаровой 2, обечайку трубы жаровой переднюю (внешнюю) 3, второе дно (кольцо) трубы жаровой 4. Данные части свариваются между собой, образуя единое готовое изделие. В поверхности внешней обечайки, вдоль всей ее длины, по меньшей мере в один ряд, на одинаковом расстоянии друг от друга, выполнены отверстия 5 для доступа котловой охлаждающей воды между внутренней и внешней обечайками. Отверстия обеспечивают свободную циркуляцию котловой воды в пространстве между обечайками 1 и 3, тем самым происходит охлаждение зоны с пламенной головой горелки, находящейся внутри обечайки 1. Отверстия могут иметь расчетный диаметр 70 мм для обеспечения свободной циркуляции.

Данное водоохлаждаемое устье 7 горелки расположено в передней (фронтальной) части котла в месте крепления горелки (фиг. 3-6). Выступает в качестве анкера крепления топки котла к передней трубной решетке с функцией охлаждения пламенной головы горелки. Приваривается на начальном этапе производства к жаровой трубе (топке) 6, на которую в последствии осуществляется монтаж горелочного устройства.

На фиг. 4 показан котел с установленным в него устьем. В рабочем состоянии тело котла заполнено теплоносителем (вода). На фронтальной части котла в устье устанавливается горелочное устройство (не показано). В процессе работы горелки, вода начинает нагреваться и за счет разности плотностей нагретой воды в пристеночном слое топки и условно холодной воды в объеме котла начинается естественная циркуляция.

На фиг. 5 показана схема естественной циркуляции (стрелками) теплоносителя в котловом объеме при работающем горелочном устройстве (не показан).

На фиг. 6 показан фрагмент котла с установленным в него устьем, где теплоноситель за счет общей естественной циркуляции через отверстия во внешней обечайке поступает в пространство между внешней и внутренней обечайками. Параллельно возникает “вторичная” циркуляция внутри водоохлаждаемого устья горелки за счет нагрева поверхности подвеса 1 при работе горелки. Таким образом происходит охлаждение поверхности 1одвеса 1 и как следствие снижение температуры во внутреннем объеме подвеса, в котором установлена пламенная голова горелки.

Водоохлаждаемое устье горелки, выполненное вышеуказанным образом, обеспечивает снижение тепловой нагрузки на устье горелки и фронтальную зону котла в зоне подключения горелки, за счет свободной циркуляции теплоносителя в зоне устья за счет отверстий в обечайке, что увеличивает общий ресурс оборудования:

- отсутствие высоких температур в области основания горелки;

- нет отражения теплового излучения;

- тепловая нагрузка пламенной головы горелки снижается, независимо от нагрузки и времени работы;

- узел не требует обслуживания и остановок производства, ресурс равен сроку службы котла.

Изготавливается и собирается устье следующим образом.

На плазменной установке вырезается две полосы, в одной из которых производятся отверстия. Две полосы вальцуются с выполнением продольного шва. Два элемента выполняют роль внутренней (подвес 1) и внешней 3 обечаек узла.

Сначала сваривается подвес (внутренняя обечайка) 1 и дно трубы жаровой 2, затем сваривается полученная деталь с обечайкой трубы жаровой передней (внешней) 3, а после сваривается полученная деталь со вторым дном трубы жаровой 4. Водоохлаждаемое устье горелки готово для дальнейшего монтажа и сваривания к жаровой трубе (топке), и далее на сборку котла.

При исполнении узла в таком виде, котловая вода беспрепятственно попадает в пространство между двумя обечайками, тем самым охлаждая поверхность внутреннего «малого» кольца (подвеса). Во внутренней части «малого» кольца располагается пламенная голова горелки.

Изобретение относится к области промышленной энергетики, а именно, предназначено для использования в водогрейных котлах. Водоохлаждаемое устье горелки водогрейного котла, располагаемое в передней части котла в месте крепления горелки, содержит, соединенные и образующие между собой пространство циркуляции теплоносителя, подвес, первое дно трубы жаровой, обечайку трубы жаровой переднюю и второе дно трубы жаровой, причем в поверхности обечайки трубы жаровой передней выполнены отверстия. Отверстия обечайки трубы жаровой передней выполнены вдоль всей длины ее поверхности на одинаковом расстоянии друг от друга. Технический результат - снижение тепловой нагрузки на устье горелки, увеличении срока службы. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Водоохлаждаемое устье горелки парового котла, располагаемое в передней части котла в месте крепления горелки, характеризующееся тем, что содержит, соединенные и образующие между собой пространство циркуляции теплоносителя, подвес, первое дно трубы жаровой, обечайку трубы жаровой переднюю и второе дно трубы жаровой, причем в поверхности обечайки трубы жаровой передней выполнены отверстия.

2. Водоохлаждаемое устье горелки парового котла по п.1, характеризующееся тем, что указанные части водоохлаждаемого устья горелки котла соединены между собой посредством сварки.

3. Водоохлаждаемое устье горелки парового котла по п.1, характеризующееся тем, что отверстия обечайки трубы жаровой передней выполнены вдоль всей длины ее поверхности на одинаковом расстоянии друг от друга.