паровой котел

Формула изобретения

Паровой котел, состоящий из барабана, системы опускных и подъемных труб, причем опускные трубы снабжены циркуляционным насосом, отличающийся тем, что циркуляционный насос выполнен в виде обратимого генератора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к конструкции паровых котлов с естественной циркуляцией.

Известны конструкции котлов у которых с целью усиления или поддержания циркуляции в контуре при снижении тепловой нагрузки устанавливают на опускных трубах, в нижней части, внутренние (погружные) насосы [1].

Наиболее близким к заявляемому является охладитель конвертерных газов, содержащий циркуляционный контур с многократной принудительной циркуляцией, насосы которого осуществляют принудительную прокачку воды по циркуляционному контуру [2].

Недостатком этой конструкции является то, что насосы продолжают работать и при тепловых нагрузках, когда создается в контуре избыточный циркуляционный напор, например, у охладителя конвертерных газов при продувке конвертера кислородом, что требует принятия специальных мер для гашения энергии пароводяной смеси в барабане, энергия которой не используется.

Целью изобретения является такая конструкция котла, у которого избыточная энергия напора циркуляционного контура максимально используется.

Указанная цель достигается тем, что у парового котла с естественной циркуляцией, состоящего из барабана, системы опускных и подъемных труб, причем опускные трубы снабжены циркуляционными насосами. Насосы выполнены обратимыми.

На фиг. 1 изображена общая схема циркуляции котла. От барабана 1 котла, отходят опускные трубы 2, в нижней части которых, внутри, установлены погружные насосы 3. Вода поступает в трубы подъемного контура 4.

Работает конструкция следующим образом.

При подводе тепла к трубам 4 у последних образуется пароводяная смесь, удельный вес которой меньше удельного веса воды в опускных трубах 3. Разность удельных весов создает циркуляционный напор, энергия которого тратится на преодоление сопротивления движения воды в трубах.

Чем выше тепловой поток, тем выше энергия циркуляционного напора. В определенный момент этой энергии образуется больше, чем затрачивается энергия на преодоление сопротивления движения воды в трубах. Избыточная энергия превращается в кинетическую энергию пароводяной струи, которая подается в барабан 1, где и гасится.

При малом подводе тепла энергия напора недостаточно для преодоления сопротивления движения воды в трубах, циркуляция останавливается, что приводит к местному перегреву труб и аварии-разрыву трубы.

Чтобы избежать этого, при малых нагрузках недостаточный напор компенсируют работой насоса 3.

При работе котла, например, охладителя конвертерных газов сталеплавильного производства, режим работы меняется от максимального до минимального, а при отсутствии подтопки, подвод тепла прекращается совсем.

Если установить циркуляционный насос в виде обратимого генератора (по аналогии с капсульными гидротурбинами на пиковых ГЭС), то при недостатке энергии циркуляционного контура недостающую энергию воде сообщает циркуляционный насос, работающий в режиме нагнетания, для чего, естественно, подводится необходимое количество электроэнергии к двигателю насоса.

При избытке энергии развиваемой циркуляционным контуром, насос переключается на режим выработки энергии.

Ориентировочные расчеты показывают, что на одну тонну вырабатываемого пара можно получить около 0,5 - 1,0 кВт электроэнергии, которая может использоваться для собственных нужд (аварийное питание насосов, систем управления, освещения и т. п.).