Паровий водотрубний котел

Реферат: Паровий водотрубний котел містить циркуляційні трубчасті теплообмінні поверхні, які з'єднують верхній та нижній барабани. Топка містить конусоподібну трубчасту випромінюючу поверхню з закритим торцем, зі зменшенням діаметра до торця. При цьому форма поверхні випромінювача виконана хвилеподібною. UA 110013 U (12) UA 110013 U UA 110013 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до котельної техніки, яка має конструкцію топки з вертикальними водотрубними боковими поверхнями, які закріплені в нижньому та верхньому барабанах, або тільки верхньому барабані та нижньому колекторі, якщо котел має один верхній барабан. При цьому вода циркулює по трубах, де утворюється пар. Пар із верхнього барабана подається постачальнику. Відомі парові водотрубні котли, які мають топку з водотрубних випарних теплообмінних бокових поверхонь, верхнього барабана та нижнього барабана (двобарабанні котли), одного барабана та нижнього колектора; прямоточні котли (без барабанів) [1-4]. Недоліками цих конструкцій є недостатня теплова ефективність. Швидкість топкових газів недостатня, інтенсивність циркуляції їх в об'ємі топки також недостатня. Радіаційний теплообмін газів з теплообмінними поверхнями також недостатньо ефективний. Відомі котли [5, 6] з топками, в яких присутні поверхні з вогнетривкого матеріалу для збільшення інтенсивності радіаційного теплообміну. Однак, для цього необхідно значний об'єм вогнетривкого матеріалу, що зменшує інтенсивність циркуляції топкових газів в об'ємі топки. Найбільш близьким по конструкції є котел [7, 8], в топці якого встановлено трубчастий випромінювач на виході із пальникового пристрою, що забезпечує інтенсифікацію радіаційного теплообміну та високу швидкість топкових газів. Недоліком даної конструкції топки котла є те, що топкові гази проходять випромінювач та відразу виходять з топки і, практично, конвективний теплообмін топкових газів з поверхнями відсутній, що знижує теплову ефективність. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення теплової ефективності топки котла шляхом інтенсифікації радіаційного та конвективного процесів теплообміну високотемпературних топкових газів та водотрубних теплообмінних поверхонь. Поставлена задача вирішується тим, що трубчастий випромінювач розміщений в топці котла, виконаний конусоподібної форми з закритим торцем, зі зменшенням діаметра ближче до торця, при цьому форма поверхні випромінювача виконана хвилеподібною. Запропонована конструкція парового водотрубного котла показана на кресленнях: на Фіг. 1 зображено паровий котел; на Фіг. 2 - переріз А-А на Фіг. 1. Паровий водотрубний котел містить бокові трубчасті підйомно-опускні теплообмінні поверхні, які з'єднують нижній 1 та верхній 2 барабани котла, між ними розміщено трубчастий випромінювач 3 з закритим протилежним торцем. Трубчастий випромінювач 3 розміщено по осі довгополуменевого пальника 4 на відстані діаметра від фронту пальника 4. Для виходу топкових газів в топці передбачено отвір 5. Паровий водотрубний котел працює наступним чином. Котлова вода надходить в нижній барабан 1, потім в підйомно-опускні труби, де нагрівається та випаровується, піднімається в верхній барабан 2, в якому пар сепарується від води і подається споживачу, а вода по підйомно-опускним трубам знову опускається в нижній барабан 1. Так забезпечується циркуляція води між барабанами 1 та 2. Паливо - природний газ або мазут частково спалюють в газомазутному пальниковому пристрої 4. Продукти спалювання - високотемпературні гази - виходять та проходять в трубчастий випромінювач 3, де догоряють, доходять до закритого торця, повертаються назад і виходять з випромінювача 3. Далі гази рухаються уздовж топки, віддаючи теплоту трубчастим поверхням, після чого видаляються з топки. При допалюванні палива в трубчастому випромінювачі 3 відбувається інтенсивний теплообмін між газами і трубчастим випромінювачем 3, поверхня якого нагрівається до температури газів. Так як ступінь чорноти трубчастої поверхні випромінювача досить високий (ε=0,90÷0,95) відносно зі ступенем чорноти продуктів згоряння (СО 2, Н2О та інш.) - ε=0,2÷0,6, спостерігається інтенсифікація радіаційного теплопереносу від газів до теплообмінних поверхонь за допомогою вторинного випромінювача 3. Далі, високотемпературні гази виходять з трубчастого випромінювача 3 поблизу пальникового пристрою та рухаються поздовж водотрубної поверхні, віддаючи у процесі конвективного теплообміну теплоту. Висока швидкість газів забезпечує інтенсивнийконвективний теплообмін. Після цього гази видаляються з топки. Далі, для збільшення швидкості та інтенсивності циркуляції топкових газів трубчастий випромінювач виконано конусоподібної форми, d1 – вхідний діаметр випромінювача, зі зменшенням діаметра до протилежного торця до пальника 4, d2 – вихідний діаметр випромінювача. Розкриття конуса (збільшення вхідного діаметра) випромінювача також забезпечує інтенсивну циркуляцію, так як поворотні течії йдуть в сторону від зустрічних 1 UA 110013 U 5 10 15 20 25 струменів бокових поверхонь топкових газів. Виконання хвилеподібною поверхні випромінювача забезпечує збільшення радіаційного теплообміну (збільшення площі поверхні випромінювача), а також турбулізацію топкових газів та інтенсивності конвективного теплообміну між газами та поверхнею випромінювача. Запропонована конструкція парового водотрубного котла дозволяє зменшити витрату палива (природного газу, мазуту), підвищити ККД котельного агрегату та підвищити екологічні показники. Джерела інформації: 1. Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. Парогенераторы промышленных предприятий. - М: Энергия, 1975. – 435 с. 2. Теплотехника: учебн. для вузов / А.П. Баскаков, Б.В. Берг, O.K. Витт и др. -М.: Энергоатомиздат, 1991. - 224 с. 3. Зыков А.К. Паровые и водогрейные котлы. Справочное пособие. - М.: Энергоатомиздат. 1987. – 128 с. 4. Бойко Е.А. Котельные установки и парогенераторы (тепловой расчёт парового котла): учебное пособие. - Красноярск: ИПЦ КГТУ. - 2005. – 96 с. 5. Патент України № 20982, бюл. 2, 207 / Пальник інфрачервоного випромінювача. 6. Федяй Б.М. Розрахунок сумарного теплообміну в топці котла з вторинним випромінювачем // Комунальне господарство міст і наук.-техн. зб. - К.: Техніка, 2007. - С. 355365. 7. Басок Б.И., Демченко В.Г., Мартыненко М.П. Численное моделирование процессов аэродинамики в топке водогрейного котла с вторичным излучателем // Пром. Теплотехника, 2006. - Т. 28, № 1. - С. 17-22. 8. Демченко В.Г. Влияние огневой трубы, установленной в жаротрубных котлах, на их эффективность // Экотехнологии и ресурсосбережение, 2005. - № 5. - С.78-83. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Паровий водотрубний котел, що містить циркуляційні трубчасті теплообмінні поверхні, які з'єднують верхній та нижній барабани, який відрізняється тим, що з метою підвищення ефективності топка містить конусоподібну трубчасту випромінюючу поверхню з закритим торцем, зі зменшенням діаметра до торця, при цьому форма поверхні випромінювача виконана хвилеподібною. 2 UA 110013 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3