Паровой котел Советский патент 1955 года по МПК F22B21/36 F22B31/00 

Известные паровые котлы с естественной циркуляцией и топкой, работающей при жидком шлакоудалении, снабженные в топочном цространстие несколькими двухсветными экранами, недостаточно экономичны и надежны в эксплуатации.

Описываемый котел более экономичен и надежен в эксплуатации.

Особенность котла в том, что трубы двухсветных экранов в нижней своей части образуют пслзерхность цилиндрических циклонных камер и камер догорания.

Иа чертенке котел нзображен в продольном разрезе.

В котле описываемой конструкции топочное устройство выполнено в виде зоны / интенсивного горения и зоны // интенсивного охлаждения, причем в первой все внимание обраН1,ено на организацию процесса горения, во второй на организацию процесса охлаждения. Промежуточным звеном между зонами служит камера догорания, которая выполняет роль переходной камеры.

Процесс теплообмена происходит за счет передачи тепла )абочему телу внутренними поверхностями наг)ева, которые выполняются из труб / двухсветных экранов, связываюнщх в одно целое камеру интенсивного -орения, камеру логораиия п интенсш.ного охлаждения.

Такое решение вопроса резко сокращает размеры всего топочного устройства при одновремеш ом уменьшении расхода металла и по вышении к.п.д. котла на 3-5% в зависимостн от сорта сжигаемого топ;н1ва.

Выполнение внутренних поверхностей нагрева г, виде двухсветных экранов с трубами / и 2 наиболее целесообразно как с экотюмической точки з зения, так и с точки зрения надежности эксплуатации.

Возможность идлаковатп я ntiBepxностей экранов с трубами 2 частицами асплавленной золы по выходе из камеры догорания исключена, поскольку они омываются продольным потоком газов. Кроме того, процесс охлаждения фракций золы происходит более иптенсивно, чем продуктов горения, так как их поглощательная способность значительно выше, чем у трехатомных газов.

Выпадение частичек летучей золы па горизонтальные участки циклонных топок ма.ю вероятно, так как этих частиц будет незначительное количество и все они будут иметь небольн1ие размеры (от О до 100 микрон). При средней скорости потока в 10 м.1свк (по расчетным данным) по сечению камеры ннтенспвного охлаждения их выпадение будет весьма малым. Для большей надежности всегда можно 11ред}слютреть обдзвочные устройства, которые .будут сдувать выпадающую золу в камеру догорания. Другим обстоятельством, зменьшающим вероятность выпадения частиц на эти участки, является то, что они находятся к мертвых зонах и, следовательно, смывание газами этих участков иро сходить ие может.

Как показала эксплуатация ivoтельиых агрегатов, работающих по циклонному .методу сжигания, до 50% общего напора вектплятора расходуется на преодоление еоиротп;-;лен1 Й циклонной TOHJUI. Это обстоятельство объясняется тем, что нрн проектироваггии мощных агрегатов яа фронте котята трудно расположить более двух горело -;, поэтому скорости воздуха иг входе и скорости газов на выходе достигают огромных значений - 200-250 м/сек. Оптимальные же скорости ввода воздуха лежат в пределах 100- 120 M/CSK.

В котле предлагаемой конструкЦ1П-1 зона / интенсивного го|)ения выполнена в виде четырех цик/юнньх горелок встречного расположения. Таким образом, группы цикло;-п Ь х камер котла расположены с двух его сторон н разделены межд}.- ссчбой допол}п-;тельным продольным двухсветным экраном. В результате однозре: епио достигается enie несколько преил1уществ: щирокая унификация элементов котла, енособствуюи ая снижению капиталовложений, з особенности при проектировании серии котлов. Кро.ме того, гзозможна работа котла в широком диапазоне ;пгрузок без понпже1;ия рг счетг 01о значения к.п.д. путем выключенггя параллельно работающих горелок н снижения нагрузки оставщихся. Это обстоятельство имеет особо важное значение для с довых установок.

Самьпт больщим эксплуататноопым затрз-дненнем для котлов, рабогаЕощих по циклонному принципу, оказалось поддержание оптимального избытка воздуха при параллельной работе циклонов. В предлагаемой Конструкции этот недостаток устраняется тем, что посредством Д1зухсветных экранов каждая циклонная тонка с камерами догорания

и ох.чаждеиия выполнена в виде изолированной ячейки.

В предлагаемом котле, несмотря на резкое сокращение его высоты, еохранена П-образная комцано1 ка. Это достигнуто те.м, что нароперегреватель 3 помещен непосредственно над камерой интенсивного охлаждения, экраиы которой переходят в верхней чаети в конвективные поверхности 4 нагрева. При этом происходит передача тепла нсг арительпым поверхностям нагрева, поскольку в области умерег ных те.%гперату) процесс теплообмена конвекцие/f более экономичен, чем излучением. С эксплуатацнонной точки зрения го)изонтальные пароперегреватели предпочтительнее вертикас ьных. Однако сложное крепление трзбок пароперегревателя н усилениьнг занос их летучей золой в обьппгых пылеугольиых котлах снижают доетои.пства горизонтальны.х пароперегрег ателей.

Цпклонный сж1тгапия и наличие вщ.тренннх экрагных новерхностей позволяют ие считаться с указаипы./п1 педостаткамн, понсущилн-1 горизонтальным иароиерегревателям. 17оэтому в п|)едлагаемой конструкции нароперегреватель выполнен дренируемым, а для обеспеченпя омывания его полньш потоком . боковая стенка J камерь И1гтепсивJioro охлаждения выполнена из экрапиых труб, отогнуть х в виде подж им а ющего коз ырька.

Упрощение кот.па, повыщенне эк-ономичности и кадежностн его работы достигнуты постановкой котл;; под -1аддув, преимущества которого давно нзвестиы. Поныткп создать наддув в обычных камерных котлах ire имели успеха, так как осугдествить уплотпяющую оболочку для устройства, имеющего огпо.лгныо размеры, пракпгческн оказалось трудно выполнимым. В котле лоеллагаемо/ конструкции, малом гто объему, задача выполнения газонепроницаемой оболочки проще. Уп,тот1 яющие листы 6 ириварепы неносредственио к экранным трубам, образующим внещний контур котла.

Опти.мальные значения скоростей ноодуктов горения при омывании конвективных поверхностей находятся в пределах 20-22 м/сек. На гфактике обычно применяют скорости в два раза меньшие вследствие истиоания поверхностей нагрева летучей нолой гши сжигании твердого топлива. ПРИ сжигании жидких и газообразных топлив, а также при слоевом сжигании малозольиых твердых топлив опасность истирания золой конвективных поверхностей отпадает и, следовательно, скорости газов могут быть повышены до их оптимальных значений. Тем не менее при П-образпой комиаиовке для жидкого н газообразиого топлива выбирают скорости, липгь незиачительно превышают re скорости газов при пылевмдном сжигании малозольиых твердых топлив (12-13 м1с8к). В с.лучае поипятия дляхвостовых поверхностей оптилгальных зп ачеки скоростей, получается неувязка «хвоста с топочной калчерой котла, так как г,сличение скорости газа в два паза вызывает увеличение высоты «хвоста примерно Г полтора раза. При этом особые затруднения возникают при сог; асовании скорости воздуха и газов для получегп-1я одинаковых значений коэффипиентов теплоотдачи,

В котле предлагаемой копструкиин получение оптимальных значепий гре1оп,его (передающего) и обогреваемого(воспринимающего) агентов достигается применением четырехтотопюй схемы движения этих агентов. При этом одновременно значительно упрои.1,ается конструк1П5я воздухонодогре 5ателя 7 и снижается его стоимость, так как представляется ии1рокая возможность унифищпэовать его отдельные элементы. Пространства же между параллельно работаюн1имп груипами .используются как внутреиний газоход для выброса продуктов горения в атмосферу. Этим мероприятием новыщается компактность установки в целом, что имеет важнее значение для судовых установок.

Холодный воздух засасывается из помещеиия котельной и двултя высокоиаиориыми вентиляторами 8 нагнетается в воздухоподогреватель 7. От каждого вентилятора отходит короб, по которому воздух подводится

снизу общим потокол; к каждой самостоятельной группе воздухоподогревателя. При входе воздух разделяется на два потока, проходит первые секии;. Затем по индивидуальным перепускным коробам поступает во вторые, после чего разделенные потоки снова соединяотся в общем внутреннем воздухопроводе и. rio нему подводятся в следующие секщи. Для уиификаиии еекп,ии объединены попарно и собираются из отдельных пакетов труб. Пройдя последние секции, горячий воздух двумя самостоятельными воздухоироводами подводится к фронту котла. Часть воздуха отбирается и направляется к таигешиальным горелкам циклон ных топок. Основная масса используется в качестве первичного г-оздуха, которыл по двум разделительным воздухопроводам 9 подводится к тилицам перзичиого оздуха циклонной Tonjcn.

Дробленый уголь со вторичным воздухом при помощи тангенциальной горелки подается в циклонную топку в. закрученного потока. Первичный воздух с большой относителы;011 скоростью смывает осег,шие на пленке жидкого шлака частицы угля к осун ествляет их интенсивное сгорание. Образозавиигся продукты горения через за/клмаюпгий конус циклонной топки поступают в камеру догорания и через двухсветный шлаковый экран направляются в камерЗ ;и1теис(пшого охлаж;1ения, которая центральной ширмой разде-леиа по г::убние парогенератора па две половииы.

Задний экран правой камеры охлаждения в ее верхней части образует иоджимающий козырек для того, чтобы отжать выходящие газы левой камеры охлаждения, чем обеспечить хорошее омывание пароперегревателя 3 полным потоком газов.

Пройдя пароперегреватель, продукты горения поступают в конвективный пучок 10, после которого происходит разделение газов на два потока. Каждый поток при входе в экономайзер 1} вторично делится на две част1, которые в пределах воздухоподогревателя нигде не соединяются. После воздухоподогревателя 7 продукты горения по двум спаренным газопроводам 12 подводятся к общему газоход) и через него выбрасываются в атмосферу. Общий газоход 13 выполняет роль дымовой трубы, которая находится в пределах самой конструкции котла.

Предлагаемый котел отвечает требованиям, предъявляемым к судовылт установкам. Котел работать на любом топливе без существенных изменений, но преимущества котла проявятся наиболее ярко, если бздет спроектирован для работы в менее широком диапазоне топлив. При сжигании жидкого и газообразного топлив конструкция котла станет более простой н надежной, так как н этом случае отпадет необходимость в улавливании золы и, следовательно, станут нен}жными такие элементы, как зажимающий конус н шл;:коприемные устройства. Прн этом теплообмен в ка.мере интенсивного горения может быть повыгнен в несколько раз, поскольку между охлаждающим контуром и продуктами горения не будет нзолируюше/

массы в виде пластичной хромитовой руды.

Предмет изобретения

1.Паровой с естественной циркуляцией, с тонкой, работающей при жидком шлакоудалении, снабженный в топочном пространстве несколькими двухсветными экранами, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что трубы двзхсветных экранов в нижней своей части образуют поверхность цилиндрических циклонных камер и камер догорания.

2.Паровой котел по п. 1, отлич а ю щ и и с я тем, что двухсветные экраны образуют изолированные одна от другой как соседние циклонные камеры, так и камеры догорания и охлаждения.

3.Форма выполнения котла но ни. 1 и 2 отличающаяся тем, что группы циклонных камер расположены с двух стороп котла и разделены между собой дополнительным продольным двухсветным экраном.