RU2383815C1

RU2383815C1 - Contact steam generator

Info

Publication number: RU2383815C1
Application number: RU2008150977/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Сергеевич Ежов (RU); Владимир Сергеевич Ежов
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2010-03-10

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention relates to heat power engineering and can be used in steam generation. Proposed contact steam generator comprises furnace consisting of shell accommodating shield tubes connected with upper and lower circular manifolds furnished with feed water inlet and outlet branch pipes, respectively. Burner is arranged axisymmetric about said shell. Note here that shield tubes and shell are curved so that the chamber formed by shield tubes repeats burner flame shape. Steam generator comprises also ejector, cyclone and feed pump. Note also that furnace communicated, via its inlet formed by upper manifold ring, with ejector intake chamber. Ejector diffuser communicates with cyclone tangential branch pipe. The latter has its return water discharge branch pipe communicated, via return water pipeline, feed water pipeline and feed pump, with feed water inlet branch pipe feeding water into furnace lower manifold. Hot water branch pipe to discharge hot water from upper manifold communicates, via hot water pipeline, with ejector nozzle.

EFFECT: higher efficiency.

2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для получения пара.The present invention relates to a power system and can be used to produce steam.

Известна котельная установка, содержащая паровой котел, соединенный с газоходом и дымососом, питательный насос, связанный с котлом трубопроводом питательной воды, дутьевой вентилятор и дымовую трубу. [1].A boiler plant is known comprising a steam boiler connected to a gas duct and a smoke exhaust, a feed pump connected to the boiler by a feed water pipe, a blower fan and a chimney. [one].

К недостаткам известной котельной установки относятся громоздкость конструкции, обусловленной необходимостью отвода дымовых газов и загрязнение атмосферы продуктами сгорания топлива, что снижает ее экономическую и экологическую эффективность.The disadvantages of the known boiler plant include the cumbersome design, due to the need for removal of flue gases and air pollution by fuel combustion products, which reduces its economic and environmental efficiency.

Более близким к предлагаемому изобретению является вихревой парогенератор, содержащий топку, выполненную в виде шарообразного корпуса, снабженного патрубком выхода пара, расположенную под ним водяную рубашку, снабженную патрубком входа питательной воды, и расположенную по центральной оси корпуса горелку, получение пара в котором осуществляется путем непосредственного контакта нагретой питательной воды с продуктами сгорания топлива [2].Closer to the proposed invention is a vortex steam generator containing a furnace made in the form of a spherical body equipped with a steam outlet pipe, a water jacket located underneath it, equipped with a feed water inlet pipe, and a burner located on the central axis of the body, in which steam is produced by directly contact of heated feed water with fuel combustion products [2].

Основными недостатками известного вихревого парогенератора являются необходимость проведения процесса горения при давлении, равном давлению пара, что обусловливает повышенные требования к конструкционным материалам, увеличивает вес устройства и не позволяет получать пар с высокими технологическими параметрами, использование в качестве теплообменной поверхности водяной рубашки, что ограничивает площадь теплообменной поверхности и не позволяет увеличить производительность по пару и выполнение топки в виде шара, что затрудняет равномерный обогрев ее поверхности и в сумме снижает эффективность парогенератора.The main disadvantages of the known vortex steam generator are the necessity of carrying out the combustion process at a pressure equal to the vapor pressure, which leads to increased requirements for structural materials, increases the weight of the device and does not allow to obtain steam with high technological parameters, the use of a water jacket as a heat exchange surface, which limits the area of the heat exchange surface and does not allow to increase the performance of the steam and the implementation of the furnace in the form of a ball, which makes it difficult omerny heating its surface and in the amount reduces the efficiency of the steam generator.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности контактного парогенератора.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the contact steam generator.

Технический результат достигается в контактном парогенераторе, включающем топку, состоящую из корпуса, патрубки входа пара, входа питательной воды и расположенную по центральной оси корпуса горелку, тем, что внутри корпуса по окружности помещены экранные трубы, соединенные с верхним кольцевым коллектором, снабженным патрубком выхода питательной воды и нижним кольцевым коллектором, снабженным патрубком входа питательной воды, осесимметрично которому устроена горелка, причем экранные трубы и корпус выгнуты таким образом, что полость, образованная экранными трубами, повторяет конфигурацию факела пламени, образующегося в результате горения топлива в горелке, эжектор, циклон и питательный насос, при этом топка соединена своим выходным отверстием, образованным кольцом верхнего коллектора с приемной камерой эжектора, диффузор которого соединен с тангенциальным патрубком циклона, патрубок выхода обратной воды которого соединен через трубопровод обратной воды, трубопровод питательной воды и питательный насос с патрубком входа питательной воды в нижний коллектор топки, а патрубок выхода горячей воды из верхнего коллектора соединен трубопроводом с соплом эжектора.The technical result is achieved in a contact steam generator, including a furnace, consisting of a casing, steam inlet, feed water inlet and a burner located on the central axis of the casing, so that screen tubes are placed around the circumference of the casing, connected to the upper ring collector equipped with a feed outlet water and a lower annular collector equipped with a feed water inlet nozzle, the burner is arranged axisymmetrically, and the screen pipes and the housing are bent so that the cavity, about developed by screen tubes, the ejector, cyclone and feed pump repeat the configuration of the flame torch resulting from fuel combustion in the burner, while the furnace is connected by its outlet opening formed by the ring of the upper collector to the receiving chamber of the ejector, the diffuser of which is connected to the tangential nozzle of the cyclone, the nozzle the return water outlet of which is connected through the return water pipeline, the feed water pipeline and the feed pump to the feed water inlet to the lower header of the furnace, and the outlet pipe for hot water from the upper collector is connected by a pipe to the ejector nozzle.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого контактного парогенератора (КПГ), на фиг. 2 - разрез топки 1.In FIG. 1 shows a General view of the proposed contact steam generator (CNG), in FIG. 2 - section of the furnace 1.

КПГ содержит: топку 1, состоящую из корпуса 2, внутри которого по окружности помещены экранные трубы 3, соединенные с верхним кольцевым коллектором 4, снабженным патрубком выхода питательной воды 5 и нижним кольцевым коллектором 6, снабженным патрубком входа питательной воды 7, осесимметрично которому устроена горелка 8, причем экранные трубы 3 и корпус 2 выгнуты таким образом, что полость, образованная экранными трубами 3, повторяет конфигурацию факела пламени Ф, образующегося в результате горения топлива в горелке 8; эжектор 9, состоящий из приемной камеры 10 с патрубком 11 и соплом 12, смесительной камеры 13 и диффузора 14; циклон 15, состоящий из цилиндрического корпуса 16 с коническим днищем 17, снабженных тангенциальным патрубком 18 и патрубком отвода воды 19, соответственно, внутри которого помещена центральная труба 20; питательный насос 21, при этом топка 1 соединена своим выходным отверстием, образованным кольцом верхнего коллектора 4 с приемной камерой 10 эжектора 9, диффузор которого 14 соединен с тангенциальным патрубком 18 циклона 15, патрубок отвода обратной воды 19 которого соединен через трубопровод обратной воды 22, трубопровод питательной воды 23 и питательный насос 21 с патрубком 7 нижнего коллектора 6 топки 1, а патрубок 5 соединен трубопроводом горячей воды 24 с соплом 12 патрубка 11 эжектора 9.The CNG contains: a furnace 1, consisting of a housing 2, inside of which circumferential screen tubes 3 are placed, connected to an upper annular collector 4, equipped with a feed water outlet 5 and a lower annular collector 6, equipped with a feed water inlet 7, to which the burner is arranged axisymmetrically 8, wherein the screen tubes 3 and the housing 2 are bent so that the cavity formed by the screen tubes 3 repeats the configuration of the flame flame F resulting from the combustion of fuel in the burner 8; an ejector 9, consisting of a receiving chamber 10 with a pipe 11 and a nozzle 12, a mixing chamber 13 and a diffuser 14; a cyclone 15, consisting of a cylindrical body 16 with a conical bottom 17, provided with a tangential pipe 18 and a pipe for draining water 19, respectively, inside which the central pipe 20 is placed; the feed pump 21, while the furnace 1 is connected by its outlet opening formed by the ring of the upper collector 4 to the receiving chamber 10 of the ejector 9, the diffuser of which 14 is connected to the tangential pipe 18 of the cyclone 15, the return pipe of the return water 19 of which is connected through the return water pipe 22, the pipeline feed water 23 and feed pump 21 with a pipe 7 of the lower collector 6 of the furnace 1, and the pipe 5 is connected by a hot water pipe 24 to the nozzle 12 of the pipe 11 of the ejector 9.

КПГ работает следующим образом. Питательный насос 21, создающий высокое давление P₁, через трубопровод питательной воды 23, патрубок 7 и нижний кольцевой коллектор 6 подает питательную воду в экранные трубы 3, которые равномерно обогреваются от факела Ф, из которых вода, нагретая до температуры кипения, поступает в верхний кольцевой коллектор 4, откуда через патрубок 5, трубопровод 24 и патрубок 11, соединенный с соплом 12, попадает в эжектор 9. В эжекторе 9, нагретая до температуры кипения Т₁ при давлении Р₁ с большой скоростью, струя питательной воды из сопла 12 попадает в смесительную камеру 13, создавая в приемной камере 10 разрежение, в результате которого продукты сгорания топлива (например, полученные при сгорании водорода окислением его чистым кислородом, пары воды при давлении Р₀и высокой температуре Т) из топки 1 попадают в приемную камеру 10 и далее в смесительную камеру 13. В смесительной камере 13 давление в струе воды снижается от P₁ до Р₂, питательная вода смешивается и контактирует с продуктами сгорания из топки 1, интенсивно испаряясь, в результате снижения давления до Р₂ и скоростного теплообмена с продуктами сгорания, а образовавшийся пар поступает в диффузор 14. В диффузоре 14 динамическое давление струи пара трансформируется в статическое, в результате чего давление пара на выходе из диффузора 14 поднимается от Р₂ до Р₃, величина которого несколько меньше, чем P₁, но значительно больше чем Р₂ и Р₀ [3, с.68]. Полученный пар, проходя через циклон 15, освобождается от уносимых капель неиспарившейся воды и через центральную трубу 20 с давлением Р₃ и температурой Т₃ (без учета сопротивлений и теплопотерь в циклоне 15) направляется потребителю, а уловленная (обратная) вода из конического днища 17 через патрубок 19 и трубопровод обратной воды 22 поступает в трубопровод питательной воды 23, после чего цикл повторяется.CNG works as follows. The feed pump 21, which creates a high pressure P ₁ , through the feed water pipe 23, the pipe 7 and the lower annular manifold 6 supplies feed water to the screen tubes 3, which are uniformly heated from the torch Ф, from which the water heated to the boiling point enters the upper the annular collector 4, from where through the pipe 5, the pipe 24 and the pipe 11 connected to the nozzle 12, enters the ejector 9. In the ejector 9, heated to a boiling point T ₁ at a pressure P ₁ with high speed, the stream of feed water from the nozzle 12 gets in the mixer hydrochloric chamber 13, creating in the receiving chamber 10 a vacuum, in which the combustion products (e.g., obtained by the combustion of the hydrogen oxidizing it with pure oxygen, water vapor at a pressure P ₀ and a high temperature T) from the furnace 1 enter the receiving chamber 10 and then into the mixing chamber 13. In the mixing chamber 13, the pressure in the water stream decreases from P ₁ to P ₂ , the feed water is mixed and comes into contact with the combustion products from the furnace 1, evaporating intensively, as a result of reducing the pressure to P ₂ and high-speed heat exchange from the product combustion gas, and the generated steam enters the diffuser 14. In the diffuser 14, the dynamic pressure of the steam jet is transformed into static, as a result of which the vapor pressure at the outlet of the diffuser 14 rises from P ₂ to P ₃ , the value of which is slightly less than P ₁ , but significantly more than P ₂ and P ₀ [3, p. 68]. The resulting steam passing through cyclone 15 is freed from entrained droplets of unevaporated water and is sent to the consumer through the central pipe 20 with pressure P ₃ and temperature T ₃ (excluding resistance and heat loss in cyclone 15), and trapped (return) water from the conical bottom 17 through the pipe 19 and the return water pipe 22 enters the feed water pipe 23, after which the cycle repeats.

Количество и параметры пара, получаемого в контактном парогенераторе, зависят от количества и давления воды на выходе из сопла 12, создаваемой питательным насосом 21, теплопроизводительности горелки 8, площади поверхности экранных труб 2, теплового напряжения в топке 1 и технологических параметров эжектора 9.The quantity and parameters of the steam produced in the contact steam generator depend on the quantity and pressure of water at the outlet of the nozzle 12 created by the feed pump 21, the heat output of the burner 8, the surface area of the screen tubes 2, the thermal voltage in the furnace 1 and the technological parameters of the ejector 9.

Таким образом, предлагаемый КПГ обеспечивает получение пара без вывода продуктов сгорания из цикла и выброса их в окружающую среду с использованием технологических и конструктивных преимуществ эжектора, что увеличивает его эффективность.Thus, the proposed CNG ensures the production of steam without removing the combustion products from the cycle and emitting them into the environment using the technological and design advantages of the ejector, which increases its efficiency.

ЛитератураLiterature

1. А.С. СССР № 932103, М. кл. F22В 33/18, 1991.1. A.S. USSR No. 932103, M. cl. F22B 33/18, 1991.

2. А.с. СССР № 885699, М. кл. F22В 27/12, 29/06, 1981.2. A.S. USSR No. 885699, M. cl. F22B 27/12, 29/06, 1981.

3. В.В.Харитонов и др. Вторичные теплоэнергоресурсы и охрана окружающей среды. - Минск: Выш. школа, 1988, 170 с.3. V.V. Kharitonov et al. Secondary heat and energy resources and environmental protection. - Minsk: Ab. School, 1988, 170 p.

Claims

A contact steam generator including a furnace, consisting of a casing, steam outlet pipes, feed water inlet and a burner located on the central axis of the casing, characterized in that screen tubes are connected around the circumference of the casing and connected to an upper ring collector equipped with a feed water outlet pipe, and a lower annular collector equipped with a feed water inlet pipe, axisymmetrically to which the burner is arranged, and the screen pipes and the body are bent so that the cavity formed by the screen For short periods, the ejector, cyclone and feed pump repeat the configuration of the flame torch resulting from the combustion of fuel in the burner, while the furnace is connected by its outlet opening formed by the ring of the upper collector to the receiving chamber of the ejector, the diffuser of which is connected to the tangential nozzle of the cyclone, and the return outlet pipe the water of which is connected through a return water pipe, a feed water pipe and a feed pump with a feed water inlet to the lower header of the furnace, and a hot outlet water from the upper collector is connected by a hot water pipe to the ejector nozzle.