RU2086854C1

RU2086854C1 - Boiler plant air preheater

Info

Publication number: RU2086854C1
Application number: RU94013660/06A
Authority: RU
Inventors: Борис Николаевич Гроздов
Original assignee: Борис Николаевич Гроздов
Priority date: 1994-04-18
Filing date: 1994-04-18
Publication date: 1997-08-10

Abstract

FIELD: hearing air positively fed to burner devices from blast fan. SUBSTANCE: air preheater includes metal tube panels secured in tube sheets and located after economizer and system of flow-through tubes located under boiler and economizer and immersed in layer of temperature-resistance heat-conducting material. At one end, flow-through tubes are connected to burners and at other end they are connected to stack of metal tubes through heated air collecting chamber. EFFECT: enhanced reliability. 13 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к конструкции воздухоподогревателя паровых и водогрейных котлов, промышленных печей, используемого для нагрева воздуха, поступающего на горелочное устройство от дутьевого вентилятора. The invention relates to a power system, in particular to the design of an air heater for steam and hot water boilers, industrial furnaces used to heat the air supplied to the burner device from a blower fan.

Известен регенеративный воздухоподогреватель котельной установки (Л.Н. Сидельниковский, В.Н. Юренев. Котельные установки промышленных предприятий. 3-е изд. перераб. М. Энергоатомиздат, 1988, с. 410 412), расположенный в нижней конвективной части котельной установки и представляющий собой вращающийся барабан с набивкой из тонких гофрированных или плоских листов, образующих каналы малого диаметра (4 5 мм) для прохода воздуха и продуктов сгорания. Набивкой, которая служит поверхностью теплообмена, заполняется пустотелый ротор, разделенный сплошными перегородками на изолированные друг от друга секторы. Known regenerative air heater boiler plant (L.N. Sidelnikovsky, V.N. Yurenev. Boiler plants of industrial enterprises. 3rd ed. Revised M. Energoatomizdat, 1988, S. 410 412), located in the lower convective part of the boiler installation and representing a rotating drum with a packing of thin corrugated or flat sheets forming channels of small diameter (4 5 mm) for the passage of air and combustion products. The packing, which serves as the heat exchange surface, fills the hollow rotor, divided by solid partitions into sectors isolated from each other.

Недостатками регенеративных воздухоподогревателей является повышенный переток воздуха в газовую среду, а также сложность конструкции с потреблением электроэнергии для вращения ротора, наличие вращающихся элементов и системы водяного охлаждения вала ротора и подшипников. The disadvantages of regenerative air heaters are the increased flow of air into the gas medium, as well as the complexity of the design with the consumption of electricity to rotor the rotor, the presence of rotating elements and a water cooling system for the rotor shaft and bearings.

Наиболее близким к предлагаемому решению является рекуперативный трубчатый воздухоподогреватель котельной установки (Л.Н. Сидельниковский, В.Н. Юренев. Котельные установки промышленных предприятий. 3-е изд. перераб. М. Энергоатомиздат, 1988, с. 408 410), расположенный в конвективной части котельной установки ниже экономайзера, состоящий из вертикальных проточных труб, соединенных в трубные доски и расположенных в конвективной части за котлом. Для обеспечения свободного перемешивания трубной системы вследствие нагрева при сохранении плотности между газоходами и внешней средой, а также между воздушной и газовой средами устанавливаются уплотнительные компенсаторы. Прототип содержит также воздуховоды в виде коробов, по которым движется воздух от дутьевого вентилятора через воздухоподогреватель на горелочное устройство котельной установки. Рекуперативный воздухоподогреватель изготавливается из стальных труб с наружным диаметром 30 40 мм при толщине стенки 1,2 1,5 мм. Трубы, приваренные к трубным доскам, располагаются в шахматном порядке. Продукты сгорания топлива дымовые газы проходят внутри труб, расположенных вертикально, а воздух с помощью дутьевого вентилятора омывает эти трубы снаружи поперечным потоком и, нагреваясь, по воздуховодам направляется на горелочное устройство котельной установки. Closest to the proposed solution is a recuperative tubular air heater of a boiler plant (LN Sidelnikovsky, VN Yurenev. Boiler plants of industrial enterprises. 3rd ed. Revised M. Energoatomizdat, 1988, p. 408 410), located in of the convective part of the boiler installation below the economizer, consisting of vertical flow pipes connected to pipe boards and located in the convective part behind the boiler. To ensure free mixing of the pipe system due to heating while maintaining density between gas ducts and the external environment, as well as between air and gas media, sealing compensators are installed. The prototype also contains air ducts in the form of ducts through which air moves from the blower fan through the air heater to the burner device of the boiler plant. The recuperative air heater is made of steel pipes with an outer diameter of 30–40 mm and a wall thickness of 1.2–1.5 mm. Pipes welded to the pipe boards are staggered. The combustion products of the fuel flue gases pass inside the pipes located vertically, and the air using the blower fan washes these pipes from the outside with a transverse stream and, when heated, is sent through the air ducts to the burner device of the boiler plant.

Недостатками прототипа является большая металлоемкость, значительные его объемы для более эффективного снятия тепла с отходящих газов, высокое аэродинамическое сопротивление вертикальных труб к потоку воздуха, что требует дополнительных мощностей на проход воздуха через трубы, сложность монтажа, возможность перетока воздуха в газовую среду за счет неплотностей воздухоподогревателя, что приводит к снижению эффективности воздухоподогревателя и КПД котельной установки в целом, неиспользование тепла подовой части котельной установки. The disadvantages of the prototype are the large metal consumption, its significant volumes for more efficient removal of heat from the exhaust gases, the high aerodynamic resistance of vertical pipes to the air flow, which requires additional capacities for air passage through the pipes, the complexity of installation, the possibility of air overflow into the gas environment due to leaks of the air heater , which leads to a decrease in the efficiency of the air heater and the efficiency of the boiler plant as a whole, the non-use of heat from the bottom of the boiler plant.

Задачей предлагаемого решения является повышение КПД котельной установки за счет более эффективного снижения температуры отходящих газов из котельной установки и утилизации тепла от сгорания топлива в подовой части котельной установки со снижением потерь тепла котельной установкой в окружающую среду. The objective of the proposed solution is to increase the efficiency of the boiler plant due to a more efficient reduction of the temperature of the exhaust gases from the boiler plant and heat recovery from fuel combustion in the hearth of the boiler plant with a decrease in heat losses of the boiler plant to the environment.

Задача решается благодаря тому, что предлагаемый воздухоподогреватель котельной установки содержит систему проточных металлических труб, погруженных в слой температуростойкого теплопроводного материала, контактирующего с движущимися продуктами сгорания и получающего тепло из излучения факела горелки, при этом трубы от приемной камеры горелочного устройства продлены под котлом, экономайзером и выходят в камеру выхода нагретого воздуха после рекуперативного воздухоподогревателя или соединяются с выходной камерой рекуперативного воздухоподогревателя, омываемого потоком продуктов сгорания, уходящим из экономайзера котла. The problem is solved due to the fact that the proposed air heater of the boiler installation contains a system of flowing metal pipes immersed in a layer of heat-resistant heat-conducting material in contact with moving combustion products and receiving heat from the radiation of the burner torch, while the pipes from the receiving chamber of the burner device are extended under the boiler, economizer and exit to the outlet chamber of the heated air after the regenerative air heater or connect to the outlet chamber of the regenerative ozduhopodogrevatelya washed by a stream of combustion products, departing from the economizer boiler.

Предлагаемый воздухоподогреватель котельной установки иллюстрируется фиг. 1 6. The proposed boiler heater is illustrated in FIG. sixteen.

Предлагаемый воздухоподогреватель котельной установки состоит из системы проточных труб 1. Один конец труб 1 выходит в приемную камеру нагретого воздуха 2, подаваемого на горелочное устройство 3 котла 4, и по системе проточных труб 1, продолженных по всей длине под котлом 4 и экономайзером 5 и погруженных в слой температуростойкого теплопроводного материала (на фиг. 1
6 не обозначен) до камеры 6 выхода нагретого воздуха после рекуперативного воздухоподогревателя 7, где нижняя трубная доска 8 рекуперативного воздухоподогревателя 7 с его трубной системой пакетом, верхняя трубная доска 9 рекуперативного воздухоподогревателя 7, и приемная камера холодного воздуха 10 рекуперативного воздухоподогревателя 7, куда поступает холодный воздух от дутьевого вентилятора (не показан). Таким образом, воздухоподогреватель котельной установки состоит из рекуперативного воздухоподогревателя и системы труб, проходящих под экономайзером и котлом, погруженных в слой температуростойкого теплопроводного материала, причем рекуперативный воздухоподогреватель является первой ступенью нагрева, а трубы, проложенные в слое под котлом и экономайзером, являются второй ступенью нагрева воздуха, подаваемого на горелочное устройство.The proposed air heater of the boiler installation consists of a system of flow pipes 1. One end of the pipes 1 enters the receiving chamber of heated air 2 supplied to the burner 3 of the boiler 4, and through the system of flow pipes 1, extended along the entire length under the boiler 4 and economizer 5 and immersed in a layer of heat-resistant heat-conducting material (in Fig. 1
6 is not indicated) to the heated air outlet chamber 6 after the recuperative air heater 7, where the lower tube plate 8 of the regenerative air heater 7 with its tube system package, the upper tube plate 9 of the regenerative air heater 7, and the cold air inlet chamber 10 of the regenerative air heater 7, where the cold air from a blower fan (not shown). Thus, the air heater of the boiler plant consists of a recuperative air heater and a system of pipes passing under the economizer and the boiler, immersed in a layer of heat-resistant heat-conducting material, and the recuperative air heater is the first heating stage, and the pipes laid in the layer under the boiler and economizer are the second heating stage air supplied to the burner device.

Предлагаемый воздухоподогреватель котельной установки работает следующим образом. The proposed air heater boiler installation operates as follows.

Поток воздуха, нагнетаемый дутьевым вентилятором (не показан), поступает в приемную камеру 10 холодного воздуха рекуперативного воздухоподогревателя 7 и, проходя по трубной системе рекуперативного воздухоподогревателя 7, омываемой продуктами сгорания из экономайзера, нагретый воздух поступает в камеру 6 выхода нагретого воздуха после рекуперативного воздухоподогревателя 7, откуда, перемещаясь по трубам 1 и утилизируя тепло пода экономайзера 5 и пода котла 4, воздух поступает в приемную камеру горелочного устройства 2, соединенную с горелочным устройством 3 котла 4. В этом варианте воздухоподогреватель работает под наддувом, избыточным давлением воздуха. Процесс работы воздухоподогревателя котельной установки возможен с горелочным устройством 3, совмещенным с дутьевым вентилятором, и с размещением дутьевого вентилятора впереди котла (не показано). При эксплуатации котла 4 дутьевой вентилятор горелочного устройства 3 всасывает воздух из приемной камеры 2 горелочного устройства, который поступает туда, пройдя рекуперативный воздухоподогреватель 7 и систему проточных труб 1. Нагреваясь от потока отходящих газов из экономайзера 5 в рекуперативном воздухоподогревателе 7 и при этом утилизируя тепло пода экономайзера 5 и пода котла 4, нагретый воздух поступает в приемную камеру горелочного устройства 2, соединенную с всасывающим патрубком дутьевого вентилятора (не обозначен). При таком варианте система воздухоподогревателя работает под разрежением, у рекуперативного воздухоподогревателя отсутствует приемная камера холодного воздуха 10 и воздух засасывается сверху рекуперативного воздухоподогревателя 7 с обеспечением рециркуляции продуктов сгорания через перфорированные трубы рекуперативного воздухоподогревателя 7 (объем рециркуляции составляет 2%). The air flow pumped by a blower fan (not shown) enters the cold air inlet chamber 10 of the recuperative air heater 7 and, passing through the pipe system of the recuperative air heater 7, washed by the combustion products from the economizer, the heated air enters the chamber 6 of the outlet of the heated air after the recuperative air heater 7 , where, moving through the pipes 1 and utilizing the heat of the economizer 5 and the boiler 4, the air enters the receiving chamber of the burner device 2 connected to the burner nym device 3 boiler 4. In this embodiment, the air heater operates under a supercharged air excess pressure. The operation of the boiler air heater is possible with a burner 3, combined with a blow fan, and with the placement of a blow fan in front of the boiler (not shown). During operation of boiler 4, the blower fan of the burner device 3 draws in air from the receiving chamber 2 of the burner device, which enters there after passing through a recuperative air heater 7 and a flow pipe system 1. Heated from the exhaust gas stream from the economizer 5 in the recuperative air heater 7 and at the same time utilizing the heat the economizer 5 and the hearth of the boiler 4, the heated air enters the intake chamber of the burner device 2 connected to the suction pipe of the blower fan (not indicated). With this option, the air heater system operates under vacuum, the recuperative air heater does not have a cold air intake chamber 10, and the air is sucked in from above the recuperative air heater 7 to ensure that the combustion products are recirculated through the perforated pipes of the recuperative air heater 7 (recirculation volume is 2%).

На фиг. 1 изображено, что металлические горизонтальные трубы 1, проложенные в температуростойком теплопроводном материале (слое), соединяются с трубной доской (на фиг. 1 не обозначено), соединенной с замкнутой металлической камерой выхода нагретого воздуха после рекуперативного воздухоподогревателя, образуя 10% плотность, причем верхняя трубная доска 9 рекуперативного воздухоподогревателя подвижная, плотно прилегающая к боковым стальным кожухам за счет изогнутой кромки трубной доски, а при работе системы воздухоподогревателя под разрежением приемная камера холодного воздуха отсутствует. In FIG. 1 shows that horizontal metal pipes 1, laid in a heat-resistant heat-conducting material (layer), are connected to a tube plate (not indicated in FIG. 1) connected to a closed metal outlet of heated air after a regenerative air heater, forming 10% density, with the upper the tube plate 9 of the recuperative air heater is movable, tightly adjacent to the side steel casings due to the curved edge of the tube plate, and when the air heater system is operated under vacuum emnaya chamber cold air is absent.

На фиг. 2 отсутствует жесткое соединение металлических труб, проложенных в слое, с конструкцией рекуперативного воздухоподогревателя, а приемная камера нагретого воздуха после рекуперативного воздухоподогревателя выполнена в виде приямка из бетонной или кирпичной кладки, куда выходит один конец труб 1 или каналов из иных температурных теплопроводных материалов. In FIG. 2 there is no rigid connection of the metal pipes laid in the layer with the design of the recuperative air heater, and the receiving chamber of the heated air after the recuperative air heater is made in the form of a pit of concrete or brickwork, where one end of the pipes 1 or channels from other temperature-conducting heat-conducting materials goes out.

На фиг. 2 трубы 1, лежащие в слое, продлены по всей длине камеры нагретого воздуха после рекуперативного воздухоподогревателя и соединены с вертикальными трубами, установленными под углом к вертикали относительно вертикальной трубы. In FIG. 2 pipes 1 lying in the layer are extended along the entire length of the heated air chamber after the recuperative air heater and are connected to vertical pipes installed at an angle to the vertical relative to the vertical pipe.

На фиг. 4 трубы рекуперативного воздухоподогревателя расположены однорядно и соединены с трубами, пролегающими в слое. In FIG. 4 pipes of the recuperative air heater are arranged in a single row and are connected to pipes running in the layer.

На фиг. 5 представлены рекуперативный воздухоподогреватель с горизонтальным расположением труб в шахматном порядке, по трубам которого движется воздух, а снаружи трубы омываются продуктами сгорания, отходящими из экономайзера котла, при этом трубные доски расположены вертикально, а камера 6 нагретого воздуха после рекуперативного воздухоподогревателя соединяется с рекуперативным воздухоподогревателем боковым воздуховодом. In FIG. Figure 5 shows a recuperative air heater with a horizontal staggered arrangement of pipes, the air flows through the pipes, and outside the pipes are washed with combustion products leaving the boiler economizer, while the tube plates are arranged vertically, and the heated air chamber 6 after the recuperative air heater is connected to the recuperative air heater ductwork.

На фиг. 6 представлен рекуперативный воздухоподогреватель, где трубная система расположена горизонтально в шахматном порядке, а по трубам движутся продукты сгорания, снаружи омываемые потоком воздуха, при этом трубные доски расположены вертикально и нагретый воздух выходит в приямок, куда открыты концы труб 1, пролегающих в слое. In FIG. Figure 6 shows a recuperative air heater, where the pipe system is staggered horizontally and combustion products move through the pipes, washed from the outside by a stream of air, while the pipe boards are arranged vertically and the heated air goes into the pit where the ends of pipes 1 running in the layer are open.

Claims

1. The air heater of the boiler plant, consisting of a recuperative air heater block with a pack of flowing metal pipes located behind the economizer, and a system of flowing pipes located under the boiler, the economizer and immersed in a layer of heat-resistant heat-conducting material, characterized in that one end of the pipe system is connected to the receiving a burner chamber, and the other end of the pipe system is connected to the heated air chamber after a recuperative air heater.

2. The air heater according to claim 1, characterized in that the system of flow pipes passing under the boiler and the economizer are connected in the receiving chamber of the heated air outlet after the recuperative air heater using a tube plate with a closed metal chamber of the recuperative air heater.

3. The air heater according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the recuperative air heater has a single-row package of pipes connected to a system of pipes laid in a layer under the economizer and boiler.

4. The air heater according to claims 1 to 3, characterized in that the recuperative air heater has a horizontal pipe system with a checkerboard pitch relative to the transverse flow of combustion products, while its tube plates are arranged vertically, and the receiving chamber of the heated air is connected to it by a side duct.

5. The air heater according to paragraphs. 1 to 4, characterized in that in the recuperative air heater, the package of flow pipes is arranged horizontally in a checkerboard pattern and assembled into tube boards, while the products of combustion move through the pipes, and in the annular space of the recuperative air heater, the heated air discharges in a transverse direction relative to the package a receiving chamber for the outlet of heated air after a recuperative air heater.

6. The air heater according to claims 1 to 5, characterized in that the system of flow pipes located in the layer under the boiler and economizer is extended at one end to the entire length of the receiving chamber of the heated air after the regenerative air heater and is connected to the rows of vertical pipes forming the heating surface of the regenerative air heater while the rows of vertical pipes connected to one pipe passing in the layer form a checkerboard pattern due to the slope in opposite directions from the vertically mounted pipe.

7. The air heater according to claims 1 to 6, characterized in that the system of flow pipes under the boiler and economizer is located horizontally.

8. The air heater according to claims 1 to 7, characterized in that the flow pipe system under the boiler and the economizer is located obliquely.

9. The air heater according to claims 1 to 8, characterized in that the system of flow pipes under the boiler and economizer is located horizontally, and part of it is oblique.

10. The air heater according to claims 1 to 9, characterized in that the receiving chamber of the heated air of the regenerative air heater is connected to the flow channels passing under the boiler, an economizer made of heat-conducting heat-resistant materials.

11. The air heater according to claims 1 to 12, characterized in that the pipes of the regenerative air heater have fins, fins, spikes.

12. The air heater according to paragraphs. 1 to 13, characterized in that the recuperative air heater is made of anticorrosive material or coated with a protective layer against corrosion.

13. The air heater according to claims 1 to 4, characterized in that the blower fan is combined with the burner device and its entire system operates under vacuum, while the last row of pipes along the gases of the recuperative air heater is perforated.