КОТЕЛ-УТИЛИЗАТОР (ВАРИАНТЫ)
WASTE HEAT BOILER (VERSIONS)

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в котлах-утилизаторах башенного типа, предназначенных для получения перегретого пара за счет охлаждения продуктов сгорания после газовой турбины.
Известен котел-утилизатор, включающий корпус, внутри которого расположен газовый подогреватель конденсата, соединенный с конденсатором и термическим деаэратором, испаритель низкого давления, соединенный с барабаном низкого давления и термическим деаэратором, перегреватель низкого давления, соединенный с барабаном низкого давления и паровой турбиной, экономайзер высокого давления, соединенный с термическим деаэратором и барабаном высокого давления, испаритель высокого давления, соединенный с барабаном высокого давления, перегреватель высокого давления, соединенный с барабаном высокого давления и паровой турбиной и раздающие и собирающие коллекторы (Ю.А.Радин. Освоение первых отечественных бинарных парогазовых установок // Теплоэнергетика - 2006. - №7. - С.4-13, рис.1).
Недостатком известного котла-утилизатора является высокая скорость пароводяной смеси (~17 м/с) на выходе из труб испарителя низкого давления, что вызывает утонение стенки с внутренней стороны по внешней образующей гибов змеевиков, где скорость пароводяной смеси более 10 м/с.
Известен котел-утилизатор, включающий корпус, внутри которого расположен газовый подогреватель конденсата, соединенный с конденсатором и термическим деаэратором, испаритель низкого давления, соединенный с барабаном низкого давления и термическим деаэратором, перегреватель низкого давления, соединенный с барабаном низкого давления и паровой турбиной, экономайзер высокого давления, соединенный с термическим деаэратором и барабаном высокого давления, испаритель высокого давления, соединенный с барабаном высокого давления, перегреватель высокого давления, соединенный с барабаном высокого давления и паровой турбиной, и раздающие и собирающие коллекторы, при этом в испарительных поверхностях высокого и низкого давлений организована естественная циркуляция, а их коллекторы расположены на боковых стенах котла-утилизатора (Курочкин Ю.П., Галецкий Н.С., Березинец П.А. О возможности перевода на естественную циркуляцию котлов-утилизаторов башенного типа парогазовых установок // Энергетик. 2006. №6. С.19-22, рис.2).
По совокупности признаков это известное техническое решение является наиболее близким к заявленному и принято за прототип.
Недостатком известного котла-утилизатора, принятого за прототип, а также причиной, препятствующей достижению желаемого технического результата при использовании известного устройства, являются большие капитальные затраты на реконструкцию.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными предлагаемым.
Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков, позволило выявить в заявленном устройстве совокупность существенных отличительных признаков по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, изложенному в нижеприведенной формуле изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию патентоспособности «новизна».
Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель проверил дополнительный поиск известных из уровня техники решений. Результаты поиска показали, что предлагаемое изобретение не вытекает явным для специалиста образом из известного уровня техники и определенного заявителем.
Заявляемое техническое решение позволяет обеспечить скорость пароводяной смеси на выходе из испарителя низкого давления менее 10 м/с, а следовательно, избежать утонения гибов испарителя низкого давления при незначительных капитальных затратах по сравнению с организацией естественной циркуляцией среды в испарителе низкого давления и расположением коллекторов на боковой стене котла-утилизатора. Таким образом, заявленное решение позволяет увеличить срок службы гибов испарителя низкого давления за счет уменьшения скорости пароводяной смеси.
Предложен котел-утилизатор (вариант 1), включающий корпус, внутри которого расположен газовый подогреватель конденсата, соединенный с конденсатором и термическим деаэратором, испаритель низкого давления, соединенный с барабаном низкого давления и термическим деаэратором, перегреватель низкого давления, соединенный с барабаном низкого давления и паровой турбиной, экономайзер высокого давления, соединенный с термическим деаэратором и барабаном высокого давления, испаритель высокого давления, соединенный с барабаном высокого давления, перегреватель высокого давления, соединенный с барабаном высокого давления и паровой турбиной, и раздающие и собирающие коллекторы, при этом испаритель низкого давления разбит на две части - верхнюю и нижнюю, каждая из которых соединена с раздающим коллектором и установленным дополнительно собирающим коллектором, соединенным с барабаном низкого давления, кроме того, барабан низкого давления соединен через насосы с раздающими коллекторами и испарительной поверхностью низкого давления.
Предложен котел-утилизатор (вариант 2), включающий корпус, внутри которого расположен газовый подогреватель конденсата, соединенный с конденсатором и термическим деаэратором, испаритель низкого давления, соединенный с барабаном низкого давления и термическим деаэратором, перегреватель низкого давления, соединенный с барабаном низкого давления и паровой турбиной, экономайзер высокого давления, соединенный с термическим деаэратором и барабаном высокого давления, испаритель высокого давления, соединенный с барабаном высокого давления, перегреватель высокого давления, соединенный с барабаном высокого давления и паровой турбиной, и раздающие и собирающие коллекторы, при этом испаритель низкого давления разбит на две части - верхнюю и нижнюю, каждая из которых соединена с раздающим коллектором и установленным дополнительно собирающим коллектором, соединенным с барабаном низкого давления, кроме того, барабан низкого давления соединен через насос и расположенный за ним тройник с раздающими коллекторами и испарительной поверхностью низкого давления, при этом за тройником перед раздающим коллектором нижней части испарителя низкого давления установлена дроссельная шайба.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен первый вариант котла-утилизатора, на фиг.2 - второй вариант котла-утилизатора.
Котел-утилизатор (вариант 1) включает корпус 1, внутри которого расположен газовый подогреватель конденсата 2, соединенный с конденсатором и термическим деаэратором 3, испаритель низкого давления 4, соединенный с барабаном низкого давления 5 и термическим деаэратором 3, перегреватель низкого давления 6, соединенный с барабаном низкого давления 5 и паровой турбиной, экономайзер высокого давления 7, соединенный с термическим деаэратором 3 и барабаном высокого давления 8, испаритель высокого давления 9, соединенный с барабаном высокого давления 8, перегреватель высокого давления 10, соединенный с барабаном высокого давления 8 и паровой турбиной, и раздающие и собирающие коллекторы. Испаритель низкого давления 4 разбит на две части - верхнюю и нижнюю, каждая из которых соединена с раздающим коллектором 11 и собирающим коллектором 12, соединенным с барабаном низкого давления 5. Барабан низкого давления 5 соединен через насосы 13 с раздающими коллекторами 11 и испарительной поверхностью низкого давления 4.
Котел-утилизатор (вариант 2) включает корпус 1, внутри которого расположен газовый подогреватель конденсата 2, соединенный с конденсатором и термическим деаэратором 3, испаритель низкого давления 4, соединенный с барабаном низкого давления 5 и термическим деаэратором 3, перегреватель низкого давления 6, соединенный с барабаном низкого давления 5 и паровой турбиной, экономайзер высокого давления 7, соединенный с термическим деаэратором 3 и барабаном высокого давления 8, испаритель высокого давления 9, соединенный с барабаном высокого давления 8, перегреватель высокого давления 10, соединенный с барабаном высокого давления 8 и паровой турбиной, и раздающие и собирающие коллекторы. Испаритель низкого давления 4 разбит на две части - верхнюю и нижнюю, каждая из которых соединена с раздающим коллектором 11 и собирающим коллектором 12, соединенным с барабаном низкого давления 5. Барабан низкого давления 5 соединен через насос 13 и расположенный за ним тройник 14 с раздающими коллекторами 11 и испарительной поверхностью низкого давления 4, при этом за тройником 14 перед раздающим коллектором 11 нижней части испарителя низкого давления 4 установлена дроссельная шайба 15.
Котел-утилизатор работает следующим образом.
Поток продуктов сгорания (вариант 1) после газовой турбины поступает в корпус 1 котла-утилизатора, где, охлаждаясь на трубах поверхностей нагрева, нагревает рабочее тело, протекающее внутри труб. Питательная вода после конденсатора подается в газовый подогреватель конденсата 2 и далее в термический деаэратор 3. Из термического деаэратора 3 среда подается в барабан низкого давления 5. Из барабана вода по общей опускной трубе и далее по индивидуальным подводящим трубам подается в раздающий коллектор 11 верхней и нижней части испарителя низкого давления 4. Движение среды в испарителе низкого давления 4 осуществляется с помощью двух параллельно установленных насосов многократной принудительной циркуляции 13. Из общего собирающего коллектора 12 испарителя низкого давления 4 пароводяная смесь поступает в барабан низкого давления 5. Из барабана низкого давления 5 пар направляется в пароперегреватель низкого давления 6 и далее в паровую турбину. Из термического деаэратора 3 вода с помощью насоса подается в экономайзер высокого давления 7, после которого поступает в барабан высокого давления 8. Из барабана высокого давления 8 по опускной системе с помощью насоса принудительной циркуляции вода подается в испаритель высокого давления 9. Из испарителя высокого давления 9 пароводяная смесь направляется обратно в барабан высокого давления 8. Пар из барабана высокого давления 8 поступает в пароперегреватель высокого давления 10 и оттуда в паровую турбину.
Поток продуктов сгорания (вариант 2) после газовой турбины поступает в корпус 1 котла-утилизатора, где охлаждаясь на трубах поверхностей нагрева, нагревает рабочее тело, протекающее внутри труб. Питательная вода после конденсатора подается в газовый подогреватель конденсата 2 и далее в термический деаэратор 3. Из термического деаэратора 3 среда подается в барабан низкого давления 5. Из барабана вода по общей опускной трубе через насос 13 подается в тройник 14 и далее в раздающие коллекторы 11 и поверхность низкого давления 4. После тройника 14 перед раздающим коллектором 11 установлена дроссельная шайба 15. Из общего собирающего коллектора 12 испарителя низкого давления 4 пароводяная смесь поступает в барабан низкого давления 5. Из барабана низкого давления 5 пар направляется в пароперегреватель низкого давления 6 и далее в паровую турбину. Из термического деаэратора 3 вода с помощью насоса подается в экономайзер высокого давления 7, после которого поступает в барабан высокого давления 8. Из барабана высокого давления 8 по опускной системе с помощью насоса принудительной циркуляции вода подается в испаритель высокого давления 9. Из испарителя высокого давления 9 пароводяная смесь направляется обратно в барабан высокого давления 8. Пар из барабана высокого давления 8 поступает в пароперегреватель высокого давления 10 и оттуда в паровую турбину.