Сепарационное устройство Советский патент 1992 года по МПК F22B37/26 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для сепарации пара в паровых котлах.

Известны сепарационные устройства для разделения пароводяной смеси в барабанах паровых котлов, содержащие циклоны 1

Это единственное внутрибарабанное устройство, обеспечивающее работу котлов на питательной воде повышенного солесо- держания и котловой воде закритического по набуханию и вспениванию солесодержа- ния. Для обеспечения проходов вдоль барабанов, получения возможности размещения большего количества циклонов применена такая компоновка, при которой циклоны разме цаются вдоль боковых образующих барабанов. Однако в этом случае доступ к месту соединения циклонов с коробами особенно в барабанах малого диаметра затруднен или невозможен, в связи с этим при сборке могут возникнуть неплотности о сочленениях, которые пагубно ска- зываются на качестве пара, т. к. гидравлическое сопротивление циклонов составляет несколько сотен кгс/см и даже через незначительные зазоры в барабан поступает неотсепарированный пар. Высота циклонов по РД также ограничивается тем обстоятельством, что они смещены к боковым образующим барабана.

Для котлов низкого давления, где в барабан выносится особо большое количество воды, а диаметр барабана часто равен или меньше 1000 мм внутрибарабанные циклоны по вышеуказанному РД вообще неприменимы, т. к. вода по стенкам поступает не только к нижнему, но и к верхнему срезу циклонов и далее в паровой объем.

Для исключения этих недостатков предложено сместить циклоны к продольной оси барабана. В результате увеличивается высота цилиндрической части циклонов, расположенной выше подводящего патрубка и тем самым повышаЪтся допустимая нагрузка и качество пара. Такое решение сделало возможным применить в опытном порядке внутрибарабанные циклоны даже для стандартного для промэнергетики барабана диаметром 1000мм при низком давлении пара ( кгс/см2), когда парогенерирующие трубы выносят в циклоны весьма большое количество воды 2 Однако и в этом случае были изготовлены и испытаны только опытные образцы, т. к. барабан оказался более загроможденным циклонами, распределительными коробами, подводящими патрубками, что при необходимости периодически осматривать трубы, подведенные к барабану, требует точных сочленений в барабанах

и высококачественных сборочных работ, не свойственных котельной практике, организовать которые в условиях барабанов малого диаметра практически невозможно.

Наибольшая технологичность сборки

группы циклонов в барабане достигается если количество циклонов минимально и, наоборот, единичная производительность наибольшая и если для подвода пароводя0 ной смеси используется лишь один патрубок на каждый циклон. В этом случае подводящий патрубок занимает значительную часть высоты циклона, что отрицательно сказывается на его работоспособности,

5 так как эффективность сепарации определяется высотой цилиндрической части циклонов, расположенной выше подводящего патрубка, выраженной числом диаметров циклона, По а. с. 340833 это два диаметра.

0 Сепарационное устройство по а с. 340833 не обеспечивает высокую экономичность котла из-за того, что внутрибарабанные циклоны с распределительными коробами и подводящими патрубками загромождают

5 барабан, особенно его центральную часть, которая используется для монтажа и обслуживания. Даже малейшие неплотности в сочленении циклонов, коробов и патрубков при большом гидравлическом сопротивле0 нии системы и невозможности надежно проконтролировать качество сборки приводят к недопустимому ухудшению вырабатываемого пара, что исключает возможность применения внутрибарабанных циклонов в

5 котлах низкого давления с барабанами малого диаметра и ведет к увеличению продувок котловой воды Сепарационные же устройства другого типа не работают при закритических солесодержаниях котловой

0 воды и, следовательно, не обеспечивают нормативную продувку.

Целью изобретения является повышение экономичности работы котла за счет уменьшения продувок котловой воды вслед5 ствии повышения качества сепарации.

Указанная цель достигается всепараци- онном устройстве для разделения пароводяной смеси, включающем установленные в барабане котла распределительный короб и

0 соединенные с ним циклоны, при этом циклоны снабжены тангенциальными соплами подвода паровоздушной смеси. Циклоны закреплены в стенках короба таким образом, что их части, содержащие сопла, распо5 ложены внутри короба.

Такое решение снимает ограничение на количество сопел, которые обеспечивают тангенциальный подвод пароводяной смеси, они распределяются по окружности и тем самым-уменьшается по высоте участок

циклона, занимаемый сопловым аппаратом. За этот счет увеличивается рабочая высота циклона. Снимается ограничение по количеству, уменьшению диаметра циклонов и потому независимо от их положения в барабане, диаметры могут быть выбраны так, чтобы высота рабочей части составляла необходимое количество диаметров. Такие циклоны в качестве сепараторов пара могут использоваться даже для барабанов малого диаметра ( :S 1000 мм) котлов низкого давления. Компактность конструкций позволяет располагать через перегородку параллельную оси барабана ступень испарения с внутрибарабанными циклонами, так как такая ступень в барабане занимает меньшую долю et о поперечного сечения.

Сопоставительный анализ предлагаемого изобретения и прототипа позволяет сделать вывод, что новым является закрепление циклонов, снабженных тангенциальными соплами подвода паровоздушной среды, в верхней и нижней крышках короба. т. е. расположение подводящих сопел внутри короба, что позволяет отказаться от патрубков, соединяющих короб с циклонами, и тем самым повысить качество сепарации. По мнению авторов вышеперечисленные признаки обеспечивают изобретению соответствие критерию новизна.

Совокупность известных и новых признаков позволяет, как уже отмечалось, повысить качество сепарации пара, что приводит к сокращению величины продувок котловой воды и тем самым увеличивает экономичность котла.

Сепарационных устройств для разделения пароводяной смеси, содержащих признаки, сходные с отличительными признаками предполагаемого изобретения не обнаружено при изучении других анало- гичныхтехнических решений в данной области техники. Таким образом, заявляемое сепарационное устройство для разделения паровоздушной среды отвечает критерию существенные отличия.

На фиг. 1 показан поперечный и продольный разрезы барабана: на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Барабан 1 разделен перегородкой 2 на первую 3 и вторую 4 ступени испарения. Котел питается водой через трубу 5. Подпитка последующей ступени из предыдущей осуществляется по перепускной трубе 6. Пароводяная смеси подается в первую ступень трубами 7, во вторую трубами 8. Циркуляция воды обеспечивается опускными трубами соответственно 9 и 10,

Пар в первой ступени испарения распределяется вдоль барабана и сепарируется с помощью дырчатого потолка 11 и жалю- зийного сепаратора 12. В участке барабана, относящемся ко второй ступени испарения А установлен распределительный короб 13, в котором крепятся циклоны 14 так. что сопловой аппарат в виде тангенциальных патрубков 15 оказывается в пределах распределительного короба. Отсутствие связи между стенками короба и циклонами

0 позволяет вместо одиночных патрубков 15 применить рассредоточенный по окружности сопловой аппарат, уменьшить его высоту, а также длину патрубков 15 и напротив увеличить высоту рабочей части циклонов,

5 находящейся над сопловым аппаратом. С приближением к стенке барабана и уменьшением высоты диаметр циклонов уменьшается и сохраняется условие/чтобы рабочая часть сепаратора по высоте превы0 шала два его диаметра Количество циклонов и их возможная производительность о этом случае ограничивается лишь условиями их приварки к верхней 16 и нижней 17 крышкам распределительного короба.

5 Для окончательной сепарации пара последующей ступени испарения также используются жалюзийные сепараторы 12 с дырчатым потолком 11.

Пар из барабана отводится трубопрово0 дом 18.

Предлагаемое сепарационное устройство действует следующим образом.

Барабан 1 котла питается водой через первую ступень испарения по трубе 5.

5 Пароводяная смесь поступает в первую ступень испарения по трубам 7, и в основном, разделяется на пар и воду в объеме 3, под воздействием дырчатого потолка 11, распределяющего паровую нагрузку по обь0 ему. Пар проходит окончательную сепарацию в жалющийном сепараторе 12 и покидает барабан через трубопровод 18.

Котловая вода первой ступени питает вторую ступень 4 по трубе 6. Пароводяная

5 смесь во вторую ступень испарения поступает по трубам 8, попадает в распределительный короб 13, где расположены сопловые аппараты группы циклонных сепараторов пара 14, укрепленных в верхней

0 16 и нижней 17 стенках распределительного короба. Пароводяная смесь, в циклонах закручивается, разделяется на пари воду, распределяясь по соплам циклонов, уменьшающихся по диаметру и высоте по

5 мере приближения к боковой образующей барабана, но сохраняющих при этом эффективность, так как эффективность определяется соотношением высоты рабочей части над сопловым аппаратом и диаметром циклона. Пароводяная смесь полностью поступает в сопловой аппарат, так как он расположен в пределах распределительного короба, что гарантирует технологическую надежность циклонов Пар из циклонов поступает под общий жалющийный сепаратор и дырчатый потолок и, смешавшись с паром предыдущей ступени испарения, покидает барабан по трубе 18. Контур циркуляции первой ступени испарения замыкается опускной трубой 9, второй ступени - трубой 10.

Технико-экономические преимущества предлагаемого сепарационного устройства подтверждаются следующими данными и расчетом.

Допускаемое солесодержание котловой воды применительно для промышленных котлов низкого давления с внутрибарабан- ными устройствами (в том с циклонами по ОСТ 24.838,17-74) при диаметре барабана D8H 1000 мм, составляет 4 500 мг/кг.

Предлагаемое сепарационное устройство может эффективно работать Нри соле- содержании котловой воды до SK в.10000 мг/кг, следовательно величина продувки может быть уменьшена в два раза. Если максимально допустимый процент1 продувки для промышленных котлов составляет 10%, то на котлах с высоким солесодержанием питательной воды (S п,в 500 мг/кг)

он может быть уменьшен вдвое, т. е. на 5%.

Снижение продувки на 1 %, например, в

серийном котле типа ДЕ-25-14ГМ обеспечивает годовую экономию 2,4 тыс.руб.

Годовой выпуск котлов типа ДЕ-25- 14ГМ на Бийском котельном заводе составляет порядка 300 котлов в год, а к настоящему времени уже выпущено около

2.000 котлов.

Если реконструкцию с применением предлагаемого устройства выполнить только на 100 котлах, то это обеспечит годовую экономию Ди в размере:

,4 х5 х ,0 тыс.руб.

Формула изобретения

Сепарационное устройство, содержа- щее расположенные в барабане котла распределительный короб и подключенные к последнему циклоны, снабженные каждый тангенциальными патрубками, размещенными на части их длины, отличающее с- я тем, что, с целью повышения экономичности путем уменьшения величины продувки, циклоны указанной частью длины, снабженной патрубками, расположены в распределительном коробе и скреплены с его стенками.

Использование: устройства для сепарации пара в паровых котлах. Сущность изобретения: в стенках (16, 17) распределительного короба (13), установленного в барабане (1) котла, крепятся циклоны (14) с тангенциальными патрубками подвода паровоздушной смеси. Циклоны