CS197900B1

CS197900B1 - Apparatus for separating steam from water in steam boiler drums

Info

Publication number: CS197900B1
Application number: CS356378A
Authority: CS
Inventors: Jiri Karpisek; Jaroslav Nejezchleb; Antonin Hala
Original assignee: Jiri Karpisek; Jaroslav Nejezchleb; Antonin Hala
Priority date: 1978-06-01
Filing date: 1978-06-01
Publication date: 1980-05-30

Description

Vynález se týká zařízení k oddělování páry od vody v bubnech parních kotlů, které mají nejméně dvě soustavy cirkulačních okruhů, liěících se výrazně podmínkami pro cirkulaci vody, napojených na společný vodní prostor bubnu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for separating steam from water in drums of steam boilers having at least two sets of circulation circuits differing substantially from the conditions for water circulation connected to the common water space of the drum.

NejúčinnějSí odstředivé vestavby k oddělování páry od vody z parovodní směsi umisťované v bubnech kotlů mají značný hydraulický odpor nutný k tomu, aby se dosáhlo dostatečná rychlosti parovodní směsi na zakřivených plochách, a tím i dostatečného oddělovacího účinku. Tento hydraulický odpor je nutno uvažovat při výpočtu cirkulace. Do jedné sběrné komory před oddělovací vstavbou v bubnu lze proto zavést parovodní směs jen z okruhů, které mají přibližně stejně živou cirkulaci, aby nedošlo ke zpomalení cirkulace, popřípadě až k obrácení cirkulace v trubkách s nejmenšími rychlostmi cirkulace. Zpravidla se proto v účinná odstředivá vestavbě oddělovala jen parovodní aměa vyrobená ve stěnách spalovací komory, zatímco trubkové svezly spojující horní a dolní huben byly volně bez vestavby vyústěny do bubnu. To však není možné v bubnech některých nově navrhovaných kotlů* jejichž zatížení vzrůstá nad zatížení dříve dosahovaná, protože při volném zaústění trubek svazku do bubnu by pak mohla narůst skutečná hladina v bubnu v důsledku vysokého obeahu páry ve vodním prostoru natolik, že by docházelo k trvalému přeatřiku vodních kapek do páry vystupující z bubnu do přehříváku.The most efficient centrifugal assemblies for separating steam from water from the steam mix located in the boiler drums have the considerable hydraulic resistance necessary to achieve a sufficient speed of the steam mix on the curved surfaces and hence a sufficient separation effect. This hydraulic resistance must be taken into account when calculating the circulation. It is therefore possible to introduce steam mixture only from circuits having approximately the same circulating circulation into one collecting chamber in front of the separating device in the drum, so as not to slow down the circulation or possibly to reverse circulation in pipes with the lowest circulation rates. As a rule, only efficient steam centrifuges produced in the walls of the combustion chamber were separated in an efficient centrifugal installation, while the tubular rails connecting the upper and lower hubs were freely discharged into the drum without installation. However, this is not possible in the drums of some of the newly designed boilers * whose loads increase above those previously achieved, since if the bundle tubes enter the drum freely, the actual level in the drum could increase as a result of high steam circulation in the water space. spraying water droplets into the steam exiting the drum into the superheater.

197 900197 900

Další možná alternativa je zapojit trubky předního svazku dvoububnováho kotle do sběrná komory před odstředivou vestavbou v bubnu, zatímco trubky méně otápěnáho zadního svazku vyústily volně do bubnu. Takové uspořádání jen omezí nedoatatty uspořádání s volným vyústěním předního i zadního svazku do bubnu, nebol podle velikosti přetlaku ve sběrné komoře může ae v ěásti trubek předního svazku obrátit proudění, pára vyrobená v těchto trubkách je pak strhována dolů do spodního bubnu, odkud její ěáat může stoupat některými trubkami zadního svazku do vodního prostoru bubnu a způsobovat narůstání hladiny v bubnu.Another possible alternative is to connect the front bundle tubes of the two-drum boiler to the collecting chamber before the centrifugal installation in the drum, while the pipes of the less heated rear bundle have resulted freely in the drum. Such an arrangement will only limit the nedoatatty of the free-flow front and rear bundle arrangements to the drum, since the amount of overpressure in the collection chamber may reverse the flow of the front bundle tubes, the steam produced in these tubes being entrained down into the lower drum. ascend some tubes of the rear bundle into the water space of the drum and cause the level in the drum to increase.

Spolehlivé řeěenl úplným oddělením parovodni aměai z cirkulačních okruhů a živější cirkulací do oirkulačníeh okruhů a menši rychlostí cirkulace tak, Ze každý okruh má vlastní sběrnou komoru i vlastní odstředivou vestavbu, nelze vždy použit, není-li v bubnu pro toto prostorově náročné řešeni dostatek místa.Reliable solution by completely separating steam and water from circulation circuits and more vigorous circulation into circulation circuits and lower circulation speeds so that each circuit has its own collecting chamber and its own centrifugal installation, can not always be used if there is not enough space in the drum for this space-intensive solution.

Uvedené nedostatky řeěí zařízení k oddělování páry od vody v bubnech parních kotlů nejméně aa dvěma soustavami cirkulačních okruhů a rozdílnou střední rychlostí cirkulace a sa společným vodním prostorem oddělovacího bubnu podle vynálezu.Said drawbacks are solved by the steam-water separation apparatus in the steam boiler drums with at least and with two circulation circuit systems and a different mean circulation rate and with the common water space of the separation drum according to the invention.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že v oddělovacím bubnu před ústím horních přívodních trubek parovodni směsi cirkulačních okruhů a větěí střední rychlostí cirkulace i před ústím spodních přívodních trubek parovodni směsi β meněí střední rychlosti cirkulace je umístěna sběrná komora, epojená vstupními kanály s prvky oddělovací vestavby, přičemž sběrná komora je rozdělena přepážkou na horní sběrný prostor parovodni směsi cirkulačních okruhů β větší střední rychlostí cirkulace a na spodní sběrný prostor parovodni směsi cirkulačních okruhů s meněí střední rychlostí cirkulace. Přepážka ve sběrná komoře má s výhodou pokračování v prodloužená přepážce, která dělí vstupní kanály po výšce na horní část vstupních kanálů cirkulačních okruhů a větší střední rychlostí cirkulace a na spodní část vstupních kanálů cirkulačních okruhů 8 menší střední rychlostí cirkulace.SUMMARY OF THE INVENTION In the separating drum, a collecting chamber connected to the inlet ducts with the elements of the separating device is located in the separating drum in front of the mouth of the upper inlet pipes of the steam-circulating mixture and the medium circulation circuits. wherein the collecting chamber is divided by a septum into an upper collecting space of a steam-circulating mixture of circulating circuits β with a higher mean circulation rate and a lower collecting space of a steam-circulating mixture of circulating circuits with a lower mean circulation rate. The baffle in the collecting chamber preferably has a continuation of an elongated baffle that divides the inlet ducts in height into an upper portion of the inlet ducts of the circulation circuits and a higher mean circulation rate and a lower portion of the inlet ducts of the circulation circuits 8 with a lower mean circulation rate.

Uspořádáním zařízení podle vynálezu se nastaví tlaková poměry v obou sběrných prostorech podle společného tlaku až v místě konce přepážky, popřípadě prodloužená přepážky, kde je již vyvozena nějaká čáat rychlosti potřebná pro vstup do prvků odstředivá vestavby, takže cirkúlaee v obou soustavách se vzájemně téměř neovlivňuje. Přitom i okruhy a méně živou cirkulací jaou napojeny do účinná odstředivé vestavby a zařízení je prostorově méně náročné než při úplném oddělení obou cirkulačních soustav zvláštními odstředivými vestavbami pro každou vestavbu. Dosahuje se tedy stejné účinnosti oddělování péry od vody jako v parních kotlích a cirkulačními okruhy a málo rozdílnou etřední rychlostí cirkulace.By arrangement of the device according to the invention, the pressure conditions in both collecting spaces are adjusted according to the common pressure up to the point of the end of the baffle or extended baffle where some speed is already required to enter the centrifugal assembly elements. Even the circuits and the less live circulation are connected to an efficient centrifugal installation and the device is less space-intensive than with the complete separation of the two circulation systems by separate centrifugal installations for each installation. Thus, the same efficiency of separating the feather from the water is achieved as in steam boilers and circulation circuits and with a slightly different intermediate circulation rate.

Příklad provedeni zařízení k oddělování páry od vody v bubnech parníoh kotlů podle vynálezu pro dvoububnový kotel e trubkovými svazky je na připojeném schematickém výkresu.An exemplary embodiment of a device for separating steam from water in the drums of steam boilers according to the invention for a two-drum boiler with tube bundles is shown in the attached schematic drawing.

Obr. 1 představuje bokoryený řez horním oddělovacím bubnem v rovině A-A, vedený v ose vstupního kanálu do dvojice vnitřních cyklonů, obr. 2 je bokoryený řez tímto bubnem mimo dvojici cyklonů v rovině B-B a na obr. 3 je půdorysný řez bubnem.Giant. Fig. 1 is a side sectional view of the upper separation drum in plane A-A taken along the axis of the inlet channel to a pair of internal cyclones; Fig. 2 is a side sectional view of the drum outside the pair of cyclones in plane B-B;

197 900197 900

Dvoububnový kotel má horní oddělovací buben 1 a dolní buben. Do oddělovacího bubnu 1 jsou z jedné strany zaústěny horní přívodní trubky 2 párovodní směsi cirkulačních okruhů s větěí střední rychlostí cirkulace, kterými je vedena parovodní směs ze stěn spalovací komory. Horní oddělovací buben 1 je spojen s dolním bubnem více otápěným předním trubkovým svazkem a méně otápěným zadním trubkovým svazkem, které oba leží v druhém tahu kotle v podstatně nižších teplotách spalin než jsou ve spalovací komoře a jsou spalinami obtékány podélně. Většina trubek předního svazku mé funkci varných trubek a většina trubek zadního tahu funkci zavodňovacích trubek a zavodňuje i trubkové stěny spalovací komory. Spodní přívodní trubky g parovodní směsi cirkulačních okruhů s menší střední rychlostí cirkulace, to je zde trubky předního svazku, ústí v oddělovacím bubnu 1 pod horními přívodními trubkami 2 parovodní směsi z cirkulačních okruhů s větší střední rychlostí cirkulace, zatímco zavodňovací trubky 4, zde trubky zadního svazku, ústí na opačné straně oddělovacího bubnu 1 v jeho spodní polovině. Před ústím horních i spodních přívodních trubek 2, g z obou cirkulačních okruhů je místěna sběrná komora g, z níž je parovodní směs vedena vstupními kanály 6 do jednotlivých prvků oddělovací vestavby 2, kterými jsou v příkladu provedení vnitřní cyklony, uspořádané do dvojic. Přepážka 8 rozděluje sběrnou komoru g na dva sběrné prostory g, 10 parovodní směsi, a to horní sběrný prostor 9 parovodní směsi cirkulačních okruhů s větěí střední rychlostí cirkulace a spodní sběrný prostor 10 parovodní směsi s menší střední rychlostí cirkulace. Oba tyto sběrné prostory g, jeou spojeny s prostorem vstupních kanálů 6. Vstupní kanály 6 jsou po výšce rozděleny prodlouženou přepážkou 11. jak je zakresleno na obr. 1, navazující na přepážku 8, na dvě části, a to horní část 12 vstupního kanálu 6 pro cirkulační okruhy s větší střední rychlostí cirkulace a na spodní část 13 vstupního kanálu 6 pro cirkulační okruhy s menší střední rychlostí cirkulace. Oddělená pára proudí z oddělovací vestavby g vzhůru a dále z oddělovacího bubnu 1 výstupními trubkami 14.The two-drum boiler has an upper separation drum 1 and a lower drum. The upper supply pipes 2 of the steam-water mixture of circulation circuits with a medium flow velocity through which the steam-water mixture is led from the walls of the combustion chamber are connected to the separating drum 1 from one side. The upper separation drum 1 is connected to the lower drum by a more heated front tube bundle and a less heated rear tube bundle, which both lie in the second draft of the boiler at substantially lower flue gas temperatures than in the combustion chamber and are circulated longitudinally through the flue gas. Most of the front bundle tubes function as boiling tubes and most of the rear draft tubes function as irrigation tubes and also flood the tube walls of the combustion chamber. The lower inlet pipes g of the steam circulating mixture with a lower mean circulation rate, i.e. the front bundle tubes, terminate in the separating drum 1 below the upper inlet pipes 2 of the steam circulating mixture with a higher mean circulation rate, while the irrigation tubes 4, here the rear of the beam, opens at the opposite side of the separating drum 1 in its lower half. In front of the mouth of the upper and lower supply pipes 2, g from both circulation circuits, there is a collecting chamber g from which the steam mixture is led through the inlet ducts 6 to the individual elements of the separating device 2. The partition 8 divides the collecting chamber g into two steam-water-collecting compartments g, 10, namely the upper collecting-room 9 of the steam-water mixture of the circulation circuits with more medium circulation velocity and the lower collecting space 10 Both of these collecting spaces g are connected to the space of the inlet ducts 6. The inlet ducts 6 are divided in height by an extended partition 11. As shown in FIG. 1, following the partition 8, into two parts, the upper part 12 of the inlet duct 6. for circulating circuits with a higher mean circulation rate and on the lower part 13 of the inlet channel 6 for circulating circuits with a lower average circulation rate. The separated steam flows from the separator assembly g upwards and further from the separator drum 1 through the outlet pipes 14.

V tomto případě dochází k přibližnému vyrovnání statického tlaku parovodní směsi proudící ze stěn spalovací komory i z předního svazku až v průřezu na konci prodloužené přepážky 11, kde je již vyvozena část rychlosti, případně podle provedení vstupu do prvku oddělovací vestavby 2 i celá rychlost, kterou vstupuje parovodní směs do prvků oddělovací vestavby 2· Podle tohoto statického tlaku se pak nastavují tlakové poměry v obou sběrných prostorech g, 10 sběrné komory g.In this case, the static pressure of the steam mixture flowing from the walls of the combustion chamber and from the front bundle is approximately equal to the cross-section at the end of the extended partition 11, where part of the speed is already deduced. steam mixture for separating elements 2 · Depending on this static pressure, the pressure ratios in the two collecting compartments g, 10 of the collecting chamber g are then set.

Zařízeni podle vynálezu lze využít pro zhospodárněnl provozu kotle. Jeden nebo několik zvláštních vstupních kanálů 6 je třeba napojit jen na horní sběrný prostor g parovodní směsi cirkulačních okruhů s větší střední rychlostí cirkulace; znamená to, že přepážku 8 je třeba doplnit pomocí spodního krytu a bočních krytů tak, aby úplně oddělila spodní sběrný prostor 10 od zvláštního vstupního kanálu. U výtoku oddělené vody z prvku oddělovací vestavby 2» ^naP*· dvojice vnitřních cyklonů, do něhož ústí zvláštní vstupní kanályThe device according to the invention can be used for economical operation of the boiler. One or more separate inlet ducts 6 need only be connected to the upper collecting space g of the steam-circulating water mixture with a higher mean circulation rate; this means that the baffle 8 needs to be refilled by means of a bottom cover and side covers so as to completely separate the lower collecting space 10 from the separate inlet channel. At the separate water outlet from the separator element 2 » ^to P * · a pair of internal cyclones into which separate inlet ducts

6. se umístí trubka odluhu.6. Place the blowdown pipe.

197 999197 999

V tomto případě je využito skutečnosti, že cirkulační okruhy a Vyěěí rychlostí cirkulace mají zpravidla nižěí cirkulační číslo, čili po vypaření páry z oběhové vody zůstane v jednotce oběhové vody větěí množství solí než v jednotce vody cirkulačního okruhu β vyšším cirkulačním číslem, jsou-li oba cirkulační okruhy napojeny na stejný prostor oddělovacího bubnu 1.In this case, it is exploited that the circulation circuits and higher circulation rates generally have a lower circulation number, so that after evaporation of steam from the circulating water, the amount of salts in the circulating water unit remains higher than in the circulating water unit β if both the circulation circuits are connected to the same space of the separating drum 1.

Je možná volba poměru průřezů vstupního kanálu 6 podle polohy přepážky 8, popřípadě i prodloužené přepážky 11 tak, aby v průřezu na konci těchto přepážek 8, 11 vytékala parovodní směs z obou sběrných prostorů £, 10 různou rychlostí; pak může být např. méně živá cirkulace vnitřním zařízením bubnu méně brzděna než cirkulace okruhů β větší střední rychlostí cirkulace. Výjimečně převáží-li hledisko ochrany varných trubek cirkulačních okruhů s větěí střední rychlostí cirkulace, je možné upravit výstupní rychlosti parovodní směsi polohou přepážek 8, 11 i obráceně.It is possible to select the cross-sectional ratio of the inlet channel 6 according to the position of the baffle 8 and possibly of the baffle 11 so that, in the cross-section at the end of the baffles 8, 11, the steam mix flows out of the two collecting spaces 8, 10 at different speeds; then, for example, less vigorous circulation through the inner device of the drum may be less inhibited than the circulation of circuits β at a higher mean circulation rate. Exceptionally, if the aspect of protection of the boiling tubes of the circulation circuits with a greater average circulation rate prevails, it is possible to adjust the outlet velocities of the steam-water mixture by the position of the baffles 8, 11 and vice versa.

Zařízení podle vynálezu lze s výhodou použit ve vysoce zatížených bubnech parních kotlů, do nichž je přiváděna parovodní směs nejméně ze dvou soustav cirkulačních okruhů β rozdílnou živostí cirkulace, at už je rozdílná živost cirkulace způsobena rozdílnou intenzitou otápění trubek nebo jejich rozdílnými hydraulickými odpory. První soustavou bývají zpravidla cirkulační okruhy stěn spalovací komory, druhou soustavou mohou být otápěné trubkové svazky, spojující horní oddělovací buben ee spodním bubnem a umístěné v podstatně nižších teplotách spalin než trubky spalovací komory, nebo to mohou být cirkulační okruhy s varnými šoty, jejichž tepelné zatížení může být srovnatelné se zatížením trubek spalovací komory, které však mají podstatně menší otápšnou výšku. Vynález je použitelný též u kotlů na více paliv, je-li jedna soustava cirkulačních okruhů otápšna nepravidelné, např. spaluje-li kotel na pevná nebo kapalná paliva současně po část pracovní doby výluhy nebo vyaokopecní plyn ve zvláší upraveném spalovacím prostoru s jiným tepelným zatížením nebo jinou výškou trubek než mají trubky spalovací komory.The device according to the invention can advantageously be used in highly loaded steam boiler drums to which the steam mix from at least two circulation circuit systems β is supplied with different circulating vigor, whether different circulating vibration is caused by different pipe heating intensity or different hydraulic resistances. The first system is usually the circulation circuits of the combustion chamber walls, the second system may be heated tube bundles connecting the upper separation drum ee with the lower drum and located at significantly lower flue gas temperatures than the combustion chamber tubes, or they may be circulation circuits with cooking spots whose heat load it may be comparable to the load on the combustion chamber tubes, which however have a substantially lower heating height. The invention is also applicable to multi-fuel boilers if one system of circulation circuits is irregular, for example if the solid or liquid fuel boiler burns simultaneously for part of the working hours of the leachate or gas fired in a specially adapted combustion space with a different thermal load or pipe height different from that of the combustion chamber.

Claims

Apparatus for separating steam from water in steam boiler drums having at least two circulating circuit systems having a different mean circulation rate and ee in the common water space of a separating drum, characterized in that in the separating drum (1) before the upper supply pipes (2) a collecting chamber (5) connected by the inlet ducts (6) to the separator installation elements (7), the collecting chamber (5) being located in front of the lower supply pipes (3) of the steam-circulating mixture of the smaller medium circulating velocities the chamber (5) is divided by a partition (8) into an upper collecting space (9) of a steam-circulating mixture having a medium circulation velocity and a lower collecting space (10) of a low-circulation-medium volume steam circulating mixture.

197 900

Device according to claim 1, characterized in that the partition (8) in the collecting chamber (5) has a continuation of an extended partition (11) which divides the inlet ducts (6) along the height of the upper inlet ducts (12) of the circulation circuits β. at a higher mean circulation rate and at a lower portion of the inlet ducts (13) of the circulation circuits 8 at a lower mean circulation rate.