CS252349B1

CS252349B1 - Steam, hot-water or thermo-oil boiler

Info

Publication number: CS252349B1
Application number: CS864635A
Authority: CS
Inventors: Jiri Jonak; Vaclav Samal
Original assignee: Jiri Jonak; Vaclav Samal
Priority date: 1986-06-24
Filing date: 1986-06-24
Publication date: 1987-08-13
Also published as: CS463586A1

Abstract

Velkoprostorový kotel je určen pro otop topeniště s bezplamenným spalováním plynné palivové směsi na povrchu plynopropustné radiační hmoty a přestup tepla z topeniště do bubnu kotle pomocí tepelných trubic. Buben je umístěn nad topeništěm. Buben může být rozdělen přepážkou na dvě sekce, z nichž první tvoři ohřívák vody, z něhož ohřátá voda přepadá otvorem v přepážce do výparníku. Je-li kotel opatřen přehřívákem páry, je část bubnu oddělena další přepážkou s přestupním potrubím syté páry. Pro docílení optimálních podmínek přestupu tepla jsou varné konce tepelných trubic otépějícičh přehřívák umístěny v topeništi v oblasti vyšších teplot spalin a varné konce tepelných trubic ohříváku vody v oblasti nižších teplot spalin. Mezi těmito tepelnými trubicemi jsou řazeny tepelné trubice výparníku.The large-capacity boiler is designed for heating the firebox with flameless combustion of a gaseous fuel mixture on the surface of a gas-permeable radiant material and heat transfer from the firebox to the boiler drum using heat pipes. The drum is located above the firebox. The drum can be divided by a partition into two sections, the first of which is a water heater, from which heated water flows through an opening in the partition into the evaporator. If the boiler is equipped with a steam superheater, part of the drum is separated by another partition with a saturated steam transfer pipe. To achieve optimal heat transfer conditions, the boiling ends of the superheater heating heat pipes are located in the firebox in the area of higher flue gas temperatures and the boiling ends of the water heater heat pipes in the area of lower flue gas temperatures. The evaporator heat pipes are arranged between these heat pipes.

Description

(54) Parní, horkovodní nebo termoolejový velkoprostorový kotel(54) Steam, hot-water or thermo-oil large-scale boiler

Velkoprostorový kotel je určen pro otop topeniště s bezplamenným spalováním plynné palivové směsi na povrchu plynopropustné radiační hmoty a přestup tepla z topeniště do bubnu kotle pomocí tepelných trubic. Buben je umístěn nad topeništěm. Buben může být rozdělen přepážkou na dvě sekce, z nichž první tvoři ohřívák vody, z něhož ohřátá voda přepadá otvorem v přepážce do výparníku. Je-li kotel opatřen přehřívákem páry, je část bubnu oddělena další přepážkou s přestupním potrubím syté páry. Pro docílení optimálních podmínek přestupu tepla jsou varné konce tepelných trubic otépějícičh přehřívák umístěny v topeništi v oblasti vyšších teplot spalin a varné konce tepelných trubic ohříváku vody v oblasti nižších teplot spalin. Mezi těmito tepelnými trubicemi jsou řazeny tepelné trubice výparníku.The large-volume boiler is designed for heating a furnace with flameless combustion of a gaseous fuel mixture on the surface of a gas-permeable radiation mass and heat transfer from the furnace to the boiler drum by means of heat pipes. The drum is located above the furnace. The drum can be divided by a partition into two sections, the first of which forms a water heater, from which the heated water falls through an opening in the partition into the evaporator. If the boiler is equipped with a steam superheater, a part of the drum is separated by another bulkhead with a saturated steam transfer line. In order to achieve optimum heat transfer conditions, the boiling ends of the heating tubes of the heating superheater are located in the furnace in the region of higher flue gas temperatures and the boiling ends of the water heater thermal tubes in the region of lower flue gas temperatures. The evaporator heat tubes are arranged between these heat tubes.

/ a«Μ/ and «Μ

Vynález se týká parního, horkovodního nebo termoolejového velkoprostorového kotle, do něhož je teplo převáděno tepelnými trubicemi.The invention relates to a steam, hot-water or thermo-oil boiler, into which heat is transferred by heat pipes.

Je známa řada zařízení k výměně tepla mezi teplem získaným při spalování paliva a teplem potřebným k ohřátí dalěího média. Při spalování plynných a zplyněných paliv je dosahováno nejvyšší efektivnosti při bezplamenném spalování na povrohu částic keramické hmoty, kde lze snadno docílit přenosu tepla na teplosměnné plochy. Tato výhodná vlastnost, umožňující zmenšování rozměrů teplosměnnýoh ploch a tím celého zařízení, je však s výhodou využitelná jen v případech, kdy teplosměnná plocha je schopna předat spolehlivě získaná teplo ohřívanému médiu, aniž by bylo nebezpečí poškození teplosměnné plochy vysokým tepelným tokem.A number of devices are known for exchanging heat between the heat obtained during combustion of the fuel and the heat required to heat another medium. Combustion of gaseous and gasified fuels achieves the highest efficiency in flameless combustion on the surface of ceramic particles, where heat transfer to heat transfer surfaces can be easily achieved. However, this advantageous property of reducing the dimensions of the heat-exchanging surfaces and thus of the entire device is advantageously only applicable when the heat-exchanging surface is able to transfer reliably obtained heat to the medium to be heated, without the risk of damaging the heat-exchanging surface.

Je-li ohřívaným médiem například voda, jsou v takovém případě kladeny vysoké požadavky na její jakost a s tím spojenou mnohdy značně nákladnou úpravu napájecí vody. i v samotném spalovacím prostoru bezplamenného spalování dochází často k obtížně regulovatelnému místnímu zvýšení teploty, při kterém může nastat natavováni keramické drti spojené s dalšími provozními potížemi, jako například k poškození varných trubek, způsobené usazením kotelního kamene z méně kvalitně upravené napájecí vody.If the medium to be heated is, for example, water, high quality requirements and the often very expensive treatment of the feed water are required. Even in the flame-free combustion chamber itself, there is often a difficult to regulate local temperature rise, at which the melting of ceramic chips associated with other operational problems, such as damage to the boiling pipes, caused by scale deposits from poorly treated feed water can occur.

Dále je znám spalinový kotel, u kterého jsou do proudu spalin ponořeny varné konce šikmého svazku tepelných trubic, jejichž kondenzační konce jsou umístěny pod hladinou kotlové vody v kotlovém bubnu. Vznikající syté pára je převáděna do tělesa přehříváku, do kterého jsou umístěny kondenzační konce dalšího svazku tepelných trubic, jejichž varné konce se nalézají opět v proudu spalin před svazkem tepelných trubic kotlového bubnu.Further, a flue gas boiler is known in which the cooking ends of an inclined bundle of heat tubes are immersed in the flue gas flow, the condensing ends of which are located below the boiler water level in the boiler drum. The resulting saturated steam is transferred to the superheater body, into which the condensation ends of the further bundle of heat pipes are placed, whose boiling ends are again found in the flue gas stream upstream of the bundle of heat pipes of the boiler drum.

Toto provedeni je nevýhodné při použití topeniště s bezplamenným spalováním.This embodiment is disadvantageous when using a flame-free combustion chamber.

Uvedená nevýhody dosavadního provedení kotlů s topeništěm s bezplamenným spalováním jsou z největší části odstraněny provedením parního, horkovodního nebo termoolejového velkoprostorového kotle podle dále popsaného vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že buben velkoprostorového kotle je umístěn nad úrovní topeniště s bezplamenným spalováním plynné palivové směsi na povrchu plynopropustné radiační hmoty, do které jsou zavedeny varné konce tepelných trubic, jejichž kondenzační konce jsou umístěny v bubnu velkoprostorového kotle pod hladinou kotlové vody.The aforementioned disadvantages of the prior art boilers with flameless combustion furnace are largely eliminated by the design of a steam, hot water or thermo-oil large-scale boiler according to the invention described below, which is characterized in that the surface of the gas-permeable radiation mass into which the boiling ends of the heat pipes are introduced, the condensing ends of which are located in the drum of the large-capacity boiler below the boiler water level.

Dalším význakem vynálezu je to, že buben je rozdělen přepážkou do dvou sekcí, z nichž první sekce je opatřena přívodem napájeoí vody a otvorem pro přestup ohřátá vody z takto provedeného ohříváku vody do druhé sekce bubnu.Another feature of the invention is that the drum is divided by a partition into two sections, of which the first section is provided with a water supply and an opening for transferring the heated water from the water heater thus made to the second section of the drum.

Třetím význakem vynálezu je to, že v bubnu je umístěna přepážka a přestupním potrubím syté páry zavedeným do za ní vytvořeného předehříváku páry, opatřeného výstupním hrdlem přehřáté páry.A third feature of the invention is that there is a baffle in the drum and a saturated steam transfer line introduced into a steam preheater formed therefrom, provided with an outlet neck of superheated steam.

čtvrtým význakem je to, že ohřívák vody je propojen tepelnými trubicemi, jejichž varné konce jsou umístěny v topeništi s bezplamenným spalováním v oblasti nižších teplot .spalin, například na straně spallnového hrdla.a fourth feature is that the water heater is connected by heat pipes, the boiling ends of which are located in a flame-free combustion chamber in the lower combustion region, for example on the side of the spalln neck.

Konečně posledním význakem vynálezu je to, že přehřívák páry je propojen tepelnými trubicemi, jejichž varné konce jsou umístěny v topeništi s bezplamenným spalováním v oblasti vyšších teplot spalin, například na straně hrdla přívodu palivové směsi.Finally, the last feature of the invention is that the superheater is interconnected by heat pipes whose boiling ends are located in a flame-free furnace in the region of higher flue gas temperatures, for example on the fuel inlet side.

Velkoprostorový kotel podle vynálezu má proti stávajícímu provedeni několik podstatných výhod. Jsou to zejména menší nároky na kvalitu upravené napájecí kotlové vody, poněvadž do styku s plynopropustnou radiační hmotou přicházejí jenom varné konce tepelných trubic, nikoli kotlová voda. Možnost zvýšení účinnosti a výkonů kotlů s bezplamenným spalováním. Vyšší bezpečnost r, spolehlivost zařízení a menší nároky na obsluhu zařízení. Vlivem menších rozměrů kotle i úpravy vody se snižují nároky na prostor kotelny a s tím spojen⁵ investiční náklady, váha i pracnost.The large-scale boiler according to the invention has several substantial advantages over the present embodiment. These are in particular the lower quality requirements of the treated boiler feed water, since only the boiling ends of the heat pipes come into contact with the gas-permeable radiation mass, not the boiler water. Possibility to increase efficiency and performance of boilers with flameless combustion. Higher safety r, reliability of the device and lower demands on the operation of the device. Due to smaller boilers and water treatment reduces space requirements and associated boiler room ⁵ investment cost, weight and effort.

292349292349

Provedením ohříváku vody a přehříváku páry uvnitř bubnu kotle vznikne kompaktní jednotka, přizpůsobená pro provoz s topeništěm pro bezplamenné spalování.The design of the water heater and the steam superheater inside the boiler drum results in a compact unit adapted for operation with a flame-free combustion chamber.

Řešením přehříváku páry, varného systému a ohříváku vzduchu ve směru postupu spalování v topeništi s bezplamenným spalováním se vytvoří podmínky pro optimální využití tepla.The solution of the steam superheater, the cooking system and the air heater in the direction of combustion in the flame-free combustion chamber creates conditions for optimum use of heat.

Přiklad provedení parního velkoprostorového kotle podle vynálezu, který je zobrazen na přiloženém výkrese, který představuje podélný svislý řez bubnem kotle a topeništěm s bezplamenným spalováním.An example of an embodiment of a steam boiler according to the invention is shown in the accompanying drawing, which is a longitudinal vertical section of a boiler drum and a flame-free combustion chamber.

Parní velkoprostorový kotel £ se skládá z bubnu 2, který je umístěn nad úrovní topeniště £ s bezplamenným spalováním plynné palivové směsi na povrchu plynopropustné radiašní hmoty £ značené tečkované, vyplňující reakční komoru 8. Palivová směs plyn - vzduch je do topeniště přiváděna hrdlem £ pod keramický rošt 6 a vychlazené spaliny odchází do komína spalinovým hrdlem £. Do radiační hmoty £ jaou zavedeny varné konce £ tepelných trubic ££. Buben je rozdělen přepážkou 11 do dvou sekcí 1 2. ££. První sekce £2 je opatřena přívodem ££ napájecí vody a v horní části otvorem 14 pro přestup ohřáté vody do druhé sekce ££. První sekce ££ tak tvoří ohřívák vody, který je otápěn tepelnými trubicemi £6, jejichž varné konce jsou umístěny v topeništi £ v oblasti nižších teplot, na straně výstupu spalin spalinovým hrdlem £.The high-volume steam boiler consists of a drum 2, which is located above the level of the furnace 6 with flameless combustion of the gaseous fuel mixture on the surface of the gas-permeable radiant mass 5 marked with a dotted filling filling reaction chamber 8. The gas-air fuel mixture. The grate 6 and the cooled flue gas exit into the chimney through the flue gas pipe 6. The boiling ends 6 of the heat pipes 8 are introduced into the radiation mass. The drum is divided by a partition 11 into two sections 1 2. The first section 52 is provided with a feed water inlet 60 and an aperture 14 at the top for transferring the heated water to the second section 60. The first section 8 thus forms a water heater which is heated by heat pipes 46, the boiling ends of which are located in the furnace 6 in the region of lower temperatures, on the flue gas outlet side 6 of the flue gas outlet.

Na levé straně bubnu £ je umístěna přepážka 17 s přestupním potrubím 18 syté páry do přehříváku ££ páry, na jehož vrchu se nalézá výstupní hrdlo 20 přehřáté páry a který je otápěn tepelnými trubicemi 21. jejichž varné konce jsou umístěny v topeništi £ v oblasti vyšších teplot na straně vstupu palivové směsi hrdlem £, Druhá sekce ££ tvoří výparník, pod jehož hladinou 22 vody jsou umístěny tepelné trubice £0, které jsou svými varnými konci ponořeny do radiační hmoty £ mezi tepelnými trubicemi 21 páry přehříváku ££ a tepelnými trubicemi 16 první sekce 1 2. tedy ohřívákem vody.On the left side of the drum 6 there is a partition 17 with a saturated vapor transfer line 18 into a steam superheater 24, at the top of which there is a superheated steam outlet 20 and which is heated by heat pipes 21 whose boiling ends are located in of the fuel mixture inlet side. The second section 81 comprises an evaporator below which the heat pipes 60 are positioned below the water level 22, which are immersed in the radiation mass 8 between the heat pipes 21 of the superheater steam and the heat pipes 16. first section 1 2. thus a water heater.

Za trvalého provozu kotle dochází na povrchu radiační hmoty £ k dokonalému vyhoření plynné palivové směsi, přiváděné hrdlem £ pod keramický rošt 6. Vyvinuté teplo je převáděno tepelnými trubicemi £0, 16. 21 do přehříváku ££, druhé sekce iž a první sekce £2 podle požadavku na množství předaného a odvedeného tepla. Napájecí voda vstupuje do první sekce 12 ohříváku vody přívodem ££, ohřátá přepadá otvorem 14 pro přestup ohřáté vody do druhé sekce ££, kde se odpařuje za udržování konstantní výše hladiny 22 vody. Vzniklá sytá pára odchází přestupním potrubím 18 do přehříváku 19 páry, kde se přehřívá stykem s kondenzačními konci tepelných trubic 21 a odchází ke spotřebičům výstupním hrdlem 20.During the continuous operation of the boiler, the gaseous fuel mixture fed through the orifice 5 beneath the ceramic grate 6 is completely burnt on the surface of the radiant mass 6. The heat generated is transferred by the heat tubes £ 0, 16, 21 to the superheater £, the second section i and the first section £ 2. as required for the amount of heat transferred and removed. The feed water enters the first water heater section 12 through the inlet 32, the heated overflow through the aperture 14 for transferring the heated water to the second section 60 where it evaporates while maintaining a constant level of water level 22. The resulting saturated steam passes through the transfer line 18 to the steam superheater 19, where it overheats by contact with the condensation ends of the heat pipes 21 and goes to the consumers through the outlet orifice 20.

Při spalování pevných paliv lze bezplamenné topeniště nahradit fluidním ohništěm, které mé značně podobné vlastnosti při přestupu tepla do varných konců tepelných trubic.In the combustion of solid fuels, the flameless furnace can be replaced by a fluidized bed, which has considerably similar heat transfer properties to the boiling ends of the heat pipes.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Steam, hot-water or thermo-oil large-scale boiler, to whose drum heat is transferred by heat pipes, optionally equipped with a water heater and a superheater, characterized in that the drum (2) of the large-scale boiler (1) is located above the furnace (3) with flameless combustion of the gaseous fuel mixture on the surface of the gas-permeable radiation mass into which the boiling ends (9) of the heat pipes (10) are introduced, the condensation ends of which are located in the drum (2) of the open space boiler (1) below the water (22).

Steam, hot water or thermo-oil large-scale boiler according to claim 1, characterized in that the drum (2) is divided by a partition (11) into two sections, of which the first section (12) is provided with a feed water supply (13) and an opening ( 14) for transferring the heated water from the thus-made water heater to the second section (15) of the drum (2).

Steam, hot-water or thermo-oil large-scale boiler according to claim 1 or 2, characterized in that the drum (2) is provided with a partition (17) with a saturated steam transfer line (18) introduced into the afterburner (19) formed therein. provided with an outlet neck (20) of superheated steam.

A steam, hot water or thermo-oil large-scale boiler according to claim 2, characterized in that the water heater is connected by heat pipes (16) whose boiling ends are located in the furnace (3) with flameless combustion in the region of lower flue gas temperatures. flue gas connection (7).

Steam, hot-water or thermo-oil large-scale boiler according to claim 3, characterized in that the spring superheater (19) is interconnected by heat pipes (21) whose boiling ends are located in the furnace (3) with flameless combustion in the region of higher flue gas temperatures. for example on the fuel inlet side (5).