КОНТАКТНЫЙ КАПИЛЛЯРНЫЙ ПАРОГЕНЕРАТОР
CONTACT CAPILLARY STEAM GENERATOR

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 [а.с. СССР №932103, МКл. F22B 33/18, 1991].
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, патрубком подачи питательной воды и расположенную по центральной оси корпуса горелку, поворотный вал с закрепленной на нем крыльчаткой завихрителя, образующего при вращении вала водяную рубашку, получение пара в котором осуществляется путем непосредственного контакта нагретой питательной воды, образующей поверхность рубашки, с продуктами сгорания топлива [а.с. СССР №885699, Мкл. F22B 27/12, 29/06, 1981].
Основными недостатками известного вихревого парогенератора являются повышенное влагосодержание полученного пара, обусловленное непосредственным контактом поверхности водяной рубашки, состоящей из слоя питательной воды, с факелом, необходимость использования приводного механизма для вращения крыльчатки, образующей водяную рубашку, и выполнение топки в виде шара, что усложняет конструкцию устройства, использование в качестве теплообменной поверхности непосредственно поверхность водяной рубашки, что ограничивает площадь теплообменной поверхности, не позволяет увеличить давление пара и производительность, затрудняет равномерный обогрев теплообменной поверхности, что в сумме снижает эффективность парогенератора.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности контактного капиллярного парогенератора.
Технический результат достигается в контактном капиллярном парогенераторе, содержащем топку, состоящую из корпуса, представляющего собой цилиндр с коническими крышкой и днищем, снабженный паровым патрубком, топливным штуцером и патрубком подачи питательной воды, в топливном штуцере которого осесимметрично помещена горелка, внутренняя поверхность корпуса покрыта экраном, повторяющим его конфигурацию, состоящим из металлического контейнера с перфорированными наружной и внутренней стенками с отверстиями, заполненного капиллярно-пористым материалом, при этом контейнер установлен таким образом, что между поверхностью его внутренней стенки и внутренней поверхностью стенки корпуса топки имеется зазор, образующий полость, представляющую собой водяную рубашку, причем размеры и конфигурация цилиндра, конических днища и крышки корпуса топки определяются размерами и конфигурацией факела пламени, образующегося в результате горения топлива в горелке.
На фиг.1 представлен общий вид предлагаемого контактного капиллярного парогенератора (ККПГ), на фиг.2 - разрез, на фиг.3 - узел А - компоновки теплообменной части парогенератора.
Предлагаемый ККПГ содержит топку 1, состоящую из корпуса 2, представляющего собой цилиндр с коническими крышкой и днищем, снабженный паровым патрубком 5, топливным штуцером 6 и патрубком подачи питательной воды 7 соответственно, в топливном штуцере 6 которого осесимметрично помещена горелка 8, внутренняя поверхность корпуса 2 покрыта экраном 9, повторяющим его конфигурацию, представляющим собой металлический контейнер 10 с перфорированными наружной и внутренней стенками 11 и 12 с отверстиями 13, заполненный капиллярно-пористым материалом 14 (выполняющим функцию кипятильных труб), при этом контейнер 10 установлен таким образом, что между поверхностью его внутренней стенки 12 и внутренней поверхностью стенки корпуса 2 имеется зазор, образующий полость, представляющую собой водяную рубашку 15 (выполняющую функцию экономайзера), причем размеры и конфигурация цилиндра, конических днища и крышки корпуса 2 определяются размерами и конфигурацией факела пламени Ф, образующегося в результате горения топлива в горелке 8.
2
3
ККПГ работает следующим образом. Предварительно через патрубок подачи питательной воды 7 заполняют питательной водой полость водяной рубашки 15 и поры капиллярно-пористого материала 14. После запуска в работу горелки 8 полость водяной рубашки 15 (выполняющая функцию экономайзера) равномерно обогревается от факела Ф через металлический перфорированный контейнер 10 (конструкция контейнера 10 должна обеспечивать требуемые механическую прочность и жесткость капиллярно-пористому материалу 14), заполненный капиллярно-пористым материалом 14 (выполняющего функцию кипятильных труб), в капилляры которого из отверстий 13 внутренней перфорированной стенки 12 начинает поступать вода, нагретая до температуры кипения. При этом внутри капиллярно-пористого материала 14, частично заполненного водой, движение жидкости осуществляется в зону испарения [Лыков А.Н. Тепломассообмен: Справочник, 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергия, 1978, с.365]. Капилляры капиллярно-пористого материала 14 образуют развитую поверхность, величина которой в зависимости от рода материала 14 может достигать 2-3 м/см пористого материала [Справочник химика, т.5, М.-Л.: Химия, 1968, с.343], в связи с чем процесс испарения в пористом материале при восприятии им тепла от факела Ф протекает со скоростью, значительно превышающей скорость испарения при тех же условиях с открытой гладкой поверхности. Пар из капилляров капиллярно-пористого материала 14 через отверстия 13 наружной перфорированной стенки 11 поступает в топку 1, смешивается с продуктами сгорания, а выносимые из пор пористого материала 14 с вышеупомянутым паром капли воды в результате контакта с продуктами сгорания также интенсивно испаряются в зоне контакта с факелом Ф, после чего полученный пар выводится из топки 1 через паровой патрубок 5 и направляется потребителю.
Количество и параметры пара, получаемого в контактном капиллярном парогенераторе, зависят от количества питательной воды, поступающей в водяную рубашку 15, теплопроизводительности горелки 8, давления и теплового напряжения в топке 1, удельной площади и диаметра капилляров капиллярно-пористого материала 14.
Таким образом, предлагаемый ККПГ обеспечивает получение пара без вывода продуктов сгорания из цикла и выброса их в окружающую среду с использованием технологических и конструктивных преимуществ теплообменной поверхности, устроенной из капиллярно-пористого материала, что увеличивает его эффективность.