Способ получения многократной циркуляции испаряемой жидкости в турбокотле Советский патент 1939 года по МПК F22B27/12 

При предлагаемом способе получения многократной циркуляции испаряемой жидкости в турбокотле к центральному барабану, составляющему часть полого вала, присоединен пучок петлеобразных кипятильных труб, расположенных преимущественно в осевых плоскостях.

Испаряемая жидкость направляется навстречу тепловому потоку через означенные трубы с повторным возвратом ее в заполненное жидкостью пространство центрального барабана. Для получения свободной цилиндрической поверхности испарения жидкости и для получения необходимой скорости циркуляции центральному барабану с присоединенным к нему пучком труб сообщается требуемое число оборотов.

Для защиты барабана и вала от действия высоких температур, а также для экранирования топочной камеры с целью создания в ней высоких тепловых напряжений, барабан может быть сплошь экранирован

трубами, продольно расположенными и укрепленными на нем.

На чертеже фиг. 1 изображает схему устройства турбокотла для осуществления способа получения многократной циркуляции испаряемой жидкости в турбокотле; фиг. 2- поперечный разрез экрана барабана; фиг, 3 - продольный разрез его; фиг. 4 - схему экранирования топочной камеры; фиг. 5--то же в другой форме выполнения; фиг. 6-крепление экранных труб на барабане; фиг. 7 - продольный вид экранированного барабана внутри пучка; фиг, 8 - поперечный вид его.

На общем валу турбокотла находятся вращающийся котельный пучок и турбина. Вал в части котельного пучка представляет барабанный, ротор, выполняющий функции центрального барабана турбокотла. Котельный пучок состоит из присоединенных к барабану / петлеобразных кипятильных труб 2, расположенных преимущественно в осевых плоскостях, труб кипящего экономайзера 3 и пароперегревателя 4. Трубы пароперегревателя 4 Соединены с коробкой 5, откуда перегретый пар поступает через полый вал 6 в турбину 7. Ротор турбины может быть образован несущими рабочие лопатки спаренными дисками 8, 9, ограничивающими центральное паровое пространство 10 по обеим сторонам неподвижной диафрагмы //. По выходе из турбины пар конденсируется в конденсаторе 12 и через питательную линию 13 конденсат испаряемой жидкости поступает в коробку 14, откуда осуществляется питание экономайзера. Кольцевая топка расположена между барабаном с котельным пучком и воздушным подогревателем 16. Топливо подается форсунками 17 в кольцевое топочное пространство 15. Газы, пройдя кипятильный и экономайзерный пучки, поступают в воздухоподогреватель 16 и затем в дымовую трубу 18. Воздух подается вентилятором 19, расположенным на валу турбокотла. Свободный конец 20 вала 6 со стороны турбины служит для соединения с приводимым двигателем (генератором, воздуходувкой, воздушным винтом и т. д.). Через другой конец 21 вала может быть осуществлена продувка котла.

Таким образом осуществляется направл ение испаряемой жидкости навстречу тепловому потоку через петлеобразные кипятильные трубы 2 с повторным возвратом ее-в заполненное жидкостью пространство центрального барабана /.

При вращении ротора турбокотла в барабане / создается давление пара вследствие разности удельных весов жидкости в питающей трубе экономайзера и эмульсии и пара в приключенной к барабану трубе экономайзера и самом бара.бане. Питание котла и работа турбины полностью автоматизированы и регулируются подачей топлива в топку. При этом возможно либо регулирование подачи топлива от руки для агрегата с переменным числом оборотов, либо от скоростного регулятора для агрегата с постоянным числом оборотов

(при работе на электрический генератор. Автоматическое саморегулирование агрегата происходит следующим образом. При определенном режиме агрегат имеет определенное число оборотов, давление пара, уровень жидкости в барабане и т. д. При изменении режима, например, при уменьщении подачи топлива уменьшается количество вырабатываемого пара. Давление пара перед турбиной, как при дроссельном регулиро,вании, уменьшается пропорционально расходу пара (мощности). Этому будет соответствовать уменьшение разности удельных весов жидкости с одной стороны, эмульсии и пара - с другой, вследствие уменьшения количества передаваемого тепла, а также вследствие изменения слоя жидкости в барабане.

Работа циркуляционных петлеобразных труб 2 также обеспечивается разностью удельных весов жидкости в трубах.

Тип турбины может быть изменен для особенно мощных агрегатов и для облегчения веса. В этих случаях может быть взята двухроторяая турбина-ротор с котельным пучком на пониженное и другой ротор на повышенное число оборотов, с работой через редуктор на общий вал. Для наиболее мощных агрегатов может оказаться удобным осуществление топки в камере под ротором, причем котельный пучок в этом случае может занимать всю длину барабана.

Агрегат является весьма компактным и легким и особенно подходит для транспортных целей.

При необходимости осуществить конденсацию воздухом (например, для самолета) можно в качестве рабочего тела взять не воду, а ртуть (не бинарный цикл, а одинарный с ртутным паром). В этом случае конденсация будет осуществляться при температурах 150-200°, вследствие чего в несколько раз сократятся необходимые размеры поверхности конденсатора при достаточно высоком коэфициенте полезного действия.

Для защиты барабана / стенка его покрывается прилегающими друг

к другу экранными трубами 22, продольно расположенными во всю длину топочного пространства (фиг. 2, 3). Эти трубы снабжены короткими вваренными трубами 23 и 24 меньшего диаметра, из которых трубы 23 являются питающими, а трубы 24 - сливными. Трубы 23, 24, после укладки экранных труб 22 на барабан, вальцуются в соответствующих отверстиях барабана. Вследствие разности удельных весов жидкости в питающих трубах 23 и пароводяной смеси в сливных трубах 24 под влиянием вращения создается достаточная движущая сила циркуляции. Для придания устойчивости направления циркуляции питательные трубы 23 несколько вдвинуты внутрь экранных труб 22, а сливные трубы 24 несколько дальще выступают внутрь барабана.

Так как образующийся в трубах пар под влиянием вращения отжимается по направлению к оси вращения, т. е. в сторону барабана, то он будет уходить вместе с водой через трубы 24, приваренные к экранным трубам без впуска концов внутрь. Соответствующее количество воды будет поступать через трубы 23., Трубы 24 опущены глубже в барабан отчасти для той же цели, т. е. для устойчивости циркуляции, а также чтобы несколько увеличить высоту ;толбов жидкости и пароводяной смеси. Таким приемом стенка барабана может быть полностью защищена от воздействия топочных газов и в то же время подвергаться воздействию температур одного порядка (температуры насыщения).

Экранирование внещней периферии топки выполняется, как показано на фиг. 4 и 5, т. е. принципиально так же, как и экранирование для защиты барабана.

Экранные трубы 25 (фиг. 4) уложены по образующим цилиндрического бандажа 26 и прилегают друг к другу. Питание их происходит через трубы 27, такие же как трубы 23 в предшествующем случае, а отвод пароводяной эмульсии - через трубы 28. Пройдя по трубам 25 до начала топки и вернувшись к концу,

вода или пароводяная смесь через более близкие к топке ряды труб 28 поступает в сливные трубы 81, через которое сливается в барабан. Движущая сила циркуляции, создаваемая под влиянием- вращения и разности удельных весов в трубах 27 и 28, и в этом случае, весьма велика. Возможна также комбинация экранирования барабана и бандажа, как показано на фиг. 5. В этом случае пароводяная смесь из труб 28 поступает в экранные трубы и сливается в барабан через трубы 24.

Крепление труб к барабану может быть осуществлено либо вальцовкой ряда добавочных фальшивых труб (приваренных наподобие труб 24, но не имеющих соединения с полостью экранных труб), либо с помощью замка, показанного на фиг. 6. К трубам 22 привариваются пластинки 32 и после укладки труб на барабан и вальцовки вставляются фигурные пластинки 33, образующие замок.

Для защиты вала применяется схема (фиг. 2, 3) со следующими изменениями. Трубы 24 (или 23, в зависимости от их расположения) привариваются не на концах экранных труб, а где-либо посередине в пределах барабана. Концы труб 22 находятся вне барабана и защищают вал. Для крепления свободного конца труб ставится внутренний бандаж, опирающийся на вал.

Защита барабана внутри котельного пучка осуществляется принципиально так -же и показана на фиг. 7, 8.

Предмет изобретения.

1. Способ получения многократной циркуляции испаряемой жидкости в турбокотле, втличающийся тем, что испаряемая жидкость направляется навстречу тепловому потоку через петлеобразные кипятильные трубы с повторным возвратом ее в заполненное жидкостью пространство центрального барабана, которому, для получения свободной цилиндрической поверхности испарения жидкости и для получения необходимой скорости циркуляции.

сообщается требуемое число оборотов.

2.Устройство турбокотла для осуществления способа по п. 1, отличающееся тем/ что к центральному барабану / присоединен пучок петлеобразных труб 2, расположенных преимущественно в осевых плоскостях.

3.Форма-, выполнения устройства по п. 2, отличающаяся тем, что к барабану 1 турбокотла присоединен ротор паровой турбины, который может, быть образован спареннымп

дисками 8, 9, несущими рабочие лопатки и ограничивающими по обеим сторонам неподвижной диафрагмы 11 центральное паровое пространство 10.

4. Форма выполнения котлотурбинного агрегата по п. 2, отличающаяся тем, что, с целью защиты барабана и вала от действия высоких температур, а также экранирования топочной камеры, применено сплощное экранирование продольно располагаемыми и укрепляемыми на ба рабане трубами.

ф.пЕ Фиг.7

з/гз

}(уег