КОНТАКТНЫЙ ПАРОГЕНЕРАТОР
CONTACT STEAM GENERATOR

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для получения пара.
Известна котельная установка, содержащая паровой котел, соединенный с газоходом и дымососом, питательный насос, связанный с котлом трубопроводом питательной воды, дутьевой вентилятор и дымовую трубу. [1].
К недостаткам известной котельной установки относятся громоздкость конструкции, обусловленной необходимостью отвода дымовых газов и загрязнение атмосферы продуктами сгорания топлива, что снижает ее экономическую и экологическую эффективность.
Более близким к предлагаемому изобретению является вихревой парогенератор, содержащий топку, выполненную в виде шарообразного корпуса, снабженного патрубком выхода пара, расположенную под ним водяную рубашку, снабженную патрубком входа питательной воды, и расположенную по центральной оси корпуса горелку, получение пара в котором осуществляется путем непосредственного контакта нагретой питательной воды с продуктами сгорания топлива [2].
Основными недостатками известного вихревого парогенератора являются необходимость проведения процесса горения при давлении, равном давлению пара, что обусловливает повышенные требования к конструкционным материалам, увеличивает вес устройства и не позволяет получать пар с высокими технологическими параметрами, использование в качестве теплообменной поверхности водяной рубашки, что ограничивает площадь теплообменной поверхности и не позволяет увеличить производительность по пару и выполнение топки в виде шара, что затрудняет равномерный обогрев ее поверхности и в сумме снижает эффективность парогенератора.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности контактного парогенератора.
Технический результат достигается в контактном парогенераторе, включающем топку, состоящую из корпуса, патрубки входа пара, входа питательной воды и расположенную по центральной оси корпуса горелку, тем, что внутри корпуса по окружности помещены экранные трубы, соединенные с верхним кольцевым коллектором, снабженным патрубком выхода питательной воды и нижним кольцевым коллектором, снабженным патрубком входа питательной воды, осесимметрично которому устроена горелка, причем экранные трубы и корпус выгнуты таким образом, что полость, образованная экранными трубами, повторяет конфигурацию факела пламени, образующегося в результате горения топлива в горелке, эжектор, циклон и питательный насос, при этом топка соединена своим выходным отверстием, образованным кольцом верхнего коллектора с приемной камерой эжектора, диффузор которого соединен с тангенциальным патрубком циклона, патрубок выхода обратной воды которого соединен через трубопровод обратной воды, трубопровод питательной воды и питательный насос с патрубком входа питательной воды в нижний коллектор топки, а патрубок выхода горячей воды из верхнего коллектора соединен трубопроводом с соплом эжектора.
На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого контактного парогенератора (КПГ), на фиг. 2 - разрез топки 1.
КПГ содержит: топку 1, состоящую из корпуса 2, внутри которого по окружности помещены экранные трубы 3, соединенные с верхним кольцевым коллектором 4, снабженным патрубком выхода питательной воды 5 и нижним кольцевым коллектором 6, снабженным патрубком входа питательной воды 7, осесимметрично которому устроена горелка 8, причем экранные трубы 3 и корпус 2 выгнуты таким образом, что полость, образованная экранными трубами 3, повторяет конфигурацию факела пламени Ф, образующегося в результате горения топлива в горелке 8; эжектор 9, состоящий из приемной камеры 10 с патрубком 11 и соплом 12, смесительной камеры 13 и диффузора 14; циклон 15, состоящий из цилиндрического корпуса 16 с коническим днищем 17, снабженных тангенциальным патрубком 18 и патрубком отвода воды 19, соответственно, внутри которого помещена центральная труба 20; питательный насос 21, при этом топка 1 соединена своим выходным отверстием, образованным кольцом верхнего коллектора 4 с приемной камерой 10 эжектора 9, диффузор которого 14 соединен с тангенциальным патрубком 18 циклона 15, патрубок отвода обратной воды 19 которого соединен через трубопровод обратной воды 22, трубопровод питательной воды 23 и питательный насос 21 с патрубком 7 нижнего коллектора 6 топки 1, а патрубок 5 соединен трубопроводом горячей воды 24 с соплом 12 патрубка 11 эжектора 9.
1
1
1
0
1
2
2
2
3
1
2
0
3
3
КПГ работает следующим образом. Питательный насос 21, создающий высокое давление P, через трубопровод питательной воды 23, патрубок 7 и нижний кольцевой коллектор 6 подает питательную воду в экранные трубы 3, которые равномерно обогреваются от факела Ф, из которых вода, нагретая до температуры кипения, поступает в верхний кольцевой коллектор 4, откуда через патрубок 5, трубопровод 24 и патрубок 11, соединенный с соплом 12, попадает в эжектор 9. В эжекторе 9, нагретая до температуры кипения Т при давлении Р с большой скоростью, струя питательной воды из сопла 12 попадает в смесительную камеру 13, создавая в приемной камере 10 разрежение, в результате которого продукты сгорания топлива (например, полученные при сгорании водорода окислением его чистым кислородом, пары воды при давлении Ри высокой температуре Т) из топки 1 попадают в приемную камеру 10 и далее в смесительную камеру 13. В смесительной камере 13 давление в струе воды снижается от P до Р, питательная вода смешивается и контактирует с продуктами сгорания из топки 1, интенсивно испаряясь, в результате снижения давления до Р и скоростного теплообмена с продуктами сгорания, а образовавшийся пар поступает в диффузор 14. В диффузоре 14 динамическое давление струи пара трансформируется в статическое, в результате чего давление пара на выходе из диффузора 14 поднимается от Р до Р, величина которого несколько меньше, чем P, но значительно больше чем Р и Р [3, с.68]. Полученный пар, проходя через циклон 15, освобождается от уносимых капель неиспарившейся воды и через центральную трубу 20 с давлением Р и температурой Т (без учета сопротивлений и теплопотерь в циклоне 15) направляется потребителю, а уловленная (обратная) вода из конического днища 17 через патрубок 19 и трубопровод обратной воды 22 поступает в трубопровод питательной воды 23, после чего цикл повторяется.
Количество и параметры пара, получаемого в контактном парогенераторе, зависят от количества и давления воды на выходе из сопла 12, создаваемой питательным насосом 21, теплопроизводительности горелки 8, площади поверхности экранных труб 2, теплового напряжения в топке 1 и технологических параметров эжектора 9.
Таким образом, предлагаемый КПГ обеспечивает получение пара без вывода продуктов сгорания из цикла и выброса их в окружающую среду с использованием технологических и конструктивных преимуществ эжектора, что увеличивает его эффективность.
Литература
1. А.С. СССР № 932103, М. кл. F22В 33/18, 1991.
2. А.с. СССР № 885699, М. кл. F22В 27/12, 29/06, 1981.
3. В.В.Харитонов и др. Вторичные теплоэнергоресурсы и охрана окружающей среды. - Минск: Выш. школа, 1988, 170 с.