Паровий водотрубний котел

Реферат: Паровий водотрубний котел містить циркуляційні трубчасті теплообмінні поверхні, які з'єднують верхній та нижній барабани. Топка містить трубчасту випромінюючу поверхню з закритим протилежним торцем, розміщену між барабанами і трубчастими боковими поверхнями по осі довгополуменевого пальника на відстані діаметра від фронту пальника. UA 112470 U (12) UA 112470 U UA 112470 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до котельної техніки, яка має конструкцію топки з водотрубних теплообмінних бокових поверхонь, які закріплені в нижньому та верхньому барабанах, при цьому вода циркулює між барабанами в трубах, в яких утворюється пара. Пара із верхнього барабана подається постачальнику. Відомі парові водотрубні котли, які мають топку з водотрубних теплообмінних бокових поверхонь, та нижнього і верхнього барабанів [1-4]. Недоліками цих конструкцій є недостатня теплова ефективність через низьку швидкість циркуляції продуктів згорання (топкові гази) в об'ємі топки та низьку інтенсивність радіаційного теплообміну газів з водотрубними циркуляційними поверхнями. Відомі котли [1-4] з топками, в яких для інтенсифікації радіаційного теплообміну додатково розміщують поверхні з вогнетривкого матеріалу (шамот, корунд та інш.). Але використання вогнетривкого матеріалу займає значний об'єм топки, що значно зменшує швидкість циркуляції газів в об'ємі топки. Відоме технічне рішення [5, 6] - пальник інфрачервоного випромінювання, який містить розподільну коробку, інжектор-змішувач, форсунку, перфоровану випромінюючу керамічну насадку, відрізняється тим, що вогнева насадка пальника виконана з кварцової склокераміки у вигляді півкулі з каналами, у котрих відбувається процес горіння газоповітряної суміші, причому осі каналів проходять через центр півкулі. Недоліком конструкції є недостатня ефективність радіаційного теплообміну, що пов'язано з нерівномірним розподілом променевих теплових потоків по поверхні нагрівання в топках призматичної форми парових водотрубних котлів. Найбільш близьким по конструкції є котел [7,8], в топці якого встановлено (на виході з пальникового пристрою) радіаційний трубчастий випромінювач, з відкритим торцем для виходу газів, що забезпечує інтенсифікацію радіаційного теплообміну. Недоліком даної конструкції топки котла є відкритий вихід газів з трубчастого випромінювача одразу з топки, що не забезпечує інтенсивну циркуляцію високотемпературних газів в об'ємі топки. 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 топка містить трубчасту випромінюючу поверхонь з закритим протилежним торцем, розміщену між барабанами і трубчастими боковими поверхнями по осі довгополуменевого пальника на відстані діаметра від фронту пальника. Запропонована конструкція парового водотрубного котла представлена на кресленнях. На Фіг. 1 - зображений паровий водотрубний котел; На Фіг. 2 - переріз 1-1 Фіг. 1. Паровий водотрубний котел містить бокові трубчасті підйомно-опускні теплообмінні поверхні 1, які з'єднують нижній 2 та верхній 3 барабани котла, між верхнім та нижнім барабанами розміщено трубчастий випромінювач 4 з закритим протилежним торцем. Трубчастий випромінювач 4 розміщено по осі довгополуменевого пальника 5 на відстані діаметра від фронту пальника 5. Для виходу топкових газів в топці передбачено отвір 6. Паровий водотрубний котел працює наступним чином. Котлова вода надходить в нижній барабан 2, потім в підйомно-опускні труби 1, де нагрівається та випаровується, підіймається в верхній барабан 3, в якому пар сепарується від води і подається споживачу, а вода по підйомно-опускним трубам 1 знову опускається в нижній барабан 2. Так забезпечується циркуляція води між барабанами 2 та 3. Паливо - природний газ або мазут частково спалюють в газомазутному пальниковому пристрої 5. Продукти спалювання - високотемпературні гази - виходять та проходять в трубчастий випромінювач 4, де догоряють, доходять до закритого торця і повертаються назад і виходять з випромінювача 4. Далі гази рухаються уздовж топки, віддаючи теплоту трубчастим поверхням, після чого видаляються з топки. При допалюванні палива в трубчастому випромінювачі 4 відбувається інтенсивний теплообмін між газами і трубчастим випромінювачем 4, поверхня якого нагрівається до температури газів. Так як ступінь чорноти трубчастої поверхні випромінювача досить висока (ε=0,9010,95) у відношенні зі ступенем чорноти продуктів згоряння (СО 2, Н2О та інш.) - ε=0,20,6, спостерігається інтенсифікація радіаційного теплопереносу від газів до теплообмінних поверхонь 1 за допомогою вторинного випромінювача 4. Далі, високотемпературні гази виходять з трубчастого випромінювача 4 поблизу пальникового пристрою та рухаються поздовж водотрубної поверхні 1, віддаючи у процесі 1 UA 112470 U 5 10 15 20 конвективного теплообміну теплоту. Висока швидкість газів забезпечує інтенсивний конвективний теплообмін. Після чого гази видаляються з топки. Запропонована конструкція парового водотрубного котла дозволяє: зменшити витрату палива (природного газу, мазуту); підвищити ККД котла; забезпечити рівномірний розподіл теплових потоків по поверхні топкових екранів та підвищити їх експлуатаційну надійність; знизити викиди екологічно шкідливих домішок - оксидів азоту (NOX) і оксидів вуглецю (СО Х). 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.К. 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. - ВИ-74. С. 355-365. 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. 25 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 трубчасту випромінюючу поверхню з закритим протилежним торцем, розміщену між барабанами і трубчастими боковими поверхнями по осі довгополуменевого пальника на відстані діаметра від фронту пальника. 2 UA 112470 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