CS270676B1 - Zapojení přehřívéku póry u spalinového kotle - Google Patents

Abstract

Výparník (4) a vnitřní trubky (17) přehřívéku (3) Jsou na straně vstupu vody připojeny k výtlačnému potrubí (10) z oběhového čerpadla (9). Před vstupem do výparoíku (4) je oddělovací armatura (12) a před Vstupem do vnitřních trubek (17) přehřívéku (3) páry je připojovací armatura. (15). Vstup a výstup výpamíku (4) je paralelně připojen k výstupu z vnitřních trubek (17) přehřívéku (3) páry, přičemi mezi vstupem do výparníku (4) a výstupem z vnitřních trubek (17) přehříváku (3) Je uzavírací armatura (22). Je možno využít u spalinových kotlů β nuceným průtokem vody ve výparníku a je provedeme tak, aby při najíždění kotle nedoSlo k Jeho spálení.

Description

Vynález se týká zapojení přehříváku páry u spalinového kotle a nuceným průtokem vody ve výparníku. ,

U spalinového kotle s přehřívákem páry se při vyšší teplotě odpadních spalin musí provést při najíždění kotle ochrana přehříváku proti spálení. Ochrana přehříváku páry proti spálení se provádí jak na straně spalin, tak i na straně péry. Na straně spalin lze využít recirkulaci studených spalin nebo přisátí studeného vzduchu před přehřívék, nebo se přehřívák dává do oblasti s nižší teplotou spalin, tedy až za vstupní část výparníku. Na straně páry lze využít možnost chlazení přehříváku cizí parou nebo lze přehřívák při najíždění s výhodou zapojit jako výparník. Je také známo, že je přehřívék páry u spalinových kotlů vybaven i regulací teploty péry, nejčastěji povrchovým chladičem, který je situovaný v parním bubnu nebo se používá i regulace teploty vstřikem kondenzátu nebo vody. Ochrana přehříváku recirkulaci studených spalin či přisáváním studeného vzduchu před přehřívák je dispozičně náročná a musí se řešit i otázka těsnosti kanálů za provozu. Při situování přehříváku do oblasti nižších teplot spalin se komplikuje konstrukce výparníku, který se musí rozdělit a přehřívák páry má větší teplosměnnou plochu a tedy i hmotnost. Chlazení přehříváku cizí párou je sice výhodné, ale dá se využít pouze tam, kde je cizí pára k dispozici. Při zapojení přehříváku do systému výparníku se celý kotel značně komplikuje, zejména z hlediska manipulace při najíždění, a dochází k zanášení přehřívěkových trubek solemi, žádný z uvedených způsobů ochrany přehříváků nelze prakticky využít k regulaci teploty přehřáté páry a ani při najíždění. Proto pro regulaci teploty musí být kotel vybaven samostatným povrchovým chladičem s regulační armaturou, nebo vstřikovým chladičem, který vzhledem k většinou nevyhovující kvalitě napájecí vody musí být napojen na zařízení pro výrobu vlastního kondenzátu.

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojení přehříváku páry u spalinového kotle podle vynálezu, kde přehřívák se skládá ze souose uspořádaných vnějších a vnitřních trubek s předřazenou připojovací armaturou a odpařovací systém se skládá z parního bubnu, výparníku s předřazenou odpojovači a uzavírací armaturou a dále oběhového čerpadla a výtlačného potrubí, jehož podstata spočívá v tom, že výparník a vnitřní trubky přehříváku jsou na straně vstupu vody připojeny k výtlačnému potrubí z oběhového čerpadla. Dále v tom, že před vstupem do výparníku je oddělovací armatura a před vstupem do vnitřních trubek přehříváku páry je připojovací armatura. Dále v tom, že vstup a výstup výparníku je paralelně připojen k výstupu z vnitřních trubek přehříváku páry, přičemž mezi vstupem do výparníku a výstupem z vnitřních trubek přehříváku je uzavírací armatura.

Výhodou zapojení přehříváku páry podle vynálezu je to, že přehřívák páry může být situován ve spalinovém kotli jako první plocha ve směru proudění spalin i tehdy, když teplota spalin je vyšší než přípustná teplota z hlediska použitelnosti materiálu přehřívákových trubek.

Další výhodou je to, že ochrana vnější trubky přehříváku páry se provede chlazením vnitřní trubky, a to bučí veškerou oběhovou vodou nebo jen její částí, přičemž oběhová voda zůstává v cirkulačním systému kotle, dále to, že oběhové vody kotle lze využít pro chlazení vnitřních trubek přehříváků páry s cílem regulovat teplotu páry na výstupu z přehříváku. Výhodou je rovněž to, že vnitřní trubky přehříváku nemusejí být opatřeny samostatným pojišťovacím ventilem a dále to, že vnější trubky přehříváku nejsou ve stylu s oběhovou vodou a nezanáší se solemi.

CS 270 676 Bl

Příkladné provedení spalinového kotle se zapojením přehříváku péry podle vynálezu je znázorněno na výkresu.

Spalinový kotel v příkladném provedení podle vynálezu se skládá ze spalinového kanálu χ, v němí je na straně vstupu 2 spalin uspořádán přehřívák 2 páry, provedený ze souose uspořádaných vnějších a vnitřních trubek. Vnitřní trubky 17 přehříváku 2 páry jsou připojeny na samostatnou vstupní komoru 16 a výstupní komoru 19 a rovněž vnějěí trubky 18 jsou připojeny na samostatnou vstupní komoru 24 a výstupní komoru 25. Dále ve směru proudění spalin je uspořádán výparník £, který je na výstupu spojen propojovacím potrubím 2, případně přes výstupní komoru £, s parním bubnem 7.· Na parní buben ]_ je napojeno přívodní potrubí 8 spojené s oběhovým čerpadlem 2» kter^ zajiětuje nucenou cirkulaci ve výparníku 4,. K výtlačnému potrubí 10 oběhového čerpadla 2 je připojeno zavodňovací potrubí 11 s oddělovací armaturou 12, kterým se přivádí oběhová voda do vstupní komory 13 výparníku £. K výtlačnému potrubí 10 je dále paralelně připojeno potrubí 14 chladicí vody s připojovací armaturou 12, kterým se chladicí voda přivádí ke vstupní komoře 16 vnitřních trubek 17 přehříváku 2 páry. Z výstupní komory 19 vnitřních trubek 17 přehříváku 2 páry se voda vede spojovacím potrubím 20 do prostorní parního bubnu 2· Alternativně se spojovací potrubí 20 může připojit k výstupní komoře 2 výparníku 4, nebo k propojovacímu potrubí 2· Paralelně k výstupní komoře 19 vnitřních trubek 17 je připojeno najížděcí potrubí 21 s uzavírací armaturou 22, kterým se přivádí voda na vstup do výparníku £, a to alternativně buá do zavodňovacího potrubí 11 mezi oddělovací armaturou 12 a vstupní komorou 13, nebo přímo do vstupní komory 13 výparníku £. Sytá pára z parního bubnu 7 se parním potrubím 23 vede do vstupní komory 24 vnějších trubek 18 přehříváku a proudí v mezikruhovém prostoru mezi vnitřní trubkou 17 a vnějěí trubkou 18 do výstupní komory 22 vnějších trubek, z níž se výstupním parním potrubím 26 odvádí pára ke spotřebiči.

Při najíždění spalinového kotle se v případě, že průtočný průřez vnitřních vnitřních trubek 17 je srovnatelný s průřezem trubek výparníku £, uzavře oddělovací armatura 12 v zavodňovacím potrubí 11 výparníku £ a otevře se připojovací armatura 15 v potrybí 14 chladicí vody přehříváku 2 páry. Dále se otevře uzavírací armatura 22 v najížděcím potrubí 21. takže vnitřní trubky 17 přehříváku 2 páry a výparník £ kotle jsou zapojeny v sérii. Z oběhového čerpadla 2 proudí voda přes vnitřní trubky 17 přé)iříváku 2 páry do výparníku £ a do parního bubnu X kotle. Sppjpvácí potrubí 20 má velmi malý průtočný průřez ve srovnání s průtočným průřezem trubek výparníku £, takže proteklé množství vody spojovacím potrubím 20 přímo do parního bubnu £ kotle je velmi malé.

V případě, že průtočný průřez vnitřních trubek 17 přehříváku 2 páry je značně meněí, než je průtočný průřez trubek výparníku £, a dopravované množství vody oběhovým čerpadlem 2 'by vzhledem k velké tlakové ztrátě vnitřních trubek 17 přehříváku kleslo pod přípustnou minimální hodnotu, ponechá se oddělovací armatura 12 v zavodňovacím potrubí 11 pootevřená a připojovací armaturou 15 a oddělovací armaturou 12, případp ně i uzavírací armaturou 2 se dodávané množství vody oběhovým čerpadlem 2 rozdělí tak, že potřebné množství vody proudí přes vnitřní trubky 17 přehříváku 2 páry a zbý«Íjící část přímo do zavodňovacího potrubí 11 výparníku £· Vnitřní trubky 17 přehříváku 2 páry jsou chlazeny oběhovou vodou kotle a teplota stěny těchto trubek 17 je o něco větší, např. o 5 °C, než je teplota oběhové vody. Podle způsobu najíždění je oběhová voda před zahájením najíždění studená nebo má teplotu 105 °C. Při najíždění však není nejvyšší okamžitá teplota vyšší, než je teplota

CS 270 676 Bl sytosti odpovídající tlaku páry v parním bubnu 2 v daném okamžiku. Při najíždění se studenou oběhovou vodou nedochází ani při nulovém přetlaku v parním bubnu 2· když je prostor parního bubnu 2 propojen.s okolím, k odpařování vody a mezikruhovým parním prostorem vnějěích trubek 18 přehříváku 2 páry neproudí pára. Vnějěí trubky £8 přehříváku 2 péry jsou chlazeny odvodem tepla do studené vnitřní trubky 17 přehříváku 2 péry, a to převážně sáláním. Intenzita chlazení závisí na geometrii uspořádání vnějších trubek 18 a vnitřních trubek 17 přehříváku 2 páry, takže teplota stěny vnějších trubek 18 bude v tomto případě asi o 80 až 130 °C nižší než okamžitá teplota spalin na straně vstupu £ spalin do přehříváku 2 péry. To znamená, že teplota spalin v místě vstupu 2 spalin může dosáhnout hodnoty až 720 °C. Při najíždění s nulovým tlakem a teplou vodou 105 °C dochází k rychlému odpařování části vody a parním prostorem vnějších trubek 18 přehříváku 2 péry proudí sytá pára, která se nejčastěji vypouští do atmosféry. Tlak páry při najíždění se začne zvyšovat až tehdy, když bude vývin páry tak intenzívní, že se dosáhne potřebné rychlosti páry ve vnějších trubkách 18 přehříváku 2 páry. Chlazení vnějších trubek 18 přehříváku 2 páry je velmi intenzívní, protože proudící pára se chladí vnitřní trubkou 17 přehříváku 2 páry a výrazného snížení teploty stěny vnějších trubek 18 přehříváku 2 páry se dosáhne i při malých rychlostech proudící páry. Podle geometrie provedení trubek přehříváku 2 péry a podle způsobu najíždění bude teplota stěny vnějších trubek 18 přehříváku 2 péry o více než 200 °C nižší než teplota spalin na straně vstupu 2 spalin do přehříváku 2 páry. Je tedy žádoucí, především při najíždění se studenou vodou dosáhnout co nejrychleji stavu sytosti a vývinu páry, to znamená doplňovat co nejméně studené vody. Při najíždění s teplou vodou je vhodné před otevřením vstupu 2 spalin ohřát celý systém kotle na teplotu co nejbližší teplotě napájená vody, např. cirkulací vody při trvalém odpouštění chladné vody a doplňování teplé vody.

Jakmile se v kotli dosáhne potřebného tlaku a průtoku páry, je najíždění ukončeno a vnější trubky 18 přehříváku 2 péry jsou již dostatečně chlazeny, dosáhlo se provozních parametrů. .

Otevře se oddělovací armatura 12 v zavodňovacím potrubí 11 výparníku a uzavře se uzavírací armatura 22 v najížděcím potrubí 21 a současně i připojovací armatura 15 v potrubí 14 chladicí vody přehříváku 2 páry. Veškerá voda z výtlaku oběhového čerpadla 2 jde přes výparník £ kotle. Zbylá voda ve vnitřních trubkách 17 přehříváku 2 páry se postupně odpaří, pára, případně parovodní směs, se vede spojovacím potrubím 20 do parního bubnu 2 kotle.

Průtočný průřez spojovacího potrubí 20 je výhodné provést co nejmenší, ale tak, aby umožnil vysušení vnitřních trubek 17 přehříváku 2 páry a jejich tlakové propojení s parním bubnem 2 kotle po uzavření armatur 22 a 15.

Za provozu kotle v rozsahu regulačního pásma lze zapojení přehříváku 2 páry využít i pro regulaci teploty páry na výstupu z přehříváku 2 péry, to je ve výstupním potrubí 26. Uzavírací armatura 22 v najížděcím potrubí 21 zůstane zavřena, otevřená je oddělovací armatura 12 v zavodňovacím potrubí 11 výparníku. Propojovací armaturou 15 v potrubí chladicí vody 14 se podle potřeby regulace teploty páry nastaví takový průtok vody vnitřními trubkami 17 přehříváku 2 páry, aby bylo dosaženo potřebného ochlazení páry. Voda ve vnitřních trubkách 17 přehříváku 2 páry se odpařuje, a protože je uzavírací armatura 22 v najížděcím potrubí 21 uzavřena, proudí parovodní směs, příp. pára z vnitřních trubek 17 přehříváku 2 páry do parního bubnu 2» nejlépe do prostoru, kde dochází k odlučování páry a vody z propojovacího potrubí £ výparníku. Spojovací potrubí 20 musí být v tomto případě dimenzováno tak, aby se dosáhl potřebný průtok vody vnitřními trubkami 17 přehříváku 2 páry podle požadavků regulace teploty páry.

CS 270 676 Bl

Alternativně se požadovaný průtok vody vnitřními trubkami 17 přehříváku 2 páry může nastavit současně armaturami 12 a 15. Alternativně mohou být armatury 12 a 15 nahrazeny trojcestnou armaturou, která by byla umístěna v místě spojení výtlačného potrubí 10, zavodňovaeího potrubí 11 a potrubí 14 chladicí vody.

Claims (1)

1. Zapojení přehříváku páry u spalinového kotle, kde se přehřívák skládá ze souose uspořádaných vně jáích a vnitřních trubek s předřazenou připojovací armaturou a odpařovací systém se skládá z parního bubnu, výparníku s předřazenou odpojovači a uzavírací armaturou a dále oběhového čerpadla a výtlačného potrubí, vyznačující se tím, že výparník (4) a vnitřní trubky (17) přehříváku (3) páry jsou na straně vstupu vody připojeny k výtlačnému potrubí (10) z oběhového čerpadla (9), kde před vstupem do výparníku (4) je oddělovací armatura (12) a před vstupem do vnitřních trubek (17) přehříváku (3) páry je připojovací armatura (15) a kde vstup a výstup výparníku (4) je paralelně připojen k výetupu z vnitřních trubek (17) přehříváku (3) páry, přičemž mezi vstupem do výparníku (4) a výstupem z vnitřních trubek (17) přehříváku (3) je uzavírací armatura (22).