CS241743B1

CS241743B1 - Installation of a steam water-tube boiler with natural circulation, especially for the use of waste heat from flue gases

Info

Publication number: CS241743B1
Application number: CS843202A
Authority: CS
Inventors: Jan Klubicko; Pavel Vit
Original assignee: Jan Klubicko; Pavel Vit
Priority date: 1984-04-28
Filing date: 1984-04-28
Publication date: 1986-04-17
Also published as: CS320284A1

Abstract

Zavodnění parních vodotrubných kotlů s přirozenou cirkulací se týká zejména kotlů na využití odpadního tepla z kouřových plynů. Uprostřed svazku kotlových trubek upevněných do spodní a do horní trubkovnice je umístěna centrální zavodňovací roura; ústí do spodní komory a nahoře zasahuje do vodního prostoru vertikální komory. Nahoře je centrální zavodňovací roura zakončena sběrnou zavodňovací nálevkou, v níž je umístěn napájecí věnec a clonicí mříž.The flooding of steam water-tube boilers with natural circulation concerns mainly boilers for the use of waste heat from flue gases. A central flooding pipe is located in the middle of the bundle of boiler tubes fixed to the lower and upper tube sheets; it opens into the lower chamber and at the top it extends into the water space of the vertical chamber. At the top, the central flooding pipe ends with a collecting flooding funnel, in which a feeding ring and a screening grid are located.

Description

Zavodnění parních vodotrubných kotlů s přirozenou cirkulací se týká zejména kotlů na využití odpadního tepla z kouřových plynů. Uprostřed svazku kotlových trubek upevněných do spodní a do horní trubkovnice je umístěna centrální zavodňovací roura; ústí do spodní komory a nahoře zasahuje do vodního prostoru vertikální komory. Nahoře je centrální zavodňovací roura zakončena sběrnou zavodňovací nálevkou, v níž je umístěn napájecí věnec a clonicí mříž.The irrigation of natural water circulation steam-pipe boilers concerns mainly boilers for the utilization of waste heat from flue gases. A central irrigation pipe is located in the middle of the bundle of boiler tubes mounted in the lower and upper tube sheets; it opens into the lower chamber and at the top extends into the water space of the vertical chamber. At the top, the central irrigation pipe is terminated by a collecting irrigation funnel in which the supply ring and the screening grid are located.

Vynález se týká vestavby parního kotle s přirozenou cirkulací, zejména na využití odpadního tepla z kouřových plynů. Vestavba je umístěna ve vodním prostoru kotle a sestává ze svazku vadných kotlových trubek, upevněných do spodní trubkovnice, pod níž je dolní komora s vodním prostorem a jednak do horní trubkovnice, nad níž je horní vertikální komora s vodním prostorem a s parním prostorem.The invention relates to the installation of a natural circulation steam boiler, in particular for the use of waste heat from the flue gases. The installation is located in the water space of the boiler and consists of a bundle of defective boiler tubes, fixed in the lower tube plate, under which is the lower chamber with water space, and secondly in the upper tube plate, above which is the upper vertical chamber with water space and steam space.

Kotel s touto vestavbou je použitelný například v chemickém průmyslu na využití tepla ze spalin odcházejících z různých průmyslových aparátů vytápěných plynem.The boiler with this built-in can be used, for example, in the chemical industry for the use of heat from flue gases leaving various industrial appliances heated by gas.

Známé kotle na využití odpadního tepla s přirozenou cirkulací bývají sestaveny ze dvou částí, tj. z tělesa kotle a z parního sběrače. V tělese kotle je ve spodní a v horní trubkovnici svazek svislých kotlových trubek zaústěných do spodní vertikální komory a do horní vertikální komory. V tělese kotle dochází k chlazení plynů. Z vodního prostoru horní vertikální komory je parovodní směs odváděna do parního sběrače, kde se od vody odděluje pára, která je odváděna ke spotřebiči. Zavodnění parních vodotrubných kotlů s přirozenou cirkulací je provedeno tak, že zavodňovací trubky jsou vyvedeny ze spodní části parního sběrače a jsou zaústěny do spodní komory nebo do spodního válce — podle typu kotle. Jsou vedeny buď mimo prostor topných plynů, tj. mimo těleso kotle, nebo alespoň prostorem s minimálním přestupem tepla.The known natural heat recovery boilers are composed of two parts, ie the boiler body and the steam collector. In the boiler body, there is a bundle of vertical boiler tubes in the lower and upper tube sheets leading to the lower vertical chamber and the upper vertical chamber. The boiler body is cooled by gases. From the water space of the upper vertical chamber, the steam mixture is discharged to a steam collector where steam is separated from the water, which is discharged to the appliance. The irrigation of natural water circulation steam boilers is carried out in such a way that the irrigation pipes are led out of the lower part of the steam collector and are connected to the lower chamber or the lower cylinder - depending on the boiler type. They are led either outside the space of the heating gases, ie outside the boiler body, or at least through a space with a minimum heat transfer.

Nevýhodou známých řešení zavodnění parních vodotrubných kotlů s přirozenou cirkulací je to, že dochází ke strhávání bublinek do zavodňovacích trubek, protože zavodňovací trubky jsou vyvedeny z horního válce, respektive z horní vertikální komory, kde jsou parní bublinky ve vodě obsaženy. To vede ke zvýšení hydraulického odporu, snižuje hmotovou rychlost, a tím brzdí cirkulaci kotle. Tento případ nastává zejména při použití většího množství zavodňovacích trubek vyvedených z horní komory, protože kotelní voda má teplotu na bodu varu (obsahuje bubliny).A disadvantage of the known solutions of irrigation of natural water circulation steam boilers is that bubbles are entrained in the irrigation tubes because the irrigation tubes are led out of the upper cylinder and the upper vertical chamber, respectively, where the steam bubbles are contained in the water. This leads to an increase in the hydraulic resistance, reduces the mass velocity and thus hinders the circulation of the boiler. This is particularly the case when a larger number of irrigation pipes are discharged from the upper chamber because the boiler water has a boiling point (contains bubbles).

Jsou-li zavodňovací trubky vedeny mimo těleso, je navíc třeba větší zastavěný prostor pro umístění kotle; rozměry a hmotnost kotle se zvětší.In addition, if the irrigation pipes are routed outside the body, a larger built-in space is required for the boiler; boiler dimensions and weight increase.

Uvedené nevýhody jsou vyřešeny navrhovanou vestavbou parního vodotrubného kotle s přirozenou cirkulací, zejména na využití odpadního tepla z kouřových plynů podle uvedeného vynálezu. Vestavba sestává ze svazku varných kotlových trubek upevněných jednak do spodní trubkovnice, pod níž je dolní komora s vodním prostorem a jednak do horní trubkovnice, nad níž je horní vertikální komora s vodním prostorem a s parním prostorem.These disadvantages are solved by the proposed installation of a natural water circulation steam-pipe boiler, in particular for the use of waste heat from the flue gases according to the invention. The installation consists of a bundle of boiling tube mounted on the lower tube plate below which is the lower chamber with water space and on the upper tube plate above which is the upper vertical chamber with water space and steam space.

Podstata vynálezu je v tom, že uprostřed svazku kotlových trubek je umístěna centrální zavodňovací roura ústící do dolní komory a nahoře zasahující do vodního prostoru vertikální komory. Centrální zavodňovací roura je nahoře zakončena kuželovou sběrnou zavodňovací nálevkou, v níž je umístěn napájecí věnec a clonící mříž.The essence of the invention is that a central irrigation pipe is located in the middle of the bundle of boiler tubes, opening into the lower chamber and at the top extending into the water space of the vertical chamber. The central irrigation pipe is terminated at the top by a conical collecting irrigation funnel in which the supply ring and the screening grid are located.

Příznivý důsledek navržené konstrukce spočívá ve zlepšení cirkulace, ve zmenšení obestavěného prostoru, ve snížení hmotnosti zařízení a ve zlepšení čistoty páry vlivem dokonalejšího odloučení vodních kapek.The beneficial consequence of the proposed design is to improve circulation, reduce enclosure space, reduce the weight of the equipment, and improve steam purity due to improved water droplet separation.

Příklad provedení vynálezu je schematicky znázorněn na obr. 1, kde je svislý řez parním vodotrubným kotlem s přirozenou cirkulací a na obr. 2, kde je vodorovný řez A—A tímto kotlem.An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in Fig. 1, where the vertical section is a natural water circulation steam boiler, and Fig. 2, where the horizontal section A-A is the boiler.

Příkladně provedená vestavba je v tomto případě použita u parního vodotrubného kotle na chlazení kouřových plynů, vzniklých spálením zemního plynu, které by bez předchozího ochlazení měly při odvodu do ovzduší teplotu kolem 500 °C.An exemplary installation is used in this case in a steam-water steam boiler for cooling flue gases resulting from the combustion of natural gas, which would have a temperature of about 500 ° C without prior cooling to the air outlet.

Parní vodotrubný kotel sestává z pláště 1 opatřeného vstupním hrdlem 2 horkých kouřových plynů a výstupním hrdlem 3 ochlazených kouřových plynů. Dále sestává z vestavby, která je tvořena svazkem 4 varných kotlových trubek upevněných do spodní trubkovnice 5 a de horní trubkovnice 6. Svazek 4 varných kotlových trubek je přepážkami 7 rozdělen na čtyři tahy.The steam water boiler consists of a jacket 1 provided with an inlet neck 2 of hot flue gases and an outlet neck 3 of cooled flue gases. It further consists of a built-in unit consisting of a bundle of 4 boiling tubes fixed to the bottom tube sheet 5 and de top of the top tube sheet 6. The bundle 4 of boiling tube tubes is divided into four strokes by partitions 7.

Pod spodní trubkovnicí 5 je vytvořena spodní komora 8 pomocí příruby 9 a spodního klenutého dna 10. Nad horní trubkovnicí 6 je vytvořena horní vertikální komora 11 pomocí příruby 9, horní části pláště 1* a horního klenutého dna 12.Below the lower tube sheet 5 is formed a lower chamber 8 by means of a flange 9 and a lower arched bottom 10. Above the upper tube sheet 6 is formed an upper vertical chamber 11 by means of a flange 9, an upper part of the housing 10 and an upper arched bottom 12.

Uprostřed svazku 4 kotlových trubek je k zavodnění spodní komory 8 umístěna centrální zavodňovací roura 13 ústící do spodní komory 8 a nahoře zasahující do vodního prostoru vertikální komory 11. Centrální zavodňovací roura 13 je nahoře zakončena kuželovou sběrnou zavodňovací nálevkou 14, v níž je umístěn napájecí věnec 15 a clonící mříž 16, jejímž účelem je zamezit strhávání páry do centrální zavodňovací roury 13. Ve vertikální komoře 11 nad hladinou kotelní vody je umístěn odlučovací děrovaný plech 17 k odloučení vodních kapek z odcházející páry, který je uchycen k horní části pláště 1. Pod výstupním hrdlem 18 oddělené páry je umístěn kruhový usměrňovači plech 19 ve tvaru kužele, v jehož středu je umístěna odvodňovací trubka 20 ústící do centrální zavodňovací roury 13.In the middle of the tube pipe bundle 4, a central irrigation pipe 13 extends into the lower chamber 8 and extends into the water space of the vertical chamber 11 to flood the lower chamber 8. The central irrigation pipe 13 terminates at the top with a conical collecting funnel 14 in which 15 and a screening grid 16 to prevent entrainment of steam into the central irrigation pipe 13. In the vertical chamber 11 above the boiler water level, a separating perforated plate 17 is provided for separating water droplets from the outgoing steam, which is attached to the upper part of the housing. an outlet cone 18 of the separated steam is provided with a circular conical plate 19 in the center of which is a drainage pipe 20 leading to the central irrigation pipe 13.

Horké kouřové plyny vstupují do parního vodotrubního kotle vstupním hrdlem 2 a postupně procházejí v kolmém proudění čtyřmi tahy přes svazek 4 varných kotlových trubek. Ochlazené plyny vystupují z parního vodotrubního kotle výstupním hrdlem 3 kouřových plynů. Ve vertikální komoře 11 je udržována konstantní hladina kotelní vody regulací napájení. Do vertikální komory 11 přichází paravodní směs ze svazku 4 varných kotlových trubek. Na hladině se z kotelní vody oddělí pára, která vstoupá směrem k vý241 stupnímu hrdlu 18 oddělené páry. Kotelní voda odtéká přes přepad a clonící mříž 16 do kuželové sběrné zavodňovací nálevky 14 centrální zavodňovací roury 13. Do napájecího věnce 15 umístěného v kuželové sběrné nálevce 14 je přiváděna napájecí voda, která se mísí s cirkulující vodou. Smísením napájecí vody s vodou cirkulující se zvětší hmotová rychlost v centrální zavodňovací rouře 13, čímž se zvětší i celková cirkulace parního vodotrubného kotle. Vlivem zchlazení cirkulující vody vodou napájecí se zamezí varu v centrální zavodňovací rouře 13. Uvolněná pára postupuje vzhůru, kde se v prostoru nad vodní hladinou vlivem gravitace postupně odlučují z páry vodní kapky. Srážení vodních kapek ještě zvyšuje odlučovací děrovaný plech 17, a to vlivem hydraulického odporu, čímž stoupá vliv gravitace. Odlučovací děrovaný plech 17 je umístěn po celé plošeThe hot flue gases enter the steam-water boiler through the inlet port 2 and gradually pass in a perpendicular flow through four strokes through a bundle of 4 boiling tubes. The cooled gases exit the steam water pipe boiler through the flue gas outlet 3. In the vertical chamber 11 a constant boiler water level is maintained by regulating the power supply. Into the vertical chamber 11 comes the steam-water mixture from the boiling tube bundle 4. At the surface, steam is separated from the boiler water and enters the outlet 18 of the separated steam. Boiler water flows through the overflow and the screening grid 16 into the conical collecting funnel 14 of the central irrigation pipe 13. The feed rim 15 located in the conical collecting funnel 14 is supplied with feed water which mixes with the circulating water. By mixing the feed water with the circulating water, the mass velocity in the central irrigation pipe 13 increases, thereby increasing the total circulation of the steam water pipe boiler. Due to the cooling of the circulating water with feed water, boiling in the central irrigation pipe 13 is prevented. The released steam proceeds upwards, where water droplets gradually escape from the steam due to gravity. The precipitation of water droplets further increases the perforated perforated sheet 17 due to the hydraulic resistance, thereby increasing the influence of gravity. The perforated perforated plate 17 is disposed over the entire surface

3 průřezu. Tímto podstatným snížením vlhkosti páry je možné zmenšit parní prostor vertikální komory 11. Pára je po projití otvory odlučovacího děrovaného plechu 17 vedena kolem usměrňovacího plechu 19, čímž se prodlouží její dráha. Toto prodloužení dráhy vlhké páry a také změna směru jejího toku umožní odloučení další vlhkosti. Také vložením usměrňovacího plechu '19 mezi výstupní hrdlo 18 oddělené páry a odlučovací děrovaný plech 17 je umožněno další snížení parního prostoru parního vodotrubného kotle. Takto upravená pára je odváděna výstupním hrdlem 18 do parovodu.3 cross-section. By substantially reducing the humidity of the steam, it is possible to reduce the steam space of the vertical chamber 11. After passing through the apertures of the separator perforated plate 17, the steam is guided around the baffle plate 19, thereby extending its path. This prolongation of the wet steam path as well as a change in the direction of its flow will allow the separation of additional moisture. Also, by inserting the baffle plate 19 between the separated vapor outlet orifice 18 and the punched perforated plate 17, a further reduction of the steam space of the steam water pipe boiler is possible. The steam thus treated is discharged through the outlet orifice 18 to the steam line.

Parní vodotrubný kotel na chlazení kouřových plynů je navržen, zejména pro využití tepla ze spalin odcházejících z různých průmyslových aparátů vytápěných plynem tam, kde lze využít nízkotlakou sytou páru.The steam water pipe boiler for cooling flue gases is designed, especially for the use of heat from flue gas leaving various industrial appliances heated by gas, where low-pressure saturated steam can be used.

Claims

Subject

Installation of a natural water circulation steam boiler, in particular for the use of waste heat from flue gases, consisting of a bundle of boiling tube mounted on the lower tube sheet below the lower chamber with water space and on the upper tube sheet above a vertical chamber with a water space and a steam space, characterized in that a central irrigation pipe (13) extending into the lower chamber (8) and at the top extending into the water space of the vertical chamber (11) is located in the middle of the boiler tube bundle (4); a central irrigation pipe (13) terminated by a conical collecting irrigation funnel (14) in which the power ring (15) and the screening grid (16) are located.

1 sheet of drawings