RU2499188C2

RU2499188C2 - Convective gas duct bank of boiler

Info

Publication number: RU2499188C2
Application number: RU2011133368/06A
Authority: RU
Inventors: Борис Николаевич Горошников; Вячеслав Михайлович Денисов; Виктор Григорьевич Калашник; Анна Федоровна Леонтьевская
Original assignee: Закрытое акционерное общество Специализированное предприятие "Энергософин"
Priority date: 2011-08-09
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2013-11-20
Also published as: RU2011133368A

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: convective gas duct bank of a boiler represents a single volumetric structure of a heating surface. The peculiar feature of the structure is that it consists, either partially or fully, of elements of heating surfaces of different functional purpose, which have similar geometrical shape inside the gas duct.

EFFECT: possibility of changing functional purpose of elements of heating surfaces without adding any changes to the convective bank structure on the gas duct side.

6 dwg

Description

Изобретение относится к котлостроению и может быть использовано при конструировании поверхностей нагрева в теплоэнергетике.The invention relates to boiler building and can be used in the design of heating surfaces in the power system.

Известны варианты конструктивного исполнения конвективных пакетов поверхностей нагрева котлов, содержащих, в пределах занимаемых ими объемов, элементы поверхностей нагрева различного функционального назначения. Наиболее близкие к изобретению по своим конструктивным возможностям конвективные пакеты, находящиеся в газоходах котлов типа ДКВР [1] - аналоги. Эти конвективные пакеты состоят из компактно установленных между собой элементов поверхностей нагрева различного функционального назначения, таких как котельные пучки и пароперегреватели. Котельные пучки выполнены из труб вертикальной ориентации, концы которых включены в верхние и нижние барабаны. Функциональное назначение поверхностей нагрева котельных пучков - подогревать и испарять находящуюся внутри труб воду. Поверхности нагрева пароперегревателей котлов типа ДКВР образованы из труб, выполненных в виде змеевиков. Функциональное назначение поверхностей нагрева пароперегревателей - нагревать образующийся в котлах водяной пар до определенной температуры, которая выше температуры насыщения при давлении в котле. В практике проектирования и эксплуатации нередко возникают ситуации, когда для головных котлов, проходящих испытания, для котлов, переводимых на другое топливо, для котлов, переводимых на другую паропроизводительность, для котлов, у которых по условиям технологии производства возникла необходимость в отличной от проектного значения температуре перегретого пара, требуется корректировка величин поверхностей нагрева пароперегревателей в пределах уже существующих габаритов газоходов. В случае с котлами типа ДКВР используется вариант конструкции конвективных пакетов, в которых возможны изменения величин поверхностей нагрева пароперегревателей одновременно с изменением величин поверхностей нагрева котельных пучков. Например, чтобы увеличить поверхность пароперегревателя, его змеевикам добавляют определенную длину. При этом, чтобы разместить увеличенную поверхность пароперегревателя в прежних габаритах совместного конвективного пакета, убирают из газохода часть труб поверхности нагрева котельного пучка.Known options for the design of convective packages of heating surfaces of boilers containing, within the volumes occupied by them, elements of heating surfaces for various functional purposes. Convective packages that are closest to the invention in terms of their design capabilities are located in gas ducts of boilers of the DKVR type [1] - analogues. These convective packages consist of elements of heating surfaces compactly installed among themselves for various functional purposes, such as boiler bundles and superheaters. The boiler bundles are made of pipes of vertical orientation, the ends of which are included in the upper and lower drums. The functional purpose of the heating surfaces of boiler bundles is to heat and evaporate the water inside the pipes. The heating surfaces of the superheaters of boilers of the DKVR type are formed from pipes made in the form of coils. The functional purpose of the superheater heating surfaces is to heat the steam generated in the boilers to a certain temperature, which is higher than the saturation temperature at the pressure in the boiler. In the practice of design and operation, situations often arise when for leading boilers undergoing tests, for boilers converted to other fuels, for boilers converted to other steam production, for boilers in which, according to the conditions of the production technology, it is necessary to have a temperature different from the design value superheated steam, it is necessary to adjust the values of the heating surfaces of superheaters within the already existing dimensions of the flues. In the case of boilers of the DKVR type, a design variant of convective packages is used, in which changes in the values of the heating surfaces of superheaters are possible simultaneously with changes in the values of the heating surfaces of boiler bundles. For example, to increase the surface of a superheater, a certain length is added to its coils. At the same time, to accommodate the enlarged surface of the superheater in the previous dimensions of the joint convective package, part of the pipes of the heating surface of the boiler beam are removed from the gas duct.

К недостатку конструктивного исполнения таких конвективных пакетов следует отнести относительно большую трудоемкость работ, связанных с изменением поверхностей нагрева пароперегревателей с учетом того, что выполнение этих работ происходит с нарушением целостности стен, ограждающих газоход.The disadvantage of the design of such convective packages is the relatively high complexity of the work associated with changing the heating surfaces of superheaters, taking into account the fact that the performance of these works occurs with the violation of the integrity of the walls enclosing the gas duct.

Достигаемым результатом настоящего изобретения является конструкция конвективного пакета с элементами поверхностей различного функционального назначения, в котором изменение функционального назначения элемента поверхности нагрева не требует конструктивных изменений внутри газохода.The achieved result of the present invention is the construction of a convective bag with surface elements for various functional purposes, in which changing the functional purpose of the heating surface element does not require structural changes inside the duct.

Указанный результат достигается посредством того, что при определенных условиях конвективный пакет, согласно изобретению, компонуется из поверхностей нагрева различного функционального назначения, состоящих из трубных элементов, представляющих собой ограниченные внутренними габаритами газохода котла участки труб одинаковой геометрической формы. При этом, одни и те же типоразмеры этих трубных элементов образуют поверхности нагрева различных функциональных назначений, входящих в конвективный пакет. В итоге, для изменения функционального назначения трубных элементов поверхности нагрева достаточно только с внешней стороны газохода выполнить соответствующие конструктивные изменения в соединительных трубопроводах без кардинального нарушения целостности ограждающих стен. Такое конструктивное решение предопределяет также возможность создания условий надежности гидравлических характеристик протекающей внутри трубных элементов среды без конструктивных изменений внутри газохода. Все это сокращает и упрощает работы, например, при вынужденной коррекции величины поверхности нагрева пароперегревателя.The specified result is achieved by the fact that under certain conditions the convective package according to the invention is composed of heating surfaces for various functional purposes, consisting of pipe elements representing sections of pipes of the same geometric shape limited by the internal dimensions of the boiler duct. At the same time, the same standard sizes of these tube elements form heating surfaces of various functionalities included in the convection package. As a result, to change the functional purpose of the pipe elements of the heating surface, it is enough only from the outside of the gas duct to carry out the corresponding structural changes in the connecting pipelines without a fundamental violation of the integrity of the enclosing walls. This constructive solution also determines the possibility of creating conditions for the reliability of the hydraulic characteristics of the fluid flowing inside the pipe elements without structural changes inside the duct. All this reduces and simplifies the work, for example, with the forced correction of the heating surface of the superheater.

Следует отметить, что рациональность компоновки конвективного пакета по указанному выше принципу зависит от конфигурации газохода, вида сжигаемого топлива, зоны температур греющих газов и прочих сопутствующих обстоятельств.It should be noted that the rationality of the layout of the convective package according to the above principle depends on the configuration of the gas duct, the type of fuel burned, the temperature zone of the heating gases, and other related circumstances.

На фиг.1 указан главный вид одной из возможных компоновок конвективного пакета, выполненного согласно изобретению, состоящего из элементов различного функционального назначения, установленного в газоходе барабанного котла с естественной циркуляцией - вид А фиг.2; на фиг.2 - разрез Б-Б фиг.1; на фиг.3 - разрез В-В фиг.1; на фиг.4 - разрез Г-Г фиг.1.Figure 1 shows the main view of one of the possible layouts of a convective package made according to the invention, consisting of elements of various functional purpose, installed in the duct of the drum boiler with natural circulation - view A of figure 2; figure 2 is a section bB of figure 1; figure 3 is a section bb In figure 1; figure 4 is a section GG of figure 1.

На фиг.5, вид Д фиг.6, продемонстрирован вариант возможной коррекции поверхности нагрева пароперегревателя в конвективном пакете, изображенном на фиг.1; на фиг.6 - разрез Е-Е фиг.5. Стрелками на фиг.1, 2, 3, 5 и 6 указаны направления греющих газов и содержащейся внутри труб среды.In Fig. 5, view D of Fig. 6, an embodiment of a possible correction of a heating surface of a superheater in the convection package shown in Fig. 1 is shown; Fig.6 is a section EE of Fig.5. The arrows in FIGS. 1, 2, 3, 5 and 6 indicate the directions of the heating gases and the medium contained inside the pipes.

Конвективный пакет 1 состоит из испарительных и пароперегревательных поверхностей нагрева, образованных, со стороны газохода, из одних и тех же типоразмеров трубных элементов одинаковой геометрической формы - это ширмы испарительные 2 и ширмы пароперегревательные 3. Каждая ширма состоит из ряда труб, близко расположенных относительно друг друга в одной плоскости. Вне газохода котла испарительные ширмы имеют входные и выходные коллектора 4 и 5. У пароперегревательных ширм вверху расположены входные и выходные коллектора 6 и 7, а внизу находятся перепускные коллектора 8, в которых перегретый пар меняет направление своего движения: опускное на подъемное. Из барабана котла 9 выходят трубы опускные 10, которые соединены с входными коллекторами 4 испарительных ширм. Барабан котла соединен с выходными коллекторами 5 испарительных ширм трубами отводящими 11. Пароперегревательные ширмы соединены с барабаном котла трубами подводящими 12. Выходные коллектора 7 ширм пароперегревательных соединены с трубами 13. Вверху газохода котла 14 находится входное окно 15, внизу газохода - выходное окно 16. Конфигурацию газохода формируют ограждающие стены 17.Convective package 1 consists of evaporation and superheater heating surfaces formed, from the gas duct side, from the same standard sizes of pipe elements of the same geometric shape - these are evaporative screens 2 and steam overheating screens 3. Each screen consists of a series of pipes closely located relative to each other in one plane. Outside the boiler gas duct, evaporation screens have inlet and outlet manifolds 4 and 5. At superheater screens, inlet and outlet manifolds 6 and 7 are located at the top, and overflow manifolds 8 are located at the bottom, in which superheated steam changes its direction of movement: lowering to lifting. From the drum of the boiler 9 exit pipes 10, which are connected to the input manifolds 4 of the evaporation screens. The boiler drum is connected to the outlet manifolds 5 of the evaporation screens by the exhaust pipes 11. The steam superheater screens are connected to the boiler drum by the supply pipes 12. The output manifolds 7 of the steam superheater screens are connected to the pipes 13. At the top of the boiler duct 14 is the inlet window 15, at the bottom of the duct - the exit window 16. Configuration gas duct form the enclosing walls 17.

В конвективном пакете 1 внутри газохода котла происходит теплопередача от греющих газов к среде, находящейся внутри ширм испарительных 2 и ширм пароперегревательных 3. Греющие газы поступают в газоход котла 14 через входное окно 15 и покидают газоход через выходное окно 16. Вода к ширмам испарительным поступает из барабана котла 9 по трубам опускным 10. Образующаяся в ширмах испарительных пароводяная смесь в результате естественной циркуляции сбрасывается по трубам отводящим 11 в барабан котла. Отсепарированный в барабане насыщенный пар по трубам подводящим 12 поступает в ширмы Пароперегревательные, из которых перегретый пар направляется к потребителю по трубам 13.In convective package 1, heat transfer from the heating gases to the medium inside the evaporation screens 2 and steam overheating screens 3 occurs inside the boiler’s flue. The heating gases enter the flue of the boiler 14 through the inlet 15 and leave the flue through the outlet 16. the boiler drum 9 through the lowering pipes 10. The steam-water mixture formed in the evaporator screens as a result of natural circulation is discharged through the pipes leading 11 to the boiler drum. The saturated steam separated in the drum through the supply pipes 12 enters the Steam superheater screens, from which superheated steam is sent to the consumer through the pipes 13.

В случае необходимости в представленной конструкции конвективного пакета увеличение поверхности нагрева пароперегревателя достигается за счет того, что требуемое для этой цели количество ширм испарительных будет преобразовано в пароперегревательную поверхность. В качестве примера на фиг.5 изображен конвективный пакет, в котором, по сравнению с конвективным пакетом, изображенном на фиг.1, поверхность пароперегревателя увеличена за счет подключения к нему одной ширмы испарительной. Для этого ширма испарительная отсоединяется от труб опускных 10 и от труб отводящих 11. При этом осуществляется замена (реконструкция) верхнего и нижнего коллекторов 4 и 5 на коллектора, аналогичные коллекторам ширм пароперегревательных 6, 7 и 8. Реконструированная таким образом вне газохода котла бывшая ширма испарительная включается в пароперегревательный тракт котла. Уменьшение поверхности нагрева пароперегревателя производится в обратном порядке. При необходимости поддержание достаточных по условиям надежности скоростей пара внутри труб ширм возможно, например, за счет увеличения или уменьшения количества ходов пара.If necessary, in the present design of the convective package, an increase in the heating surface of the superheater is achieved due to the fact that the number of evaporative screens required for this purpose will be converted into a superheater. As an example, figure 5 shows a convective package in which, in comparison with the convective package shown in figure 1, the surface of the superheater is increased by connecting one evaporative screen to it. For this, the evaporation screen is disconnected from the downcomer pipes 10 and from the outlet pipes 11. At the same time, the upper and lower collectors 4 and 5 are replaced (reconstructed) with collectors similar to the collectors of superheater screens 6, 7 and 8. The former screen reconstructed outside the boiler duct Evaporative is included in the boiler superheater. The reduction of the heating surface of the superheater is performed in the reverse order. If necessary, maintaining sufficient steam conditions under the conditions of reliability inside the pipe screens is possible, for example, by increasing or decreasing the number of steam strokes.

Источник информации:The source of information:

1. Александров В.Г. «Паровые котлы средней и малой мощности». Москва-Ленинград, изд. «Энергия», 1966 г., стр.37, рис.1-15 и стр.40, рис.1-18.1. Alexandrov V.G. "Steam boilers of medium and low power." Moscow-Leningrad, ed. “Energy”, 1966, p. 37, fig. 1-15 and p. 40, fig. 1-18.

Claims

The convective package of the boiler duct, which is a single volumetric design with clearly defined boundaries, consisting of pipe elements of heating surfaces for various functional purposes, characterized in that the heating surface of the convective package completely or partially consists of tube elements, which are sections of pipes limited by the internal dimensions of the boiler duct the same geometric shape, the same sizes of which form heating surfaces of various functional purposes Nij.