КОНВЕКТИВНЫЙ ПАКЕТ ГАЗОХОДА КОТЛА
CONVECTIVE GAS DUCT BANK OF BOILER

Изобретение относится к котлостроению и может быть использовано при конструировании поверхностей нагрева в теплоэнергетике.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Источник информации:
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.