Котел-утилізатор

Котел-утилізатор, що містить корпус з вхідною та вихідною камерами, барабан з випаровувальною поверхнею в ньому, який відрізняється тим, що випаровувальна поверхня виконана у вигляді конденсаційних ділянок пучка встановлених вертикально теплових труб, випаровувальні ділянки яких розміщено у камері, що відокремлена трубною дошкою від барабана і з'єднана з вхідною та вихідною камерами. (19) (21) u200805437 (22) 25.04.2008 (24) 25.09.2008 (46) 25.09.2008, Бюл.№ 18, 2008 р. (72) НІЩИК ОЛЕКСАНДР П АВЛОВИЧ, U A, ГЕРШУНІ ОЛЕКСАНДР Н АУМОВИЧ, U A (73) НАЦІОН АЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ "КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ", U A 3 35577 чина а спричинюється ще і застосованим в прототипі способом теплообміну в умовах повздовжнього омивання газового потоку внутрішні х поверхонь димогарних труб. Таким чином резерви збільшення теплового потоку Q полягають головним чином у збільшенні теплосприймаючої площі F та у підвищенні величини α за рахунок вибору більш ефективного способу омивання газовим потоком поверхні теплообміну F. Кількість димогарних труб у технічному рішенні-прототипі обмежується технологією виготовлення газотрубного котла, а виготовлення у трубах вн утрішні х ребер не може суттєво збільшити площу F і є те хнологічно складним і малоефективним заходом. Процедура очистки такого котла від золових відкладень, тобто очистка внутрішніх поверхонь димогарних труб, є досить складною і потребує значних зусиль та витрат робочого часу [див., наприклад, книгу Я.М. Щелоков, А.М. Аввакумов, Ю.К. Сазыкин. Очистка поверхностей нагрева котлов-утилизаторов.-М.: Энергоатомиздат, 1984. - 160 с.]. В основу корисної моделі поставлено задачу створення котла-утилізатора, в якому нова будова випаровувальної поверхні дозволила б забезпечити підвищення теплотехнічної ефективності та спрощення його очистки. Поставлена задача вирішується тим, що в котлі-утилізаторі, що містить корпус з вхідною та вихідною камерами, барабан з випаровувальною поверхнею в ньому, згідно з корисною моделлю випаровувальна поверхня виконана у вигляді конденсаційних ділянок пучка встановлених вертикально теплових тр уб, випаровувальні ділянки яких розміщено у камері, що відокремлена трубною дошкою від барабана і з'єднана з вхідною та ви хідною камерами. Виконання випаровувальної поверхні у вигляді конденсаційних ділянок пучка встановлених вертикально теплових труб, випаровувальні ділянки яких розміщено у камері, що відокремлена трубною дошкою від барабана і з'єднана з вхідною та вихідною камерами, дозволяє забезпечити підвищення теплотехнічної ефективності за рахунок значного збільшення площі F, а, відповідно, і пропорційного збільшення величини теплового потоку Q, що сприймається від димових газів оребреною, тобто значно збільшеною в порівнянні з гладкостінними трубами, поверхнею теплових тр уб, і який передається на внутрішню поверхню теплових труб, де відбувається випаровування та кипіння теплоносія теплових тр уб та перенесення сприйнятого теплового потоку крізь трубну дошку паровою фазою теплоносія за рахунок прихованої теплоти випаровування на конденсаційні ділянки теплових тр уб в барабан котла. Тут теплоносій теплових тр уб конденсується, передаючи перенесений тепловий потік на внутрішню поверхню тепловий труб. Далі тепловий потік передається на розгалужену випаровувальну поверхню у вигляді оребреної поверхні конденсаційних ділянок теплових труб, де відбувається нагрівання води до температури насичення та її перетворення в пару. Тобто має місце значне збільшення поверхні теплообміну як зі сторони димових газів у відокремленій від барабана камері, так і зі сторони поверхні 4 випаровування, тому що кожна з вказаних поверхонь являє собою розвинену за допомогою ребер зовнішню поверхню труб, зв'язок між якими здійснюється за допомогою високоефективного циклу випаровування-конденсація, реалізованого в кожній з цих труб. Підвищення теплотехнічної ефективності зумовлено також тим, що димові гази в пропонованому технічному рішенні омивають поверхню теплообміну поперечно на відміну від прототипу, в якому процес теплообміну здійснювався в умовах повздовжнього омивання внутрішньої поверхні димогарних труб. Спрощення очистки досягається шляхом заміни поверхні теплообміну у ви гляді внутрішньої поверхні димогарних труб на зовнішню поверхню теплових труб. Це дозволяє для очистки поверхні теплообміну застосовувати більш прості і більш продуктивні та маловитратні за часом проведення способи. Це, наприклад, застосування продування відокремленої камери з випаровувальними ділянками теплових труб в ній за допомогою штатного обладнання котла, а саме димососа, який використовується для створення потоку димових газів через котелутилізатор. Ця операція очистки повинна здійснюватися шляхом пропускання через котел потоку повітря при його відключенні від димових газів. При великій ступені забруднення можливе застосування щітки з наступним продуванням теплосприймаючої поверхні, при цьому для безперешкодного доступу до теплосприймаючої поверхні потрібно передбачити лючок в стінці відокремленої камери. Технічна суть та принцип дії запропонованого теплоутилізатора пояснюється кресленням. На кресленні зображений котел-утилізатор в розрізі. Котел-утилізатор містить корпус 1 з вхідною 2 та ви хідною 3 камерами, барабан 4 з випаровувальною поверхнею 5. Ця випаровувальна поверхня 5 являє собою сукупність зовнішніх оребрених поверхонь конденсаційних ділянок 6 теплових тр уб 7, випаровувальні ділянки 8 яких розміщено в камері 9, відокремленій від барабана 4 за допомогою трубної дошки 10. В барабані 4 розміщено пристрій 11 для підведення води та сепараційна камера 12. Відведення пари здійснюється за допомогою паропроводу 13 через запірний вентиль 14. Котел-утилізатор працює наступним чином. Вода подається у барабан 4 котла 1 через пристрій 11 для підведення води. Вода повинна повністю покривати конденсаційні ділянки 6 теплових тр уб 7, створюючи поверхню розділу між киплячою рідиною та парою. Гарячі димові гази, через вхідну камеру 2 подаються у камеру 9, де нагрівають випаровувальні ділянки 8 теплових труб 7 та ви ходять через вихідну камеру 3. Теплоносій теплових труб 7 випаровується та кипить і переносить у вигляді пари за рахунок прихованої теплоти випаровування тепловий потік на конденсаційні ділянки 6 теплових труб 7 у барабан 4 котла 1. У барабані 4 теплоносій теплових труб 7 конденсується на конденсаційних ділянках 6, які охолоджуються водою, що при цьому нагрівається. Вода, що частково заповнює барабан 4 так, що покриває випаровувальну поверхню 5, тобто суку 5 35577 пність зовнішніх оребрених поверхонь конденсаційних ділянок 6 теплових труб 7, підігрівається до температури насичення та перетворюється у пару, яка накопичується у верхній вільній від теплових труб частині барабана 4. Далі пара направляється споживачу через сепараційну камеру 12, де відбувається відділення крапель води від пари, по паропроводу 13 при відкриванні запірного вентиля 14. Сконденсований теплоносій теплових труб 7 повертається у вигляді рідини на випаровувальні ділянки 8 теплових тр уб 7 у камеру 9, що відокремлена від барабана 4 трубною дошкою 10. Виготовлена та випробувана модель котлаутилізатора, яка мала в своєму складі корпус з вхідною та вихідною камерами, що був поділений ізолюючою перегородкою на парову камеруімітатор барабана котла-утилізатора (верхню) та відокремлену камеру (нижню). Через перегородку проходило кілька теплових труб, випаровувальні ділянки яких були розміщені у відокремленій камері, а конденсаційні виведені через ізолююче ущільнення перегородки у парову камеру-імітатор барабана котла-утилізатора, яка у верхній частині мала отвір для заливання води та штуцер з краном для виходу утворюваної пари. Теплові труби були споряджені ребрами по всій їх довжині. В якості гарячого середовища був використаний потік нагрітого повітря від тепловентилятора. Вода заливалась у парову камеру-імітатор барабана Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а 6 котла-утилізатора так, що покривала конденсаційні ділянки теплових тр уб. В результаті проведених випробувань було встановлено наступне. 1. Через деякий час після ввімкнення тепловентилятора теплові труби як у відокремленій (нижній камері), так у паровій камері-імітаторі барабану котла-утилізатора (верхній камері) починали прогріватись, про що свідчило підвищення температури їх оболонок, яка вимірювалась. 2. Після прогрівання конденсаційних ділянок теплових тр уб в паровій камері - імітаторі барабану котла-утилізатора вода прогрівалась від розгалуженої поверхні конденсаційних ділянок теплових труб до температури насичення та перетворювалась у пару, яка накопичувалась у вер хній вільній, від теплових труб, частині імітатора барабана. Після відкривання крана пара починала виходити з імітатора барабана. 3. Застосування оребрених теплових труб дозволяє підвищити теплотехнічну ефективність котла-утилізатора за рахунок збільшення площі, на якій відбувається теплообмін між гарячим теплоносієм і тепловими трубами та між тепловими трубами і водою, а також за рахунок застосування більш ефективного поперечного омивання гарячим теплоносієм ділянок випаровування теплових труб та використання високих показників роботи замкнутого випаровувально-конденсаційного циклу, реалізованого в них. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601