PL210040B1 - Sposób podgrzewaniawody zasilającej kocioł parowy oraz dwustopniowy podgrzewacz wody zasilającej kocioł parowy - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób podgrzewania wody zasilającej kocioł parowy, doprowadzanej do dwustopniowego podgrzewacza wody zasilającej, omywanego przez strumień spalin wylotowych kotła, a następnie wyprowadzanej rurami odprowadzającymi do walczaka, gdzie jeden stopień podgrzewacza stanowi zestaw rur wieszakowych, a drugi stopień podgrzewacza stanowi wężownica w formie pęczka rur wężownicowych, wyposażonych na odcinkach prostek w żebra, gdzie oba stopnie podgrzewacza są wyposażone w dolną i górną komorę zbiorczą oraz są ze sobą połączone rurami komunikacyjnymi. Celem zwiększenia efektywności odbioru ciepła ze spalin wylotowych z kotła, w sposobie według wynalazku wodę zasilającą kieruje się kolejno przez górną komorę zbiorczą rur wieszakowych, zestaw rur wieszakowych, dolną komorę zbiorczą rur wieszakowych, rury komunikacyjne, dolną komorę zbiorczą wężownicy, wężownicę, górną komorę zbiorczą wężownicy, rury odprowadzające do walczaka. Ponadto przedmiotem wynalazku jest dwustopniowy podgrzewacz (1) wody zasilającej kocioł parowy, w którym rury komunikacyjne (10) są zainstalowane pomiędzy dolną komorą zbiorczą (7) rur wieszakowych (2), a dolną komorą zbiorczą (6) wężownicy (3), zaś rury odprowadzające (12) są przyłączone do górnej komory zbiorczej (8) wężownicy (3).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób podgrzewania wody zasilającej kocioł parowy oraz dwustopniowy podgrzewacz wody zasilającej kocioł parowy, gdzie kocioł parowy jest wyposażony w połączony z walczakiem rurami odprowadzającymi dwustopniowy podgrzewacz wody zasilającej, w którym jeden stopień stanowi zestaw rur wieszakowych a drugi stopień stanowi wężownica w formie pęczka rur wężownicowych wyposażonych na odcinkach prostek w żebra, gdzie oba stopnie podgrzewacza są wyposażone w dolną i górną komorę zbiorczą i są ze sobą połączone rurami komunikacyjnymi. Podgrzewacz wody według wynalazku jest w szczególności zainstalowany w kotle energetycznym opalanym węglem jak i gazem pracującym w elektrowni lub elektrociepłowni.

Znany jest współpracujący z kotłem OPG 230 dwustopniowy podgrzewacz wody zasilającej, w którym pierwszy stopień stanowi pęczek zawierający wykonane z gładkich rur trzy kolejne wężownice połączone odcinkami pionowych rur komunikacyjnych, natomiast drugi stopień stanowi zestaw czterech rzędów pionowych rur wieszakowych, na których zawieszony jest pęczek pierwszego stopnia. Woda zasilająca dopływa do dolnej komory zbiorczej pęczka, następnie przepływa w nim ku górze do górnej komory zbiorczej pęczka, po czym poprzez zestaw ośmiu rur komunikacyjnych spływa w dół do dolnej komory zbiorczej rur wieszakowych, z których nastę pnie poprzez przewód do łączony do górnej komory zbiorczej rur wieszakowych jest dostarczana do walczaka.

Niedogodnością istniejącego rozwiązania jest fakt, iż w przypadku odparowania części wody w pę czku istnieje moż liwość rozwarstwienia pł yną cej w dół rurami opadowymi mieszaniny wodno-parowej i wynikającego z tego utworzenia korków parowych blokujących lokalnie przepływ przez część tych rur. W szczególności niektóre rury wieszakowe na całej długości mogą zawierać tylko parę, która, z uwagi na występującą w tym obszarze temperaturę spalin rzędu 900°C, płynąc przez nie będzie ulegała przegrzaniu, powodując różnice dylatacji rur, mogące w niektórych przypadkach prowadzić z kolei do uszkodzeń mechanicznych zespołu.

Ponadto podczas spalania dużych strumieni gazu, zbudowane z gładkich rur pęczki podgrzewacza nie są w stanie odebrać stosownej ilości ciepła spalin, podwyższonego w stosunku do opalanego wyłącznie węglem kotła, co skutkuje obniżeniem sprawności kotła oraz nadmiernym podgrzaniem powietrza, grożącym uszkodzeniem podgrzewaczy powietrza i zmuszającym do przysysania do układu młynowego znacznego strumienia powietrza zimnego, dodatkowo obniżającym sprawność kotła.

W ś wietle powyż szych uwag, wyraź nie widoczna staje się potrzeba modernizacji istnieją cej konstrukcji podgrzewacza celem jego lepszego dostosowania do współpracy z kotłami opalanymi zarówno węglem jak i gazem bez obniżenia sprawności układu.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu podgrzewania wody zasilającej kocioł parowy oraz dwustopniowego podgrzewacza wody zasilającej kocioł parowy w elektrowni lub elektrociepłowni, opalanej w szczególności zarówno węglem jak i gazem, cechującego się zwiększoną efektywnością odbioru ciepła ze spalin wylotowych z kotła.

Istotą wynalazku jest sposób podgrzewania wody zasilającej kocioł parowy doprowadzanej do dwustopniowego podgrzewacza wody zasilającej omywanego przez strumień spalin wylotowych kotła a następnie wyprowadzanej rurami odprowadzającymi do walczaka, gdzie jeden stopień podgrzewacza stanowi zestaw rur wieszakowych a drugi stopień podgrzewacza stanowi wężownica w formie pęczka rur wężownicowych wyposażonych na odcinkach prostek w żebra, gdzie oba stopnie podgrzewacza są wyposażone w dolną i górną komorę zbiorczą oraz są ze sobą połączone rurami komunikacyjnymi, charakteryzujący się tym, że wodę zasilającą kieruje się kolejno przez górną komorę zbiorczą rur wieszakowych, zestaw rur wieszakowych, dolną komorę zbiorczą rur wieszakowych, rury komunikacyjne, dolną komorę zbiorczą wężownicy, wężownicę, górną komorę zbiorczą wężownicy, rury odprowadzające do walczaka.

W sposobie według wynalazku korzystne jest ponadto, aby począ wszy od dolnej komory zbiorczej rur wieszakowych przepływ wody zasilającej następował zasadniczo do góry.

Ponadto istotą wynalazku jest również dwustopniowy podgrzewacz wody zasilającej kocioł parowy zawierający jeden stopień w formie zestawu rur wieszakowych i drugi stopień w formie wężownicy utworzonej z pęczka rur wężownicowych, gdzie oba stopnie podgrzewacza są wyposażone w dolną i górną komorę zbiorczą i są ze sobą połączone rurami komunikacyjnymi, a sam podgrzewacz jest połączony rurami odprowadzającymi do walczaka kotła, który charakteryzuje się tym, że rury komunikacyjne

PL 210 040 B1 są zainstalowane pomiędzy dolną komorą zbiorczą rur wieszakowych a dolną komorą zbiorczą wężownicy, zaś rury odprowadzające są przyłączone do górnej komory zbiorczej wężownicy.

Podgrzewacz według wynalazku korzystnie cechuje się tym, że przesuwając się w stronę wylotu rur odprowadzających rury komunikacyjne, rury wężownicowe oraz rury odprowadzające przebiegają zasadniczo do góry.

Co najmniej jedna rura wężownicowa pęczka wężownicy jest korzystnie wyposażona w co najmniej jedno żebro zewnętrzne.

Wyjątkowo korzystnie rury wężownicowe pęczka wężownicy składają się z odcinków prostek i kolanek a co najmniej jedna rura pę czka wężownicy jest wyposaż ona na co najmniej jednej prostce w dwa przeciwległe pionowe prostokątne ż ebra zewnętrzne.

Określenie, że przepływ przebiega „zasadniczo do góry” oznacza, że może on zachodzić odcinkowo do góry lub poziomo lecz nie przebiega na żadnym odcinku w dół. Zrozumienie tego określenia stanie się w pełni jasne po przeanalizowaniu opisu przykładu realizacji wynalazku oraz obrazujących go figur rysunku.

Rozwiązania według wynalazku pozwalają na realizację wyjątkowo prostej modernizacji istniejącego podgrzewacza wody zasilającej kocioł parowy, pozwalającej na bardzo wyraźne zwiększenie sprawności kotła. Ważną cechą podgrzewacza według wynalazku jest ponadto fakt, że nie wymaga on modernizacji/wymiany innych podzespołów kotła, i pozwala na znaczne zwiększenie ilości odbieranego ciepła bez zwiększania przestrzeni zajmowanej przez wężownice podgrzewacza.

W podgrzewaczu wedł ug wynalazku, stanowiące pierwszy stopień podgrzewacza, silnie ogrzewane rury wieszakowe stanowią elementy, w których nigdy nie nastąpi odparowanie wody, co ma istotne znaczenie z uwagi na istniejący w nich skierowany ku dołowi przepływ wody zasilającej.

Zapewnienie przepływu wody zasilającej skierowanego zasadniczo do góry poczynając od dolnej komory zbiorczej wężownicy drugiego stopnia podgrzewacza, umożliwia prawidłowy rozdział strug na wszystkie elementy przepływowe podgrzewacza na drodze do walczaka.

Wyposażenie rur wężownicy podgrzewacza w zewnętrzne żebra pozwala na istotne obniżenie temperatury spalin wylotowych, wyraźnie podnoszące sprawność kotła, oraz na ograniczenie nadmiernego podgrzewu powietrza.

Bezpieczna praca podgrzewacza według wynalazku jest w szczególności zapewniona poprzez odpowiednie połączenie kierunku przepływu przez poszczególne jego elementy a także dzięki zastosowaniu ożebrowania rur tworzących jego wężownice.

Wynalazek zaprezentowano w korzystnym przykładzie wykonania na rysunku, na którym odpowiednie figury przedstawiają:

fig. 1 ogólny schemat podgrzewacza wody według wynalazku w widoku z boku, fig. 2 widok fragmentu sekcji pęczka wężownicy drugiego stopnia podgrzewacza w widoku z boku, a fig. 3 przekrój poprzeczny fragmentu pęczka wężownicy drugiego stopnia podgrzewacza z rysunku fig. 2 wzdłu ż linii A-A.

Jak przedstawiono na rysunku fig. 1, podgrzewacz 1 według wynalazku posiada dwa stopnie, z których pierwszy stopień ma formę czterech rzę dów rur wieszakowych 2, natomiast drugi stopie ń ma formę wężownicy 3 utworzonej z pęczka rur o trzech sekcjach wężownicowych 4 połączonych pionowymi rurami komunikacyjnymi 5. Rury tworzące poszczególne stopnie podgrzewacza uchodzą do komór zbiorczych 6 oraz 7, przy czym pierwszy stopień rozciąga się pomiędzy górną komorą zbiorczą 9 a dolną komorą zbiorczą 7, zaś drugi stopień pomiędzy dolną komora zbiorczą 6 a górną komora zbiorczą 8. Połączenie poszczególnych stopni podgrzewacza 1 jest zrealizowane za pomocą zestawu rur komunikacyjnych 10 łączących dolną komorę 6 wężownicy 3 z dolną komorą 7 rur wieszakowych 2. Górna komora zbiorcza 9 rur wieszakowych 2 jest połączona z instalacją 11 doprowadzającą wodę zasilającą kocioł. Podgrzana do odpowiedniej temperatury woda jest odprowadzana z górnej komory zbiorczej 8 wężownicy 4 do walczaka za pomocą rur odprowadzających 12.

Dzięki takiej konfiguracji połączeń pomiędzy poszczególnymi elementami podgrzewacza 1 przepływ wody zasilającej jest następujący:

Z instalacji 11 woda zasilają ca dopł ywa do górnej komory zbiorczej 9 rur wieszakowych 2. Następnie poprzez rury wieszakowe 2 płynie ona w dół do dolnej komory zbiorczej 7. Poprzez rury komunikacyjne 10 częściowo już podgrzana ale nie odparowana woda dostaje się do dolnej komory zbiorczej 6 wężownicy 3. Następnie przepływa ona kolejno przez poszczególne sekcje 4 wężownicy 3, po czym z górnej komory zbiorczej 8 wężownicy 3 odpływa rurami odprowadzającymi 12 do walczaka.

PL 210 040 B1

Cechą charakterystyczną takiego przepływu jest to, że począwszy od dolnej komory zbiorczej 7 rur wieszakowych 2 przepływ wody zasilającej następuje cały czas w poziomie lub w kierunku do góry.

Górne końce rur wieszakowych 2 są zamocowane w suficie 13 kanału drugiego ciągu konwekcyjnego 14 kotła i stanowią elementy, na których zawieszona jest wężownica 3 drugiego stopnia podgrzewacza 1.

Na rysunku fig. 2 przedstawiono bardziej szczegółowy w porównaniu z rysunkiem fig. 1, widok fragmentu jednej z sekcji 4 pęczka wężownicy 3 stanowiącej drugi stopień podgrzewacza 1 według wynalazku. Sekcja ta ma postać zestawu 3 kolejnych rur wężownicowych 15, składających się z wielu prostek 16 i łączących je kolan 17. Na każdym odcinku prostki 16, rury wężownicowe 15 posiadają po dwa naprzeciwległe pionowe prostokątne żebra zewnętrzne 18.

Rysunek fig. 3 przedstawia przekrój poprzeczny fragmentu pęczka wężownicy z rysunku fig. 2 wzdłuż linii A-A obrazujący względne pionowe przesunięcie poszczególnych rur wężownicowych 15. Jak widać z rysunku wężownica według tego przykładu wykonania ma konfigurację pęczka przestawnego o przesunięciu pionowym W wynoszącym pół podziałki wzdłużnej K rury wężownicowej równej w tym przykładzie wykonania 120 mm. Natomiast podziałka poprzeczna D tej wężownicy wynosi w tym przykł adzie wykonania 75 mm.

Wszystkie rury pęczka wężownicy 3 wyposażone są w tym przykładzie wykonania w prostoliniowe żebra 18 o jednakowej wysokości H wynoszącej 30 mm i grubości G równej 4 mm.

Opisana liczba, struktura oraz względne położenie rur tworzących wężownicę podgrzewacza oraz posiadanych przez nie żeber może być dowolna I dostosowana do miejsca zainstalowania podgrzewacza. Przedstawionego przykładu wykonania nie należy w żadnym przypadku traktować jako wyczerpującego i ograniczającego prezentowany wynalazek, którego istota została scharakteryzowana w zastrzeżeniach patentowych.

Claims (6)

1. Sposób podgrzewania wody zasilającej kocioł parowy doprowadzanej do dwustopniowego podgrzewacza wody zasilającej omywanego przez strumień spalin wylotowych kotła a następnie wyprowadzanej rurami odprowadzającymi do walczaka, gdzie jeden stopień podgrzewacza stanowi zestaw rur wieszakowych a drugi stopień podgrzewacza stanowi wężownica w formie pęczka rur wężownicowych wyposażonych na odcinkach prostek w żebra, gdzie oba stopnie podgrzewacza są wyposażone w dolną i górną komorę zbiorczą oraz są ze sobą połączone rurami komunikacyjnymi, znamienny tym, że wodę zasilającą kieruje się kolejno przez górną komorę zbiorczą rur wieszakowych, zestaw rur wieszakowych, dolną komorę zbiorczą rur wieszakowych, rury komunikacyjne, dolną komorę zbiorczą wężownicy, wężownicę, górną komorę zbiorczą wężownicy, rury odprowadzające do walczaka.

2. Sposób podgrzewania wody zasilającej kocioł parowy według zastrz. 1, znamienny tym, że począwszy od dolnej komory zbiorczej rur wieszakowych przepływ wody zasilającej następuje zasadniczo do góry.

3. Dwustopniowy podgrzewacz wody zasilającej kocioł parowy zawierający jeden stopień w formie zestawu rur wieszakowych i drugi stopień w formie wężownicy utworzonej z pę czka rur wężownicowych, gdzie oba stopnie podgrzewacza są wyposażone w dolną i górną komorę zbiorczą i są ze sobą połączone rurami komunikacyjnymi, a sam podgrzewacz jest połączony rurami odprowadzającymi do walczaka kotła, znamienny tym, że rury komunikacyjne (10) są zainstalowane pomiędzy dolną komorą zbiorczą (7) rur wieszakowych (2) a dolną komorą zbiorczą (6) wężownicy (3), zaś rury odprowadzające (12) są przyłączone do górnej komory zbiorczej (8) wężownicy (3).

4. Dwustopniowy podgrzewacz wody według zastrz. 3, znamienny tym, że przesuwając się w stronę wylotu rur odprowadzających (12), rury komunikacyjne (10), rury wężownicowe (15) oraz rury odprowadzające (12) przebiegają zasadniczo do góry.

5. Dwustopniowy podgrzewacz wody według zastrz. 3 albo 4, znamienny tym, że co najmniej jedna rura wężownicowa (15) pęczka wężownicy (3) jest wyposażona w co najmniej jedno żebro zewnętrzne (18).

6. Dwustopniowy podgrzewacz wody według zastrz. 5, znamienny tym, że rury wężownicowe (15) pęczka wężownicy (3) składają się z odcinków prostek (16) i kolanek (17) a co najmniej jedna rura (15) pęczka wężownicy (3) jest wyposażona na co najmniej jednej prostce (16) w dwa przeciwległe pionowe prostokątne żebra zewnętrzne (18).