RU155587U1 - Газотрубный вспомогательный паровой котел - Google Patents

Abstract

Газотрубный вспомогательный паровой котел, состоящий из цилиндрической обечайки, переднего и заднего днищ, жаровой трубы, дымогарных труб, газовых камер и дымника, отличающийся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные приемный патрубок в верхнюю часть водного пространства котла, насос, подогреватель воды в жаровую трубу и распределитель подогретой воды в нижнюю часть водного пространств котла.

Description

Полезная модель относится к котлостроению и может быть использована при проектировании и изготовлении газотрубных, горизонтальных паровых, водогрейных котлов, в том числе судовых и предназначена для увеличения срока службы котла.

Срок службы практически любого котла в значительной степени зависит от равномерности прогрева его элементов при вводе в эксплуатацию.

Известна полезная модель парового котла КВ-1, топочное устройство которого выполнено двух форсуночным (см.. например, Хряпченков А.С. Судовые вспомогательные и утилизационные котлы: Учебное пособие. - 2-е изд. перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1988. 296 с, ил. стр. 165). Здесь для обеспечения более равномерного прогрева элементов котла при вводе в эксплуатацию вначале включается одна форсунка и после того как котел достаточно прогреется, включается вторая форсунка.

Известна также полезная модель котлоагрегата типа КАВ (см.. например, Хряпченков А.С.Судовые вспомогательные и утилизационные котлы: Учебное пособие. - 2-е изд. перераб. и доп.- Л.: Судостроение, 1988. 296 с, ил. стр. 154). В нем равномерный прогрев его элементов при вводе в эксплуатацию достигается постепенным регулированием расхода топлива, подаваемого на форсунку котла.

Данные полезные модели позволяют обеспечить более равномерный нагрев котла, и следовательно увеличение срока службы котла. Однако внедрение подобных моделей требует значительных изменений в конструкции котла и как следствие его удорожание.

Известна полезная модель парового котла (см. патент №2373455 по заявке от 30.05.2008), который содержит барабан, топку, паросборник, пароперегреватель. Продольная ось топки смещена вниз относительно продольной оси цилиндрического барабана. Топка имеет форму пустотелого цилиндра, закрытого с обеих сторон крышками, на верхнем своде которого выполнены на расстоянии друг от друга в продольном и поперечном направлениях прямоугольные сквозные каналы, в которые вставлены теплопередающие устройства, установленные так, что продольная ось каждого из них лежит на линии радиуса топки и проходит через центр окружности последней. Теплопередающие устройства выполнены в форме тепловых труб, каждая из которых имеет прямоугольный пустотелый короб, к которому приварены сверху и снизу крышки, а внутрь каждой тепловой трубы залита жидкость на 1/4 объема через отверстие в верхней крышке, закрытое пробкой. Нижние части тепловых труб, являющиеся зонами нагрева и испарения, выходят в топочное пространство. Верхние части тепловых труб, являющиеся зонами конденсации, расположены веерообразно в верхней части цилиндрического барабана и имеют ребра охлаждения.

Данная полезная модель позволяет обеспечить более равномерный нагрев котла при вводе его в эксплуатацию и как следствие увеличение его срока службы. Однако внедрение подобной модели требует значительных изменений в конструкции котла и его удорожание.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является полезная модель газотрубного горизонтального вспомогательного парового котла (см.. например, Хряпченков А.С. Судовые вспомогательные и утилизационные котлы: Учебное пособие. - 2-е изд. перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1988. 296 с, ил. стр. 13), состоящего из цилиндрической обечайки, переднего и заднего днищ, жаровой трубы, дымогарных груб, газовых камер и дымника. При этом дымогарные трубы объединены в два пучка, причем дымогарные трубы одного пучка располагаются вблизи жаровой трубы, а другого распределены равномерно в остальной части водного пространства котла Соединение всех этих узлов (кроме труб) в единую жесткую конструкцию выполняется с помощью сварки. Образующиеся в жаровой трубе газы делают поворот на 180° в задней газовой камере, проходят внутри дымогарных труб, расположенных рядом с жаровой трубой в передней газовой камере снова поворачивают на 180° и по дымогарным трубам другого пучка направляются в дымник, откуда через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу. Жаровая труба и дымогарные трубы составляют парообразующую поверхность нагрева. Пузырьки пара образуются на наружной поверхности этих элементов.

В установившемся режиме работы все элементы котла (обечайка, дымогарные грубы, жаровые трубы и др.) нагреваются до различных рабочих температур, которые слабо меняются в течение его работы. Перед включением котла в работу все его элементы имеют практически одинаковую температуру, в том числе и вода в котле. При включении котла (при его розжиге) это равновесие сразу же нарушается, так как температура продуктов сгорания в жаровой трубе более 1000°C, несколько ниже в дымогарных трубах. В результате внутренние поверхности жаровой трубы, дымогарных труб, другие элементы котла, которых касаются продукты сгорания быстро нагреваются до нескольких сотен градусов цельсия. В тоже время температура цилиндрической обечайки котла и ряда других элементов котла, меняется достаточно медленно. Прогрев данных элементов осуществляется в основном за счет естественной циркуляции воды, заполняющей котел: вода, нагреваясь у жаровой и дымогарных труб, поднимается вверх, а на ее место опускается холодная вода. Тем самым осуществляется прогрев всех слоев воды. При этом в самой нижней части котла, практически отсутствует циркуляция, и прогрев воды здесь осуществляется в основном за счет теплопроводности. Это ведет к тому, что нижняя часть цилиндрической обечайки котла прогревается до рабочей температуры существенно медленней, чем ее верхняя часть (см., например, статья «Моделирование в среде FlowVision некоторых тепловых и гидродинамических процессов в элементах судовых энергетических установок», Шураев О.П.. Вестник Волжской государственной академии водного транспорта, 2006 г, стр. 176-196, а также статья «Теплообмен и температурное расслоение при свободно-конвективных взаимодействиях в замкнутых объемах», Полежаев В.И., Никитин С.А., Мякишина М.Н., Труды Пятой Российской национальной конференции по теплообмену. Т.1. Общие проблемные доклады. Доклады на круглых столах. М: Изд. дом «МЭИ», с. 55-62) В результате этого в металле цилиндрической обечайки и ряда других элементов котла, будут возникать напряжения, ведущие к появлению разного рода дефектов: трещины, поры и др. (см., например, книга «Судовые паровые котлы и машины», П.П. Куликовский, В.В. Присягин Изд.»Речной транспорт», Москва-195бгод, стр. 143, а также «Правила технической эксплуатации судовых вспомогательных паровых котлов», утверждены Приказом Госкомрыболовства России от 5 мая 1999 г. №107, пп. 2.6.6.). Наличие подобных дефектов снижает срок службы котла.

Задачей полезной модели является увеличения срока службы котла, путем организации постоянного поступления в нижнюю часть водного пространства котла воды, подогретой в теплообменнике, установленном в жаровой трубе.

Задача полезной модели достигается тем, что в известный газотрубный горизонтальный вспомогательного паровой котел, состоящий из цилиндрической обечайки, переднего и заднего днищ, жаровой трубы, дымогарных труб, газовых камер и дымника, дополнительно введены последовательно соединенные приемный патрубок в верхнюю часть водного пространства котла, насос, подогреватель воды в жаровую трубу и распределитель подогретой воды в нижнюю часть водного пространства котла.

Существо заявляемой полезной модели заключается в следующем. При включении котла (при его розжиге) с помощью насоса обеспечивается непрерывная подача воды из верхней части водного пространства котла в подогреватель воды, расположенный в жаровой трубе и далее в нижнюю часть водного пространства котла. Здесь вода, нагретая в жаровой трубе котла, будет подниматься вверх, а на ее место будут поступать менее нагретые слои воды. В результате в нижней части водного пространства котла будет осуществляться циркуляция воды, тем самым обеспечивая более равномерный прогрев цилиндрической обечайки котла и других его элементов. При этом также существенно усиливается интенсивность циркуляции воды и во всем объеме водного пространства котла. А это в свою очередь ведет к снижению напряжений в металле цилиндрической обечайки и ряда других элементов котла, и, следовательно, к повышению срока службы котла.

Таким образом, у заявляемой полезной модели появляется новое свойство, заключающееся в обеспечении более равномерного прогрева цилиндрической обечайки и других элементов газотрубного котла при вводе в эксплуатацию за счет организации постоянного поступления в нижнюю часть водного пространства котла воды, подогретой в жаровой трубе, не совпадающее со свойствами, проявляемыми отличительными признаками в известных решениях и не равные сумме этих свойств, обеспечивающее достижение нового положительного эффекта - увеличение срока службы котла.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 приведена схема газотрубного вспомогательного парового котла.

На фиг. 2 изображена схема, обеспечивающая циркуляцию воды в котле.

Газотрубный вспомогательного паровой котел, состоит из цилиндрической обечайки 1, переднего 2 и заднего 7 днищ, жаровой трубы 4, дымогарных труб 8, газовых камер 3 и 5, дымника 6, а также содержит последовательно соединенные приемный патрубок 9 в верхней части водного пространства котла, насос 10, подогреватель воды 11 в жаровой трубе 4 и распределитель подогретой воды 12 в нижней части водного пространства котла.

Подогреватель воды 11 выполнен в виде пустотелой вставки, которая вставляется в жаровую трубу.

Распределитель подогретой воды 12 выполнен в виде трубы с отверстиями, обращенными в нижнюю часть водного пространств котла.

Осуществление полезной модели

В известном газотрубном вспомогательном паровом котле перед включением в работу все его элементы имеют практически одинаковую температуру, в том числе и вода в котле. При включении котла (при его розжиге) это равновесие сразу же нарушается, так как температура продуктов сгорания в жаровой трубе 4 более 1000°C, несколько ниже в дымогарных трубах 8. В результате внутренние поверхности жаровой трубы 4, дымогарных труб 8, другие элементы котла, которых касаются продукты сгорания быстро нагреваются до нескольких сотен градусов Цельсия. В тоже время температура цилиндрической обечайки 1 котла и ряда других элементов котла, меняется достаточно медленно. Прогрев данных элементов осуществляется в основном за счет естественной циркуляции воды, заполняющей котел: вода, нагреваясь у жаровой и дымогарных труб, поднимается вверх, а на ее место опускается холодная вода. Тем самым осуществляется прогрев всех слоев воды. При этом в самой нижней части котла, практически отсутствует циркуляция и прогрев воды здесь осуществляется в основном за счет теплопроводности. Это ведет к тому, что нижняя часть цилиндрической обечайки котла 1 прогревается до рабочей температуры существенно медленней, чем ее верхняя часть. В результате этого в металле цилиндрической обечайки 1 и ряда других элементов котла, будут возникать напряжения, ведущие к появлению разного рода дефектов: трещины, поры и др. Наличие подобных дефектов снижает срок службы котла.

В предлагаемой полезной модели при включении котла (при его розжиге) с помощью насоса 10 обеспечивается забор воды через приемный патрубок 9 из верхней части водного пространства котла и непрерывная подача воды в подогреватель воды 11, расположенный в жаровой трубе 4 и далее в распределитель подогретой воды 12 в нижней части водного пространств котла.

Здесь вода, нагретая в подогревателе воды 11, будет подниматься вверх, а на ее место будут поступать менее нагретые слои воды. В результате в нижней части водного пространства котла будет осуществляться циркуляция воды, тем самым обеспечивая более равномерный прогрев цилиндрической обечайки котла 1 и других его элементов. При этом также существенно усиливается интенсивность циркуляции воды и во всем объеме водного пространства котла. А это в свою очередь ведет к снижению напряжений в металле цилиндрической обечайки 1 и ряда других элементов котла, и, следовательно, к повышению срока службы котла.

Таким образом, у заявляемой полезной модели появляется новое свойство, заключающееся в обеспечении более равномерного прогрева цилиндрической обечайки и других элементов газотрубного котла при вводе в эксплуатацию за счет организации постоянного поступления в нижнюю часть водного пространства котла воды, подогретой в жаровой трубе, не совпадающее со свойствами, проявляемыми отличительными признаками в известных решениях и не равные сумме этих свойств, обеспечивающее достижение нового положительного эффекта увеличение срока службы котла.

Кроме того после выхода котла на рабочий режим организованная циркуляция воды будет способствовать более плавному влиянию на тепловой режим котла изменение нагрузки на котел.

Claims (1)

1. Газотрубный вспомогательный паровой котел, состоящий из цилиндрической обечайки, переднего и заднего днищ, жаровой трубы, дымогарных труб, газовых камер и дымника, отличающийся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные приемный патрубок в верхнюю часть водного пространства котла, насос, подогреватель воды в жаровую трубу и распределитель подогретой воды в нижнюю часть водного пространств котла.

   

Images