RU2131553C1

RU2131553C1 - Boiler

Info

Publication number: RU2131553C1
Application number: RU97117845A
Authority: RU
Inventors: В.В. Захаров; А.В. Васильев; А.И. Баженов; Г.В. Антропов; П.А. Лыгин; С.П. Попов; Н.Н. Кочегаров
Original assignee: Открытое акционерное общество "Саратовский завод энергетического машиностроения"
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1997-10-20
Publication date: 1999-06-10

Abstract

FIELD: heat-power engineering. SUBSTANCE: boiler has cylindrical shell with water inlet branch pipe, water volume with free convection, flue and fire tubes, swivel chamber from flue tube to fire tubes whose front wall is made in form of tube sheet for fire tubes. Mounted on tube sheet of swivel chamber is cooling chamber with flue tubes passing through it; cooling chamber is rigidly secured to tube sheet connected with water inlet branch pipe and provided with two outlet holes over periphery of flue tube. Cooling chamber mounted on tube sheet excludes erosion cracking and burning-out of fire tubes and tube sheet causing emergency shut-down of boiler. EFFECT: enhanced reliability and economical efficiency of boiler. 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к паровым и водогрейным котлам, и предназначено для повышения их надежности и экономичности. The invention relates to heat engineering, in particular to steam and hot water boilers, and is intended to increase their reliability and efficiency.

Известен котел, содержащий охлаждающую камеру, расположенную внутри воздухоподогревателя, разделенного трубной доской и перегородкой или двумя перегородками, и предназначенную для подогрева воздуха и охлаждения дымовых газов [1]. Known boiler containing a cooling chamber located inside an air heater, separated by a tube plate and a partition or two partitions, and designed to heat the air and cool the flue gas [1].

Недостатком такого устройства является узкий диапазон применимости - для интенсивного подогрева воздуха и распределения его расхода между верхними и нижними ступенями воздухоподогревателя. The disadvantage of this device is the narrow range of applicability - for intensive heating of the air and the distribution of its flow between the upper and lower stages of the air heater.

Известен жаротрубный котел, содержащий цилиндрический корпус с входным патрубком подвода воды, водяной объем со свободной конвекцией, жаровую и дымогарные трубы, поворотную камеру от жаровой к дымогарным трубам, передняя стенка которой выполнена в виде трубной доски для дымогарных труб [2] (прототип). A well-known fire tube boiler containing a cylindrical body with an inlet pipe for supplying water, a water volume with free convection, fire and smoke pipes, a rotary chamber from the flame to the smoke pipes, the front wall of which is made in the form of a pipe board for smoke pipes [2] (prototype).

Недостатком такого устройства является низкая надежность и экономичность из-за возможности эрозионного растрескивания трубной доски поворотной камеры со стороны водяного объема, а также - дымогарных труб при вскипании воды на поверхности трубной доски и в пристенном слое дымогарных труб, что приводит к аварийной ситуации и останову котла для ремонта. The disadvantage of this device is the low reliability and efficiency due to the possibility of erosive cracking of the tube plate of the rotary chamber from the side of the water volume, as well as smoke tubes when water boils on the surface of the tube plate and in the wall layer of the smoke tubes, which leads to an emergency and boiler shutdown for repair.

Причиной этому является высокая температура дымовых газов в поворотной камере и на входе в дымогарные трубы, а также - технологический недостаток изготовления котла: сохранение микроскопического кольцевого зазора между трубной доской и дымогарными трубами, в котором происходит интенсивное вскипание жидкости, т. к. дымогарные трубы приваривают к трубной доске со стороны поворотной камеры. Также причиной повреждения трубной доски и дымогарных труб является низкая скорость движения воды внутри корпуса котла и образование застойных зон. The reason for this is the high temperature of the flue gases in the rotary chamber and at the entrance to the smoke pipes, as well as the technological drawback of manufacturing the boiler: maintaining a microscopic annular gap between the pipe plate and the smoke pipes, in which intense boiling of the liquid occurs, since the smoke pipes are welded to the tube plate from the PTZ side. Also, the cause of damage to the tube plate and smoke tubes is the low speed of water movement inside the boiler body and the formation of stagnant zones.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности и экономичности работы котла. The objective of the present invention is to increase the reliability and efficiency of the boiler.

Поставленная задача достигается тем, что в котле, содержащем цилиндрический корпус с входным патрубком подвода воды, водяной объем со свободной конвекцией, жаровую и дымогарные трубы, поворотную камеру от жаровой к дымогарным трубам, передняя стенка которой выполнена в виде трубной доски для дымогарных труб, на трубной доске поворотной камеры, в водяном объеме, установлена охлаждающая камера с проходящими сквозь нее дымогарными трубами, имеющая жесткое крепление с трубной доской, соединенная с входным патрубком воды и имеющая два выходных отверстия по периферии жаровой трубы. The problem is achieved in that in a boiler containing a cylindrical body with an inlet pipe for supplying water, a water volume with free convection, heat and smoke pipes, a rotary chamber from heat to smoke pipes, the front wall of which is made in the form of a pipe board for smoke pipes, on a rotary chamber tube plate, in a water volume, a cooling chamber is installed with smoke pipes passing through it, having a rigid mount with a tube plate, connected to the water inlet pipe and having two outlet pipes holes on the periphery of the flame tube.

Других технических решений со сходными отличительными признаками, известных из уровня техники, авторами обнаружено не было, таким образом, можно сделать вывод, что предлагаемое изобретение обладает признаком "новое". Other technical solutions with similar distinctive features known from the prior art were not found by the authors, thus, we can conclude that the invention has the sign of "new".

Известен котел, содержащий охлаждающую камеру, расположенную внутри воздухоподогревателя, разделенного трубной доской и перегородкой или двумя перегородками и предназначенную для подогрева воздуха и охлаждения дымовых газов [1]. Также известен жаротрубный котел, содержащий цилиндрический корпус с входным патрубком подвода воды, водяной объем со свободной конвекцией, жаровую и дымогарные трубы, поворотную камеру от жаровой к дымогарным трубам, передняя стенка которой выполнена в виде трубной доски [2]. Однако использование вышеперечисленных отличительных признаков, по сравнению с аналогом, прототипом и другой технической литературой, авторами обнаружено не было, значит можно сделать вывод, что предлагаемое изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень". A known boiler containing a cooling chamber located inside an air heater, separated by a tube plate and a partition or two partitions and designed to heat the air and cool the flue gas [1]. Also known is a fire tube boiler containing a cylindrical body with an inlet pipe for supplying water, a water volume with free convection, heat and smoke pipes, a rotary chamber from the flame to the smoke pipes, the front wall of which is made in the form of a tube board [2]. However, the use of the above distinguishing features, in comparison with the analogue, prototype and other technical literature, was not found by the authors, so we can conclude that the invention meets the criterion of "inventive step".

Предлагаемое изобретение содержит критерий "промышленная применимость", т. к. может быть использовано в жаротрубных паровых и водогрейных котлах как в стационарной энергетике, так и на транспорте. The present invention contains the criterion of "industrial applicability", because it can be used in fire tube steam and hot water boilers both in stationary energy and in transport.

На чертеже показана графическая интерпретация предлагаемого изобретения:
1 - цилиндрический корпус; 2 - входной патрубок подвода воды; 3 - водяной объем со свободной конвекцией; 4 - жаровая труба; 5 - дымогарные трубы; 6 - поворотная камера от жаровой к дымогарным трубам; 7 - передняя стенка поворотной, выполненная в виде трубной доски для дымогарных труб; 8 - охлаждающая камера с проходящими сквозь нее дымогарными трубами, имеющая жесткое крепление с трубной доской и соединенная с входным патрубком; 9 - выходное отверстие охлаждающей камеры по периферии жаровой трубы.The drawing shows a graphical interpretation of the invention:
1 - cylindrical body; 2 - inlet pipe for water supply; 3 - water volume with free convection; 4 - flame tube; 5 - smoke tubes; 6 - rotary chamber from flame to smoke pipes; 7 - the front wall of the swivel, made in the form of a tube board for smoke tubes; 8 - a cooling chamber with smoke tubes passing through it, having a rigid mount with a tube plate and connected to the inlet pipe; 9 - the outlet of the cooling chamber along the periphery of the flame tube.

Описание устройства в статике
Необходимо отметить, что авторы производят описание жаротрубного водогрейного котла.Description of the device in statics
It should be noted that the authors make a description of the fire tube tube boiler.

Котел содержит цилиндрический корпус 1, к которому жестко подсоединен и заглублен внутрь цилиндрического корпуса входной патрубок подвода воды 2. Внутри цилиндрического корпуса 1 имеется водяной объем со свободной конвекцией жидкости 3. Также внутри цилиндрического корпуса 1 установлены жаровая труба 4 и дымогарные трубы 5, поворотная камера от жаровой к дымогарным трубам 6. Передняя стенка 7 поворотной камеры выполнена в виде трубной доски для дымогарных труб 5. На передней стенке 7 поворотной камеры установлена и жестко укреплена охлаждающая камера 8, с проходящими сквозь нее дымогарными трубами 5, соединенная с входным патрубком подвода воды 2 и имеющая два выходных отверстия 9 по периферии жаровой трубы 4. The boiler contains a cylindrical housing 1, to which a water inlet inlet pipe 2 is rigidly connected and deepened inside the cylindrical housing. Inside the cylindrical housing 1 there is a water volume with free convection of liquid 3. Also, a heat pipe 4 and smoke tubes 5, a rotary chamber are installed inside the cylindrical housing 1 from flame to smoke pipes 6. The front wall 7 of the rotary chamber is made in the form of a tube board for smoke pipes 5. On the front wall 7 of the rotary chamber is installed and rigidly fixed Single chamber 8, extending therethrough with fire tubes 5 connected to the water supply inlet 2 and having two outlets 9 along the periphery of the flame tube 4.

Устройство работает следующим образом
Внутри цилиндрического корпуса 1 жаротрубного котла, с жестко подсоединенным к нему и заглубленным внутрь него входным патрубком подвода воды 2, расположен водяной объем со свободной конвекцией жидкости 3 и установлены жаровая труба 4 и дымогарные трубы 5, по которым проходят горячие дымовые газы. Перепуск дымовых газов из жаровой трубы 3 в дымогарные трубы 4 производят в поворотной камере 6, содержащей трубную доску 7. Из-за высокой температуры (около 1200^oC) дымовых газов и низкой скорости движения воды при естественной конвекции (коло 1 см/с) происходит вскипание воды водяного объема 3 на поверхности дымогарных труб 5 и трубной доски 7, что приводит к их эрозионному износу и растрескиванию. Результатом эрозионного растрескивания входных участков по дымовым газам дымогарных труб 4 и трубной доски 7 является аварийный останов котла, т.е. низкая надежность и экономичность.The device operates as follows
Inside the cylindrical body 1 of the fire-tube boiler, with the water inlet 2 inlet rigidly connected to it and deepened inside it, there is a water volume with free convection of liquid 3 and a fire tube 4 and smoke tubes 5 are installed, through which hot flue gases pass. The flue gases are transferred from the flue pipe 3 to the flue pipes 4 in a rotary chamber 6 containing a tube board 7. Due to the high temperature (about 1200 ^° C) of the flue gases and the low water velocity during natural convection (1 cm / s) boiling water of the water volume 3 on the surface of the smoke tubes 5 and the tube plate 7 occurs, which leads to their erosion wear and cracking. The result of erosive cracking of the inlet sections along the flue gases of the smoke tubes 4 and the tube plate 7 is an emergency shutdown of the boiler, i.e. low reliability and profitability.

Для увеличения скорости движения воды, а следовательно - интенсивности охлаждения, в цилиндрическом корпусе 1 жаротрубного котла, в водяном объеме 3, в местах эрозионного износа дымогарных труб 4 и трубной доски 7, на передней стенке поворотной камеры 6, выполненной в виде трубной доски 7, авторы предлагают установить и жестко закрепить охлаждающую камеру 8, с проходящим сквозь нее дымогарными трубами 4, соединенную с входным патрубком воды 2, имеющую два выходных отверстия 9 по периферии жаровой трубы 4. При создании условий для вынужденного движения воды, увеличения скорости движения воды на данном участке, увеличится коэффициент теплоотдачи со стороны воды [3], а следовательно - интенсивность охлаждения подвергающихся эрозии участков дымогарных труб 4 и трубной доски 7. Таким образом, исключается вероятность эрозионного растрескивания и пережога дымогарных труб 4 и трубной доски 7, приводящие к аварийному останову котла, а следовательно - возрастет надежность и экономичность работы котла. To increase the speed of movement of water, and therefore the intensity of cooling, in a cylindrical body 1 of a fire tube boiler, in a water volume of 3, in places of erosive wear of smoke tubes 4 and a tube plate 7, on the front wall of the rotary chamber 6, made in the form of a tube plate 7, the authors propose to install and rigidly fix the cooling chamber 8, with smoke tubes 4 passing through it, connected to the water inlet 2, having two outlet openings 9 along the periphery of the flame tube 4. When creating conditions for the forced door water, increase the speed of movement of water in this area, the heat transfer coefficient from the water side will increase [3], and consequently, the cooling rate of the erosion-affected sections of the smoke tubes 4 and the tube board 7. Thus, the probability of erosion cracking and burning of smoke tubes 4 and tube plate 7, leading to an emergency shutdown of the boiler, and consequently, the reliability and efficiency of the boiler will increase.

Литература
1. Сидельковский Л.Н., Юренев В.Н. Котельные установки промышленных предприятий. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 528 с.Literature
1. Sidelkovsky L.N., Yurenev V.N. Boiler plants of industrial enterprises. - M .: Energoatomizdat, 1988 .-- 528 p.

2. Матвеев Г. А. История отечественного котлостроения. - М.: Машгиз, 1950. - 284 с. 2. Matveev G. A. History of domestic boiler building. - M .: Mashgiz, 1950 .-- 284 p.

3. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. - М.: Энергоиздат, 1981. - 417 с. 3. Isachenko V.P., Osipova V.A., Sukomel A.S. Heat transfer. - M .: Energoizdat, 1981. - 417 p.

Claims

A boiler containing a cylindrical body with an inlet nozzle for supplying water, a free-convection water volume, heat and smoke pipes, a rotary chamber from a flame to smoke pipes, the front wall of which is made in the form of a pipe board for smoke pipes, characterized in that it is rotary on a pipe board chambers in the water volume there is a cooling chamber with smoke tubes passing through it, having a rigid mount with a tube plate, connected to the water inlet and having two outlet openings along the periphery Rii fire tube.