Способ повышения коэффициента полезного действия водогрейных котлов и парогенераторов

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЛОВ И ПАРОГЕНЕРАТОРОВ(71) Заявитель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(72) Авторы Северянин Виталий Степанович Никитин Вечеслав Леонидович(73) Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(57) 1. Способ повышения коэффициента полезного действия водогрейных котлов и парогенераторов, заключающийся в рециркуляции части продуктов сгорания в виде газов из газохода после конвективной поверхности нагрева в топку, отличающийся тем, что в процессе рециркуляции подачу газов в топку осуществляют в виде струи в пульсирующем режиме на конвективную поверхность нагрева. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подачу газов в топку осуществляют в виде нескольких струй. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что струи формируют попеременно.(56) Делягин Г.Н. и др. Теплотехнические установки. -М. Стройиздат, 1986. - С. 293-294.95103219 1, 1997.646145, 1979.706648, 1979.2000039105 , 2000.01193503 , 1989.07198407 , 1995.93/05340 1. Способ повышения коэффициента полезного действия водогрейных котлов и парогенераторов относится к теплоэнергетике и может быть использован для повышения эффективности работы водогрейных котлов и парогенераторов, а также для регулирования температуры перегретого пара. Известны способы изменения температуры топочных газов поярусное переключение горелок изменение расположения факела поворотными горелками применение расхода топочных газов, проходящих через поверхность, путем байпасирования или переводом на другие поверхности нагрева 1. Эти способы при данной нагрузке поверхностей нагрева не меняют или даже увеличивают температуру уходящих газов. При уменьшении расхода газов тепловосприятие снижается, т.к. уменьшается коэффициент теплопередачи, снижается и температурный напор. Известен также способ, заключающийся в рециркуляции части газов из конвективного газохода при помощи специального вентилятора, как правило, в нижнюю часть топки 2. За счет добавки низкотемпературного газа, ухудшения условий горения температура в этой части топки уменьшается. Поэтому радиационный теплообмен, зависящий от температуры в четвертой степени, снижается, газы охлаждаются экранами топки хуже, на выходе из топки их температура повышается. Тепловосприятие конвективной поверхности нагрева на выходе из топки растет также из-за увеличения расхода газов. При рециркуляции увеличивается водяной эквивалент газов, т.е. снижается их охлаждение, увеличивается скорость, растет коэффициент теплоотдачи и коэффициент теплопередачи. Поэтому, с одной стороны температура газов после поверхности нагрева растет, с другой - уменьшается. Превалирование одного процесса над другим дает результат. Следовательно, если требуется снизить температуру после тепловоспринимающих поверхностей,необходимо резко интенсифицировать конвективный теплообмен в них. Очевидно, простого увеличения скорости для этого мало, т.к. коэффициент теплоотдачи зависит от скорости в степени 0,8. Требуется добавочный интенсификатор конвективного теплообмена. Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в том, чтобы, используя рециркуляцию газов из газохода после конвективной поверхности нагрева котла в топку,интенсифицировать теплообмен в конвективной поверхности нагрева и снизить таким образом температуру уходящих газов. Технико-экономический результат при этом заключается в повышении коэффициента полезного действия котла, благодаря лучшему использованию энтальпии продуктов сгорания топлива без реконструкции котла. Это достигается тем, что способ повышения коэффициента полезного действия водогрейных котлов и парогенераторов, заключающийся в рециркуляции части продуктов сгорания в виде газов из газохода после конвективной поверхности нагрева в топку,реализуется в процессе рециркуляции, путем подачи газов в топку в виде струи в пульсирующем режиме на конвективную поверхность нагрева, при этом подача газов в топку осуществляется в виде нескольких струй, а струи формируются попеременно. 6243 1 Предлагаемый способ реализуется по схеме, представленной на чертеже. Обозначения топка - 1, горелка - 2, конвективная поверхность нагрева - 3, вентилятор - 4, пульсатор - 5, сопло - 6. В качестве примера показан водогрейный котел башенного типа, состоящий из топки 1, экранированной радиационной трубчатой поверхностью нагрева и оборудованной горелками 2. В горелки подается топливо и воздух дутьевыми вентиляторами. Над топкой расположена конвективная поверхность 3 в виде змеевиков труб с наружными коллекторами. Котел оборудован рециркуляционным вентилятором 4, который газоходами связан с пространством над конвективной поверхностью нагрева 3 и пульсаторами 5. Пульсатор представляет собой прерыватель потока газов с заданной характеристикой течения, он имеет заслонку и привод. Через амбразуру в топку введены сопла 6, направленные в нижнюю часть конвективной поверхности нагрева 3. Действует способ работы котлов следующим образом. В топке 1 сгорает топливо, подаваемое горелками 2. Горячие продукты сгорания поднимаются вверх, проходят конвективную поверхность нагрева 3 и удаляются в атмосферу дымовой трубой. Вентилятор 4 отсасывает 220 газов и подает их на пульсаторы 5. Режим работы пульсаторов определяется по результатам предварительных испытаний и доводки системы время закрытия 0,15 сек., время открытия 0,55 сек., период пульсаций 0,610 сек. Кроме того, отрабатывается ступенчатый, а не синусоидальный порядок действия заслонки пульсаторов. Как известно 3, наложение пульсаций на газовый поток увеличивает коэффициент теплоотдачи от газов к стенке труб. Поэтому описываемые пульсации являются требуемым добавочным интенсификатором конвективного теплообмена для снижения температуры уходящих газов. Кроме интенсификации теплообмена, пульсации потока производят внешнюю очистку поверхностей нагрева 3. Попеременное (в противофазе) действие струй увеличивает импульсное смещение газа в межтрубном пространстве, импульс каждого выстрела растет благодаря отдаче массы газов от другой струи. Экономическая эффективность заключается в повышении КПД котлов, т.е. в снижении расхода топлива котельными и тепловыми электростанциями без снижения их тепловой мощности. Источники информации 1. Добкин В.М. и др. Автоматическое регулирование тепловых процессов на электростанциях, ГЭИ. - М-Л. 1959. - С. 361 (аналог). 2. Делягин Г.Н. и др. Теплогенерирующие установки. -М. Стройиздат, 1986. - С. 293294 (прототип). 3. Попов В.А. Технологическое пульсационное горение. -М. ЭАИ, 1993. - С. 87, 108109. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3