Устройство для утилизации тепла продувочной воды паровых котлов

Номер документа 5120170045

РУБРИКА:
19. Оборудование

РУБРИКА ГРНТИ:
44.01.25. Патентное дело. Изобретательство и рационализаторство

АТРИБУТЫ:
Отрасли: энергетическое машиностроение и оборудование жилищно-коммунальная нефтегазовая
Тепловая энергия: теплопроизводство
Электрическая энергия:
Виды топлива: жидкое
Водные ресурсы:

РЕКВИЗИТЫ:
Вид документа: Патент
Номер: 2588897
Автор (принявший орган): С.П. Пантилеев, С.В. Пентин, 183010, г. Мурманск, ул. Спортивная, 13, ФГБОУ ВПО "МГТУ", патентный кабинет; телефон: (8152) 25-40-72, e-mail: office@mstu.edu.ru
Дата: 10.07.2017
Регион: Мурманская область
Источник информации: http://www.fips.ru/

ПОЛНЫЙ ТЕКСТ ДОКУМЕНТА:

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА ПРОДУВОЧНОЙ ВОДЫ ПАРОВЫХ КОТЛОВ

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для утилизации тепла продувочной воды в форсунках для распыливания вязких горючих жидкостей в паровых котлах, работающих на жидких топливах. Устройство содержит топливную форсунку, золоуловитель, конденсационный поверхностный подогреватель топлива, каплеуловитель и сборник конденсата. Топливная форсунка работает на распыливающем агенте - продувочной воде. Поверхностный подогреватель топлива получает тепло и скрытую теплоту конденсации водяных паров из продуктов сгорания. Технический результат состоит в упрощении конструкции; экономии топлива за счет замены пара как распыливающего агента на продувочную воду, использовании всей теплоты продувочной воды и продуктов сгорания при помощи конденсационного подогревателя топлива и возврата образовавшегося конденсата на питание котла; уменьшении выбросов окислов серы и азота за счет нейтрализации их веществами, выносимыми из котла продувочной водой.

Задачей заявляемого изобретения является создание устройства утилизации продувочной воды, которое бы обеспечивало полную утилизацию тепла продувочной воды, возвращение чистого конденсата для подпитки котла, эффективное распыливание топлива и нейтрализацию окислов серы и азота в продуктах сгорания топлива.

Технический результат состоит в упрощении конструкции; экономии топлива за счет замены пара как распыливающего агента на продувочную воду, использовании всей теплоты продувочной воды и продуктов сгорания при помощи конденсационного подогревателя топлива и возврата образовавшегося конденсата на питание котла; уменьшении выбросов окислов серы и азота за счет нейтрализации их веществами, выносимыми из котла продувочной водой.

Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для утилизации тепла продувочной воды паровых котлов, содержащем горелочное устройство с топливной форсункой, работающей на распыливающем агенте, подогреватель топлива, получающий тепло из продуктов сгорания, нейтрализатор окислов серы и азота, золоуловитель, одновременно с распыливающим и нейтрализующим агентом используют продувочную воду парового котла, направляемую по трубопроводу из солевого отсека барабана котла в форсунку для качественного распыления и качественного смешивания жидкого топлива с парами продувочной воды и воздуха при помощи соударения струй топлива и продувочной воды, выходящих из спаренных сопел, равномерно распределенных по окружности, находящихся в одной плоскости и оси которых пересекаются под прямым углом друг к другу и под углом 45° к оси форсунки с дополнительно выполненным осевым соплом продувочной воды; подогреватель топлива выполнен в виде нисходящего газохода с противоточной схемой движения продуктов. В устройстве обеспечивается качественное распыливание топлива в форсунке при помощи соударения струй топлива и продувочной воды, выходящих из сопел, находящихся в одной плоскости и оси которых пересекаются под прямым углом друг к другу и под углом 45° к оси форсунки, дополнительно выполнено осевое сопло продувочной воды; обеспечивается нейтрализация окислов серы и азота в продуктах сгорания топлива за счет взаимодействия их с NaOH, который образуется из NaHCO3 продувочной воды; обеспечивается концентрация водяных паров из продуктов сгорания и возврат полученного конденсата в систему питания котла.

Работа форсунок с соударением струй основана на взаимном разбивании на капли нескольких струй, вытекающих из соответствующих насадок. Из точки столкновения двух цилиндрических струй результирующий поток растекается радиально, образуя плоскую пленку, распадающуюся на капли. При столкновении трех и более цилиндрических струй предотвращается выброс части жидкости в верхнюю полуплоскость.

При равном массовом расходе плотность струи от продувочной воды будет в 5,05/0,6=8,45 раз больше паровой струи. Это обстоятельство увеличит распыливающий эффект от соударения струи от продувочной воды со струей мазута при одинаковых температурах (мазута 100…160°С) и обеспечит более качественное распыливание мазута в сравнении с паровым.

Форсунка обеспечивает четырехкратное пересечение каждой мазутной струи с двумя струями продувочной воды и одной противоположной мазутной. Дополнительно обеспечивается пересечение всех мазутных струй между собой и центральной струи продувочной воды. Такое многократное соударение, проходящее при взрывном парообразовании обеспечивает максимальное распыливание мазутных струй и достаточно широкий угол раскрытия топливного факела.

Анализ аналогов показал, что заявляемая конструкция форсунки является новой. Новизна конструкции заключается в том, что сопла для топлива и продувочной воды равномерно распределены по торцу форсунки и находятся попарно напротив друг друга в одной плоскости и оси каждой пары пересекаются под прямым углом друг к другу и под углом 45° к оси форсунки, также дополнительно выполнено осевое сопло продувочной воды.

Из изложенного следует, что при реализации заявляемого технического решения достигается положительный результат, заключающийся в возможности использования предлагаемого устройства в котельных для утилизации продувочной воды при помощи топливной форсунки, работающей на распыливающем агенте - продувочной воде, конденсационного поверхностного подогревателя топлива, получающего тепло и скрытую теплоту конденсации водяных паров из продуктов сгорания, каплеуловителя и сборника конденсата, которые совместно обеспечивают качественное распыливание топлива в форсунке при помощи соударения струй топлива и продувочной воды, нейтрализацию окислов серы и азота в продуктах сгорания топлива за счет взаимодействия их с NaOH, который образуется из NaHCO3продувочной воды; получение из водяных паров продуктов сгорания конденсата, который возвращается в систему питания котла.

Таким образом, заявляемое техническое решение характеризуется новой совокупностью существенных признаков, дающих положительный эффект, и обладает признаками соответствия критерию «изобретательский уровень».

Предлагаемое устройство для утилизации тепла продувочной воды паровых котлов иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-3.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства, на фиг. 2 - вид А (разрез головки форсунки), на фиг. 3 - вид Б.

Устройство представляет собой горелочное устройство 1 устанавливаемое на фронтовой стенке 2 котла 3, связанное с трубопроводом продувочной воды 4, с топливным трубопроводом 5, в который топливо подается насосом 6 через конденсационный подогреватель 7, через который проходят продукты сгорания через отсечной шибер и золоуловитель 9. В поворотном газоходе 10 установлен каплеуловитель 11 со сборником конденсата 12, из которого через гидравлический затвор 13 сливается в цистерну. Горелочное устройство 1 состоит из центральной трубы 14, в которую подается продувочная вода, топливной трубы 15, которая охватывает трубу 14, воздуховода 16, который охватывает трубу 15 и имеет раструб на выходе в топочное пространство с радиальными отверстиями 17 для подсасывания горячих топочных газов к корню топливовоздушной струи. На трубу 15 навинчивается гайка 18, которая буртом 19 прижимает топливный коллектор 20 через прокладку 21 к торцу трубы 15, с осевыми отверстиями 22, сборной проточкой 23 и соплами 24, оси которых направлены под углом 45 градусов к оси форсунки. На трубу 14 навинчивается гайка 25, которая имеет сопловые отверстия, расположенные в плоскостях отверстий 24 под углом 45 градусов к оси форсунки, и одно центральное осевое сопло 26.

Заявляемое устройство является промышленно применимым, так как включает в себя реально существующие элементы, изготовление и монтаж которых не вызывает затруднений.

Заявляемое устройство по принципу действия, обеспечиваемому новой совокупностью существенных признаков, позволяет осуществлять хорошую гомогенизацию топливовоздушной струи факела в паровых котлах, обеспечивая при этом высокую эффективность горения топлива, утилизацию тепла продувочной воды и продуктов сгорания с конденсацией водяных паров, используемых для питания котла, снижение окислов серы и азота в продуктах сгорания, покидающих котел. 

Предлагаемое изобретение направлено на упрощение конструкции; экономию топлива за счет замены пара как распыливающего агента на продувочную воду, использование всей теплоты продувочной воды и продуктов сгорания при помощи конденсационного подогревателя топлива и возврата образовавшегося конденсата на питание котла; уменьшение выбросов окислов серы и азота за счет нейтрализации их веществами, выносимыми из котла продувочной водой.