RS63858B1 - Kotlarnica, postupak za rad kotlarnice i upotreba kotlarnice - Google Patents

Description

Opis

[0001] Pronalazak se odnosi na kotlarnicu sa najmanje dva gornja bubnja, na koju se takođe poziva kao na kotao sa brzim startom.

[0002] Na trenutnom promenljivom tržištu energijom, fleksibilno snabdevanje postrojenja za proizvodnju struje postaje sve relevantnije i kotlarnice se moraju prilagoditi tim uslovima. Glavna ograničenja za regularno brzo startovanje kotlarnica ili ciklus brzog opterećenja jesu komponente sa debelim zidovima kao što su bubnjevi i kolektori. Debljine zidova određuju se radnim pritiskom i visokim pritiscima koji se traže radi optimizovanja efikasnosti. Komponente sa debelim zidovima moraju se zagrevati polako usled termičkog stresa do koga dolazi, i to je u direktnom sukobu sa brzim startovanjem i ciklusom opterećenja. Zbog svoje konstrukcije, kotlovi sa prinudnom cirkulacijom nemaju bubanj, već umesto njega imaju kolektore sa debelim zidom, međutim, takvi sistemi se gotovo isključivo upotrebljavaju u velikim elektranama sa nadkritičnim parametrima pare. U podkritičnim primenama, npr. industrijskoj tehnologiji, decentralizovanim postrojenjima za proizvodnju struje, postrojenjima sa gasnim turbinama za proizvodnju struje sa kotlovima na otpadnu toplotu i elektranama do približno 350 MW, upotreba kotlova sa prirodnom cirkulacijom i prinudnom cirkulacijom jeste dominantna i pod visokim pritiskom oni imaju komponente bubnja i kolektora sa debelim zidovima.

[0003] DE 971951 B opisuje kotao sa dva gornja bubnja. On obuhvata dva odvojena sistema, tj. dva bubnja se upotrebljavaju u dva odvojena sistema vodenog ciklusa. Dokumenti FR 621429 A, US 4262 637 A, DE 975718 C takođe prikazuju sistem kotla sa dva gornja bubnja.

Opis pronalaska:

[0004] Patentni zahtev 1 opisuje kotlarnicu prema pronalasku. Pronalazak se odnosi na kotlarnicu za zagrevanje medijuma, posebno kotao sa prirodnom cirkulacijom ili prinudnom cirkulacijom ili kotao na otpadnu toplotu, posebno poželjno kotao sa ugaonim cevima, koji obuhvata silazne cevi, kolektore, razdelnike i uzlazna cev, koji obrazuju barem deo ciklusa medijuma koji treba zagrevati, pri čemu se najmanje dva bubnja povezuju sa cilusom radi separacije smeše voda-para u paru i vodu.

[0005] Pronalazak se odnosi posebno na kotao sa prirodnom i prinudnom cirkulacijom koji sagoreva čvrsta i/ili tečna i/ili gasovita goriva, kao i na kotlarnice na otpadnu toplotu sa jednim ili više stupnjeva pod pritiskom .

[0006] Kako bi se debljina zida svela na minimum, ovaj pronalazak predlaže raspodelu zapremine bubnja preko najmanje 2 gornja bubnja.

[0007] Poželjno, sistem je sistem sa dva bubnja koji se upotrebljava posebno za zagrevanje vode za svrhu proizvodnje tople vode i/ili vodene pare.

[0008] U kotlu sa ugaonim cevima, telo pod pritskom kotla formira se čvrstim, pravougaono postavljenim okvirom silaznih cevi, kolektora i razdelnika. Poslednja dva se zavaruju na zidove cevi nepropusne za dimne gasove , formirajući samostalo telo cevi . Ono podupire sebe i sve zavarene ili odvojeno poduprte grejne površine. Opterećenje se prenosi na osnove preko četiri silazne cevi na uglovima, ako je neophodno takođe preko dodatnih silaznih cevi na stranama. Separacija smeše vodapara već se odvija u predseparatorima, izvan bubnja. Odatle, para prolazi kroz prenosne cevi do bubnja i smeša voda-para teče kroz predseparatore direktno do bubnja. Preostala voda zaobilazi sud i teče kroz povratne cevi naniže do razdelnika.

[0009] U kotlu za separaciju pare traži se definisana zapremina. U kotlu sa ugaonim cevima, moguće je raspodeliti tu zapreminu preko nekoliko malih zapremina umesto jedne velike zapremine. Ta zapremina se deli između najmanje dva postavljena bubnja, koji su fluidno povezani.

[0010] Mogu se postaviti više od dva bubnja, do bilo kog broja bubnjeva. U tom slučaju, spremljene cevi mogu preuzeti funkciju bubnja, stvarajući „višestruki bubanj “. Postoje mnoga mesta na kojima se para odvaja od vode, kao što su bočni zidovi kolektora.

[0011] U sistemu prema pronalasku, posebno, isti pritisak primenjuje se u oba ili svim bubnjevima i svi bubnjevi se povezuju sa istim sistemom vodenog ciklusa. Usled priključka na strani vode i pare, oba ili svi bubnjevi imaju isti pritisak i povezani su za isti stupanj pritiska.

[0012] Prema pronalasku, odnos prečnika D prema debljini zida s bubnja iznosi D/s ≥ 15. Poželjno, D/s ≥ 18. U jednom izvođenju pronalaska, D/s iznosi 20 do 22.

[0013] Poželjno, najmanje jedan od bubnjeva ima funkciju kolektora.

[0014] To jest, najmanje jedan kolektor smeše projektovan je kao bubanj. Kolektor smeše može biti projektovan sa prednjim ili zadnjim ispustom. Ekstrakcija pare iz kolektora smeše može se odvijati u kolektoru pare. Poželjno, postavlja se nekoliko kolektora, čija je debljina zidova redukovana u odnosu na konvencionalni bubanj. Ako se nekoliko kolektora smeše projektuje kao bubanj, moguće je izostaviti postavljanje konvencionalnog bubnja. U tom slučaju, rezultat je kotao sa ugaonim cevima bez bubnja u kome se zapremina za separaciju pare/vode obezbeđuje u nekoliko kolektora smeše projektovanih kao bubnjevi.

[0015] Prema pronalasku, bubnjevi se postavljaju u delu kotlarnice sa visokim pritiskom, tj. u delu postrojenja projektovanom za rad iznad 40 bara.

[0016] Međutim, ne isključuje se da se bubnjevi projektovani prema pronalasku takođe postavljaju u području sa niskim pritiskom. Takođe je moguće postavljanje na različitim stupnjevima pritiska.

[0017] Prema pronalasku, prečnik D bubnjeva u odnosu na dužinu L bubnjeva iznosi: D/L = 0,03 do 0,5, posebno 0,05 do 0,3.

[0018] Poželjno, prečnik D bubnjeva u odnosu na dužinu bubnjeva iznosi: D/L = 0,1 do 0,2.

[0019] Pronalazak se dalje odnosi na postupak rada kotlarnice prema pronalasku, u kome se toplota proizvodi u kotlarnici i prenosi na medijum, posebno na vodu, u ciklusu i separacija smeše voda-para u paru i vodu izvodi se u oba bubnja.

[0020] Pronalazak se dalje odnosi na upotrebu kotlarnice prema pronalasku za proizvodnju toplote i prenošenja toplote na medijum, posebno na vodu.

[0021] Glavna prednost raspodele zapremine prema pronalasku jeste u redukovanju prečnika bubnja i, posledično, debljine zida bubnja. Druga prednost sitema jeste u redukovanoj masi kotla, pošto su dva gornja bubnja lakša od jednog velikog bubnja usled redukovane debljine zida u svakom. Uz to, dva gornja bubnja poboljšavaju vreme povlačenja, tj, izjednačavju vreme povlačenja (vreme između maksimalnog i minimalnog nivoa vode u bubnju) sa manjim prečnikom bubnja i debljinom zida bubnja.

[0022] Može biti lakše upotrebiti konvencionalne prefabrikovane cevi, koje su mnogo jednostavnije i manje skupe za proizvodnju i instaliranje. Zavareni bubnjevi mogu ne biti potrebni, što redukuje troškove i trud. Zavareni bubnjevi su teški i skupi za proizvodnju zbog svoje veličine i neophodne stabilnosti, i moraju se zadovoljiti visoki zahtevi s obzirom na statiku i stabilnost pritiska.

[0023] Moguća je niska apsolutna debljina zida, koja omogućava brzo startovanje i isključivanje u kratkom vremenu do 1 minuta, pošto je rezultujući termički stres u cevima mnogo niži od onog u bubnjevima sa debelim zidom usled manje debljine zida. Debljina zida zavisi od spoljnog prečnika.

[0024] Brzo startovanje i isključivanje posebno je ključno u gasnim i parnim procesima kao i u upotrebi solarne toplotne energije, pošto dolazi do brzih promena opterećenja.

[0025] Odigrava se bolja i brža separacija pare, pošto je apsolutna visina nivoa vode vodene faze iz koje treba izdvojiti paru niža.

[0026] Posledično, može se redukovati upotreba pumpi.

Opis slika:

[0027] Slike 1 i 2 pokazuju konvencionalne konstrukcije kotlova sa ugaonim cevima kao stanje tehnike. Može se videti da su moguće drugačije veličine bubnja.

[0028] Kotlovi sa ugaonim cevima obuhvataju bubanj 1 kao i nekoliko silaznih cevi 2, redom. Na gornjoj strani, oni obuhvataju prelivnu cev 3 i kolektore 4 smeše, a na nižoj strani, obuhvataju razdelnike 5.

[0029] Slika 3 pokazuje kotao sa ugaonim cevima prema pronalasku sa dva iznad postavljenog bubnja 1. Oni su u fluidnoj vezi i postavljeni u istom ciklusu vode-pare. Može se videti da dva bubnja 1 obezbeđuju istu zapreminu kao veliki bubanj 1 na Sl.2, ali sa manjim debljinama zida. Osim toga, masa bubnjeva 1 ovde je redukovana i iznosi samo 148,2 t u poređenju sa konstrukcijom na Sl.2 sa 161,7 t.

[0030] Sl.4 pokazuje kotao sa ugaonim cevima prema pronalasku u pogledu u perspektivi. Gore levo, u odeljku sa visokim pritiskom, vide se dva bubnja 1, dok je gore desno, u odeljku sa niskim pritiskom, postavljen samo jedan bubanj 1.

[0031] Kotlovi sa ugaonim cevima pokazani na Slikama 3 i 4 takođe obuhvataju više silaznih cevi 2. Na gornjoj strani oni obuhvataju prelivnu cev 3 i kolektor 4 smeše, a na donjoj strani obuhvataju razdelnike 5. Međutim, za razliku od konvencionalnih kotlova sa ugaonim cevima, oni imaju dva bubnja 1 na gornjoj strani.

Spisak pozivnih oznaka

[0032]

1 Bubanj

2 Silazna cev

3 Prelivna cev

4 Kolektor smeše

5 Razdelnik

Claims (4)

Patentni zahtevi

1. Kotlarnica za zagrevanje medijuma, posebno kotao sa prirodnom cirkulacijom ili prinudnom cirkulacijom, posebno poželjno kotao sa ugaonim cevima, koji obuhvata silazne cevi, kolektore, razdelnike i uzlazne cevi, koji formiraju barem deo ciklusa za medijum koji treba zagrevati, najmanje dva bubnja (1) koji su povezani sa ciklusom za separaciju smeše voda-para u paru i vodu, naznačena time da odnos prečnika D prema debljini zida s kotlova iznosi: D/s ≥ 15, pri čemu su bubnjevi (1) postavljeni u delu kotlarnice sa visokim pritiskom, tj. u delu kotlarnice koji je konfigurisan da radi na preko 40 bara, i time da prečnik D bubnjeva u odnosu na dužinu L bubnjeva iznosi: D/L = 0,03 do 0,5, posebno 0,05 do 0,3.

2. Kotlarnica prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu najmanje jedan od bubnjeva (1) ima funkciju kolektora.

3. Postupak za rad kotlarnice prema jednom od patentnih zahteva 1 i 2, u kojoj se toplota proizvodi u kotlarnici i prenosi na medijum, posebno vodu, u ciklusu i separacija smeše vodapara u paru i vodu izvodi se u oba bubnja (1).

4. Upotreba kotlarnice prema jednom od patentnih zahteva 1 i 2 za proizvođenje toplote i njeno prenošenje na medijum, posebno na vodu.