CS200412B1

CS200412B1 - Inbuilt unit for vertical fire-tube boilers

Info

Publication number: CS200412B1
Application number: CS417578A
Authority: CS
Inventors: Josef Srutek; Vratislav Mojzis; Pavel Vit
Original assignee: Josef Srutek; Vratislav Mojzis; Pavel Vit
Priority date: 1978-06-26
Filing date: 1978-06-26
Publication date: 1980-09-15

Description

Vynález se týká vestavby vertikálního žárotrubného kotle, zejména vnitřní vestavby výparníku, který je používán například v souborech chemických výroben. Řešením se má dosíci organizovaného a intenzivního proudění kotelní vody podél části tepelně nejvíce namáhaných.The invention relates to the installation of a vertical fire tube boiler, in particular to the internal installation of an evaporator which is used, for example, in chemical plant assemblies. The solution is to achieve an organized and intensive flow of boiler water along a part of the heavily stressed ones.

Tento technický problém byl již řešen například užitím systému trubka v trubce tak, že soustředně všem trubkám žárovým jsou po celé délce uspořádány trubky plášťové většího průměru. Trubky žárové i pláštové jsou společně zaústěny do oválných, po případě kruhových komor relativně malého průřezu, vzájemně svařených tak, že vytvářejí trubkovnice kotle, nebo jsou zaústěny do dvojic plochých trubkovnic provedených s malou mezerou. Relativně malý průřez mezikruhová mezery mezi žárovými a plášťovými trubkami i relativně malé průřezy komor zajišťují možnost dosaženi potřebných rychlosti prouděni kotelní vody, resp. parovodni směsi.This technical problem has already been solved, for example, by using a tube-in-tube system, so that shell tubes of larger diameter are arranged concentrically over all the hot tubes. Both the hot and sheathed tubes are connected to the oval or, in the case of circular chambers of relatively small cross-section, welded together to form the boiler tube sheets or to the pairs of flat tube sheets made with a small gap. The relatively small cross-section of the annular gaps between the heat and sheath tubes as well as the relatively small cross-sections of the chambers ensure that the required flow rates of the boiler water, respectively, can be achieved. steam mixtures.

Tyto systémy kotlů jsou však složité po stránce konstrukční i výrobní. Například oproti kotli se svazkem žárových trubek, který js uložen ve společném vnějším tlakovém plášti, vychází dvojnásobný počet tlakových svarů na připojeni trubek ke komorám a navic připadají svary mezi jednotlivými komorami.However, these boiler systems are complex in design and production. For example, as opposed to a boiler with a tube bundle which is housed in a common outer pressure jacket, twice the number of pressure welds results in connecting the tubes to the chambers and in addition there are welds between the individual chambers.

200 412200 412

Společným nedostatkem popsaných systémů je obtížná vyměnitelnost vnitřních žárových trubek při jejich poškozeni. Při vštši délce trubkového svazku musí být totiž mezi vnitřními žárovými a vnějšími pláštovými trubkami uspořádány rozpěrky přivařené k žárovým trubkám; zvláětě tyto rozpěrky ztěžuji vyjímáni trubek.A common drawback of the described systems is the difficult replaceability of the internal fire tubes when damaged. In spite of the length of the tube bundle, spacers welded to the heat tubes must be arranged between the inner tubes and the outer jacket tubes; in particular, these spacers make it difficult to remove the tubes.

Dále jsou známy konstrukce vertikálních žárotrubných kotlů se vstupem plynů zespoda, které máji ve 9podni části vodního prostoru uspořádán vnitřni plášt, připojený k vnějěimu tlakovému plášti nad hrdly pro vstup kotelní vody a ukončený v malé vzdálenosti nad spodní trubkovnici. Kotelní voda proudí mazikruhovou mezerou mezi vnějším tlakovým pláštěm a vnitřním nátlakovým pláštěm a je vedena do bezprostřední blízkosti spodní trubkovnice rovnoměrně po obvodu svazku žárových trubek. Tim je zajištěno organizované prouděni kotelní vody podél tepelně namáhaná trubkovnice, zvláště na vstupu dc trubkového svazku, méně již v dalším průřezu svazku. Prouděni podál jednotlivých žárových trubek není řešeno vůbec.Further, there are known designs of bottom gas-fired boilers with a gas inlet from below, which has an inner jacket in the lower part of the water space, connected to the outer pressure jacket above the boiler water inlets and terminated at a small distance above the lower tube plate. Boiler water flows through the lubricating gap between the outer pressure jacket and the inner pressure jacket and is routed to the immediate vicinity of the lower tubesheet evenly around the circumference of the tube bundle. This ensures an organized flow of boiler water along the thermally stressed tube plate, especially at the inlet of the dc tube bundle, less already in the next cross section of the bundle. The flow along the individual heat tubes is not solved at all.

Zdokonalením tohoto provedeni je dalši známé řešeni, spočívejici v tom, že k vnitřnímu netlakovému plášti kotle, vytvářejícímu spolu s vnějším pláštěm prstencovou mezeru, je připojena v zásadě horizontálně uspořádaná kruhová přepážka přes celý průřez svazku žárových trubek. Přepážka, která může být též vyklenuta směrem k trubkovnici, je opatřena otvory většího průměru než žárové trubky. Otvory jsou provedeny soustředně s těmito trubkami, takže kolem trubek vznikají v přepážce mezikruhové mezery, Tim je organizováno prouděni kotelní vody podál trubkovnice s potřebnou rychlosti v celám průřezu svazku žárových trubek i přítok vody k jednotlivým trubkám.An improvement of this embodiment is another known solution in that a substantially horizontally arranged circular partition is connected to the inner non-pressure jacket of the boiler, which together with the outer jacket forms an annular gap over the entire cross section of the tube bundle. The partition, which may also be arched toward the tube sheet, is provided with holes of larger diameter than the hot tubes. The openings are made concentrically with these tubes, so that there are inter-ring gaps around the tubes. Tim is organized by the flow of boiler water to feed the tube sheet with the required speed throughout the cross section of the tube bundle and water inflow to the individual tubes.

Neni však zajištěno intenzivní prouděni podél žárových trubek v jejich části tepelně nejvíce namáhané a dále účinná vynášeni částeček kalu mimo tuto oblast.However, there is no intensive flow along the hot tubes in their portion most thermally stressed and further effective to carry out sludge particles outside this region.

Obě posledně uvedená známá provedeni žárotrubných kotlů však neřeší požadavky prouděni na straně parovodní směsi při vstupu plynů do kotle ahora.However, the latter two known embodiments of refractory boilers do not address the flow requirements on the steam mix side at the inlet of the gases at the top of the boiler.

Nevýhody známých řeěení odstraňuje vestavba vertikálního žárotrubného kotle s přímými teplosměnnými trubkami, vnějšim válcovým tlakovým a vnitřním netlakovým pláštěm a trubkovnicemi, sestávající dále z kruhové přepážky s otvory pro trubky, která je uchycena k vnějšímu tlakovému plášti.The disadvantages of the known solutions are overcome by the installation of a vertical heat-exchanger boiler with straight heat transfer tubes, an outer cylindrical pressure and inner non-pressure jacket and tube sheets, further comprising a circular partition with tube openings attached to the outer pressure jacket.

Podstata řešení je v tom, že soustředně s přímými žárovými trubkami jsou v části výšky přímých žárových trubek v oblasti vysokých tepelných toků vždy na vstupu horkých plynů do vertikálního žárotrubného kotle ke kruhové přepážce napojeny usměrňovači trubky většího průměru, vytvářející okolo přímých žárových trubek mezikruhové mezery pro průtok kotelní vody, respektive parovodní 9měei. Při vstupu horkých plynů do trubkového prostoru zespodu je kruhová, v zásadě horizontální přepážka umístěna nad spodní trubkovnici a js připojena k vnějšímu válcovému tlakovému plášti nad přívodním potrubím kotelní vody.The essence of the solution is that at the hot gas inlet to the vertical fire tube boiler, concentric tubes of larger diameter are connected concentrically with the straight fire tubes at a part of the height of the straight fire tubes to create annular gaps around the straight fire tubes. flow rate of boiler water or steam pipe 9meas. Upon entering the hot gases into the tubular space from below, a circular, substantially horizontal baffle is located above the lower tubesheet and is connected to the outer cylindrical pressure jacket above the boiler water supply line.

Při vstupu horkých plynů do trubkového prostoru shora je kruhová, v zásadě horizontální přepážka umístěna pod horní trubkovnici tak, že horní okraj usměrňovačích trubek je v blízkosti horní trubkovnice, a je k vnějšímu válcovému tlakovému plášti připojena pod výstupním potrubím kotelní vody, respektive parovodní směsi.Upon entering the hot gases into the tubular space from above, a circular, substantially horizontal baffle is positioned below the upper tubesheet so that the upper edge of the baffle tubes is near the upper tubesheet, and is connected to the outer cylindrical pressure jacket below the boiler water or steam mix outlet.

200 412 □o mezitrubkového prostoru mezi usměrňovacimi trubkami je v bezprostřední blízkosti kruhové, v zásadě horizontální přepážky zaústěna nejméně jedna trubka pro odkalování kotle.200 412 □ of the inter-tube space between the rectifier tubes, at least one tube for blowdown of the boiler is connected in the immediate vicinity of a circular, essentially horizontal partition.

Hlavni výhodou řeéani podle vynálezu je dosaženi organizovaného a intenzivniho prouděni a dostatečných rychlostí kotelní vody, respektive parovodní kotelní směsi podél tepelně nejvíce namáhaných části. Při vstupu horkých plynů zespoda přispívá organizovaný průtok kotelní vody a rychlostí prouděni také k vynášeni částeček kalu ze spodní trubkovnice mimo oblast vysokého tepelného namáhání tlakových části kotle. Při vstupu horkých plynů shora je zabráněno případnému vytváření parního polštáře pod horni trubkovnici.The main advantage of the solution according to the invention is to achieve an organized and intense flow and sufficient boiler water velocities or steam boiler mixture, respectively, along the most stressed parts. At the inlet of hot gases from below, an organized flow of boiler water and flow velocity also contributes to the removal of sludge particles from the lower tube sheet outside the area of high thermal stress of the boiler pressure parts. Upon entering the hot gases from above, the possible formation of a steam cushion under the upper tube sheet is prevented.

Přiklad provedeni vestavby vertikálniho žárotrubného kotle podle vynálezu je schematicky znázorněn na výkresech, kde na obr, 1 je vidět podélný řez žárotrubným kotlem s kruhovou přepážkou a usměrňovacimi trubkami, na obr, 2 je přičný řez A-A tímto kotlem, na obr. 3 je další alternativa uspořádáni kruhové přepážky a usměrňovačích trubek v podélném řezu a na obr. 4 je přičný řez B-B kotlem znázorněným na obr. 3.An exemplary embodiment of the installation of a vertical heat pump boiler according to the invention is schematically shown in the drawings, where Fig. 1 shows a longitudinal section of a heat pump with a round baffle and baffle tubes; Fig. 2 is a cross section AA of this boiler; 4 is a longitudinal cross-sectional view of the circular baffle and baffle tubes, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the BB of the boiler shown in FIG. 3.

Vertikální žárotrubný kotel sestává z vnějšího válcového tlakového pláště 1 a z vnitřního válcového nstlakového pláště 2, dále z horni trubkovnice 3 a ze spodní trubkovnice 4, v nichž jsou upevněny přimé žárové trubky 5, jimiž je utvořen trubkový prostor 6 a mezitrubkový prostor 7. V mezi trubkovém prostoru 7 je k dosaženi organizovaného intenzivního prouděni kotelní vody, respektive parovodní směsi podél nejvíce namáhaných části, tj. jak podél spodní trubkovnice 4 nebo horni trubkovnice _3, tak podél nejvíce namáhaných části v oblasti vstupu horkých plynů do kotle, uspořádána vestavba. Vestavba sestává z kruhové, v zásadě horizontální přepážky 8, zasahující celý průřez mezitrubkového prostoru 7 a je připojena k vnějšímu válcovému tlakovému plášti J. buň přimo, nebo prostřednictvím vnitřního válcového netlakovóho pláště 2. Ke kruhové, v zásadě horizontální přepážce 8 jsou soustředně s přímými žárovými trubkami 5 napojeny usměrňovači trubky 9, které kolem žárových trubek 5 vytvářej! mezikruhové mezery 10 pro intenzivní průtok kotelní vody, respektive parovodní směsi. Kruhová, v zásadě horizontální přepážka 8 má otvory shodného průměru jako usměrňovači trubky 9 nebo průměru menšího. Tyto usměrňovači trubky 9 jsou provedeny pouze v části celkové délky žárových trubek 5, a to v oblasti vysokých tepelných toků na vstupu horkých plynů do vertikálniho žárotrubného kotle. Délka usměrňovačích trubek 9 se urči podle tepelného a hydrodynamického výpočtu kotle.The vertical refractory boiler consists of an outer cylindrical pressure jacket 1 and an inner cylindrical pressure jacket 2, an upper tubesheet 3 and a lower tubesheet 4, in which direct heat tubes 5 are fixed to form the tubular space 6 and the inter-tube space 7. In order to achieve an organized intensive flow of boiler water or steam mixture, respectively, along the most stressed part, i.e. both along the lower tube plate 4 or the upper tube plate 3, and along the most stressed part in the region of the hot gas inlet into the boiler. The installation consists of a circular, essentially horizontal partition 8, extending over the entire cross-section of the inter-tube space 7 and connected to the outer cylindrical pressure jacket J. cell directly or via an inner cylindrical non-pressure jacket 2. To the circular, essentially horizontal partition 8 they are concentric with straight The rectifier tubes 9 are connected with the heat pipes 5, which form around the heat pipes 5! annular gaps 10 for intensive flow of boiler water or steam-water mixture, respectively. The circular, essentially horizontal baffle 8 has openings of the same diameter as the deflection tubes 9 or smaller. These baffle tubes 9 are provided only over a portion of the total length of the fire tubes 5, in the region of high heat fluxes at the hot gas inlet to the vertical heat pump boiler. The length of the baffle tubes 9 is determined by the thermal and hydrodynamic calculation of the boiler.

Popsané provedeni vestavby je v podstatě aplikovatelné jak pro vertikální žárotrubný kotel se vstupem horkých plynů zespoda, tak i zeshora. iThe described embodiment of the installation is essentially applicable to both a vertical fire tube boiler with a hot gas inlet from below and from above. and

Při vstupu horkých plynů do trubkového prostoru 6 zespoda, viz obr. 1, je kruhová, v zásadě horizontálně uspořádáná přepážka 8 a usměrňovači trubky 9 v blízkosti spodní trubkovnice 4. Kotelní voda je vstupním potrubím 13 zavedena do prostoru pod kruhovou přepážku 8. Výstupní potrubí 12 kotelní vody, respektive parovodní směsi je vyvedeno z prostoru pod kruhovou přepážkou 8. Při vstupu plynu zespoda přispívá organizovaný průtok kotelní vody a rychlosti prouděni rovněž k vynášení částeček kalu ze spodní trubkovnice 4 mezikruhovými mezerami 10 mezi žárovými 5 a usměrňovacimi trubkami 9 do prostoruAt the entry of the hot gases into the tubular space 6 from below, as shown in FIG. 1, the baffle 8 and the baffle tube 9 are arranged substantially horizontally near the lower tube plate 4. Boiler water is led through the inlet pipe 13 into the space below the baffle 8. When the gas enters from below, an organized boiler water flow and flow velocity also contribute to the discharging of sludge particles from the lower tube plate 4 through the annular gaps 10 between the hot water 5 and the baffle tubes 9 into the space.

200 412 mimo oblast vysokého tepelného namáhání tlakových části kotle. Po výstupu z mezikruhových mezer 10 mohou částečky kalu vlivem poklesu rychlosti prouděni sedimentovát v mezitrubkovém prostoru 7 mezi usměrňovacím! trubkami 9, odkud mohou být odváděny mimo kotel, např, výstupním potrubím 12 pro odkalovánl kotle.200 412 outside the area of high thermal stress of boiler pressure parts. Upon exiting from the annular gaps 10, the sludge particles can sediment in the inter-tube space 7 between the rectifier due to the flow velocity drop. pipes 9, from where they can be discharged outside the boiler, for example, through an outlet pipe 12 for blowing down the boiler.

Při vstupu horkých plynů do trubkového prostoru 6 shora, obr, 2, je v zásadě horizontální kruhová přepážka 8 uspořádána v blízkosti horní trubkovnice 3, kde jsou také ukončeny usměrňovači trubky 9, Parovodnl aměs ja výstupním potrubím 12 parovodnl směsi, respektive kotelní vody vyváděna z prostoru nad kruhovou, v zásadě horizontální přepážkou 8. Při vetupu horkých plynů shora umožňuje provedeni vestavby podle vynálezu dosaženi relativně vysokých rychlosti prouděni parovodnl směsi kolem žárových trubek 5 v oblasti vysokého tepelného namáháni, a tím dosaženi jejich intenzivního chlazeni. Dále umožňuje rovnoměrná rozděleni a přítok parovodnl aměsi ks všem žárovým trubkám] tim, že zvyšuje rychlosti prouděni parovodnl aměai kolem žárových trubek 5 až do bezprostřední blízkosti horní trubkovnice 3, zabraňuje případnému vytváření parniho polštáře pod touto trubkovnici 3. ^Jednotlivými proudy parovodnl směsi, vycházejícími z mezikruhových mezer 10 mezi usměrňovacím! 9 a žárovými trubkami 5, js horní trubkovnice 3 intenzivně omývána a tim 1 chlazena, když v případě vetupu plynu do kotle shora sedimentujl kaly obsažené v kotelní vodě v dolní části výparniku pod vestavbou, je přesto vestavba opatřena potrubím 11 pro odkalovánl kotle z mezitrubkového prostoru 7 mezi ueměrňovacimi trubkami 9. Distancováni mezikruhové mezery 10 mezi žárovými 5 a ueměrňovacimi trubkami 9 možno provést návarky na usměrňovačích trubkách 9, protože dálka usměrňovačích trubek 9 je relativně malá a protože tyto usměrňovači trubky 9 nejsou namáhány tlakem ani jinými silami.Upon entering the hot gases into the tubular space 6 from above, FIG. 2, a substantially horizontal circular baffle 8 is arranged near the upper tube sheet 3, where the baffles 9, the steam conduit and the outlet conduit 12 of the steam conduit mixture or boiler water are discharged. In the case of hot gases entering from above, the installation according to the invention makes it possible to achieve a relatively high flow velocity of the steam-water mixture around the fire tubes 5 in the region of high thermal stress and thus to achieve their intense cooling. Furthermore, it allows uniform distribution and inflow of the steam conduit to all the heat tubes by increasing the flow velocities of the steam conduit around the heat conduits 5 up to the immediate vicinity of the upper tube sheet 3, avoiding the formation of a steam cushion underneath the tube tube 3. from the annular gaps 10 between the rectifier. 9 and the heat pipes 5, the upper tube plate 3 is intensively washed and thus cooled 1, when the sludge contained in the boiler water in the lower part of the evaporator under the installation is sedimented when gas enters the boiler from above. 7 between the deflection pipes 9. The distancing of the annular gap 10 between the heat pipes 5 and the deflection pipes 9 can be welded on the deflection pipes 9 because the distances of the deflection pipes 9 are relatively small and since these deflection pipes 9 are not stressed by pressure or other forces.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. Installation of a vertical fire tube boiler, located in an inter-tube space. Consisting of straight heat tubes, followed by a circular, essentially horizontal bulkhead with tube openings, attached to the outer pressure jacket of a vertical fire tube boiler, characterized by concentric direct fire tubes. the pipes (5) are connected to the circular, essentially horizontal bulkhead (8) at the hot gas inlet into the vertical fire-tube boiler by a rectifier tube (9) of larger diameter, forming an annular gap (10) for the flow of boiler water and the steam conduit, respectively, wherein the distance of the baffle tubes (9) is determined according to the thermal and hydrodynamic calculation of the vertical fire tube boiler and constitutes up to one third of the total distance of the fire tubes (5).

200 412

Installation of a vertical heat pump boiler according to claim 1, characterized in that when hot gases enter the tubular space (6) of the heat tubes (5) from below, a circular, substantially horizontal partition (8) is placed above the lower tube plate (4) and connected to the outer cylindrical pressure jacket (1) above the boiler water supply line (13).

Installation of a vertical heat pump boiler according to claim 1, characterized in that, when the hot gases enter the tubular space (6) of the heat tubes (5) from above, a circular, essentially horizontal partition (8) is located below the upper tube plate (3). the upper edge of the baffle tubes (9) is in the vicinity of the upper tube sheet (3), and is connected to the outer cylindrical pressure jacket (i) below the boiler water outlet line (12) and the steam mix, respectively.

Installation of a vertical heat recovery boiler according to Claims 1 to 3, characterized in that at least one sludge pipe (11) opens into the inter-tube space (7) between the deflection pipes (9) in the immediate vicinity of the substantially horizontal partition (8). boilers.