Топковий пристрій з колосниками, що охолоджуються рідиною

1 Топковий пристрій з колосниками, що охолоджуються рідиною, що мають кожний подавальну і зворотну лінії для охолоджуючого засобу, який відрізняється тим, що подавальна і зворотна лінії сполучені з відкритим в атмосферу конденсаційним пристроєм, в подавальній лінії встановлений U-подібний приймач охолоджуючої рідини, одне коліно якого має висоту рідини, що створює довільно вибираний максимальний тиск в системі, при цьому інше, коротке, коліно з'єднане з центральним розподільником для окремих колосників 2 Пристрій за п 1 , який відрізняється тим, що верхній, з'єднаний з центральним розподільником, кінець короткого коліна на вибираний рівень безпеки по висоті лежить нижче найбільш низької точки потоку охолоджуючого засобу в найбільш низькому колоснику 3 Пристрій за п 1 або 2, який відрізняється тим, що центральний розподільник встановлений під паралельно включеними за потоком колосниками рівнів гратів з постійною в подовжньому напрямі колосникових решіток по довжині всіх колосникових решіток відстанню по висоті, яка менша за розмір безпеки по висоті 4 Пристрій за одним з пп 1-3, який відрізняється тим, що зворотна ЛІНІЯ МІСТИТЬ центральний колек тор для окремих, паралельно включених за потоком колосників рівнів гратів, який встановлений під колосниками і в подовжньому напрямі колосникових решіток з постійною по довжині всіх колосни кових решіток відстанню по висоті, яка менша за розмір безпеки по висоті 5 Пристрій за одним з пп 1-4, який відрізняється тим, що в кожному зливному трубопроводі між колосником і центральним колектором встановлений дросель 6 Пристрій за одним з пп 1-5, який відрізняється тим, що друге коротке коліно U-подібного приймача охолоджуючої рідини містить додатковий накопичувальний об'єм для охолоджуючої рідини 7 Пристрій за п 6, який відрізняється тим, що коротке коліно U-подібного приймача охолоджуючої рідини виконане у вигляді МІСТКОСТІ, В яку занурене довге, менше в діаметрі коліно, яке доходить майже до дна короткого коліна, верхній закритий кінець доходить майже до найбільш низької точки найбільш низького потоку охолоджуючого засобу в найбільш низькому колоснику, при цьому нижче самої верхньої точки циліндричної МІСТКОСТІ ДО центрального розподільника відходить відгалуження 8 Пристрій за одним з пп 1-7, який відрізняється тим, що центральний колектор у своїй найбільш низькій точці з'єднаний трубопроводом з конденсатозбирачем 9 Пристрій за п 8, який відрізняється тим, що конденсатозбирач насосом і трубопроводом з'єднаний з конденсаційним пристроєм 10 Пристрій за п 8 або 9, який відрізняється тим, що трубопровід закінчується в конденсаційному пристрої форсункою 11 Пристрій за одним з пп 8-10, який відрізняється тим, що конденсатозбирач забезпечений охолоджуючим пристроєм 12 Пристрій за одним з пп 1-11, який відрізняється тим, що конденсаційний пристрій виконаний у вигляді поверхневого конденсатора з радіаторами, які охолоджуються водою і мокрим конденсаційним пристроєм, що підключається 13 Пристрій за одним з пп 1-12, який відрізняється тим, що конденсаційний пристрій виконаний з можливістю замикання відносно атмосфери і приєднання до джерела вакууму О 00 49982 Винахід стосується топкового пристрою з колосниками, що охолоджуються рідиною, що мають кожний подаючу і зворотну лінії для охолоджуючого засобу Пристрої, що охолоджуються рідиною, зокрема колосники, які охолоджуються водою для колосникових решіток, давно ВІДОМІ З міжнародної заявки №WO96/29544 A1 і патенту ФРН №624892 З першої публікації відоме розташування відкритого в атмосферу резервуара, який забезпечує лише зв'язок зворотної лінії з атмосферою Подаюча ЛІНІЯ завантажується, навпаки, нагнітаючим насосом, внаслідок чого тиск засобу, який охолоджується в цій зоні, як і витрата, визначаються роботою цього нагнітаючого насоса і встановлених за ним регулюючих клапанів У другій публікації розкриті колосникові грати, в яких на верхньому КІНЦІ передбачений відкритий в атмосферу резервуар, однак цей резервуар служить не як конденсаційний пристрій, а забезпечує вихід пари низькому тиску в атмосферу Міра охолоджування, що охолоджує засіб у цих колосникових ґратах більш або менш випадкова, оскільки об'ємний потік первинного повітря, що служить оборотним середовищем для охолоджуючої рідини, не можна варіювати довільно Як відомо, первинне повітря, що подається повинне орієнтуватися по протікаючому на ґратах процесу горіння і, тим самим, ніяким чином не може викликати певну конденсацію водяної пари, що утворилася при відомих умовах в циркуляційний системі Недоліком більш сучасних топочних пристроїв є те, що вони пов'язані з відносно великими витратами на техніку регулювання, з тим щоб, з одного боку, забезпечити достатнє охолоджування колосників, а з іншого боку, - необхідну безпеку при понадміру сильному тепловому впливу на колосники більш високий, ніж тиск, заданий довільно вибраною висотою рідини в довгому КОЛІНІ приймача рідини На практиці в НИНІШНІЙ час вибирають рівень рідини на 4,85м вище самої низької точки потоку охолоджуючого засобу в самому низькому колоснику, з тим щоб запобігти перевищенню величини надмірного тиску в системі охолоджування, рівній 0,5бар, оскільки інакше топковий пристрій підпаде під інструкцію по випробуванню парових казанів з іншими правилами техніки безпеки Відстань між самим низьким рівнем потоку в самому низькому колоснику і верхнім, сполученим з центральним розподільником, кінцем короткого коліна називається розміром безпеки по висоті, який вказує висоту рідини, що створює в Uобразному приймачі рідини тиск, який повинен протидіяти зворотному потоку в системі охолоджування, навіть якщо при локальному особливо сильному тепловому випромінюванні на колосник в ньому за рахунок випаровування охолоджуючого засобу відбувається сильне утворення пухирців На практиці за причинами техніки безпеки цей розмір безпеки по висоті вибирають так, щоб він відповідав двократному значенню різниці по висоті похилих колосникових решіток між самою високою і самою низькою точками потоку охолоджуючого засобу в цих колосникових ґратах Задачею винаходу є створення топкового пристрою з системою охолоджування для колосників, який для циркуляції охолоджуючого засобу обходився б без регулюючого і нагнітаючого пристроїв і у якого, крім того, не було б необхідності в пристроях для дотримання безпеки відносно надмірного тиску Ця задача вирішується, виходячи з топкового пристрою описаного вище роду, згідно з винаходом, за рахунок того, що подаюча і зворотна лінії сполучені з відкритим в атмосферу конденсаційним пристроєм, в подаючій лінії встановлений Uобразний приймач охолоджуючої рідини, одне коліно якого має висоту рідини, що створює довільно вибраний максимальний тиск в системі, а інше, коротке коліно з'єднане з центральним розподільником для окремих колосників Особливо переважне виконання, що служить, зокрема, для безпечної експлуатації, відрізняється тим, що верхній, з'єднаний з центральним розподільником кінець короткого коліна на вибираний розмір безпеки по висоті лежить нижче самої низької точки потоку охолоджуючого засобу в самому низькому колоснику Відкритий в атмосферу конденсаційний пристрій забезпечує те, що навіть при повному випаровуванні охолоджуючого засобу в циркуляційній системі охолоджування не може виникнути тиск ПО ВИСОТІ Для створення рівномірних різниць тиску між кожним колосником і ВІДПОВІДНИМ центральним розподільником і, тим самим, рівномірні умови потоку в окремих колосниках, згідно з переважним варіантом винаходу, передбачено, що центральний розподільник встановлений під паралельно включеними за потоком колосниками рівнів гратів і в подовжньому напрямі колосникових решіток з постійним по довжині всіх колосникових решіток відстанню по висоті, яка менша за розмір безпеки Та ж причина є і в тому випадку, коли в іншому варіанті винаходу зворотна ЛІНІЯ МІСТИТЬ центральний колектор для окремих, паралельно, включених за потоком колосників рівнів гратів, який встановлений під колосниками і в подовжньому напрямі колосникових решіток з постійним по довжині всіх колосникових решіток відстанню по висоті, яка менша за розмір безпеки по висоті Розташування як центрального розподільника, так і центрального колектора з відстанню по висоті від колосникових решіток, яка менша за розмір безпеки по висоті, передбачено тому, що виробничі зміни при певних обставинах зумовлюють необхідну зміну розміру безпеки по висоті Також в такому випадку потрібно забезпечити, щоб центральний колектор і центральний розподільник мали меншу відстань по висоті від колосникових решіток, чим це відповідає розміру безпеки по висоті Ці центральний колектор і центральний розподільник встановлені жорстко, і їх згодом змінити по висоті майже неможливо, що для приєднання до короткого коліна U-образного приймача охолоджуючої рідини, що встановлює розмір безпеки по висоті, не відноситься в такій мірі Для забезпечення, в основному, однакової швидкості потоку через всі колосники, а також необхідного перепаду тиску для напряму потоку від 49982 центрального розподільника через колосники до центрального колектора, згідно з переважним варіантом виконання винаходу, передбачено, що в кожному зливному трубопроводі між колосником і центральним колектором встановлений дросель Оскільки КОЛОСНИКИ споживають відносно мало охолоджуючої рідини, однак певний резервуар для рідини необхідний, з тим щоб при надмірному випаровуванні все ж мати в розпорядженні досить охолоджуючої рідини, в іншому переважному варіанті винаходу передбачено, що друге коротке коліно U-образного приймача охолоджуючої рідини містило додатковий накопичувальний об'єм для охолоджуючої рідини Переважний варіант для реалізації резервуара для рідини відрізняється, згідно з винаходом, тим, що коротке коліно U-образного приймача охолоджуючої рідини виконане у вигляді МІСТКОСТІ, В яку занурене довге, менше в діаметрі коліно, яке доходить майже до дна короткого коліна, що верхній закритий кінець доходить майже до самої низької точки самого низького потоку охолоджуючого засобу в самому низькому колоснику, і що нижче самої верхньої точки МІСТКОСТІ ДО центрального розподільника відійде відгалуження Переважним чином при цьому циліндрична МІСТКІСТЬ вище, ніж це відповідає геодезичній висоті короткого коліна, тобто циліндрична МІСТКІСТЬ ВИХОДИТЬ за межі відгалуження до центрального розподільника Для повторного відведення всієї охолоджуючої рідини, що є в системі охолоджування в іншому варіанті виконання винаходу центральний колектор, виходячи від своєї самої низької точки, з'єднаний трубопроводом з конденсатозбирачем Звідси охолоджуючу рідину можна знову вводити в систему за рахунок того, що конденсатозбирач насосом і трубопроводом з'єднаний з конденсаційним пристроєм При цьому особливо доцільне те, що трубопровід, згідно з винаходом, закінчується в конденсаційному пристрої форсункою Якщо в іншому варіанті винаходу конденсатозбирач забезпечений охолоджуючим пристроєм, то конденсований охолоджуючий засіб може бути повернений в охолодженому вигляді конденсаційного пристрою За рахунок цього створюється можливість у вдосконаленому варіанті виконання винаходу виконати конденсаційний пристрій у вигляді поверхневого конденсатора з радіаторами, які охолоджуються водою і мокрим конденсаційним пристроєм, що підключається Мокрий конденсаційний пристрій, що підключається утворений при цьому форсункою, через яку розпилюють охолоджений конденсат з конденсатозбирача Цей мокрий конденсаційний пристрій, у якого повернена в конденсаційний пристрій пара конденсується на охолоджених водяних крапельках, певним чином забезпечує контур охолоджуючої рідини навіть тоді, коли труби, які охолоджуються водою конденсаційного пристрою схильні до збою Якщо в іншому переважному варіанті винаходу конденсаційний пристрій виконаний з можливістю замкнення відносно атмосфери і приєднання до джерела вакууму, то за рахунок цього систему охолоджування топкового пристрою можна запустити в експлуатацію особливо простим чином У цьому випадку за рахунок падіння тиску в парово му просторі конденсаційного пристрою створюється рівний знижений тиск в центральному колекторі, внаслідок чого охолоджуючий засіб ВІДПОВІДНО ДО падіння тиску тече з колосників до центрального колектора, причому цей початок потоку підтримується ще тим, що в топочному просторі над колосниковими ґратами запалюють так звані пускові пальники, які спричиняють теплове випромінювання на колосникові грати За рахунок цього охолоджуюче середовище, що знаходиться в колосниках нагрівається і при певних обставинах навіть випаровується, внаслідок чого система охолоджування приводиться в дію по типу гравітаційної системи опалювання Винахід більш детально пояснюється нижче за допомогою зображеного на кресленні (Фіг) прикладу виконання На єдиній фігурі схематично зображений топковий пристрій з колосниковими ґратами і системою охолоджування У топковому просторі 1 встановлені колосникові грати 2, що містять п'ять лежачих один за одним, виконаних з лежачих поруч один з одним колосників 2 1 , 2 2, 2 3, 2 4 і 2 5 рівнів гратів, які накладаються один на одний на зразок черепиці і нахилені, так що задній кінець колосникових решіток, на якому розташований розвантажувальний валик 3, лежить нижче місця 4 завантаження палива Окремі колосники 2 1 - 2 5 рівнів гратів охолоджуються водою Для цього окремі рівні гратів пов'язані трубопроводами, що підводять 6 - 1 0 , який виконує роль подаючої лінії центрального розподільника 5 По цим трубопроводам до окремих рівнів гратів подають охолоджуючу рідину, звичайно воду, після чого стік відбувається по зливних трубопроводах 11 - 15, що містять ВІДПОВІДНО дросель 1 6 - 2 0 , з тим щоб в центральному розподільникові 5 і окремих колосниках, що охолоджуються створити підвищений тиск системи Зливні трубопроводи 1 1 - 1 5 закінчуються в центральному колекторі, що служить зворотною ЛІНІЄЮ 21, від якого до конденсаційного пристрою 23 веде трубопровід 22 Конденсат, що утворюється в конденсаційному пристрої 23 тече по подаючій лінії 24 до позначеної поз 25 приймача охолоджуючої рідини, виконаної у вигляді U-образноі труби, в якої поз 26 позначене довге коліно, а поз 27 коротке коліно, яке служить резервуаром для рідини і має істотно більший діаметр, ніж довге, менше в діаметрі коліно 26, занурене в це, яке служить одночасно МІСТКІСТЮ для запасу рідини, коротке коліно і при цьому що доходить майже до його дна 28 З'єднувальний трубопровід 29 до центрального розподільника 5 утворить верхній кінець короткого коліна 27 цього U-образного приймача 25 охолоджуючої рідини По більш детальним причинам, що викладаються нижче коротке коліно, створюючи одночасно МІСТКІСТЬ 27, подовжено вгору за межі місця приєднання з'єднувального трубопроводу 29 Ця частина МІСТКОСТІ 27 позначена поз ЗО Як центральний розподільник 5, так і центральний колектор 21 встановлені під колосниковими ґратами 2 і мають однаковий з нею нахил, з тим щоб ВІДПОВІДНІ колосники навантажувалися однаковим тиском 49982 Від самого низького місця центрального колектора 21 відійде конденсатопровід 31, ведучий до конденсатозбирача 32, який на своєму нижньому КІНЦІ обладнаний охолоджуючим пристроєм 33 Від нижнього кінця конденсатозбирача 32 конденсат насосом 34 перекачують по трубопроводу 35 в конденсаційний пристрій 23, де його за допомогою форсунки 36 розпилюють в конденсаційний пристрій 23 Поз 37 схематично позначені охолоджуючі труби які, омиваються охолоджуючим засобом конденсаційного пристрою, подаюча ЛІНІЯ ЯКОГО позначена поз 38, а зливна ЛІНІЯ - поз 39 Принцип роботи наступний При запуску топкового пристрою в роботу система охолоджування, тобто окремі колосники, які омиваються охолоджуючим засобом, центральний розподільник 5, приймач 25 охолоджуючої рідини і конденсаційний пристрій 23 заповнюються небагато вище з'єднувального трубопроводу 24 У цьому стані в охолоджуючому контурі панує гідравлічна рівновага Потім конденсаційний пристрій 23, який протягом решти роботи відкритий в атмосферу, на короткий час замикають і приєднують трубопроводом 40 до джерела вакууму Внаслідок цього верхній, не заповнений рідиною паровий простір 23 1 знаходиться під певним зниженим тиском При запалюванні пускового пальника в топковому просторі, причому на колосникових ґратах 2 паливо поки відсутнє, відбувається теплове випромінювання на колосникових ґратах До колосникових решіток і, тим самим, до охолоджуючого засобу, що є в колосниках підводять тепло, поки при температурі 96,72°С не станеться перехід від рідкої фази до фази насиченої пари, якщо система охолоджування заповнена водою Охолоджуючий засіб починає випаровуватися, і насичена пара, що утворюється поступає через центральний колектор 21 і з'єднувальний трубопровід 22 до конденсаційного пристрою 23, який тоді вже відкритий і сполучений з атмосферою Тут насичена пара конденсується на охолоджуючих трубах 37 Внаслідок різниці в густині між рідиною в приймачі 25 і насиченою парою в центральному колекторі 21 і в паровому просторі 23 1 конденсаційний пристрій 23 охолоджуючий засіб приводиться в циркуляцію Конденсат з центрального колектора 21, уловляється в конденсатозбирачі 32 охолоджується охолоджуючим пристроєм 33 і розпиляється насосом 34 по трубопроводу 35 в паровий простір 23 1 конденсаційного пристрою 23 Це розпилення охолодженого конденсату діє як змішана конденсація, при якій пара конденсується на холодних крапельках конденсату, і яку використовують, таким чином, для поверхневої конденсації Крім того, за рахунок цього конденсат, що утворюється в центральному колекторі 21 знов подається в контур 8 Приймач 25 охолоджуючої рідини розрахований так, що він містить довге і коротке коліна Uобразної труби, причому відстань між самої верхньою точкою довгого коліна, оснащеної дзеркалом рідини в конденсаційному пристрої 23, і самою низькою точкою потоку охолоджуючого засобу в самому низькому колоснику становить 4,85 м, з тим щоб в системі не виник тиск вищий за 0,5 бар, оскільки інакше топковий пристрійпідпав би під інструкцію по випробуванню парових казанів і по своїй конструкції став би складнішим Різниця по висоті від самої низької точки потоку охолоджуючого засобу в самому низькому колоснику 2 5 до верхнього кінця короткого коліна, утвореного з'єднувальним трубопроводом 29, відповідає розміру безпеки по висоті, який переважним чином вибирають так, щоб він приблизно відповідав ПОДВІЙНІЙ різниці по висоті між самою високою точкою потоку охолоджуючого засобу в самому верхньому колоснику і самою низькою точкою потоку охолоджуючого засобу в самому низькому колоснику Цей розмір безпеки по висоті створює водяний стовп і, тим самим, певний тиск, якого досить, щоб навіть при максимальному пароутворенні в будь-якому з колосників протидіяти виникаючому тиску так, щоб ніколи не могло виникнути реверсування напряму потоку охолоджуючого засобу Для забезпечення постійної наявності достатнього охолоджуючого засобу друге коротке коліно виконане у вигляді більшої в діаметрі МІСТКОСТІ, З ТИМ щоб розмістити більш тонке коліно не тільки для утворення Uобразної трубчастої системи, але і утворити певний резервуар для рідини, для чого, зокрема, служить виступаюча вгору за з'єднувальний трубопровід 29 частина ЗО коліна 27 Оскільки конденсаційний пристрій 23 під час іншої роботи відкритий в атмосферу, в системі охолоджування не може виникнути тиск більш високий, ніж це задано висотою водяного стовпа в короткому КОЛІНІ над самим низьким місцем потоку охолоджуючого засобу в самому низькому колоснику Ця висота, що є довільно вибираною, визначає максимальний тиск в системі, тоді як відстань між самим низьким потоком охолоджуючого засобу в самому низькому колоснику і з'єднувальним трубопроводом 29, тобто верхньою точкою короткого коліна, створює той тиск рідини, проти якого довелося б діяти і який довелося б долати пухирцям пари, що утворюються в колосниках, щоб спричиняти реверсування потоку охолоджуючого засобу Внаслідок можливості вибору цього розміру безпеки по висоті можна встановити зустрічний тиск таким високим, що навіть при максимально очікуваному тепловому впливі на колосник такий об'єм пари з ВІДПОВІДНИМ тиском виникнути не може 49982 21 Фіг. ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 10