Газотрубный котел-утилизатор1..7'н;ьс-1^хн::'л'нае1. Котел утилизатор газотрубный

Газотрубный котел-утилизатор

Известен газотрубный котел (а.с. СССР N 1179006, F 22 B 7/18, 1985 г.), содержащий пучок труб первого и второго хода, соединенных торцевой поворотной камерой, которая снабжена нагревателями, размещенными на ее стенках и выполненными преимущественно в виде трубчатых экранов. Известен также горизонтальный котел (а.с. СССР N 866329, F 22 B 9/12, 1981 г.), содержащий барабан с передними и задним днищами, в зоне последнего из которых подключены питательный и дренажный патрубки, продольно установленные в барабане дымогарные трубы, закрепленные в днищах, а также продольные перегородки с наклонными в вертикальной осевой плоскости участками, разделяющими барабан на отсеки, сообщенные между собой проемами, расположенными в зоне верхних и нижних торцов перегородок. Причем наклонные участки перегородок расположены между трубами. Наиболее близким техническим решением к данному аппарату является газотрубный котел-утилизатор для использования тепла технологических газов (П.Д. Лебедев, А.А. Щукин. "Теплоиспользующие установки промышленных предприятий" (курсовое проектирование), М.: Энергия, 1970 г. ), содержащий корпус с входной и выходной камерами для газа, вмонтированный в трубную решетку пучок газовых труб, имеющий испарительную и нагревательную поверхности, и штуцеры для подвода питательной воды и отвода получаемого пара. Задачей изобретения является интенсификация теплоотдачи в водном объеме путем внесения изменений в конструкцию расположенного в нем трубного пучка и повышение надежности работы котла-утилизатора. Задача решается посредством котла-утилизатора, содержащего корпус с входной и выходной камерами для газа, вмонтированный в трубные решетки пучок газовых труб, который имеет испарительную и нагревательную поверхности, и штуцеры для подвода питательной воды и отвода получаемого пара, в котором в отличие от прототипа верхняя часть испарительной поверхности газовых труб имеет в трубном пучке вертикальные коридоры между параллельными рядами труб, проходное сечение которых больше, чем проходное сечение между трубами в нагревательной и нижней части испарительной поверхности трубного пучка, которые имеют сплошное заполнение трубами. Штуцер для подвода питательной воды целесообразно снабдить смесителем для смешения питательной и котловой воды, а сам смеситель может выполняться из концентрически расположенных труб разного диаметра. Наличие вертикальных коридоров в верхней части испарительной поверхности газовых труб обеспечивает отвод паровых пузырьков из водяного объема без соприкосновения с трубами, что предотвращает оголение труб в процессе кипения воды и тем самым способствует интенсификации теплоотдачи от поверхности трубок к воде. Следует отметить, что теплоотдача от нагретой поверхности к воде происходит значительно интенсивнее, чем к водяному пару. Эффективное смешение питательной и котловой воды при помощи специального смесителя предотвращает местно переохлаждение труб, поступающей в котел питательной водой, что позволяет избежать термических напряжений в материале труб и этим повышает надежность эксплуатации оборудования. На фиг. 1 показан котел-утилизатор и его разрез по Б-Б; на фиг. 2 изображен смеситель и его разрез по А-А. Котел-утилизатор содержит корпус 1 со входной газораспределительной камерой 2 и выходной газосборной камерой 3. Камеры 2, 3 снабжены штуцерами 4, 5 для подвода и отвода горячих газов соответственно, а также манометрами 6, 7 и датчиками температуры 8, 9. Для осмотра камер газового тракта имеются люки 10, 11. В корпусе 1 размещен также вмонтированный в трубные решетки пучок газовых труб 12, который образует нагревательную и испарительную поверхности. Нагревательная поверхность и нижняя часть испарительной поверхности 13 конструктивно выполнены со сплошным заполнением трубами с узкими проходами между ними, а верхняя часть испарительной поверхности 14 имеет в трубном пучке 12 вертикальные коридоры 15 между параллельными рядами труб. В корпусе 1 расположен штуцер 16 для подвода питательной воды, который снабжен смесителем 17. Над корпусом 1 выступает сухопарник 18, в котором размещено отбойное устройство 19 для отделения капельной влаги от пара. Сухопарник 18 имеет штуцер 20 для отвода пара из котла. В нижней части корпуса 1 расположен сборник 21, снабженный штуцером 22 для отвода солей, накопившихся в котловой воде или продувки котла. Корпус 1 имеет линзовый компенсатор 23, обеспечивающий безопасную эксплуатацию котла при термических расширениях корпуса. Для целей безопасной эксплуатации котла-утилизатора предусмотрены также два предохранительных клапана 24, дублирующие друг друга, манометр 25 и датчик реле сигнализации уровня 26. Штуцер 27 служит для первоначального заполнения водой котла-утилизатора и вывода горячей воды в процессе работы (если это необходимо), а штуцеры 28, 29 предназначены для монтажа приборов и регуляторов уровня жидкости в котле. Котел-утилизатор установлен на неподвижную 30 и подвижную 31 опоры. Котел-утилизатор работает следующим образом. Питательная вода через штуцер 16 поступает в смеситель 17 в количестве равном производительности котла по пару и величине продувки котла. В смесителе 17, работающем на принципе эжекции, происходит смещение питательной воды с котловой. Вода, отводимая из смесителя 17, попадает в водяной объем и контактирует с нагревательной частью поверхности 13 трубного пучка 12. На этом участке труб достигается начало температуры кипения воды и она начинает кипеть, соприкасаясь при дальнейшем продвижении с испарительной частью поверхности 13. Для нагрева воды используются только нижние 4 - 5 рядов поверхности 13, имеющей сплошное заполнение трубами, остальная часть этой поверхности работает в режиме парообразования. Образующийся в процессе кипения воды насыщенный пар отводится из водяного объема в виде пузырьков по вертикальным коридорам 15 испарительной поверхности 14 и, проходя отбойное устройство 19, через штуцер 20 выводится из котла. Горячие газы через штуцер 4 поступают в газораспределительную камеру 2 и попадают в пучок газовых труб 12, нагревая при этом поступающую в котел воду. Проходя пучок труб 12, в результате теплоотдачи газы охлаждаются до заданной температуры и попадают в газосборную камеру 3, а затем выводятся из котла через штуцер 5. Поступающая в котел вода частично превращается в пар и концентрация солей в ней постепенно увеличивается. Эта вода, накапливаясь в нижней части корпуса 1, продвигается к сборнику 21 и через продувочный штуцер 22 выводиться из котла. В процессе работы котла-утилизатора осуществляется контроль температуры газов на входе и выходе котла датчиками температуры 8, 9 и давление газа манометрами 6, 7. Кроме того, предусмотрен автоматический и визуальный контроль и регулирование уровня воды в котле и его сигнализации при помощи реле уровня 26. Давление пара в котле-утилизаторе контролируется манометром 25. Технический результат изобретения заключается в интенсификации теплоотдачи в водяном объеме и повышении надежности работы котла-утилизатора. Интенсификация теплоотдачи в кипящей воде достигается за счет отвода пузырьков пара из водяного объема без соприкосновения их с нагретыми поверхностями труб, что обеспечивает более эффективное смачивание последних и приводит к увеличению теплоотдачи с единицы поверхности теплопередающих труб, так как коэффициент теплоотдачи от нагретой поверхности к воде на порядок выше, чем к водяному пару. Интенсификация теплоотдачи позволяет достаточно эффективно использовать в котле-утилизаторе данной конструкции тепловую энергию даже таких низкотемпературных газов с температурами порядка 150 - 170oC. В этом случае давление в котле-утилизаторе не будет превышать 6 - 7 ати, что позволяет его безопасно эксплуатировать в автоматическом режиме работы без специально обученного персонала. В целях безопасности эксплуатации котла-утилизатора в данном случае достаточно иметь автоматические устройства контроля, регулирования, сигнализации основных его параметров давления, температуры, уровня. Надежность работы котла-утилизатора и безопасность его эксплуатации обеспечивается также интенсивным смешением питательной и котловой воды при помощи смесителя специальной конструкции, что создает возможность подать воду в котел-утилизатор при любой температуре без предварительного нагрева ее в экономайзере. Источники информации 1. А.С. СССР 1179006, F 22 B 7/18, 1985 г. 2. А.С. СССР 866329, F 22 B 9/12, 1981 г. 3. П. Д. Лебедев, А.А. Щукин "Теплоиспользующие установки промышленных предприятий" (курсовое проектирование), М., Энергия, 1970 г.

Формула изобретения

1. Газотрубный котел-утилизатор, содержащий корпус с входной и выходной камерами для газа, вмонтированный в трубные решетки пучок газовых труб, имеющий испарительную и нагревательную поверхности, штуцеры для подвода питательной воды и отвода получаемого пара, отличающийся тем, что верхняя часть испарительной поверхности газовых труб имеет в трубном пучке вертикальные коридоры между параллельными рядами труб, проходное сечение которых больше, чем проходное сечение между трубами в нагревательной и нижней частях испарительной поверхности трубного пучка, которые имеют сплошное заполнение трубами. 2. Газотрубный котел-утилизатор по п.1, отличающийся тем, что штуцер для подвода питательной воды снабжен смесителем для смешения питательной и котловой воды. 3. Газотрубный котел-утилизатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что смеситель выполнен из концентрически расположенных труб разного диаметра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

www.findpatent.ru

1  Топка; 2 – барабанная печь; 3 – горелки для сжигания поверхностного масла;

4 – эжектор; 5 – радиационный воздухоподогреватель; 6 – рекуперативный воздухоподогреватель; 7 – вентилятор; 8 – дымосос

Глава 2. Утилизация высокотемпературных тепловых отходов

2.1. Газотрубные котлы-утилизаторы

При использовании теплоты высокотемпературных отходящих газов (Тг > 300600 С) устанавливаемые для этого котлы-утилизаторы (КУ) содержат обычно экономайзерные и испарительные поверхности нагрева и пароперегреватель. Глубина охлаждения отходящих газов в КУ зависит от соотношения D/Gг, где D – паропроизводительность котла, кг/ч; Gг – расход греющего газа теплоносителя, м3/ч. С уменьшением начальной температуры греющих газов Тг существенно увеличивается расход газа-теплоносителя, необходимого для выработки единицы пара, а соотношение D/Gг (при D = const) соответственно уменьшается. Так, если для обычных паровых котлов на органическом топливе параметр D/Gг  1, то для получения пара при использовании низкотемпературных отходящих газов (Тг = 400600 С) он составляет 0,12-0,15 [4,5].

Газотрубные КУ широко распространены во многих отраслях промышленности. Продукты сгорания (отходящие технологические газы) в этих КУ проходят внутри труб, размещенных в водяном объеме барабана. Эти котлы не требуют специальной обмуровки, характеризуются высокой газоплотностью, простотой изготовления, монтажа, обслуживания и пониженными требованиями к питательной воде.

К основным недостаткам КУ подобного типа относятся низкий коэффициент использования теплоты отходящих от технологических агрегатов газов (50—60 %), высокий удельный расход металла на выработку пара (до 8 кг/(кгч)). К недостаткам следует также отнести низкий предел давления вырабатываемого пара (всего 1,5-2,0 МПа) из-за наличия барабана большого диаметра, ограниченный пропуск отходящих газов — не более 30-40 тыс. м3/ч. Кроме того, внутренние поверхности труб, газотрубных котлов быстро заносятся уносом, поэтому необходимо применять частые чистки труб. Применение газотрубных котлов для использования теплоты низкотемпературных производственных газов целесообразно для установок небольшой мощности, особенно тогда, когда греющие газы имеют повышенное давление или содержат взрывоопасные или ядовитые компоненты.

В зависимости от конструктивного оформления газотрубные котлы делят на горизонтальные и вертикальные. Основные теплотехнические и конструктивные характеристики одно- и двухбарабанных газотрубных КУ приведены в табл. 5.

В типоразмерах газотрубных котлов буквы означают: Г  горизонтальный; В  вертикальный; Б  с дополнительным барабаном-сепаратором; И  с испарительным предвключенным пучком; Э  с экономайзером; П  с пароперегревателем. Для газотрубных энерготехнологических агрегатов буквы дополнительно обозначают: Т  с топкой; Ц  с циклонной камерой сгорания. Цифра после букв Г и В означает площадь основной испарительной поверхности нагрева газотрубного котла, м2.

К газотрубным горизонтальным однобарабанным КУ относятся агрегаты типов Г-250, Г-250П, Г-345, Г-345П, Г-550П и др., предназначенные для выработки насыщенного, а при наличии пароперегревателя — перегретого пара за счет использования теплоты технологических газов.

Таблица 5

Основные технические характеристики котлов-утилизаторов

Тип котла	Назначение	Паропроизводи-тельность, т/ч	Давление, МПа	Температура, ºС	Объем дымовых газов, м3/ч	Температура газов перед котлом, ºС	Температура уходящих газов, ºС
Г-150	Охлаждение технологичес-ких газов в процессе обезврежива-ния сероводо-родных газов	0,53	0,5	151	2293	360	159
Г-420		1,0	0,5	151	7257	280	155
Г-950		5,0	0,5	151	21870	287	161
Г-250	Охлаждение технологичес-ких газов	3,2	1,4	194	16000	600	270
Г-345		8,1	1,4	194	40000	600	260
Г-250П		3,1	1,4	240	16000	600	260
Г-345П		7,9	1,4	260	40000	600	250
Г-550П		11,6	1,4	280	55000	600	240
Г-145Б		4,7	1,4	194	8000	1200	280
Г-1030Б		31	1,4	194	50000	1200	240
Г-330БИ		9,5	1,4	194	15000	1200	310
Г-445БИ		15,7	1,4	194	25000	1200	250
Г-660БИ		23,3	1,4	194	35000	1200	235
В-90Б		5,0	0,8	170	25000	850	560
В-460Б		6,6	1,4	194	60000	400	225
Г-400ПЭ	В производстве азотной кислоты	7,5	1,6	230	66500	405	185
Г-420 БПЭ	В производстве азотной кислоты	25	15	250	56200	900	-

На рис. 10 показан котел Г-250 с пароперегревателем, с площадью испарительной поверхности нагрева котла 250 м2. Отходящие газы технологического агрегата поступают во входную камеру, проходят через трубы и через выходную камеру удаляются в атмосферу. Испарительная поверхность нагрева выполнена из труб диаметром 50 мм с толщиной стенки 3 мм. В верхней части барабана расположено сепарационное устройство, представляющее собой пароприемный короб и дырчатые листы.

К группе газотрубных горизонтальных двухбарабанных с вынесенным барабаном-сепаратором котлов-утилизаторов относят Г-145Б, Г-330БИ, Г-445БИ, Г-660БИ, Г-1030Б и др., предназначенные для выработки насыщенного пара за счет использования теплоты технологических и отходящих газов.

Рис. 10. Котел-утилизатор Г-250:

1  входная камера; 2  трубы пароперегревателя; 3 – трубы испарителя; 4  паросепарационное устройство; 5  подвод питательной воды; 6 – паровой коллектор, 7 – испарительный барабан; 8 – выходная камера

На рис. 11 показан Г-330БИ. В этом котле основные испарительные поверхности выполнены из труб диаметром 50×3 мм и расположены в нижнем барабане. К торцам испарительного барабана на сварке крепятся входная и выходная газовые камеры. В верхнем барабане-сепараторе размещено сепарационное устройство, состоящее из дырчатых листов, расположенных в два ряда, и пароприемного потолка. Сепарационный и испарительный барабаны соединены между собой по пару и воде. Предвключенная испарительная

Рис. 11. Котел-утилизатор Г-330БИ:

studfiles.net

газотрубный котел-утилизатор - патент РФ 2153625

Котел предназначен для утилизации тепла горячих газов и может быть использован для получения пара низкого и среднего давления. Газотурбинный котел-утилизатор содержит корпус с входной и выходной камерами для газа, вмонтированный в трубные решетки пучок газовых труб, имеющий испарительную и нагревательную поверхности, штуцеры для подвода питательной воды и отвода получаемого пара. Верхняя часть испарительной поверхности газовых труб имеет в трубном пучке вертикальные коридоры между параллельными рядами труб, проходное сечение которых больше, чем проходное сечение между трубами в нагревательной и нижней частях испарительной поверхности трубного пучка, которые имеют сплошное заполнение трубами. Предложенная конструкция обеспечивает интенсификацию теплоотдачи в водяном объеме и повышение надежности работы котла-утилизатора. 2 з.п.ф-лы, 2 ил. Изобретение относится к теплотехнике, в частности к области утилизации тепла горячих газов, отходящих от различных технологических установок, и может быть использовано для получения пара низкого и среднего давления, необходимого, например, в технологии производства керамического кирпича для нагрева и увлажнения сырья. Известен газотрубный котел (а.с. СССР N 1179006, F 22 B 7/18, 1985 г.), содержащий пучок труб первого и второго хода, соединенных торцевой поворотной камерой, которая снабжена нагревателями, размещенными на ее стенках и выполненными преимущественно в виде трубчатых экранов. Известен также горизонтальный котел (а.с. СССР N 866329, F 22 B 9/12, 1981 г.), содержащий барабан с передними и задним днищами, в зоне последнего из которых подключены питательный и дренажный патрубки, продольно установленные в барабане дымогарные трубы, закрепленные в днищах, а также продольные перегородки с наклонными в вертикальной осевой плоскости участками, разделяющими барабан на отсеки, сообщенные между собой проемами, расположенными в зоне верхних и нижних торцов перегородок. Причем наклонные участки перегородок расположены между трубами. Наиболее близким техническим решением к данному аппарату является газотрубный котел-утилизатор для использования тепла технологических газов (П.Д. Лебедев, А.А. Щукин. "Теплоиспользующие установки промышленных предприятий" (курсовое проектирование), М.: Энергия, 1970 г. ), содержащий корпус с входной и выходной камерами для газа, вмонтированный в трубную решетку пучок газовых труб, имеющий испарительную и нагревательную поверхности, и штуцеры для подвода питательной воды и отвода получаемого пара. Задачей изобретения является интенсификация теплоотдачи в водном объеме путем внесения изменений в конструкцию расположенного в нем трубного пучка и повышение надежности работы котла-утилизатора. Задача решается посредством котла-утилизатора, содержащего корпус с входной и выходной камерами для газа, вмонтированный в трубные решетки пучок газовых труб, который имеет испарительную и нагревательную поверхности, и штуцеры для подвода питательной воды и отвода получаемого пара, в котором в отличие от прототипа верхняя часть испарительной поверхности газовых труб имеет в трубном пучке вертикальные коридоры между параллельными рядами труб, проходное сечение которых больше, чем проходное сечение между трубами в нагревательной и нижней части испарительной поверхности трубного пучка, которые имеют сплошное заполнение трубами. Штуцер для подвода питательной воды целесообразно снабдить смесителем для смешения питательной и котловой воды, а сам смеситель может выполняться из концентрически расположенных труб разного диаметра. Наличие вертикальных коридоров в верхней части испарительной поверхности газовых труб обеспечивает отвод паровых пузырьков из водяного объема без соприкосновения с трубами, что предотвращает оголение труб в процессе кипения воды и тем самым способствует интенсификации теплоотдачи от поверхности трубок к воде. Следует отметить, что теплоотдача от нагретой поверхности к воде происходит значительно интенсивнее, чем к водяному пару. Эффективное смешение питательной и котловой воды при помощи специального смесителя предотвращает местно переохлаждение труб, поступающей в котел питательной водой, что позволяет избежать термических напряжений в материале труб и этим повышает надежность эксплуатации оборудования. На фиг. 1 показан котел-утилизатор и его разрез по Б-Б; на фиг. 2 изображен смеситель и его разрез по А-А. Котел-утилизатор содержит корпус 1 со входной газораспределительной камерой 2 и выходной газосборной камерой 3. Камеры 2, 3 снабжены штуцерами 4, 5 для подвода и отвода горячих газов соответственно, а также манометрами 6, 7 и датчиками температуры 8, 9. Для осмотра камер газового тракта имеются люки 10, 11. В корпусе 1 размещен также вмонтированный в трубные решетки пучок газовых труб 12, который образует нагревательную и испарительную поверхности. Нагревательная поверхность и нижняя часть испарительной поверхности 13 конструктивно выполнены со сплошным заполнением трубами с узкими проходами между ними, а верхняя часть испарительной поверхности 14 имеет в трубном пучке 12 вертикальные коридоры 15 между параллельными рядами труб. В корпусе 1 расположен штуцер 16 для подвода питательной воды, который снабжен смесителем 17. Над корпусом 1 выступает сухопарник 18, в котором размещено отбойное устройство 19 для отделения капельной влаги от пара. Сухопарник 18 имеет штуцер 20 для отвода пара из котла. В нижней части корпуса 1 расположен сборник 21, снабженный штуцером 22 для отвода солей, накопившихся в котловой воде или продувки котла. Корпус 1 имеет линзовый компенсатор 23, обеспечивающий безопасную эксплуатацию котла при термических расширениях корпуса. Для целей безопасной эксплуатации котла-утилизатора предусмотрены также два предохранительных клапана 24, дублирующие друг друга, манометр 25 и датчик реле сигнализации уровня 26. Штуцер 27 служит для первоначального заполнения водой котла-утилизатора и вывода горячей воды в процессе работы (если это необходимо), а штуцеры 28, 29 предназначены для монтажа приборов и регуляторов уровня жидкости в котле. Котел-утилизатор установлен на неподвижную 30 и подвижную 31 опоры. Котел-утилизатор работает следующим образом. Питательная вода через штуцер 16 поступает в смеситель 17 в количестве равном производительности котла по пару и величине продувки котла. В смесителе 17, работающем на принципе эжекции, происходит смещение питательной воды с котловой. Вода, отводимая из смесителя 17, попадает в водяной объем и контактирует с нагревательной частью поверхности 13 трубного пучка 12. На этом участке труб достигается начало температуры кипения воды и она начинает кипеть, соприкасаясь при дальнейшем продвижении с испарительной частью поверхности 13. Для нагрева воды используются только нижние 4 - 5 рядов поверхности 13, имеющей сплошное заполнение трубами, остальная часть этой поверхности работает в режиме парообразования. Образующийся в процессе кипения воды насыщенный пар отводится из водяного объема в виде пузырьков по вертикальным коридорам 15 испарительной поверхности 14 и, проходя отбойное устройство 19, через штуцер 20 выводится из котла. Горячие газы через штуцер 4 поступают в газораспределительную камеру 2 и попадают в пучок газовых труб 12, нагревая при этом поступающую в котел воду. Проходя пучок труб 12, в результате теплоотдачи газы охлаждаются до заданной температуры и попадают в газосборную камеру 3, а затем выводятся из котла через штуцер 5. Поступающая в котел вода частично превращается в пар и концентрация солей в ней постепенно увеличивается. Эта вода, накапливаясь в нижней части корпуса 1, продвигается к сборнику 21 и через продувочный штуцер 22 выводиться из котла. В процессе работы котла-утилизатора осуществляется контроль температуры газов на входе и выходе котла датчиками температуры 8, 9 и давление газа манометрами 6, 7. Кроме того, предусмотрен автоматический и визуальный контроль и регулирование уровня воды в котле и его сигнализации при помощи реле уровня 26. Давление пара в котле-утилизаторе контролируется манометром 25. Технический результат изобретения заключается в интенсификации теплоотдачи в водяном объеме и повышении надежности работы котла-утилизатора. Интенсификация теплоотдачи в кипящей воде достигается за счет отвода пузырьков пара из водяного объема без соприкосновения их с нагретыми поверхностями труб, что обеспечивает более эффективное смачивание последних и приводит к увеличению теплоотдачи с единицы поверхности теплопередающих труб, так как коэффициент теплоотдачи от нагретой поверхности к воде на порядок выше, чем к водяному пару. Интенсификация теплоотдачи позволяет достаточно эффективно использовать в котле-утилизаторе данной конструкции тепловую энергию даже таких низкотемпературных газов с температурами порядка 150 - 170oC. В этом случае давление в котле-утилизаторе не будет превышать 6 - 7 ати, что позволяет его безопасно эксплуатировать в автоматическом режиме работы без специально обученного персонала. В целях безопасности эксплуатации котла-утилизатора в данном случае достаточно иметь автоматические устройства контроля, регулирования, сигнализации основных его параметров давления, температуры, уровня. Надежность работы котла-утилизатора и безопасность его эксплуатации обеспечивается также интенсивным смешением питательной и котловой воды при помощи смесителя специальной конструкции, что создает возможность подать воду в котел-утилизатор при любой температуре без предварительного нагрева ее в экономайзере. Источники информации 1. А.С. СССР 1179006, F 22 B 7/18, 1985 г. 2. А.С. СССР 866329, F 22 B 9/12, 1981 г. 3. П. Д. Лебедев, А.А. Щукин "Теплоиспользующие установки промышленных предприятий" (курсовое проектирование), М., Энергия, 1970 г.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

www.freepatent.ru

10.4.4. Котлы-утилизаторы

Котлы-утилизаторы (бестопочные котлы) предназначены для получения пара за счёт использования теплоты уходящих газов технологических агрегатов. В чёрной металлургии температура уходящих газов в разных печах составляет 500-18000С. Поэтому различают котлы-утилизаторы радиационного, радиационно-конвективного и конвективного типов. Котлы первых двух типов применяют в конвертерном производстве, где температура газов выше 10000С.

Наибольшее распространение получили котлы-утилизаторы (КУ) конвективного типа. Их устанавливают за мартеновскими, нагревательными, обжиговыми и другими печами. Эти котлы предназначены для использования газов с температурой 600-8500С. По компоновке поверхностей нагрева и газового тракта различают конвективные газотрубные и водотрубные КУ.

Газотрубные котлы-утилизаторы

Основная особенность газотрубных КУ заключается в движении горячих газов внутри труб, образующих поверхности нагрева котла, вода и пароводяная смесь находятся снаружи труб с газом. Газотрубные КУ работают с естественной циркуляцией, имеют горизонтальное расположение испарительных поверхностей, размещённых внутри барабана (рис. 10.3). В барабане размещено также сепарационное устройство для разделения воды и насыщенного пара. К барабану котла крепят входную и выходную камеры.

По такой схеме выполняются котлы КУ-16 и КУ-40, рассчитанные на объём поступающих газов (с учётом подсосов воздуха перед ними) 16000 и 40000 м3/ч. Они вырабатывают перегретый пар давлением 0,9-1,4 МПа с температурой 2500С в

количестве 1,6-2,8 и 7,8 т/ч соответственно. Котлы оборудованы устройствами для очистки поверхностей нагрева и снабжены аппаратурой КИП и А.

Водотрубные котлы-утилизаторы

Водотрубные котлы-утилизаторы отличаются от газотрубных тем, что по газоходам котла движутся уходящие газы печей, а испарительные трубные поверхности, выполненные из змеевиковых пакетов, размещаются в газоходах на пути газов. Паро-водяная смесь циркулирует внутри труб. Котлы имеют башенную и П-образную компоновку.

Для установки за технологическими агрегатами котлы выбирают в зависимости от объёма уходящих газов, подлежащих утилизации (КУ-50, КУ-60, КУ-80, КУ-125, КУ-150). Цифры указывают на объем уходящих газов, тыс. м3/ч. Температура газов на входе 600-850˚С. Компоновка котлов горизонтальная (КУ-50), башенная (КУ-100Б), П-образная (остальные). Котлы однобарабанные, по ходу газов последовательно расположены одна секция испарительной поверхности, пароперегреватель, еще несколько секций испарительных поверхностей, водяной экономайзер. Все поверхности из труб Ø 32х3 мм. Применение труб малого диаметра вызвано необходимостью при конвективной теплоотдаче разместить большую поверхность нагрева в относительно небольшие габариты котла.

Циркуляция в КУ многократно принудительная, циркуляционный насос устанавливается на опускной трубе.

Тяга обеспечивается дымососом, рассчитанным на сопротивление системы «печь-котел-газоочистка». Газы охлаждаются в КУ до 200-230˚С, что достаточно для нормальной работы дымососа.

В конвективных КУ вырабатывается до 50 т пара в час (КУ-150), давление до 4,5 Мпа, температура 340-400˚С.

Пар используется для привода паровых турбин коксовых эксгаустеров (дутьевых средств, создающих разрежение), турбокомпрессоров, турбовоздуходувок, турбонасосов, турбогенераторов.

studfiles.net

Газотрубный котел-утилизатор | Банк патентов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к области утилизации тепла горячих газов, отходящих от различных технологических установок, и может быть использовано для получения пара низкого и среднего давления, необходимого, например, в технологии производства керамического кирпича для нагрева и увлажнения сырья. Известен газотрубный котел (а.с. СССР N 1179006, F 22 B 7/18, 1985 г.), содержащий пучок труб первого и второго хода, соединенных торцевой поворотной камерой, которая снабжена нагревателями, размещенными на ее стенках и выполненными преимущественно в виде трубчатых экранов. Известен также горизонтальный котел (а.с. СССР N 866329, F 22 B 9/12, 1981 г.), содержащий барабан с передними и задним днищами, в зоне последнего из которых подключены питательный и дренажный патрубки, продольно установленные в барабане дымогарные трубы, закрепленные в днищах, а также продольные перегородки с наклонными в вертикальной осевой плоскости участками, разделяющими барабан на отсеки, сообщенные между собой проемами, расположенными в зоне верхних и нижних торцов перегородок. Причем наклонные участки перегородок расположены между трубами. Наиболее близким техническим решением к данному аппарату является газотрубный котел-утилизатор для использования тепла технологических газов (П.Д. Лебедев, А.А. Щукин. "Теплоиспользующие установки промышленных предприятий" (курсовое проектирование), М.: Энергия, 1970 г. ), содержащий корпус с входной и выходной камерами для газа, вмонтированный в трубную решетку пучок газовых труб, имеющий испарительную и нагревательную поверхности, и штуцеры для подвода питательной воды и отвода получаемого пара. Задачей изобретения является интенсификация теплоотдачи в водном объеме путем внесения изменений в конструкцию расположенного в нем трубного пучка и повышение надежности работы котла-утилизатора. Задача решается посредством котла-утилизатора, содержащего корпус с входной и выходной камерами для газа, вмонтированный в трубные решетки пучок газовых труб, который имеет испарительную и нагревательную поверхности, и штуцеры для подвода питательной воды и отвода получаемого пара, в котором в отличие от прототипа верхняя часть испарительной поверхности газовых труб имеет в трубном пучке вертикальные коридоры между параллельными рядами труб, проходное сечение которых больше, чем проходное сечение между трубами в нагревательной и нижней части испарительной поверхности трубного пучка, которые имеют сплошное заполнение трубами. Штуцер для подвода питательной воды целесообразно снабдить смесителем для смешения питательной и котловой воды, а сам смеситель может выполняться из концентрически расположенных труб разного диаметра. Наличие вертикальных коридоров в верхней части испарительной поверхности газовых труб обеспечивает отвод паровых пузырьков из водяного объема без соприкосновения с трубами, что предотвращает оголение труб в процессе кипения воды и тем самым способствует интенсификации теплоотдачи от поверхности трубок к воде. Следует отметить, что теплоотдача от нагретой поверхности к воде происходит значительно интенсивнее, чем к водяному пару. Эффективное смешение питательной и котловой воды при помощи специального смесителя предотвращает местно переохлаждение труб, поступающей в котел питательной водой, что позволяет избежать термических напряжений в материале труб и этим повышает надежность эксплуатации оборудования. На фиг. 1 показан котел-утилизатор и его разрез по Б-Б; на фиг. 2 изображен смеситель и его разрез по А-А. Котел-утилизатор содержит корпус 1 со входной газораспределительной камерой 2 и выходной газосборной камерой 3. Камеры 2, 3 снабжены штуцерами 4, 5 для подвода и отвода горячих газов соответственно, а также манометрами 6, 7 и датчиками температуры 8, 9. Для осмотра камер газового тракта имеются люки 10, 11. В корпусе 1 размещен также вмонтированный в трубные решетки пучок газовых труб 12, который образует нагревательную и испарительную поверхности. Нагревательная поверхность и нижняя часть испарительной поверхности 13 конструктивно выполнены со сплошным заполнением трубами с узкими проходами между ними, а верхняя часть испарительной поверхности 14 имеет в трубном пучке 12 вертикальные коридоры 15 между параллельными рядами труб. В корпусе 1 расположен штуцер 16 для подвода питательной воды, который снабжен смесителем 17. Над корпусом 1 выступает сухопарник 18, в котором размещено отбойное устройство 19 для отделения капельной влаги от пара. Сухопарник 18 имеет штуцер 20 для отвода пара из котла. В нижней части корпуса 1 расположен сборник 21, снабженный штуцером 22 для отвода солей, накопившихся в котловой воде или продувки котла. Корпус 1 имеет линзовый компенсатор 23, обеспечивающий безопасную эксплуатацию котла при термических расширениях корпуса. Для целей безопасной эксплуатации котла-утилизатора предусмотрены также два предохранительных клапана 24, дублирующие друг друга, манометр 25 и датчик реле сигнализации уровня 26. Штуцер 27 служит для первоначального заполнения водой котла-утилизатора и вывода горячей воды в процессе работы (если это необходимо), а штуцеры 28, 29 предназначены для монтажа приборов и регуляторов уровня жидкости в котле. Котел-утилизатор установлен на неподвижную 30 и подвижную 31 опоры. Котел-утилизатор работает следующим образом. Питательная вода через штуцер 16 поступает в смеситель 17 в количестве равном производительности котла по пару и величине продувки котла. В смесителе 17, работающем на принципе эжекции, происходит смещение питательной воды с котловой. Вода, отводимая из смесителя 17, попадает в водяной объем и контактирует с нагревательной частью поверхности 13 трубного пучка 12. На этом участке труб достигается начало температуры кипения воды и она начинает кипеть, соприкасаясь при дальнейшем продвижении с испарительной частью поверхности 13. Для нагрева воды используются только нижние 4 - 5 рядов поверхности 13, имеющей сплошное заполнение трубами, остальная часть этой поверхности работает в режиме парообразования. Образующийся в процессе кипения воды насыщенный пар отводится из водяного объема в виде пузырьков по вертикальным коридорам 15 испарительной поверхности 14 и, проходя отбойное устройство 19, через штуцер 20 выводится из котла. Горячие газы через штуцер 4 поступают в газораспределительную камеру 2 и попадают в пучок газовых труб 12, нагревая при этом поступающую в котел воду. Проходя пучок труб 12, в результате теплоотдачи газы охлаждаются до заданной температуры и попадают в газосборную камеру 3, а затем выводятся из котла через штуцер 5. Поступающая в котел вода частично превращается в пар и концентрация солей в ней постепенно увеличивается. Эта вода, накапливаясь в нижней части корпуса 1, продвигается к сборнику 21 и через продувочный штуцер 22 выводиться из котла. В процессе работы котла-утилизатора осуществляется контроль температуры газов на входе и выходе котла датчиками температуры 8, 9 и давление газа манометрами 6, 7. Кроме того, предусмотрен автоматический и визуальный контроль и регулирование уровня воды в котле и его сигнализации при помощи реле уровня 26. Давление пара в котле-утилизаторе контролируется манометром 25. Технический результат изобретения заключается в интенсификации теплоотдачи в водяном объеме и повышении надежности работы котла-утилизатора. Интенсификация теплоотдачи в кипящей воде достигается за счет отвода пузырьков пара из водяного объема без соприкосновения их с нагретыми поверхностями труб, что обеспечивает более эффективное смачивание последних и приводит к увеличению теплоотдачи с единицы поверхности теплопередающих труб, так как коэффициент теплоотдачи от нагретой поверхности к воде на порядок выше, чем к водяному пару. Интенсификация теплоотдачи позволяет достаточно эффективно использовать в котле-утилизаторе данной конструкции тепловую энергию даже таких низкотемпературных газов с температурами порядка 150 - 170oC. В этом случае давление в котле-утилизаторе не будет превышать 6 - 7 ати, что позволяет его безопасно эксплуатировать в автоматическом режиме работы без специально обученного персонала. В целях безопасности эксплуатации котла-утилизатора в данном случае достаточно иметь автоматические устройства контроля, регулирования, сигнализации основных его параметров давления, температуры, уровня. Надежность работы котла-утилизатора и безопасность его эксплуатации обеспечивается также интенсивным смешением питательной и котловой воды при помощи смесителя специальной конструкции, что создает возможность подать воду в котел-утилизатор при любой температуре без предварительного нагрева ее в экономайзере. Источники информации 1. А.С. СССР 1179006, F 22 B 7/18, 1985 г. 2. А.С. СССР 866329, F 22 B 9/12, 1981 г. 3. П. Д. Лебедев, А.А. Щукин "Теплоиспользующие установки промышленных предприятий" (курсовое проектирование), М., Энергия, 1970 г.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

bankpatentov.ru

3.34. Котёл-утилизатор типа КУН-24/13 | Паровые котлы малой мощности

Подробности Автор: New Boilerer Категория: III. Котлы-утилизаторы Просмотров: 1467

Котёл-утилизатор типа КУН-24/13 (рис. 53) предназначен для выработки водяного перегретого пара за счет использования физического тепла нитронных газов в установках производства азотной кислоты.

Котёл-утилизатор — газотрубного типа, с пароперегревателем, представляет собой горизонтальный цилиндрический барабан с плоскими торцовыми стенками, в которых завальцованы дымогарные трубы, проходящие через водяной объем барабана.

Для увеличения жесткости торцовых стенок барабана, являющихся трубными решетками, к ним приварены ребра. К торцам барабана приварены входная и выходная газовые камеры цилиндрической формы.

Барабан котла-утилизатора оборудован паросепарационным устройством жалюзийного типа с дырчатым парозаборным потолком, а также двумя лазовыми затворами, предохранительным клапаном, штуцерами для отвода пара к пароперегревателю и для продувки барабана. Барабан устанавливается на фундамент на двух подвижных опорах.

Пароперегреватель состоит из двух рядов труб, которые вместе с коллекторами установлены внутри подводящего газохода. На паропроводе, отводящем перегретый пар от котла, установлены два предохранительных клапана.

Входная газовая камера, которая приваривается к переднему торцу барабана, сварена нз двух корпусов: внутреннего и внешнего. Внешний корпус имеет сферическое днище, а внутренний — плоское. Как газоход пароперегревателя, так и входная камера торкретированы изнутри. На торце входной камеры в обоих корпусах имеются лазы, закрытые глухими фланцами. Входная камера устанавливается на фундамент на неподвижной опоре.

Выходная газовая камера приварена к заднему торцу барабана котла-утилизатора и имеет внутреннюю изоляцию.

Котёл-утилизатор оборудован автоматическим регулятором питания, водоуказательным прибором и необходимой пароводяной арматурой.

В связи с высоким давлением газов — 7 ата, и соответственно высоким коэффициентом теплопередачи, поверхности нагрева сравнительно небольшие, а расход металла на тонну вырабатываемого котлом-утилизатором пара составляет 1,42 т.

Для заказа котла-утилизатора необходимо согласование с заводом-изготовителем технических условий на поставку и представление заявочной спецификации на комплектующее котельно-вспомогательное оборудование.

В объем поставки котла-утилизатора типа КУН-24/13 входят.

1. Барабан в сборе с газовыми трубами, внутренними устройствами, штуцерами и лазовыми затворами. 2. Пароперегреватель с отводящим паропроводом. 3. Трубопроводы в пределах котла. 4. Комплект пароводяной арматуры. 5. Автоматический регулятор питания. 6. Водоуказательный прибор и манометры. 7. Газовые камеры и подводящий газоход. 8. Опоры котла и помосты. 9. Устройство для отбора проб пара и воды.

Изготовитель — Белгородский котлостроительный завод.

boilerbook.ru

Газотрубный котел-утилизатор1..7н;ьс-1^хн::лнае1

309202

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CoIIIs Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 05.11.1969 (№ 1304361(24-6) с присоединением заявки ¹

П р иор итет

Опубликовано 09.Ъ 11.1971. Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 13.IX.1971

МПК F 22Ь 1/18

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.181.621(088,8) Автор изобретения

И. С. Земляной

Заявитель

ГАЗОТРУБНЫИ КОТЕЛ-УТИЛИЗАТОР

Изобретение относится к устройствам для утилизации тепла агрессивных газов и может быть использовано в производстве азотной кислоты для утилизации тепла нитрозных гаов под давлением.

Известные газотрубные котлы-утилизаторы для нитрозных газов обладают существенным недостатком, который заключается в том, что во время пуска котла имеет место коррозия поверхности торцовых поворотных газовых камер. Этот недостаток является причиной частого выхода из строя котла и трсбу:QT применения для газовых камер котла дорогостоящих высококачественных сталей.

Цель изобретения вЂ” устранить отмеченный недостаток.

Поставленная цель достигается размещением по наружной поверхности газовых камер

IIal pQBBTQльных элесчеггтов, например Tp) о, по которым в период пуска котла пропу

На чертеже схематично изображен газотрубный котел-утилизатор с обогреваемыми поворотными газовыми камерами в продольном разрезе.

Котел-утилизатор содержит составляющий водяной объем барабан 1 котла, пронизываемый трубами 2 для прохода утилизируемых газов, газовые камеры 8 и 4, на наружной поверхности которых размещены нагревательные элементы 5. В данном случае это трубы для прохода греющего теплоносителя, например пара, в период пуска котла. Трубы 5 покрыты тепловой изоляцией б; 7 вЂ” вход охлаждае10 мого газа, 8 вЂ” выход.

Нагревательные элементы 5 могут быть и другими, например, вместо змеевиков поверхность камер может обогреваться паровой рубашкой, для чего снаружи:- амер предусмат1s риваются колпаки (на чертеже не показаны), дублирующие их поверхность, под которые впускают пар.

Такое выполнение котла-утилизатора позволяет значительно продлить срок его службы

20 и использовать для газовых камер недорогие марки стали, например углеродистую сталь.

Предмет изобретения

Газотрубный котел-утилизатор, пречмуще25 ственно для утилизации тепла нитрозных газов, содержащий торцовые поворотные газовые камеры, от гичаюигийся тем, что, с целью устранения коррозии и повышения надежности, по поверхности камер размещены нагре30 вательные элементы, например паровые.

309202

Составитель В. Богородский

Редактор В. В. Фельдман Техред А. A. Камышникова Корректор T. А. Китаева

Заказ 246li7 Изд. № 1003 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретсний и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д, 4, 5

Типография, пр. Сапунова, 2

Газотрубный котел-утилизатор1..7н;ьс-1^хн::лнае1

www.findpatent.ru

Каталог товаров:

Контакты

Статистика сайта

Газотрубный котел-утилизатор1..7'н;ьс-1^хн::'л'нае1. Котел утилизатор газотрубный

Газотрубный котел-утилизатор

1  Топка; 2 – барабанная печь; 3 – горелки для сжигания поверхностного масла;

Глава 2. Утилизация высокотемпературных тепловых отходов

2.1. Газотрубные котлы-утилизаторы

газотрубный котел-утилизатор - патент РФ 2153625

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

10.4.4. Котлы-утилизаторы

Газотрубный котел-утилизатор | Банк патентов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

3.34. Котёл-утилизатор типа КУН-24/13 | Паровые котлы малой мощности

Газотрубный котел-утилизатор1..7н;ьс-1^хн::лнае1

Смотрите также