ГАЗОХОД КОТЛА
BOILER GAS DUCT

Изобретение относится к котлостроению и может быть применено при конструировании газоходов барабанных котлов, в которых в качестве поверхностей нагрева используются котельные пучки.
Котельные пучки, о которых идет речь, представляют собой объемные поверхности нагрева, состоящие из пучков вертикально ориентированных труб. Верхние и нижние концы этих труб входят в емкости, соответственно называемые верхними и нижними барабанами. Вместо нижних барабанов могут быть использованы емкости меньших размеров, называемые коллекторами.
Известен газоход с котельным пучком в барабанном котле П-образной компоновки [см. Глейзер И.Ш. Энерготехнологические агрегаты сульфатного производства. Москва, «Лесная промышленность», 1984 г., стр.23, рис.7] - аналог. Конструктивно этот газоход расположен между топочной камерой и газоходом конвективной шахты. Недостатком данного аналога можно считать нерациональное использование в компоновке газохода котла пространства между топочной камерой и газоходом конвективной шахты. Следствием нерациональной компоновки является завышение габаритов котла и связанный с этим перерасход используемых для его изготовления материалов.
Известен наиболее близкий к изобретению газоход котла-утилизатора УКЦМ-6/14 [см. Справочник теплотехника предприятий черной металлургии. Том I. Москва, 1953 г., стр.395, рис.4] - прототип. Газоход котла содержит котельный пучок, разделенный на две части газоплотными перегородками. Греющие газы поступают из радиационной камеры сначала в левую часть котельного пучка и опускаются вниз. Далее газовый поток проходит под нижним барабаном и движется вверх по правой части котельного пучка. Участок газохода под нижним барабаном выполняет также роль бункера для сбора и удаления золы. К недостатку компоновки газохода котла можно отнести чрезмерно большой объем бункера под котельным пучком, что в определенной степени вызвано решением пропускать весь объем греющих газов непосредственно под нижним барабаном. Недостатком такой компоновки также является отсутствие технического решения, направленного на защиту нижней части нижнего барабана в случае нарушения целостности обмуровочного покрытия. В условиях реальной эксплуатации при высокой температуре греющих газов и образовании на внутренней поверхности нижней части барабана слоя низкотеплопроводного шлама нельзя исключать возможный локальный рост температуры стенки барабана, снижающий прочностные характеристики металла.
Достигаемым результатом настоящего изобретения является газоход котла, содержащий котельный пучок, позволяющий рациональнее использовать пространство, находящееся под нижним барабаном котельного пучка, и позволяющий также реализовать техническое решение по защите нижнего барабана от чрезмерного нагрева со стороны газов. Очевидно, что достигаемый результат возможен в котлах, высота которых существенно превышает разницу высотных отметок продольных осей верхних и нижних барабанов котельных пучков.
Указанный результат изобретения достигается в газоходе котла, содержащем участок газохода с котельным пучком, поверхность нагрева которого образована трубами вертикальной ориентации, включенными своими концами в емкости верхнего и нижнего барабанов, содержащем также участок газохода с дополнительными поверхностями нагрева, который разделен на части перегородкой (перегородками) из труб вертикальной ориентации, при этом участок газохода с дополнительными поверхностями нагрева расположен непосредственно под нижним барабаном котельного пучка, и участки газохода котла сообщаются между собой через проходные окна, расположенные с двух сторон нижнего барабана между его цилиндрической поверхностью и ограждающими газоход котла стенами, и участки труб перегородки (перегородок) участка газохода с дополнительными поверхностями нагрева экранируют нижнюю часть нижнего барабана, либо включаясь в нее, либо огибая в непосредственной близости.
Кроме того, участки труб, являющиеся продолжением труб перегородки (перегородок) участка газохода с дополнительными поверхностями нагрева, в зоне участка газохода котельного пучка могут образовывать поверхность нагрева, аналогичную поверхности нагрева котельного пучка.
На фиг.1 изображен главный вид газохода котла, выполненный, согласно изобретению, для варианта, когда поток греющих газов входит в газоход сверху через участок газохода с котельным пучком - разрез Б-Б фиг.2; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1; на фиг.3 - разрез В-В фиг.2.
На фиг.4 изображен главный вид газохода котла, выполненный, согласно изобретению, для варианта, когда поток греющих газов входит в газоход снизу через участок газохода с дополнительными поверхностями нагрева - разрез Д-Д фиг.5; на фиг.5 - разрез Г-Г фиг.4; на фиг.6 - разрез Е-Е фиг.5. Стрелками на фиг.1 и 4 указаны направления потока греющих газов.
В любом случае, независимо от варианта исполнения, газоход котла состоит из участка газохода с котельным пучком 1 и участка газохода с дополнительными поверхностями нагрева 2. Дополнительными поверхностями нагрева левой части 3 и правой части 4, например, могут являться конвективные пакеты пароперегревателя, водяного экономайзера и прочие поверхности, охлаждаемые теплоносителем, включая трубные настенные экраны. Котельный пучок состоит из верхнего барабана 5, нижнего барабана 6, левого и правого пучков труб поверхностей нагрева 7 и 8 и перегородки (перегородок) 9, разделяющей (разделяющих) котельный пучок на две части. В зависимости от варианта исполнения перегородки в котельном пучке сделаны сплошными или с окном 10. Наличие перегородки (перегородок) 9, в сочетании с комплексом других конструктивных решений, позволяет оптимизировать условия теплопередачи в поверхности нагрева котельного пучка. Следствием принятой концепции двухходового обтекания греющими газами нижнего барабана котельного пучка является деление участка газохода с дополнительными поверхностями нагрева на две части перегородкой (перегородками) 11. При этом каждая часть участка газохода с дополнительными поверхностями нагрева индивидуально сообщается с участком газохода котельного пучка через левое и правое проходные окна 12 и 13, расположенные между цилиндрической поверхностью нижнего барабана и ограждающими газоход стенами 14. Нижние концы труб, образующих перегородку (перегородки) 11, могут быть включены в раздающий коллектор 15. В зависимости от варианта исполнения перегородка 11 сделана сплошной или с окном 16. Верхние концы труб перегородки (перегородок) 11 могут быть в различных приемлемых комбинациях включены в верхний барабан, в нижний барабан или другие емкости. Участки труб перегородки 11, огибая в непосредственной близости нижнюю часть нижнего барабана или включаясь в нее, образуют защитный экран 17. Участки труб, являющиеся продолжением труб перегородки 11 в зоне участка газохода котельного пучка, включаясь в верхний барабан, могут образовывать поверхность нагрева 18, конструктивно аналогичную поверхности нагрева котельного пучка. Ограждающие газоход котла стены 14 могут быть любой приемлемой конструкции, например, могут представлять собой плавниковые экраны. Газоход котла имеет входное окно 19 и выходное окно 20. В целом, газоход котла скомпонован двухходовым, формирующим восходящий и нисходящий потоки греющих газов.
В газоходе котла происходит теплопередача от греющих газов к теплоносителю, находящемуся внутри труб поверхностей нагрева.
В варианте исполнения, согласно фиг.1, греющие газы поступают в газоход котла через входное окно 19. Нисходящий поток газов последовательно омывает поверхности нагрева 18, 7, 11, 3, соединенные по газовой стороне проходным окном 12. Далее, миновав окно 16 в перегородке 11, газы в восходящем потоке последовательно омывают поверхности нагрева 11, 4, 18, 8, соединенные по газовой стороне проходным окном 13. Покидают греющие газы газоход котла через выходное окно 20.
В варианте исполнения, согласно фиг.4, греющие газы поступают в газоход котла через входное окно 19. Восходящий поток газов последовательно омывает поверхности нагрева 11, 3, 18, 7, соединенные по газовой стороне проходным окном 12. Далее, миновав окно 10 в перегородках 9, газы в нисходящем потоке последовательно омывают поверхности нагрева 8, 18, 11, 4, соединенные по газовой стороне проходным окном 13. Покидают греющие газы газоход котла через выходное окно 20.
Источники информации
1. Глейзер И.Ш. Энерготехнологические агрегаты сульфатного производства. Москва, «Лесная промышленность», 1984 г., стр.23, рис.7.
2. Справочник теплотехника предприятий черной металлургии. Том I. Москва, 1953 г., стр.395, рис.4.