КОНТУР ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ РАБОЧЕГО ТЕЛА

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может использоваться в парогазовых или паротурбинных установках. Полезная модель может быть применена в вертикальных котлах-утилизаторах парогазовых установок или в котлах на докритическое давление паротурбинных установок, при наличии конвективных испарительных поверхностей нагрева с горизонтальным расположением труб.
Известен контур циркуляции котла-утилизатора по патенту РФ №22124672 F22B 1/18, 1999, включающий питательную линию, барабан, испарительную поверхность с оребренными змеевиковыми трубами, расположенными горизонтально, опускные и отводящие трубы, и регулируемый эжектор, ограничивающий дебет среды в фазе запуска и обеспечивающий принудительную циркуляцию воды в контуре.
Недостатком данного контура циркуляции является сложность конструкции, т.к. необходимо использовать устройства (эжектор), создающие принудительную циркуляцию.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявленной полезной модели является контур циркуляции котла-утилизатора по патенту РФ №52464, МПК F22B 1/18, опубл. 27.03.2006. Контур циркуляции содержит барабан, испарительную поверхность в виде конвективного пакета змеевиков с раздающим и собирающим коллекторами, подключенных к барабану опускными и отводящими трубами, при этом трубы змеевиков расположены перпендикулярно более протяженным стенам газохода котла-утилизатора.
Недостатками прототипа является сложность конструкции контура циркуляции за счет наличия в нем дополнительных теплых ящиков, в которых располагаются коллекторы испарителя.
Техническая задача, на решение которой направлена предложенная полезная модель, заключается в обеспечении надежной и эффективной работы горизонтального испарителя, работающего в контуре естественной циркуляции.
Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в упрощении конструкции контура естественной циркуляции и обеспечении при этом надежности и эффективности его работы.
Это достигается тем, что в известном контуре естественной циркуляции рабочего тела, содержащем питающие трубы, барабан, опускные трубы, раздающий коллектор, змеевик горизонтального конвективного испарителя, выполненный из оребренных труб, собирающий коллектор, отводящие трубы, пароотводящие трубы, число оребренных труб в змеевике испарителя выбрано равным 6-8, трубы испарителя имеют U- образную форму, образуют ряды по ходу газов, отношение длины к ширине испарителя равно 2-3.
Кроме того, первые ряды труб испарителя по коду газов могут иметь шаг оребрения, больший в 1,5-2 раза, чем остальные ряды труб.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена схема контура естественной циркуляции.
Контур естественной циркуляции рабочего тела содержит барабан 1, к которому присоединяются питающие 2, опускные 3, отводящие 4, пароотводящие 5 трубы, раздающий коллектор 6 соединен с конвективный испарителем 7, выполненным из змеевиковых оребренных труб U-образной формы, и опускными трубами 3, собирающий коллектор 8 соединен с испарителем 7 и отводящими трубами 4. Все соединения являются жесткими (например, осуществлены сваркой).
Контур естественной циркуляции рабочего тела работает следующим образом.
Продукты сгорания движутся снизу вверх, обогревая конвективный оребренный испаритель 7. Рабочее тело, например вода, поступает в барабан 1 по питающим трубам 2. Из барабана 1 вода поступает по опускным трубам 3 в раздающий коллектор 6, из которого распределяется по оребренным трубам U-образной формы, образующих ряды по ходу газов, испарителя 7. В испарителе 7 вода частично испаряется, образовавшаяся пароводяная смесь поступает в собирающий коллектор 8, из которого по отводящим трубам 4 поступает в барабан 1. В барабане 1 происходит разделение пароводяной смеси на воду и пар, который отводится из барабана 1 по пароотводящим трубам 5.
Движение среды происходит за счет разности напоров столба воды в опускных трубах и пароводяной смеси в подъемных трубах. Число труб в змеевике испарителя 7 не менее шести для обеспечения достаточной кратности циркуляции и не более восьми по существующим технологическим возможностям, отношение длины к ширине испарителя равное 2-3 и использование U-образных труб, образующих ряды по ходу газов, приводят к существенному уменьшению гидравлического сопротивления испарителя, что позволяет получить кратность циркуляции в контуре естественной циркуляции с горизонтальным испарителем, достаточную для надежной и эффективной его работы. Увеличение шага оребрения в первых рядах труб испарителя по ходу газов в 1.5-2 раза позволяет избежать возникновения расслоения пароводяной смеси в этих рядах труб. При этом конструкция котла-утилизатора с контуром естественной циркуляции и горизонтальным испарителем значительно упрощается по сравнению с прототипом.
Использование полезной модели позволяет упростить конструкцию контура циркуляции и обеспечить при этом надежную и эффективную его работу.