Котел-утилизатор

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в котлах-утилизаторах металлургических печей для охлаждения высокотемпературных запыленных газов с утилизацией их тепла для выработки пара. Технической задачей является повышение эффективности работы котла-утилизатора при снижении эксплуатационных затрат, а также повышение технологичности изготовления, монтажа и ремонта. Для решения этой задачи предложен котел-утилизатор, включающий радиационную камеру с ограждающими теплообменными поверхностями и последовательно установленные и соединенные с ней конвективные газоходы, внутри которых расположены конвективные поверхности нагрева, барабан-сепаратор с подводящими и отводящими трубопроводами. Каждый конвективный газоход выполнен в виде отдельных монтажных секций, причем ограждающие поверхности каждой секции выполнены в виде трубчатых мембранных экранов с нижним и верхним коллекторами, а конвективные поверхности нагрева выполнены в виде С-образных ширм, соединенных в пределах одной секции с трубчатым мембранным экраном, образуя единую конструкцию для испарительного охлаждения, при этом коллекторы смежных секций соединены между собой трубчатыми элементами и газоплотными проставками. Для удобства монтажа и демонтажа секции конвективного газохода могут быть установлены вертикально одна над другой на индивидуальных опорах с возможностью их горизонтального перемещения и соединены между собой. Такое конструктивное выполнение обуславливает естественную циркуляцию теплоносителя в контурах циркуляции котла-утилизатора, включающих барабан-сепаратор с подводящими и отводящими трубопроводами, подключенными к коллекторам монтажных секций конвективных газоходов и газоплотным трубчатым мембранным экранам радиационной камеры. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в котлах-утилизаторах металлургических печей для охлаждения высокотемпературных запыленных газов с утилизацией их тепла для выработки пара.

Известен котел-утилизатор, содержащий радиационный газоход с ограждающими теплообменными поверхностями, с верхними и нижними коллекторами, расположенными вдоль продольной оси, и присоединенный к нему конвективный газоход с воздухоподогревателем, выполненным в виде подвесных трубчатых ширм (Свидетельство на полезную модель №10837 от 12.05.98 г., МПК(6) F 22 В 1/02). Ограждающие стены радиационного и конвективного газоходов в известном котле-утилизаторе выполнены в виде мембранной поверхности. Подвесные ширмы выполняют роль конвективных поверхностей нагрева и их конструктивное выполнение предопределяет затраты на принудительную циркуляцию воздуха.

Наиболее близким по технической сущности и решаемой задаче является известный котел-утилизатор типа РК - 75/40 (О.Н.Багров, Б.М.Клешко, В.В.Михайлов. Энергетика основных производств цветной металлургии. - М.: Металлургия, 1979, с.193-194).

Известный котел-утилизатор содержит радиационную камеру и последовательно установленные конвективные газоходы, внутри которых расположены конвективные поверхности нагрева в виде воздухоподогревателя и экономайзера, которые состоят из отдельных секций. Ограждение радиационной камеры выполнено в виде трубчатых экранов и кирпичной футеровки. Радиационная камера и конвективные газоходы соединены между собой перепускными газоходами. Секции экономайзера выполнены из ширмовых поверхностей, имеющих входной и выходной коллекторы, причем коллекторы вынесены за пределы ограждающих стен. Котел-утилизатор содержит также барабан-сепаратор с подводящим и отводящим трубопроводами.

К недостаткам известного котла-утилизатора следует отнести более высокие, по сравнению с заявляемым, эксплуатационные затраты, которые предопределены необходимостью устройства принудительной циркуляции теплоносителей, т.е. пара - в пароперегревателе, воздуха - в воздухоподогревателе, воды - в экономайзере, и низкую газоплотность газового тракта.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, - повышение эффективности работы котла-утилизатора при снижении эксплуатационных затрат, а также повышение технологичности изготовления, монтажа и ремонта.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в известном котле-утилизаторе, включающем радиационную камеру с ограждающими теплообменными поверхностями и последовательно установленные и соединенные с ней конвективные газоходы, внутри которых расположены конвективные поверхности нагрева, барабан-сепаратор с подводящими и отводящими трубопроводами, согласно заявляемому изобретению каждый конвективный газоход выполнен в виде отдельных монтажных секций, причем ограждающие поверхности каждой секции выполнены в виде газоплотных трубчатых мембранных экранов с нижним и верхним коллекторами, а конвективные поверхности нагрева выполнены в виде С-образных трубчатых ширм, соединенных в пределах одной секции с трубчатым мембранным экраном, образуя единую конструкцию для испарительного охлаждения, при этом коллекторы смежных секций соединены между собой трубчатыми элементами и газоплотными проставками. Для удобства монтажа и демонтажа секции конвективного газохода установлены вертикально одна над другой на индивидуальных опорах с возможностью их горизонтального перемещения и соединены между собой.

Заявленное изобретение поясняется чертежами, где

на фиг.1 представлен общий вид котла-утилизатора;

на фиг.2 - секция конвективного газохода;

на фиг.3 - узел соединения смежных монтажных секций.

Котел-утилизатор содержит радиационную камеру 1 и расположенные под ней бункеры 2 для сбора частиц запыленных газов. Ограждающие теплообменные поверхности (стены и потолок) радиационной камеры 1 выполнены в виде газоплотных мембранных экранов 3. Последовательно за радиационной камерой 1 установлены конвективные газоходы 4, связанные между собой перепускными газоходами 5. Каждый конвективный газоход 4 состоит из установленных вертикально одна над другой монтажных секций 6. Ограждающая поверхиость каждой монтажной секции 6 выполнена в виде газоплотного трубчатого мембранного экрана 7 с нижним 8 и верхним 9 коллекторами, при этом коллекторы смежных секций соединены между собой следующим образом: верхний коллектор 9 соединен с нижним коллектором 8 следующей по потоку газа монтажной секции 6 конвективного газохода 4 (в восходящей ветви) посредством трубчатых элементов 10 и газоплотных проставок 11. В нисходящей ветви конвективного газохода 4 соответствующим образом соединены нижний коллектор 8 с верхним коллектором 9 следующей по потоку газа монтажной секции. Внутри каждой монтажной секции 6 расположены конвективные поверхности нагрева, выполненные в виде С-образных трубчатых ширм 12, соединенных в пределах одной монтажной секции 6 с трубчатым мембранным экраном 7, образуя при этом единую конструкцию для испарительного охлаждения. Такое конструктивное выполнение обуславливает естественную циркуляцию теплоносителя в контурах циркуляции котла-утилизатора, включающих барабан-сепаратор 13 с подводящими 14 и отводящими трубопроводами 15, подключенными к коллекторам монтажных секций 6 конвективных газоходов 4 и газоплотным трубчатым мембранным экранам 3 радиационной камеры 1.

Котел-утилизатор работает следующим образом.

Отходящие от металлургической печи технологические газы проходят через горизонтальную радиационную камеру 1. В радиационной камере 1 за счет радиацонного излучения газы передают тепло через стенки труб газоплотных мембранных экранов 3 теплоносителю и охлаждаются до температуры 600-800°С, при этом из потока газов, имеющих относительно низкую скорость, происходит выпадение крупных фракций пыли в бункеры 2 радиационной камеры 1. Оставшиеся в газе частицы пыли охлаждаются, затвердевают и теряют свою адгезионную способность. Далее газы поступают в восходящий конвективный 4, перепускной 5 и нисходящий конвективный 4 газоходы. За счет смывания газами, имеющими скорость 3-10 м/с, трубчатых мембранных экранов 7 и теплообменных труб С-образных трубчатых ширм 12 монтажных секций 6 газы охлаждаются и за счет конвекции передают тепло через стенки труб теплоносителю. Охлажденные газы из последнего по ходу потока газов конвективного газохода 4 удаляются из котла-утилизатора на дальнейшую переработку. Естественная циркуляция теплоносителя осуществляется следующим путем: из барабана-сепаратора 13 вода по подводящим трубопроводам 14 поступает к нижним коллекторам 8 нижних монтажных секций 6 восходящего и нисходящего конвективных газоходов 4. Из коллекторов 8 вода поступает во внутреннее пространство трубчатых мембранных экранов 7 и С-образных трубчатых ширм 12, в которых образуется пароводяная смесь. Из верхних коллекторов 9 нижестоящих монтажных секций пароводяная смесь поступает последовательно в вышестоящие монтажные секции и по отводящим трубопроводам 15 поступает в барабан-сепаратор 13, где происходит разделение воды и пара. Из барабана-сепаратора пар подается потребителю. Движение в контуре циркуляции воды и пароводяной смеси происходит за счет разности их удельных весов. Циркуляция воды по газоплотным мембранным экранам 3 радиационной камеры происходит аналогично.

На предлагаемый котел-утилизатор промышленного применения разработана рабочая документация. Котел-утилизатор рекомендован к широкому внедрению в разработках АООТ «Уралэнергоцветмет».

1. Котел-утилизатор, включающий радиационную камеру с ограждающими теплообменными поверхностями и последовательно установленные и соединенные с ней конвективные газоходы, внутри которых расположены конвективные поверхности нагрева, барабан-сепаратор с подводящими и отводящими трубопроводами, отличающийся тем, что каждый конвективный газоход выполнен в виде отдельных монтажных секций, причем ограждающие поверхности каждой секции выполнены в виде трубчатых мембранных экранов с нижним и верхним коллекторами, а конвективные поверхности нагрева выполнены в виде С-образных ширм, соединенных в пределах одной секции с трубчатым мембранным экраном, образуя единую конструкцию для испарительного охлаждения, при этом коллекторы смежных секций соединены между собой трубчатыми элементами и газоплотными проставками.

2. Котел-утилизатор по п.1, отличающийся тем, что для удобства монтажа и демонтажа секции конвективного газохода установлены вертикально одна над другой на индивидуальных опорах с возможностью их горизонтального перемещения и соединены между собой.