КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Название	КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА
Разработчик (Авторы)	Таймаров М.А., Мазитов А.И., Симаков А.В., Асханов М.М., Коваленко В.В., Жбанов А.А., Егоров В.А.
Вид объекта патентного права	Полезная модель
Регистрационный номер	112343
Дата регистрации	03.08.2011
Правообладатель	Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный университет"

Описание изобретения

Полезная модель относится к области производства тепловой энергии на тепловых электрических станциях в виде перегретого пара путем камерного сжигания газообразного и жидкого топлива в топке при помощи горелочных устройств.

Известна котельная установка ТГМ-84А для получения перегретого пара, содержащая экранированную топку, в которой на фронтальной стороне установлены горелки, барабан, горизонтальный газоход, в котором размещены ступени пароперегревателя соединенные с межступенчатыми пароохладителями, датчик температуры перегрева пара, опускной газоход и экономайзер (Мейкляр М.В. Современные котельные агрегаты ТКЗ. - М.: Энергия, 1978, с.86). Необходимая величина перегрева пара при повышении температуры пара поддерживается путем впрыска конденсата в пароохладители, а при падении перегрева - за счет снижения избытка воздуха, подаваемого в горелки, и увеличения тяги дымососа.

Недостатки известной котельной установки:

1. Перерасход топлива при поддержании необходимой температуры перегретого пара за счет работы пароохладителей.

2. Перерасход электроэнергии, связанный с работой при низком коэффициенте полезного действия (КПД) дутьевого вентилятора и дымососа, при поднятии перегрева пара.

Перерасход топлива связан с работой пароохладителей при впрыске конденсата в перегретый пар. Впрыск конденсата в перегретый пар производят для снижения высокой температуры пара, которая может вызвать термическое разрушение металла лопаток паровой турбины. Низкая температура перегретого пара приводит к снижению КПД паровой турбины и, как следствие, к перерасходу топлива при выработке электроэнергии.

Перерасход электроэнергии связан с регулированием производительности, в частности, с уменьшением производительности дутьевого вентилятора и дымососа при повороте лопаток входного направляющего аппарата. Поворот лопаток изменяет расход воздуха и дымовых газов через котельную установку при изменении нагрузки. Увеличение угла поворота лопаток по отношению к всасываемому потоку газа приводит к уменьшению расхода воздуха или дымовых газов через дутьевой вентилятор или дымосос. Одновременно с увеличением угла поворота лопаток снижается КПД дутьевого вентилятора и дымососа. Энергетические котлы являются котлами с уравновешенной тягой. Поэтому, помимо всего прочего, необходимо согласовать количество воздуха, подаваемого в горелки, с количеством отсасываемых продуктов сгорания. В противном случае, пламя будет выбивать через смотровые лючки и неплотности или же, наоборот, будут сверхнормативные присосы воздуха в топку.

Задачей предлагаемой полезной модели является разработка конструкции котельной установки, позволяющей устранить перерасход топлива путем исключения применения пароохладителей для понижения температуры перегретого пара и устранить потери электроэнергии за счет исключения регулирования производительности дутьевого вентилятора и дымососа.

Технический результат достигается тем, что в котельной установке, содержащей топку с экранной испарительной поверхностью, в которой на фронтальной стене установлены горелки первого и второго яруса, барабан, горизонтальный газоход, в котором размещен пароперегреватель, ступени которого соединены с первым и вторым межступенчатым пароохладителем, опускной газоход, экономайзер, систему контроля температуры перегретого пара, включающую основной датчик температуры перегрева пара, соединенный электрической связью с первым и вторым межступенчатьтм пароохладителем, согласно предлагаемой полезной модели, каждая горелка первого и второго яруса выполнена с возможностью регулирования и управления теплопроизводительностью в зависимости от температуры перегретого пара и имеет возможность раздельной подачи топлива и раздельной подачи воздуха, при этом система контроля температуры перегретого пара снабжена дополнительным датчиком температуры перегрева пара, соединенным электрической связью с дополнительно введенным регулятором перегрева пара, причем каждая горелка первого и второго яруса соединена с дополнительно введенными регуляторами подачи топлива соответственно первого и второго яруса, регуляторами подачи воздуха соответственно первого и второго яруса, которые, в свою очередь, соединены с дополнительно введенными регуляторами подачи смеси топлива и воздуха соответственно первого и второго яруса, которые соединены с регулятором перегрева пара.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично показано продольное сечение предлагаемой котельной установки с ее основными элементами и их функциональными связями; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1 (горизонтальное сечение экранированной топки на уровне горелок первого яруса); на фиг.3 показан вид Б на фиг.1 (вид фронтальной стенки экранированной топки на уровне горелок первого и второго ярусов).

Цифрами на чертежах обозначены следующие позиции:

1-топка;

2-горелки первого яруса;

3-горелки второго яруса;

4-экранная испарительная поверхность;

5-барабан;

6-горизонтальный газоход;

7, 8, 9, 10-соответственно первая, вторая, третья, четвертая ступени пароперегревателя;

11, 12-соответственно первый и второй межступенчатые пароохладители;

13-основной датчик температуры перегрева пара; 14-опускной газоход;

15-экономайзер;

16-дополнительный датчик температуры перегрева пара;

17-регулятор перегрева пара;

18-регулятор подачи смеси топлива и воздуха второго яруса;

19-регулятор подачи воздуха второго яруса;

20-регулятор подачи топлива второго яруса;

21-регулятор подачи смеси топлива и воздуха первого яруса;

22-регулятор подачи воздуха первого яруса;

23-регулятор подачи топлива первого яруса.

Котельная установка содержит топку 1 с экранными испарительными поверхностями 4, в которой на фронтальной стене установлены горелки 2, 3 соответственно первого и второго яруса, барабан 5, горизонтальный газоход 6, в котором размещены четыре ступени соответственно 7, 8, 9, 10 пароперегревателя, соединенные с первым 11 и вторым 12 межступенчатым пароохладителем, опускной газоход 14, экономайзер 15, систему контроля температуры перегретого пара, включающую основной датчик 13 температуры перегрева пара, соединенный электрической связью с первым 11 и вторым 12 межступенчатым пароохладителем.

Котельная установка отличается тем, что каждая горелка 2 и 3 соответственно первого и второго яруса выполнена с возможностью регулирования и управления теплопроизводительностью в зависимости от температуры перегретого пара и имеет возможность раздельной подачи топлива и раздельной подачи воздуха.

Для этого система контроля температуры перегретого пара снабжена дополнительным датчиком 16 температуры перегрева пара, соединенным электрической связью с регулятором 17 перегрева пара. Котельная установка дополнительно содержит регуляторы 23 и 20 подачи топлива соответственно первого и второго яруса, регуляторы 22 и 19 подачи воздуха соответственно первого и второго яруса, регуляторы 21 и 18 смеси топлива и воздуха соответственно первого и второго яруса, регулятор 17 перегрева пара.

Каждая горелка 2 и 3 соответственно первого и второго яруса связана с регуляторами 23 и 20 подачи топлива соответственно первого и второго яруса, а также с регуляторами 22 и 19 подачи воздуха соответственно первого и второго яруса. Регуляторы 23, 22 и 20, 19, в свою очередь, соединены с регуляторами 21 и 18 смеси топлива и воздуха соответственно первого и второго яруса.

Регуляторы 21 и 18 смеси топлива и воздуха связаны с регулятором 17 перегрева пара.

Таким образом, для каждой горелки установлены регулятор подачи смеси топлива и воздуха, и регуляторы раздельной подачи топлива, а также регуляторы раздельной подачи воздуха, соединенные электрической связью регулирования и управления теплопроизводительностью каждой горелки в зависимости от температуры перегретого пара по программе регулятора перегрева пара согласно электрическому сигналу, поступающему с дополнительного датчика температуры перегрева пара.

Котельная установка работает следующим образом.

При одной и той же паропроизводительности при изменении температуры перегретого пара электрический сигнал с датчика 16 поступает на регулятор 17 перегрева пара, от которого по программе передаются два электрических сигнала. Один из них идет на регуляторы 18 подачи смеси топлива и воздуха второго яруса, которые имеют раздельное управление задвижками с электроприводом регуляторов 20 подачи топлива и регуляторов 19 подачи воздуха каждой горелки 3 второго яруса.

При повышении температуры перегретого пара происходит прикрытие с помощью электроприводов задвижек регуляторов 20 подачи топлива и регуляторов 19 подачи воздуха в каждой горелке 3 второго яруса. Одновременно с регулятора 17 перегрева пара по другой линии поступает электрический сигнал на регуляторы 21 подачи смеси топлива и воздуха первого яруса и происходит открытие задвижек с электроприводом регуляторов 23 подачи топлива и регуляторов 22 подачи воздуха в каждой горелке 2 первого яруса,. За счет смещения зоны наибольшего тепловыделения вниз к поду котельной установки экранные испарительные поверхности 4 топки получают больше тепловой энергии. Повышается количество вырабатываемого влажного пара в экранных испарительных поверхностях 4, которое поступает в барабан 5 котельной установки. Пар с повышенным влагосодержанием из барабана 5 идет последовательно в ступени 7, 8, 9, 10 пароперегревателя и температура перегретого пара понижается.

В случае снижения температуры перегретого пара при одной и той же нагрузке котельной установки с помощью регулятора 17 перегрева пара происходит увеличение доли подаваемого топлива и воздуха на горелки 3 второго яруса. При этом температура, уходящих из топки продуктов сгорания, повышается, увеличивается количество тепловой энергии, воспринимаемое ступенями 7, 8, 9, 10 пароперегревателя и температура перегретого пара в результате повышается.

Датчик 13 и пароохладители 11 и 12 служат для аварийного снижения температуры перегрева пара.

Использование предлагаемой полезной модели позволит устранить перерасход топлива путем исключения применения пароохладителей для понижения температуры перегретого пара и устранить потери электроэнергии за счет исключения регулирования производительности дутьевого вентилятора и дымососа.

Формула полезной модели

Котельная установка, содержащая топку с экранной испарительной поверхностью, в которой на фронтальной стене установлены горелки первого и второго ярусов, барабан, горизонтальный газоход, в котором размещен пароперегреватель, ступени которого соединены с первым и вторым межступенчатыми пароохладителями, опускной газоход, экономайзер, систему контроля температуры перегретого пара, включающую основной датчик температуры перегрева пара, соединенный электрической связью с первым и вторым межступенчатыми пароохладителями, отличающаяся тем, что каждая горелка первого и второго ярусов выполнена с возможностью регулирования и управления теплопроизводительностью в зависимости от температуры перегретого пара и имеет возможность раздельной подачи топлива и раздельной подачи воздуха, при этом система контроля температуры перегретого пара снабжена дополнительным датчиком температуры перегрева пара, соединенным электрической связью с дополнительно введенным регулятором перегрева пара, причем каждая горелка первого и второго ярусов соединена с дополнительно введенными регуляторами подачи топлива соответственно первого и второго ярусов, регуляторами подачи воздуха соответственно первого и второго яруса, которые, в свою очередь, соединены с дополнительно введенными регуляторами подачи смеси топлива и воздуха соответственно первого и второго ярусов, которые соединены с регулятором перегрева пара.

Изобретение "КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА" (Таймаров М.А., Мазитов А.И., Симаков А.В., Асханов М.М., Коваленко В.В., Жбанов А.А., Егоров В.А.) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога