RU193788U1

RU193788U1 - Boiler installation

Info

Publication number: RU193788U1
Application number: RU2019121330U
Authority: RU
Inventors: Александр Геннадьевич Чичурин; Олег Петрович Шураев
Priority date: 2019-07-04
Filing date: 2019-07-04
Publication date: 2019-11-14

Abstract

Полезная модель относится к котлостроению. Может быть использована при проектировании и изготовлении котлов, в том числе судовых.Котельная установка включает котел с газоходом, к которому подключен газоанализатор, а также топливную систему котла, содержащую последовательно соединенные переключатель вида топлива, топливный насос, фильтр грубой очистки, подогреватель топлива, фильтр тонкой очистки, а также цистерну нефтеостатков и расходную цистерну, при этом один вход переключателя вида топлива подключен к расходной цистерне, а другой к цистерне нефтеостатков, кроме того, содержит последовательно соединенные цистерну пресной воды, насос и регулируемый клапан, а котел содержит двухканальную форсунку, первый канал которой подключен к выходу фильтра тонкой очистки, а также включает подогреватель воды, вход которого соединен с выходом регулируемого клапана, а выход подключен ко второму входу двухканальной форсунки.The utility model relates to boiler building. It can be used in the design and manufacture of boilers, including ship boilers. The boiler installation includes a boiler with a gas duct to which a gas analyzer is connected, as well as a boiler fuel system containing a fuel type switch connected in series, a fuel pump, a coarse filter, a fuel heater, a filter fine cleaning, as well as a tank of oil residues and a supply tank, while one input of the fuel type switch is connected to a supply tank, and the other to the tank of oil residues, in addition, it contains It has a series-connected fresh water tank, a pump and an adjustable valve, and the boiler contains a two-channel nozzle, the first channel of which is connected to the output of the fine filter, and also includes a water heater, the input of which is connected to the output of the adjustable valve, and the output is connected to the second input of the two-channel nozzle .

Description

Полезная модель относится к котлостроению и предназначена для повышения эффективности котельной установки, применяющей в качестве топлива тяжелые сорта топлива. Может быть использована при проектировании и изготовлении котлов, в том числе судовых.The utility model relates to boiler building and is intended to increase the efficiency of a boiler plant using heavy grades of fuel as fuel. It can be used in the design and manufacture of boilers, including ship.

Одним из направлений повышения эффективности котельной установки является интенсификация процесса сгорания тяжелых сортов топлива. Дело в том, что сжигание тяжелого жидкого топлива в топках котлов с использованием традиционных методов и оборудования приводит к неполному выгоранию топлива и, как следствие, к усилению загрязнения поверхностей нагрева. Обусловлено это тем, что в малых по объему топках судовых котлов крупные частицы тяжелого жидкого топлива не успевают полностью сгореть. Например, время, необходимое для полного сгорания капли топлива размером 0,3-0,5 мм, составляет 0,5-1 с, а фактическое время нахождения этой капли в топке не превышает 0,2-0,3 с (см., например, Енин В.И., Денисенко Н.И., Костылев И.И. Судовые котельные установки: учеб. для вузов. М.: Транспорт, 1993, 216 с., п. 3.3).One of the ways to increase the efficiency of a boiler plant is to intensify the combustion process of heavy grades of fuel. The fact is that the burning of heavy liquid fuel in boiler furnaces using traditional methods and equipment leads to incomplete burning of fuel and, as a result, to increased pollution of heating surfaces. This is due to the fact that in the small-volume fire chambers of ship's boilers, large particles of heavy liquid fuel do not have time to completely burn out. For example, the time required for complete combustion of a droplet of fuel with a size of 0.3-0.5 mm is 0.5-1 s, and the actual residence time of this droplet in the furnace does not exceed 0.2-0.3 s (see. for example, Enin V.I., Denisenko N.I., Kostylev I.I. Shipboard boiler plants: textbook for high schools.M: Transport, 1993, 216 pp., item 3.3).

Известна полезная модель котельной установки, в которой для повышения интенсификации процесса сгорания тяжелых сортов топлива применяется процесс создания мономассы путем гомогенизации топлива, (см., например, Енин В.И., Денисенко Н.И., Костылев И.И. Судовые котельные установки: учеб. для вузов. М.: Транспорт, 1993, 216 с., п. 3.3). Однако, реализация данной модели ведет к значительному удорожанию котельной установки. При этом повышение эффективности незначительно.A useful model of a boiler plant is known, in which, to increase the intensification of the combustion process of heavy grades of fuel, the process of creating monomass by homogenizing fuel is used (see, for example, Yenin V.I., Denisenko N.I., Kostylev I.I. Ship boiler plants : textbook for universities.M .: Transport, 1993, 216 p., p. 3.3). However, the implementation of this model leads to a significant increase in the cost of the boiler plant. At the same time, the increase in efficiency is insignificant.

Известна также полезная модель котельной установки, в которой для повышения интенсификации процесса сгорания тяжелых сортов топлива применяются горелки новых типов (см., например, Енин В.И., Денисенко Н.И., Костылев И.И. Судовые котельные установки: учеб. для вузов. М.: Транспорт, 1993, 216 с., п. 3.3). Однако "применение горелок новых типов обычно требует дополнительных капиталовложений и серьезных исследований. В то же время используемые форсунки и воздухонаправляющие устройства обеспечивают качественное сгорание стандартных топлив. Эти обстоятельства не стимулируют поиска новых конструктивных решений при проектировании горелок" (Енин В.И., Денисенко Н.И., Костылев И.И. Судовые котельные установки: учеб. для вузов. М.: Транспорт, 1993, 216 с., п. 3.3).A useful model of a boiler plant is also known, in which burners of new types are used to increase the intensification of the combustion process of heavy grades of fuel (see, for example, Enin V.I., Denisenko N.I., Kostylev I.I. Shipboard boiler plants: textbook. for universities.M .: Transport, 1993, 216 p., p. 3.3). However, "the use of new types of burners usually requires additional investment and serious research. At the same time, the used nozzles and air guide devices provide high-quality combustion of standard fuels. These circumstances do not stimulate the search for new constructive solutions in the design of burners" (V. Enin, N. Denisenko .I., Kostylev I.I. Shipboard boiler installations: textbook for universities.M .: Transport, 1993, 216 pp., Item 3.3).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является полезная модель котельной установки, которая включает котел с газоходом, к которому подключен газоанализатор, а также топливную систему котла, содержащую последовательно соединенные переключатель вида топлива, топливный насос, фильтр грубой очистки, подогреватель топлива, фильтр тонкой очистки, а также цистерну нефтеостатков и расходную цистерну, при этом один вход переключателя вида топлива подключен к расходной цистерне, а другой к цистерне нефтеостатков, кроме того содержит последовательно соединенные цистерну пресной воды, насос и регулируемый клапан, а котел содержит двухканальную форсунку, первый канал которой подключен к выходу фильтра тонкой очистки, а второй к выходу регулируемого клапана (см. Котельная установка, Патент на полезную модель №188303. Заявка №201841463. Заявл. 26.11.2018; Опубл. 05.04.2019, Бюл. №10, Чичурин А.Г., Матвеев Ю.И., Шураев О.П., Данилов)The closest in technical essence and the achieved result is a useful model of a boiler installation, which includes a boiler with a gas duct to which a gas analyzer is connected, as well as a fuel system of a boiler containing a fuel type switch, a fuel pump, a coarse filter, a fuel heater, a thin filter cleaning, as well as the tank of oil residues and the supply tank, while one input of the switch type of fuel is connected to the supply tank, and the other to the tank of oil residues, to In addition, it contains a fresh water tank, a pump and an adjustable valve in series, and the boiler contains a two-channel nozzle, the first channel of which is connected to the output of the fine filter, and the second to the output of the adjustable valve (see Boiler installation, Utility Model Patent No. 188303. No. 19841463. Declared 11/26/2018; Publ. 04/05/2019, Bul. No. 10, Chichurin A.G., Matveev Yu.I., Shuraev O.P., Danilov)

При применении предложенной полезной модели, на двухканальную форсунку на первый канал подается топливо из фильтра тонкой очистки. Топливо распыливается соплами форсунки по объему топки котла, испаряется, смешивается с воздухом и сгорает. После того, как котельная установка прогреется, на второй канал двухканальной форсунки начинает подаваться пресная вода, которая также распыливается в топке котла. Причем конусы распыла топлива и воды накладываются друг на друга. Количество впрыскиваемой воды, также как и при применении водотопливной эмульсии не должно превышать 15-20% и регулируется на основе данных газоанализатора по температуре и составу дымовых газов котла. В результате, впрыснутая в камеру сгорания вода нагревается и испаряется. При этом улучшается смесеобразование, так как пары воды обеспечивают лучшее перемешивание топлива. Наличие паров воды также улучшает процесс сгорания углеводородов в составе топлива, что ведет к снижению нагарообразования. Все это ведет к уменьшению времени сгорания и более качественному сгоранию топлива в топке котла, что повышает эффективность котельной установки Таким образом, здесь происходят почти все те же процессы, как и при применении водотопливной эмульсии, что ведет к достижению положительного эффекта, практически такого же, что и при применении водотопливной эмульсии.When applying the proposed utility model, fuel from a fine filter is supplied to the first channel to a two-channel nozzle. Fuel is atomized by nozzle nozzles in the volume of the boiler furnace, evaporates, mixes with air and burns out. After the boiler installation warms up, fresh water begins to be supplied to the second channel of the two-channel nozzle, which is also sprayed in the boiler furnace. Moreover, the spray cones of fuel and water overlap each other. The amount of injected water, as well as when using water-fuel emulsion, should not exceed 15-20% and is regulated on the basis of gas analyzer data on the temperature and composition of the boiler flue gases. As a result, the water injected into the combustion chamber is heated and evaporated. This improves mixing, as water vapor provides better mixing of the fuel. The presence of water vapor also improves the process of combustion of hydrocarbons in the fuel composition, which leads to a decrease in carbon formation. All this leads to a reduction in the combustion time and better combustion of fuel in the boiler furnace, which increases the efficiency of the boiler installation. Thus, almost all the same processes occur here as with the use of water-fuel emulsion, which leads to a positive effect, almost the same. as with the use of water-fuel emulsion.

Однако здесь отсутствует сама установка водотопливной эмульсии, что ведет к существенному упрощению и удешевлению котельной установки, снижаются эксплуатационные расходы на котельную установку, так как отсутствуют затраты на приготовление водотопливной эмульсии. При этом отсутствует эффект расслоения водотопливной эмульсии, что ведет к снижению вероятности выхода из строя топливной аппаратуры котельной установки. Кроме того, предлагаемая полезная модель может применяться не только при использовании тяжелых, но и легких сортов топлива, так как здесь отсутствует необходимость в эмульгаторах.However, the installation of water-fuel emulsion is absent here, which leads to a significant simplification and cheapening of the boiler installation, operating costs for the boiler installation are reduced, since there are no costs for the preparation of water-fuel emulsion. At the same time, there is no effect of stratification of the water-fuel emulsion, which leads to a decrease in the probability of failure of the fuel equipment of the boiler plant. In addition, the proposed utility model can be used not only when using heavy, but also light grades of fuel, since there is no need for emulsifiers.

Как следует из вышесказанного, в ходе работы данной полезной модели на второй канал двухканальной форсунки подается пресная вода, которая также как и топливо распыливается в топке котла, вода нагревается до температуры кипения и испаряется. Нагрев впрыскиваемой воды до температуры кипения требует определенных затрат теплоты, выделяющейся в топке котла при сгорании топлива. Если бы этот процесс (нагрев впрыскиваемой воды до температуры кипения) отсутствовал, то данная полезная модель позволяла бы увеличить количество теплоты, идущей на нагрев полезных поверхностей нагрева котла, на величину, пропорциональную затратам теплоты на нагрев впрыскиваемой в топку котла воды до температуры кипения, и, тем самым, повысить тепловую эффективность котельной установки.As follows from the above, during the operation of this utility model, fresh water is supplied to the second channel of the two-channel nozzle, which, like fuel, is sprayed in the boiler furnace, the water is heated to boiling point and evaporates. Heating the injected water to a boiling point requires a certain amount of heat released in the furnace of the boiler during fuel combustion. If this process (heating the injected water to the boiling point) were absent, then this utility model would allow increasing the amount of heat used to heat the useful surfaces of the boiler by a value proportional to the heat needed to heat the water injected into the boiler furnace to the boiling point, and thereby increasing the thermal efficiency of the boiler plant.

Задачей полезной модели является повышение тепловой эффективности котельной установки при впрыске в топку котла одновременно и топлива и воды без предварительного перемешивания путем подогрева воды перед подачей в топку котла.The objective of the utility model is to increase the thermal efficiency of the boiler installation when fuel and water are simultaneously injected into the furnace of the boiler without prior mixing by heating the water before feeding it into the furnace of the boiler.

Поставленная задача полезной модели достигается тем, что в известную полезную модели котельной установки, включающую котел с газоходом, к которому подключен газоанализатор, а также топливную систему котла, содержащую последовательно соединенные переключатель вида топлива, топливный насос, фильтр грубой очистки, подогреватель топлива, фильтр тонкой очистки, а также цистерну нефтеостатков и расходную цистерну, при этом один вход переключателя вида топлива подключен к расходной цистерне, а другой к цистерне нефтеостатков, кроме того содержит последовательно соединенные цистерну пресной воды, насос и регулируемый клапан, а котел содержит двухканальную форсунку, первый канал которой подключен к выходу фильтра тонкой очистки, дополнительно введен подогреватель воды, вход которого соединен с выходом регулируемого клапана, а выход подключен ко второму входу двухканальной форсункиThe objective of the utility model is achieved by the fact that in the known utility model of the boiler installation, which includes a boiler with a gas duct to which a gas analyzer is connected, as well as a fuel system of the boiler containing a fuel type switch connected in series, a fuel pump, a coarse filter, a fuel heater, a thin filter cleaning, as well as a tank of oil residues and a supply tank, while one input of the fuel type switch is connected to a supply tank and the other to a tank of oil residues, in addition neighbors a fresh water tank, a pump and an adjustable valve, and the boiler contains a two-channel nozzle, the first channel of which is connected to the output of the fine filter, an additional water heater is introduced, the input of which is connected to the output of the adjustable valve, and the output is connected to the second input of the two-channel nozzle

Существо полезной модели заключается в следующем. В известной полезной модели (прототипе) в установившемся режиме работы в топку котла одновременно с топливом, на второй канал двухканальной форсунки подается пресная вода, которая также как и топливо распыливается в топке котла, вода нагревается до температуры кипения и испаряется. Нагрев впрыскиваемой воды до температуры кипения требует определенных затрат теплоты, выделяющейся в топке котла при сгорании топлива.The essence of the utility model is as follows. In the known utility model (prototype) in the steady-state mode of operation, the boiler fires simultaneously with the fuel, fresh water is supplied to the second channel of the two-channel nozzle, which, like fuel, is sprayed in the boiler fire, the water is heated to the boiling point and evaporates. Heating the injected water to a boiling point requires a certain amount of heat released in the furnace of the boiler during fuel combustion.

Если бы этот процесс (нагрев впрыскиваемой воды до температуры кипения) отсутствовал, то данная полезная модель позволяла бы увеличить количество теплоты, идущей на нагрев полезных поверхностей нагрева котла, на величину, пропорциональную затратам теплоты на нагрев впрыскиваемой в топку котла воды до температуры кипения, и, тем самым, повысить тепловую эффективность котельной установки.If this process (heating the injected water to the boiling point) were absent, then this utility model would allow increasing the amount of heat used to heat the useful surfaces of the boiler by a value proportional to the heat needed to heat the water injected into the boiler furnace to the boiling point, and thereby increasing the thermal efficiency of the boiler plant.

В предлагаемой полезной модели вода перед подачей на двухканальную форсунку подогревается до температуры, близкой к температуре кипения воды (90…99°C). В результате вода после распыления в топке котла практически сразу начинает испаряться, то есть нет затрат теплоты в топке котла на нагрев воды до кипения. Поэтому увеличивается количество теплоты, идущей на нагрев полезных поверхностей нагрева котла, на величину пропорциональную затратам теплоты на нагрев впрыскиваемой в топку котла воды до температуры кипения, и, тем самым, повышается тепловая эффективность котельной установки.In the proposed utility model, the water is heated to a temperature close to the boiling point of water (90 ... 99 ° C) before being fed to the two-channel nozzle. As a result, water after spraying in the boiler furnace almost immediately begins to evaporate, that is, there is no heat consumption in the boiler furnace for heating the water to a boil. Therefore, the amount of heat going to heat the useful surfaces of the boiler’s heating increases by a value proportional to the heat consumption for heating the water injected into the boiler’s furnace to the boiling point, and thereby the thermal efficiency of the boiler plant increases.

Таким образом, у заявляемой полезной модели появляется новое свойство, заключающееся в подаче в топку котла подогретой воды. В результате вода после распыления в топке котла практически сразу начинает испаряться (нет затрат теплоты в топке котла на нагрев нефтесодержащих вод до кипения). Это свойство не совпадает со свойствами, проявляемыми отличительными признаками в известных решениях и не равно сумме этих свойств, и обеспечивает повышение тепловой эффективности котельной установки при впрыске в топку котла одновременно и топлива и воды без предварительного перемешивания.Thus, the claimed utility model has a new property, which consists in supplying heated water to the boiler furnace. As a result, the water after spraying in the boiler furnace almost immediately begins to evaporate (there is no heat in the boiler furnace for heating oil-containing water to a boil). This property does not coincide with the properties shown by the distinguishing features in the known solutions and is not equal to the sum of these properties, and provides an increase in the thermal efficiency of the boiler installation when fuel and water are simultaneously injected into the boiler furnace without prior mixing.

Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.

На Фиг. приведена схема отельной установки.In FIG. The scheme of the hotel installation is given.

Котельная установка, включает котел 7 с газоходом 8, к которому подключен газоанализатор 10, а также топливную систему котла 14, содержащую последовательно соединенные переключатель вида топлива 2, топливный насос 3, фильтр грубой очистки 4, подогреватель топлива 5, фильтр тонкой очистки 6, а также цистерну нефтеостатков 1 и расходную цистерну 15, при этом один вход переключателя вида топлива 2 подключен к расходной цистерне 15, а другой к цистерне нефтеостатков 1, кроме того, содержит последовательно соединенные цистерну пресной воды 11, насос 12 и регулируемый клапан 13, а котел 7 содержит двухканальную форсунку 9, первый канал которой подключен к выходу фильтра тонкой очистки 6, а также включает подогреватель воды 15, вход которого соединен с выходом регулируемого клапана, 13 а выход подключен ко второму входу двухканальной форсунки 9.The boiler installation includes a boiler 7 with a gas duct 8, to which a gas analyzer 10 is connected, as well as a fuel system of a boiler 14 containing a fuel type switch 2, a fuel pump 3, a coarse filter 4, a fuel heater 5, a fine filter 6, and also a tank of oil residues 1 and a supply tank 15, while one input of the switch type of fuel 2 is connected to a supply tank 15, and the other to the tank of oil residues 1, in addition, contains a series-connected fresh water tank 11, pump 12 and a regulated valve 13, and the boiler 7 contains a two-channel nozzle 9, the first channel of which is connected to the output of the fine filter 6, and also includes a water heater 15, the input of which is connected to the output of the adjustable valve, 13 and the output is connected to the second input of the two-channel nozzle 9.

Осуществление полезной модели.Implementation of a utility model.

Заявляемая полезная модель работает следующим образомThe inventive utility model works as follows

В известной полезной модели (прототипе) в установившемся режиме работы в топку котла 7 одновременно с топливом, поступающим на первый канал двухканальной форсунки 9 из топливной системы котла 14, на второй канал двухканальной форсунки 9 подается пресная вода. Она подается насосом 12 из цистерны пресной воды 11 через регулируемый клапан 13. Вода также как и топливо распыливается в топке котла, затем нагревается до температуры кипения и испаряется. Нагрев впрыскиваемой воды до температуры кипения требует определенных затрат теплоты, выделяющейся в топке котла при сгорании топлива, что ведет к снижению тепловой эффективности котельной установки.In a known utility model (prototype) in a steady-state mode of operation, the boiler furnace 7 is simultaneously supplied with fuel supplied to the first channel of the two-channel nozzle 9 from the fuel system of the boiler 14, and fresh water is supplied to the second channel of the two-channel nozzle 9. It is supplied by a pump 12 from a fresh water tank 11 through an adjustable valve 13. Water, like fuel, is sprayed in the boiler furnace, then heated to a boiling point and evaporated. Heating the injected water to a boiling point requires a certain amount of heat released in the furnace of the boiler during fuel combustion, which leads to a decrease in the thermal efficiency of the boiler plant.

В предлагаемой полезной модели вода с выхода регулируемого клапана 13 поступает на подогреватель воды 15, где подогревается до температуры, близкой к температуре кипения воды (90…99°C). Вода, подогретая до температуры, близкой к температуре кипения, подается на второй канал двухканальной форсунки 9. В результате вода после распыления в топке котла 7 практически сразу начинает испаряться, то есть нет затрат теплоты в топке котла на нагрев воды до кипения. Поэтому увеличивается количество теплоты, идущей на нагрев полезных поверхностей нагрева котла 7, на величину пропорциональную затратам теплоты на нагрев впрыскиваемой в топку котла воды до температуры кипения, и, тем самым, повышается тепловая эффективность котельной установки.In the proposed utility model, water from the output of the adjustable valve 13 enters the water heater 15, where it is heated to a temperature close to the boiling point of water (90 ... 99 ° C). Water heated to a temperature close to the boiling point is supplied to the second channel of the two-channel nozzle 9. As a result, water after spraying in the furnace of the boiler 7 begins to evaporate almost immediately, that is, there is no heat in the furnace of the boiler to heat the water to boiling. Therefore, the amount of heat going to the heating of the useful heating surfaces of the boiler 7 increases by an amount proportional to the heat consumption for heating the water injected into the boiler furnace to the boiling point, and thereby the thermal efficiency of the boiler installation increases.

Таким образом, у заявляемой полезной модели появляется новое свойство, заключающееся в подаче в топку котла подогретой воды. В результате вода после распыления в топке котла практически сразу начинает испаряться (нет затрат теплоты в топке котла на нагрев нефтесодержащих вод до кипения). Это свойство не совпадает со свойствами, проявляемыми отличительными признаками в известных решениях и не равно сумме этих свойств, и обеспечивает повышение тепловой эффективности котельной установки при впрыске в топку котла одновременно и топлива и воды без предварительного перемешивания.Thus, the claimed utility model has a new property, which consists in supplying heated water to the boiler furnace. As a result, the water after spraying in the furnace of the boiler begins to evaporate almost immediately (there is no heat in the furnace of the boiler to heat the oil-containing water to a boil). This property does not coincide with the properties shown by the distinguishing features in the known solutions and is not equal to the sum of these properties, and provides an increase in the thermal efficiency of the boiler installation when fuel and water are simultaneously injected into the boiler furnace without prior mixing.

Claims

A boiler installation, including a boiler with a gas duct, to which a gas analyzer is connected, as well as a fuel system of a boiler containing a fuel type switch, a fuel pump, a coarse filter, a fuel heater, a fine filter, as well as a tank of oil residues and a supply tank, while one input of the fuel type switch is connected to the supply tank, and the other to the tank of oil residues, in addition, contains a series-connected fresh water tank, a pump and an adjustable valve, and the boiler contains a two-channel nozzle, the first channel of which is connected to the output of the fine filter, characterized in that an additional water heater is introduced into it, the input of which is connected to the output of the adjustable valve, and the output is connected to the second input of the two-channel nozzle.