CS206409B1

CS206409B1 - Arrangement of steam offtake from the upper drum of steam boilers

Info

Publication number: CS206409B1
Application number: CS849279A
Authority: CS
Inventors: Richard Novotny; Antonin Antos; Josef Klepal
Original assignee: Richard Novotny; Antonin Antos; Josef Klepal
Priority date: 1979-12-06
Filing date: 1979-12-06
Publication date: 1981-06-30

Description

Vynález se týká uspořádání odběru páry z bubnu parního kotle, do kterého jsou přímo zaústěny trubky konvekčního svazku, který je protékán spalinami ve směru podélné osy bubnu a odběrová místa páry jsou provedena v horní části bubnu po celé jeho délce. Týká se. především takto vytvořených kotlů, topených plynnými nebo kapalnými palivy.The invention relates to an arrangement for the extraction of steam from a drum of a steam boiler into which convection bundle tubes that flow through the flue gas in the direction of the longitudinal axis of the drum and the steam extraction points are provided at the top of the drum along its entire length. Concerns. especially boilers thus formed, heated by gaseous or liquid fuels.

Základním pravidlem pro obvyklé řešení odběru páry z bubnu je zajistit rovnoměrný odběr z celého prostoru bubnu. Způsob uskutečnění tohoto požadavku závisí na celkové koncepci kotle a zejména na nerovnoměrnosti přívodu parovodní směsi z varných ploch do bubnu.The basic rule for the usual solution of steam extraction from the drum is to ensure a uniform withdrawal from the entire drum space. The method of realizing this requirement depends on the overall boiler concept and in particular on the unevenness of the steam supply mixture from the cooking surfaces to the drum.

U kotlů, do jejichž bubnů je pára přiváděna z varných ploch převáděcími trubkami, lze tyto trubky rozdělit tak, aby již v přívodu páry do bubnu byly odstraněny největší nerovnoměrnosti a tím byl umožněn i rovnoměrný odběr.In boilers whose drums are supplied with steam from the cooking surfaces through the transfer tubes, these tubes can be divided in such a way that the most unevenness in the steam supply to the drum is eliminated and thus even consumption is possible.

V případě, kde varný svazek je přímo zaústěn do bubnu, je rozvržení přívodu parovodní směsi do bubnu svázáno podstatně úžeji s řešením kotle a způsobem proudění spalin, ze kterých je teplo odebíráno.In the case where the boiling bundle is directly connected to the drum, the layout of the steam supply to the drum is more closely related to the boiler solution and the way of the flue gas from which the heat is extracted.

V zásadě je používáno dvojí uspořádání konvekčního svazku a bubnů. Bud’ je svazek a buben uspořádán kolmo k průtoku spalin nebo spaliny protékají svazkem ve směru osy bubnu. U kotlů přepravitelných, které jsou kompletně smontovány ve výrobním závodě a jejichž rozměry musí vyhovovat průjezdnému profilu železniční nebo silniční dopravy, je s výhodou používáno uložení svazku a bubnu podle druhého způsobu. Toto řešení jedině umožňuje výrobu přepravitelných kotlů větších výkonů.In principle, a dual convection beam and drum arrangement is used. Either the bundle and the drum are arranged perpendicular to the flue gas flow or the flue gas flows through the bundle in the direction of the drum axis. For transportable boilers which are completely assembled at the factory and whose dimensions must conform to the passageway profile of rail or road transport, the bundle and drum support according to the second method is preferably used. This solution only allows the production of transportable boilers of higher output.

Při tomto uspořádání dochází však k největším nerovnoměrnostem v přívodu parovodní směsi z varných ploch do bubnu. Přepravitelné provedení je současně podmíněno malými rozměry bubnu a tedy vysokým zatížením parního prostoru i hladiny.This arrangement, however, results in the greatest unevenness in the supply of the steam-water mixture from the cooking surfaces to the drum. At the same time, the transportable design is conditioned by the small dimensions of the drum and hence the high load of the steam space and the level.

Je známo více opatření pro zajištění rovnoměrného odběru. Je to umístění děrovaných a narážecích plechů do přívodu parovodní směsi, které však řeší problematiku pouze při malém zatížení hladiny v bubnu. Dále je to umístění děrovaných plechů či .naváděcích plechů před odběr páry, u nichž je volbou tlakové ztráty při průtoku páry možno odstranit místní nerovnoměrnosti. Tyto vestavby však něřeší vysoké místní zatížení a přestřiky. Pro vysoce zatížené bubny je známo použití cyklonů a hubic s odstředivými plechy. I tyto vestavby je však možno dimensovat pouze na určité omezené množství parovodní směsi. Je znám i způsob rozváděni parovodní směsi z míst více zatíženýeh na větší počet cyklonů či hubic. Provedení tohoto rozvodu i samo uspořádání cyklonů nebo hubíc je však náročné na prostor v bubnu. Do menších bubnů je nelze umístit vůbec a ú větších bubnů značně omezují či znemožňují přístup do bubnu a tím ruší jednu z velkých výhod svazkových kotlů s varnými trubkami přímo zaústěnými do bubnu, tj. přístupnost k opravám varných trubek.Multiple measures are known to ensure even sampling. It is the positioning of the perforated and impact plates in the steam supply, which, however, solves the problem only at low level loading in the drum. It is furthermore the positioning of the perforated sheets or guide sheets before the steam extraction, in which the local unevenness can be eliminated by the selection of the pressure loss at the steam flow. However, these installations do not solve high local loads and overspray. The use of cyclones and nozzles with centrifugal plates is known for highly loaded drums. However, even these installations can only be dimensioned for a limited amount of steam-water mixture. There is also known a method of distributing a steam-water mixture from places subjected to more loads to a plurality of cyclones or nozzles. However, the design of the manifold and the arrangement of the cyclones or nozzles themselves are space-intensive in the drum. They cannot be placed in smaller drums at all, and with larger drums they considerably restrict or prevent access to the drum and thereby cancel one of the great advantages of boilers with boiling tubes directly opening into the drum, ie accessibility to repairing boiling tubes.

U vodotrubného kotle s podélným svazkem a podélným horním bubnem dochází k velkému místnímu přetížení hladiny i prostoru v bubnu v místě vstupu spalin do konvekčního svazku, které je zejména při spalování plynu tak velké, že při obvyklém dimensování bubnu dochází, v tomto- místě k vyplnění celého prostoru bubnu vzdutou hladinou a vodní tříští. Tato skutečnost byla ověřena měřením na instalovaném kotli. Prosté zaclonění odběru v tomto místě se neosvědčilo.In a longitudinal bundle water-tube boiler with longitudinal top drum, there is a large local overload of the level and space in the drum at the flue gas inlet to the convection bundle, which is so large, especially when gas is combusted. of the entire drum space by the backwater and water spray. This fact was verified by measurement on the installed boiler. The simple screening of the sampling at this site did not work.

Výše uvedené nédostatky odstraňuje uspořádání odběru páry z horního bubnu parního kotle podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že nad místem, kde spaliny vstupují do konvekčního svazku je průřez pro průtok páry vestavbou uzavřen a zvětšuje se postupně do velikosti odpovídající průtoku páry ve zbývající části bubnu.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the steam extraction arrangement of the upper drum of the steam boiler according to the invention, characterized in that, above the point where the flue gas enters the convection bundle, the cross-section for steam flow is closed and drum.

Aby se napomohlo rovnoměrnému průchodu, páry vestavbou, jsou odběrová místa páry po délce hubnu rozmístěna tak, že jejich světlost a hustota je úměrná velikosti průřezu pro průtok páry Vestavbou.To assist in the uniform passage of the vapor through the installation, the steam extraction points along the length of the steam are spaced so that their lightness and density are proportional to the cross-sectional size for the vapor flow through the installation.

Provedením odběru páry podle vynálezu byly z největší části odstraněny potíže vzniklé nerovnoměrností zatížení v místě vstupu spalin do konvekčního svazku při zachování objemu bubnu. Při řešení je zachován odběr páry prakticky po celé délce bubnu. Uspořádání umožňuje stavět přepravitelné kotle většího výkonu při otopu plynnými nebo kapalnými palivy. Zachovává výhodu dvoububnovýeh kotlů, kterou je snadná přístupnost k ústí varných trubek, které je možno při poruše rychle zaslepit a současně zajišťuje potřebnou čistotu páry při dostatečném zahuštění kotlové vody.By performing the steam extraction according to the invention, the problems caused by the uneven load at the point of flue gas entry into the convection bundle have been largely eliminated while maintaining the drum volume. During the solution, steam extraction is maintained practically along the entire length of the drum. The arrangement allows to build transportable boilers of higher output when heating with gaseous or liquid fuels. It retains the advantage of double-drum boilers, which is easy access to the mouth of the cooking pipes, which can be quickly blinded in the event of a failure and at the same time ensures the necessary steam purity with sufficient thickening of the boiler water.

Provedení uspořádání, odběru páry podle vynálezu je možno, při velmi vysokých nárocích na čistotu páry, kombinovat s odlučovačem páry, umístěným vně bubnu.The design of the steam extraction arrangement according to the invention can be combined with a steam separator located outside the drum at very high steam purity requirements.

Dvě možnosti uspořádání odběru páry z bubnu přepravitelného parního kotle podle vynálezu jsou znázorněny na obr. 1—4.Two possibilities for the arrangement of steam extraction from the drum of the transportable steam boiler according to the invention are shown in Figs. 1-4.

Obr. 1 představuje příčný řez kotlem se spodním a horním bubnem, konvekčním svazkem mezi nimi a spalovací komorou po levé straně svazku. Obr. 2 je podélný řez horním bubnem z obr. 1.Giant. 1 is a cross-sectional view of the boiler with the lower and upper drums, the convection bundle therebetween, and the combustion chamber on the left side of the bundle. Giant. 2 is a longitudinal section through the upper drum of FIG. 1.

Obr. 3 znázorňuje příčný řez bubnem stejného .parního kotle s odlišně uspořádaným odběrem páry a obr. 4 je vodorovný řez bubnem z obr. 3 v rovině A — A, ze kterého je patrno vytvoření otvorů v děrovaném plechu pod odběrovými místy. .Giant. 3 is a cross-sectional view of the drum of the same steam boiler with differently arranged steam extraction; and FIG. 4 is a horizontal section of the drum of FIG. 3 in plane A-A, showing holes in the perforated sheet below the sampling points. .

Dvoububnový parní kotel podle obr. 1 a 2 se skládá z horního bubnu 1, dolního bubnu 2 a mezi nimi je vytvořen konvekční trubkový svazek 3. Do obou bubnů je přímo zaústěna vnější řada 4 varných trubek a vnitřní řada 5 varných trubek, které spolu vymezují spalovací komoru 6. Spalovací komora 6 je položena a protékána spalinami ve směru podélné osy bubnu 1 a 2. Pro uklidnění hladiny je horní buben í opatřen pod hladinou vody děrovaným plechem 7, spodním narážecím plechem 8 a horním narážecím plechem 9, Pro odběr páry je v horní části horního bubnu 1 uspořádána po celé délce řada odběrových míst 10 vytvořených ve formě nástavků 101, 102 o různém průměru. Nástavky 101, 102 ústí do sběrné komory 11. Sběrná komora 11 je umístěna tak, aby nepřekračovala průjezdní profil. Odběrová místa 10 páry jsou od ostatního prostoru horního bubnu 1 oddělena vestavbou 12 s volným průřezem 13 pro průtok páry. Na vestavbu 12 pod průřezem 13 pro průtok páry navazuje vodorovný, děrovaný plech 14 pro· rozdělení průtoku páry, který zabírá celou,délku bubnu. Velikost a tvar průřezu 13 pro průtok páry je patrný z obr. 2. V místě vstupu spalin do konvekčního trubkového svazku 3 je průřez 13 pro průtok páry uzavřen. Na pravou i levou stranu se průřez 13 pro průtok páry stupňovitě zvětšuje. V místě uzavřeného průřezu 13 pro průtok páry jsou odběrová místa 10 vynechána, Nástavky 101 v místě zúženého průřezu 13 pro průtok páry mají menší světlost, než nástavky 102 v místě, kde je průřez 13 pro průtok páry plně otevřen.The two-drum steam boiler according to FIGS. 1 and 2 consists of an upper drum 1, a lower drum 2 and a convection tube bundle 3 is formed between them. The outer row 4 of the boiling pipes and the inner row 5 of the boiling pipes the combustion chamber 6. The combustion chamber 6 is laid and flows through the flue gas in the direction of the longitudinal axis of the drums 1 and 2. To calm the level, the upper drum is provided with a perforated plate 7, lower impact plate 8 and upper impact plate 9. in the upper part of the upper drum 1, a plurality of collection points 10 formed in the form of extensions 101, 102 of different diameters are provided along the entire length. The extensions 101, 102 open into the collecting chamber 11. The collecting chamber 11 is positioned so as not to exceed the passage profile. The steam take-off points 10 are separated from the other space of the upper drum 1 by a built-in 12 with a free cross-section 13 for steam flow. A horizontal, perforated sheet 14 is disposed on the installation 12 below the steam flow cross-section 13 to divide the steam flow, which occupies the entire length of the drum. The size and shape of the cross-section 13 for steam flow is apparent from FIG. 2. At the point of flue gas entry into the convection tube bundle 3, the cross-section 13 for steam flow is closed. On both the right and left sides, the steam flow cross section 13 increases in steps. At the point of the closed steam flow cross section 13, the sampling points 10 are omitted. The extensions 101 at the point of the narrowed steam cross section 13 have a smaller clearance than the extensions 102 at the point where the steam cross section 13 is fully open.

V druhém případě, znázorněném na obr.In the second case shown in FIG.

a 4, je tentýž kotel s horním bubnem 1 a konvekčním trubkovým svazkem 3 opatřen odlišnou vestavbou. Pára je odebírána odběrovými místy 10, jejichž světlost a rozmístění nástavků 101,102 odpovídá provedení na obr. 2. Odběrová místa 10 ústí do sběrné komoryand 4, the same boiler with the upper drum 1 and the convective tube bundle 3 is provided with a different installation. The steam is drawn off by the sampling points 10, the clearance and placement of the extensions 101, 102 corresponds to the embodiment in Fig. 2. The sampling points 10 open into the collecting chamber

11. Pod odběrovými místy 10 je umístěn děrovaný plech 16. Rozloženi a podlé potřeby i průměry děr 17 v děrovaném plechu 16 se mění tak, jak je patrno z obr. 4. V prostoru 18 děrovaného plechu 16 nad vstupem spalin do konvekčního trubkového svazku 3 nejsou provedeny žádné otvory a postupně na obě strany se počet otvorů zvětšuje až do počtu odpovídajícímu průtoku páry ve zbývající částí bubnu. Průřez děr 17 v děrovaném plechu 16 odpovídá v podstatě průřezu 13 pro průtok páry vestavbou 12 v provedení podle obr. 1.A perforated sheet 16 is located below the sampling points 10. The distribution and, if necessary, the diameters of the holes 17 in the perforated sheet 16 vary as shown in Figure 4. In the space 18 of the perforated sheet 16 above the flue gas inlet to the convection tube bundle 3 no holes are provided and gradually the number of holes increases on both sides up to the number corresponding to the steam flow in the remaining part of the drum. The cross-section of the holes 17 in the perforated sheet 16 corresponds substantially to the cross-section 13 for the steam flow through the installation 12 of the embodiment of FIG. 1.

Přestupem tepla dochází ve varných trubkách konvekčního trubkového svazku 3 i vnější řadě 4 a vnitřní řadě 5 varných trubek spalovací komory 6 k vývinu páry; Největší množství tepla je předáváno vnější řadě a vnitřní řadě 5 varných trubek spalovací komory 6 a dále těm varným trubkám konvekčního trubkového svazku 3, které leží v místě vstupu spalin do svazku 3. Z těchto trubek proudí parovodní směs do horního bubnu 1 největší rychlostí.Heat transfer occurs in the boiling tubes of the convection tube bundle 3 as well as the outer row 4 and the inner row 5 of the boiling tubes of the combustion chamber 6 generating steam; The greatest amount of heat is transferred to the outer and inner rows 5 of the brewing tubes of the combustion chamber 6 and further to those of the convection tube bundle 3 which lie at the point of flue gas entry into the bundle 3. From these tubes.

Proud parovodní směsi z vnější řady 4 a vnitřní řady 5 varných trubek je usměrňován spodním narážecím plechem 8 a horním narážecím plechem 9 tak, aby mohlo dojít k odI loučení vody do páry. Proud parovodňí směsi, vystupující z trubek konvekčního trubkového svazku 3, je uklidňován děrovaným plechemThe flow of the steam mix from the outer row 4 and the inner row 5 of the boiling pipes is directed by the lower baffle plate 8 and the upper baffle plate 9 so that water can be separated into the steam. The flow of the steam-water mixture emerging from the tubes of the convective tube bundle 3 is calmed by the perforated sheet

7. Odloučená pára prochází horním děrovaným plechem 14, který rozděluje její průtok na co největší průřez, aby došlo k odloučení zbylých kapiček vody. Odloučení dále napomáhá usměrnění proudu vestavbou 12 před vstupem páry do odběrových míst 10.7. The separated steam passes through the top perforated sheet 14, which divides its flow to the largest possible cross-section to separate the remaining water droplets. The separation further helps to direct the current through the built-in 12 before the steam enters the sampling points 10.

Jak již bylo řečeno, dochází v místě vstupu spalin do konvekčního trubkového svazku 3 k velkému přestupu tepla a tedy i vývinu páry. Tento vývin je soustředěn v jednom místě a děrovaný plech 7 ani jiné vestavby nezabrání vzdutí hladiny, která i při zahuštění vody podstatně nižším než odpovídá kritickému zahuštění pro ostatní části bubnu, vyvolá místní přestřik vody, případně úplně zaplní prostor bubnu.As already mentioned, there is a large heat transfer at the point where the flue gas enters the convection tube bundle 3 and thus also the generation of steam. This development is concentrated in one place and the perforated sheet 7 or other installation does not prevent the backwater level which, even when the water is thickened substantially lower than the critical concentration for the other parts of the drum, causes a local water spray or fills the drum space.

V tomto místě je průřez 13 pro průchod páry vestavbou 12 uzavřen a tím je docíleno vodorovného proudění páry v horním bubnu _ 1. Tím, že se průřez 13 pro průtok páry postupně zvětšuje, je proud usměrněn tak, aby mohlo dojít k potřebnému odloučení vody od páry.At this point, the steam passage 13 is closed and the horizontal steam flow in the upper drum 11 is thereby achieved. As the steam passage 13 gradually increases, the current is rectified so that the necessary separation of water from the steam can occur. steam.

Proudění volným průřezem 13 pro průtok páry je ovlivňováno dále uspořádáním odběrových míst 10, jejichž nástavky 101, 102 jsou rozmístěny tak, že jejich světlost a hustota je úměrná velikosti průřezu 13 pro průtok páry a tím příznivě ovlivňují proudění páry volným průřezem 13, které se jejich působením zrovnoměrňuje.The free flow 13 for steam flow is further influenced by the arrangement of the sampling points 10 whose extensions 101, 102 are spaced so that their lightness and density are proportional to the size of the steam flow cross-section 13 and thereby favorably influence the free flow 13 flow. acts as an equalizer.

Uspořádání odběru páry z bubnu parního kotle podle vynálezu nalezne použití u kotlů s konvekčním svazkem, protékaným spalinami ve směru podélné osy bubnu. Je určen především pro kotle přepravitelné s malým průměrem horního bubnu a s celkově stěsnanou koncepcí.The steam extraction arrangement of a steam boiler drum according to the invention finds use in boilers with a convection bundle flowing through the flue gas in the direction of the longitudinal axis of the drum. It is designed especially for boilers transportable with a small diameter of the upper drum and with a generally cramped concept.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1, Arrangement of steam extraction from the upper drum of the steam boiler into which they are directly behind. the convection tube bundle flowing through the flue gas in the direction of the drum axis, and the steam extraction points are provided in the upper part of the upper drum substantially along its entire length and in front of their mouth there is a built-in In the convection tube bundle (3), the cross-section (13) for the steam flow through the built-in (12) is closed and gradually increases to a size corresponding to the steam flow in the remaining part of the upper drum (1).

The steam take-off arrangement of the upper drum of a steam boiler according to claim 1, characterized in that the steam take-off points (10) are distributed along the length of the upper drum (1), their brightness and density being proportional to the cross-sectional area (13). built-in (12),