Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Котел утилизатор паровой

паровой котел-утилизатор с блоком дожигающих устройств - патент РФ 2486404

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в энергетических парогазовых установках с газотурбинными двигателями, паровыми турбинами и котлами-утилизаторами, снабженными блоками дожигающих устройств. Наибольший эффект может быть достигнут в теплофикационных ПГУ, где блок дожигающих устройств используют для покрытия пиковых тепловых нагрузок в холодный период с одновременной компенсацией снижения мощности паровой турбины из-за увеличения давления в теплофикационных отборах пара в этот период. Предложен паровой котел-утилизатор с блоком дожигающих устройств, включающий последовательно расположенные по ходу греющих газов пароперегревательный и испарительный участки, при этом блок дожигающих устройств размещен по ходу газов между пароперегревательным и испарительным участками. Паровой котел-утилизатор может быть снабжен экранирующими испарительными поверхностями, являющимися частью испарительного участка и установленными на стенках газового тракта котла-утилизатора между блоком дожигающих устройств и испарителем. Изобретение обеспечивает компактность, снижение теплопотерь и затрат на теплоизоляцию и теплозащиту. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2486404

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в энергетических парогазовых установках (ПГУ) с газотурбинными двигателями, паровыми турбинами и котлами-утилизаторами (КУ), снабженными блоками дожигающих устройств (БДУ).

Наибольший эффект может быть достигнут в теплофикационных ПГУ, где БДУ используют для покрытия пиковых тепловых нагрузок в холодный период с одновременной компенсацией снижения мощности паровой турбины из-за увеличения давления в теплофикационных отборах пара в этот период.

Известен паровой котел-утилизатор, в котором применено типовое решение, состоящее в наличии блока дожигающих устройств, размещенного на входе КУ по греющим газам, перед пароперегревательным участком (Л.В.Арсеньев, В.Г.Тырышкин. Комбинированные установки с газовыми турбинами. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отделение, 1982, с.59, рис.II.I, б).

Недостатками известного устройства являются увеличение габаритов КУ, увеличение потерь на внешнее охлаждение и затрат на теплоизоляцию и теплозащиту, а также относительно малый диапазон изменения паропроизводительности КУ за счет БДУ.

Известен паровой КУ с БДУ, примененный в теплофикационной ПГУ Nossener Brücke в г.Дрезден, Германия, содержащий последовательно расположенные по ходу греющих газов пароперегревательный и испарительный участки ПЕ и И, снабженный двумя БДУ, первый из которых установлен на входе в КУ по греющим газам, перед пароперегревательным участком ПЕ, второй - перед газовым подогревателем сетевой воды ГПС (Цанев С. В., Буров В.Д., Ремезов А.Н. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций: Учебное пособие для вузов под ред. С.В. Цанева - М.: Изд-во МЭИ, 2002 - с.426, рис.9.32),

Это известное техническое решение по совокупности признаков является наиболее близким к заявляемому и принято за прототип.

Недостатки устройства, принятого за прототип, связаны с размещением БДУ в КУ перед пароперегревателем. Это, во-первых, необходимость выдерживать расстояние от горелок БДУ до поверхностей нагрева пакета труб пароперегревателя не менее 5 м - для выравнивания температуры и скорости газового потока (там же, с.287) - и, соответственно, увеличение габаритов КУ, увеличение потерь на внешнее охлаждение и затрат на теплоизоляцию и теплозащиту. Во-вторых, относительно малый диапазон изменения паропроизводительности КУ за счет БДУ вследствие ограничений по допустимой температуре стенок труб пароперегревателя (с учетом температурной разверки в поперечном сечении газового тракта за БДУ и неизбежного возрастания разверки температур пара в трубах пароперегревателя), по температуре стенок газового тракта КУ непосредственно за БДУ (по соображениям теплозащиты несущих конструкций КУ и снижения теплопотерь на внешнее охлаждение), а также вследствие ограничений по допустимым значениям температуры и давления пара в.д. перед паровой турбиной.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными предлагаемым, при этом изобретение не вытекает явным для специалиста образом из известного уровня техники и определенного заявителем.

Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков, позволило выявить в заявленном устройстве совокупность существенных отличительных признаков по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, изложенную в нижеприведенной формуле изобретения.

Изобретение обеспечивает компактность размещения БДУ в котле-утилизаторе, снижение теплопотерь на внешнее охлаждение и затрат на теплоизоляцию и теплозащиту, расширение диапазона изменения паропроизводительности за счет БДУ в рамках существующих ограничений по температуре стенок теплообменных поверхностей и по температуре и давлению пара перед паровой турбиной.

Предложен паровой котел-утилизатор с блоком дожигающих устройств, включающий последовательно расположенные по ходу греющих газов пароперегревательный и испарительный участки, при этом блок дожигающих устройств размещен по ходу газов между пароперегревательным и испарительным участками.

Паровой котел-утилизатор может быть снабжен экранирующими испарительными поверхностями, являющимися частью испарительного участка и установленными на стенках газового тракта котла-утилизатора между блоком дожигающих устройств и испарителем.

Расстояние от горелок БДУ до пакета испарителя в заявляемом КУ может быть уменьшено до размеров факела, поскольку разверка и флуктуации температур по поперечному сечению газового тракта за БДУ не приведут к разверке температур воды и пароводяной смеси в трубах испарителя, т.к. температура воды в трубах испарителя постоянна и одинакова, при этом по мере прохождения газа через испаритель скачки температур газа нивелируются вследствие увеличения локальных тепловых потоков в местах повышенных температур газа и, наоборот, снижения тепловых потоков там, где локальные температуры газа при прохождении испарителя оказываются ниже среднего уровня.

Более компактное размещение БДУ с возможностью экранировки стенок котла, в случае необходимости, испарительными поверхностями позволяет значительно снизить теплопотери на внешнее охлаждение КУ и затраты на теплоизоляцию и теплозащиту.

Диапазон изменения паропроизводительности КУ за счет БДУ при его размещении перед испарителем также может быть значительно увеличен, во-первых, потому, что дожигание топлива начинается при более низкой температуре газа за пароперегревателем, во-вторых, в силу гарантированного непревышения максимально допустимого уровня температуры стенок водоохлаждаемых поверхностей (каковыми являются поверхности испарителя), в-третьих, благодаря снижению (а не повышению) температуры пара перед паровой турбиной при использовании БДУ и, как следствие, более плавному повышению давления перед паровой турбиной (Р), меняющегося в примерно пропорциональной зависимости от произведения расхода пара (G) на квадратный корень от температуры (Т) в градусах Кельвина ( паровой котел-утилизатор с блоком дожигающих устройств, патент № 2486404

Сущность изобретения поясняется представленными на фиг.1 и фиг.2 схематическими чертежами, иллюстрирующими варианты реализации изобретения по обоим пунктам формулы на примере использования заявляемого КУ в составе парогазового блока, аналогичного прототипу. На чертежах изображены:

- на Фиг.1 - паровой котел-утилизатор с ГТД и паровым КУ с блоком дожигающих устройств. Вариант с подачей воды в экранирующие поверхности из барабана;

- на Фиг.2 - паровой котел-утилизатор с ГТД и паровым КУ с блоком дожигающих устройств. Вариант с подачей воды в экранирующие поверхности из экономайзера.

Паровой котел-утилизатор содержит ГТД 1 с турбогенератором 2 и паровой КУ 3 с БДУ 4. Паровой КУ предназначен для выработки пара одного давления с использованием остаточного тепла для нагрева сетевой воды и содержит последовательно расположенные по ходу греющих газов пароперегревательный и испарительный участки 5 и 6. Согласно изобретению, БДУ 4 размещен по ходу газов между пароперегревательным и испарительным участками 5 и 6. Согласно п.2 формулы, КУ 3 может быть также снабжен экранирующими испарительными поверхностями 7, являющимися частью испарительного участка 6 и установленными на стенках газового тракта КУ 3 между БДУ 4 и испарителем 6.

В приведенном примере КУ выполнен вертикальным и содержит барабан 8 с циркуляционным насосом 9, а также экономайзер 10 с регулирующим клапаном (РК) 11, установленным на выходе экономайзера 10 по питательной воде. Экранирующие испарительные поверхности 7 на выходе по пароводяной смеси сообщены через выходной коллектор 12 с входом барабана 8 по пароводяной смеси. На входе по воде экранирующие поверхности 7 связаны:

- в варианте, приведенном на фиг.1 - с выходом барабана 8 по воде через циркуляционный насос 9;

- в варианте, приведенном на фиг.2 - с выходом экономайзера 10 через РК 11 по питательной воде.

В приведенном примере КУ 3 также содержит хвостовой экономайзер 13, установленный по ходу газов за экономайзером 10 и сообщенный на выходе по воде с входом экономайзера 10 по воде, и содержит водяной подогреватель сетевой воды 14, сообщенный на входе и выходе по греющей воде, соответственно, с выходом и входом - через циркуляционный насос 15 и РК 16 - хвостового экономайзера 13 по воде.

Паровой КУ с БДУ работает следующим образом.

Воду из хвостового экономайзера 13 подают в экономайзер 10, откуда она поступает в барабан 8 непосредственно (фиг.1) или через пароводяной тракт экранирующих поверхностей 7 (фиг.2) с регулированием по уровню воды в барабане 8 при помощи РК 11. Воду из хвостового экономайзера 10 также подают циркуляционным насосом 15 на вход подогревателя сетевой воды 14 по греющей воде с регулированием по температуре воды за хвостовым экономайзером 13 при помощи РК 16.

В период, когда тепла, отпускаемого внешнему потребителю через водяной подогреватель сетевой воды 14 и из отборов паровой турбины (на чертежах не показанной), недостаточно, включают в работу БДУ 4. За счет теплоты сгорания топлива, подаваемого в БДУ 4 и сжигаемого в остаточном кислороде выхлопных газов ГТД 1, увеличивается паропроизводительность испарителя 6.

Максимальный диапазон изменения паропроизводительности КУ за счет БДУ при его размещении перед испарителем значительно шире, чем в прототипе, во-первых, потому, что дожигание топлива в БДУ начинается при более низкой температуре газа за пароперегревателем 5 (а не перед ним, как в прототипе), во-вторых, в силу гарантированного непревышения максимально допустимого уровня температуры стенок водоохлаждаемых поверхностей испарителя 6 и водоохлаждаемых экранирующих поверхностей 7, являющихся частью испарителя 6, в-третьих, благодаря снижению (а не повышению, как в прототипе) температуры пара за пароперегревателем 5 при использовании БДУ 4.

Проблема теплозащиты и теплоизоляции стенок газового тракта (если требуется расширить диапазон изменения температуры газа перед испарителем до слишком высоких значений) может быть решена установкой экранирующих поверхностей 7, а расстояние от горелок БДУ 4 до пакета испарителя 6 может быть уменьшено до размеров факела, поскольку разверка и флуктуации температур по поперечному сечению газового тракта за БДУ 4 не приводят к разверке температур воды и пароводяной смеси в трубах испарителя 6, т.к. температура воды в трубах испарителя 6 постоянна и одинакова, при этом по мере прохождения газа через испаритель 6 скачки температур газа нивелируются вследствие увеличения локальных тепловых потоков в местах повышенных температур газа и, наоборот, снижения тепловых потоков там, где локальные температуры газа при прохождении испарителя оказываются ниже среднего уровня. Тем самым обеспечивается более компактное размещение БДУ и значительное снижение теплопотерь на внешнее охлаждение КУ и затрат на теплоизоляцию и теплозащиту стенок КУ, связанных с использованием БДУ.

Приведенный пример представлен для иллюстрации заявляемого изобретения в наиболее наглядном виде и не исчерпывает всех возможных вариантов его применения. В частности, котел-утилизатор может быть не вертикальным, а горизонтальным, может содержать поверхности не одного, а двух или более давлений, может быть не барабанного, а прямоточного типа (т.е. не иметь барабанов), соответственно, исполнение экранирующих испарительных поверхностей и их подключение к основному пакету испарителя также может быть весьма разнообразным, кроме того, котел вообще может не иметь экранирующих поверхностей, учитывая более низкую начальную температуру газа перед БДУ (по сравнению с прототипом) и более компактное размещение БДУ в КУ (небольшое расстояние от БДУ до основного пакета труб испарителя) и т.п.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Паровой котел-утилизатор с блоком дожигающих устройств, включающий последовательно расположенные по ходу греющих газов пароперегревательный и испарительный участки, отличающийся тем, что блок дожигающих устройств размещен по ходу газов между пароперегревательным и испарительным участками.

2. Паровой котел-утилизатор с блоком дожигающих устройств по п.1, отличающийся тем, что паровой котел-утилизатор снабжен экранирующими испарительными поверхностями, являющимися частью испарительного участка и установленными на стенках газового тракта котла-утилизатора между блоком дожигающих устройств и испарителем.

www.freepatent.ru

утилизатор - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Котел-утилизатор

Cтраница 1

Котел-утилизатор - паровой или водогрейный котел, в котором в качестве источника тепла используются горячие газы технологического процесса. [1]

Котел-утилизатор состоит из двух испарительных пакетов с общим барабаном и одного пароперегревателя. Котел с естественной циркуляцией и рассчитан на давление до 45 ат; поверхности нагрева выполнены из металлических труб с чугунной ребристой облицовкой. Пароперегреватель из таких же труб встроен в контактный аппарат. Температура перегретого пара невысока ( около 330 С), поэтому уменьшены габариты пароперегревателя, трубы которого соединены с помощью калачей ( на фланцах) и вынесены за пределы газового потока. [2]

Котел-утилизатор, который при пер греве, недостатке воды или по другим причинам может взорваться. [3]

Котел-утилизатор - паровой или водогрейный котел, в котором в качестве источника тепла используются горячие газы технологического процесса. [4]

Котел-утилизатор ( рис. 86) представляет собой вертикальный трубчатый аппарат. Он предназначен для охлаждения горячего пека от 350 до 220 с использованием тепла для получения насыщенного пара. Питание котла осуществляется конденсатом водяного пара. Вода подается в межтрубное пространство, а пек - в нижнюю часть котла, по трубам поднимается вверх и выводится. Пар из котла направляется в общий паропровод. [5]

Котел-утилизатор предназначен для утилизации тепла горячих нит-розных газов с получением технологического пара. Он представляет собой горизонтальный цилиндрический сосуд клепаной конструкции с плоскими днищами. Продольные швы котла - заклепочные двухрядно-трехрядные с двумя неравномерными накладками. Трубные решетки котла, воспринимающие усилия от давления пара, закрепляются листами, прикрепленными к цилиндрической части котла с помощью уголков. По периферии трубные решетки стягиваются анкерными трубками 0 60 мм. К трубным решеткам присоединяются газовые камеры, служащие для входа и выхода нитрозного газа. Первая по ходу газа камера футеруется огнеупорным кирпичом для предохранения металла от прогорания. [7]

Котел-утилизатор имеет резервное горелочное устройство, встроенное в газоход. [9]

Котел-утилизатор снабжается устройством для отбора проб воды и пара и установкой автоматического питания. В боковых стенках газоходов котла устанавливаются предохранительные взрывные клапаны. [10]

Котел-утилизатор двухколлекторный, с вертикальным расположением трубок. [12]

Котел-утилизатор в установках конверсии метана и оксида углерода предназначен для использования физической теплоты газов и теплоты конденсации водяных паров конверсии метана и оксида углерода. [13]

Котел-утилизатор - это паровой или водогрейный котел, в котором в качестве источника тепла используются горячие газы технологического процесса. [15]

Страницы: 1 2 3 4 5

www.ngpedia.ru

котёл утилизатор, паровой — с русского на немецкий

См. также в других словарях:

паровой котёл-утилизатор газотурбинной ТЭЦ — ГТУ ТЭЦ (для выработки тепла посредством генерирования пара для снабжения внешних потребителей) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом Синонимы ГТУ ТЭЦ EN steam heat recovery boiler … Справочник технического переводчика
котёл-утилизатор — паровой или водогрейный котёл, не имеющий собственной топки и использующий теплоту отходящих газов какой либо промышленной или энергетической установки. * * * КОТЕЛ УТИЛИЗАТОР КОТЕЛ УТИЛИЗАТОР, паровой или водогрейный котел (см. КОТЕЛ), не… … Энциклопедический словарь
Котёл-утилизатор — Паровой котёл, не имеющий собственной топки и использующий тепло отходящих газов каких либо промышленной или энергетической установки. Температура газов, поступающих в К. у., колеблется от 350 400°С (при установке К. у. за двигателями… … Большая советская энциклопедия
КОТЁЛ-УТИЛИЗАТОР — паровой котёл, не имеющий собств. топки и обогреваемый отходящими газами к. л. пром. или энергетич. установки. В нек рых случаях между энергетич. установкой и К. у. размещают дополнит. горелки для дожигания топлива. Водогрейные К. у. обычно наз.… … Большой энциклопедический политехнический словарь
Котёл отопительный — Котёл отопительный устройство для нагрева жидкости теплоносителя (как правило, это вода или масло). Бывают твёрдотопливные, жидкотопливные, газовые и электрические. Бывают одно и двухконтурные, автоматические и ручные, с системой… … Википедия
Уфимская ТЭЦ-2 — Уфимская ТЭЦ 2 … Википедия
Ярославская ТЭЦ-2 — Страна … Википедия
Барабан стационарного котла — (англ. Drum ) элемент стационарного котла, предназначенный для сбора и раздачи рабочего тела, для отделения пара от воды, очистки пара, обеспечения запаса воды в котле. К барабану котла присоединяются кипятильные и опускные трубы, питательные… … Википедия
теплоэлектроцентраль на базе газотурбинной установки — газотурбинная ТЭЦ ГТУ ТЭЦ Пар после ГТУ сбрасывается в водогрейный или паровой котёл утилизатор для выработки тепла посредством подогрева воды или генерирования пара для снабжения внешних потребителей [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический… … Справочник технического переводчика
Сургутская ГРЭС-2 — У этого термина существуют и другие значения, см. Сургутская ГРЭС. Сургутская ГРЭС 2 … Википедия

translate.academic.ru

3.04. Котел-утилизатор типа КУ-60У | Паровые котлы малой мощности

Подробности Автор: New Boilerer Категория: III. Котлы-утилизаторы Просмотров: 3501

Котел-утилизатор типа КУ-60У (рис. 23) предназначен для выработки водяного перегретого пара за счет использования тепла отходящих газов мартеновских печей емкостью 225 т. К котлу-утилизатору может быть подключено испарнтельное охлаждение мартеновской печи, как отдельный циркуляционный контур.

Паровой котел-утилизатор выполняется с многократной принудительной циркуляцией, осуществляемой включенными в циркуляционный контур котла насосами с электроприводом. Котел-утилизатор состоит из конвективных поверхностей нагрева, образованных трубами ∅32x3 мм, расположенных в П-образном газоходе прямоугольного сечения, и барабана, который установлен иа каркасе фронтовой стены снаружи.

Схема котла-утилизатора с многократной принудительной циркуляцией КУ-60У

Поверхности нагрева котла-утилизатора: пароперегреватель, испарительная поверхность и водяной экономайзер - выполнены в виде стальных гладкотрубных змеевиков, расположенных горизонтально, и последовательно омываются поперечным потоком газов. Все змеевиковые поверхности нагрева изготовляются из углеродистой стали. Коллекторы водяного экономайзера, испарительной поверхности и пароперегревателя расположены на задней и фронтовой стенах котла-утилизатора.

Барабан внутренним диаметром 1516 мм оборудован паросепарационным устройством циклонного типа, предохранительными клапанами, указателем уровня воды и продувочным устройством. Лазовые затворы для доступа внутрь барабана имеются на его торцах.

Питание котла-утилизатора производится химически очищенной водой через установку автоматического регулирования питания. Питательная вода от питательного насоса после подогрева в экономайзере поступает в барабан. Пароводяная эмульсия из испарительных поверхностей нагрева поступает во внутрибарабанные паросепарационные циклоны, где происходит разделение пара и воды. Котловая вода из барабана поступает в циркуляционные насосы и подается ими во входной коллектор испарительной поверхности. Для обеспечения многократной циркуляции воды в испарительном контуре производительность циркуляционных насосов выбирается во много раз большей, чем производительность питательного насоса.

Каркас котла-утилизатора является несущим, выполнен из колонн и ферм, рассчитанных иа нагрузку от веса барабана, трубопроводов, поверхностей нагрева, обмуровки и площадок. Входной газоход котла-утилизатора имеет обмуровку из шамотного кирпича, а остальные газоходы — легкие теплоизоляционные панели. Обшивка котла металлическая; в боковых стенах газоходов предусмотрены взрыевые клапаны.

Котел-утилизатор снабжён обмывочным устройством для очистки труб всех поверхностей нагрева.

Котел-утилизатор на давление пара 18 ати изготавливается с пароперегревателем из труб ∅38x3 мм и барабаном с толщиной стенки 16 мм.

Для заказа котла-утилизатора типа КУ-60У необходимо согласование с заводом-изготовителем технических условий на поставку и представление заявочной спецификации на комплектующее котельно-вспомогательное оборудование.

В комплект поставки котла-утилизатора входят:

1. Барабан со штуцерами, внутрибарабанными устройствами, лазовыми затворами и опорами. 2. Пакеты змеевиков испарительной поверхности, пароперегревателя и водяного экономайзера с деталями крепления и коллекторы со штуцерами. 3. Трубопроводы в пределах котла. 4. Комплект пароводяной арматуры. 5. Автоматический регулятор питания. 6 Каркас и обшивка котла. 7. Гарнитура котла: лазы, взрывные клапаны и пр. 8. Комплект обмывочных аппаратов. 9. Устройство для отбора проб пара и воды.

Лестницы и площадки, а также обмуровочные и теплоизоляционные материалы в объем поставки не входят.

Основные технические характеристики котла-утилизатора типа КУ-60У

Изготовитель — Белгородский котлостроительный завод.

boilerbook.ru