УСТРОЙСТВО ПОВЫШЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ НА ВХОДЕ В КОНВЕКТИВНЫЙ ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЬ ПАРОВОГО КОТЛА

Полезная модель относится к пароперегревателям парового котла и может быть использована в системах отопления и горячего водоснабжения жилых, общественных и производственных зданий, а также в различных технологических системах как устройство для установки перед входом в пароперегреватель, чтобы повышать удельную энтальпию и температуру продуктов горения на входе в пароперегреватель и соответственно градиент температур между перегреваемым паром и продуктами горения.
Известны различные конструкции трехходового жаротрубного парового котла с установленным пароперегревателем между первым и вторым конвективными ходами. Например, в патенте RU117586U, публикация: 2012.06.27.
При необходимости осуществлять перегрев пара на определенную величину в широком диапазоне регулирования паропроизводительности возникает следующая зависимость - при уменьшении паропроизводительности и, следовательно, теплопроизводительности котла пропорционально уменьшается температура и удельная энтальпия дымовых газов, при проходе первого конвективного хода котла, в сравнении с номинальными режимами работы. Данное явление объясняется тем, что при снижении теплопроизводительности котла снижается и тепловыделение в топочной камере при сгорании топлива, однако площадь поверхности теплообмена остаётся неизменной.
Это явление оказывает существенное влияние на процесс теплообмена в пароперегревателе и вынуждает увеличивать площадь поверхности пароперегревателя для сохранения необходимой тепловой эффективности пароперегревателя при заданной температуре перегрева.
Увеличение площади теплообмена пароперегревателя в свою очередь ведет к избыточной тепловой эффективности пароперегревателя в номинальном режиме работы и превышению температуры перегрева от заданной, а также к увеличению металлоёмкости.
Для снижения эффекта от данной зависимости в заявленном техническом решении предлагается сокращать участвующую в процессе теплообмена площадь поверхности первого конвективного хода котла при понижении теплопроизводительности в режиме регулирования.
Наиболее близким аналогом является котел паровой отопительный (RU2751270, публикация: 2021.07.12), содержащий цилиндрический корпус с размещенной в нем жаровой трубой, в передней части которой находится топка котла, а за ней по ходу газов - конвективный пучок вертикальных кипятильных труб, отличающийся тем, что к корпусу котла, выполненному в виде обечайки с днищем, приварено кольцо, к которому крепится лист торцовый, а к листу торцовому эксцентрично корпусу котла приварена жаровая труба с горизонтальным оборотным газоходом, в который вварены вертикальные кипятильные трубы, при этом хвостовая часть оборотного газохода выполнена в виде щелевого канала с цилиндрическими стенками, расположенными коаксиально корпусу котла и приваренными к листу торцовому, а жаровая труба закрыта съемным щитом, закрепленным на листе торцовом, с укрепленными на щите газовой горелкой, пароперегревателем и воздухоподогревателем.
Решение по прототипу не раскрывает особенностей конструкции пароперегревателя и не обеспечивает сокращение участвующей в процессе теплообмена площади поверхности первого конвективного хода котла при понижении теплопроизводительности в режиме регулирования.
Технический результат состоит в расширении арсенала технических средств для повышения производительности пароперегревателей парового котла, а также состоит в уменьшении необходимой площади поверхности теплообмена пароперегревателя, при работе парового котла в режиме пониженной паропроизводительности, без уменьшения температуры перегрева.
Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлено устройство повышения температура продуктов горения на входе в конвективный пароперегреватель парового котла, размещаемое перед входом в пароперегреватель, и состоящее из сервопривода, соединенного со штоком, который другим концом прикреплен к раме; к внутренней стороне рамы присоединены стержни с наружной резьбой, на которые установлены стержни с внутренней резьбой, причем на последних установлены направляющие устройства, которые выполнены с возможностью установки в трубы первого конвективного хода котла, и заглушки, которые расположены на стержнях с внутренней резьбой между направляющими устройствами и рамой, и выполнены с возможностью перекрытия конвективных труб при работе котла, причем заглушки установлены по отношению друг к другу на разных расстояниях от рамы.
Предпочтительно, шток закреплен к раме через соединительную трубку.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 показано устройство согласно полезной модели.
На Фиг. 2 и Фиг. 3 показан принцип работы полезной модели и установка на паровом котле перед входом в пароперегреватель.
На Фиг. 4 показан продольный разрез котла с установленным устройством.
На Фиг. 5 - Фиг. 9 показаны этапы различного хода направляющих и перекрытие заглушками труб конвективного хода котла.
На чертежах: 1 - сервопривод, 2 - шток, 3 - присоединительное устройство, 4 - соединительная трубка, 5 - рама, 6 - стержни с наружной резьбой, 7 - стержни с внутренней резьбой, 8 - направляющие устройства, 9 - заглушки конвективных трубок, 10 - трубы первого конвективного хода котла, 11 - сальниковое уплотнение, 12 - пароперегреватель.
Осуществление полезной модели
Для достижения указанного технического результата предлагается сокращать количество работающих трубок первого конвективного хода, путём их перекрытия с помощью специального механического устройства, тем самым сокращать площадь теплообмена первого конвективного хода.
Полезная модель (см. Фиг. 1) представляет собой устройство повышения температура продуктов горения на входе в конвективный пароперегреватель парового котла, размещаемое перед входом в пароперегреватель 12 (см.Фиг. 2, Фиг. 3), и состоящее из сервопривода 1, соединенного со штоком 2, который другим концом прикреплен к раме 5.
К внутренней стороне рамы 5 присоединены стержни 6 с наружной резьбой, на которые установлены стержни с внутренней резьбой 7, причем на последних установлены направляющие устройства 8, которые выполнены с возможностью установки в трубы 10 первого конвективного хода котла, и заглушки 9, которые расположены на стержнях 7 с внутренней резьбой между направляющими устройствами 8 и рамой 5. Заглушки 9 выполнены с возможностью перекрытия конвективных труб 10 при работе котла. При этом, заглушки 9 установлены по отношению друг к другу на разных расстояниях от рамы 5.
Заявленное устройство (Фиг. 1) позволяет механическим способом перекрыть часть конвективных трубок первого конвективного хода парового котла со стороны передней поворотной камеры. При уменьшении эффективной площади теплообмена первого конвективного хода уменьшается и переданное количество теплоты от продуктов горения воде, вследствие чего повышается удельная энтальпия и температура продуктов горения на входе в пароперегреватель и соответственно градиент температур между перегреваемым паром и продуктами горения. Это способствует тому, что при изменении нагрузки парового котла градиент температур в пароперегревателе остаётся на достаточно высоком уровне и падение температуры перегрева пара не происходит.
При номинальном режиме работы парового котла значение его паропроизводительности является максимальным, также является максимальным его мощность. На данном режиме работы (Фиг. 2, фиг. 4) заглушки 9 конвективных трубок находятся на некотором расстоянии от конвективных трубок и не препятствуют прохождению дымовых газов, которые выйдя из конвективных трубок попадают в переднюю поворотную камеру, из которой направляются в пароперегреватель 12, и выйдя из пароперегревателя обратно в поворотную камеру, откуда направляются в трубы второго конвективного хода.
Заглушки 9 конвективных трубок расположены "лесенкой". То есть, на одном уровне лесенки может располагаться как одна заглушка, так и несколько, что зависит от количества отверстий и ширины поворотной камеры (какое количество заглушек она позволяет разместить "лесенкой").
На примерах Фиг. 5 - Фиг. 9 показано как последовательно перекрываются: 1-ая заглушка (Фиг. 5), 2-ая заглушка (Фиг. 6), 3-ая заглушка (Фиг. 7), 4-ая заглушка (Фиг. 8), 5-ая заглушка (Фиг. 9).
При снижении паропроизводительности (Фиг. 3, Фиг. 4) сервопривод 1 предлагаемого устройства приводит в движение шток 2, который через высокотемпературное сальниковое уплотнение 11, помещённое в дверь котла, передаёт поступательное движение на раму 5.
Соединение конца штока 2 и рамы 5 может быть технически реализовано, например, когда шток 2 закреплен на конце через присоединительное устройство 3 к соединительной трубке 4, к которой с другой стороны прикреплена рама 5. Присоединительное устройство 3 может быть выполнено в виде трубки с резьбой внешнего диаметра, а соединительная трубка 4 может быть выполнена с резьбой внутреннего диаметра и внутренним диаметром, соответствующим внешнему диаметру соединительного устройства 3.
К раме 5 присоединены стержни с наружной резьбой 6, на которые устанавливаются стержни с внутренней резьбой 7. На стержнях 7 устанавливаются направляющие устройства 8, которые помещаются в трубы первого конвективного хода котла 10, и заглушки 9, которые перекрывают конвективные трубы при работе устройства. При этом заглушки 9 находятся на разном расстоянии от рамы 5 для того, чтобы перекрывать определённое количество конвективных труб при прохождении штоком 2 определённого расстояния, тем самым обеспечить возможность вариативного регулирования паропроизводительности в заданном диапазоне.
Наличие стержней с наружной резьбой 6 позволяет переставлять стержни 7 с одного места на другое, что обеспечивает возможность менять в процессе эксплуатации котла, перекрываемые трубы первого конвективного хода, тем самым уравнивать их износ.