КОТЕЛЬНЫЙ ПУЧОК
BOILER BANK

Изобретение относится к котлостроению и может быть использовано при конструировании поверхностей нагрева в теплоэнергетике.
Известна наиболее близкая к изобретению конструкция котельного пучка парогенератора фирмы «Релей Стокер» [1] - прототип. Конструкция представляет собой поверхность нагрева из вертикально установленного пучка труб, верхние и нижние концы которых входят в емкости, называемые барабанами. В вертикальных газоходах котельного пучка осуществляется двухходовое движение греющих газов, передающих тепло среде, находящейся внутри труб. В средней части котельного пучка между газоходами в свободном от труб объеме расположена параллельно продольным осям барабанов газоплотная извилистая перегородка. Таким образом, при наличии одной перегородки решается вопрос доступа в среднюю часть пучка для осмотра и ремонта. В извилистой перегородке и в параллельных ей внешних газоплотных экранах имеются окна для организации прохода греющих газов в восходящем и нисходящем направлениях.
Недостатком прототипа является пониженная эффективность конвективного теплообмена в зонах поверхности нагрева, расположенных напротив свободных объемов, впадин извилистой перегородки, заключенных между трубами котельного пучка и вогнутой поверхностью извилистой перегородки. В этих зонах часть греющих газов неизбежно перетекает через свободные объемы по пути наименьшего сопротивления, минуя основную поверхность нагрева и ухудшая условия теплопередачи. При этом следует иметь в виду, что минимальная глубина впадин извилистой перегородки не должна быть меньше величины, позволяющей осуществлять доступ обслуживающего персонала в зону между газоходами.
Сущность изобретения в том, что котельный пучок, представляющий объемную поверхность нагрева, состоящий из труб вертикальной ориентации, верхние и нижние концы которых входят в емкости барабанов или коллекторов, имеющий не менее двух газоходов, разделенных извилистой перегородкой, имеет поверхность впадины извилистой перегородки, которая расположена напротив перегородки, установленной в зоне труб поверхности нагрева котельного пучка, и является ограждающей поверхностью поворотного участка газохода.
Достигаемым результатом настоящего изобретения является котельный пучок, в котором преимущества использования извилистой перегородки сочетаются с конструктивным решением, позволяющим в зонах труб поверхности нагрева, расположенных напротив впадин извилистой перегородки, осуществить интенсивный процесс теплопередачи.
Указанный результат изобретения достигается посредством местного перехода от продольного омывания труб греющими газами к омываниям, поперечному и косому, существенно более эффективным с точки зрения теплопередачи. С этой целью извилистая перегородка, имеющая надлежащую конфигурацию, используется в качестве ограждающей поверхности поворотных участков газохода. Частью поворотного газохода впадина извилистой перегородки становится тогда, когда напротив этой впадины в зоне труб поверхности нагрева котельного пучка под углом к осям труб устанавливается перегородка. Эта перегородка вынуждает основной поток греющих газов резко отклониться в сторону свободного объема впадины извилистой перегородки. В свою очередь, ограждающая поверхность впадины вынуждает газовый поток, огибая перегородку, вернуться в зону труб котельного пучка. При такой траектории газового потока имеют место косое и поперечное омывания труб поверхности нагрева. Количество участков с поперечным и косым омываниями труб поверхности нагрева и взаимное расположение этих участков относительно участков с продольным омыванием определяются конструктивными соображениями и на суть изобретения не влияют. Для реализации изобретения достаточно, чтобы извилистая перегородка имела только одну впадину. Сама извилистая перегородка может быть выполнена из нескольких отличных друг от друга элементов.
На фиг.1 в качестве примера показан главный вид одной из возможных компоновок котельного пучка согласно изобретению - разрез А-А фиг.2; на фиг.2 - вид Б фиг.1; на фиг.3 - разрез В-В фиг.1; на фиг.4 - вариант исполнения котельного пучка при использовании коллекторов вместо барабанов. Стрелками на фиг.1 указаны направления потока греющих газов.
Котельный пучок состоит из верхнего барабана 1 и нижнего барабана 2, в которые входят трубы поверхности нагрева 3, расположенные в первом газоходе 4 и втором газоходе 5. Вместо барабанов могут быть применены емкости меньшего размера, называемые коллекторами 6. Наружное ограждение котельного пучка состоит из передней стены 7, задней стены 8 и боковых стен 9. Со стороны передней стены имеется входное окно 10, со стороны задней стены - выходное окно 11. Между газоходами 4 и 5 расположена извилистая перегородка 12, в которой имеется соединяющее газоходы окно 13. Напротив впадин 14 извилистой перегородки в зоне труб поверхности нагрева установлены перегородки 15.
В котельном пучке происходит теплопередача от греющих газов к среде, находящейся внутри труб поверхности нагрева 3. Греющие газы входят в котельный пучок через входное окно 10, проходят по первому газоходу 4, далее через окно 13 газы поступают во второй газоход 5, который покидают через выходное окно 11. Траектория движения газового потока и характер омывания им поверхности нагрева определяются конфигурацией газоходов.
Источники информации
1. Патент США - Парогенератор, фирма «Релей-Стокер», кл. 122-235, №3559624; 1968-1971 г.