RU2059153C1

RU2059153C1 - Double-loop steam boiler

Info

Publication number: RU2059153C1
Application number: RU94018312A
Authority: RU
Inventors: З.Л. Берлин
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-производственного предприятия "Экология"
Priority date: 1994-05-25
Filing date: 1994-05-25
Publication date: 1996-04-27

Abstract

FIELD: boilers for heating farming enterprises and utilities of settlements and small industrial plants. SUBSTANCE: boiler has concentrically arranged shells covered on ends with annular bottoms to form annular space which is divided by gas-tight transverse partitions into three compartments with primary loop formed in middle compartment and secondary loop, in top and bottom compartments communicating through vertical tubes of secondary loop; at least two vertical tubes of secondary loop accommodate additional detachable circulating tubes. EFFECT: enlarged functional capabilities. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котлах, предназначенных для снабжения теплом сельскохозяйственных предприятий, а также коммунальных нужд жилых поселков и небольших промышленных предприятий. The invention relates to a power system and can be used in boilers designed to supply heat to agricultural enterprises, as well as the communal needs of residential villages and small industrial enterprises.

Известны двухконтурные котлы, содержащие цилиндрический корпус с днищами и жаровой трубой образующей с корпусом замкнутую полость, заполненную жидкостью первого контура нагрева, и теплообменные трубы первого и второго контуров нагрева, последние из которых размещены в упомянутой полости, а также патрубки отвода воды или пара и патрубок отвода продуктов сгорания [1]
Известен двухконтурный котел, содержащий концентрично расположенные обечайки, перекрытые с торцов кольцевыми днищами с образованием кольцевой полости, и кипятильные трубы с установленным над ними воздухоподогревателем, размещенные в цилиндрическом газоходе, образованном внутренней обечайкой [2]
Общим недостатком этих конструкций являются технологические сложности их изготовления, наличие элементов в конструкции котла, вызывающих усталостные напряжения в металле, трудности в очистке от золы и шлака теплообменных поверхностей первичного контура, а также отсутствие достаточно высокого и регулируемого перегрева пара и подогрева воздуха, подаваемого в топку котла.Known double-circuit boilers containing a cylindrical body with bottoms and a flame tube forming a closed cavity filled with a liquid of the first heating circuit and heat exchanging pipes of the first and second heating circuits, the last of which are located in the cavity, as well as water or steam outlet pipes and a pipe exhaust products [1]
Known double-circuit boiler containing concentric shells, overlapped from the ends by annular bottoms with the formation of an annular cavity, and heating pipes with an air heater installed above them, located in a cylindrical duct formed by the inner shell [2]
A common drawback of these designs is the technological difficulties of their manufacture, the presence of elements in the boiler design that cause fatigue stresses in the metal, difficulties in cleaning ash and slag from the heat exchange surfaces of the primary circuit, as well as the lack of a sufficiently high and controlled heating of the steam and heating of the air supplied to the furnace boiler.

Целью изобретения является обеспечение высокой технологичности конструкции котла, обеспечение постоянно высокого эксплуатационного КПД котла на любых видах топлива и при отсутствии водоподготовки при длительном сроке эксплуатации котла. The aim of the invention is to ensure high adaptability of the boiler design, ensuring a constantly high operational efficiency of the boiler on any type of fuel and in the absence of water treatment for a long life of the boiler.

Указанная цель достигается тем, что в известном котле кольцевая полость разделена газоплотными поперечными перегородками на три отсека с образованием в среднем отсеке первичного контура, а в верхнем и нижнем вторичного контура, сообщенных друг с другом при помощи вертикальных труб вторичного контура, скрепленных с поперечными перегородками, причем по крайней мере в двух вертикальных трубах вторичного контура дополнительно установлены съемные циркуляционные трубы. This goal is achieved by the fact that in the known boiler, the annular cavity is divided by gas-tight transverse partitions into three compartments with the formation of a primary circuit in the middle compartment, and in the upper and lower secondary circuit, communicated with each other using vertical pipes of the secondary circuit, fastened to the transverse partitions, moreover, at least two vertical pipes of the secondary circuit additionally installed removable circulation pipes.

В варианте исполнения над каждой циркуляционной трубой установлена питательная воронка с выпускным патрубком, внутренний диаметр которого равен внутреннему диаметру трубы вторичного контура. In an embodiment, a feeding funnel with an outlet pipe is installed above each circulation pipe, the inner diameter of which is equal to the inner diameter of the secondary circuit pipe.

Кроме того, в цилиндрическом газоходе дополнительно могут быть установлены два параллельных змеевика пароперегревателя с приваренными к ним стальными пластинами, образующих участок газохода прямоугольного сечения, размещенный по периферии кипятильных труб и воздухоподогревателя в зоне среднего отсека первичного контура, а сами змеевики подключены к верхнему отсеку вторичного контура. In addition, two parallel superheater coils with steel plates welded to them, forming a section of a rectangular duct, located around the periphery of the heating pipes and the air heater in the middle section of the primary circuit, can be additionally installed in the cylindrical gas duct, and the coils themselves are connected to the upper compartment of the secondary circuit .

На фиг.1 изображен котел, продольный разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг. 1
Двухконтурный котел выполнен из двух концентрически расположенных цилиндрических обечаек 1 и 2, к торцам которых приварены плоские торцовые кольцевые днища 3. Кольцевая полость, образованная обечайками и днищами, разделена на три отсека 4, 5 и 6 герметичными плоскими перегородками 7, приваренными к обечайкам. Нижний и верхний отсеки 4, 6 образуют пространство вторичного контура, а средний отсек 5 пространство первичного контура.Figure 1 shows the boiler, a longitudinal section; in Fig.2 a section aa in Fig. 1
The double-circuit boiler is made of two concentrically arranged cylindrical shells 1 and 2, to the ends of which flat end ring bottoms 3 are welded. The annular cavity formed by the shells and bottoms is divided into three compartments 4, 5 and 6 with hermetic flat partitions 7 welded to the shells. The lower and upper compartments 4, 6 form the space of the secondary circuit, and the middle compartment 5 is the space of the primary circuit.

В обечайку 2 в пределах пространства первичного контура вварены под небольшим углом к горизонту (примерно 5-6^о) трубы 8 кипятильного пучка первичного контура, а в перегородки 7 трубы 9 вторичного контура. В нескольких трубах 9 вторичного контура концентрически установлены съемные циркуляционные трубы 10. К верхнему кольцевому днищу 3 приварены два патрубка, к которым на фланцах крепятся две трубы змеевика пароперегревателя 11. К петлям труб пароперегревателя приварены стальные пластины 12, образующие конвективный газоход прямоугольного сечения. В верхнем отсеке 6 вторичного контура установлен дырчатый отбойный кольцевой лист 13, над которым расположена воронка 14 питательной воды с выпускными патрубками 15, расположенными над каждой циркуляционной трубой 10. Внутренний диаметр патрубков 15 равен внутреннему диаметру труб 9 вторичного контура.The shroud 2 within the space of the primary circuit are welded at a slight angle to the horizontal ^(about 5-6) of the tube 8, the primary circuit of boiler beam, and a partition 7 pipe 9 of the secondary circuit. In several pipes 9 of the secondary circuit, detachable circulation pipes 10 are concentrically mounted. Two pipes are welded to the upper annular bottom 3, to which two pipes of the superheater coil 11 are mounted on the flanges. Steel plates 12 are welded to the hinges of the pipes of the superheater, forming a convective flue of rectangular cross section. In the upper compartment 6 of the secondary circuit is installed a holey fencing ring sheet 13, above which there is a funnel 14 of feed water with outlet pipes 15 located above each circulation pipe 10. The inner diameter of the pipes 15 is equal to the inner diameter of the pipes 9 of the secondary circuit.

На верхнем кольцевом днище 3 установлены лючки для очистки от шлама труб 9 вторичного контура, а в наружной обечайке в зоне нижнего отсека 4 вторичного контура несколько лючков для удаления шлама. On the upper annular bottom 3, hatches are installed to clean the sludge from pipes 9 of the secondary circuit, and in the outer shell in the area of the lower compartment 4 of the secondary circuit, several hatches are available for removing sludge.

К верхней части среднего отсека 5 первичного контура присоединен расширительный бачок 16, снабженный необходимой арматурой и устройством для соблюдения заданного давления в первичном контуре котла. На наружной обечайке в зоне верхнего отсека 6 вторичного контура установлено водомерное стекло, а на верхнем кольцевом днище 3 предохранительный клапан и дымовая коробка 17, на которой устанавливается дымовая труба. Над трубами 8 кипятильного пучка расположен воздухоподогреватель 18, выполненный из труб с шагом, аналогичным трубам 8 кипятильного пучка для удобства их обдувки. An expansion tank 16 is attached to the upper part of the middle compartment 5 of the primary circuit, equipped with the necessary fittings and a device to maintain the set pressure in the primary circuit of the boiler. A gauge glass is installed on the outer shell in the area of the upper compartment 6 of the secondary circuit, and on the upper annular bottom 3 there is a safety valve and a smoke box 17 on which the chimney is mounted. Above the pipes 8 of the boiler bundle is an air heater 18 made of pipes with a pitch similar to pipes 8 of the boiler bundle for the convenience of blowing them.

Котел работает следующим образом. Первичный контур котла заполняется химически очищенной водой до уровня, установленного в расширительном бачке 16. Пространство вторичного контура заполняется технической водой до уровня, установленного в водомерном стекле. The boiler operates as follows. The primary circuit of the boiler is filled with chemically purified water to the level set in the expansion tank 16. The space of the secondary circuit is filled with process water to the level set in the gauge glass.

Подпитка вторичного контура технической водой осуществляется через питательную воронку 14, установленную в верхнем отсеке 6 вторичного контура. Топочные газы, охлажденные в поверхностях нагрева первичного контура котла и трубах воздухоподогревателя 18, эвакуируются в атмосферу через дымовую трубу. The secondary circuit is fed with industrial water through a feed funnel 14 installed in the upper compartment 6 of the secondary circuit. The flue gases cooled in the heating surfaces of the primary circuit of the boiler and the pipes of the air heater 18 are evacuated into the atmosphere through the chimney.

Давление пара в первичном контуре котла регулируется прибором, установленным на расширительном бачке 16 путем регулирования расхода воздуха, подаваемого в топку, и топлива. Испарение технической воды в трубах 9 происходит за счет теплоотдачи от кипящей воды первичного контура, давление в котором выше давления пара во вторичном контуре. Хотя разница температуры кипящей воды в первичном и вторичном контурах относительно невелика за счет высокого коэффициента теплопередачи в трубах 9 вторичного контура (10000 ккал/м² ч ^оС против 30.50 ккал/м² ч^оС от топочных газов), необходимая поверхность труб 9 относительно невелика.The steam pressure in the primary circuit of the boiler is regulated by a device installed on the expansion tank 16 by adjusting the flow rate of air supplied to the furnace and fuel. The evaporation of process water in pipes 9 occurs due to heat transfer from boiling water of the primary circuit, the pressure of which is higher than the vapor pressure in the secondary circuit. Although the temperature difference of boiling water in the primary and secondary circuits is relatively small due to the high coefficient of heat transfer in the tubes 9 of the secondary circuit (10,000 kcal / m ² hr ^{° C} vs. 30.50 kcal / m ² hr ^{° C} of the flue gas) required tube surface 9 relative small.

Пар, генерируемый во вторичном контуре, поступает в трубы пароперегревателя 11 и через выпускной вентиль к потребителю при заданной темпеpатуре, регулируемой изоляционным покрытием труб пароперегревателя. The steam generated in the secondary circuit enters the pipes of the superheater 11 and through the outlet valve to the consumer at a given temperature, regulated by the insulating coating of the pipes of the superheater.

Очистка от золы коридорно расположенных труб 8 первичного контура и воздухоподогревателя 18 производится перегретым паром с помощью обдувочного аппарата, очистка от шлама внутренней поверхности труб 9 вторичного контура через лючки, установленные на верхнем кольцевом днище 3. При этом через патрубки 15 питательной воронки 14 предварительно удаляются циркуляционные трубы 10, установленные в части труб 9. Периодичность очистки труб 9 от шлама будет определяться качеством сырой питательной воды и эффективностью ее предварительной магнитной обработки. С ростом отложений шлама в трубах 9 КПД котла будет повышаться, а паропроизводительность падать, что будет определять необходимую периодичность очистки труб 9 от шлама. Это является следствием того, что испарение воды в теплообменных поверхностях нагрева первичного контура осуществляется без массообмена однажды залитой воды, накипь на них не откладывается, что позволяет сохранять КПД котла на первоначальном уровне и избежать пережога металла труб котла, а тем самым обеспечить длительный срок его эксплуатации. При этом многофункциональность предлагаемой конструкции котла определяется возможностью ее использования как генератора пара либо горячей воды заданных параметров, а также опреснителя соленой воды для приготовления из нее питьевой воды. The ash from the corridor-located pipes 8 of the primary circuit and the air heater 18 are cleaned with superheated steam using a blower, and the inner surface of the pipes 9 of the secondary circuit is cleaned from sludge through hatches installed on the upper ring bottom 3. At the same time, circulation pipes are previously removed through the nozzles 15 of the feed funnel 14 pipes 10 installed in part of pipes 9. The frequency of cleaning pipes 9 from sludge will be determined by the quality of raw feed water and the effectiveness of its preliminary magnetic rabotki. With the growth of sludge deposits in the pipes 9, the boiler efficiency will increase, and the steam capacity will decrease, which will determine the necessary frequency of cleaning the pipes 9 from the sludge. This is a consequence of the fact that water evaporation in the heat-exchange surfaces of the primary circuit heating is carried out without mass transfer of once filled water, the scale is not deposited on them, which allows maintaining the boiler efficiency at the initial level and avoiding burnout of the boiler pipe metal, and thereby ensure its long life . At the same time, the multifunctionality of the proposed boiler design is determined by the possibility of its use as a steam or hot water generator of specified parameters, as well as a salt water desalination plant for preparing drinking water from it.

Claims

1. A TWO-CIRCUIT STEAM BOILER containing concentrically located shells overlapped by ring bottoms from the ends to form an annular cavity, and heating pipes with an air heater installed above them, placed in a cylindrical gas duct formed by an inner shell, characterized in that the annular cavity is divided by gas-tight transverse partitions three compartments with the formation in the middle compartment of the primary circuit, and in the upper and lower secondary circuit, communicated with each other using a vertical x pipes of the secondary circuit, fastened with transverse partitions, with at least two vertical pipes of the secondary circuit are additionally attached removable circulation pipe.

2. The boiler according to claim 1, characterized in that a feeding funnel with an outlet pipe is installed above each circulation pipe, the inner diameter of which is equal to the inner diameter of the secondary circuit pipe.

3. The boiler according to claim 1, characterized in that the cylindrical gas duct additionally has two parallel superheater coils with steel plates welded to them, forming a rectangular duct section located around the periphery of the heating pipes and the air heater in the middle section of the primary circuit, and the coils are connected to the upper compartment of the secondary circuit.