Енерготехнологічний котел

1. Енерготехнологічний котел, який містить: a) щонайменше один пальник, до якого примикає щонайменше один патрубок підведення палива та щонайменше один патрубок підведення повітря, b) щонайменше одну паливневу камеру, до якої примикає згаданий пальник, c) щонайменше одну камеру опалювання, у якій розташовано щонайменше одну нагрівальну поверхню, при цьому до нижньої частини згаданої камери допалювання примикає згадана паливнева камера та щонайменше один патрубок подання повітря у камеру допалювання, а до верхньої час 3 кання патрубка відведення продуктів спалювання та камери допалювання. Конструктивною особливістю вищевказаного енерготехнологічного котла є те, що у байпасі встановлено регулятор подання продуктів спалювання. Наприклад, до енерготехнологічних котлів у яких байпас примикає до камери допалювання та до патрубку відведення продуктів спалювання можна віднести енерготехнологічні котли типу КС-200 ВТКУ (див. «Котлы утилизаторы и энерготехнологические», каталог-справочник, «Вища школа», Киев, 1983г. стр. 53-57 с). Недоліками відомого енерготехнологічного котла є: велика металоємність байпасу; - велике температурне навантаження на байпас, який працює при 1000-1200°С; - низька ефективність роботи енерготехнологічного котла, при навантаженнях, що змінюються, особливо при максимальних та мінімальних навантаженнях; - низька ефективність роботи енерготехнологічного котла, яка пов'язана з підтриманням завданого складу, температури та об'єму продуктів спалювання, які відходять від патрубку відведення продуктів спалювання енерготехнологічного котла далі по технологічній лінії; - низька надійність роботи регулятора подання продуктів спалювання, який розташовано у байпасі, тому що байпас працює при температурних навантаженнях 1000-1200°С; - обмежений діапазон навантажень на енерготехнологічний котел у межах 70-100%. Завданням корисної моделі є розробка енерготехнологічного котла, використання якого забезпечить ефективну та надійну роботу енерготехнологічного котла особливо при мінімальних та максимальних навантаженнях на енерготехнологічний котел. Також задачею корисної моделі є розробка енерготехнологічного котла використання якого дозволить розширити діапазон допустимих значень навантажень на енерготехнологічний котел. Також задачею корисної моделі є зменшення температурного навантаження на байпас та збільшення ефективності його використання. Також задачею корисної моделі є регулювання температурного навантаження на байпас енерготехнологічного котла. Також задачею корисної моделі, є розширення технічних можливостей енерготехнологічних котлів. Інші завдання та переваги корисної моделі будуть розглянуті нижче по мірі викладення дійсного опису та малюнків. Відповідно до корисної моделі, а саме енерготехнологічному котлу, який містить, a) щонайменше, один пальник, до якого примикає, щонайменше, один патрубок підведення палива та, щонайменше, один патрубок підведення повітря, b) щонайменше, одну паливневу камеру до якої примикає згаданий пальник, c) щонайменше, одну камеру допалювання у якій розташовано, щонайменше, одну нагрівальну поверхню, при цьому до нижньої частині згаданої 56839 4 камери допалювання примикає згадана паливнева камера та, щонайменше, один патрубок подання повітря у камеру допалювання, а до верхньої частини камери допалювання примикає, щонайменше, один патрубок відведення продуктів спалювання, який призначено для відведення першого потоку продуктів спалювання з камери допалювання у патрубок відведення продуктів спалювання, d) щонайменше, один байпас для відведення другого потоку продуктів спалювання зі згаданою камери допалювання у згаданий патрубок відведення продуктів спалювання, при цьому байпас примикає до камери допалювання та до патрубку відведення продуктів спалювання у зоні примикання патрубка відведення продуктів спалювання та камери допалювання, відповідно до корисної моделі, що заявляється, є) енерготехнологічний котел містить, щонайменше, один додатковий патрубок подання повітря у байпас у який відводиться другий потік продуктів спалювання з камери допалювання. Наявність додаткового патрубку подання повітря, який примикає до байпасу забезпечує подання повітря у другий потік продуктів спалювання, який відходить від камери допалювання у байпас, це дозволяє зменшити температурне навантаження на байпас та на регулятор подання продуктів спалювання, який встановлено у байпасі, а також дозволяє регулювати температуру, склад та об'єм продуктів спалювання. Наявність додаткового патрубка подання повітря, який примикає до байпасу забезпечує подання повітря у другий потік продуктів спалювання, який відводить з камери допалювання у байпас, це дозволяє зменшити температурне навантаження на байпас та на регулятор подання продуктів спалювання, який встановлено у байпасі, а також дозволяє регулювати температуру, склад та об'єм продуктів спалювання, які знаходяться у патрубку відводу продуктів спалювання. Також наявність додаткового патрубку подання повітря у камеру допалювання забезпечує подання повітря у другий потік продуктів спалювання, що дозволяє забезпечити ефективну роботу енерготехнологічного котла при максимальних та мінімальних навантаженнях, оскільки при мінімальних навантаженнях подання повітря у другу частину продуктів спалювання забезпечує необхідний об'єм відведення продуктів спалювання від енерготехнологічного котла по технологічній лінії, наприклад, по технологічній лінії сірчанокислого виробництва, а також це дозволяє розширити робочій діапазон навантажень енерготехнологічного котла у межах 50-110 %. При розгляді прикладів здійснення корисної моделі використовується вузька термінологія. Однак корисна модель не обмежується прийнятими термінами та слід мати на увазі, що кожний такий термін охоплює усі еквівалентні елементи, які працюють аналогічним чином та використовуються для вирішення тих же самих завдань. Так корисна модель зображена на наступних фігурах. Фіг.1 - схема енерготехнологічного котла. 5 Фіг.2 - схема керування роботою енерготехнологічного котла зображеного на Фіг.1. Фіг.3 - графіки температури продуктів спалювання, які знаходяться у патрубку відведення продуктів спалювання. Фіг.4 - графіки температурного навантаження на байпас. На Фіг.1 зображено енерготехнологічний котел, який містить пальник 1, який примикає до паливневої камери 2. При цьому до пальника 1 примикає патрубок підведення палива 3 та патрубок підведення повітря 4, який також підключено до повітряного колектора 5. Також енерготехнологічний котел містить камеру допалювання 6 у якій розташовано нагрівальну поверхню 7. Байпас 8, який примикає до камери допалювання 6 та патрубку відведення продуктів спалювання 9. Також до нижньої частини камери допалювання 6 примикає патрубок подання повітря 10, який також підключено до повітряного колектора 5. Також енерготехнологічний котел містить додатковий патрубок подання повітря 11 у байпас 8, при цьому додатковий патрубок подання повітря 11 підключено до повітряного колектора 5. Також енерготехнологічний котел містить регулятори 121, 122, 123, 124 та 125. При цьому регулятор подання палива 121 розташовано у патрубку підведення палива 3 у пальник 1. Регулятор подання повітря 122 розташовано у патрубку підведення повітря 4 у пальник 1. Регулятор подання продуктів спалювання 123 розташовано у байпасі 8. Регулятор подання повітря 124 розташовано у патрубку подання повітря 10 у камеру допалювання 6. Регулятор додаткового подання повітря 125 розташовано у додатковому патрубку подання повітря 11 у другий потік продуктів спалювання, який відводиться з камери допалювання 6 у байпас 8. Також на Фіг.1 зображено датчик температури 13 та газоаналізатор 14, які розташовані у патрубку відведення продуктів спалювання 9 у зоні примикання патрубка відведення продуктів спалювання 9 до верхньої частини камери допалювання 6. При цьому датчик температури 13 та газоаналізатор 14, які підключено до входу блока керування 15. Також на вході блок керування 15 з'єднано з регулятором подання палива 121 у пальник 1 та з'єднано з регулятором подання повітря 122 у пальник 1. Також на виході блок керування 15 з'єднано з регулятором подання продуктів спалювання 123, який розташовано у байпасі 8 та з регулятором подання повітря 124 у камеру допалювання 6 та з регулятором додаткового подання повітря 125 у другий потік продуктів спалювання, який відходить від камери допалювання 6 у байпас 8. На Фіг.2 зображена схема керування роботою енерготехнологічного котла, який зображено на Фіг.1. Позицією 13 зображено датчик температури, який з'єднано з входом блока керування, який зображено позицією 15. Дані про температуру продуктів спалювання, які знаходяться у патрубку від 56839 6 ведення продуктів спалювання 9 надходять на вхід блока керування 15. Позицією 14 зображено газоаналізатор, який з'єднано з входом блока керування 15. Дані про склад продуктів спалювання, які знаходяться у патрубку відведення продуктів спалювання 9 надходять на вхід блока керування 15. Позицією 121 зображено регулятор подання палива у пальник 1. Дані про витрату палива, яке подається у пальник 1, надходять на вхід блока керування 15. Позицією 122 зображено регулятор подання повітря у пальник 1, який з'єднано з входом блока керування 15. Дані про витрати повітря, яке подається у пальник 1, надходять на вхід блока керування 15. Позицією 123 зображено регулятор подання продуктів спалювання, який знаходиться у байпасі 8 та який з'єднано з виходом блока керування 15. Дані про витрату другого потоку продуктів спалювання надходять від блока керування 15 на регулятор подання продуктів спалювання 123. Позицією 124 зображено регулятор подання повітря у камеру допалювання 6, який з'єднано з виходом блока керування 15. Дані про витрату повітря надходять на регулятор подання повітря 124 від блока керування 15. Позицією 125 зображено регулятор подання повітря у другий потік продуктів спалювання, який розташовано у патрубку додаткового подання повітря 11 у байпас 8. При чому дані про витрату повітря надходять на регулятор додаткової подачі повітря 11 від блока керування 15 на регулятор додаткового подання повітря 125. На Фіг.4 зображено графіки температури продуктів спалювання, які знаходяться у патрубку відведення продуктів спалювання лінія А та лінія В. Лінія А показує значення температури продуктів спалювання, які знаходяться у патрубку відведення продуктів спалювання при використанні корисної моделі, що заявляється. Лінія В показує значення температури продуктів спалювання, які знаходяться у патрубку відведення продуктів спалювання при використанні енерготехнологічного котла відомого рівня техніки. На Фіг.5 зображені графіки температурного навантаження на байпас лінія С та лінія D. Лінія С показує значення температурного навантаження при використанні енерготехнологічного котла відомого рівня техніки. Лінія D показує значення температурного навантаження при використанні енерготехнологічного котла відповідно до корисної моделі, що заявляється. Енерготехнологічний котел зображений на Фіг.1, працює наступним чином. Здійснювали подання палива (сірки) через патрубок підведення палива 3 у пальник 1, при цьому кількість палива, яке подається у пальник 1, регулюється за допомогою регулятора подання палива 121 у пальник 1. Дані про кількість палива, яке подається у пальник 1, надходили у блок керування 15. Також здійснювали подання повітря у пальник 1 через патрубок подання повітря 4, при цьому регулювання кількості повітря, яке подається у пальник 1, здійснювалось за допомогою регу 7 лятора подання повітря 122 у пальник 1. Дані про кількість повітря, яке подається у пальник 1 надходили у блок керування 15. У паливній камері 2 здійснювалось спалювання палива з утворенням продуктів спалювання, які відводились з паливневої камери 2 у камеру допалювання 6. Через патрубок подання повітря 10 у камеру допалювання 6 здійснювалось подання повітря у продукти спалювання, які знаходились у камері допалювання 6. При цьому регулювання кількості повітря, яке подається у камеру допалювання 6 здійснювалось за допомогою регулятора подання повітря 124. При цьому дані про кількість повітря яке подається у камеру допалювання 6 надходили у регулятор 124 від блока керування 15. У камері допалювання 6 здійснювалось розділення продуктів спалювання на два потоки продуктів спалювання. Перший потік продуктів спалювання підводили к поверхні нагріву 7. У результаті контакту продуктів спалювання першого потоку з поверхнею нагріву 7 відбувалася теплообмінний процес у результаті якого продукти спалювання віддавали частину свого тепла поверхні нагріву 7. Після чого перший потік продуктів спалювання відводили з камери допалювання 6 у патрубок відведення продуктів спалювання 9. Другий потік продуктів спалювання відводили з камери допалювання 6 у байпас 8. При цьому розмір кількості витрати другого потоку продуктів спалювання регулювався за допомогою регулятора 123 (див. Фіг.1) на який надходили дані від блока керування 15 про розмір витрати другого потоку продуктів спалювання. При цьому здійснювали додаткове подання повітря у другий потік продуктів спалювання. Додаткове подання повітря у другий потік продуктів спалювання здійснювалось через додатковий патрубок подання повітря 11, при цьому регулювання кількості повітря, яке додатково подається у другий потік продуктів спалювання здійснювалось за допомогою регулятора додаткового подання повітря 125, на який надходили дані від блока керування 15 про розмір кількості повітря, яке додатково подається у другий потік продуктів спалювання. У патрубку відведення продуктів спалювання 9, у зоні примикання патрубка відведення продуктів спалювання 9 до камери допалювання 6, здійснювалось зміщування першого та другого потоків продуктів спалювання, після чого продукти спалювання відводили далі по технологічній лінії. Температура та склад продуктів спалювання, які відводили від енерготехнологічного котла, контролювали за допомогою датчика температури 13 та газоаналізатора 14, які розташовані у патрубку відведення продуктів спалювання 9. Дані про температуру та склад продуктів спалювання, які знаходились у патрубку відведення продуктів спалювання 9 надходили від датчика температури 13 та газоаналізатора 14 на вхід блока керування 15 (див. Фіг.2). Блок керування 15, на підставі температури та складу продуктів спалювання, які знаходяться у 56839 8 патрубку відведення продуктів спалювання 9, та даних про кількість палива та повітря, яке подається у пальник, визначає витрату повітря, яке подається у продукти спалювання, які знаходяться у камері допалювання 6 та/або у другий потік продуктів спалювання, який відходить від камери допалювання 6 у байпас 8. При цьому блок керування 15 подає згадану команду керування про витрати повітря на регулятор подання повітря 124, який розташовано у патрубку подання повітря 10 та на регулятор подання повітря 125, який розташовано у додатковому патрубку подання повітря 11. Також корисна модель, що заявляється, пройшла ряд випробувань, дані про які наведені у наступних прикладах. Приклад 1 Випробовування проходили на енерготехнологічному котлі, схема якого зображена на Фіг.1. При 100% навантаженні на енерготехнологічний котел відповідала кількість продуктів спалювання, які відходили від енерготехнологічного котла -72000 нм3/г. У таблиці 1 наведені дані випробовувань корисної моделі, що заявляється, у ході випробовувань змінювали навантаження на енерготехнологічний котел у межах від 50-110%, при використанні корисної моделі, що заявляється, здійснювалась стабілізація температури (410°С) продуктів спалювання у патрубку відведення продуктів спалювання (лінія В див. Фіг.5), у той самий час при відомому рівні техніки температурний діапазон продуктів спалювання у патрубку відведення продуктів спалювання знаходився у межах від 376 до 419°С (лінія А див. Фіг.5 та таблицю №1). Також при використанні корисної моделі робоча температура продуктів спалювання у байпасі складала від 120 до 608°С (лінія D див Фіг.6), у той самий час при відомому рівні техніки робоча температура продуктів спалювання у байпасі складала від 1020 до 1205°С (лінія С див. Фіг.6). Також перевагою корисної моделі є розширення діапазону робочих навантажень на енерготехнологічний котел з 50 до 110% від номінального навантаження. Так при граничних навантаженнях у 50% або у 110% відомі енерготехнологічні котли працюють неефективно, оскільки при підвищенні навантаження падає ККД енерготехнологічного котла. Так, при використанні корисної моделі, що заявляється, при навантаженні 50% кількість пари складає 22 т, у той самий час у відомому енерготехнологічному котлі складає 18 т (див. таблицю №2), а при навантаженні 110% кількість пари складає 48 т (при використанні корисної моделі, що заявляється) у той самий час при використанні енерготехнологічних котлів відомого рівня техніки 46 т, при цьому слід зазначити, що при навантаженні 110% відбувається швидкий знос байпасу та регулятора, який розташовано у ньому. З таблиці №3 видно, що кількість продуктів спалювання, яка відходила від енерготехнологічного котла була однаковою, як при використанні корисної моделі, що заявляється, так і при відомому рівні техніки. 9 56839 З таблиці №4 видно, що при використанні корисної моделі, що заявляється, при зміні навантажень на енерготехнологічний котел відбувалась 10 стабілізація складу продуктів спалювання, які відходили від енерготехнологічного котла, так відбувалась стабілізація значень: SO2 та О2. Таблиця №1 Температура продуктів спаРобоча температура продук- Робоча температура продулювання у патрубку відветів спалювання у камері до- ктів спалювання у байпасі дення продуктів спалювання Навантаження на палювання, °С (Т1), °С (Т2), °С енерготехнологічний котел, % Відомий Відомий Корисна моВідомий Корисна моКорисна модель, рівень техрівень тех- дель, що заяв- рівень техні- дель, що заявщо заявляється ніки ніки ляється ки ляється 50 1020 1100 1020 608 376 410 100 1180 1170 1180 120 410 410 110 1205 1210 1243 120 419 410 Таблиця №2 Кількість продуктів спалювання другого потоку продуктів спалювання, який відвоНавантаження на дили з камери допалювання у енерготехнологічний байпас, нм3/г котел (Q), % Корисна моВідомий рідель, що заяввень техніки ляється 50 10000 4000 100 3200 3000 110 3200 3000 Кількість продуктів спалювання першого потоку про- Кількість перегрітого пару, дуктів спалювання, який який вироблюється енергопідводили до поверхонь технологічним котлом, т/г нагріву, нм3/г Відомий Корисна моВідомий Корисна морівень тех- дель, що заяв- рівень тех- дель, що заявніки ляється ніки ляється 26000 29000 18 22 68800 61000 44 44 76000 68000 46 48 Таблиця №3 Кількість продуктів спалюванКількість повітря, яке подається Кількість повітря, яке пода- ня, які надходили у патрубок Навантаження у камеру допалювання, нм /г ється у байпас, нм /г відведення продуктів спалюна енерготехвання, нм3/г нологічний Відомий Відомий котел (Q), % Відомий рі- Корисна модель, Корисна модель, Корисна модель, рівень технірівень технівень техніки що заявляється що заявляється що заявляється ки ки 50 36000 29000 3000 36000 36000 100 68800 61000 8000 72000 72000 110 76000 61000 9000 80000 80000 Таблиця №4 Навантаження на енерготехнологічний котел (Q), % 50 100 110 Відомий рівень техніки Корисна модель, що заявляється Відомий рівень техніки Корисна модель, що заявляється Відомий рівень техніки Корисна модель, що заявляється Склад продуктів спалювання, які відходили у патрубок відведення продуктів спалювання SO2% О2 % NOx ppm Решта % 12,7 8,3 102 79,0 11,8 9,2 85 79,0 11,8 9,2 101 79,0 11,8 9,2 102 79,0 11,4 9.7 120 79,0 11,8 9,2 115 79,0 Технічним результатом корисної моделі є: - зменшення температурного навантаження на байпас; - зменшення металоємності байпасу у результаті зменшення температурного навантаження на байпас; 11 56839 - розширення діапазону температурного навантаження на енерготехнологічний котел; - збільшення ефективності та надійності роботи енерготехнологічного котла. Комп’ютерна верстка А. Рябко 12 Зрозуміло, що корисна модель, що заявляється не обмежується варіантами, які було викладено вище. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601