CS201459B1

CS201459B1 - Diaphragm walis of steam and hot water boilers with positive cooling medium recirculation

Info

Publication number: CS201459B1
Application number: CS137479A
Authority: CS
Inventors: Ladislav Vilimec; Antonin Cihal
Original assignee: Ladislav Vilimec; Antonin Cihal
Priority date: 1979-03-01
Filing date: 1979-03-01
Publication date: 1980-11-28

Description

Vynález se týká membránových stěn parních horkovodních kotlů s nuceným oběhem chladicího media, sestávajících z paralelních trubek.The invention relates to diaphragm walls of steam hot-water boilers with forced circulation of coolant consisting of parallel tubes.

Parní nebo horkovodní kotle menších výkonů ,a s nízkými parametry pracovní látky mají obvodové stěny provedeny jako plynotěsné membránové stěny ze svislých paralelních trubek.Steam or hot water boilers of lower capacity, and with low working fluid parameters, the perimeter walls are designed as gas-tight membrane walls made of vertical parallel pipes.

Takové provedení se vyznačuje velkým počtem paralelních trubek, tvořících membránovou stěnu, což při požadavku bezpečného chlazení vede ke zvětšování oběhového čísla chladicího média.Such an embodiment is characterized by a large number of parallel tubes forming the membrane wall, which leads to an increase in the circulation number of the coolant when a safe cooling is required.

U kotlů, vyrábějících páru při nižších parametrech vyžaduje toto provedení membránových stěn rovněž vyšší oběhové číslo, aby byly dosaženy nízké hodnoty suchosti páry na výstupu z membránových stěn.For boilers producing steam at lower parameters, this design of the membrane walls also requires a higher circulation number in order to achieve low dryness values of the steam at the exit from the membrane walls.

Zvětšení oběhového čísla chladicího média znamená větší spotřebu energie na zajištění cirkulace chladicího média, větší investiční náklady na oběhové čerpadlo, potrubní systémy a podobně.Increasing the coolant circulation number means greater energy consumption to ensure coolant circulation, greater investment costs for the circulation pump, piping systems, and the like.

Jsou známé i systémy kotlů s nuceným oběhem chladicího média v provedení s vodorovných paralelních trubek. Jedná se o průtlačné kotle, kde se pracovní látka ohřívá například 9d YSÍupu až po výstup ve stále stejných paralelních trubkách, které tvoří např.Boiler systems with forced circulation of coolant in horizontal parallel pipes are also known. These are extrusion boilers, where the working medium is heated, for example, 9d to the outlet up to the outlet in the same parallel pipes, which form e.g.

veškerou teplosměnnou plochu výparníku, ostatních tahů kotle nebo různých dělících stěn. Přechod paralelních trubek do plochy směrem nahoru nebo do stran je uskutečněn bez sběracích rozdělovačích komor vhodným uspořádáním paralelních trubek ve stěně. V některých případech jsou paralelní trubky vinuty ve šroubovici, nebo vodorovně ale tak, že alespoň v jedné stěně je šikmý přechod do plochy směrem nahoru.all heat exchanger heat exchanger surface, other boiler strokes or different partition walls. The passage of the parallel tubes to the surface upwards or to the sides is effected without the collecting chambers by a suitable arrangement of the parallel tubes in the wall. In some cases, the parallel tubes are wound in a helix or horizontally but so that at least one wall has an inclined transition to the surface upwards.

U kotlů s jednostupňovým spalováním ve vychlazené fluidní vrstvě tvoří membránové stěny vlastně jen obvodový plášť kotle s poměrně malým tepelným výkonem. Hlavní teplosměnnou plochou je konvekční teplosměnná plocha ve fluidní vrstvě.In boilers with a single-stage combustion in a cooled fluidized bed, the membrane walls are in fact only a peripheral shell of the boiler with a relatively low heat output. The main heat exchange surface is the convective heat exchange surface in the fluidized bed.

Výška fluidního kotle je značně menší, nežli výška stejně výkonného kotle s roštovým nebo práškovým ohništěm nebo s ohništěm s plynovými nebo olejovými hořáky.The height of the fluidized bed boiler is considerably smaller than the height of an equally powerful boiler with a grate or powder furnace or a gas or oil burner.

Protože je třeba zajistit dokonalé chlazení teplosměnné plochy ve fluidní vrstvě, vede velký počet paralelních trubek svislých membránových obvodových stěn rovněž ke zvětšení oběhového čísla chladicího média a tím k vyšší spotřebě energie a větším investičním nákladům.Since it is necessary to ensure perfect cooling of the heat exchange surface in the fluidized bed, the large number of parallel tubes of the vertical membrane peripheral walls also leads to an increase in the circulation number of the cooling medium and thus to higher energy consumption and higher investment costs.

Nevýhodou svislých membránových stěn s velkým počtem paralelních trubek jsou také dlouhé vstupní a výstupní komory s nátrubky a velký počet svarů mezi nátrubky s membránovou stěnou.The disadvantages of vertical membrane walls with a large number of parallel tubes are also the long inlet and outlet chambers with the sleeves and the large number of welds between the sleeves with the membrane wall.

Uvedené nevýhody dosud známých membránových stěn parních a horkovodních kotlů s nuceným oběhem chladicího média se odstraní membránovými stěnami podle vynálezu, jehož podstatou je to, že jsou tvořeny vodorovnými trubkami upravenými po obvodu kotle ve tvaru prstence s přívodem a odvodem chladicího média. Rovněž je podstatou vynálezu to, že jsou provedeny nejméně ze dvou prstenců. Podstatou vynálezu je dále to, že každý prstenec má samostatný přívod a odvod chladicího média. Další podstatou vynálezu je to, že spodní prstenec je opatřen přívodem a horní prstenec odvodem chladicího média. Dále je podstatou vynálezu to, že nejméně dva prstence mají společný přívod a odvod chladicího média a to, že sousední prstence jsou navzájem spojeny spojovacími trubkami.The above-mentioned disadvantages of the known membrane walls of steam and hot-water boilers with forced circulation of the cooling medium are overcome by the membrane walls according to the invention, which consists in that they consist of horizontal tubes arranged around the periphery of the boiler in the shape of a ring with inlet and outlet of cooling medium. It is also an object of the invention that they are made of at least two rings. It is a further object of the invention that each ring has a separate coolant inlet and outlet. It is a further object of the invention that the lower ring is provided with an inlet and the upper ring is provided with a cooling medium outlet. It is further an object of the invention that at least two rings have a common coolant inlet and outlet and that adjacent rings are connected to each other by connecting pipes.

Výhodou membránových stěn podle vynálezu je nižší oběhové číslo chladicího média, menší investiční náklady, úspora materiálu na spojovací potrubí a menší počet svarů a dále to, že jedna čásj, membránových stěn může být chlazena například vodou a druhá část párou.The advantage of the membrane walls according to the invention is a lower coolant circulation number, lower investment costs, saving material for the connecting pipes and fewer welds and furthermore that one part of the membrane walls can be cooled by water and the other part by steam.

Příkladné provedení membránových stěn je znázorněno na přiložených výkresech, kde obr. 1, la, lb, lc znázorňují celkové uspořádání membránových stěn s alternativami přívodu a odvodu chladicího media, obr. 2 a 2b znázorňují v alternativním provedení spojení sousedních prstenců membránových stěn a obr. 2a schéma půdorysného pohledu na obr.An exemplary embodiment of the diaphragm walls is shown in the accompanying drawings, in which Figures 1, 1a, 1b, 1c show the overall configuration of the diaphragm walls with alternatives for coolant inlet and outlet, Figures 2 and 2b show in an alternative embodiment the adjacent diaphragm ring rings; 2a is a plan view of FIG.

2.2.

V příkladném provedení podle obr. 1, la, lb, a lc sestává membránová stěna 1 z prstenců 2 paralelních vodorovných trubek upravených nad sebou a opatřených přívody 3 chladicího média a odvody 4 chladícího média. V příkladném provedení podle obr. 2, 2a, 2b sestává membránová stěna 1 z prstenců 2 paralelních vodorovných trubek spojených spojovacími trubkami 5. V příkladném provedení podle obr. 1, la a lb je membránová stěna 1 provedena z vodorovných trubek navzájem plynotěsně svařených. Po výšce je membránová stěna 1 rozdělena na několik úseků se stejným počtem paralelních trubek a tvoří tak prsténce 2. Vstup 3 chladicího média je proveden do spodního prstence 2 a výstup 4 chladicího média je proveden z horního prstence 2. Počet paralelních vodorovných trubek je v každém prstenci 2 stejný. Světlost trubek může být ve všech prstencích 2 stejná nebo se může, například směrem k výstupu 4 chladicího média, zvětšovat.In the exemplary embodiment according to FIGS. 1, 1a, 1b, and 1c, the membrane wall 1 consists of rings 2 of parallel horizontal tubes arranged one above the other and provided with coolant inlets 3 and coolant outlets 4. 2, 2a, 2b, the diaphragm wall 1 consists of rings of parallel horizontal tubes 2 connected by connecting tubes 5. In the exemplary embodiment of FIGS. 1, 1a and 1b, the diaphragm wall 1 is made of horizontal tubes gas-tightly welded together. In height, the diaphragm wall 1 is divided into several sections with the same number of parallel tubes and thus forms rings 2. The coolant inlet 3 is provided to the lower ring 2 and the coolant outlet 4 is made from the upper ring 2. The number of parallel horizontal tubes is in each ring 2 the same. The diameter of the tubes may be the same in all rings 2 or may increase, for example towards the coolant outlet 4.

Podle příkladného provedení na obr. 2 jsou paralelní trubky jednotlivých prstenců 2 navzájem spojeny spojovacími trubkami 5. Poslední trubka spodního prstence 2 je spojena s první trubkou následujícího prstence 2 tak, že směr proudění chladicího média v sousedních prstencích 2 je opačný. Při výrobě membránové stěny 1 se nejdříve sváří část 7 membránové stěny 1 a ohne se na příklad do' tvaru písmene U. Výška svařence je daná technologickými možnostmi svářecího stroje. Jestliže je výška membránové stěny 1 kotle větší než možnosti výrobního zařízení, je stěna po výšce svářena z několika částí. Stejným způsobem se vyrobí další část 8 membránové stěny 1 a ohne se například do tvaru písmene L. V jednom místě obvodu membránových stěn 1 jsou trubky všech prstenců 2 navzájem spojeny spojovacími trubkami 5. V tomto místě je membránová stěna 1 utěsněna těsnicím plechem 6.According to the exemplary embodiment of Fig. 2, the parallel tubes of the individual rings 2 are connected to each other by connecting tubes 5. The last tube of the lower ring 2 is connected to the first tube of the next ring 2 so that the coolant flow direction in the adjacent rings 2 is opposite. In the manufacture of the membrane wall 1, the membrane wall part 7 is first welded and bent, for example, into a U-shape. The height of the weldment is determined by the technological possibilities of the welding machine. If the height of the boiler diaphragm wall 1 is greater than that of the production equipment, the wall is welded in height from several parts. In the same way another part 8 of the diaphragm wall 1 is produced and bent, for example, into an L-shaped shape. At one point of the periphery of the diaphragm walls 1, the tubes of all rings 2 are connected to each other by connecting pipes 5.

V příkladném provedení podle obr. la má každý prstenec 2 samostatný přívod 3 a odvod 4 chladicího média. Výhodou tohoto provedení je menší tlaková ztráta na straně chladicího média a možnost volby většího počtu paralelních trubek v jednom prstenci 2, protože spojovací trubky 5 jsou nahrazeny přívodem 3 a odvodem 4 chladicího média. Nevýhodou je složitější systém spojovacího potrubí. V příkladném provedení podle obr. lb má několik sousedních prstenců 2 společný přívod 3 a odvod 4 chladicího média. Trubky prstenců 2, tvořících takovou skupinu, jsou navzájem spojeny spojovacími trubkami 5.In the embodiment of FIG. 1a, each ring 2 has a separate coolant inlet 3 and a coolant outlet 4. The advantage of this embodiment is the lower pressure loss on the coolant side and the possibility of selecting a plurality of parallel pipes in one ring 2, since the connecting pipes 5 are replaced by the coolant inlet 3 and the coolant outlet 4. The disadvantage is a more complicated pipe system. In the exemplary embodiment of FIG. 1b, several adjacent rings 2 have a common inlet 3 and a coolant outlet 4. The tubes of the rings 2 forming such a group are connected to each other by connecting tubes 5.

Výhodou je dosažení nižší tlakové ztráty nežli u provedení podle obr. 1 a dále to, že u každé skupiny prstenců 2 může být zajištěno rozdílné chlazení podle velikosti tepelného toku a to buď odlišným množstvím chladicího média, nebo použitím různých chladicích médií, např. vody a páry.The advantage is that the pressure drop is lower than that of the embodiment of FIG. 1 and that for each group of rings 2 different cooling according to the heat flow can be provided, either by different amounts of coolant or by using different coolants, e.g. steam.

Takové provedení je zvlášť výhodné u kotlů s fluidním spalováním ve vychlazené fluidní vrstvě. Tepelný tok do membránových stěn 1 v oblasti fluidní vrstvy je několikanásobně vyšší než do stěn v oblasti nad fluidní vrstvou. Příkladné provedení podle obr. lc je membránová stěna 1 provedena jako jeden prstenec 2 s jedním přívodem 3 a odvodem 4 chladicího média. Toto provedení je vhodné například u kotlů se studenou napájecí vodou. Veškerá napájecí voda proudí nejdříve membránovými stěnami 1 a ohřívá se na teplotu nižší než je bod varu. Výhodné je uspořádat přívod 3 chladicího média shora a odvod 4 ze spodní části, protože se zajistí intenzivnější chlazení spodní části membránových stěn 1, které například u kotle s fluidním ohništěm mají větší tepelný příkon.Such an embodiment is particularly advantageous in fluidized bed boilers. The heat flow to the membrane walls 1 in the region of the fluidized bed is several times higher than to the walls in the region above the fluidized bed. 1c, the membrane wall 1 is designed as a single ring 2 with one inlet 3 and a coolant outlet 4. This design is suitable, for example, for boilers with cold feed water. All feed water flows first through the membrane walls 1 and is heated to a temperature below the boiling point. It is advantageous to arrange the coolant inlet 3 from the top and the outlet 4 from the lower part, since the lower part of the diaphragm walls 1, which, for example, in a fluidized bed boiler, has a higher heat input, is provided more intensively.

V příkladném provedení podle obr. 2b je znázorněno alternativní spojení trubek sousedních prstenců 2 spojovacími trubkami 5. Poslední trubka spodního prstence 2 je spojena s poslední trubkou následujícího prstence 2 tak, že chladicí médium v sousedních prstencích 2 proudí stejným směrem.In the exemplary embodiment of FIG. 2b, an alternative pipe connection of adjacent rings 2 by connecting pipes 5 is shown. The last pipe of the lower ring 2 is connected to the last pipe of the next ring 2 so that the cooling medium in the adjacent rings 2 flows in the same direction.

Membránové stěny 1 podle příkladného provedení 1, la, lb, lc a 2, 2a, 2b mohou být provedeny ve tvaru η-úhelníka nebo kruhu.The diaphragm walls 1 according to the exemplary embodiment 1, 1a, 1b, 1c and 2, 2a, 2b may be in the form of an η-angle or a circle.

Claims

Diaphragm walls of steam and hot-water boilers with forced circulation of coolant, consisting of parallel pipes, characterized in that they consist of horizontal pipes arranged around the periphery of a ring-shaped boiler (2) with a coolant inlet (3) and a coolant outlet (4).

Membrane walls according to claim 1, characterized in that they are made of at least two rings (2).

Membrane walls according to Claim 2, characterized in that each ring (2) has a separate coolant inlet (3) and a outlet (4).

Membrane walls according to claim 2, characterized in that the lower ring (2) is provided with an inlet (3) and the upper ring (2) with a cooling medium outlet (4).

Membrane walls according to Claim 2, characterized in that at least two rings (2) have a common inlet (3) and a coolant outlet (4).

Membrane walls according to Claim 2, characterized in that the adjacent rings (2) are connected to each other by connecting tubes (5).