RU2491477C1

RU2491477C1 - Steam generator plant

Info

Publication number: RU2491477C1
Application number: RU2012104445/06A
Authority: RU
Inventors: Равиль Рустамович Ибатуллин; Рифхат Зиннурович Сахабутдинов; Юрий Михайлович Гнедочкин; Владимир Васильевич Кунеевский; Владимир Борисович Оснос; Андрей Борисович Шипилов; Наиля Идрисовна Захарова; Елена Ивановна Кунеевская
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Priority date: 2012-02-08
Filing date: 2012-02-08
Publication date: 2013-08-27

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: steam generator plant comprises a water heating boiler, a centrifugal steam separator connected with the boiler with the help of pipelines of treated and reheated water, a circulating pump installed in the pipeline of treated water, a blowdown cooler communicated with the steam separator with the help of a blowdown pipeline, and a feed pump connected via a blowdown cooler with the help of the source water pipeline to the treated water pipeline. It is equipped with an exhaust gas wasteheat exchanger connected with the boiler with the help of the exhaust gas pipeline and arranged in the source water pipeline, connected to the treated water pipeline between the circulating pump and the boiler and equipped with a supply controller.

EFFECT: high speed of circulation and reduced formation of deposits on heating surfaces.

10 cl, 14 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в паровых установках для приготовления пара.The invention relates to a power system and can be used in steam plants for the preparation of steam.

Известна парогенераторная установка, содержащая водогрейный котел, центробежный сепаратор пара, соединенный с котлом при помощи трубопроводов очищенной и перегретой воды, циркуляционный насос, установленный в трубопроводе отработанной воды, охладитель продувки, сообщенный с сепаратором пара при помощи трубопровода продувки, и питательный насос, подсоединенный через охладитель продувки при помощи трубопровода исходной воды к трубопроводу очищенной воды (патент RU №2090512, МПК C02F 1/16, 1997).A steam generator is known, comprising a hot water boiler, a centrifugal steam separator connected to the boiler using purified and superheated water pipelines, a circulation pump installed in the waste water pipe, a purge cooler in communication with the steam separator using a purge pipe, and a feed pump connected through purge cooler using the source water pipeline to the purified water pipeline (patent RU No. 2090512, IPC C02F 1/16, 1997).

В известной парогенераторной установке, принятой за прототип, для создания устойчивого к накипеобразованию парогенератора процесс теплопередачи тепла от топлива к воде и процесс преобразования воды в пар разделены и осуществляются в отдельных устройствах: водогрейном котле и центробежном сепараторе пара.In the well-known steam generator set, adopted as a prototype, in order to create a steam generator that is resistant to scale formation, the process of heat transfer from fuel to water and the process of converting water to steam are separated and carried out in separate devices: a boiler and a centrifugal steam separator.

Однако конструкция водогрейного котла перегретой воды не обеспечивает достаточно высокую постоянную и одинаковую во всех частях котла скорость, отсутствие местных сопротивлений в пределах котла, особенно в зонах теплового (огневого) воздействия. Кроме того, конструкция парогенератора перегретой воды в пар (сепаратора пара) не исключает (не сводит к минимально допустимому) образование вторичных отложений.However, the design of the hot water boiler of superheated water does not provide a sufficiently high constant and constant speed in all parts of the boiler, the absence of local resistances within the boiler, especially in areas of heat (fire) exposure. In addition, the design of a steam generator of superheated water into steam (steam separator) does not exclude (does not reduce to the minimum allowable) the formation of secondary deposits.

В основу настоящего изобретения положена задача создания парогенераторной установки, лишенной указанных недостатков.The present invention is based on the task of creating a steam generator, devoid of these disadvantages.

Технический результат, обеспечиваемый настоящим изобретением, заключается в том, что благодаря высокой скорости воды, выделяющиеся при ее нагревании в водогрейном котле карбонаты кальция и магния, а также сульфаты не откладываются на поверхности нагрева, а уносятся в центробежный сепаратор. Поскольку в водогрейном котле не происходит парообразования, а при высокой скорости и турбулизации воды практически отсутствует пограничный слой, то и не происходит поверхностное вскипание, а значит, не происходит концентрирование солей и образование отложений за счет упаривания воды. Упаривание воды, концентрирование солей и выделение шлама происходят в сепараторе. Однако высокие скорости воды (до 5 м/с) не позволяют образовываться в нем отложениям.The technical result provided by the present invention is that due to the high speed of the water, calcium and magnesium carbonates, as well as sulfates, released during its heating in the boiler are not deposited on the heating surface, but are carried away into a centrifugal separator. Since vaporization does not occur in the boiler, and at a high speed and turbulization of water there is practically no boundary layer, surface boiling does not occur, which means that salts are not concentrated and deposits are formed due to evaporation of water. Evaporation of water, concentration of salts and sludge are carried out in a separator. However, high water velocities (up to 5 m / s) do not allow deposits to form in it.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что парогенераторная установка, содержащая водогрейный котел, центробежный сепаратор пара, соединенный с котлом при помощи трубопроводов очищенной и перегретой воды, циркуляционный насос, установленный в трубопроводе отработанной воды, охладитель продувки, сообщенный с сепаратором пара при помощи трубопровода продувки, и питательный насос, подсоединенный через охладитель продувки при помощи трубопровода исходной воды к трубопроводу очищенной воды, согласно изобретению она снабжена утилизатором тепла уходящих газов, связанным с котлом при помощи трубопровода уходящих газов и расположенным в трубопроводе исходной воды, подсоединенном к трубопроводу очищенной воды между циркуляционным насосом и котлом и снабженном регулятором питания, водогрейный котел включает цилиндрическую топку, горелку, установленную в торце топки, выпускное отверстие, подводящий и отводящий патрубки, сообщенные соответственно с трубопроводами очищенной и перегретой воды, и поверхности нагрева, подсоединенные к подводящему и отводящему патрубкам и состоящие из экранной части, образованной пучком гладких спиральных трубок, и двух, внутренней и наружной, концентрично расположенной вокруг внутренней с зазором, ступеней конвективной части, причем каждая из ступеней конвективной части образована пучком спиральных трубок, пучок трубок экранной части выполнен газоплотным или снабжен наружным газоплотным направляющим цилиндром, ступени конвективной части примыкают к противоположному горелке торцу топки и снабжены спиральными направляющими накладками, размещенными с наружной стороны каждого пучка трубок конвективной части, пучок трубок внутренней ступени конвективной части навит по радиусу, равному радиусу навивки пучка трубок экранной части, и одним концом сообщен с последним, а другим концом - с пучком трубок ее наружной ступени, трубки обеих ступеней конвективной части выполнены с оребрением, и выпускное отверстие расположено со стороны наружной ступени конвективной части и сообщено с трубопроводом уходящих газов, центробежный сепаратор включает вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и днищем, тангенциальный ввод пароводяной смеси в корпус, связанный с трубопроводом перегретой воды, патрубок вывода пара, подсоединенный к крышке корпуса и снабженный датчиком расхода пара, подключенным к регулятору питания, патрубок вывода воды, расположенный вблизи днища корпуса и сообщенный с трубопроводом очищенной воды, патрубок вывода осадка, размещенный в днище корпуса и соединенный с трубопроводом продувки, горизонтальную перегородку с установленным в ней осушителем пара, размещенными в верхней части корпуса над тангенциальным вводом пароводяной смеси, перфорированный осевой патрубок, расположенный под тангенциальным вводом пароводяной смеси в нижней части корпуса и подсоединенный к патрубку вывода воды, и экранирующие усеченные конусы, установленные на перфорированном осевом патрубке над его отверстиями, обращенные вершинами к крышке корпуса и образующие с ним по периметру зазор, а осушитель пара выполнен в виде стакана с перфорированным дном и размещенной в нем свернутой пластиной, соединенного через промежуточный элемент с воронкой.The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that the steam generator installation comprising a hot water boiler, a centrifugal steam separator connected to the boiler by pipelines of purified and superheated water, a circulation pump installed in the waste water pipe, a purge cooler communicated with the steam separator at using a purge pipe, and a feed pump connected through a purge cooler using a source water pipe to a purified water pipe, according to It is equipped with a flue gas heat exchanger connected to the boiler with a flue gas pipe and located in the source water pipe connected to the purified water pipe between the circulation pump and the boiler and equipped with a power regulator, the boiler includes a cylindrical furnace, a burner installed in the furnace end , an outlet, inlet and outlet pipes connected respectively to pipelines of purified and superheated water, and heating surfaces connected to the inlet him and the outlet pipes and consisting of the screen part formed by a bundle of smooth spiral tubes, and two, internal and external, concentrically located around the internal with a gap, steps of the convective part, each of the steps of the convective part is formed by a bundle of spiral tubes, the tube bundle of the screen part is made gas-tight or equipped with an external gas-tight guide cylinder, the steps of the convective part are adjacent to the end of the furnace opposite the burner and are equipped with spiral guide plates, ra located on the outside of each tube bundle of the convective part, the tube bundle of the inner stage of the convective part is wound along a radius equal to the radius of winding of the tube bundle of the screen part, and is connected with the last and the other tube bundle of its outer stage, the tube of both stages of the convective parts are made with fins, and the outlet is located on the side of the outer stage of the convective part and is in communication with the flue gas pipeline, the centrifugal separator includes a vertical cylindrical body with a cover and a bottom, tangential introduction of a steam-water mixture into a housing connected to a superheated water pipeline, a steam outlet pipe connected to the housing cover and equipped with a steam flow sensor connected to a power regulator, a water outlet pipe located near the bottom of the housing and connected to the cleaned pipeline water, sediment outlet pipe, located in the bottom of the housing and connected to the purge pipe, a horizontal partition with a steam dryer installed in it, located in the upper part of the housing above the tank by the main input of the steam-water mixture, a perforated axial pipe located under the tangential input of the steam-water mixture in the lower part of the housing and connected to the water outlet pipe, and shielded truncated cones mounted on the perforated axial pipe above its openings, facing the vertices to the housing cover and forming with it along the perimeter is a gap, and the steam dehumidifier is made in the form of a glass with a perforated bottom and a rolled plate placed in it, connected through an intermediate element to a funnel.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается также тем, что подводящий патрубок может быть подсоединен к наружной ступени конвективной части, а отводящий патрубок - к экранной части.The problem is solved, and the technical result is also achieved by the fact that the inlet pipe can be connected to the outer stage of the convection part, and the outlet pipe to the screen part.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается также тем, что трубки внутренней ступени конвективной части могут быть выполнены с диаметром, меньше диаметров трубок ее наружной ступени и трубок экранной части.The problem is solved, and the technical result is also achieved by the fact that the tubes of the inner stage of the convective part can be made with a diameter less than the diameters of the tubes of its outer stage and the tubes of the screen part.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается также тем, что спиральные направляющие накладки могут иметь в сечении профиль двух соединенных дуг.The problem is solved, and the technical result is also achieved by the fact that the spiral guide pads can have a cross-sectional profile of two connected arcs.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается также тем, что свернутая пластина осушителя пара может быть выполнена с просечками, края которых отогнуты.The problem is solved, and the technical result is also achieved by the fact that the folded plate of the desiccant of steam can be made with cutouts, the edges of which are bent.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается также тем, что свернутая пластина осушителя пара может быть выполнена гофрированной.The problem is solved, and the technical result is also achieved by the fact that the folded plate of the steam dryer can be made corrugated.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается также тем, что промежуточный элемент осушителя пара может быть выполнен из сборных изогнутых пластин, образующих цилиндр с вертикальными щелями, противоположно направленными тангенциальному вводу пароводяной смеси.The problem is solved, and the technical result is also achieved by the fact that the intermediate element of the steam dryer can be made of prefabricated curved plates forming a cylinder with vertical slots, oppositely directed to the tangential input of the steam-water mixture.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается также тем, что тангенциальный ввод пароводяной смеси может быть снабжен патрубком подвода с коническим сужением, связанным с трубопроводом перегретой воды.The problem is solved, and the technical result is also achieved by the fact that the tangential introduction of the steam-water mixture can be equipped with a supply pipe with a conical narrowing associated with the superheated water pipeline.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается также тем, что сепаратор может быть снабжен успокоительной трубой с установленными на ней указателем уровня и предохранительным клапаном, связанной с его корпусом при помощи двух патрубков.The problem is solved, and the technical result is also achieved by the fact that the separator can be equipped with a soothing pipe with a level gauge installed on it and a safety valve connected to its body using two pipes.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается также тем, что сепаратор может быть дополнительно снабжен стабилизатором осадка, расположенным на днище его корпуса и выполненным из вертикальных пластин, соединенных между собой длинной стороной.The problem is solved, and the technical result is also achieved by the fact that the separator can be additionally equipped with a sediment stabilizer located on the bottom of its body and made of vertical plates interconnected by a long side.

На фиг.1 представлена предлагаемая парогенераторная установка.Figure 1 presents the proposed steam generator installation.

На фиг.2 - водогрейный котел парогенераторной установки.Figure 2 - boiler of a steam generator.

На фиг.3 - вид А-А фиг.2.Figure 3 is a view aa of figure 2.

На фиг.4 - узел Б фиг.2 - спиральные направляющие накладки, имеющие в сечении профиль двух соединенных дуг.In Fig.4 - node B of Fig.2 - spiral guide pads having a cross-sectional profile of two connected arcs.

На фиг.5 - центробежный сепаратор пара парогенераторной установки.Figure 5 - centrifugal separator of steam of the steam generator.

На фиг.6 - разрез В-В фиг.5.Figure 6 is a section bb In figure 5.

На фиг.7 - стакан с перфорированным дном осушителя пара.In Fig.7 - a glass with a perforated bottom of the steam dryer.

На фиг.8 - промежуточный элемент осушителя пара, выполненный из сборных изогнутых пластин.On Fig - an intermediate element of a desiccant vapor made of prefabricated curved plates.

На фиг.9 - воронка.Figure 9 is a funnel.

На фиг.10 - свернутая пластина осушителя пара, выполненная с просечками, края которых отогнуты.Figure 10 is a folded plate of a desiccant vapor made with cuts, the edges of which are bent.

На фиг.11 - вариант свернутой пластины осушителя пара, выполненной с просечками, края которых отогнуты.11 is a variant of a rolled-up steam desiccant plate made with cuts, the edges of which are bent.

На фиг.12 - свернутая пластина осушителя пара, выполненная гофрированной.On Fig - rolled plate desiccant steam, made corrugated.

На фиг.13 - разрез Г-Г фиг.5.In Fig.13 is a section GG of Fig.5.

На фиг.14 - стабилизатор осадка.On Fig - stabilizer sediment.

Предлагаемая парогенераторная установка (фиг.1) содержит водогрейный котел 1, центробежный сепаратор 2 пара, соединенный с котлом 1 при помощи трубопроводов 3, 4 очищенной и перегретой воды, циркуляционный насос 5 постоянной производительности, установленный в трубопроводе 3 очищенной воды, охладитель 6 продувки, сообщенный с сепаратором 2 пара при помощи трубопровода 7 продувки, питательный насос 8, подсоединенный через охладитель 6 продувки при помощи трубопровода 9 исходной воды к трубопроводу 3 очищенной воды, и утилизатор 10 тепла уходящих газов, связанный с котлом 1 при помощи трубопровода 11 уходящих газов и расположенный в трубопроводе 9 исходной воды, подсоединенном к трубопроводу 3 очищенной воды между циркуляционным насосом 5 и котлом 1 и снабженном регулятором 12 питания.The proposed steam generator installation (Fig. 1) contains a boiler 1, a centrifugal steam separator 2, connected to the boiler 1 using pipelines 3, 4 of purified and superheated water, a circulation pump 5 of constant capacity installed in the pipe 3 of purified water, a purge cooler 6, communicated with the steam separator 2 using the purge conduit 7, a feed pump 8 connected through the purge cooler 6 using the source water conduit 9 to the purified water conduit 3, and the heat recovery unit 10 scratch associated with the boiler 1 by means of conduit 11 and the flue gas in conduit 9 disposed untreated water connected to the conduit 3 of purified water between the circulation pump 5 and the boiler 1, and provided with a supply regulator 12.

Котел 1 (фиг.2-4) включает цилиндрическую топку 13, горелку 14, установленную в торце 15 топки 13, выпускное отверстие 16, подводящий и отводящий патрубки 17, 18, сообщенные соответственно с трубопроводами 3, 4 очищенной и перегретой воды, и поверхности нагрева, подсоединенные к подводящему и отводящему патрубкам 17, 18 и состоящие из экранной части 19, образованной пучком гладких спиральных трубок, и двух, внутренней и наружной, концентрично расположенной вокруг внутренней с зазором, ступеней 20, 21 конвективной части. Каждая из ступеней 20, 21 конвективной части образована пучком спиральных трубок. Пучок трубок экранной части 19 выполнен газоплотным или снабжен наружным газоплотным направляющим цилиндром 22. Ступени 20, 21 конвективной части примыкают к противоположному горелке 14 торцу 23 топки 13 и снабжены спиральными направляющими накладками 24, размещенными с наружной стороны каждого пучка трубок конвективной части. Пучок трубок внутренней ступени 20 конвективной части навит по радиусу, равному радиусу навивки пучка трубок экранной части 19, и одним концом сообщен с последним, а другим концом при помощи плавного отвода 25 - с пучком трубок ее наружной ступени 21. Трубки обеих ступеней 20, 21 конвективной части выполнены с оребрением 26. Выпускное отверстие 16 расположено со стороны наружной ступени 21 конвективной части и сообщено с трубопроводом 11 уходящих газов.The boiler 1 (Fig.2-4) includes a cylindrical furnace 13, a burner 14 installed in the end face 15 of the furnace 13, an outlet 16, inlet and outlet pipes 17, 18, respectively connected with pipelines 3, 4 of purified and superheated water, and the surface heating, connected to the inlet and outlet pipes 17, 18 and consisting of a screen part 19 formed by a bundle of smooth spiral tubes, and two, internal and external, concentrically located around the convection part 20, 21 around the gap. Each of the steps 20, 21 of the convective part is formed by a bundle of spiral tubes. The tube bundle of the screen portion 19 is made gas-tight or is equipped with an external gas-tight guide cylinder 22. The steps 20, 21 of the convection part are adjacent to the opposite burner 14 of the end face 23 of the furnace 13 and are provided with spiral guide plates 24 located on the outside of each tube bundle of the convection part. The tube bundle of the inner stage 20 of the convective part is wound along a radius equal to the radius of winding of the tube bundle of the screen part 19, and is connected to the last one with the other end and the tube bundle of its outer stage 21 with a smooth outlet 25. Tubes of both stages 20, 21 of the convection part are made with ribbing 26. The outlet 16 is located on the side of the outer stage 21 of the convection part and is in communication with the exhaust gas pipe 11.

Подводящий патрубок 17 может быть подсоединен к наружной ступени 21 конвективной части, а отводящий патрубок 18 - к экранной части 19. Трубки внутренней ступени 20 конвективной части могут быть выполнены с диаметром, меньше диаметров трубок ее наружной ступени 21 и трубок экранной части 19. Спиральные направляющие накладки 24 могут иметь в сечении профиль двух соединенных дуг.The inlet pipe 17 can be connected to the outer stage 21 of the convection part, and the outlet pipe 18 to the screen part 19. The tubes of the inner stage 20 of the convective part can be made with a diameter smaller than the diameters of the tubes of its outer stage 21 and the tubes of the screen part 19. Spiral guides pads 24 may have in cross section the profile of two connected arcs.

Центробежный сепаратор 2 (фиг.5, 6) включает вертикальный цилиндрический корпус 27 с крышкой 28 и конусным или сферическим днищем 29, тангенциальный ввод 30 пароводяной смеси в корпус 27, связанный с трубопроводом 4 перегретой воды, патрубок 31 вывода пара, подсоединенный к крышке 28 корпуса 1 и снабженный датчиком 32 расхода пара, подключенным к регулятору 12 питания, патрубок 33 вывода воды, расположенный вблизи днища 29 корпуса 27 и сообщенный с трубопроводом 3 очищенной воды, патрубок 34 вывода осадка, размещенный в днище 29 корпуса 27 и соединенный с трубопроводом 7 продувки, и горизонтальную перегородку 35 с установленным в ней осушителем пара, размещенными в верхней части корпуса 27 над тангенциальным вводом 30 пароводяной смеси. Осушитель пара выполнен в виде стакана 36 с перфорированным дном 37 и размещенной в нем свернутой пластиной 38, соединенного через промежуточный элемент 39 с воронкой 40 (фиг.7-9) продольными стяжками, например, соединением болт - гайка 41 или Г-образными пластинами по концам (не показано). Осушитель пара поднимается за ручку 42, вставляется в верхнюю часть корпуса 27 и опирается на горизонтальную перегородку 35 в виде кольца опорным кольцом 43, приваренным к верхней части стакана 36. Сепаратор 2 также включает перфорированный осевой патрубок 44, расположенный под тангенциальным вводом 30 пароводяной смеси в нижней части корпуса 27 и подсоединенный к патрубку 33 вывода воды, и экранирующие усеченные конусы 45, установленные на перфорированном осевом патрубке 44 над его отверстиями 46, обращенные вершинами к крышке 28 корпуса 27 и образующими с ним по периметру зазор 47.The centrifugal separator 2 (FIGS. 5, 6) includes a vertical cylindrical body 27 with a cover 28 and a conical or spherical bottom 29, a tangential input 30 of the steam-water mixture into the body 27, connected to the overheated water pipe 4, a steam outlet pipe 31 connected to the cover 28 housing 1 and equipped with a steam flow sensor 32 connected to the power controller 12, a water outlet pipe 33 located near the bottom 29 of the body 27 and connected to the purified water pipe 3, a sediment outlet pipe 34 located in the bottom 29 of the body 27 and connected to the pipes Purge wire 7, and a horizontal partition 35 installed therein a desiccant vapor arranged in the upper housing portion 27 over the tangential inlet 30 of steam-water mixture. The steam dryer is made in the form of a cup 36 with a perforated bottom 37 and a rolled plate 38 placed in it, connected through an intermediate element 39 with a funnel 40 (Figs. 7-9) by longitudinal ties, for example, by connecting a bolt-nut 41 or L-shaped plates according to ends (not shown). The steam dryer rises by the handle 42, is inserted into the upper part of the housing 27 and rests on a horizontal partition 35 in the form of a ring with a support ring 43 welded to the upper part of the glass 36. The separator 2 also includes a perforated axial pipe 44 located under the tangential inlet 30 of the steam-water mixture in the lower part of the housing 27 and connected to the water outlet pipe 33, and shielded truncated cones 45 mounted on the perforated axial pipe 44 above its openings 46, facing the tops of the cover 28 of the housing 27 and forming them along the perimeter of the gap 47.

Свернутая пластина 38 (фиг.10, 11) осушителя пара может быть выполнена с просечками 48, края которых отогнуты. В варианте свернутая пластина 38 (фиг.12) может быть выполнена гофрированной. Промежуточный элемент 39 (фиг.6, 8) осушителя пара может быть выполнен из сборных изогнутых пластин 49, образующих цилиндр с вертикальными щелями 50, противоположно направленными тангенциальному вводу 30 пароводяной смеси. Кроме того, тангенциальный ввод 30 пароводяной смеси может быть снабжен патрубком 51 подвода с коническим сужением 52, связанным с трубопроводом 4 перегретой воды. Сепаратор 2 может быть снабжен успокоительной трубой 53 с установленными на ней указателем 54 уровня и предохранительным клапаном 55, связанной с корпусом 27 при помощи двух патрубков 56. Также сепаратор 2 может быть дополнительно снабжен стабилизатором 57 осадка (фиг.5, 13, 14), расположенным на днище 29 корпуса 27 и выполненным из вертикальных пластин 58, соединенных между собой длинной стороной.The rolled plate 38 (FIGS. 10, 11) of the steam dryer can be made with notches 48, the edges of which are bent. In an embodiment, the rolled plate 38 (Fig. 12) can be made corrugated. The intermediate element 39 (6, 8) of the steam dryer can be made of prefabricated curved plates 49 forming a cylinder with vertical slots 50, oppositely directed to the tangential input 30 of the steam-water mixture. In addition, the tangential inlet 30 of the steam-water mixture may be provided with a supply pipe 51 with a conical restriction 52 connected to the overheated water pipe 4. The separator 2 can be equipped with a stilling pipe 53 with a level indicator 54 mounted on it and a safety valve 55 connected to the housing 27 using two nozzles 56. Also, the separator 2 can be additionally equipped with a sediment stabilizer 57 (FIGS. 5, 13, 14), located on the bottom 29 of the housing 27 and made of vertical plates 58, interconnected by a long side.

Предлагаемая парогенераторная установка работает следующим образом.The proposed steam generator works as follows.

Из горелки 14 котла 1 топливная смесь поступает в его топку 13, где происходит горение топлива с выделением тепла. Часть выделившегося тепла за счет излучения от факела поглощается водоохлаждаемыми поверхностями спиральных трубок экранной части 19 благодаря газоплотной навивке или наличию наружного газоплотного направляющего цилиндра 22. Горячие продукты горения проходят сверху вниз и отдают тепло водоохлаждаемым поверхностям спиральных трубок внутренней ступени 20 конвективной части. Затем продукты горения, обтекая спиральные трубки внутренней ступени 20, проходят между их оребрением 26, при помощи накладок 24 прижимаются к трубкам внутренней ступени 20 и затем попадают в зазор между внутренней и наружной ступенями 20, 21 конвективной части. При передаче теплоты от горячих продуктов горения к нагреваемой воде трубки внутренней ступени 20 конвективной части находятся под двойным тепловым напряжением. Эти трубки воспринимают тепло, передаваемое радиацией (излучением) и конвекцией (соприкосновением). Для уменьшения теплового воздействия на трубки внутренней ступени 20 и исключения образования накипи в этих трубках поддерживаются высокие скорости, что обеспечивается их выполнением с диаметром меньше диаметров трубок наружной ступени 21 и трубок экранной части 19. Далее продукты горения, обтекая спиральные трубки наружной ступени 21, проходят между их оребрением 26, при помощи накладок 24 прижимаются к трубкам наружной ступени 21 и затем отводятся через выпускное отверстие 16 и по трубопроводу 11 в утилизатор 10 тепла уходящих газов. Нагреваемая вода под действием циркуляционного насоса 5 постоянной производительности по трубопроводу 3 и через подводящий патрубок 17 подается в наружную ступень 21 конвективной части, проходит по ее спиральным трубкам, затем по плавному отводу 25 поступает во внутреннюю ступень 20 конвективной части, проходит по ее спиральным трубкам, далее подается в экранную часть 19 и затем поступает в отводящий патрубок 18 котла 1.From the burner 14 of the boiler 1, the fuel mixture enters its firebox 13, where the fuel is burned with heat. Part of the heat generated due to radiation from the plume is absorbed by the water-cooled surfaces of the spiral tubes of the screen part 19 due to gas-tight winding or the presence of an external gas-tight guide cylinder 22. Hot combustion products pass from top to bottom and give off heat to the water-cooled surfaces of the spiral tubes of the inner stage 20 of the convective part. Then, the combustion products flowing around the spiral tubes of the inner stage 20 pass between their fins 26, with the help of the pads 24 they are pressed against the tubes of the inner stage 20 and then fall into the gap between the inner and outer steps 20, 21 of the convection part. When transferring heat from hot combustion products to heated water, the tubes of the inner stage 20 of the convective part are under double thermal voltage. These tubes perceive heat transmitted by radiation (radiation) and convection (contact). To reduce the thermal effect on the tubes of the inner stage 20 and to prevent scale formation in these tubes, high speeds are maintained, which is ensured by their execution with a diameter smaller than the diameters of the tubes of the outer stage 21 and the tubes of the screen part 19. Further, the combustion products flowing around the spiral tubes of the outer stage 21 pass between their fins 26, they are pressed against the tubes of the outer stage 21 by means of pads 24 and then are discharged through the outlet 16 and through the pipe 11 to the exhaust gas heat utilizer 10. Heated water under the action of a circulation pump 5 of constant capacity through the pipeline 3 and through the inlet pipe 17 is supplied to the outer stage 21 of the convective part, passes through its spiral tubes, then through a smooth outlet 25 enters the inner stage 20 of the convective part, passes through its spiral tubes, then it is supplied to the screen part 19 and then it enters the outlet pipe 18 of the boiler 1.

Из последнего поток перегретой воды по трубопроводу 4 и через патрубок 51 подвода с коническим сужением 52 сепаратора 2 поступает в его тангенциальный ввод 30. За коническим сужением 52 происходит резкое снижение статического давления и частичное вскипание жидкости с выделением пузырьков пара, которые, проходя ввод 30, укрупняются и поступают в среднюю часть корпуса 27 сепаратора 2. В патрубке 51 предусмотрена установка сменных конических сужений 52 разного диаметра, после которых следует расширение ввода 30 для выделения пара и снижения скорости потока на достаточном участке до входа в корпус 27. Сменные конические сужения 52 позволяют экспериментальным путем определить оптимальное по технико-экономическим критериям соотношение долей парообразования за счет частичного снижения давления (дросселирование) на входе в корпус 27. Благодаря тангенциальному вводу 30 с коническим сужением 52 паровой поток, образуя направленное круговое движение, устремляется вверх под действием центробежной силы вдоль внутренней стенки корпуса 27. При выходе из тангенциального ввода 30 вскипевшая перегретая вода устремляется в среднюю часть корпуса 27. В корпусе 27 происходит вращение потока с образованием воронки и дальнейшее отделение пара от воды. Влага, унесенная в паровой объем корпуса 27, продолжает подвергаться действию центробежных сил, которые заставляют взвешенные в паре частицы влаги перемещаться от оси к внутренней стенке корпуса 27, по которой эта влага под действием силы тяжести стекает вниз. Более плотная вода с взвешенными частицами и другими растворенными примесями опускается в нижнюю часть корпуса 27 к его днищу 29 и стабилизатору 57 осадка, который своими пластинами 58 успокаивает закрученный поток, останавливает вращение воды с осадком, исключая ее подъем вверх, и помогает равномерному осаждению осадка на днище 29 корпуса 27. Осажденный осадок удаляется из корпуса 27 через патрубок 34 во время продувки и по трубопроводу 7 направляется в охладитель 6 продувки. Продувка осуществляется периодически. Время между продувками зависит от степени загрязнения воды, из которой вырабатывают пар. Патрубок 44 расположен вдоль оси корпуса 27, где линейная скорость потока минимальна, и выше патрубка 34. Экранирующие конусы 45 являются отбойниками твердых частиц, защищая от них отверстия 46 патрубка 44, и сужают проходное сечение корпуса 27, увеличивая линейную скорость потока и, как следствие (согласно закона Бернулли), снижая давление у стенок корпуса 27, что дополнительно содействует выделению пара из воды и вытеснению твердых частиц из зоны отбора воды - от отверстий 46 патрубка 44. При этом открытое верхнее отверстие 59 патрубка 44 исключает в нем скапливание пара, который, поднимаясь вверх по патрубку 44, препятствует попаданию твердых частиц внутрь него. Очищенная сконденсированная перегретая вода поднимается вверх под экранирующие конусы 45 и через отверстия 46 по осевому патрубку 44 и патрубку 33 выводится из корпуса 27 и затем поступает в трубопровод 3. Выделившийся из перегретой воды пар под действием центробежной силы круговыми движениями поднимается в верхнюю часть корпуса 27 в осушитель пара. Пар, меняя свое направление движения на противоположное, пройдя через вертикальные щели 50 между сборными изогнутыми пластинами 49 и обтекая последние, попадает внутрь цилиндра промежуточного элемента 39 осушителя пара. Поскольку на уровне ввода 30 скорость вращения потока смеси максимальна, то ближе к оси корпуса 27 образуется наибольшее разряжение, что позволяет создать в этой зоне наиболее благоприятные условия для отделения пара при минимальной влажности. Выделившийся пар вместе с паром из перфорированного патрубка 44 поднимается вверх по оси через низ воронки 40 в цилиндр промежуточного элемента 39 осушителя пара, где перемешивается с предварительно осушенным на пластинах 49 паром. Затем пар поднимается вверх и проходит через перфорированное дно 37 стакана 36, обтекая размещенную в нем свернутую пластину 38. Сборные изогнутые пластины 49 и свернутая пластина 38 увеличивают площадь соприкосновения с насыщенным влажным паром на пути его движения, увеличивая тем самым массообмен между частицами воды, находящимися в паре, и каплями воды, образовавшимися на поверхностях осушителя пара. Капельки воды, находящиеся в паре, сталкиваясь на своем пути с выступающими частями изогнутых пластин 49 промежуточного элемента 39, поверхностью перфорированного дна 37 стакана 36, поверхностью свернутой пластины 38, укрупняются в более крупные капли за счет увеличения массообмена, а затем стекают через воронку 40 в нижнюю часть корпуса 27. Далее осушенный пар поднимается к крышке 28 корпуса 27 и выводится через патрубок 31.From the latter, the flow of superheated water through the pipe 4 and through the supply pipe 51 with a conical narrowing 52 of the separator 2 enters its tangential inlet 30. Behind the conical narrowing 52 there is a sharp decrease in static pressure and partial boiling of the liquid with the release of vapor bubbles, which, passing through the input 30, enlarged and fed into the middle part of the housing 27 of the separator 2. In the pipe 51 is provided for the installation of interchangeable conical narrowings 52 of different diameters, followed by the expansion of the input 30 to release steam and reduce speed flow in a sufficient area before entering the housing 27. Interchangeable conical narrowings 52 allow experimentally determining the optimal ratio of vaporization fractions by techno-economic criteria due to partial pressure reduction (throttling) at the entrance to the housing 27. Thanks to the tangential inlet 30 with a tapered narrowing 52 steam the flow, forming a directed circular motion, rises upward under the action of centrifugal force along the inner wall of the housing 27. Upon exiting the tangential input 30, the boiled overheating Separated water flows into the middle portion of the housing 27. The housing 27 happens to form a rotating flow funnel and further separation of vapor from the water. Moisture carried into the vapor volume of the housing 27 continues to be subjected to centrifugal forces, which cause the moisture particles suspended in the vapor to move from the axis to the inner wall of the housing 27, along which this moisture flows down by gravity. More dense water with suspended particles and other dissolved impurities falls into the lower part of the housing 27 to its bottom 29 and sediment stabilizer 57, which calms the swirling flow with its plates 58, stops the rotation of the water with the sediment, eliminating its rise upward, and helps to evenly deposit sediment on the bottom 29 of the housing 27. The precipitated sediment is removed from the housing 27 through the pipe 34 during the purge and through the pipe 7 is sent to the purge cooler 6. Purge periodically. The time between purges depends on the degree of pollution of the water from which steam is generated. The pipe 44 is located along the axis of the housing 27, where the linear flow rate is minimal, and above the pipe 34. The shielding cones 45 are chippers of solid particles, protecting the holes 46 of the pipe 44 from them, and narrow the passage section of the housing 27, increasing the linear flow velocity and, as a result (according to Bernoulli's law), reducing the pressure at the walls of the housing 27, which further contributes to the release of steam from the water and the displacement of solid particles from the water withdrawal zone from the openings 46 of the pipe 44. In this case, the open upper hole 59 of the pipe 44 excludes We accumulate steam, which, rising up the pipe 44, prevents the ingress of solid particles into it. The purified condensed superheated water rises up under the shielding cones 45 and through the openings 46 along the axial pipe 44 and the pipe 33 is removed from the housing 27 and then enters the pipe 3. The steam released from the superheated water under the action of centrifugal force rises in a circular motion to the upper part of the housing 27 in steam dehumidifier. Steam, changing its direction of motion to the opposite, passing through vertical slots 50 between prefabricated curved plates 49 and flowing around the latter, enters the cylinder of the intermediate element 39 of the steam dryer. Since at the input level 30 the rotation speed of the mixture flow is maximum, closer to the axis of the housing 27 the greatest vacuum is formed, which allows you to create the most favorable conditions in this area for steam separation at minimum humidity. The steam released together with the steam from the perforated pipe 44 rises upward along the axis through the bottom of the funnel 40 into the cylinder of the intermediate steam desiccant element 39, where it is mixed with the steam pre-dried on the plates 49. Then the steam rises up and passes through the perforated bottom 37 of the cup 36, flowing around the rolled plate 38 placed therein. The prefabricated curved plates 49 and the rolled plate 38 increase the area of contact with saturated wet steam in the way of its movement, thereby increasing mass transfer between water particles located in pairs, and drops of water formed on the surfaces of the steam dryer. Water droplets in a pair, colliding on their way with the protruding parts of the curved plates 49 of the intermediate element 39, the surface of the perforated bottom 37 of the glass 36, the surface of the folded plate 38, coarsen into larger drops by increasing mass transfer, and then drain through a funnel 40 into the lower part of the housing 27. Next, the dried steam rises to the cover 28 of the housing 27 and is discharged through the pipe 31.

При вращении пароводяного потока в корпусе 27 образуется воронка. При снижении давления в вводе 30 образовавшаяся воронка опускается вниз, при повышении давления образовавшаяся воронка поднимается вверх. Патрубки 56 и успокоительная труба 53 создают зону, где вода не вращается, а уровень воды в трубе 53 уравнивается за счет сглаживания всех изменений крутящего потока в корпусе 27, что измеряется указателем 54 уровня, который показывает гидростатический уровень воды в корпусе 27. При снижении уровня на указателе 54 подачу пароводяной смеси через ввод 30 увеличивают, а при подъеме уровня - уменьшают. При превышении давления в корпусе 27 выше безопасного открывается предохранительный клапан 55, сбрасывая это давление до безопасного.When the steam-water flow rotates, a funnel is formed in the housing 27. When the pressure in the inlet 30 decreases, the formed funnel lowers down, while the pressure increases, the formed funnel rises. The nozzles 56 and the stilling pipe 53 create an area where the water does not rotate, and the water level in the pipe 53 is equalized by smoothing out all changes in the torsional flow in the housing 27, which is measured by the level indicator 54, which shows the hydrostatic level of the water in the housing 27. When the level decreases on the indicator 54, the supply of the steam-water mixture through the inlet 30 is increased, and when the level rises, it is reduced. When the pressure in the housing 27 is exceeded above the safe, the safety valve 55 opens, relieving this pressure to safe.

Для восстановления потерь воды в замкнутом контуре циркуляции между котлом 1 и сепаратором 2 в трубопровод 3 подают исходную воду. Для этого исходная холодная вода питательным насосом 8 подается по трубопроводу 9 в охладитель продувки 6, затем проходит через утилизатор 10 тепла уходящих газов, где она нагревается. По сигналу от датчика 32 в зависимости от количества вырабатываемого в сепараторе 2 и проходящего через патрубок 31 пара регулятор 12 пропускает определенное количество исходной воды, необходимое для восстановления ее потерь. Под давлением исходная вода поступает в трубопровод 3 после циркуляционного насоса 5, смешивается с циркулирующей очищенной горячей водой и подается в подводящий патрубок 17 водогрейного котла 1. Таким образом, циркуляционный насос 5 обеспечивает увеличение количества и скорости циркулирующей воды по мере увеличения выработки пара.To restore water losses in a closed circuit between the boiler 1 and the separator 2, the source water is fed into the pipeline 3. To do this, the source of cold water feed pump 8 is fed through a pipe 9 to the purge cooler 6, then passes through a waste heat exchanger 10, where it is heated. According to the signal from the sensor 32, depending on the amount of steam generated in the separator 2 and passing through the pipe 31, the controller 12 passes a certain amount of the source water necessary to restore its losses. Under pressure, the source water enters the pipeline 3 after the circulation pump 5, mixes with the circulated purified hot water and is supplied to the inlet pipe 17 of the boiler 1. Thus, the circulation pump 5 provides an increase in the quantity and speed of the circulating water as the steam production increases.

Claims

1. A steam generator installation comprising a hot water boiler, a centrifugal steam separator connected to the boiler using purified and superheated water pipelines, a circulation pump installed in the purified water pipeline, a purge cooler in communication with the steam separator using a purge pipeline, and a feed pump connected through a purge cooler using a source water pipe to a purified water pipe, characterized in that it is equipped with a flue gas heat exchanger associated with the boiler and using the flue gas pipeline and located in the source water pipeline connected to the purified water pipeline between the circulation pump and the boiler and equipped with a power regulator, the hot water boiler includes a cylindrical furnace, a burner installed in the furnace end, an outlet, inlet and outlet pipes, respectively communicated with pipelines of purified and superheated water, and heating surfaces connected to the inlet and outlet pipes and consisting of a screen part formed by a beam m of smooth spiral tubes, and two, inner and outer, concentrically arranged around the convection part steps with a gap, each of the convection part steps being formed by a bundle of spiral tubes, the screen part tube bundle is made gas-tight or equipped with an external gas-tight guide cylinder, the convective part steps are adjacent to the opposite burner end of the furnace and equipped with spiral guide pads placed on the outside of each tube bundle of the convective part, the beam the tubes of the inner stage of the convective part are wound along a radius equal to the radius of winding of the bundle of tubes of the screen part, and one end is connected to the last and the other end to the bundle of tubes of its outer stage, the tubes of both stages of the convective part are finned, and the outlet is located on the side the outer stage of the convective part and in communication with the flue gas pipeline, the centrifugal separator includes a vertical cylindrical body with a lid and a bottom, a tangential input of the steam-water mixture into the housing connected with a superheated water pipeline, a steam outlet pipe connected to the housing cover and equipped with a steam flow sensor connected to a power regulator, a water outlet pipe located near the bottom of the housing and connected to the purified water pipeline, a sediment outlet pipe located in the bottom of the housing and connected to a purge pipeline, a horizontal partition with a steam dryer installed in it, located in the upper part of the housing above the tangential inlet of the steam-water mixture, a perforated axial nozzle, located laid under the tangential inlet of the steam-water mixture in the lower part of the housing and connected to the water outlet pipe, and shielded truncated cones mounted on the perforated axial pipe above its openings, facing the tops of the housing cover and forming a gap around it, and the steam dryer is made in the form glass with a perforated bottom and placed in it a rolled plate connected through an intermediate element with a funnel.

2. The steam generator according to claim 1, characterized in that the inlet pipe is connected to the outer stage of the convection part, and the outlet pipe is connected to the screen part.

3. The steam generator according to claim 1 or 2, characterized in that the tubes of the inner stage of the convective part are made with a diameter less than the diameters of the tubes of its outer stage and the tubes of the screen part.

4. The steam generator according to claim 1, characterized in that the spiral guide pads have a cross-sectional profile of two connected arcs.

5. The steam generator according to claim 1, characterized in that the folded plate of the steam dryer is made with cutouts, the edges of which are bent.

6. The steam generator according to claim 1, characterized in that the folded plate of the steam dryer is made corrugated.

7. A steam generator according to any one of claims 1, 5, 6, characterized in that the intermediate element of the steam dryer is made of prefabricated curved plates forming a cylinder with vertical slots opposite to the tangential entry of the steam-water mixture.

8. The steam generator according to claim 1, characterized in that the tangential input of the steam-water mixture is equipped with a supply pipe with a conical narrowing associated with the superheated water pipeline.

9. The steam generator installation according to claim 1, characterized in that the separator is equipped with a soothing pipe with a level gauge installed on it and a safety valve connected to its body with two nozzles.

10. The steam generator according to claim 1, characterized in that the separator is additionally equipped with a sediment stabilizer located on the bottom of its body and made of vertical plates interconnected by a long side.