RU2293257C2

RU2293257C2 - Method and device for heating water

Info

Publication number: RU2293257C2
Application number: RU2001119308/06A
Authority: RU
Inventors: Станислав Юрьевич Терпугов (RU); Станислав Юрьевич Терпугов
Original assignee: Станислав Юрьевич Терпугов
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2007-02-10
Also published as: RU2001119308A

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: method comprises convective heat exchange in water flowing over the outer surfaces of the fire tube and combustion products of flame torch of the torch plant through the pipes directly over the zone of the torch flame. The water to be heated is supplied to the top of the torch plant. The device comprises furnace, heat exchanger mounted above the furnace and made of water chamber with branch pipes for supplying and discharging water and fire tubes passing through the space of the water chamber. The open ends of the tubes enter the furnace space. The furnace is made of a hollow housing with open bottom and is provided with the unit for connecting it with the outlet section of the torch plant. The unit is made of a bearing ring that embraces the shaft of the torch plant and bearing stands arranged over periphery of the ring and connecting the ring with the furnace housing from the side of the open bottom.

EFFECT: expanded functional capabilities.

11 cl, 7 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Заявляемое изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для получения горячей, преимущественно оборотной промтеплофикационной, воды путем использования тепловой энергии, выделяющейся при сгорании сбросных газов на факельных установках химических и нефтеперерабатывающих комплексов, и может быть использовано в нефтеперерабатывающих и химических отраслях промышленности для получения горячей воды для собственных производственных нужд или для горячего водоснабжения коммунальных служб близлежащих жилищных массивов.The claimed invention relates to a power system and is intended to produce hot, mainly recycled industrial heating water by using the heat energy generated by the combustion of waste gases in flare plants of chemical and oil refining complexes, and can be used in oil refining and chemical industries to produce hot water for own industrial needs or for hot water utilities in nearby housing estates.

Уровень техникиState of the art

Известен способ нагрева воды (см. RU 2148214, МПК F 24 Н 1/10, опубл. 27.04.2000), заключающийся в том, что сначала нагревают воду путем сжигания топлива и теплообмена холодной воды с горячими продуктами сгорания в контактном аппарате, затем нагревают воду в трубчатом теплообменнике.A known method of heating water (see RU 2148214, IPC F 24 H 1/10, publ. 04/27/2000), which consists in the fact that the water is first heated by burning fuel and heat exchange of cold water with hot products of combustion in a contact apparatus, then heated water in a tubular heat exchanger.

Известное решение характеризуется простотой, высокой эксплуатационной надежностью и так же, как и заявляемое решение, может быть использовано в системах теплоснабжения и для производственных нужд. Однако технические возможности данного способа нагрева воды ограничены как по объему нагреваемой массы воды, так и по температурным параметрам, при этом имеет место расход специально предназначенного для этих целей топлива.The known solution is characterized by simplicity, high operational reliability and, like the claimed solution, can be used in heat supply systems and for production needs. However, the technical capabilities of this method of heating water are limited both by the volume of the heated mass of water and by temperature parameters, while there is a flow of fuel specially designed for these purposes.

Известен также способ выработки горячей воды для отопления и горячего водоснабжения (см. заявку №98110520, МПК F 24 D 9/00, опубл. 05.10.2000), включающий нагрев воды, ее догрев, выдачу горячей воды потребителям, при этом вырабатываемую горячую воду разделяют на контуры отопления и горячего водоснабжения, воду горячего водоснабжения нагревают остаточной теплотой топочных газов, отопительную воду нагревают контактно-рекуперативным теплом конденсации водяных паров с выработкой конденсата, направляемого в контур горячего водоснабжения, а догревают радиационно-поверхностно с последующим получением концентрата солей жесткости.There is also a method of generating hot water for heating and hot water supply (see application No. 98110520, IPC F 24 D 9/00, publ. 05.10.2000), which includes heating the water, heating it, supplying hot water to consumers, while generating hot water They are divided into heating and hot water supply circuits, hot water supply water is heated with residual heat of the flue gases, heating water is heated by contact-regenerative heat of condensation of water vapor with the generation of condensate directed to the hot water supply circuit, and they are pleased to warm radiation-surface followed by obtaining a concentrate of hardness salts.

Несмотря на то, что в известном решении по указанной заявке сделана попытка вторичного использования тепловых ресурсов (используют остаточную теплоту топочных газов, конденсат направляют в контур горячего водоснабжения), данный способ экономически нецелесообразен, поскольку его осуществление предполагает конструктивно сложную техническую систему с неоправданно большим количеством оборудования и водопроводных сетей.Despite the fact that in the well-known decision on this application an attempt was made to reuse heat resources (use the residual heat of the flue gases, the condensate is sent to the hot water supply circuit), this method is not economically feasible, since its implementation involves a structurally complex technical system with an unreasonably large amount of equipment and water supply networks.

В качестве ближайшего аналога заявляемого способа нагрева воды принят широко распространенный способ нагрева путем конвенктивного теплообмена в потоке воды, омывающем наружные поверхности дымогарных труб, сообщающихся входными участками с жаровой камерой (см. авт. св-во №1023168, F 22 В 11/02, F 22 В 37/52, опубл. 15.06.83, Бюл. №22).As the closest analogue of the proposed method for heating water, a widespread method of heating is adopted by means of convective heat exchange in a water stream washing the outer surfaces of smoke tubes communicating with the entrance sections of the fire chamber (see ed. Certificate No. 1023168, F 22 V 11/02, F 22 B 37/52, publ. 15.06.83, Bull. No. 22).

Обязательным условием реализации известного способа нагрева воды является сжигание определенного объема топлива. При этом расходы на приобретение этого топлива, т.е. расходы на получение тепловой энергии, необходимой для нагрева воды, являются наиболее затратной статьей в производстве горячей воды и пара.A prerequisite for the implementation of the known method of heating water is the burning of a certain amount of fuel. Moreover, the cost of acquiring this fuel, i.e. the costs of obtaining the thermal energy needed to heat the water are the most expensive item in the production of hot water and steam.

Известен водогрейный котел (см. RU 2116579, МПК F 24 Н 1/00, опубл. 27.07.1998), содержащий жаровую камеру, водяной объем, дымогарные трубы, которые размещены в водяном объеме и входными участками сообщены с жаровой камерой, а выходными - с коллектором, связанным с дымовой трубой.A well-known hot water boiler (see RU 2116579, IPC F 24 H 1/00, publ. 07.27.1998) containing a fire chamber, a water volume, smoke tubes, which are located in the water volume and the inlet sections are in communication with the fire chamber, and the output with a collector connected to the chimney.

Известное решение характеризуется повышенной теплопередачей за счет увеличения поверхности нагрева. Вместе с тем характеризуемый водогрейный котел, так же как и другие известные решения в этой области, работает от тепловой энергии, получаемой от специально сжигаемого для этого топлива.The known solution is characterized by increased heat transfer due to the increase in the heating surface. At the same time, the characterized hot water boiler, as well as other well-known solutions in this area, is powered by thermal energy received from fuel specially burned for this.

В качестве прототипа заявляемого устройства принято конструктивное решение водогрейного котла (см. св-во на полезную модель RU 12460, МПК F 24 Н 1/38, опубл. 10.01.2000, Бюл. №1), содержащего топку с камерой сгорания и установленный над топкой теплообменник в виде водяной камеры с патрубками отвода и подвода нагреваемой воды и с проходящими в объеме водяной камеры дымогарными трубами, входными концами открытыми в камеру сгорания топки. В конструкции водогрейного котла также предусмотрено использование топлива для получения тепловой энергии, предназначенной для нагрева воды, омывающей дымогарные трубы.As a prototype of the claimed device, a constructive solution was made for a hot water boiler (see certificate for utility model RU 12460, IPC F 24 H 1/38, publ. 10.01.2000, Bull. No. 1), containing a firebox with a combustion chamber and mounted above a firebox is a heat exchanger in the form of a water chamber with branch pipes for the removal and supply of heated water and with smoke pipes passing in the volume of the water chamber, the inlet ends open to the combustion chamber of the furnace. The design of the boiler also provides for the use of fuel to produce thermal energy intended for heating water washing the smoke tubes.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Предлагаемым изобретением решается задача удешевления производства горячей промтеплофикационной воды путем исключения из способа нагрева воды процесса сжигания специально предназначенного для этих целей топлива и за счет использования в качестве энергии для нагрева воды тепловой энергии, выделяющейся при сгорании сбросных газов на факельных установках химических и нефтеперерабатывающих комплексов.The present invention solves the problem of reducing the cost of production of hot industrial heating water by eliminating from the method of heating water the combustion process of fuel specially designed for these purposes and by using thermal energy released as the energy for heating water from the combustion of waste gases in flare plants of chemical and oil refining complexes.

Поставленная задача решена тем, что в способе нагрева воды, включающем конвективный теплообмен в потоке воды, омывающем наружные поверхности дымогарных труб, согласно заявляемому изобретению нагрев дымогарных труб осуществляют пропусканием через упомянутые трубы продуктов сгорания факела пламени факельной установки.The problem is solved in that in a method of heating water, comprising convective heat transfer in a water stream washing the outer surfaces of smoke tubes, according to the claimed invention, the heating of smoke tubes is carried out by passing through the pipes of the products of combustion of a flame of a flare unit.

Таким образом, отличительной особенностью заявляемого способа является то, что для нагрева дымогарных труб, в межтрубном пространстве которых пропускают поток нагреваемой воды, используют тепловую энергию, получаемую при сжигании сбросных газов на факельных установках, т.е. тепловую энергию, сбрасываемую при работе существующих нефтеперерабатывающих или других химических комплексов в атмосферу. При этом осуществляют нагрев воды на вершине ствола факельной установки, обеспечивая подачу продуктов сгорания в дымогарные трубы непосредственно над зоной пламени факела.Thus, a distinctive feature of the proposed method is that for heating smoke tubes, in the annular space of which a flow of heated water is passed, use the thermal energy obtained by burning waste gases in flare plants, i.e. thermal energy released during the operation of existing refineries or other chemical complexes into the atmosphere. In this case, water is heated on top of the barrel of the flare unit, providing the supply of combustion products into the smoke tubes directly above the zone of the flame of the torch.

Поставленная задача решена также тем, что в устройстве для нагрева воды, содержащем топку с камерой сгорания, установленный над топкой теплообменник в виде водяной камеры с патрубками подвода и отвода воды и с проходящими в объеме водяной камеры дымогарными трубами, входными концами открытыми в камеру сгорания топки, согласно заявляемому изобретению топка устройства выполнена в виде полого корпуса с открытым днищем и снабжена узлом сопряжения с выходной частью ствола факельной установки.The problem is also solved by the fact that in the device for heating water containing a firebox with a combustion chamber, a heat exchanger mounted above the firebox in the form of a water chamber with water supply and exhaust pipes and with smoke pipes passing through the volume of the water chamber and with inlet ends open to the combustion chamber of the furnace , according to the claimed invention, the furnace of the device is made in the form of a hollow body with an open bottom and is equipped with an interface unit with the output part of the barrel of the flare unit.

Выполнение топки водогрейного котла в виде полого корпуса с открытым днищем и с узлом сопряжения, позволяющим установить топку на ствол факельной установки так, чтобы открытая часть топки была обращена к срезу ствола факельной установки (т.е. к срезу факельной трубы), обусловливает появление нового технического результата, а именно: обеспечивает возможность применения в качестве источника тепловой энергии для нагрева воды тепло, получаемое от сжигания сбросных газов, так как конструктивное решение топки водогрейного котла позволяет замкнуть факел пламени факельной установки в полом объеме топки и предопределяет движение потока продуктов сгорания сбросных газов по дымогарным трубам установленного над топкой теплообменника, обеспечивая тем самым нагрев омываемых водой поверхностей этих труб.The execution of the furnace of the boiler in the form of a hollow body with an open bottom and with an interface unit that allows you to install the furnace on the barrel of the flare unit so that the open part of the furnace is facing the cut of the flare unit barrel (i.e., the cut of the flare pipe) leads to the appearance of a new technical result, namely: it provides the possibility of using heat obtained from the combustion of waste gases as a source of thermal energy for heating water, since the constructive solution of the furnace of a hot-water boiler allows bend the flame of the flare unit into the hollow volume of the furnace and predetermines the movement of the stream of products of combustion of exhaust gases through the smoke pipes of the heat exchanger installed above the furnace, thereby ensuring the heating of the surfaces of the pipes washed by water.

При конкретной реализации заявляемого устройства рациональной конструктивной проработкой узла сопряжения является выполнение его в виде опорного кольца, предназначенного для охвата выходной части ствола факельной установки по его внешнему периметру, и опорных стоек, размещенных по окружности кольца и жестко связывающих последний с корпусом топки со стороны открытого днища. Представленное решение узла сопряжения предопределяет технологическую осуществимость монтажа и обеспечивает надежную фиксацию заявляемого водогрейного котла наверху ствола факельной установки и с замыканием факела пламени сжигаемого на факельной установке газа в объеме корпуса топки.For a specific implementation of the claimed device, a rational constructive study of the interface unit is to perform it in the form of a support ring designed to cover the output part of the barrel of the flare unit along its outer perimeter, and support posts placed around the circumference of the ring and rigidly connecting the latter with the furnace body from the open bottom . The presented solution of the interface unit determines the technological feasibility of installation and provides reliable fixation of the inventive hot water boiler at the top of the barrel of the flare unit and with the closure of the flame of the gas burned at the flare unit in the volume of the furnace body.

Корпус топки может быть выполнен с окнами в боковых стенках.The furnace body can be made with windows in the side walls.

Выполнение корпуса топки с окнами в боковых стенках продиктовано не только необходимостью обеспечить доступ кислорода (воздуха) во внутренний объем топки, т.е. в зону факела пламени, но и предоставляет возможность визуального наблюдения за факелом, что отвечает условиям специфики работы газофакельных установок и требованиям безопасности, а также требованиям эксплуатационного и ремонтного обслуживания факельных горелок установки.The implementation of the furnace body with windows in the side walls is dictated not only by the need to ensure access of oxygen (air) to the internal volume of the furnace, i.e. into the zone of the flame, but it also provides the ability to visually observe the torch, which meets the specifics of the operation of gas-flare installations and safety requirements, as well as the requirements of operational and maintenance of flare burners of the installation.

Дополнительный технический результат, заключающийся в достижении более стабильного пламени факела, а следовательно, в повышении надежности и эффективности работы устройства, будет получен в том случае, если корпус топки снабдить закрывающими окна снаружи съемными экранами, выполненными в виде «жалюзи» из продольных, установленных с наклоном плоскости в сторону факела пламени пластин. Пластины, во-первых, турбулизируют поток воздуха, попадающего в факел пламени, улучшая процесс горения, во-вторых, дают возможность корректировать неблагоприятное воздействие погодных условий (порывы ветра, потоки дождя и т.п.).An additional technical result, which consists in achieving a more stable flame of the torch, and therefore, in increasing the reliability and efficiency of the device, will be obtained if the furnace body is equipped with removable screens that cover the windows outside, made in the form of "blinds" made of longitudinal mounted with tilting the plane toward the flame torch plates. The plates, firstly, turbulize the flow of air entering the flame, improving the combustion process, and secondly, make it possible to correct the adverse effects of weather conditions (wind gusts, rain, etc.).

Предпочтительным является выполнение корпуса топки и теплообменника цилиндрической формы и близкими по диаметру. При этом соединение топки и теплообменника в цельную вертикальную конструкцию возможно посредством состыкованных и жестко связанных крепежными элементами фланцев с ребрами жесткости. Трубная решетка в этом случае размещена во внутреннем объеме зоны стыка корпуса топки и теплообменника. Для защиты трубной решетки, которая одновременно является донной частью теплообменника, от прямого воздействия факела горящего газа дымогарные трубы пропущены через трубную решетку с выходом концевых участков в объем топки, и межтрубное пространство в зоне этих участков заполнено жаростойким бетоном.It is preferable to make the body of the furnace and heat exchanger cylindrical in shape and close in diameter. In this case, the connection of the furnace and heat exchanger into a single vertical structure is possible by means of flanges that are joined and rigidly connected by fastening elements to stiffeners. The tube sheet in this case is located in the internal volume of the joint zone between the furnace body and the heat exchanger. To protect the tube sheet, which is also the bottom part of the heat exchanger, from direct exposure to the burning gas torch, smoke tubes are passed through the tube sheet with the end sections entering the furnace volume, and the annular space in the zone of these sections is filled with heat-resistant concrete.

Условиями эксплуатации устройства продиктовано выполнение корпуса топки в виде каркаса из жаростойкой легированной стали, охваченного снаружи кожухом (обечайкой), а внутри выполненного с огнеупорной футеровкой, например, из шамотного кирпича.The device’s operating conditions dictated the design of the furnace body in the form of a frame made of heat-resistant alloy steel, covered on the outside with a casing (shell), and inside it was made with refractory lining, for example, fireclay brick.

В частном случае исполнения устройства в водяной камере расположены одна над другой поперечные перегородки, частично и в шахматном порядке перекрывающие межтрубное пространство и создающие наиболее эффективное для теплопередачи движение потока нагреваемой воды.In the particular case of the device in the water chamber, transverse partitions are located one above the other, partially and staggered overlapping the annulus and creating the most efficient heat transfer for the flow of heated water.

На повышение теплоотдачи направлена также конструктивная проработка дымогарных труб, которые выполнены с периодически распределенной по их длине кольцевой накаткой, представляющей собой кольцевые выступы во внутреннем объеме труб. Выступающие во внутренний объем труб кольца обеспечивают турбулизацию дымовых газов и других продуктов сгорания в пристенном слое потока и, тем самым, повышают коэффициент теплоотдачи со стороны газа в несколько раз по сравнению с гладкими трубами.A constructive study of smoke tubes, which are made with an annular knurling periodically distributed along their length, which is an annular protrusion in the inner volume of the pipes, is also aimed at increasing heat transfer. The rings protruding into the internal volume of the pipes provide turbulence of flue gases and other products of combustion in the near-wall layer of the flow and, thereby, increase the heat transfer coefficient on the gas side by several times in comparison with smooth pipes.

С целью повышения безопасности эксплуатации заявляемого водогрейного котла для исключения пиковых давлений во внутренних объемах топки и теплообменника в верхних их уровнях установлены взрывные клапаны.In order to increase the safety of operation of the inventive hot water boiler to eliminate peak pressures in the internal volumes of the furnace and heat exchanger, explosive valves are installed in their upper levels.

Заявляемое изобретение поясняется следующими чертежами, на которых:The invention is illustrated by the following drawings, in which:

на фиг.1 схематично изображен общий вид заявляемого устройства, установленного на ствол факельной установки;figure 1 schematically shows a General view of the inventive device installed on the barrel of the flare;

на фиг.2 - схема части устройства, иллюстрирующая применение съемных экранов;figure 2 is a diagram of a part of the device illustrating the use of removable screens;

на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2;figure 3 is a section aa in figure 2;

на фиг.4 - сечение В-В на фиг.1;figure 4 is a cross-section bb in figure 1;

на фиг.5 - сечение Б-Б на фиг.1;figure 5 is a section bB in figure 1;

на фиг.6 - фрагмент I фиг.1, на котором показаны компоновка и соединение топки, теплообменника и трубной решетки;figure 6 is a fragment I of figure 1, which shows the layout and connection of the furnace, heat exchanger and tube sheet;

на фиг.7 - фрагмент II фиг.1, показывающую в разрезе дымогарную трубу с кольцевой накаткой.in Fig.7 is a fragment II of Fig.1, showing in cross section a smoke pipe with ring knurling.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретенияInformation confirming the possibility of carrying out the invention

Способ нагрева воды реализуется посредством заявляемого устройства для нагрева воды.A method of heating water is implemented by the inventive device for heating water.

Устройство для нагрева воды содержит топку 1 с открытым днищем и с полым внутренним объемом, образующим камеру сгорания 2, установленный над топкой 1 теплообменник 3. Топка 1 представляет собой корпус с выполненными в его боковых поверхностях окнами 4 и снабжена прикрепленным к нижней части корпуса узлом сопряжения с выходной частью ствола 5 факельной установки. Узел сопряжения включает опорное кольцо 6, охватывающее ствол 5 факельной установки по его внешнему диаметру, и равномерно размещенные по окружности кольца 6 опорные стойки 7, жестко связывающие опорное кольцо 6 с корпусом топки со стороны открытого днища. Узел сопряжения обеспечивает жесткую фиксацию, вертикальное положение заявляемого устройства относительно ствола факельной установки и установку топки таким образом, чтобы факел пламени сжигаемого на факельной трубе сбросного газа был замкнут во внутреннем полом объеме топки, в камере сжигания 2.A device for heating water contains a furnace 1 with an open bottom and with a hollow internal volume forming a combustion chamber 2, a heat exchanger 3 installed above the furnace 1. The furnace 1 is a casing with windows 4 made in its side surfaces and equipped with a mating unit attached to the lower part of the casing with the output of the barrel 5 of the flare unit. The interface includes a support ring 6, covering the barrel 5 of the flare unit according to its outer diameter, and support posts 7 evenly spaced around the circumference of the ring 6, rigidly connecting the support ring 6 to the furnace body from the open bottom side. The interface unit provides rigid fixation, the vertical position of the claimed device relative to the barrel of the flare installation and the installation of the furnace so that the flame of the exhaust gas burned on the flare pipe is closed in the internal hollow volume of the furnace, in the combustion chamber 2.

Теплообменник 3 заявляемого устройства представляет собой водяную камеру 8 с патрубками подвода 9 и отвода 10 нагреваемой воды. В объеме водяной камеры 8 проходят вертикальные дымогарные трубы 11, входными концами, закрепленными в трубной решетке 12, сообщающиеся с камерой сгорания 2 топки 1, а выходными концами - открывающиеся в атмосферу. Дымогарные трубы 11 выполнены с кольцевой накаткой 13. В верхней части теплообменника установлен взрывной клапан 14, обеспечивающий отвод насыщенного пара из межтрубного пространства теплообменника, а верхней части топки - взрывной клапан 15, обеспечивающий сброс газа во время пикового давления.The heat exchanger 3 of the inventive device is a water chamber 8 with nozzles for supply 9 and outlet 10 of heated water. In the volume of the water chamber 8, vertical smoke tubes 11 pass through the inlet ends fixed in the tube sheet 12, communicating with the combustion chamber 2 of the furnace 1, and the outlet ends opening into the atmosphere. Smoke tubes 11 are made with ring knurling 13. An explosive valve 14 is installed in the upper part of the heat exchanger, which ensures the removal of saturated steam from the annulus of the heat exchanger, and an explosive valve 15, which provides gas discharge during peak pressure, is installed on the upper part of the furnace.

Трубная решетка 12 защищена от прямого воздействия факела пламени и высокой температуры камеры сгорания топки 1 жаростойким бетоном 16, которым залиты концы дымогарных труб, пропущенных через трубную решетку 12 с выходом этих концов в объем топки.The tube sheet 12 is protected from direct exposure to the flame and the high temperature of the combustion chamber of the furnace 1 with heat-resistant concrete 16, which floods the ends of the smoke pipes passed through the pipe 12 with the exit of these ends to the volume of the furnace.

Корпус топки 1 и теплообменник 3 выполнены цилиндрической формы с приближенными друг к другу диаметрами, размер которых обусловлен диаметром ствола 5 факельной установки, и объединены в единую вертикальную установку посредством фланцев 17, состыкованных и связанных между собой крепежными элементами (на чертеже не показаны). Фланцы выполнены с ребрами жесткости 18. Корпус топки представляет собой каркас 19 из жаростойкой легированной стали, охваченный снаружи кожухом 20 (обечайкой), а внутри выполненный с огнеупорной футеровкой 21 из шамотного кирпича.The body of the furnace 1 and the heat exchanger 3 are made of cylindrical shape with diameters close to each other, the size of which is determined by the diameter of the barrel 5 of the flare unit, and are combined into a single vertical unit by means of flanges 17 joined and connected by fasteners (not shown in the drawing). The flanges are made with stiffeners 18. The furnace body is a frame 19 made of heat-resistant alloy steel, covered on the outside by a casing 20 (shell), and inside is made of fireclay lining 21 made of fireclay brick.

Во внутреннем объеме водяной камеры 8 теплообменника 3 установлены поперечные перегородки 22, частично перекрывающие сечение теплообменника и смонтированные таким образом, что проходы для потока воды в двух соседних перегородках разнесены диаметрально и создают движение нагреваемой воды по принципу смешанного противотока.In the inner volume of the water chamber 8 of the heat exchanger 3, transverse partitions 22 are installed, partially overlapping the cross section of the heat exchanger and mounted in such a way that the passages for the water flow in two adjacent partitions are diametrically separated and create the movement of heated water according to the principle of mixed counterflow.

К корпусу топки 1 снаружи прикреплены съемные экраны 23, закрывающие окна 4 и выполненные в виде «жалюзи» из продольных, установленных с наклоном плоскости в сторону факела пламени пластин 24. Оптимальный угол наклона установки пластин около 40 градусов.Removable screens 23 are attached to the furnace body 1 from the outside, closing the windows 4 and made in the form of "blinds" from longitudinal plates 24. The plates have an optimal angle of inclination of about 40 degrees.

Работа заявляемого водогрейного котла осуществляется следующим образом.The operation of the inventive boiler is as follows.

Факельные газы, сбрасываемые при постоянных, предусмотренных регламентом нефтеперерабатывающего (или другого химического) производства сдувках, при периодических стравливаниях газов и паров, при пуске, наладке и остановке оборудования и т.п. направляются на сжигание на большой высоте у верхнего среза ствола факельной установки. Зажигание факела пламени осуществляют известными в этих отраслях способами и существующими системами зажигания (посредством запального устройства, трубопроводов подачи топливного газа, дежурных горелок и т.п.), т.е. обеспечивают отработанными способами работу факельной установки. При горении факела пламени, замкнутого в камеру сгорания 2 топки 1, продукты сгорания сбросного газа, в частности дымовые газы, устремляются в дымогарные трубы 11 теплообменника 3, нагревая поверхности этих труб.Flare gases discharged during continuous blowdowns provided for by the regulations of the oil refining (or other chemical) production, during periodic bleeding of gases and vapors, during start-up, commissioning and shutdown of equipment, etc. sent to burning at high altitude at the upper edge of the barrel of the flare unit. Ignition of the flame is carried out by methods known in these industries and existing ignition systems (by means of an ignition device, fuel gas supply pipes, pilot burners, etc.), i.e. provide well-functioning methods for the operation of the flare unit. When burning a flame, closed in the combustion chamber 2 of the furnace 1, the products of combustion of the exhaust gas, in particular flue gases, rush into the smoke tubes 11 of the heat exchanger 3, heating the surfaces of these pipes.

Кольцевые выступы 13 накатки, выполненной на внутренней стороне дымогарных труб 11, турбулизируют поток газа в пристенном слое дымогарной трубы, повышая коэффициент теплоотдачи со стороны газа более чем в 10 раз по сравнению с гладкими трубами. Нагреваемую воду принудительно (не показано) подают в водяную камеру 8 теплообменника 3 через подающий патрубок 9. Вода последовательно проходит потоком, сформированным перегородками 22, омывая нагретые продуктами сгорания факела дымогарные трубы, и нагревается через стенки этих труб. Практически продукты сгорания, поступающие в дымогарные трубы теплообменника при температуре 1200 град. С, обеспечивают нагрев воды до температуры 130-150 град. С. Горячая вода выводится через патрубок 10 и поступает в систему отопления или систему производственного горячего водоснабжения (на чертеже не показаны). С помощью заявляемого устройства можно получить 170 куб. м/час горячей воды с температурой до 130 град. С, при этом утилизируется 5-10% от общего тепловыделения пламени факела.The annular protrusions 13 of the rolling performed on the inner side of the smoke tubes 11 turbulent the gas flow in the wall layer of the smoke tube, increasing the heat transfer coefficient from the gas side by more than 10 times in comparison with smooth pipes. The heated water is forcibly (not shown) is supplied to the water chamber 8 of the heat exchanger 3 through the supply pipe 9. The water sequentially passes through the flow formed by the partitions 22, washing the smoke tubes heated by the products of the combustion of the torch, and is heated through the walls of these pipes. Almost combustion products entering the smoke tubes of the heat exchanger at a temperature of 1200 degrees. C, provide heating of water to a temperature of 130-150 degrees. C. Hot water is discharged through the pipe 10 and enters the heating system or the industrial hot water supply system (not shown in the drawing). Using the inventive device, you can get 170 cubic meters. m / hour of hot water with a temperature of up to 130 degrees. C, while 5-10% of the total heat of the flame of the flame is utilized.

Claims

1. A method of heating water, including convective heat transfer in a water stream washing the outer surfaces of the smoke pipes, characterized in that the heating of the smoke pipes is carried out by passing through the pipes of the products of combustion of the flame of the flare installation directly above the zone of the flame of the flame, while the heating water is supplied to the top of the flare barrel.

2. A device for heating water, comprising a firebox, a heat exchanger mounted above the firebox in the form of a water chamber with water inlet and outlet pipes and smoke pipes passing in the volume of the water chamber, with the inlet ends open to the internal volume of the firebox, characterized in that the furnace of the device is made in in the form of a hollow body with an open bottom and equipped with a node for interfacing with the output part of the barrel of the flare unit.

3. The device according to claim 2, characterized in that the interface is made in the form of a support ring designed to cover the barrel of the flare installation along its outer perimeter, and support posts placed around the circumference of the ring and rigidly connecting the latter with the furnace body from the open bottom .

4. The device according to claim 2 or 3, characterized in that the furnace body is made with windows in the side walls.

5. The device according to claim 4, characterized in that the furnace body is equipped with removable screens closing the windows on the outside, made in the form of longitudinal blinds installed with an inclination of the plane towards the flame flame of the plates.

6. The device according to claim 2, characterized in that the furnace body and the heat exchanger are made of cylindrical shape and are interconnected by joined and connected fasteners flanges with stiffeners, while in the internal volume of the joint zone between the furnace body and the heat exchanger a tube sheet is placed with her smokestacks.

7. The device according to claim 6, characterized in that the smoke tubes are passed through a tube sheet with the exit of the end sections of the pipes into the volume of the furnace, while the annular space in the zone of the said end sections is filled with heat-resistant concrete.

8. The device according to claim 2, characterized in that the furnace body is made in the form of a frame made of heat-resistant alloy steel, covered on the outside by a casing, and inside made with a refractory lining.

9. The device according to claim 2, characterized in that the transverse partitions are located one above the other in the water chamber, partially and staggeringly overlapping the chamber section.

10. The device according to claim 2, characterized in that the smoke tubes are made with ring knurling, periodically distributed along the length of the pipes.

11. The device according to claim 2, characterized in that explosive valves are installed in the upper parts of the furnace and heat exchanger.