Устройство для забора высокотемпературных топочных газов

 

Использование: в котлостроении. Сущность изобретения: устройство содержит теплоизолированный газоотводящий патрубок, соединенный с амбразурой топки посредством крепежного фланца и трубопровод для подачи охлажденного агента. Крепежный фланец выполнен в виде усеченного конуса, охватывающего амбразуру топки с образованием между ними зазора. Газоотводящий патрубок выполнен из жаростойкой стали, причем теплоизоляция размещена на его наружной поверхности, а трубопровод для подачи охлаждающего агента сообщен с зазором между амбразурой и стенками крепежного фланца. Жаростойкая сталь для газоотводящего патрубка выбрана с температурой начала окалинообразования не ниже 1050 град, например сталь 20Х23Н13. Теплоизоляция выполнена из волокнистого материала с коэффициентом теплопередачи 0,081 - 0,17 (вт/м²К) и удельным весом в уплотненном состоянии 80 - 200 кг/м³. С зазором между амбразурой и стенками крепежного фланца сообщены по меньшей мере два трубопровода для подвода охлаждающего агента, расположенных с диаметрально противоположных сторон. 2 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к устройствам для забора высокотемпературных топочных газов и может быть использовано в котлостроении.

Известно устройство для забора высокотемпературных топочных газов, включающее газоотводящий патрубок, соединенный с несущими конструкциями. См. а. с. N 1076698, М.Кл.⁵ F 22 B 37/00, заявленное 15.06.82г. Известное устройство жестко закреплено на несущих конструкциях. Охлаждение стенок газоотводящего патрубка осуществляется посредством охлаждающего агента, циркулирующего в трубах, к которым прикреплено устройство по всей своей длине. С помощью указанного устройства можно отбирать только топочные газы с температурой не выше 375-400^oС. При более высоких температурах топочных газов устройство разрушается.

Для забора высокотемпературных топочных газов с температурой 900-1100^oС, используемых как правило для сушки топлива, подаваемого в топку, применяют известное устройство, наиболее близкое заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту (прототип). См. Лебедев А.Н.//Подготовка и размол топлива на электростанциях /Энергия-1969-стр.200.

Известное устройство включает теплоизолированный газоотводящий патрубок, соединенный с несущими конструкциями посредством крепежного фланца и трубопровод для подвода охлаждающего агента. По нормам техники безопасности температура наружных поверхностей газоотводящего патрубка и крепежного фланца не должна превышать 45^oС, поэтому стенки газоотводящего патрубка в известном устройстве теплоизолированы с внутренней стороны. Тепловая изоляция выполнена из шамотного кирпича, уложенного поверх слоя теплоизоляционного материала. Недостатками известного устройства является высокая трудоемкость обмуровочных работ. Кроме того при растрескивании кирпичной кладки под действием высоких температур нагреваются и деформируются наружные стенки, выполненные из стали марки ст3. Ремонтные работы стен трудоемки. Следует отметить также, что известное устройство имеет большой вес и поэтому должно поддерживаться не только крепежным фланцем, но и обогреваемыми трубчатыми подвесками, поддерживающими нижний конец упомянутого газоотводящего патрубка. Для компенсации тепловых перемещений устройства для забора газов по указанным трубам циркулирует жидкая среда, температура которой близка к температуре пароводяной смеси в топочных экранах. Все это усложняет устройство.

Задачей изобретения является создание устройства для забора высокотемпературных топочных газов без внутренней обмуровки и упрощенным крепежным устройством.

Указанная задача решается тем, что в известном устройстве для забора высокотемпературных топочных газов, включающем теплоизолированный газоотводящий патрубок, соединенный с несущими конструкциями посредством полого крепежного фланца и трубопровод для подачи охлаждающего агента, согласно изобретению, крепежный фланец выполнен в виде усеченного конуса, охватывающего амбразуру топки с образованием между ними зазора, газоотводящий патрубок выполнен из жаростойкой стали, причем теплоизоляция размещена на его наружной поверхности, а трубопровод для подачи охлаждающего агента сообщен с зазором между амбразурой и стенками крепежного фланца.

При этом целесообразно, чтобы жаростойкая сталь для газоотводящего патрубка имела температуру начала окалинообразования не ниже 1050^oС, например сталь ст 20Х23Н13; Также целесообразно выполнить теплоизоляцию из волокнистых материалов с коэффициентом теплопередачи 0,081-0,170 вт/(м²К) и удельным весом в уплотненном состоянии 80-200 кг/м³.

Изобретение поясняется описанием примеров его конкретного выполнения и чертежами, где на фиг.1 схематично изображен общий вид предлагаемого устройства, на фиг.2 разрез по Б-Б фиг.1.

Устройство для забора высокотемпературных топочных газов содержит газоотводящий патрубок 1, выполненный из жаростойкой стали, температура начала окалинообразования которой не ниже 1050^oС. В описываемом случае из стали 20Х23Н13, газоотводящий патрубок 1 снаружи покрыт теплоизоляционным волокнистым материалом 2, коэффициент теплопередачи которого 0,081-0,17 вт/м²К) и удельным весом в уплотненном состоянии 80-200 кг/м³. В одном из вариантов использован мулитокремнеземистый материал марки МКРР-130, с коэффициентом теплопередачи 0,1 вт/(м²К) и удельным весом в уплотненном состоянии 200 кг/м³. Толщина слоя 400 мм. Сверху размещен слой базальтового супертонкого штапельного волокна горных пород марки ВСТВ, с коэффициентом теплопередачи 0,17 вт/(м²К) и удельным весом в уплотненном состоянии 90 кг/м². В другом варианте выполнения может быть использован только один материал, отвечающий вышеуказанным требованиям. Использование теплоизоляционного материала с коэффициентом теплопередачи меньшим, чем 0,081 вт/(м²К) приведен к снижению температуры на поверхности изоляционного слоя, большему, чем нормативное, что нецелесообразно, а при величине упомянутого коэффициента превышающей 0,17 вт/(м²К), необходимо увеличивать толщину теплоизоляционного слоя, что также нецелесообразно, а при величине упомянутого коэффициента превышающей 0,17 вт/(м²К), необходимо увеличивать толщину теплоизоляционного слоя, что также нецелесообразно. Газоотводящий патрубок 1 связан с несущими конструкциями 3 посредством крепежного фланца 4, выполненного в виде полого усеченного конуса, охватывающего с образованием зазора А амбразуру 5 топки 6, образованную трубами, жестко и газоплотно связанными между собой. Газоотводящий патрубок 1 и крепежный фланец 4 жестко соединены через промежуточное кольцо 7. С кольцевым зазором А между амбразурой 5 и стенками крепежного фланца 4 сообщается трубопровод 8 для подачи охлаждающего агента, причем охлаждающий агент подается в упомянутый зазор А по меньшей мере с двух диаметрально противоположных сторон, посредством, например, двух трубопроводов 8. В качестве охлаждающего агента могут быть использованы низкотемпературные (t 340-360^oС) топочные газы или воздух с температурой t 80-400^oС.

Устройство работает следующим образом: высокотемпературные (t=900-1100^oС) топочные газы через амбразуру 5 топки 6 попадают в газоотводящий патрубок 1, где смешиваются с охлаждающим агентом, имеющим температуру 80-400^oС, который из трубопровода 8 через кольцевой зазор А также попадают в полость газоотводящего патрубка 1. Полученная смесь имеет температуру 840-860^oС и не оказывает разрушающего действия на стенки газоотводящего патрубка 1. Кроме того некоторая часть охлаждающего агента не смешиваясь проходит вдоль стенок газоотводящего патрубка 1, также предохраняя их от теплового воздействия топочных газов. Далее смесь топочных газов и охлаждающего агента направляется в устройство для сушки топлива (не показано).

Изготовление газоотводящего патрубка из жаростойкой стали с температурой начала окалинообразования не ниже 1050^oС позволяет практически исключить тепловые деформации и разрушение его стенок, а также уменьшить вероятность его шлакования.

Подача охлаждающего агента в кольцевой зазор между амбразурой топки и стенками крепежного фланца с по меньшей мере двух диаметрально противоположных сторон обеспечивает равномерное распределение охлаждающего агента по периметру газоотводящего патрубка, образование турбулентного потока смеси, что снижает тепловое воздействие топочных газов на стенки газоотводящего патрубка, увеличивая тем самым срок его службы. Кроме того некоторая часть охлаждающего агента не смешиваясь перемещается вдоль стенок патрубка также защищая их от теплового воздействия.

Покрытие изоляционным материалом наружной поверхности газоотводящего патрубка и применение для этого волокнистых теплоизоляционных материалов с коэффициентом теплопередачи 0,081-0,170 (вт/м²К) и удельным весом в уплотненном состоянии 80-200 кг/м³ обеспечивает снижение температуры на поверхности изоляции до 45^oС, что полностью отвечает требованиям техники безопасности. При эксплуатации устройства теплоизоляционный материал практически не разрушается, вследствие чего значительно увеличивается срок службы устройства, облегчается его техобслуживание.

Не требуется трудоемкая обмуровка газоотводящего патрубка шамотным кирпичом или облицовочными плитами, что значительно упрощает эксплуатацию и ремонт устройства, снижает его вес, а следовательно, при увеличенной жесткости крепежного фланца вследствие его конической формы, позволяет не использовать дополнительное крепление выходного конца газоотводящего патрубка трубчатыми подвесками с циркулирующей в них обогревающей жидкой средой. Размеры крепежного фланца выбираются из условия жесткости конструкции и равномерности распределения охлаждающего агента.

Формула изобретения

1. Устройство для забора высокотемпературных топочных газов, содержащее теплоизолированный газоотводящий патрубок, соединенный с амбразурой топки посредством полого крепежного фланца, и трубопровод для подвода охлаждающего агента, отличающееся тем, что крепежный фланец выполнен в виде усеченного конуса, охватывающего амбразуру топки с образованием зазора, газоотводящий патрубок выполнен из жаростойкой стали, причем теплоизоляция размещена на его наружной поверхности, а трубопровод для подачи охлаждающего агента сообщен с зазором между амбразурой и стенками крепежного фланца.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что жаростойкая сталь для газоотводящего патрубка выбрана с температурой начала окалинообразования не менее 1050^oС, например сталь 20Х23Н13.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что теплоизоляция выполнена из волокнистого материала с коэффициентом теплопередачи 0,081 0,17 Вт/(м²К) и удельным весом в уплотненном состоянии 80 200 кг/м³.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что к зазору между амбразурой и стенками крепежного фланца подключены по меньшей мере два трубопровода для подачи охлаждающего агента, расположенные с диаметрально противоположных сторон.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2