Котел

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в водогрейных котлах с встроенными деаэраторами. Котел содержит водогрейные трубы, из которых по крайней мере одна выполнена с тангенциальным подводом воды. Внутри трубы с тангенциальным подводом воды помещена труба меньшего диаметра, открытый торец которой обращен к заглушенному торцу внешней трубы, в центре заглушки внешней трубы выполнено отверстие диаметром, меньшим диаметра внутренней трубы, через которое внутренняя полость вихревой водогрейной трубы сообщена со входом вакуумного насоса. Внутри вихревой водогрейной трубы между цилиндрическими поверхностями внешней и внутренней труб установлены пластинчатые завихрители потока. Такое выполнение котла обеспечивает деаэрацию в самой водогрейной системе. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области котельных установок с вихревыми водогрейными трубами и встроенными деаэраторами.

Одной из причин накипеобразования и коррозии водогрейных труб являются растворенные в воде газы (А.Т. Богорош. Вопросы накипеобразования. Киев, «Выща школа», 1990; Политехнический словарь. М., «Советская энциклопедия», 1989, с. 143), поэтому одной из стадий водоподготовки является деаэрация воды. Деаэраторы воды являются сложными техническими устройствами (К.Ф. Роддатис, А.Н. Полтарецкий. Справочник по котельным установкам малой производительности. М., «Энергоатомиздат», 1989).

Технически возможно обеспечить деаэрацию воды встроенным в водогрейную систему устройством в виде гидроциклона, применяемого в химической промышленности (Кутепов А.М. и др. Гидроциклоны в химической промышленности. Химическая промышленность, 1989, № 5) и состоящего из цилиндрического корпуса, тангенциального входного патрубка и сливного патрубка (напр., гидроциклон для отделения газа от жидкости, авт.свид. СССР № 1 526 836, В 04 С 5/02, авторы А.С. Дудко и др.), однако деаэрирующие возможности гидроциклонов зависят от положения гидроциклона в поле сил тяготения. Эти возможности являются наилучшими при вертикальном положении гидроциклона и движении воды сверху вниз. Это обстоятельство является ограничением для применения гидроциклонов в водогрейных системах котлов в части оптимизации компоновки, варьирования давления и других конструктивных приемов.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому котлу является котел с водогрейными трубами, выполненными с тангенциальным подводом воды.

Задачей изобретения является совершенствование конструкции котла, содержащего водогрейные трубы с тангенциальным подводом воды, с одновременным обеспечением деаэрации в самой водогрейной системе.

Для этого котел, содержащий водогрейные трубы, из которых по крайней мере одна выполнена с тангенциальным подводом воды, дополнительно снабжен вакуумным насосом, внутри трубы с тангенциальным подводом воды осесимметрично помещена труба меньшего диаметра, при этом открытый торец внутренней трубы обращен к заглушенному торцу внешней трубы, в центре заглушки которой выполнено отверстие диаметром, меньшим диаметра внутренней трубы, через которое внутренняя полость вихревой водогрейной трубы сообщена со входом вакуумного насоса.

Кроме этого внутри вихревой водогрейной трубы между цилиндрическими поверхностями внешней и внутренней труб установлены пластинчатые завихрители потока.

Основные существенные признаки являются необходимыми и достаточными для обеспечения практической независимости деаэрирующих возможностей вихревой водогрейной трубы от пространственного ее положения, что расширяет область оптимизации конструктивных схем котла с целью снижения металлоемкости, повышения к.п.д. и улучшения других технических характеристик.

Установка внутри вихревой водогрейной трубы пластинчатых завихрителей потока способствует интенсификации газовыделения из воды и предотвращает колебания внутренней трубы, которые могут быть вызваны технологической несоосностью установки труб и пульсациями гидродинамических сил от воздействия потока.

На фиг. 1 показана конструктивная схема встроенного деаэрирующего устройства в водогрейную систему котла, на фиг. 2 - условная эпюра статического давления на заглушку вихревой водогрейной трубы.

Теплоноситель (стрелка 1) контактирует с находящимися в теплообменном канале 2 водогрейными трубами. Вихревая водогрейная труба состоит из внешней трубы 3, имеющей рабочий диаметр D_т и осесимметрично помещенной во внешнюю трубу внутренней трубы 4 с рабочим диаметром d_т. Другая водогрейная труба 5 установлена за вихревой водогрейной трубой по направлению движения воды (стрелка 6). Патрубок 7 подвода воды в вихревую водогрейную трубу установлен тангенциально. Движение воды в этой трубе происходит по спирали.

В придонной области размером h_т между заглушкой 8 внешней трубы 3 и открытым торцом 9 внутренней трубы 4 происходит интенсивная закрутка водяного потока с разделением потока по энергетическим уровням давления и температуры (см. Вампаник В.В. и др. Закрученные потоки и их применение в гидротехнике. М.,»Энергоатомиздат», 1990; Меркулов А.П. Вихревой эффект и его применение в технике. М., «Машиностроение», 1969;

Гольдштик М.А. Вихревые потоки. Новосибирск, «Наука», 1981; Гунта Ашвани, Д.Лилли, Н.Сайред. Закрученные потоки. М., «Мир», 1987). Статическое давление потока на заглушку 8 уменьшается с уменьшением текущего радиуса.

Из фиг. 2, на которой обозначено: р_от - давление на заглушку 8 у стенки трубы 3, p_д - давление на заглушку в центре трубы, р_кр -давление начала кипения воды (давление спонтанного выделения растворенного в воде газа в газовую фазу) следует, что в центре потока у заглушки 8 существует область с некоторым диаметром d , в которой происходит разделение фаз. Величина р_от / p_д составляет несколько десятков. Для осуществления деаэрации воды путем отвода газа, а в общем случае газа и частично воды в центре заглушки 8 выполнено отверстие 10 небольшого диаметра, меньшего диаметра внутренней трубы, посредством которого и трубопровода 11, присоединенного ко входу вакуумного насоса 12 производится отвод газоводной смеси.

При движении потока внутри вихревой водогрейной трубы интенсивность циркуляции потока снижается: уменьшается циркуляционная составляющая скорости и возрастает осевая составляющая, что может привести к снижению интенсивности закрутки в рабочей зоне у заглушки 8 в области входа потока в трубу 4. Для исключения этого в кольцевом зазоре между цилиндрическими поверхностями труб 3 и 4 ближе к торцу 9 установлены пластинчатые завихрители потока 13, которые дополнительно предотвращают колебания трубы 4 вследствие пульсаций циркуляционного движения воды, вызванных, например, технологическими допусками на осесимметричность труб 3 и 4. Техническое решение технологически реализуемо.

1. Котел, содержащий водогрейные трубы, из которых, по крайней мере, одна выполнена с тангенциальным подводом воды, отличающийся тем, что внутри трубы с тангенциальным подводом воды помещена труба меньшего диаметра, открытый торец которой обращен к заглушенному торцу внешней трубы, в центре заглушки внешней трубы выполнено отверстие диаметром, меньшим диаметра внутренней трубы, через которое внутренняя полость вихревой водогрейной трубы сообщена со входом вакуумного насоса.

2. Котел по п.1, отличающийся тем, что внутри вихревой водогрейной трубы между цилиндрическими поверхностями внешней и внутренней труб установлены пластинчатые завихрители потока.