RU2065122C1

RU2065122C1 - High-temperature furnace gas intake device

Info

Publication number: RU2065122C1
Application number: RU94003183/06A
Authority: RU
Inventors: А.А. Сидоренко; В.А. Кузнецов; Г.П. Шапиров
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Сибэнергомаш"
Priority date: 1994-01-28
Filing date: 1994-01-28
Publication date: 1996-08-10

Abstract

FIELD: boiler engineering. SUBSTANCE: device has heat-insulated gas- discharge pipe connection joined to furnace porthole through fastening flange and cooling agent supply piping. Fastening flange is truncated cone structure arranged around furnace porthole in a spaced relation to it. Gas-discharge pipe connection is made of heat-resistant steel; its head insulation is placed on its outer surface; cooling agent supply piping communicates with clearance between porthole and fastening flange walls. Heat-resistant steel for gas-discharge pipe connection is selected with scaling initial point not lower than 1050 C, such as steel 20X23H13. Heat insulation is made of fibrous material having heat-transfer coefficient of 0.081-0.17 W/sq.m K and specific gravity in compressed state, 80-205 kg/cu. m. At least two cooling agent supply pipings arranged on diametrically opposite sides communicate with clearance between porthole and fastening flange walls. EFFECT: improved design. 2 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к устройствам для забора высокотемпературных топочных газов и может быть использовано в котлостроении. The invention relates to a power system, and in particular to devices for collecting high temperature flue gases and can be used in boiler building.

Известно устройство для забора высокотемпературных топочных газов, включающее газоотводящий патрубок, соединенный с несущими конструкциями. См. а. с. N 1076698, М.Кл.⁵ F 22 B 37/00, заявленное 15.06.82г. Известное устройство жестко закреплено на несущих конструкциях. Охлаждение стенок газоотводящего патрубка осуществляется посредством охлаждающего агента, циркулирующего в трубах, к которым прикреплено устройство по всей своей длине. С помощью указанного устройства можно отбирать только топочные газы с температурой не выше 375-400^oС. При более высоких температурах топочных газов устройство разрушается.A device for the intake of high temperature flue gases, including a gas outlet connected to the supporting structures. See a. from. N 1076698, M. Cl. ⁵ F 22 B 37/00, claimed 06/15/82. The known device is rigidly fixed to supporting structures. The walls of the exhaust pipe are cooled by a cooling agent circulating in the pipes to which the device is attached along its entire length. Using this device, you can select only flue gases with a temperature not exceeding 375-400 ^o C. At higher temperatures of the flue gases, the device is destroyed.

Для забора высокотемпературных топочных газов с температурой 900-1100^oС, используемых как правило для сушки топлива, подаваемого в топку, применяют известное устройство, наиболее близкое заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту (прототип). См. Лебедев А.Н.//Подготовка и размол топлива на электростанциях /Энергия-1969-стр.200.For the collection of high-temperature flue gases with a temperature of 900-1100 ^o C, used as a rule for drying the fuel supplied to the furnace, a known device is used that is closest to the claimed technical essence and the achieved effect (prototype). See Lebedev A.N.// Preparation and grinding of fuel at power plants / Energy-1969 - p. 200.

Известное устройство включает теплоизолированный газоотводящий патрубок, соединенный с несущими конструкциями посредством крепежного фланца и трубопровод для подвода охлаждающего агента. По нормам техники безопасности температура наружных поверхностей газоотводящего патрубка и крепежного фланца не должна превышать 45^oС, поэтому стенки газоотводящего патрубка в известном устройстве теплоизолированы с внутренней стороны. Тепловая изоляция выполнена из шамотного кирпича, уложенного поверх слоя теплоизоляционного материала. Недостатками известного устройства является высокая трудоемкость обмуровочных работ. Кроме того при растрескивании кирпичной кладки под действием высоких температур нагреваются и деформируются наружные стенки, выполненные из стали марки ст3. Ремонтные работы стен трудоемки. Следует отметить также, что известное устройство имеет большой вес и поэтому должно поддерживаться не только крепежным фланцем, но и обогреваемыми трубчатыми подвесками, поддерживающими нижний конец упомянутого газоотводящего патрубка. Для компенсации тепловых перемещений устройства для забора газов по указанным трубам циркулирует жидкая среда, температура которой близка к температуре пароводяной смеси в топочных экранах. Все это усложняет устройство.The known device includes a thermally insulated exhaust pipe connected to the supporting structures by means of a mounting flange and a pipe for supplying a cooling agent. According to safety standards, the temperature of the outer surfaces of the exhaust pipe and the mounting flange should not exceed 45 ^o C, therefore, the walls of the exhaust pipe in the known device are insulated from the inside. Thermal insulation is made of fireclay brick laid on top of a layer of thermal insulation material. The disadvantages of the known device is the high complexity of the brickwork. In addition, upon cracking of masonry under the influence of high temperatures, the outer walls made of steel of the St3 grade are heated and deformed. Repairing the walls is time-consuming. It should also be noted that the known device has a large weight and therefore must be supported not only by the mounting flange, but also by heated tubular suspensions supporting the lower end of the said exhaust pipe. To compensate for the thermal displacements of the device for gas intake through these pipes, a liquid medium circulates, the temperature of which is close to the temperature of the steam-water mixture in the furnace screens. All this complicates the device.

Задачей изобретения является создание устройства для забора высокотемпературных топочных газов без внутренней обмуровки и упрощенным крепежным устройством. The objective of the invention is to provide a device for the intake of high-temperature flue gases without internal lining and a simplified mounting device.

Указанная задача решается тем, что в известном устройстве для забора высокотемпературных топочных газов, включающем теплоизолированный газоотводящий патрубок, соединенный с несущими конструкциями посредством полого крепежного фланца и трубопровод для подачи охлаждающего агента, согласно изобретению, крепежный фланец выполнен в виде усеченного конуса, охватывающего амбразуру топки с образованием между ними зазора, газоотводящий патрубок выполнен из жаростойкой стали, причем теплоизоляция размещена на его наружной поверхности, а трубопровод для подачи охлаждающего агента сообщен с зазором между амбразурой и стенками крепежного фланца. This problem is solved in that in the known device for the intake of high-temperature flue gases, including a thermally insulated exhaust pipe connected to the supporting structures by means of a hollow mounting flange and a pipe for supplying a cooling agent, according to the invention, the mounting flange is made in the form of a truncated cone covering the embrasure of the furnace with the formation of a gap between them, the exhaust pipe is made of heat-resistant steel, and the insulation is placed on its outer surface, and boprovod for supplying cooling agent communicated with the gap between the porthole and the walls of the mounting flange.

При этом целесообразно, чтобы жаростойкая сталь для газоотводящего патрубка имела температуру начала окалинообразования не ниже 1050^oС, например сталь ст 20Х23Н13;
Также целесообразно выполнить теплоизоляцию из волокнистых материалов с коэффициентом теплопередачи 0,081-0,170 вт/(м²К) и удельным весом в уплотненном состоянии 80-200 кг/м³.In this case, it is advisable that the heat-resistant steel for the exhaust pipe have a temperature of the onset of scale formation not lower than 1050 ^o C, for example steel steel 20X23H13;
It is also advisable to perform thermal insulation from fibrous materials with a heat transfer coefficient of 0.081-0.170 W / (m ² K) and a specific gravity of 80-200 kg / m ³ in a sealed state.

Изобретение поясняется описанием примеров его конкретного выполнения и чертежами, где на фиг.1 схематично изображен общий вид предлагаемого устройства, на фиг.2 разрез по Б-Б фиг.1. The invention is illustrated by a description of examples of its specific implementation and drawings, where Fig. 1 schematically shows a general view of the proposed device, Fig. 2 a section along BB of Fig. 1.

Устройство для забора высокотемпературных топочных газов содержит газоотводящий патрубок 1, выполненный из жаростойкой стали, температура начала окалинообразования которой не ниже 1050^oС. В описываемом случае из стали 20Х23Н13, газоотводящий патрубок 1 снаружи покрыт теплоизоляционным волокнистым материалом 2, коэффициент теплопередачи которого 0,081-0,17 вт/м²К) и удельным весом в уплотненном состоянии 80-200 кг/м³. В одном из вариантов использован мулитокремнеземистый материал марки МКРР-130, с коэффициентом теплопередачи 0,1 вт/(м²К) и удельным весом в уплотненном состоянии 200 кг/м³. Толщина слоя 400 мм. Сверху размещен слой базальтового супертонкого штапельного волокна горных пород марки ВСТВ, с коэффициентом теплопередачи 0,17 вт/(м²К) и удельным весом в уплотненном состоянии 90 кг/м². В другом варианте выполнения может быть использован только один материал, отвечающий вышеуказанным требованиям. Использование теплоизоляционного материала с коэффициентом теплопередачи меньшим, чем 0,081 вт/(м²К) приведен к снижению температуры на поверхности изоляционного слоя, большему, чем нормативное, что нецелесообразно, а при величине упомянутого коэффициента превышающей 0,17 вт/(м²К), необходимо увеличивать толщину теплоизоляционного слоя, что также нецелесообразно, а при величине упомянутого коэффициента превышающей 0,17 вт/(м²К), необходимо увеличивать толщину теплоизоляционного слоя, что также нецелесообразно. Газоотводящий патрубок 1 связан с несущими конструкциями 3 посредством крепежного фланца 4, выполненного в виде полого усеченного конуса, охватывающего с образованием зазора А амбразуру 5 топки 6, образованную трубами, жестко и газоплотно связанными между собой. Газоотводящий патрубок 1 и крепежный фланец 4 жестко соединены через промежуточное кольцо 7. С кольцевым зазором А между амбразурой 5 и стенками крепежного фланца 4 сообщается трубопровод 8 для подачи охлаждающего агента, причем охлаждающий агент подается в упомянутый зазор А по меньшей мере с двух диаметрально противоположных сторон, посредством, например, двух трубопроводов 8. В качестве охлаждающего агента могут быть использованы низкотемпературные (t 340-360^oС) топочные газы или воздух с температурой t 80-400^oС.A device for collecting high-temperature flue gases contains a gas outlet 1 made of heat-resistant steel, the temperature of which starts the scale formation is not lower than 1050 ^o C. In the described case, steel 20X23H13, gas outlet 1 outside is coated with heat-insulating fibrous material 2, the heat transfer coefficient of which is 0.081-0, 17 W / m ² K) and a specific gravity in the packed state of 80-200 kg / m ³ . In one of the options used mulitosilica material grade MKPP-130, with a heat transfer coefficient of 0.1 W / (m ² K) and a specific gravity of 200 kg / m ³ in a sealed state. Layer thickness 400 mm. On top is a layer of basalt superthin staple staple fiber of the VVST brand, with a heat transfer coefficient of 0.17 W / (m ² K) and a specific gravity of 90 kg / m ² in a compacted state. In another embodiment, only one material may be used that meets the above requirements. The use of a heat-insulating material with a heat transfer coefficient less than 0.081 W / (m ² K) leads to a decrease in the temperature on the surface of the insulating layer, more than the normative, which is impractical, and when the value of the coefficient exceeds 0.17 W / (m ² K) , it is necessary to increase the thickness of the insulating layer, which is also impractical, and when the value of the mentioned coefficient exceeds 0.17 W / (m ² K), it is necessary to increase the thickness of the insulating layer, which is also impractical. The gas outlet pipe 1 is connected to the supporting structures 3 by means of a mounting flange 4 made in the form of a hollow truncated cone, covering, with the formation of a gap A, an embrasure 5 of the furnace 6 formed by pipes rigidly and gas tightly interconnected. The gas outlet pipe 1 and the mounting flange 4 are rigidly connected through an intermediate ring 7. A pipe 8 for supplying a cooling agent is connected to the annular gap A between the embrasure 5 and the walls of the mounting flange 4, the cooling agent being supplied to said gap A from at least two diametrically opposite sides by means of, for example, two pipelines 8. As a cooling agent, low-temperature (t 340-360 ^o C) flue gases or air with a temperature of t 80-400 ^o C. can be used.

Устройство работает следующим образом: высокотемпературные (t=900-1100^oС) топочные газы через амбразуру 5 топки 6 попадают в газоотводящий патрубок 1, где смешиваются с охлаждающим агентом, имеющим температуру 80-400^oС, который из трубопровода 8 через кольцевой зазор А также попадают в полость газоотводящего патрубка 1. Полученная смесь имеет температуру 840-860^oС и не оказывает разрушающего действия на стенки газоотводящего патрубка 1. Кроме того некоторая часть охлаждающего агента не смешиваясь проходит вдоль стенок газоотводящего патрубка 1, также предохраняя их от теплового воздействия топочных газов. Далее смесь топочных газов и охлаждающего агента направляется в устройство для сушки топлива (не показано).The device operates as follows: high-temperature (t = 900-1100 ^o С) flue gases through the embrasure 5 of the furnace 6 enter the exhaust pipe 1, where they are mixed with a cooling agent having a temperature of 80-400 ^o С, which from the pipeline 8 through the annular gap A also fall into the cavity of the exhaust pipe 1. The resulting mixture has a temperature of 840-860 ^o C and does not have a destructive effect on the walls of the exhaust pipe 1. In addition, some part of the cooling agent does not mix along the walls of the exhaust pipe 1, also protecting them from the thermal effects of flue gases. Next, the mixture of flue gases and a cooling agent is sent to a device for drying fuel (not shown).

Изготовление газоотводящего патрубка из жаростойкой стали с температурой начала окалинообразования не ниже 1050^oС позволяет практически исключить тепловые деформации и разрушение его стенок, а также уменьшить вероятность его шлакования.The manufacture of a gas outlet pipe from heat-resistant steel with a temperature of the beginning of scale formation not lower than 1050 ^o C can virtually eliminate thermal deformation and destruction of its walls, as well as reduce the likelihood of slagging.

Подача охлаждающего агента в кольцевой зазор между амбразурой топки и стенками крепежного фланца с по меньшей мере двух диаметрально противоположных сторон обеспечивает равномерное распределение охлаждающего агента по периметру газоотводящего патрубка, образование турбулентного потока смеси, что снижает тепловое воздействие топочных газов на стенки газоотводящего патрубка, увеличивая тем самым срок его службы. Кроме того некоторая часть охлаждающего агента не смешиваясь перемещается вдоль стенок патрубка также защищая их от теплового воздействия. The supply of a cooling agent in the annular gap between the furnace embrasure and the walls of the mounting flange from at least two diametrically opposite sides ensures uniform distribution of the cooling agent along the perimeter of the exhaust pipe, the formation of a turbulent mixture flow, which reduces the thermal effect of flue gases on the walls of the exhaust pipe, thereby increasing its service life. In addition, some part of the cooling agent is not mixed moves along the walls of the pipe also protecting them from heat.

Покрытие изоляционным материалом наружной поверхности газоотводящего патрубка и применение для этого волокнистых теплоизоляционных материалов с коэффициентом теплопередачи 0,081-0,170 (вт/м²К) и удельным весом в уплотненном состоянии 80-200 кг/м³ обеспечивает снижение температуры на поверхности изоляции до 45^oС, что полностью отвечает требованиям техники безопасности. При эксплуатации устройства теплоизоляционный материал практически не разрушается, вследствие чего значительно увеличивается срок службы устройства, облегчается его техобслуживание.Coating the outer surface of the exhaust pipe with insulating material and using fibrous heat-insulating materials for this with a heat transfer coefficient of 0.081-0.170 (W / m ² K) and a specific gravity of 80–200 kg / m ³ in a sealed state reduces the temperature on the insulation surface to 45 ^o С that fully meets the safety requirements. During operation of the device, the insulating material is practically not destroyed, as a result of which the service life of the device is significantly increased, its maintenance is facilitated.

Не требуется трудоемкая обмуровка газоотводящего патрубка шамотным кирпичом или облицовочными плитами, что значительно упрощает эксплуатацию и ремонт устройства, снижает его вес, а следовательно, при увеличенной жесткости крепежного фланца вследствие его конической формы, позволяет не использовать дополнительное крепление выходного конца газоотводящего патрубка трубчатыми подвесками с циркулирующей в них обогревающей жидкой средой. Размеры крепежного фланца выбираются из условия жесткости конструкции и равномерности распределения охлаждающего агента. It does not require laborious lining of the exhaust pipe with chamotte brick or cladding plates, which greatly simplifies the operation and repair of the device, reduces its weight, and therefore, with increased rigidity of the mounting flange due to its conical shape, it allows not to use additional fastening of the outlet end of the exhaust pipe with tubular suspensions with circulating in them with a heating liquid medium. The dimensions of the mounting flange are selected from the condition of structural rigidity and uniform distribution of the cooling agent.

Claims

1. A device for sampling high temperature flue gases, containing a thermally insulated exhaust pipe connected to the furnace embrasure by means of a hollow mounting flange, and a pipe for supplying a cooling agent, characterized in that the mounting flange is made in the form of a truncated cone covering the embrasure of the furnace with the formation of a gas outlet the pipe is made of heat-resistant steel, and the thermal insulation is placed on its outer surface, and the pipe for supplying a cooling agent is communicated with a gap of I'm waiting for the embrasure and the walls of the mounting flange.

2. The device according to claim 1, characterized in that the heat-resistant steel for the exhaust pipe is selected with a temperature of scale formation of at least 1050 ^o C, for example, steel 20X23H13.

3. The device according to claim 1, characterized in that the thermal insulation is made of fibrous material with a heat transfer coefficient of 0.081 0.17 W / (m ² K) and a specific gravity of 80 200 kg / m ³ in a sealed state.

4. The device according to claim 1, characterized in that at least two pipelines for supplying a cooling agent located on diametrically opposite sides are connected to the gap between the embrasure and the walls of the mounting flange.