ГАЗОХОД ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ГАЗОВ

Полезная модель относится к области оборудования для энергетических установок и может быть использована для транспортирования и предварительной подготовки к сжиганию в котельном агрегате энергетической установки полученного в газогенераторе генераторного газа.
Известен газоход дуговой электропечи, состоящий из четырех сопряженных друг с другом участков, первый из которых выполнен изогнутым под углом не менее 60°С, с увеличением площади проходного сечения на выходе, в начале данного участка установлены водовоздушные форсунки, обеспечивающие распыление воды в полости газохода, в начале сопряженного с выходом первого участка второго участка установлены водовоздушные форсунки под углом 40° к паропылегазовому потоку, состыкованный со вторым участком третий участок имеет форму параллелепипеда и является шлакосборником, верхняя половина которого выполнена водоохлаждаемой, при этом в ней установлены водовоздушные форсунки, нижняя половина выполнена бетонной, а четвертый участок соединяет шлакосборник с рукавным фильтром и оснащен теплоизоляцией (см. патент РФ №2495344, кл. F27B 3/10, 2013 г.).
В результате анализа известного решения необходимо отметить, что использование данного газохода обеспечивает мокрую очистку пылегазовой смеси, снижение ее скорости за счет изогнутой формы газохода, а также снижение его температуры на выходе за счет использования вводимой в газоходный канал распыленной охлаждающей среды. Однако данный газоход может быть использован для транспортирования газов невысокой температуры (до 400°С), так как в его конструкции не предусмотрено использование теплоизолирующих материалов (теплоизолирован только четвертый участок), а также отсутствуют температурные компенсаторы, что может привести к деформированию газохода в процессе его эксплуатации.
Известен высокотемпературный газоход для хвостовых газов, состоящий из внутренних жаровых трубчатых секций, соединенных с возможностью осевого перемещения (телескопически) между собой и расположенных внутри корпуса с образованием полости между секциями труб и внутренней поверхностью корпуса, образованная полость заполнена теплоизоляционным материалом, жаровые трубы прикреплены к корпусу посредством гибких диафрагм, приваренных сплошным швом к трубчатым секциям и корпусу (см. патент РФ на полезную модель №3476, кл. F23J 11/00, 1997 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа выполнения известного газохода необходимо отметить, что телескопическое соединение секций труб обеспечивает компенсацию их температурных деформаций, наличие между корпусом и секциями труб теплоизоляционного материала позволяет снизить температуру нагрева корпуса в процессе транспортирования через него газа, однако при транспортировании через него газов, температурой выше 1000°С, теплоизоляционный материал не в состоянии предотвратить разогрев корпуса, что, учитывая отсутствие в конструкции газохода компенсаторов температурных деформаций, может привести к температурным деформациям корпуса. Отсутствие возможности охлаждения газов на выходе газохода не позволяет напрямую использовать газ для технических и технологических нужд. Все это значительно сокращает область использования известного газохода.
Техническим результатом настоящей полезной модели является расширение области применения газохода за счет обеспечения прохождения через него газов с высокой температурой, компенсации температурных деформаций газохода, а также за счет возможности регулирования температуры газа на выходе газохода.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в газоходе для высокотемпературных газов, состоящем из секций труб, соединенных между собой с возможностью осевого относительного перемещения и образующих газоходный канал, секции труб расположены внутри корпуса с образованием полости между ними и внутренней поверхностью корпуса, а в образованную полость помещен теплоизоляционный материал, новым является то, что к одному из торцов корпуса газохода пристыкован компенсатор температурных деформаций корпуса, выполненный в виде сильфона, а к другому торцу корпуса пристыкована дополнительная секция, выполненная в виде теплоизолированной трубы, полость которой сообщена с газоходным каналом, на трубе размещены форсунки, предназначенные для подачи в ее полость охлаждающей среды для охлаждения транспортируемого через газоход высокотемпературного газа, при этом средняя часть газохода может иметь изогнутую форму.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлен газоход, вид сбоку, частичный осевой разрез.
Газоход для высокотемпературных газов состоит из образующих газоходный канал для транспортирования газов секций труб 1, соединенных телескопически между собой. Телескопические соединения обеспечивают относительное осевое перемещение секций труб 1 в процессе эксплуатации газохода, что позволяет компенсировать температурные деформации секций и обеспечить их постоянную длину в собранном и встроенном в систему транспортирования газов состоянии. Секции 1 выполнены из жаропрочной стали.
Собранные секции труб 1 помещены в корпус 2 и расположены внутри корпуса с образованием полости между секциями труб 1 и внутренней поверхностью корпуса 2. Образованная полость заполнена теплоизоляционным материалом 3 (например, пенополиуретаном, материалом на основе базальтовых волокон, стеклянных микросфер и пр.). Для центрирования секций в полости корпуса предусмотрены проставки 4, расположенные в образованной полости между секциями труб 1 и корпусом 2.
К одному из торцов корпуса пристыкован торцом компенсатор 5 температурных деформаций, выполненный в виде сильфона, предпочтительно из металла. Компенсатор 5 обеспечивает компенсацию температурных деформаций корпуса 2 при прохождении через газоход высокотемпературного газа.
Весьма важно то, что компенсации температурных деформаций корпуса 2 и собранных секций 1 осуществляются независимо друг от друга. Это важно потому, что температуры из нагрева в процессе прохождения газов значительно отличаются, а следовательно, их температурные деформации значительно отличаются, поэтому их независимая компенсация позволяет полностью исключить такие явления, как, например, коробление газохода.
К другому торцу корпуса 1 пристыкована торцом дополнительная секция 6, выполненная в виде теплоизолированной трубы с теплоизоляционным покрытием 7 по ее наружной поверхности. Труба состыкована с корпусом таким образом, что ее отверстие сообщено с газоходным каналом, образованным секциями 1. На трубе размещены форсунки 8, предназначенные для подачи в полость трубы охлаждающей среды (например, воды) для охлаждения транспортируемого через газоход и канал трубы высокотемпературного газа.
Для снижения скорости транспортируемого газа в газоходе и уменьшения абразивного износа секций труб 1 средняя его часть выполнена изогнутой по дуге радиусом R.
На свободных торцах сильфона 5 и секции 6 имеются присоединительные фланцы 9 для монтажа газохода в систему транспортирования газа. Снаружи теплоизоляционное покрытие 7 закрыто кожухом 10.
Газоход работает следующим образом.
Работу газохода рассмотрим на примере транспортирования генераторного газа, полученного в газогенераторе при сжигании тонкодисперсной водоугольной смеси, приготовленной на основе измельченного бурого угля в энергетический блок на сжигание в котельном агрегате для получения энергии и тепла.
Для работы газоход одним фланцем 9 крепят к выходу газогенератора, центрируя таким образом, что крайняя секция труб 1 стыкуется с газовым выходом газогенератора. Другим фланцем 9 газоход крепится к входу котельного агрегата энергетической установки таким образом, что другая крайняя секция труб 1 стыкуется с газовым входом котельного агрегата напрямую или через фильтр.
Полученный в газогенераторе генераторный газ, температурой примерно 1150°С, поступает в газоходный канал, разогревая секции труб 1, температурная деформация которых не сказывается на работе газохода, так как секции имеют возможность относительного перемещения относительно друг друга, что позволяет обеспечить постоянную длину газоходного канала. Компенсация температурных деформаций корпуса, который в процессе транспортирования газа разогревается примерно до 95°С, обеспечивается компенсатором 5.
При поступлении в секцию 6 генераторный газ охлаждается до температуры примерно 350°С охлаждающим агентом (водой), подаваемым в полость секции 6 форсунками 8 и поступает либо в фильтр, для удаления примесей и затем в котельную установку энергетического агрегата на сжигание для получения, например, электроэнергии и/или тепла на обогрев, или непосредственно в котельную установку.