RU2506493C2 - Steam generation method - Google Patents

Steam generation method Download PDF

Info

Publication number
RU2506493C2
RU2506493C2 RU2012104183/06A RU2012104183A RU2506493C2 RU 2506493 C2 RU2506493 C2 RU 2506493C2 RU 2012104183/06 A RU2012104183/06 A RU 2012104183/06A RU 2012104183 A RU2012104183 A RU 2012104183A RU 2506493 C2 RU2506493 C2 RU 2506493C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
solid
boiler
heat carrier
coolant
Prior art date
Application number
RU2012104183/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012104183A (en
Inventor
Владимир Юрьевич Мелешко
Валерий Александрович Карелин
Владимир Олегович Грек
Юрий Леонидович Краснобаев
Original Assignee
Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ filed Critical Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ
Priority to RU2012104183/06A priority Critical patent/RU2506493C2/en
Publication of RU2012104183A publication Critical patent/RU2012104183A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2506493C2 publication Critical patent/RU2506493C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

FIELD: heating.
SUBSTANCE: invention refers to heat engineering and can be used for steam generation in different industries. A method of steam generation in a fire-tube boiler with through vertical tubes for solid hot heat carrier flows consists in the fact that hot bulk heat carrier in the form of a heated circulating flow is extracted from a heat source, for example from a furnace with a fluidised bulk material bed, and supplied through a distributor located above the boiler to extended inlets of through vertical tubes so that downward gravity flows that are in thermal contact with tube walls are formed. Gravity flows of solid heat carries provide high heat release coefficients from solid heat carriers to tube walls and high heat flows to boiler water. As a result of internal mixing of solid bulk heat carrier, the tubes constricting towards the outlet create uniform heat carrier temperature distribution throughout the tube cross section. Constricted tube outlets in the boiler lower part are connected to a solid heat carrier flow control of a damper type.
EFFECT: invention will allow increasing heat release efficiency.
3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для получения пара в технологических целях в различных отраслях промышленности и в жилищно-коммунальном комплексе, например в электрификации и теплоснабжении малых населенных пунктов.The invention relates to a power system and can be used to produce steam for technological purposes in various industries and in the housing and communal complex, for example, in electrification and heat supply of small settlements.

По своей производительности паровые котлы разделяются на агрегаты высокой, средней и малой мощности. Паровые котлы высокой и средней мощности являются водотрубными котлами, в которых парогенерация осуществляется во множестве трубок, обтекаемых горячими газообразными продуктами сгоранияAccording to their performance, steam boilers are divided into units of high, medium and low power. High- and medium-capacity steam boilers are tube-type boilers in which steam is generated in a variety of tubes flowing around hot gaseous products of combustion

Современной тенденцией развития энергетики является диверсификация теплоснабжения путем строительства мини-ТЭЦ. Небольшие энергоустановки для комбинированного производства тепловой и электрической энергии могут создаваться в небольших поселках, на промышленных предприятиях, в агропромышленных комплексах и даже в отдельно стоящих больших домах и общественных зданиях. Типичная мини-ТЭЦ может иметь номинальную мощность порядка 10-15 МВт. Паровые котлы таких мини-ТЭЦ могут работать на местных горючих материалах по схемам с псевдоожиженным слоем, обеспечивающим высокую полноту сгорания и экологическую чистоту (Труды Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: состояние, проблемы, перспективы», Оренбург, ИПГ ГОУ ОГУ, 2010, стр.47-50).A modern trend in the development of energy is the diversification of heat supply through the construction of mini-CHPs. Small power plants for the combined production of heat and electricity can be created in small towns, industrial enterprises, in agro-industrial complexes and even in separate large houses and public buildings. A typical mini-CHP may have a rated capacity of about 10-15 MW. Steam boilers of such mini-CHP plants can operate on local combustible materials according to fluidized-bed schemes that ensure high completeness of combustion and environmental cleanliness (Proceedings of the All-Russian Scientific and Technical Conference "Energy: State, Problems, Prospects", Orenburg, IPG GOU OGU, 2010, pg. 47-50).

Исторически парогенераторы малой мощности изготовляли по типу жаротрубных или дымогарных котлов. В 20 веке они получили широкое распространение на паровых локомобилях, паровозах и судовых установках. Так как в водяном объеме котла невозможно расположить большое число жаровых труб и дымогарных труб, то максимальная единичная мощность таких агрегатов была крайне ограниченной, что в основном и вызвало сокращение их производства (А.П. Ковалев, Н.С. Лелеев, Т.В. Виленский. Парогенераторы. Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 376 с.).Historically, low power steam generators have been manufactured as fire tube or smoke boiler. In the 20th century, they were widely used in steam locomotives, steam locomotives and ship installations. Since it is impossible to locate a large number of flame tubes and smoke tubes in the boiler’s water volume, the maximum unit capacity of such units was extremely limited, which mainly caused a reduction in their production (A.P. Kovalev, N.S. Leleev, T.V. Vilensky. Steam generators. Textbook for high schools. - M.: Energoatomizdat, 1985. - 376 p.).

Известны котлы вертикального исполнения, содержащие корпус с водяным и паровым объемами, охватывающими жаровую камеру преимущественно с опускными дымогарными трубами, расположенными в водяном объеме корпуса [1]. Для увеличения длины пути газообразных продуктов сгорания внутри водяного объема котла применяли дымогарные трубы с нисходящим и восходящими потоками [2].Known boilers of vertical design, comprising a housing with water and steam volumes, covering the fire chamber mainly with lowering smoke tubes located in the water volume of the housing [1]. To increase the path length of the gaseous products of combustion inside the boiler water volume, smoke tubes with downward and upward flows were used [2].

Использованные возможности повышения удельной паропроизводительности включали применение гофрированных дымовых труб [3] и дымовых труб с турбулизирующими вставками или спиральными намотками, повышающими коэффициент теплоотдачи от газообразных продуктов сгорания к стенке трубы [4].The opportunities used to increase the specific steam productivity included the use of corrugated chimneys [3] and chimneys with turbulizing inserts or spiral windings that increase the heat transfer coefficient from gaseous products of combustion to the pipe wall [4].

Общим недостатком известных конструкций котлов с дымогарными или жаровыми трубами является низкая удельная паропроизводительность, высокий удельный расход металла (1 кг металла на 1 кг пара) и большое число различных соединений, что сказывалось на общей надежности и ресурсе конструкций.A common disadvantage of the known designs of boilers with smoke or heat pipes is the low specific steam capacity, high specific metal consumption (1 kg of metal per 1 kg of steam) and a large number of different compounds, which affected the overall reliability and service life of the structures.

Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является способ парогенерации, в соответствии с которым внутри котла в виде вертикальной водяной емкости размещают транспортную жаровую трубу для продуктов сгорания из источника тепла в форме верхней огневой коробки, проходящую вертикально в нижнюю придонную часть котла до раздаточного коллектора горячих продуктов сгорания. Раздаточный коллектор газовой связью соединяют с вертикальными жаровыми трубами, образующими поверхности нагрева внутри котла, с восходящими потоками и свободным истечением на верхней стенке котла. Раздаточный коллектор снабжают регулятором-распределителем потока горячих продуктов сгорания по поверхностям нагрева вертикальных жаровых труб и перепуска доли продуктов сгорания с начальной температурой в средние по высоте части этих труб. Стенки вертикальных жаровых труб, образующие границы раздела между потоками продуктов сгорания и водой в паровом котле, выполнены из гофрированных листов для увеличения площади поверхностей нагрева [3].The closest in technical essence and adopted as a prototype is a method of steam generation, according to which a transport heat pipe for combustion products from a heat source in the form of an upper fire box is placed inside the boiler in the form of a vertical water tank, extending vertically into the lower bottom of the boiler to the distributor hot combustion products. The distribution manifold is connected by gas communication with vertical heat pipes forming heating surfaces inside the boiler, with upward flows and free outflow on the upper wall of the boiler. The distributing manifold is equipped with a regulator-distributor of the flow of hot combustion products along the heating surfaces of the vertical flame tubes and bypassing the fraction of combustion products with an initial temperature in the middle parts of these pipes. The walls of the vertical flame tubes forming the interface between the flows of combustion products and water in the steam boiler are made of corrugated sheets to increase the area of the heating surfaces [3].

Недостатком способа и реализованной конструкции являются сложная форма поверхностей нагрева, необходимость экранирования поверхностей нагрева в верхней части от перегрева горячими газами, перепуск доли горячего газа на участках каналов вниз по потоку для повышения температуры частично остывших газов. Необходимость иметь развитую поверхность нагрева обусловлена низким коэффициентом теплоотдачи от газа как теплоносителя к поверхностям нагрева, порядка 5-10 Вт/м2 °С, и низкой объемной плотностью энергии продуктов сгорания при атмосферном давлении, порядка 0,2-0,5 МДж/м3. Опасность перегрева или прогара стенки в верхней части котла, где осуществляется теплообмен с паровой фазой, может быть связана с высокой начальной температурой продуктов сгорания с избытком окислителя. Отсутствие поджатия теплоносителя на выходе из вертикальных труб снижает тепловой к.п.дThe disadvantage of the method and the implemented design is the complex shape of the heating surfaces, the need to shield the heating surfaces in the upper part from overheating by hot gases, bypassing the proportion of hot gas in the channel sections downstream to increase the temperature of the partially cooled gases. The need to have a developed heating surface is due to the low coefficient of heat transfer from gas as a heat carrier to the heating surfaces, of the order of 5-10 W / m 2 ° C, and low volumetric energy density of the combustion products at atmospheric pressure, of the order of 0.2-0.5 MJ / m 3 . The danger of overheating or burnout of the wall in the upper part of the boiler, where heat is exchanged with the vapor phase, can be associated with a high initial temperature of the combustion products with an excess of oxidizing agent. The absence of preloading of the coolant at the outlet of vertical pipes reduces the thermal efficiency

Решаемой технической задачей является способ генерации пара в котле малой мощности с упрощенной конструкцией, уменьшенными габаритами за счет повышения коэффициента теплоотдачи, без тепловых потерь с отводимым теплоносителем и без опасности перегрева или прогара.The technical problem to be solved is a method for generating steam in a low-power boiler with a simplified design, reduced dimensions due to an increase in the heat transfer coefficient, without heat loss with the removed heat carrier and without the risk of overheating or burnout.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в способе генерации пара в котле в виде вертикальной водяной емкости путем нагрева и испарения воды за счет подвода тепла через стенки жаровых труб от теплоносителя, поступающего из внешнего источника тепла, включающий пропускание потока теплоносителя вниз по жаровым трубам с развитыми тепловоспринимающими поверхностями до придонного в котле регулятора расхода теплоносителя и подачу водного потока в вертикальную водяную емкость с последующим отводом образовавшегося пара через верхний патрубок, применяют циркулирующий нагретый сыпучий твердый материал в качестве теплоносителя, который извлекают из внешнего источника тепла и через верхний распределитель над котлом подают в расширенные входы сквозных радиально сходящихся к выходу вертикальных жаровых труб с возникновением гомогенизирующихся гравитационных течений сыпучего твердого теплоносителя, регулируют скорости гравитационных течений сыпучего твердого теплоносителя в трубах после выхода из вертикальных жаровых труб с помощью общего шибера, собирают охлажденный вследствие теплообмена с водой сыпучий твердый теплоноситель и возвращают сыпучий твердый теплоноситель во внешний источник тепла по схеме рециркуляции. Внешним источником тепла является топочное устройство с псевдоожиженным слоем твердого сыпучего теплоносителя. Сыпучим твердым теплоносителем является природный песок.The solution of the technical problem is achieved by the fact that in the method of generating steam in the boiler in the form of a vertical water tank by heating and evaporating water by supplying heat through the walls of the heat pipes from the heat carrier coming from an external heat source, including passing the heat carrier flow down the heat pipes with developed heat-absorbing surfaces to the bottom of the regulator of the flow of coolant in the boiler and the flow of water into a vertical water tank with subsequent removal of the generated steam Through the upper nozzle, a circulating heated loose solid material is used as a heat carrier, which is removed from an external heat source and fed through the upper distributor above the boiler to the expanded inlets of the through vertical fire tubes converging radially converging to the exit with the appearance of homogenizing gravitational flows of a loose solid heat carrier, and the gravity flows of loose solid coolant in the pipes after exiting the vertical flame tubes using a common gate the free flowing solid heat carrier cooled by water heat exchange is shredded and the free flowing solid heat transfer agent is returned to an external heat source according to the recirculation scheme. An external heat source is a fluidized-bed combustion device of a solid, free-flowing heat transfer medium. Loose solid heat carrier is natural sand.

Сравнительный анализ существенных признаков прототипа и предлагаемого способа показывает, что отличительным признаками предложения являются те, в соответствии с которыми:A comparative analysis of the essential features of the prototype and the proposed method shows that the distinguishing features of the proposal are those in accordance with which:

- в качестве теплоносителя применяют циркулирующий нагретый сыпучий твердый материал;- as a coolant used circulating heated bulk solid material;

- направляют нагретый сыпучий твердый теплоноситель в режиме гравитационного течения в вертикальные сквозные жаровые трубы;- direct the heated loose solid coolant in the gravitational flow mode into the vertical through flame tubes;

- используют вертикальные сквозные жаровые трубы, радиально сходящиеся к выходу;- use vertical through heat pipes, radially converging to the exit;

- регулируют скорость гравитационного течения сыпучего твердого теплоносителя по вертикальным жаровым трубам после выхода из жаровых труб с помощью шибера;- regulate the speed of the gravitational flow of granular solid coolant through the vertical flame tubes after exiting the flame tubes with a gate;

- собирают охлажденный сыпучий твердый теплоноситель для рециркуляции.- collect the cooled loose solid heat carrier for recycling.

Сущность настоящего изобретения будет более понятна из рассмотрения фигур чертежа, где фиг.1 представляет схему устройства для реализации способа, и следующего примера выполнения способа.The essence of the present invention will be more clear from a consideration of the figures of the drawing, where Fig.1 is a diagram of a device for implementing the method, and the following example of the method.

Как показано на фиг.1, парогенератор содержит цилиндрический корпус 1 с верхней и нижней трубными досками 2 и 3, патрубок подвода питательной воды 4 и патрубок отвода пара 5 с предохранительным и запорными клапанами (не показаны). Внутри корпуса 1 смонтированы жаровые трубы 6, имеющие сверху вход 7 и снизу выход 8. Жаровые трубы располагают предпочтительно равномерно по площади поперечного сечения корпуса 1. Над верхней трубной доской 2 расположен распределитель 9, обеспечивающий равномерное поступление нагретого сыпучего твердого теплоносителя (А) во все жаровые трубы. В распределитель 9 нагретый твердый сыпучий теплоноситель отбирают из внешнего источника тепла, например, из аккумулятора тепла солнечного коллектора (WO 2009/1291170), или из накопителя сыпучего твердого теплоносителя, отводимого из топки с псевдоожиженным слоем (US 6554061). Ниже трубной доски 3 устанавливают регулятор 10 общего расхода охлажденного сыпучего твердого теплоносителя (В), например, типа шибера со скользящим запорным элементом. Жаровые трубы 6 выполняют круглого сечения с радиальным схождением к выходу 8.As shown in FIG. 1, the steam generator comprises a cylindrical body 1 with upper and lower tube boards 2 and 3, a feed water supply pipe 4 and a steam discharge pipe 5 with safety and shut-off valves (not shown). Inside the casing 1, the heat pipes 6 are mounted, having an inlet 7 at the top and an outlet 8 at the bottom. The heat pipes are preferably arranged uniformly over the cross-sectional area of the housing 1. A distributor 9 is located above the upper tube board 2, which ensures a uniform flow of heated bulk solid coolant (A) to all flame tubes. In the distributor 9, the heated solid bulk heat carrier is taken from an external heat source, for example, from a solar collector heat accumulator (WO 2009/1291170), or from a bulk solid storage tank discharged from a fluidized bed furnace (US 6554061). Below the tube plate 3, a regulator 10 is installed for the total flow rate of the cooled bulk solids (B), for example, a gate type with a sliding shut-off element. The flame tubes 6 perform a circular cross section with a radial convergence to the exit 8.

При работе нагретый сыпучий твердый теплоноситель с температурой 800-850°С непрерывно поступает под действием гравитационных сил через распределитель 9 на входы 7 жаровых труб. Внутри жаровой трубы течение определяется механикой сыпучей среды, а теплоотдача к стенке жаровой трубы зависит от типа сыпучего материала, размера частиц, скорости течения, диаметра трубы. Показано, что в канале диаметром 13,8 мм при скорости течения 13,7 см/с материала с размером частиц 177-250 мкм может быть получен коэффициент теплоотдачи более 800 Вт/м2 °С (Nietert R.E., Abdel-Khalik S.I. Heat-Transfer Characteristics of Flowing and Stationary Particle-Bed - Type Fusion-Reactor Blankets. Vol.2. (Nietert Thesis of PhD. Nuclear Engineering. 1982. University of Visconsin, 1983, 282 pp.). Объемная плотность тепловой энергии в засыпках сыпучих твердых теплоносителей составляет 1,5-3 ГДж/м3, что позволяет иметь жаровые трубы малого диаметра с высоким запасом передаваемого воде тепла.During operation, a heated loose solid coolant with a temperature of 800-850 ° C is continuously supplied under the action of gravitational forces through a distributor 9 to the inlets 7 of the flame tubes. Inside the flame tube, the flow is determined by the mechanics of the granular medium, and the heat transfer to the wall of the flame tube depends on the type of granular material, particle size, flow rate, and pipe diameter. It was shown that in a channel with a diameter of 13.8 mm at a flow rate of 13.7 cm / s of material with a particle size of 177-250 μm, a heat transfer coefficient of more than 800 W / m 2 ° C can be obtained (Nietert RE, Abdel-Khalik SI Heat- Transfer Characteristics of Flowing and Stationary Particle-Bed - Type Fusion-Reactor Blankets. Vol.2. (Nietert Thesis of PhD. Nuclear Engineering. 1982. University of Visconsin, 1983, 282 pp.). Bulk density of thermal energy in bulk solids heat carriers is 1.5-3 GJ / m 3 , which allows to have small diameter flame tubes with a high supply of heat transferred to water.

Общий коэффициент теплопередачи (k) в системе сыпучий твердый теплоноситель - стенка жаровой трубы - вода определяетсяThe total heat transfer coefficient (k) in the system of loose solid heat carrier - the wall of the flame tube - water is determined

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где α1 - коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к воде;where α 1 is the heat transfer coefficient from the pipe wall to the water;

δ - толщина стенки;δ is the wall thickness;

λст - коэффициент теплопроводности материала стенки;λ article - thermal conductivity of the wall material;

α2 - коэффициент теплоотдачи от сыпучего твердого теплоносителя к стенке.α 2 - heat transfer coefficient from a loose solid coolant to the wall.

При расчете парогенератора как теплообменника с противоположно направленными потоками воды и сыпучего твердого теплоносителя находят среднелогарифмический температурный напор при заданных температурах обменивающихся теплом сред на входе и на выходе, и при заданной полезной тепловой мощности твердого сыпучего теплоносителя и водяного пара находят необходимую площадь поверхности нагрева.When calculating a steam generator as a heat exchanger with oppositely directed flows of water and a loose solid heat carrier, the average logarithmic temperature head is found at given temperatures of heat exchanging media at the inlet and at the outlet, and at a given useful thermal power of the solid bulk coolant and water vapor, the required heating surface area is found.

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где Q - полезная тепловая мощность, кВт;where Q is the net thermal power, kW;

k - коэффициент теплопередачи в теплообменнике;k is the heat transfer coefficient in the heat exchanger;

Figure 00000003
- среднелогарифмический температурный напор (Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. М. - Л.: Машгиз, 1957, стр.335-337).
Figure 00000003
- average logarithmic temperature head (Kutateladze S.S. Fundamentals of the theory of heat transfer. M. - L .: Mashgiz, 1957, pp.335-337).

Малые значения α2, как и в случае использования газообразного теплоносителя, будут приводить к малым значениям коэффициента k и, как следствие, к повышенным значениям площади поверхности нагрева.Small values of α 2 , as in the case of the use of a gaseous coolant, will lead to small values of the coefficient k and, as a result, to increased values of the heating surface area.

В расчетном случае твердый сыпучий теплоноситель отдает заданное количество тепловой энергии внутри парогенератора. Это может быть достигнуто в случае равномерного распределения по сечению температур внутри гравитационного потока сыпучего твердого теплоносителя в жаровой трубе. Вследствие сравнительно низкой теплопроводности сыпучего твердого теплоносителя и недостаточного перемешивания в цилиндрической трубе возникает нерасчетная теплоотдача теплоносителя.In the calculated case, the solid bulk coolant gives off a predetermined amount of thermal energy inside the steam generator. This can be achieved in the case of uniform distribution over the cross section of the temperature inside the gravitational flow of granular solid coolant in the flame tube. Due to the relatively low thermal conductivity of the free flowing solid coolant and insufficient mixing in the cylindrical pipe, non-calculated heat transfer of the coolant occurs.

Проведенные исследования показывают, что коническая или клинообразная часть бункера обеспечивает гомогенизацию содержащегося в них сыпучего материала при истечении. Вывод сделан на основании исследования гидродинамики и процесса усреднения высококонцентрированной гранулированной хорошо сыпучей среды в вертикальном сужающемся канале на основе модели степенной жидкости. учитывающий скольжение частиц по твердой поверхности. Достоверность предложенной модели была проверена сопоставлением расчетного распределения скорости среды с опытными данными (Шваб А.В., Марценко М.С. Исследование движения плотного слоя гранулированной среды и процесса смешения в сужающемся канале // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика, 2010, №4(12), стр.123-130).Studies have shown that the conical or wedge-shaped part of the hopper ensures the homogenization of the bulk material contained in them upon expiration. The conclusion is drawn on the basis of the study of hydrodynamics and the averaging process of a highly concentrated granular well-flowing medium in a vertical tapering channel based on a power-fluid model. taking into account the sliding of particles on a solid surface. The reliability of the proposed model was verified by comparing the calculated distribution of the medium velocity with the experimental data (Shvab A.V., Martsenko M.S., Investigation of the motion of a dense layer of a granular medium and the mixing process in a narrowing channel // Tomsk State University Journal. Mathematics and Mechanics, 2010, No. 4 (12), pp. 123-130).

Численные эксперименты показали, что в начале гравитационного выпуска сыпучего материала происходит деформация материала без образования линий скольжения. Далее, в процессе движения материала, локализация деформаций происходит по дискретной схеме, образуя глобальные линии скольжения, разбивающие материал на отдельные блоки. Линии скольжения проявляются сначала в нижней части канала, а затем распространяются выше и выходят на свободную поверхность. На конечных стадиях выпуска материал сильно перемешивается вблизи выпускного отверстия (Лавриков С.В., Микенина О.А. О расчете течения сыпучей среды в сходящихся каналах. 22-я Всероссийская конференция по численным методам решения задач теории упругости и пластичности, 4-7 июля 2011 г., Барнаул).Numerical experiments showed that at the beginning of the gravitational release of bulk material, the material is deformed without the formation of slip lines. Further, during the movement of the material, the localization of deformations occurs according to a discrete scheme, forming global slip lines that divide the material into separate blocks. The slip lines appear first in the lower part of the channel, and then extend higher and reach the free surface. At the final stages of release, the material is strongly mixed near the outlet (Lavrikov S.V., Mikenina O.A. On the calculation of the flow of granular medium in converging channels. 22nd All-Russian Conference on Numerical Methods for Solving Problems of the Theory of Elasticity and Plasticity, July 4-7 2011, Barnaul).

Выполнение сквозных жаровых труб с круговыми радиально сходящимися к выходу проточными трактами обеспечивает перемешивание зернистой среды в трубе и снижение нерасчетности по теплоотдаче.The implementation of end-to-end flame tubes with circular flow paths radially converging towards the outlet ensures mixing of the granular medium in the tube and a reduction in heat transfer unaccounted for.

Генерируемый пар с повышенными характеристиками получают с помощью дополнительной установки в паровом объеме котла наружных кольцевых ребер на жаровых трубах (не показаны) для увеличения поверхности теплообмена и каплеотбойника в нижней части парового объеме (не показан).Generated steam with improved characteristics is obtained by using an additional installation in the steam volume of the boiler of the outer annular ribs on flame tubes (not shown) to increase the heat exchange surface and the droplet eliminator in the lower part of the steam volume (not shown).

Компактные паровые котлы малой мощности упрощенной конструкции предназначены для мини-ТЭЦ, применяющих топки с псевдоожиженным слоем зернистого теплоносителя, обеспечивающие высокую полноту сгорания местных топлив, температуру на уровне 800-850°С и экологическую чистоту эксплуатации. При такой температуре образуется незначительное количество оксидов азота. Уже получили распространение котлоагрегаты с кипящим слоем, предназначенные для сжигания разнообразных древесных отходов. Котлоагрегат с предтопком кипящего слоя обеспечивает эффективное, экономичное и экологически безопасное сжигание высоковлажного и низкокалорийного топлива, обладает высоким КПД (85-90%).Compact steam boilers of low power of a simplified design are designed for mini-thermal power plants that use fluidized-bed furnaces of a granular coolant, providing high completeness of combustion of local fuels, a temperature of 800-850 ° C and environmental cleanliness of operation. At this temperature, a small amount of nitrogen oxides is formed. Fluidized bed boilers designed to burn a variety of wood waste have already gained popularity. A boiler unit with a preheating fluidized bed provides efficient, economical and environmentally friendly burning of high-moisture and low-calorific fuel, has a high efficiency (85-90%).

Котлоагрегаты с кипящим слоем (псевдоожиженным слоем) и погруженными в этот слой парогенерирующими трубками или тепловоспринимающими мембранными устройствами с трубками характеризуются повышенным эрозионным износом материала этих узлов, поскольку эрозионный износ пропорционален квадрату скорости частиц в псевдоожиженном слое (Шманев В.А., Шулепов А.П., Мещеряков А.В. Струйная гидроабразивная обработка деталей ГТД. М.: Машиностроение, 1995. - 144 с., стр.8-9). В зависимости от режима и размеров частиц, скорости течения в псевдоожиженном слое могут составлять 1-10 м/с. В предлагаемом способе парогенерации с гравитационным течением сыпучего твердого теплоносителя скорости течения составляют 0,01-0,3 м/с. Поэтому целесообразна конструкция котлоагрегата с отводом сыпучего твердого теплоносителя из псевдоожиженного слоя по схеме с циркуляцией его через парогенератор или котел в режиме гравитационного течения с последующим возвратом в псевдоожиженный слой (US 5014552. 1991).Boilers with a fluidized bed (fluidized bed) and steam generating tubes immersed in this layer or heat-sensing membrane devices with tubes are characterized by increased erosion wear of the material of these nodes, since erosion wear is proportional to the square of the particle velocity in the fluidized bed (Shmanev V.A., Shulepov A.P. ., Meshcheryakov A.V. Jet waterjet machining of gas turbine engine parts.M .: Mashinostroenie, 1995. - 144 p., Pp. 8-9). Depending on the mode and particle size, the flow velocity in the fluidized bed can be 1-10 m / s. In the proposed method of steam generation with a gravitational flow of a loose solid heat carrier, the flow rates are 0.01-0.3 m / s. Therefore, it is advisable to design a boiler unit with the removal of granular solid coolant from the fluidized bed according to the scheme with its circulation through the steam generator or boiler in the gravitational flow mode and then returned to the fluidized bed (US 5014552. 1991).

Компактные паровые котлы малой мощности упрощенной конструкции также рассчитаны на применение в установках утилизации горючих и взрывчатых материалов для извлечения энергетических ресурсов. Процесс парогенерации является заключительной стадией циркуляции твердого сыпучего теплоносителя в замкнутом контуре системы массовой утилизации артиллерийских боеприпасов путем выжигания взрывчатого снаряжения с использованием технологий псевдоожижения и с извлечением энергетических ресурсов взрывчатого снаряжения в виде генерации пара для питания малой паротурбинной ТЭЦ или для получения синтезгаза из биоотходов.Compact steam boilers of low power of a simplified design are also designed for use in installations for the utilization of combustible and explosive materials to extract energy resources. The process of steam generation is the final stage of circulation of solid bulk coolant in a closed circuit of the system for the mass disposal of artillery ammunition by burning explosive equipment using fluidization technologies and extracting the energy resources of explosive equipment in the form of steam generation to power a small steam-turbine thermal power station or to obtain synthesis gas from a biowaste.

Источники, принятые во вниманиеSources taken into account

1. Авт. свид. SU 1250770. С.Е. Морозов. Котел. 1986.1. Auth. testimonial. SU 1250770. S.E. Morozov. Boiler. 1986.

2. RU 2032852. Владимиров Р.А., Сергеенко А.П., Бищук В.Н., Лариошин В.В. Устройство для удаления шлама из вертикального котла. 1995.2. RU 2032852. Vladimirov R.A., Sergeenko A.P., Bishchuk V.N., Larioshin V.V. Device for removing sludge from a vertical boiler. 1995.

3. US 6076518. Klouda J., Botman M.J. Steam Generator. Rational GmbH, 2000.3. US 6076518. Klouda J., Botman M.J. Steam Generator. Rational GmbH, 2000.

4. RU 2197683. Петриков С.А., Серов Н.Б., Хованов Н.Н., Петров В.В. Дымогарная труба теплообменного аппарата. 2003.4. RU 2197683. Petrikov S.A., Serov N.B., Khovanov N.N., Petrov V.V. Smoke tube of a heat exchanger. 2003.

Claims (3)

1. Способ генерации пара, заключающийся в том, что в котле в виде вертикальной водяной емкости осуществляют нагрев и испарение воды за счет подвода тепла через стенки жаровых труб от теплоносителя, поступающего из внешнего источника тепла, включающий пропускание потока теплоносителя вниз по жаровым трубам с развитыми тепловоспринимающими поверхностями до придонного в котле регулятора расхода теплоносителя и подачу водного потока в вертикальную водяную емкость с последующим отводом образовавшегося пара через верхний патрубок, отличающийся тем, что применяют циркулирующий нагретый сыпучий твердый материал в качестве теплоносителя, который извлекают из внешнего источника тепла и через верхний распределитель над котлом подают в расширенные входы сквозных радиально сходящихся к выходу вертикальных жаровых труб с возникновением перемешивающихся гравитационных течений сыпучего твердого теплоносителя, регулируют скорости гравитационных течений сыпучего твердого теплоносителя в трубах после выхода из вертикальных жаровых труб с помощью общего шибера, собирают охлажденный вследствие теплообмена с водой сыпучий твердый теплоноситель и возвращают сыпучий твердый теплоноситель во внешний источник тепла по схеме рециркуляции.1. The method of generating steam, which consists in the fact that in the boiler in the form of a vertical water tank, water is heated and evaporated by supplying heat through the walls of the heat pipes from the heat carrier coming from an external heat source, including passing the heat carrier flow down the heat pipes with developed heat-sensing surfaces to the bottom of the boiler in the regulator of the flow of coolant and the flow of water into a vertical water tank with subsequent removal of the generated steam through the upper pipe, I distinguish Take advantage of the fact that they use circulating heated bulk solid material as a heat carrier, which is extracted from an external heat source and is fed through the upper distributor above the boiler to the expanded inlets of the through vertical fire tubes converging radially converging to the exit with the occurrence of mixing gravitational flows of the solid solid coolant, and the gravity flow of solid solid coolant in the pipes after exiting the vertical flame tubes using a common gate, collect cooling enny due to heat exchange with the water flowing solid particulate heat carrier and solid heat carrier is returned to the external source of heat recycling circuit. 2. Способ генерации пара по п.1, отличающийся тем, что внешним источником тепла является топочное устройство с псевдоожиженным слоем сыпучего твердого теплоносителя.2. The method of generating steam according to claim 1, characterized in that the external heat source is a furnace device with a fluidized bed of a loose solid coolant. 3. Способ генерации пара по п.1, отличающийся тем, что сыпучим твердым теплоносителем является природный песок. 3. The method of generating steam according to claim 1, characterized in that the loose solid heat carrier is natural sand.
RU2012104183/06A 2012-02-07 2012-02-07 Steam generation method RU2506493C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012104183/06A RU2506493C2 (en) 2012-02-07 2012-02-07 Steam generation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012104183/06A RU2506493C2 (en) 2012-02-07 2012-02-07 Steam generation method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012104183A RU2012104183A (en) 2013-08-20
RU2506493C2 true RU2506493C2 (en) 2014-02-10

Family

ID=49162388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012104183/06A RU2506493C2 (en) 2012-02-07 2012-02-07 Steam generation method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2506493C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1012000A1 (en) * 1981-04-06 1983-04-15 Государственный Научно-Исследовательский Энергетический Институт Им.Г.М.Кржижановского Regenerative heat exchanger
SU1317261A1 (en) * 1985-05-27 1987-06-15 Институт тепло- и массообмена им.А.В.Лыкова Regenerative heat exchanger
SU1733838A1 (en) * 1989-11-09 1992-05-15 Сибирский филиал Научно-производственного объединения "Техэнергохимпром" Boiler
US6076518A (en) * 1997-02-28 2000-06-20 Rational Gmbh Steam generator
RU2162584C2 (en) * 1999-03-05 2001-01-27 Федоренко Валентин Валентинович Air preheater for flue gas heat recovery

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1012000A1 (en) * 1981-04-06 1983-04-15 Государственный Научно-Исследовательский Энергетический Институт Им.Г.М.Кржижановского Regenerative heat exchanger
SU1317261A1 (en) * 1985-05-27 1987-06-15 Институт тепло- и массообмена им.А.В.Лыкова Regenerative heat exchanger
SU1733838A1 (en) * 1989-11-09 1992-05-15 Сибирский филиал Научно-производственного объединения "Техэнергохимпром" Boiler
US6076518A (en) * 1997-02-28 2000-06-20 Rational Gmbh Steam generator
RU2162584C2 (en) * 1999-03-05 2001-01-27 Федоренко Валентин Валентинович Air preheater for flue gas heat recovery

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012104183A (en) 2013-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108518666B (en) Pulverized coal boiler stable combustion system and method using coal as fuel
RU2013150959A (en) COMBUSTION CHAMBER, COMBUSTION METHOD, ELECTRICITY PRODUCTION DEVICE AND METHOD OF ELECTRICITY PRODUCTION ON SUCH DEVICE
Gaderer et al. Biomass fired hot air gas turbine with fluidized bed combustion
US11982442B2 (en) System and method for biomass combustion
Somova et al. Overview of foreign boiler designs for ultra supercritical (USC) boilers and prospects for development of USC power units in Russia
RU2506493C2 (en) Steam generation method
Liu et al. Simulation analysis of gas–solid flow characteristics and water evaporation in flue gas semi‐dry desulphurization process based on CPFD method
CN102563595A (en) Yellow phosphorus tail gas combustion heat recovery device
JPS5885310A (en) Combination cycle generating set with circulation type fluid bed heat transmission device
Elorf et al. Injection type effects on pulverized biomass (solid olive waste) combustion in a 50 kW combustor
JP2015044933A (en) Gasification gas generation system
Ryabov Development of the Circulating Fluidized Bed Combustion Technology: Studies of CFB Technology at VTI and the Justification for its Use in Russia1
CN201992617U (en) Recovery device for yellow phosphorus tail gas combustion heat energy
Fanelli et al. Heat exchanger design and optimization by using genetic algorithm for externally fired micro-turbine
AU2547892A (en) Method and device in the cooling of the circulating material in a fluidized-bed boiler
CN220355385U (en) Zero carbon emission power station boiler system
Guo et al. Operation experience and performance of the first 300MWe CFB boiler developed by DBC in China
RU2545113C2 (en) Solid fuel gas-turbine plant
CN220582402U (en) Coal-fired boiler with particle heating function for thermal power station
Zhang et al. NO x FORMATION AND EMISSION CHARACTERISTICS OF A 600 MW UNIT UNDER OFF-DESIGN CONDITIONS
CN105627285A (en) Biomass boiler
Ďurčanský et al. Fuel change possibilities in small heat source
Sheng et al. Heat-transfer study of external superheater of CFB incinerator
CN107325845B (en) Boiler primary air pulverized coal airflow gasification device for ignition and stable combustion of boiler
RU2578725C1 (en) Method for producing heat and fuel gas from finely dispersed fuel (organic) by burning or pyrolysis thereof using fluidised regenerative cells

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160208