RU2163324C1

RU2163324C1 - Steam generator

Info

Publication number: RU2163324C1
Application number: RU99112658A
Authority: RU
Inventors: А.П. Болдырев; В.П. Погребцов; А.А. Новиков; О.Н. Нестеров; А.И. Коршунов; Ф.Ф. Шигапов; К.Н. Котельников; С.А. Бегин; В.В. Иванов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Нижнекамскнефтехим"
Priority date: 1999-06-18
Filing date: 1999-06-18
Publication date: 2001-02-20

Abstract

FIELD: oil and gas industry; reconstruction of furnaces, boilers and other heat-generating units; steam producing devices for use in industry. SUBSTANCE: proposed device has convection and radiating heating surfaces, pump for delivering water to surfaces, economizer and steam separator. The latter is connected additionally by its inlet and outlet to inlet and outlet of radiating surface, respectively, to form circulation circuit in which pump is additional installed and connected to manifold through which steam is delivered to consumer. Convection heating surface is made in form of two coil sections connected in parallel with collecting and dispensing manifolds. EFFECT: reduced energy consumption for production of steam. 5 cl, 1 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для получения пара и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например в нефтехимической при реконструкции печей, котлов и других теплоагрегатов. The invention relates to a device for producing steam and can be used in various industries, for example, in the petrochemical industry for the reconstruction of furnaces, boilers and other heat generating units.

Известен водонагревательный аппарат, содержащий топку, змеевики, газогорелочное устройство, дымоходы, заключенные в герметичный корпус, при этом аппарат снабжен камерой, установленной над топкой, соединенной с дымоходами и переключающим устройством, соединенные соответствующим образом [Патент РФ N 2175011, МПК⁶ F 24 H 1/22, оп. 1997 г.].Known water heating apparatus containing a furnace, coils, gas burner, chimneys enclosed in a sealed enclosure, while the apparatus is equipped with a camera mounted above the furnace, connected to chimneys and a switching device, connected accordingly [RF Patent N 2175011, IPC ⁶ F 24 H 1/22, op. 1997].

Недостатком устройства является ограниченная область его применения, т. к. нельзя использовать для получения пара. The disadvantage of this device is the limited scope of its application, since it cannot be used to produce steam.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для получения пара, содержащее котел с камерой сгорания и горелками, конвективные и радиационные поверхности нагрева и насос для подачи воды в них. Кроме того, в устройство входит экономайзер, собирающий и раздающие коллекторы, пароводяной трубопровод и дымоход, а также сепаратор пара и коллектор подачи пара потребителю. При этом экономайзер своим входом и выходом соединен соответственно трубопроводом с насосом подачи воды и раздающим коллектором и размещен в дымоходе на выходе дымовых газов из котла, а раздающий коллектор подключен к конвективной поверхности нагрева, сообщающейся через собирающий коллектор и пароводяной трубопровод с сепаратором [Патент РФ N 2091664, МПК⁶ F 22 B 1/02, оп. 27.09.97].Closest to the proposed technical solution is a device for producing steam, comprising a boiler with a combustion chamber and burners, convective and radiation heating surfaces, and a pump for supplying water to them. In addition, the device includes an economizer that collects and distributes collectors, a steam-water pipeline and a chimney, as well as a steam separator and a steam supply collector to the consumer. In this case, the economizer is connected by its inlet and outlet to a water supply pump and distributing manifold, respectively, and placed in a chimney at the outlet of the flue gases from the boiler, and the distributing manifold is connected to a convective heating surface communicating through a collecting manifold and a steam-water pipeline with a separator [RF Patent N 2091664, IPC ⁶ F 22 B 1/02, op. 09/27/97].

Недостатком устройства является несовершенство конструкции и как следствие завышенные тепловые потери и перерасход энергоресурсов. The disadvantage of this device is the imperfection of the design and, as a result, excessive heat losses and excessive consumption of energy resources.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение энергозатрат при получении пара заданных параметров. The task of the invention is to reduce energy consumption when receiving a pair of predetermined parameters.

Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве для получения пара, содержащем котел с камерой сгорания и горелками, конвективные и радиационные поверхности нагрева и насос для подачи воды в них, экономайзер, собирающий и раздающий коллекторы, пароводяной трубопровод и дымоход, сепаратор пара, коллектор подачи пара потребителю, при этом экономайзер своим входом соединен трубопроводом с насосом для подачи воды, а выходом - с раздающим коллектором и размещен в дымоходе на выходе дымовых газов из котла, раздающий коллектор подключен к конвективной поверхности нагрева, сообщенной через собирающий коллектор и пароводяной трубопровод с сепаратором, сепаратор дополнительно подключен своим входом и выходом к соответственно входу и выходу упомянутой радиационной поверхности с образованием контура циркуляции, в котором дополнительно установлен насос, сепаратор подключен к коллектору подачи пара потребителю, а конвективная поверхность нагрева выполнена в виде двух змеевиковых секций, подключенных параллельно к собирающему и раздающему коллекторам. The problem is solved in that in the known device for producing steam containing a boiler with a combustion chamber and burners, convective and radiation heating surfaces and a pump for supplying water to them, an economizer collecting and distributing collectors, a steam-water pipeline and a chimney, a steam separator, a collector steam supply to the consumer, while the economizer is connected via its inlet to a pump for supplying water, and the outlet to a distributing collector and placed in the chimney at the outlet of the flue gases from the boiler, distributing the collector under is accessible to the convective heating surface communicated through the collecting collector and the steam-water pipeline with the separator, the separator is additionally connected with its input and output to the input and output of the said radiation surface, respectively, with the formation of a circulation loop in which the pump is additionally installed, the separator is connected to the steam supply manifold to the consumer, and the convective heating surface is made in the form of two coil sections connected in parallel to the collecting and distributing collectors.

Кроме того, змеевиковые секции расположены горизонтально друг над другом в нижней части котла, а радиационная поверхность нагрева образована потолочным, подовым и двухсветным экранами. In addition, the coil sections are located horizontally one above the other in the lower part of the boiler, and the radiation heating surface is formed by the ceiling, hearth and double-light screens.

Отношение радиационной и конвективной поверхности нагрева составляет 2,33:1 и пар, направляемый потребителю, имеет параметры: температуру 160^oC и давление 0,6 МПа.The ratio of the radiation and convective heating surfaces is 2.33: 1 and the steam sent to the consumer has the following parameters: temperature 160 ^o C and pressure 0.6 MPa.

Совокупность новых приемов и дополнительных элементов в устройстве для получения пара в сочетании с известными позволяет получить пар заданных параметров существующих теплоагрегатов. The combination of new techniques and additional elements in the device for producing steam in combination with the known allows you to get a pair of preset parameters of existing heat generators.

Исследования работы технологических печей показали, что их можно приспособить для получения пара при небольших затратах, используя развитые поверхности теплообмена радиационных и конвективных зон. Studies of the operation of technological furnaces have shown that they can be adapted to produce steam at low cost, using developed heat transfer surfaces of radiation and convection zones.

Для повышения качества получаемого пара при заданных параметрах по температуре и давлению предлагается установить контур циркуляции пароводяной смеси через радиационные змеевики. Для увеличения поверхности нагрева использовать коллекторы, водяной экономайзер, который передает тепло выходящих дымовых газов для подогрева воды при питании котла, что также повышает производительность установки и уменьшает потери тепла в окружающую атмосферу. To improve the quality of the resulting steam at given parameters in temperature and pressure, it is proposed to establish a circulation circuit for the steam-water mixture through radiation coils. To increase the heating surface, use collectors, a water economizer, which transfers the heat of the exhaust flue gases to heat the water when the boiler is powered, which also increases the productivity of the installation and reduces heat loss to the surrounding atmosphere.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема устройства для получения пара. The essence of the invention is illustrated in the drawing, which shows a schematic diagram of a device for producing steam.

Устройство включает котел 1, куда вода насосом 2 через трубное пространство экономайзера 3 по трубопроводу 4, коллектор ввода воды для питания 5 поступает для нагревания:
- по трубопроводу 6 в первый конвективный змеевик 7;
- по трубопроводу 8 во второй конвективный змеевик 9.The device includes a boiler 1, where water is pumped 2 through the economizer 3 pipe space through pipe 4, the water inlet collector for power 5 is supplied for heating:
- through pipeline 6 to the first convective coil 7;
- through pipeline 8 to the second convective coil 9.

Далее вода при подаче топлива (горелки условно не показаны) подогревается, испаряется и через собирающий и раздающий коллектор 10 и 5 и пароводяной трубопровод 11 поступает в сепаратор 12. Затем по контуру циркуляции смеси "сепаратор - радиационные змеевики - сепаратор" - "12-13-14-15", (где 13 - трубопровод циркуляции, 14 - радиационные змеевики; 15 - насос), пароводяная смесь возвращается в сепаратор 12, где происходит отделение воды от пара, который через коллектор пара 16 передается потребителю. Then, when the fuel is supplied (the burners are not shown conditionally), it is heated, evaporated, and through the collecting and distributing collector 10 and 5 and the steam-water pipe 11 enters the separator 12. Then, along the circuit of the mixture “separator - radiation coils - separator” - “12-13 -14-15 ", (where 13 is the circulation pipeline, 14 are radiation coils; 15 is the pump), the steam-water mixture is returned to the separator 12, where water is separated from the steam, which is transmitted to the consumer through the steam collector 16.

Дымовые газы с низа котла 1 через дымоходную трубу 17 направляются в межтрубное пространство экономайзера 3, в котором отдают свое тепло воде, подаваемой на питание котла. Далее газы идут на сброс в дымовую трубу. Flue gases from the bottom of the boiler 1 through the chimney 17 are sent to the annulus of the economizer 3, in which they give their heat to the water supplied to the boiler. Further, the gases go to the discharge into the chimney.

Таким образом, отделяя пар от воды в сепараторе при циркуляции пароводяной смеси, добиваемся повышения качества пара, а утилизируя тепло отходящих дымовых газов, уменьшаем потери тепла и повышаем производительность котлоагрегата. Кроме того, уменьшается количество газов, выбрасываемых в окружающую атмосферу, что улучшает экологию среды. Thus, separating the steam from the water in the separator during the circulation of the steam-water mixture, we achieve an increase in the quality of the steam, and by utilizing the heat of the exhaust flue gases, we reduce heat loss and increase the productivity of the boiler. In addition, the amount of gases released into the surrounding atmosphere is reduced, which improves the ecology of the environment.

Ниже приведен численный пример работы устройства и таблица испытаний. The following is a numerical example of the operation of the device and a test table.

Пример
1. По заданной нагрузке на котел 1 подаем насосом 2 воду для питания в количестве G_в=31 т/ч, которую распределяем по конвективным змеевикам 7, 9 в соотношении 2,7: 1 и направляем через коллектор 10 и трубопровод 11 в сепаратор 12 (Контрольно-измерительные приборы на чертеже условно не показаны).Example
1. For a given load on boiler 1, we pump 2 to supply water for supply in the amount of G _in = 31 t / h, which we distribute to convective coils 7, 9 in a ratio of 2.7: 1 and direct through collector 10 and pipe 11 to separator 12 (Instrumentation in the drawing conventionally not shown).

2. Заполняем сепаратор 12 до 70% масс. по уровню. 2. We fill the separator 12 to 70% of the mass. by level.

3. Подаем в котел 1 топливо в количестве G_т=2200 м³/ч.3. We feed into the boiler 1 fuel in an amount of G _t = 2200 m ³ / h.

4. Включаем в работу насос 15 и контур циркуляции "сепаратор-радиационные змеевики-сепаратор"- "12-13-14-15-12", кратность циркуляции, n=15 - 18. 4. Turn on the pump 15 and the circulation circuit "separator-radiation coils-separator" - "12-13-14-15-12", the multiplicity of circulation, n = 15 - 18.

5. Отделяем пар от воды в сепараторе 12 и при температуре T=160^oC и давлении P=0,6 МПа в количестве Gn=26,5 т/ч направляем его через коллектор пара 16 потребителю.5. Separate the steam from the water in the separator 12 and at a temperature of T = 160 ^° C and a pressure of P = 0.6 MPa in an amount of Gn = 26.5 t / h, we direct it through the steam collector 16 to the consumer.

6. Дымовые газы с низа котла 1 через дымоходную трубу 17 при температуре T= 570^oC направляем в экономайзер 3, где тепло передается поступающей воде, температура выходящих газов из экономайзера 3 составляет Т_ч=250^oC.6. Flue gases from the bottom of the boiler 1 through the chimney 17 at a temperature of T = 570 ^o C are sent to the economizer 3, where heat is transferred to the incoming water, the temperature of the exhaust gases from the economizer 3 is T _h = 250 ^o C.

Ниже в таблице приведены сравнительные показатели работы устройства и аналогов (прототипа). The table below shows the comparative performance of the device and analogues (prototype).

Таким образом, из таблицы видно, что увеличивается производительность котла, уменьшаются потери тепла и увеличивается коэффициент полезного действия. Thus, it can be seen from the table that the productivity of the boiler increases, the heat loss decreases, and the efficiency increases.

Claims

1. A device for producing steam, comprising a boiler with a combustion chamber and burners, convective and radiation heating surfaces and a pump for supplying water to them, an economizer collecting and distributing manifolds, a steam-water pipeline and a chimney, a steam separator, a steam supply manifold to a consumer, the economizer is connected via its inlet to a pump for supplying water, and the outlet to a distributing collector and placed in a chimney at the outlet of the flue gases from the boiler, the distributing collector is connected to a convective heating surface, through a collecting manifold and a steam-water pipeline with a separator, characterized in that the separator is additionally connected with its inlet and outlet respectively to the inlet and outlet of the said radiation surface to form a circulation loop in which the pump is additionally installed, in addition, the separator is connected to the steam supply manifold to the consumer and the convective heating surface is made in the form of two coil sections connected in parallel to the collecting and distributing collectors.

2. The device according to claim 1, characterized in that the coil sections are located horizontally one above the other in the lower part of the boiler.

3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that the radiation heating surface is formed by ceiling, hearth and double-screen.

4. The device according to claims 1 to 3, characterized in that the ratio of radiation and convective heating surfaces is 2.33: 1.

5. The device according to paragraphs. 1 to 4, characterized in that the steam sent to the consumer has the following parameters: temperature 160 ^o C and pressure 0.6 MPa.