ПАРОВОЙ КОТЕЛ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к теплоэнергетике, в частности, к паровым котлам, и может быть использована в котлах малой и средней производительности.
Уровень техники
Известен вертикальный парогенератор, содержащий корпус с центральной трубой и периферийным кожухом, образующими кольцевой канал, соединенный одним концом с патрубком для подвода теплоносителя, а другим - с всасывающим патрубком устройства для циркуляции последнего, напорный патрубок которого сообщен с патрубком для отвода теплоносителя, причем в кольцевом канале установлены теплообменные трубы, подключенные к коллекторам нагреваемой среды, размещенным в центральной трубе, один конец которой сообщен с всасывающим патрубком устройства для циркуляции теплоносителя, при этом другой конец центральной трубы сообщен через дроссель с напорным патрубком устройства для циркуляции теплоносителя (см. а.с. SU №688764, МПК F22B 21/00, G21B 5/08, опубл. 30.09.1979 г.).
Недостатком данного вертикального парогенератора является его невысокая надежность, за счет возможности перегрева подводящих и отводящих трубопроводов в случае проникновения в центральную трубу горячего теплоносителя.
Известен прямоточный котел, содержащий цилиндрический кожух и поверхность нагрева из двух включенных последовательно по нагреваемой среде наружного и внутреннего винтовых змеевиков, установленных в кожухе концентрично с образованием центральной топки, а также промежуточного и периферийного газоходов, при этом котел снабжен дополнительным трубопроводом, навитым на наружный змеевик с направлением навивки, противоположным направлению навивки змеевика, включенным по нагреваемой среде перед змеевиками и плотно скрепленным своей периферийной поверхностью со стенкой кожуха, последний заключен в обечайку с крышкой, образуя с ними кольцевой канал воздухоподогревателя, при этом при работе котла меньшая по сравнению с температурой змеевика температура трубопровода, в который поступает питательная вода, позволяет стягивать трубы змеевика в осевом направлении, устраняя зазоры между витками его труб, что снижает утечку газов через эти зазоры, а трубопровод увеличивает жесткость змеевика и охлаждает его (см. а.с. SU №1511520, МПК F22B 21/26, опубл. 30.09.1989 г.).
Недостатком данного котла является его невысокая экономичность и надежность.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый автором за прототип является судовой паровой котел для производства пара, содержащий стенку топки, ограничивающую топку, стенку корпуса, концентрично охватывающую стенку топки и вместе со стенкой топки ограничивающую по существу кольцевое внутреннее пространство, верхний и нижний резервуары, расположенные соответственно сверху и снизу топки, парообразующие трубы, расположенные на стенке топки и стенке корпуса и сообщающиеся с верхним и нижним резервуарами, и отверстие для топочных газов, выполненное в стенке топки для установления сообщения из топки в кольцевое пространство, причем стенка топки и/или стенка корпуса состоит из по существу прямолинейных труб, соединенных промежуточными фланцами, при этом корпус и/или топка в поперечном сечении имеют форму многоугольника, каждая сторона которого является готовой панельной стенкой, образованной соединенными промежуточными мембранами парообразующими трубами, котел дополнительно содержит свободно стоящие трубы, установленные в упомянутом внутреннем пространстве, при этом панельные стенки снабжены, по меньшей мере, одной плитой, выступающей в поперечном ей направлении и служащей опорой свободно стоящим трубам во внутреннем пространстве между упомянутыми двумя стенками.
В котле, число труб составляет от 5 до 8.
В котле число панельных частей составляет от 9 до 14 и упомянутое внутреннее пространство, образованное стенкой топки и стенкой корпуса, имеет постоянную ширину.
Котел дополнительно содержит горелку, расположенную сверху, снизу или по центру топки.
В котле свободно стоящие трубы установлены по существу прямым линиям, проходящим параллельно по существу прямолинейным парообразующим трубам упомянутой стенки топки и/или стенки корпуса.
В котле верхний и/или нижний резервуары имеют кольцевую и/или цилиндрическую конфигурацию (см. пат. RU №2153626, МПК F22B 21/06, опубл. 27.07.2000 г.).
Недостатком данного котла является сложность конструкции, невысокая надежность в эксплуатации, так как стягивающие плоские поверхности верхнего и нижнего резервуаров подвержены разрушению в процессе эксплуатации из-за коррозии металла и термомеханических напряжений, что приведет к разрушению цилиндрических резервуаров от внутреннего давления, низкая прочность из-за наличия угловых сварных соединений плоских днищ со стенками цилиндрических резервуаров, которые создают высокие концентрации напряжений в сварных швах, что вызывает разрушение металла, невысокая экономичность из-за отсутствия утилизации теплоты уходящих дымовых газов, низкий теплообмен и высокие трудозатраты на изготовление топки.
Раскрытие полезной модели Задачей предлагаемой полезной модели является разработка парового котла, обладающего упрощением конструкции, повышением надежности и энергоэффективности котла в работе, высоким уровнем ремонтопригодности и уменьшением его весовых характеристик.
Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к упрощению конструкции, повышению надежности и энергоэффективности котла в работе, высокому уровню ремонтопригодности и уменьшению его весовых характеристик.
Технический результат достигается с помощью парового котла, содержащего котел, в верхней части которого с помощью фланца установлена горелка, фланец для подвода топлива к горелке, топку, стенку, ограничивающую топку, стенку корпуса, концентрично охватывающую стенку топки, и образующую вместе со стенкой топки по существу внутреннее пространство, верхний и нижний резервуары, парообразующие трубы, расположенные на стенке топки и стенке корпуса и сообщающиеся с верхним и нижним резервуарами, соответственно, отверстие для топочных газов, выполненное в стенке топки, для установления сообщения из топки во внутреннее пространство, причем стенка топки и/или стенка корпуса состоит из по существу парообразующих труб, соединенных промежуточными фланцами, при этом на верхнем резервуаре установлены два предохранительных клапана, датчик контрольно-измерительного прибора, указатель уровня жидкости, а в нижней части котла установлен фланец для слива жидкости и дренаж для удаления конденсата из уходящих дымовых газов, при этом верхний и нижний резервуары выполнены цилиндрическими тороидальной формы, причем верхний резервуар выполнен пароводяным, а нижний - водяным, при этом пароводяные трубы своими верхними торцами врезаны снизу в верхний цилиндрический тороидальный пароводяной резервуар, а нижние торцы труб врезаны снизу в нижний цилиндрический тороидальный водяной резервуар, а парообразующие трубы выполнены двух видов в два ряда, первый ряд парообразующих труб выполнен в виде поперечно-оребренных экранных, а второй ряд парообразующих труб - в виде гладкотрубных опускных.
Технический результат достигается с помощью парового котла, в котором верхний цилиндрический тороидальный пароводяной и нижний цилиндрический тороидальный водяной резервуары выполнены с возможностью исключения стягивающих элементов и угловых сварных стыков.
Краткое описание чертежей и иных материалов
На фиг. 1 дан паровой котел, общий вид в разрезе.
На фиг. 2 то же, парообразующие трубы, вид сверху.
На фиг. 3 то же, внутренний вид котла в разрезе.
На фиг. 4 то же, внешний вид котла сбоку.
На фиг. 5 то же, вид сверху.
Осуществление полезной модели Паровой котел содержит котел 1, в верхней части которого установлена горелка 2 на фланец 3, при этом к горелке 2 подводится топливо с помощью фланца 4, топку 5, расположенную внутри котла 1, стенку 6, ограничивающую топку 5, стенку 7 корпуса (на фиг. не обозначен), концентрично охватывающую стенку 6 топки 5, и образующую вместе со стенкой 6 топки 5 по существу внутреннее пространство (на фиг. не обозначено), верхний и нижний резервуары 8 и 9, соответственно, расположенные, сверху и снизу топки 5, а во внутреннем пространстве установлены парообразующие трубы 10, расположенные на стенке 6 топки 5 и стенке 7 корпуса и сообщающиеся с верхним и нижним резервуарами 8 и 9 соответственно, отверстие 12 для топочных газов, выполненное в стенке 6 топки 5, для установления сообщения из топки 5 во внутреннее пространство, причем стенка 6 топки 5 и/или стенка 7 корпуса состоит из по существу прямолинейных парообразующих труб 10, соединенных промежуточными фланцами (на фиг. не обозначены), при этом верхний и нижний резервуары 8 и 9 выполнены цилиндрическими тороидальной формы, причем верхний резервуар выполнен пароводяным, а нижний - водяным, при этом парообразующие трубы 10 своими верхними торцами врезаны снизу в верхний цилиндрический тороидальный пароводяной резервуар 8, а нижние торцы труб врезаны снизу в нижний цилиндрический тороидальный водяной резервуар 9, в которых отсутствуют стягивающие элементы и угловые сварные стыки, что обеспечивает возможность длительной безопасной работы котла 1 при повышенном давлении пара без разрушения металла котла, находящегося под воздействием избыточного давления, а также обеспечен свободный доступ к парообразующим трубам 10 котла 1 для замены, ремонта или очистки их из топки 5 котла 1, что обеспечивает высокую ремонтопригодность, причем котел 1 содержит парообразующие трубы 10 двух видов в два ряда, первый ряд 11 парообразующих труб 10 выполнен в виде поперечно-оребренных экранных, при этом для равномерного распределения потока продуктов горения в зазоры между ребрами части поперечно-оребренных труб установлены стальные пластины (на фиг. не показаны) с креплением (на фиг. не показано) без использования сварки, что обеспечивает быструю замену парообразующих труб 10 при ремонтах, второй ряд 12 парообразующих труб 10 - гладкотрубные опускные, ограничивают наружную стенку дымохода (на фиг. не обозначен) и образуют наружную стенку котла 1, закрытую теплоизоляцией 13 с обшивкой, при этом данные парообразующие трубы 10 первого ряда 11 и второго ряда 12 своими верхними торцами врезаны снизу в верхний тороидальный цилиндрический пароводяной резервуар 8, где происходит отделение пара от жидкости, а нижние торцы парообразующих труб 10 первого и второго ряда 11 и 12 соответственно, врезаны снизу в нижний тороидальный цилиндрический водяной резервуар 9, где происходит перепуск жидкости из верхнего тороидального цилиндрического пароводяного резервуара 8 в нижний тороидальный цилиндрический водяной резервуар 9, причем подача питательной жидкости осуществляется в нижний тороидальный цилиндрический пароводяной резервуар 9 из экономайзера 14, выполненного из трех рядов поперечно-оребренных труб (на фиг. не обозначены) и установленного в газоходе 15 уходящих дымовых газов, что используют для предварительного подогрева питательной жидкости, снижения температуры уходящих дымовых газов и увеличения коэффициента полезного действия (КПД) котла 1, а для осмотра внутренних поверхностей верхнего и нижнего резервуаров 8 и 9 и очистки их от накипи установлены на верхнем и нижнем тороидальных цилиндрических пароводяном и водяном резервуарах 8 и 9, соответственно, люки 16 и 17 с помощью двух фланцев (на фиг. не обозначены), при этом на верхнем тороидальном цилиндрическом пароводяном резервуаре 8 установлены: патрубок 18 с фланцем (на фиг. не обозначен) для отбора пара из котла 1, два предохранительных клапана 19 с помощью двух фланцев (на фиг. не обозначены), датчик 20 контрольно-измерительного прибора, указатель 21 уровня жидкости, патрубок 22 для слива жидкости из котла 1 при ремонтах, с помощью фланца (на фиг. не обозначен), дренаж 23 для удаления конденсата из уходящих дымовых газов, прибор 24 для измерения давления пара с помощью фланца (на фиг. не обозначен).
Паровой котел эксплуатируют следующим образом.
Заполняют нижний тороидальный цилиндрический водяной резервуар 9 водой, а верхний тороидальный цилиндрический пароводяной резервуар 8 - до указателя 21 уровня жидкости, включают горелку 2 постепенно, топливо подают к горелке 2 с помощью фланца 4, и топке 5, расположенной внутри котла 1, зажигается топка 5, причем стенка 6 ограничивает топку 5, а стенка 7 - корпус, концентрично охватывающую стенку 6 топки 5, и образующую вместе со стенкой 6 топки 5 по существу внутреннее пространство, во внутреннем пространстве установлены парообразующие трубы 10, расположенные на стенке 6 топки 5 и стенке 7 корпуса и сообщающиеся с верхним и нижним резервуарами 8 и 9 соответственно, по которым пар впускается в систему потребления, причем постоянно идет подпитка резервуаров 8 и 9, в случае повышения давления срабатывают предохранительные клапаны 19, а прибор 24 служит для измерения давления пара, при этом отверстие 12 для топочных газов, выполненное в стенке 6 топки 5, необходимо для сообщения топки 5 и внутреннего пространства, так как стенка 6 топки 5 и/или стенка 7 корпуса состоит из по существу прямолинейных парообразующих труб 10, соединенных промежуточными фланцами, а верхний и нижний резервуары 8 и 9 выполнены цилиндрическими тороидальной формы, причем верхний резервуар выполнен пароводяным, а нижний - водяным, при этом парообразующие трубы 10 своими верхними торцами врезаны снизу в верхний цилиндрический тороидальный пароводяной резервуар 8, а нижние торцы труб врезаны снизу в нижний цилиндрический тороидальный водяной резервуар 9, в которых отсутствуют стягивающие элементы и угловые сварные стыки, что обеспечивает возможность длительной безопасной работы котла 1 при повышенном давлении пара без разрушения металла котла, находящегося под воздействием избыточного давления, а также обеспечивает свободный доступ к парообразующим трубам 10 котла 1 для замены, ремонта или очистки их из топки 5 котла 1, и высокую ремонтопригодность, причем котел 1 содержит парообразующие трубы 10 двух видов в два ряда, первый ряд 11 парообразующих труб 10 выполнен в виде поперечно-оребренных экранных, при этом для равномерного распределения потока продуктов горения в зазоры между ребрами части поперечно-оребренных труб установлены стальные пластины с креплением без использования сварки, что обеспечивает быструю замену парообразующих труб 10 при ремонтах, второй ряд 12 парообразующих труб 10 - гладкотрубные опускные, ограничивают наружную стенку дымохода и образуют наружную стенку котла 1, закрытую теплоизоляцией 13 с обшивкой, при этом данные парообразующие трубы 10 первого ряда 11 и второго ряда 12 своими верхними торцами врезаны снизу в верхний тороидальный цилиндрический пароводяной резервуар 8, где происходит отделение пара от жидкости, а нижние торцы парообразующих труб 10 первого и второго ряда 11 и 12 соответственно, врезаны снизу в нижний тороидальный цилиндрический водяной резервуар 9, где происходит перепуск жидкости из верхнего тороидального цилиндрического пароводяного резервуара 8 в нижний тороидальный цилиндрический водяной резервуар 9, причем подача питательной жидкости осуществляется в нижний тороидальный цилиндрический пароводяной резервуар 9 из экономайзера 14, выполненного из трех рядов поперечно-оребренных труб и установленного в газоходе 15 уходящих дымовых газов, что используют для предварительного подогрева питательной жидкости, снижения температуры уходящих дымовых газов и увеличения коэффициента полезного действия (КПД) котла 1, а для осмотра внутренних поверхностей верхнего и нижнего резервуаров 8 и 9 и очистки их от накипи установлены на верхнем и нижнем тороидальных цилиндрических пароводяном и водяном резервуарах 8 и 9, соответственно, люки 16 и 17 с помощью двух фланцев, при этом установленные на верхнем тороидальном цилиндрическом пароводяном резервуаре 8 патрубок 18 с фланцем служит для отбора пара из котла 1, датчик 20 является контрольно-измерительным прибором, патрубок 22 необходим для слива жидкости из котла 1 при ремонтах, с помощью фланца, а дренаж 23 - для удаления конденсата из уходящих дымовых газов.
Таким образом, предлагаемый паровой котел применим в качестве котла для производства пара повышенного давления во многих целях, например, паровых турбинах и паровых двигателях, в нефтедобывающей промышленности для подачи пара в скважины, в нефтехимическом производстве для технологических процессов, для очистки водяных эмульсий от нефтепродуктов.
Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
- упрощение конструкции;
- повышение надежности и энергоэффективности котла в работе;
- высокий уровень ремонтопригодности;
- уменьшение весовых характеристик парового котла из-за меньшего количества применяемых парообразующих труб, имеющих поперечно-оребренную и гладкотрубную опускную поверхность;
- возможность утилизации теплоты уходящих дымовых газов, что повышает экономичность котла;
- высокая прочность из-за отсутствия угловых сварных стыков и стягивающих элементов;
- безопасность при эксплуатации парового котла для обслуживающего персонала.