Котел

Реферат: Котел складається з секцій, виконаних з двофазних гравітаційних термосифонів, зони кипіння яких розміщені в газоході для утилізації теплоти відхідних газів, а зони конденсації - в вертикальних трубах, що з'єднують роздавальні та збиральні колектори, які разом з опускними та паровідвідними трубами, а також пароводяним і водяним барабанами утворюють парогенеруючий контур природної циркуляції. Довжина роздавальних та збиральних колекторів збільшена, утворюючи топку, яка обладнана топковим пристроєм, а зовнішня поверхня вертикальних труб утворює додаткову поверхню нагріву, газохід якої приєднаний до топки. UA 82747 U (54) КОТЕЛ UA 82747 U UA 82747 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до теплотехніки і може бути використана для генерації водяної пари в установках утилізації теплоти відхідних газів теплових двигунів, печей та ін. Перспективними для генерації електричної i теплової енергії є парогазові установки (ПГУ), до складу яких входить котел-утилізатор теплоти відхідних газів теплових двигунів, зокрема газотурбінних двигунів (ГТД). Для підвищення паропродуктивності котел обладнують камерою догоряння, де спалюють додаткове паливо безпосередньо у відхідних газах ГТД. Збільшення температури газів перед турбіною ГТД з метою підвищення її ККД призводить до зменшення вмісту кисню у відхідних газах і утруднює процес горіння. При вмісті кисню менше 12 % горіння палива у відхідних газах ГТД неможливе. Проблема може бути вирішена застосуванням котлів з комбінованим опаленням. Відомі котли з комбінованим опаленням, які використовуються в суднових котельних установках. Такі котли мають дві частини, паливну та утилізаційну, які працюють незалежно, і відповідні їм поверхні нагріву. Паливна частина виробляє пару за рахунок теплоти димових газів, що утворюються в топці, де спалюють паливо, а утилізаційна - теплоти відхідних газів двигунів внутрішнього згоряння або газотурбінних двигунів. Якщо, наприклад, на ходу судна паропродуктивність утилізаційної частини недостатня (головним двигун працює зі зниженим навантаженням), включається в дію топковий пристрій другої частини. За масовими та габаритними показниками котли з комбінованим опаленням мають перевагу перед допоміжним та утилізаційним котлами, які виконані окремо, але менш надійні, що є суттєвим недоліком. Так, наприклад, розрив будь-якої однієї паротвірної труби утилізаційної частини призводить до виходу з ладу усього котла з комбінованим опаленням. [Хряпченков А.С. Судовые вспомогательные и утилизационные котлы. - Учебное пособие.-2-е изд. перераб. и доп. - Л. Судостроение, -1988.-296 с.]. Прототипом корисної моделі є котел, який складається з секцій, виконаних з двофазних гравітаційних термосифонів, зони кипіння яких розміщені в газоході для утилізації теплоти відхідних газів, а зони конденсації - в вертикальних трубах, що з'єднують роздавальні та збиральні колектори, які разом з опускними та паровідвідними трубами, а також пароводяним і водяним барабанами утворюють парогенеруючий контур природної циркуляції. Такий котел більш надійний у порівнянні з традиційними конструкціями через автономність роботи кожного термосифона, руйнування стінки якого призводить лише до часткового підказу. Недоліком конструкції є залежність паропродуктивності від навантаження теплового двигуна, яке визначає витрату та температуру відхідних газів. Крім того зупинка теплового двигуна призводить до припинення генерації пари. [Авторское свидетельство № 676809 СССР. Парогенератор / Е.И. Дорман и др. - Опубл. бюл. изобретений, -1979. - № 29]. В основу корисної моделі поставлена задача створення котла для утилізації теплоти відхідних газів теплового двигуна, в якому при установленні топкового пристрою забезпечується збільшення його паропродуктивності і за рахунок цього підвищення електричної та теплової потужності ПГУ, а також можливість генерації пари при зупинці теплового двигуна. Поставлена задача вирішується тим, що котел, який складається з секцій, виконаних з двофазних гравітаційних термосифонів, зони кипіння яких розміщені в газоході для утилізації теплоти відхідних газів, а зони конденсації - в вертикальних трубах, що з'єднують роздавальні та збиральні колектори, які разом з опускними та паровідвідними трубами, а також пароводяним і водяним барабанами утворюють парогенеруючий контур природної циркуляції, згідно з корисною моделлю, що довжина роздавальних та збиральних колекторів збільшена, утворюючи топку, яка обладнана топковим пристроєм, а зовнішня поверхня вертикальних труб утворює додаткову поверхню нагріву, газохід якої приєднаний до топки. На фіг. 1 показано поперечний, а на фіг. 2 - поздовжній розріз котла. Котел складається з секцій, виконаних з двофазних гравітаційних термосифонів. Зони кипіння термосифонів 1 розмішені в газоході 2, де сприймають теплоту відхідних газів теплового двигуна, печі або іншого джерела. Внутрішня порожнина термосифонів частково заповнена проміжним теплоносієм - дистильованою водою. Зони конденсації термосифонів 3 коаксіально розташовані всередині вертикальних труб 4, утворюючи з ними кільцеві парогенеруючі канали. Вертикальні труби 4 з'єднують роздавальні 5 та збиральні 6 колектори, які разом з опускними 7 та паровідвідними 8 трубами, а також пароводяним 9 і водяним 10 барабанами утворюють парогенеруючий контур природної циркуляції. Подовжені роздавальні 6 та збиральні 7 колектори утворюють топку 11, яка обладнана топковим пристроєм 12. Зовнішня поверхня вертикальних труб 4 утворює додаткову поверхню нагріву, газохід 13 якої приєднаний до топки 11. Котел працює таким чином. Відхідні гази омивають зони кипіння 1 термосифонів в газоході 2, передаючи теплоту проміжному теплоносію, що кипить всередині. Пара надходить до зони 1 UA 82747 U 5 10 15 20 25 конденсації з термосифонів, де конденсується, а теплота конденсації передається воді, що кипить у кільцевих каналах всередині вертикальних труб 4. Пароводяна суміш, що утворюється, через збиральні колектори 6 та паровідвідні труби 8 надходить до пароводяного барабана 9, звідки водяна пара після сепарації спрямовується до пароперегрівника живильна вода подається до пароводяного барабана 9, через опускні труби 7, що не обігріваються, надходить до водяного барабана 10, а потім до роздавальних колекторів 5 та кільцевих парогенеруючих каналів. При необхідності підвищення паропродуктивності, а також зупинці теплового двигуна вводиться у дію топковий пристрій 12, куди подається паливо та повітря. Димові гази, що утворюються в топці 11, передають теплоту подовженим частинам колекторів 2 і 5, які екранують топку, та зовнішній поверхні вертикальних труб 4, розміщених в газоході 13, що забезпечує додаткову генерацію пари в кільцевих каналах, а також працездатність котла при відсутності відхідних газів (зупинці теплового двигуна). Котел, що пропонується, забезпечує: - підвищення паропродуктивності, а також можливість генерації пари при зупинці теплового двигуна; - зменшення масогабаритних показників у порівнянні з окремо виконаними котломутилізатором та паливним котлом більш високу надійність роботи внаслідок: - автономності роботи кожного термосифона, які не зв'язані між собою, а отже руйнування стінки термосифона - це лише частковий відказ, який не призводить до повного відказу котла; - відсутності згинів труб поверхонь нагріву, де найчастіше відбувається інтенсивний знос їх стінок, що не тільки підвищує надійність конструкції, але й зменшує трудомісткість виготовлення; - підвищення температури та ізотермічності стінки термосифонів, що спричинює зниження інтенсивності низькотемпературної корозії; - консольного в одній точці кріплення термосифонів, що дозволяє виключити термічні напруження при їх температурних розширеннях. Котел, що пропонується, може бути використаний для генерації пари в установках утилізації теплоти відхідних газів теплових двигунів, печей та ін. 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Котел, що складається з секцій, виконаних з двофазних гравітаційних термосифонів, зони кипіння яких розміщені в газоході для утилізації теплоти відхідних газів, а зони конденсації - в вертикальних трубах, що з'єднують роздавальні та збиральні колектори, які разом з опускними та паровідвідними трубами, а також пароводяним і водяним барабанами утворюють парогенеруючий контур природної циркуляції, який відрізняється тим, що довжина роздавальних та збиральних колекторів збільшена, утворюючи топку, яка обладнана топковим пристроєм, а зовнішня поверхня вертикальних труб утворює додаткову поверхню нагріву, газохід якої приєднаний до топки. 2 UA 82747 U 3 UA 82747 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4