RU192700U1

RU192700U1 - WATER BOILER

Info

Publication number: RU192700U1
Application number: RU2019110357U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Леонидович Тропников; Алексей Анатольевич Метелев; Александр Геннадьевич Сергеев; Анатолий Николаевич Гладышев; Святослав Александрович Старцев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Святогор"
Priority date: 2019-04-08
Filing date: 2019-04-08
Publication date: 2019-09-26

Abstract

Полезная модель относится к области теплоэнергетики. Котел-утилизатор, включающий радиационную камеру с ограждающими теплообменными поверхностями, выполненными из газоплотных теплообменных панелей. На наружной стороне ограждающих теплообменных поверхностей установлены индукторы системы магнитно-импульсной очистки, жестко прикрепленные к опорным балкам с зазорами к основаниям, закрепленным на теплообменных трубах газоплотных теплообменных панелей, причем индукторы на ограждающие теплообменные поверхности установлены из расчета очистки одним индуктором 3-10 м. Полезная модель направлена на исключение очистки теплообменных поверхностей вручную. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.The utility model relates to the field of heat power engineering. A waste heat boiler including a radiation chamber with enclosing heat-exchange surfaces made of gas-tight heat-exchange panels. On the outside of the enclosing heat exchange surfaces, magnetic impulse cleaning system inductors are mounted rigidly attached to the support beams with gaps to the bases fixed to the heat exchanger pipes of the gas-tight heat exchanger panels, and the inductors on the enclosing heat exchange surfaces are installed based on cleaning with a single inductor of 3-10 m. Useful The model is aimed at eliminating manual cleaning of heat-exchange surfaces. 2 s.p. f-ly, 3 ill.

Description

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована в котлах-утилизаторах металлургических агрегатов для охлаждения и частичной очистки высокотемпературных, запыленных газов с утилизацией их тепла для выработки пара или нагрева воды.The utility model relates to the field of power engineering and can be used in waste heat boilers of metallurgical units for cooling and partial purification of high-temperature, dusty gases with the utilization of their heat to generate steam or heat water.

Известны котлы-утилизаторы за печами цветной металлургии ISASMELT и Ausmelt OSCHATZ.Known recovery boilers behind non-ferrous metallurgy furnaces ISASMELT and Ausmelt OSCHATZ.

Известные котлы-утилизаторы содержат радиационный и последовательно установленный конвективный газоход, внутри которого расположены конвективные поверхности нагрева в виде змеевиковых подвесных ширм. Ограждающие поверхности радиационного и конвективного газоходов выполнены в виде газоплотных трубчатых экранов. На ограждающих поверхностях радиационного газохода для очистки от внутренних отложений, образующихся при осаждении пыли из отходящих газов металлургического агрегата, установлены устройства для принудительной ударной очистки. Устройства выполнены в виде групповых и индивидуальных электромеханических приводов с исполнительными органами в виде падающих молотов, вызывающих механические возмущения, приводящие к обрушению образовавшихся отложений.Famous recovery boilers contain a radiation and sequentially installed convective gas duct, inside of which there are convective heating surfaces in the form of coil hanging screens. The enclosing surfaces of radiation and convective flues are made in the form of gas-tight tubular screens. Devices for forced impact cleaning are installed on the enclosing surfaces of the radiation duct for cleaning from internal deposits formed during the deposition of dust from the exhaust gases of a metallurgical unit. The devices are made in the form of group and individual electromechanical drives with actuators in the form of falling hammers, causing mechanical disturbances, leading to the collapse of the formed deposits.

К недостаткам известного котла-утилизатора следует отнести высокие эксплуатационные затраты на обслуживание и ремонт электромеханических приводов и отсутствие регулировки возмущающих сил.The disadvantages of the known recovery boiler include high operating costs for maintenance and repair of electromechanical drives and the lack of adjustment of disturbing forces.

Известно устройство для очистки поверхности по патенту №2153403 (Способ для очистки поверхностей от различного рода отложений и устройство для его осуществления, Борткевич С.П., Гордиенко В.М., Иванов В.К., Матвиенко О.В.).A device for cleaning the surface according to patent No. 2153403 (A method for cleaning surfaces from various kinds of deposits and a device for its implementation, Bortkevich S.P., Gordienko V.M., Ivanov V.K., Matvienko O.V.).

Устройство содержит источник высоковольтного постоянного напряжения, разрядный контур, состоящий из накопительного конденсатора, шунтирующего диода, катод которого подключен к положительному выводу конденсатора, коммутатора, плоского индуктора (катушка индуктивности), выполненного в виде спирали, и якоря в виде листа. Якорь жестко закреплен на наружной поверхности, противоположной внутренней поверхности, на которой образуются отложения, с зазором к индуктору. А индуктор установлен на основании, жестко закрепленном на очищаемой поверхности. При кратковременном воздействии электромагнитного поля индуктора и якоря возникают механические импульсы силы, приводящие к локальной упругой деформации поверхности, на которой закреплен якорь, и отрыву осевшего материала при обратном перемещении поверхности. Одиночные механические импульсы должны иметь амплитуды, не превышающие значений, при которым механические напряжения в очищаемой поверхности достигают предела усталости или предела циклической прочности. Установка якоря с зазором относительно индуктора обеспечивает отсутствие механического препятствия очищаемой поверхности при обратном ее перемещении под действием сил упругости и позволяет изменять индуктивность индуктора за счет регулирования величины зазора. Кроме того, наличие зазора между якорем и индуктором предохраняет индуктор от механических воздействий, приводящих к его разрушению, и способствует повышению его ресурса.The device contains a source of high-voltage constant voltage, a discharge circuit, consisting of a storage capacitor, a shunt diode, the cathode of which is connected to the positive terminal of the capacitor, a commutator, a flat inductor (inductor) made in the form of a spiral, and an armature in the form of a sheet. The anchor is rigidly fixed on the outer surface, opposite the inner surface on which deposits are formed, with a gap to the inductor. And the inductor is mounted on a base rigidly fixed to the surface being cleaned. With a short-term exposure to the electromagnetic field of the inductor and the armature, mechanical force pulses occur, leading to local elastic deformation of the surface on which the armature is fixed, and separation of the settled material during reverse movement of the surface. Single mechanical impulses should have amplitudes not exceeding the values at which mechanical stresses in the surface being cleaned reach the fatigue limit or the cyclic strength limit. The installation of an anchor with a gap relative to the inductor ensures that there is no mechanical obstacle to the surface being cleaned when it moves back under the action of elastic forces and allows you to change the inductance of the inductor by adjusting the size of the gap. In addition, the presence of a gap between the armature and the inductor protects the inductor from mechanical stresses leading to its destruction, and helps to increase its resource.

Недостатком конструкции является установка системы магнитно-импульсной очистки только на конструкциях с относительно холодными поверхностями с температурой ~20-50°С и имеющих незначительную поперечную продольную жесткость, преимущественно выполненных из листовой стали.The design drawback is the installation of a magnetic pulse cleaning system only on structures with relatively cold surfaces with a temperature of ~ 20-50 ° C and having a slight transverse longitudinal stiffness, mainly made of sheet steel.

Наиболее близким по технической сущности является котел-утилизатор по патенту №100589 (Котел-утилизатор, Добрынин Д.В., Терентьев А.С, Креков А.Г.).The closest in technical essence is the waste heat boiler according to patent No. 100589 (the waste heat boiler, Dobrynin D.V., Terentyev A.S., Krekov A.G.).

Котел-утилизатор, содержащий радиационный и конвективный газоходы, с ограждающими поверхностями, состоящие из теплообменных трубчатых панелей с верхними и нижними коллекторами, и установленные в газоходах термосифоны с холодильниками, имеющими верхние и нижние коллекторы, включенными в потолочные перекрытия, и барабан-сепаратор с циркуляционными трубопроводами, при этом радиационный и конвективные газоходы снабжены патрубками для подключения к импульсному газогенератору для очистки от пыли.A waste heat boiler containing radiation and convective flues with enclosing surfaces, consisting of heat exchange tube panels with upper and lower collectors, and thermosyphons installed in the flues with refrigerators having upper and lower collectors included in the ceiling, and a drum separator with circulation pipelines, while radiation and convective flues are equipped with nozzles for connection to a pulsed gas generator for dust removal.

К недостаткам известного котла-утилизатора следует отнести малую эффективность газо-импульсной очистки для удаления отложений пыли с ограждающих стен радиационного газохода, образующихся при движении высокотемпературных запыленных газов от металлургического агрегата, а при снижении теплопередающей способности теплообменных поверхностей возникает необходимость ручной очистки.The disadvantages of the known recovery boiler should be attributed to the low efficiency of gas-pulse cleaning to remove dust deposits from the enclosing walls of the radiation duct, formed when high-temperature dusty gases move from the metallurgical unit, and with a decrease in the heat transfer capacity of heat-exchange surfaces, there is a need for manual cleaning.

Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель является сохранение эффективности работы котла-утилизатора за счет постоянного удаления с ограждающих теплообменных поверхностей пыли, оседающей из потока газов и исключение эксплуатационных затрат, связанных с необходимостью очистки поверхностей вручную.The technical problem to which the utility model is directed is to maintain the efficiency of the waste heat boiler by constantly removing dust from the enclosing heat exchange surfaces from the gas stream and eliminating the operating costs associated with the need to manually clean the surfaces.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в котле-утилизаторе, включающем радиационную камеру с ограждающими теплообменными потолочными, боковыми, торцевыми и наклонными бункерными поверхностями, выполненными из газоплотных теплообменных панелей, на наружной стороне ограждающих поверхностей установлены индукторы системы магнитно-импульсной очистки, жестко прикрепленные к опорным балкам с зазором к основаниям, закрепленным на теплообменных трубах, причем индукторы на ограждающие поверхности установлены из расчета очистки одним индуктором 3-10 м². При этом, опорные балки закреплены на фланцах, прикрепленных по краям теплообменных панелей, а индукторы расположены вне зоны теплового воздействия.The stated technical problem is achieved by the fact that in the waste heat boiler, which includes a radiation chamber with enclosing heat-exchange ceiling, side, end and inclined hopper surfaces made of gas-tight heat-exchange panels, on the outside of the enclosing surfaces there are installed magnetic pulse cleaning inductors rigidly attached to supporting beams with a gap to the bases fixed on heat exchange pipes, and the inductors on the enclosing surfaces are installed based on the cleaning Ki one inductor 3-10 m ² . In this case, the support beams are mounted on flanges attached to the edges of the heat exchange panels, and the inductors are located outside the heat affected zone.

Заявленное полезная модель поясняется чертежами, гдеThe claimed utility model is illustrated by drawings, where

на фиг. 1 общий вид котла-утилизатора;in FIG. 1 general view of the recovery boiler;

на фиг. 2 - теплообменная панель;in FIG. 2 - heat transfer panel;

на фиг. 3 - узел установки индуктора магнитно-импульсной очистки.in FIG. 3 - site installation inductor magnetic pulse cleaning.

Котел-утилизатор содержит радиационную осадительную пылевую камеру 1, боковые 2, торцевые 3 с проемом для входа газов, потолочные 4 с проемом для выхода газов, наклонные бункерные 5 для сбора частиц запыленных газов ограждающие поверхности и выгружающее шнековое устройство 6. Ограждающие теплообменные поверхности радиационной пылевой камеры 1 выполнены в виде газоплотных теплообменных панелей 7, имеющих значительную продольную и поперечную жесткость, в сравнении с конструкциями, выполненными из листа.The recovery boiler contains a radiation precipitation dust chamber 1, side 2, end 3 with an opening for gas inlet, ceiling 4 with an opening for gas outlet, inclined hopper 5 for collecting dusty particles, enclosing surfaces and an unloading screw device 6. Enclosing heat exchange surfaces of radiation dust chambers 1 are made in the form of gas-tight heat transfer panels 7 having significant longitudinal and transverse rigidity, in comparison with structures made of sheet.

Газоплотная теплообменная панель 7 с раздающими 8 и собирающими 9 коллекторами, выполнена в виде теплообменных труб 10, как пример, приваренных снаружи к огневому листу 11. Причем по периметру панели 7 прикреплены фланцы 12 для сборки и крепления смежных панелей 7, а коллекторы 8 и 9 смежных панелей соединены между собой трубопроводами 13, образуя единую конструкцию для циркуляции охлаждающего теплоносителя.The gas-tight heat exchange panel 7 with distributing 8 and collecting 9 collectors is made in the form of heat exchange pipes 10, as an example, welded externally to the fire sheet 11. Moreover, flanges 12 are attached around the perimeter of the panel 7 for assembly and fastening of adjacent panels 7, and the collectors 8 and 9 adjacent panels are interconnected by pipelines 13, forming a single design for the circulation of the cooling fluid.

На наружной стороне панелей 7 к теплообменным трубам 10 крепится основание 14 из швеллера и листа, имеющее длину, ограничивающую передачу тепла, и выступающее выше слоя изоляции 15. С зазором к основанию 14 устанавливается индуктор 16 (катушка индуктивности) системы магнитно-импульсной очистки 17 с источником высоковольтного напряжения и разрядного контура. Индуктор 16 жестко прикреплен к опорной балке 18, своими концами, закрепленной к крайним теплообменным трубам 10 панелей 7 и к фланцам 12, прикрепленным по краям теплообменных панелей 7.On the outside of the panels 7, a base 14 of a channel and a sheet is attached to the heat exchange pipes 10, having a length that limits heat transfer and protruding above the insulation layer 15. An inductor 16 (inductor) of the magnetic pulse cleaning system 17 is installed with a gap to the base 14 a source of high voltage and discharge circuit. The inductor 16 is rigidly attached to the support beam 18, its ends, fixed to the extreme heat exchange tubes 10 of the panels 7 and to the flanges 12 attached to the edges of the heat exchange panels 7.

Индуктор 16 с основанием 14 и балками 18 устанавливается на теплообменных панелях 7 в местах с наибольшей вероятностью образования отложений пыли и для очистки ограждающих поверхностей 2, 3, 4, 5 из расчета очистки одним индуктором 3-10 м².The inductor 16 with the base 14 and the beams 18 is installed on the heat exchange panels 7 in places with the highest probability of dust deposits and for cleaning the enclosing surfaces 2, 3, 4, 5 based on the cleaning of 3-10 m ^{2 with} one inductor.

Котел-утилизатор работает следующим образом.The waste heat boiler operates as follows.

В котел-утилизатор, содержащий радиационную осадительную камеру 1 поступают отходящие от металлургического агрегата запыленные технологические газы с температурой 700-1200°С через торцевую с проемом ограждающую поверхность 3, проходят через радиационную камеру 1 и удаляются через потолочные 4 с проемом ограждающую поверхность с температурой 600-700°С.A dusty process gas with a temperature of 700-1200 ° C coming out of the metallurgical unit through the end wall with the opening 3 enters the waste heat boiler 1, passes through the radiation chamber 1 and is removed through the ceiling 4 with the opening, the enclosing surface with a temperature of 600 -700 ° C.

В радиационной камере 1 за счет радиационного излучения газы передают тепло теплообменным трубам 10 панелей 7 и циркулирующему по ним, по коллекторам 8, 9 и трубопроводами теплоносителю. Соединение смежных теплообменных панелей 7 трубопроводами 13 образуют контур циркуляции теплоносителя.In the radiation chamber 1, due to radiation, the gases transfer heat to the heat exchange tubes 10 of the panels 7 and to the heat carrier circulating through them, through the collectors 8, 9 and pipelines. The connection of adjacent heat exchange panels 7 by pipelines 13 form a coolant circulation loop.

Из потока отходящих газов, имеющих относительно низкую скорость, происходит оседание пыли, образование плотных отложений на боковых 2, торцевых 3 и потолочных 4 ограждающих поверхностях и выпадение крупных фракций пыли на наклонных бункерных 5 ограждающих поверхностях. Осевшая в наклонных бункерных панелях 5 пыль выгружается из осадительной камеры 1 шнековым устройством 6.From the exhaust gas stream having a relatively low speed, dust settles, the formation of dense deposits on the side 2, end 3 and ceiling 4 enclosing surfaces and the loss of large fractions of dust on inclined bunker 5 enclosing surfaces. The dust settled in the inclined bunker panels 5 is discharged from the precipitation chamber 1 by a screw device 6.

Образовавшиеся плотные отложения на теплообменных панелях 7 снижают передачу тепла теплоносителю.The dense deposits formed on the heat exchange panels 7 reduce heat transfer to the coolant.

При включении магнитно-импульсной очистки 17 протекающий через индуктор 16 разрядный ток наводит электромагнитное поле в индукторе 16, которое, в свою очередь, наводит вихревой ток и электромагнитное поле в основании 14. Взаимодействие импульсных магнитных полей, создаваемых разрядным и наведенным токами, приводит к возникновению импульсной силы, расталкивающей индуктор 16 и основание 14. Поскольку основание 14 жестко закреплено на теплообменной панели 7, последняя подвергается воздействию возмущающей силы, которая регулируется разрядным током индуктора 16. Температурное воздействие теплоносителя и теплообменной поверхности 7, имеющей температуру 300-400°С, на индуктор 16 за счет сопротивления теплопроводности основания 14 исключается, так как индуктор располагается вне зоны теплового воздействия.When the magnetic pulse cleaning 17 is turned on, the discharge current flowing through the inductor 16 induces an electromagnetic field in the inductor 16, which, in turn, induces a eddy current and an electromagnetic field at the base 14. The interaction of pulsed magnetic fields created by the discharge and induced currents leads to pulsed force pushing the inductor 16 and the base 14. Since the base 14 is rigidly fixed to the heat exchange panel 7, the latter is subjected to a disturbing force, which is regulated by th inductor 16. Temperature effect coolant and heat-exchange surface 7 having a temperature of 300-400 ° C, in the inductor 16 due to the thermal conduction resistance of the base 14 is eliminated, since the inductor is located outside the zone of heat.

В течение короткого интервала времени основание 14, отталкиваясь от индуктора 16, приводит в движение очищаемую поверхность панели 7 с теплообменными трубами 10, которая прогибается и уплотняет прилегающие к ней слои отложений, при этом между внутренней поверхностью панели 7 и отложениями появляются напряжения сдвига, а в панели 7 с теплообменными трубами 10 возникают упругие силы, стремящиеся вернуть прогнувшуюся поверхность панели 7 в первоначальное положение. Под действием силы упругости прогнувшаяся поверхность панели 7, практически не испытывая противодействия, кроме силы адгезии налипшего материала отложений, с высокой скоростью возвращается в первоначальное положение. При этом происходит отрыв очищаемой поверхности панели 7 от налипшего материала отложений, и тем самым достигается эффективная очистка всей поверхности панели 7. Запасенная потенциальная энергия системы магнитно-импульсной очистки и возмущающая сила должны иметь амплитуды, не превышающие значений, при которым механические напряжения в очищаемой поверхности достигают предела усталости или предела циклической прочности.For a short period of time, the base 14, starting from the inductor 16, drives the cleaned surface of the panel 7 with heat exchange tubes 10, which bends and seals the adjoining layers of deposits, while shear stresses appear between the inner surface of the panel 7 and deposits, and in panels 7 with heat exchange tubes 10 there are elastic forces that tend to return the bent surface of the panel 7 to its original position. Under the action of the elastic force, the curved surface of the panel 7, practically without any reaction, except for the adhesion force of the adhering sediment material, returns to its original position with high speed. In this case, the surface of the panel 7 being cleaned is detached from the adhering material of deposits, and thereby the effective cleaning of the entire surface of the panel 7 is achieved. The stored potential energy of the magnetic pulse cleaning system and the disturbing force must have amplitudes not exceeding the values at which mechanical stresses in the surface being cleaned reach the limit of fatigue or the limit of cyclic strength.

На предлагаемый котел-утилизатор промышленного применения разработана рабочая документация.The proposed waste heat boiler for industrial use has developed working documentation.

Claims

1. The waste heat boiler, comprising a radiation chamber with enclosing heat transfer surfaces made of gas-tight heat transfer panels, characterized in that on the outside of the enclosing heat transfer surfaces are installed magnetic pulse cleaning inductors rigidly attached to the support beams with gaps to the bases fixed to the bases heat-exchange pipes of gas-tight heat-exchange panels, and the inductors on the enclosing heat-exchange surfaces are installed based on cleaning with a single inductor of 3-10 m ² .

2. The recovery boiler according to claim 1, characterized in that the support beams are mounted on flanges attached to the edges of the gas-tight heat transfer panels.

3. The recovery boiler according to claim 1, characterized in that the inductors are located outside the heat affected zone.