Дымовая труба Советский патент 1992 года по МПК F23J13/06 

Изобретение относится к области энергетики и можеч быть использовано при сооружении дымсшых труб для отвода уходящих газов от энергетических котлов и газотурбинных установок.

Наиболее близким техническим решением и достигаемому результату к заявляемому объекту является дымовая, труба, содержащая прижимную футеровку и сообщенная нижней частью с газоходами высокотемпературных и низкотемпературных газов, которые размещены на одном уровне ввода в ствол.

При этом труба по оси сообщена с газоходами высокотемпературных газов через дополнительно установленную конфузор- ную вставку.

Высокотемпературные продукты сгорания с температурой 230-260°С (от пиковых котлов) в дымовую трубу поступают через конфузор по оси ствола. Низкотемпературные газы с температурой 140-160°С (от энергетических котлов), выходя из газоходов, омывают снаружи конфузорную вставку

и, поднимаясь вдоль внутренней поверхности футеровки, отжимают высокотемпературные газы от последней к оси ствола, защищая его от контакта с высокотемпературными газами.

Недостатками данной дымовой трубы являются: невозможность ее надежной рабо- ты при отводе через конфузорную вставку газов, уходящих из газотурбинной установки При высоком расходе уходящих из газотурбинной установки высокотемпературных газов (450-550°С) эффект отжатия их от футеровки кольцевым потоком низкотемпературных газов ухудшается.

При этом сразу на выходе из конфузора происходит перемешивание потоков высокотемпературных и низкотемпературных газов, и вышерасположенная Футероск газоотводящего ствола начиняет омываться высокотемпературным потоком разрушаю щим газоотводящий сгвол (образование трещин, неплотностей), что снижав долговечность дымовой трубы

со

с

XJ со

GO

ю

4Ь GJ

Возникновение в период пуска и останова газотурбинной установки в газоотво- дящем стволе дополнительных температурных напряжений, которые усугубляют разрушение элементов дымовой трубы при резком нагреве и расхолаживании газоотводящего ствола.

Неравномерное смывание (как по высоте, так и периметру) конфузорной вставки низкотемпературными газами, что приво- дит к дополнительному увеличению в ней температурных напряжений и разрушению вставки.

Невозможность отвода высокотемпературных газов (более 450°С) после газотур- бинной установки при остановленных энергетических котлах (при отсутствии низкотемпературных газов). В этом случае нарушается изоляция высокотемпературных газов от газотурбинных установок от внут- ренней поверхности газоотводящего ствола, что приводит к газовой коррозии материала трубы, окалинообразованию на ее поверхности и к разрушению.

Цель изобретения - повышение надеж- ности дымовой трубы при совместном отводе высокотемпературных и низкотемпературных газов.

Указанная цель достигается тем, что в дымовой трубе, содержащей газоотводя- щий ствол с газоходами высокотемпературных и низкотемпературных газов, заключенный с образованием проходного вентилируемого пространства в несущую оболочку, в цокольной части газоотводяще- го ствола с зазором установлен стакан с двойным дном, где верхнее дно выполнено в виде пандуса и сопряжено через окно в стенке стакана с газоходом высокотемпературных газов, а газоход низкотемператур- ных газов введен в междонное пространство через перфорированную стенку Стакана, при этом в нижнем дне стакана выполнены отверстия с заслонками.

Ввод высокотемпературных и низко- температурных газов на различном уровне в газоотводящий ствол, т.е. уровень воды низкотемпературных газов энергетических котлов ниже уровня ввода высо котемпера турных газов ГТУ позволяет улучшить омы- вание внутренней поверхности газоотводящего ствола низкотемпературными газами и повысить эффект отжатая высокотемпературных газов от стенки газоотводящего ствола.

Подача атмосферного воздуха в поток низкотемпературных газов снижает температуру последних, что повышает эффективность защиты внутренней поверхности газоотводящего ствола от разрушения (от

пережогь), особенно при останове энергетических котлов (отсутствие низкотемпера- турных газов). Ввод газохода низкотемпературных газов в междонное пространство стакана обеспечивает равномерное омывание выходной части стакана по всему зазору между оболочкой стакана и газоотводящего ствола. При этом исключается контакт высокотемпературных газов с внутренней поверхностью газоотводящего ствола и предотвращается смешение высокотемпературных и низкотемпературных газов в пристенном пограничном слое потока, омывающего внутреннюю поверхность газоотводящего ствола, что в свою очередь исключает увеличение температуры стенки ствола и предотвращает разрушение.

Вентиляционные отверстия в нижнем дне стакана обеспечивают подсос в междонное пространство стакана холодного воздуха, который перемешиваясь с низкотемпературными газами более интенсивно охлаждают газоотводящий ствол при пиковых нагрузках газовых турбин, а также в случае прекращения подачи низкотемпературных газов от энергетических котлов.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена конструкция заявляемой дымовой трубы.

Дымовая труба включает несущую железобетонную оболочку 1, установленный внутри нее в образованием проходного вентилируемого пространства 2 газоотводящий ствол 3, сопряженный с газоходами высокотемпературных и низкотемпературных газов. В цокольной части газоотводящего ствола 3 установлен с зазором 4 стакан 5 с двойным дном. Верхнее дно 6 стакана 5 выполнено в виде пандуса, сопряженного через окно в стенке стакана с газоходом высокотемпературных газов 7. Газоход низкотемпературных газов 8 введен в междонное пространство 9 через перфорированную стенку стакана 5. В нижнем дне 10 стакана 5 выполнены отверстия 11 с заслонками 12.

Предлагаемая дымовая труба работает следующим образом.

Высокотемпературные газы (450- 550°С), уходящие из газовой турбины, по газоходу 7 поступают через стакан 5 внутрь газоотводящего ствола3 и движутся по центральной его части. Низкотемпературные г азы (11С-150°С) от энергетических котлов по газоходу 8 поступают через междонное пространство 9, перфорированную стенку стакана 5 и зазор 4 в пограничный слой 13 газоотводящего ствола 3.

Низкотемпературные газы, омывающие верхнее дно 6 стакана 5, сам стакан и внутрентою поверхность газоотводящего ствола 3, охлаждают последние и предотвращают контакт высокотемпературных газов с внутренней поверхностью газоотводящего ствола 3, исключая образование газовой коррозии материала газоотводящего ствола и стакана с пандусом.

При пиковых нагрузках газовых турбин (на номинальном режиме) для обеспечения безопасных значений температур стенок ствола, пандуса и стакана, открываются заслонки 12 и через отверстия 11 в междонное пространство 9 эжектируется холодный воздух из проходного вентилируемого пространства 2,

Холодный воздух смешиваясь с низкотемпературными газами более интенсивно охлаждают стенки пандуса стакана и-газоотводящего ствола, предотвращая температурные разрушения последних.

При отключенных энергетических котлах (отсутствие низкотемпературных газов) и работающих газовых турбинах охлаждение газоотводящего ствола осуществляется только холодным воздухом, который поступает в пограничный слой 13 между потоком высокотемпературных газов и внутренней поверхностью газоотводящего ствола 3.

При отключенных газовых турбинах (отсутствие высокотемпературных газов) и работающих энергетических котлах заслонки 12 закрываются и подача холодного воздуха через отверстия 11 прекращается, В этом режиме вентиляция стенок, газоотводящего ствола 3 низкотемпературными газами (110-150°С) обеспечивает более продолжительное время остывания газоотводящего ствола, который в перерывах между пусками газовых турбин не будет охлаждаться до температуры точки росы, благодаря чему предотвращается процесс низкотемпературной коррозии стенок газоотводящего ствола.

Кроме того снижается интенсивность изменения перепада температур стенок ствола и как правило температурные напряжения и образование трещин. 5Ширина зазора между оболочкой стакана и газоотводящего ствола выбирается из условия равенства плотностей потока импульса высокотемпературных и низкотемпературных газов для наименьшего

0 перемешивания этих потоков в области пограничного слоя 13 и максимального распространения кольцевой струи низкотемпературных газов вдоль внутренней стенки газоотводящего ствола по ее вы5 соте.

Количество и диаметр отверстий 11, выполненных в нижнем дне 10 стакана 5 выбираются из условия равномерного распределения холодного потока воздухл

0 по периметру газоотводящего ствола 3 и обеспечения охлаждения стенок до безопасных значений при пиковых нагрузках газовых турбин и недостаточности расхода уходящих газов энергетических котлов.

5

Формула изобретения Дымовая труба, содержащая заключенный в несущую оболочку. газоотводящий ствол с газоходами высокотемпературных и

0 и (зкотемпературных газов, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, она снабжена стаканом с двойным дном и перфорированной стенкой, установленным б цокольной части газоотводящего

5 ствола, при этом верхнее дно выполнено в виде пандуса и через окно в стенке стакана соединено с газоходом высокотемпературных газов, газоход низкотемпературных газов соединен через перфорированную

0 стенку с междонным пространством, нижнее дно выполнено с отверстиями с заслонками, а ствол установлен в оболочке с зазором.

Использование: изобретение относится к энергетике и может быть использовано при сооружении дымовых труб для отвода уходящих газов от энергетических котлов и газотурбинных установок. Сущность: в цокольной части газоотводящего ствола установлен стакан с двойным дном. Верхнее дно выполнено в виде пандуса и сопряжено через окно в стенке стакана с газоходом высокотемпературных газов. Газоход низкотемпературных газов введен в междонное пространство через перфорированную стенку стакана. В нижнем дне стакана выполнены отверстия с заслонками. 1 ил.