RU2075007C1

RU2075007C1 - Boiler economizer

Info

Publication number: RU2075007C1
Application number: RU94013661/06A
Authority: RU
Inventors: Борис Николаевич Гроздов
Original assignee: Борис Николаевич Гроздов
Priority date: 1994-04-18
Filing date: 1994-04-18
Publication date: 1997-03-10

Abstract

FIELD: preheating feed water or circulating water before steam boiler or hot-water boiler. SUBSTANCE: economizer consists of vertical heated headers which are stacked by means of tubes; each outlet and inlet headers are connected by means of bypass pipe. EFFECT: increased efficiency of boiler plant by 7 to 10 percent. 9 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности, к конструкции экономайзера котла, используемого для подогрева питательной или циркуляционной воды перед паровыми или водогрейными котлами. The invention relates to the field of power engineering, in particular, to the design of the economizer of a boiler used for heating feed or circulation water in front of steam or hot water boilers.

Известен чугунный водяной экономайзер в виде трубного теплообменника (И. И. Павлов, М.Н.Федоров "Котельные установки и тепловые сети". М. Стройиздат, 1986, стр. 108-110, фиг. (IV39,а), выполненный из чугунных ребристых труб с фланцами, которые соединяются между собой с помощью чугунных колен (калачей). Чугунные оребренные трубы поставляются длиной 2000 мм и 3000 мм с площадью поверхности нагрева с газовой стороны соответственно 2,95 и 4,49 м². Необходимая полная поверхность нагрева такого экономайзера составляется из соответствующего количества ребристых труб, которые собирают в колонку, состоящую из горизонтальных и вертикальных рядов. Вода движется последовательно по всем трубам экономайзера снизу вверх. Газы, омывая ребристые трубы снаружи, движутся вертикально сверху вниз. При такой схеме движения газов и воды (противотоке) обеспечивается лучшее удаление воздуха из системы экономайзера. Чугунные экономайзеры выпускают с рабочим давлением меньше 2,4 МПа, экономайзеры изготавливаются некипящего типа и вода, проходящая через экономайзер, максимально подогревается на 20-30^oС ниже температуры кипения, что не допустит парообразования в экономайзере, а также исключит гидравлические удары.Known cast-iron water economizer in the form of a tube heat exchanger (I. I. Pavlov, M. N. Fedorov "Boiler plants and heating networks." M. Stroyizdat, 1986, p. 108-110, Fig. (IV39, a), made from cast-iron finned pipes with flanges that are interconnected by cast-iron bends (rolls). Cast-iron finned pipes are supplied with a length of 2000 mm and 3000 mm with a heating surface on the gas side of 2.95 and 4.49 m ^2, respectively. such an economizer is composed of the corresponding number of ribbed tr b, which are collected in a column consisting of horizontal and vertical rows. Water moves sequentially through all economizer pipes from the bottom up. Gases, washing the ribbed pipes from the outside, move vertically from top to bottom. With this scheme of gas and water movement (countercurrent), better air removal from the economizer system Cast iron economizers are produced with a working pressure of less than 2.4 MPa, economizers are made of non-boiling type and the water passing through the economizer is heated to a maximum of 20-30 ^o C below temperatures s boiling, which will not allow vaporization in the economizer, and also exclude water hammer.

Недостатками чугунных экономайзеров является громоздкость, особенно при боль- ших площадях нагрева, низкая теплопередача и большая чувствительность к гидравлическим ударам, что не позволяет нагреть в них воду до кипения. Наличие нестандартного газохода экономайзера увеличивает металлоемкость конструкции и затраты на его изготовление и монтаж, увеличивает присосы воздуха и потери тепла в окружающую среду; быстрое загрязнение чугунных ребристых труб золой и сажей снижают технико-экономические показатели чугунных экономайзеров. The disadvantages of cast-iron economizers are cumbersome, especially with large heating areas, low heat transfer and high sensitivity to hydraulic shocks, which does not allow them to heat water to a boil. The presence of a non-standard economizer gas duct increases the metal consumption of the structure and the costs of its manufacture and installation, increases air suction and heat loss to the environment; rapid contamination of pig-iron ribbed pipes with ash and soot reduces the technical and economic indicators of cast-iron economizers.

Наиболее близким к предлагаемому решению является стальной водяной экономайзер, представляющий собой трубчатый теплообменник с повышенным рабочим давлением воды больше 2,4 МПа по сравнению с чугунным экономайзером (Н.И. Павлов, М. Н. Федоров "Котельные установки и тепловые сети". М. Стройиздат, 1986, стр.109-110, рис.IV 40а). Стальной экономайзер по конструкции состоит из гнутых змеевиковых стальных труб малого диаметра (28-30 мм), концы которых приварены к сборным коллекторам. Коллектора изготавливают из труб диаметром 200-300 мм. Змеевики расположены горизонтально в шахматном порядке и омываются снаружи вертикальным потоком продуктов сгорания. В зависимости от площади поверхности змеевиковых труб экономайзер может комплектоваться (по ходу газов) в отдельные пакеты высотой 0,9-1,5 м. Питательная вода поступает в нижний коллектор, где распределяется по параллельно включенным змеевикам, пройдя их, нагретая вода собирается в верхнем коллекторе, откуда поступает в котел. Скорость движения воды в экономайзере определяется числом параллельных змеевиков. Стальные экономайзеры кипящего типа составляют одно целое с котлом. Змеевики стального экономайзера крепят с помощью опорных стоек, эти стойки опираются на полые, охлаждаемые воздухом балки, располагающиеся под экономайзером внутри газохода. Стойки имеют специально приваренные к ним крюки (гребенки), на которые опираются трубки змеевиков. Closest to the proposed solution is a steel water economizer, which is a tubular heat exchanger with an increased working pressure of water of more than 2.4 MPa compared to a cast-iron economizer (NI Pavlov, MN Fedorov "Boilers and heating networks." M Stroyizdat, 1986, pp. 109-110, Fig. IV 40a). The steel economizer by design consists of bent coil steel pipes of small diameter (28-30 mm), the ends of which are welded to prefabricated collectors. The collectors are made of pipes with a diameter of 200-300 mm. The coils are arranged horizontally in a checkerboard pattern and washed outside by a vertical flow of combustion products. Depending on the surface area of the coil pipes, the economizer can be equipped (along the gases) in separate packages 0.9-1.5 m high. Feed water enters the lower collector, where it is distributed among the parallel connected coils, passing them, the heated water is collected in the upper collector, from where it enters the boiler. The speed of water in the economizer is determined by the number of parallel coils. Boiling-type steel economizers are integral with the boiler. Steel economizer coils are mounted with support racks; these racks are supported by hollow, air-cooled beams located under the economizer inside the flue. The racks have hooks (combs) specially welded to them, on which the tubes of the coils rest.

Недостатками стальных змеевиковых экономайзеров является наличие конвективной шахты, значительная металлоемкость, увеличением габаритов котельной установки и тепловых потерь в окружающую среду. The disadvantages of steel coil economizers are the presence of a convective shaft, significant metal consumption, an increase in the size of the boiler plant and heat loss to the environment.

Целью предложенного решения является установка конструкции экономайзера после парового или водогрейного котла, или группы котлов с повышением КПД котельной установки на 7-10%
Поставленная цель достигается тем, что предлагаемый экономайзер котла является трубным теплообменником и содержит вертикально установленные коллектора, соединенные горизонтальными рядами труб, два вертикальных коллектора, соединенные рядом труб, образуют пакет экономайзера. Полностью экономайзер набирается из нескольких пакетов, причем каждый последующий пакет соединен с предыдущим перепускной трубой или несколькими перепускными трубами, а горизонтальные трубы, соединенные с вертикальными коллекторами, и перепускные трубы омываются поперечно горизонтальным потоком продуктов сгорания, при установке в экономайзере перегородки поток переходит из горизонтального в вертикальный. Трубы, соединяющие вертикальные коллектора, расставляются в каждом пакете экономайзера таким образом, чтобы соблюдалось шахматное расположение труб в экономайзере, горизонтальному потоку продуктов сгорания.The aim of the proposed solution is to install the economizer design after a steam or hot water boiler, or a group of boilers with an increase in boiler plant efficiency by 7-10%
This goal is achieved by the fact that the proposed economizer of the boiler is a tube heat exchanger and contains vertically mounted collectors connected by horizontal rows of pipes, two vertical collectors connected by a series of pipes form an economizer package. The economizer is completely assembled from several packages, each subsequent package being connected to the previous bypass pipe or several bypass pipes, and the horizontal pipes connected to the vertical manifolds and the bypass pipes are washed transversely by the horizontal flow of combustion products, when installed in the economizer of the partition, the flow changes from horizontal to vertical. Pipes connecting the vertical collectors are placed in each economizer package so that the staggered arrangement of the pipes in the economizer is observed, to the horizontal flow of combustion products.

Предлагаемый экономайзер котла иллюстрируется чертежами
На фиг. 1 изображен общий вид предложенного экономайзера, вертикальные коллекторы 1, соединенные между собой горизонтальным рядом труб 2, образуют пакет экономайзера, каждый пакет экономайзера соединен перепускной трубой 3 (или трубами на фиг.1 не показано), которая соединяет вертикальные коллектора, входной и выходной коллектор каждого пакета экономайзера котла.The proposed economizer boiler is illustrated by drawings
In FIG. 1 shows a general view of the proposed economizer, vertical collectors 1, interconnected by a horizontal row of pipes 2, form an economizer package, each economizer package is connected by a bypass pipe 3 (or pipes not shown in FIG. 1), which connects the vertical collector, input and output collector each package of boiler economizer.

На фиг. 2 показаны вертикальные цилиндрические коллекторы 1, горизонтальные трубы 2, перепускные 3. In FIG. 2 shows vertical cylindrical collectors 1, horizontal pipes 2, overflow 3.

На фиг.3 показано нижнее расположение перепускных труб 3 экономайзера. Figure 3 shows the lower location of the bypass pipes 3 of the economizer.

На фиг.4 показано расположение труб 3 в экономайзере в чередующемся порядке вертикально. Figure 4 shows the location of the pipes 3 in the economizer in an alternating order vertically.

Экономайзер котла работает следующим образом. The economizer of the boiler operates as follows.

Нагреваемая вода поступает во входной вертикальный коллектор 1 пакета экономайзера котла и, двигаясь по горизонтальному ряду труб, приходит в выходной вертикальный коллектор 2 пакета экономайзера котла, откуда через перепускную трубу 3 поступает во входной вертикальный коллектор следующего пакета экономайзера, пройдя последовательно все пакеты экономайзера, нагретая вода поступает в котел, при этом вода движется противотоком относительно продуктов сгорания, которые омывают снаружи вертикальные коллекторы пакета, горизонтальные ряды труб и перепускные трубы. Heated water enters the inlet vertical collector 1 of the boiler economizer package and, moving along a horizontal row of pipes, comes in the outlet vertical collector 2 of the boiler economizer package, from where through the bypass pipe 3 it enters the next vertical economizer package in the input vertical collector, passing all the economizer packages in sequence, heated water enters the boiler, while the water moves countercurrently with respect to the combustion products, which are washed outside the vertical collectors of the package, horizontal rows pipes and overflow pipes.

Claims

1. An economizer containing inlet and outlet manifolds connected to packages of horizontal pipes located in the same plane, characterized in that the collectors are made in the form of vertical cylindrical pipes adjacent on both sides to the pipes of the package, the output pipe of one pipe package being connected to the input pipe a nozzle of an adjacent pipe stack by means of a bypass pipe.

2. The economizer according to claim 1, characterized in that the bypass pipes of the economizer packets are located at the bottom.

3. The economizer according to claim 2, characterized in that the bypass pipes of the economizer packets are located on the side, connecting adjacent cylindrical collectors in pairs on each side.

4. The economizer for PP. 1 to 3, characterized in that the horizontal pipes of the package are displaced in a vertical plane relative to the previous and subsequent packages, while the pipes are staggered.

5. The economizer according to claim 3, characterized in that the collectors and the rows of pipes connecting them are installed in the economizer, alternating vertically and horizontally.

6. The economizer for PP. 1 to 4, characterized in that it has a gas guide between the packages.

7. The economizer according to paragraphs. 1 to 6, characterized in that it is made of anticorrosive material.

8. The economizer according to paragraphs. 1 6, characterized in that it is covered with a protective anticorrosive layer.

9. The economizer according to paragraphs 1 to 8, characterized in that the heat exchange pipes and collectors have fins.