Котельная установка

Полезная модель относится к котлостроению и предназначена для повышения эффективности котельной установки. Может быть использована при проектировании и изготовлении котлов, в том числе судовых.
Одним из направлений повышения эффективности котельной установки, является снижение потерь теплоты с уходящими газами (см., например, Хряпченков А.С. Судовые вспомогательные и утилизационные котлы: учебное пособие. - 2-е изд. перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1988. 296 с., - стр. 73). Потери теплоты с уходящими газами в свою очередь определяются теплоемкостью уходящих газов, их температурой и массой.
Известна полезная модель котельной установки с сажеобдувочным устройством (Хряпченков А.С. Судовые вспомогательные и утилизационные котлы: учебное пособие. - 2-е изд. перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1988. 296 с., - стр. 170). Здесь производится периодический обдув поверхностей нагрева котельной установки, и, тем самым, с них сдувается слой сажи, золы и других продуктов сгорания, которые откладываются в процессе эксплуатации котельной установки. В результате уходящие газы более интенсивно отдают теплоту поверхностям нагрева котельной установки, и соответственно их температура на выходе котельной установки уменьшается. А это в свою очередь ведет к повышению эффективности котельной установки. Однако оборудование котельной установки сажеобдувочным устройством ведет к ее удорожанию и усложнению в эксплуатации.
Также известна полезная модель котельной установки с развитыми поверхностями нагрева. Эти котельные установки оборудуются экономайзерами, подогревателями воздуха, перегревателями пара (Хряпченков А.С. Судовые вспомогательные и утилизационные котлы: учебное пособие. - 2-е изд. перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1988. 296 с., - стр. 8-11). Их наличие ведет к существенному снижению температуры уходящих газов, что в свою очередь ведет к повышению эффективности котельной установки. Однако оборудование котельной установки такими устройствами ведет к ее удорожанию и усложнению в эксплуатации.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является полезная модель котельной установки, которая включает котел с топливной форсункой, газоходом с подключенным к нему газоанализатором и воздухонаправляющим аппаратом с воздушной заслонкой, а также топливную систему котла, содержащую последовательно соединенные переключатель вида топлива, топливный насос, фильтр грубой очистки, подогреватель топлива, фильтр тонкой очистки, перегреватель топлива, выход которого соединен с входом топливной форсунки котла, а также последовательно соединенные цистерну нефтеостатков, систему приготовления водотопливной эмульсии и расходную цистерну, при этом один вход переключателя вида топлива подключен к расходной цистерне, а другой к выходу системы приготовления водотопливной эмульсии, а также содержит блок управления воздушной заслонкой, вход, которого подключен к информационному выходу системы приготовления водотопливной эмульсии, а выход соединен с информационным входом воздухонаправляющего аппарата (см. патент на полезную модель №191001 «Котельная установка» по заявке №2019112712. От 25.04.2019 г. Опубл. 18.07.2019, Бюл. №20, авторы Чичурин А.Г., Шураев О.П., Чичурин А.А.).
Данная полезная модель предназначена для повышения эффективности котельной установки, применяющей в качестве топлива водотопливную эмульсию, путем регулировки количества воздуха, подаваемого в топку котельной установки в соответствии с количеством топлива в составе водотопливной эмульсии. Чем больше воды в составе водотопливной эмульсии, тем меньше подается воздуха в топку и наоборот.
Однако вода может содержаться и в самом топливе, а не только в водотопливной эмульсии. Содержание воды в топливе зависит от марки топлива, и даже для одной и той же марки топлива содержание воды в нем может меняться от поставки к поставке. Кроме того, в ходе продолжительного хранения содержание воды в топливе может меняться со временем. Так, например, в процессе длительного хранения топливо обладает способностью поглощать воду из атмосферы. Также возможно обводнение топлива при его прогреве паром. Кроме того, содержание воды в топливе расходной цистерны будет меняться в ходе отстаивания. В результате в расходной цистерне содержание воды не остается постоянным, а меняется со временем. И, соответственно, будет меняться количество топлива в единице объема, а значит, меняется при этом теоретически необходимое количество воздуха. И, следовательно, меняется необходимое количество воздуха, которое необходимо подавать в топку котельной установки.
Однако известная полезная модель позволяет регулировать количество воздуха, подаваемого в топку котельной установки в соответствии с количеством воды, только в составе водотопливной эмульсии, то есть при работе котельной установки в режиме с водотопливной эмульсией. При работе с топливом, поступающим в топку котла непосредственно из расходной цистерны, такая регулировка отсутствует, что ведет к снижению эффективности котельной установки.
Задачей полезной модели является повышение эффективности котельной установки, путем регулировки количества воздуха, подаваемого в топку котельной установки в соответствии с концентрацией воды в составе топлива, выдаваемого из расходной цистерны.
Поставленная задача полезной модели достигается тем, что в известной полезной модели котельной установки, включающей котел с топливной форсункой, газоходом с подключенным к нему газоанализатором и воздухонаправляющим аппаратом с воздушной заслонкой, а также топливную систему котла, содержащую последовательно соединенные переключатель вида топлива, топливный насос, фильтр грубой очистки, подогреватель топлива, фильтр тонкой очистки, перегреватель топлива, выход которого соединен с входом топливной форсунки котла, а также последовательно соединенные цистерну нефтеостатков и систему приготовления водотопливной эмульсии, а также расходную цистерну, при этом один вход переключателя вида топлива подключен к расходной цистерне, а другой к выходу системы приготовления водотопливной эмульсии, а также блок управления воздушной заслонкой, выход которого соединен с информационным входом воздухонаправляющего аппарата, дополнительно введены последовательно соединенные анализатор концентрации воды в топливе, вход которого подключен к выходу расходной цистерны и переключатель режима работы, выход которого соединен с входом блока управления воздушной заслонкой, а второй вход подключен к информационному выходу системы приготовления водотопливной эмульсии.
Существо заявляемой полезной модели заключается в следующем.
В известной полезной модели при работе котельной установки в режиме с водотопливной эмульсией регулировка количества воздуха, подаваемого в топку котельной установки, осуществляется в соответствии с количеством воды в составе водотопливной эмульсии. При работе с топливом, поступающим в топку котла непосредственно из расходной цистерны, такая регулировка отсутствует.
Содержание воды в топливе расходной цистерны зависит от марки топлива, и даже для одной и той же марки топлива содержание воды в нем может меняться от поставки к поставке. Кроме того, даже в ходе продолжительного хранения концентрация воды в топливе может меняться со временем. Так, например, в процессе длительного хранения топливо обладает способностью поглощать воду из атмосферы. Также возможно обводнение топлива при его прогреве паром. Кроме того, содержание воды в топливе расходной цистерны будет меняться в результате процесса ее отстаивания. В результате в расходной цистерне содержание воды не остается постоянным, а меняется со временем, и, соответственно, будет меняться количество топлива в единице объема. При этом меняется теоретически необходимое для полного сгорания количество воздуха. И, следовательно, меняется необходимое количество воздуха, которое нужно подавать в топку котельной установки для полного сгорания топлива.
В свою очередь, количество воздуха, подаваемого в топку котельной установки, определяется в ходе теплотехнических испытаний котельной установки и остается обычно неизменным достаточно длительное время вплоть до следующих теплотехнических испытаний (см., например, «Методические указания по проведению эксплуатационных испытаний котельных установок для оценки качества ремонта РД 153-34.1-26.303-98»). В результате, в одних случаях может быть недостаток воздуха, а в других случаях избыток воздуха для полного сгорания топлива, что ведет к снижению эффективности котельной установки.
В предлагаемой полезной модели регулировка количества воздуха, подаваемого в топку котельной установки, осуществляется в соответствии с концентрацией воды в топливе расходной цистерны. Для этого анализатор концентрации воды в топливе определяет содержание воды в топливе расходной цистерны. Затем вычисляется количество воздуха, которое нужно подать в топку котельной установки для обеспечения процесса полного сгорания топлива. На основе этой информации блок управления воздушной заслонкой обеспечивает нужную подачу воздуха в топку котла для полного сгорания топлива, подаваемого из расходной цистерны.
Таким образом, у заявляемой полезной модели появляется новое свойство, заключающееся в регулировании количества воздуха, подаваемого в топку котельной установки в соответствии с концентрацией воды в составе топлива, выдаваемого из расходной цистерны, обеспечивающее достижение нового положительного эффекта - повышение эффективности котельной установки
Краткое описание чертежей.
На Фиг. приведена схема котельной установки.
Котельная установка включает котел 1 с топливной форсункой 2, газоходом 3 с подключенным к нему газоанализатором 17 и воздухонаправляющим аппаратом 14 с воздушной заслонкой 15, а также топливную систему котла 4, содержащую последовательно соединенные переключатель вида топлива 10, топливный насос 9, фильтр грубой очистки 8, подогреватель топлива 7, фильтр тонкой очистки 6, перегреватель топлива 5, выход которого соединен с входом топливной форсунки 2 котла 1, а также последовательно соединенные цистерну нефтеостатков 12 и систему приготовления водотопливной эмульсии 11, а также расходную цистерну 13, при этом один вход переключатель вида топлива 10 подключен к расходной цистерне 13, а другой к выходу системы приготовления водотопливной эмульсии 11, а также блок управления воздушной заслонкой 16, выход которого соединен с информационным входом воздухонаправляющего аппарата 14, кроме того содержит последовательно соединенные анализатор концентрации воды в топливе 17, вход которого подключен к выходу расходной цистерны 13 и переключатель режима работы 18, выход которого соединен с входом блока управления воздушной заслонкой 16, а второй вход подключен к информационному выходу системы приготовления водотопливной эмульсии 11.
Осуществление полезной модели.
Заявляемая полезная модель работает следующим образом.
В известной полезной модели (прототипе) при применении водотопливной эмульсии предусмотрена регулировка количества воздуха, подаваемого в топку котельной установки в зависимости от количества топлива в составе водотопливной эмульсии. Для этого с системы приготовления водотопливной эмульсии 11, на информационный вход блока управления воздушной заслонкой 16 непрерывно поступает информация о процентном содержании воды в составе водотопливной эмульсии, выдаваемой в топку котла 1, с системы приготовления водотопливной эмульсии 11. Блок управления воздушной заслонкой 16 на основе информации о процентном содержании воды в составе водотопливной эмульсии, выдает на воздухонаправляющий аппарат 14 управляющий сигнал, задающий положение воздушной заслонки 15. Воздушная заслонка 15 отклоняется на заданный угол в соответствии с этим управляющим сигналом. В результате в топку котла 1 будет поступать воздух в количестве, соответствующем количеству топлива в составе водотопливной эмульсии, поступающей в топку котла 1.
В результате этого снижается масса уходящих газов, и соответственно снижаются тепловые потери, вносимые уходящими газами и, следовательно, повышается эффективность котельной установки.
В данной модели при работе котельной установки на топливе, подаваемом в котел 1 из расходной цистерны 13, количество воздуха, подаваемого в топку котельной установки, определяется обычно в ходе теплотехнических испытаний котельной установки и остается, как правило, неизменным достаточно длительное время вплоть до следующих теплотехнических испытаний (см., например, «Методические указания по проведению эксплуатационных испытаний котельных установок для оценки качества ремонта РД 153-34.1-26.303-98»). В результате, в одних случаях может быть недостаток воздуха, а в других случаях избыток воздуха для полного сгорания топлива. При недостатке воздуха в продуктах сгорания котла 1 будут частицы несгоревшего топлива и другие нежелательные выбросы, а при его избытке повышается масса продуктов сгорания, что ведет к снижению эффективности котельной установки (см., например, Хряпченков А.С. Судовые вспомогательные и утилизационные котлы: учебное пособие. - 2-е изд. перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1988. 296 с., - стр. 45).
В предлагаемой полезной модели регулировка количества воздуха, подаваемого в топку котла 1, осуществляется в соответствии с концентрацией воды в топливе расходной цистерны 13. Для этого переключатель 10 ставится в положение Б, а переключатель режима работы 18 в положение Г. Топливо из расходной цистерны 13 через переключатель 10, топливным насосом 9 через фильтр грубой очистки 8, подогреватель топлива 7, фильтр тонкой очистки 6 и перегреватель топлива 5 подается на форсунку 2 котла 1. Одновременно анализатор концентрации воды в топливе 17 определяет содержание воды в топливе расходной цистерны 13 и через переключатель режима работы 18 на информационный вход блока управления воздушной заслонкой 16 выдает информацию о процентном содержании воды в составе топлива, поступающего в топку котла 1 из расходной цистерны 13. Блок управления воздушной заслонкой 16 на основе информации о процентном содержании воды в составе топлива выдает на воздухонаправляющий аппарат 14 управляющий сигнал, задающий положение воздушной заслонки 15. Воздушная заслонка 15 отклоняется на заданный угол в соответствии с этим управляющим сигналом. В результате в топку котла 1 будет поступать воздух в количестве, соответствующем концентрации воды в составе топлива, поступающего в топку котла 1.
Таким образом, у заявляемой полезной модели появляется новое свойство, заключающееся в регулировании количества воздуха, подаваемого в топку котельной установки в соответствии с концентрацией воды в составе топлива, выдаваемого из расходной цистерны, обеспечивающее достижение нового положительного эффекта - повышение эффективности котельной установки.