Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_3293
.pdf
регенератора 38.
Когда регенератор 38 во время одной операции взрыва выполнял функцию элемента, аккумулирующего
тепло, во время следующей операции взрыва он выполняет функцию элемента предварительного подогрева
воздуха, а регенератор 36 выполняет функцию элемента, аккумулирующего тепло. В этот момент
направление потока воздуха и отработанных газов через регенераторы меняется, и охлажденные
отработанные газы выходят из верхней части испарительного элемента регенератора 86 через выходное
отверстие 64.
После того, как взрывные работы продолжаются достаточно долго, чтобы достичь желаемой температуры в
высокотемпературной зоне, расположенной в топливном столбе между арками 24 и 46, подача воздуха
прекращается, и вода подается в верхнюю часть регенератора – испарительные элементы 34 – через
распределительные конусы 66 (рис. 1 и 3). Вода подается к конусам 66 через трубы 68, но в случае, если
испарительные элементы регенераторов не нагреваются до достаточно высокой температуры для испарения
воды, пар может подаваться к конусам 66 через трубы 70. Через эти соединения к испарительным элементам
34 может подаваться либо только пар или только вода, либо смесь пара и воды. Вода испаряется при
контакте с огнеупорным материалом в испарителях 34, а образующийся в них пар затем проходит через
элементы перегрева 40 и 56 в камеры 42 и 52 регенераторов 36 и 38 соответственно. Пар, проходящий через
камеры 42 и 52, поступает в шахту 18 через патрубки 48 и 50 и проходит в топливную колонну под арками 46.
Благодаря такой конструкции теплота сгорания и теплота сгорания отходящих газов сохраняются для
обеспечения теплоты испарения и перегрева пара, используемого при производстве газа 70. Для ограничения
поступления пара в патрубки 48 и 50 в патрубках 26 и 28 установлены клапаны 72 и 74 (рис. 1 и 3)
соответственно, которые перекрывают поток пара в топливную колонну под арками 24.
Пар, проходящий под арками 46, поднимается вверх через высокотемпературную зону взрыва по пути,
противоположному пути взрывных газов 80, а газ, образовавшийся в высокотемпературной зоне, вместе с
избытком пара, затем поднимается вверх через топливную колонну и выходит из верхней части шахты 18
через выходное отверстие 76, 85. Горячие газы, проходящие через высокотемпературную зону, обеспечивают
достаточное количество тепла для карбонизации угля в колонне над высокотемпературной зоной, и к моменту
прохождения газов через 90 колонну они охлаждаются и находятся в отличном состоянии для поступления в
скрубберное оборудование для удаления масел, смол, аммиака и т. д. Карбонизация топлива в колонне над
зоной высоких температур 9,5°C осуществляется при сравнительно низких температурах, что позволяет
добиться значительного извлечения легких масел и аммиака.
В процессе производства газа вода распыляется в топливо в нижней части шахты 18 с помощью колец 78,
расположенных в разгрузочных бункерах 80 в нижней части шахты.
Вода подается в кольца 78 10O через трубы 82. Вода, распыляемая в колонну через кольца 78, охлаждает
топливо, а пар, образующийся в процессе охлаждения, затем проходит вверх через топливо, покидая
высокотемпературную зону, чтобы охладить это топливо и одновременно образовать водяной газ.
Водяной газ поступает в зону высоких температур и проходит через нее, смешиваясь с паром, подаваемым
ниже 115 арок 46.
В обычных промышленных процессах производства водяного газа в генератор во время операции по его
изготовлению подается постоянный объем пара. 120 В этих условиях в начале процесса газообразования
образуется большой объем газа, который постепенно уменьшается к концу процесса. В начале процесса
газообразования в производимом газе присутствует небольшое количество избыточной влаги (125%), и это
количество постоянно увеличивается к концу процесса газообразования. Значительный избыток влаги в газе
(130 233 OQ8) нежелателен, поскольку является источником больших теплопотерь. Для испарения воды и
образования избыточного пара требуется большое количество тепла, а для конденсации избыточного пара из
газа — большое количество охлаждающей воды. В настоящем изобретении практически равномерное
количество избыточной влаги поддерживается в газе на протяжении всего процесса газообразования путем
подачи переменного количества воды или пара в топливный слой, при этом объем пара автоматически
уменьшается, и, таким образом, объем разлагаемого пара будет практически постоянным на протяжении
всего процесса газообразования.
Для этого автоматические регулирующие клапаны 83 расположены в водопроводной трубе 68, ведущей к
регенераторам, и в водопроводных трубах 82, ведущих к распределительным кольцам 78 в нижней части
шахты печи.
Детали регулирующего клапана 83 более подробно показаны на рис. 8 и 9.
Данный клапан состоит из корпуса, в котором находится коническая пробка 84 для регулирования потока воды
через клапан. Шток 85 закреплен на пробке и предназначен для вращения с помощью торсионной пружины
86, которая соединена между корпусом клапана и штоком.
В начале процесса газообразования запорный клапан 84 открывается для обеспечения максимального потока
воды через клапан с помощью рукоятки 87, при этом пружина 86 заводится при открытии клапана. Для того
чтобы пружина могла вращать пробку при закрытии клапана, предусмотрен спусковой механизм, который
приводится в действие с помощью маятника 88, что позволяет закрывать клапан в любой желаемый
промежуток времени. Спусковой механизм состоит из храпового колеса 89, закрепленного на штоке клапана
85, и пары собачек 90, закрепленных на верхнем конце маятника 88. Регулируя вес маятника, можно изменять
период вращения затвора клапана 84.
При такой конструкции максимальный поток воды будет наблюдаться в момент открытия клапана, запустится
маятник, и клапан будет постепенно поворачиваться в закрытое положение. Соответственно, количество
воды, подаваемой за единицу времени, постепенно уменьшается, так что количество пара, образующегося из
воды в регенераторах, постепенно уменьшается, и, следовательно, количество пара, поступающего в
топливный слой, уменьшается.
По мере уменьшения объема пара скорость его потока уменьшается, и, следовательно, время контакта пара с
углеродным волокном в топливном слое соответственно увеличивается. Это обеспечит практически
равномерное содержание этого вещества в газе на протяжении всего процесса его добычи. Разместив ряд
газогенераторов, которые производят равномерный объем газа на протяжении всего периода производства
газа в подающей линии, можно правильно синхронизировать период производства газа различными
регенераторами, чтобы обеспечить подачу практически равномерного объема газа в подающую линию без
использования газгольдера. Очевидно, что если механизм клапанов 83 настроить таким образом, чтобы их
работа была реверсивной, то количество воды, подаваемой в регенераторы или в нижнюю часть печи 80,
будет постепенно увеличиваться в течение периода производства газа, и в течение всего периода будет
генерироваться практически равномерный объем газа.
Характеристики газа, который может быть получен в генераторе, можно точно контролировать и широко
изменять, увеличивая или уменьшая количество пара, используемого в процессе производства газа, а также
изменяя температуру топливного столба. Относительно большая длина высокотемпературной зоны в
топливном столбе обеспечивает сравнительно длительный контакт пара и углерода в топливном столбе, так
что пар может очень быстро циркулировать через высокотемпературную зону, и при этом остается достаточно
времени для завершения реакции образования водяного газа. Такая конструкция позволяет точно
контролировать характеристики газа и обеспечивает высокую производительность генераторов по
производству газа.
Топливо, обрабатываемое для получения газа 105, предпочтительно пропускают через шахту 18 с такой
скоростью, чтобы несгоревшее топливо покидало шахту. Таким образом, содержание углерода в топливном
столбе может поддерживаться на достаточно высоком уровне, чтобы предотвратить образование клинкера во
время взрывных работ и, следовательно, обеспечить непрерывный процесс газообразования. Кокс в
топливной колонне по мере приближения к аркам 24 имеет очень высокое содержание углерода, 1b, и это
было доказано! b) Опыт показывает, что если содержание углерода в топливе составляет от 85 до 90
процентов, то прямое воздействие воздуха на топливный столб не приведет к образованию шлака.
1
20 При попадании воздуха в топливный столб образуются сравнительно высокие температуры в результате
сгорания воздуха и углерода с образованием углекислого газа. Экзотермическая реакция между углеродом и
воздухом с образованием диоксида углерода существует, однако, лишь на сравнительно небольшом
расстоянии от поверхности топлива, через которое поступает воздух, и после этого, во время прохождения
газов отработавшего газа вниз через зону высоких температур, реакции становятся эндотермическими, в
результате чего диоксид углерода восстанавливается до монооксида углерода. Следовательно, по мере
снижения содержания углерода в топливе реакции становятся эндотермическими, и температура топливного
слоя снижается. Таким образом предотвращается образование клинкера. Кроме того, в процессе
газообразования реакции между паром и углем с образованием водорода и оксида углерода являются
эндотермическими, и поэтому в ходе газообразования отсутствует тенденция к образованию клинкера.
Реакции между коксом и паром, образующимся в нижней части топливной колонны, являются
эндотермическими, и эти реакции приводят к охлаждению топливной колонны и удалению из нее углерода.
Таким образом, видно, что как в процессе производства газа, так и в процессе взрыва, тепловые реакции,
происходящие в топливном столбе, являются эндотермическими, что приводит к охлаждению топливного
столба и одновременно к удалению из него углерода. В результате этих реакций содержание углерода в
топливе может быть снижено до S0, что составляет сравнительно небольшой процент, к моменту выгрузки
топлива из нижней части колонны. Кроме того, реакции могут точно контролироваться, благодаря чему
топливо может выходить из нижней части вала с практически любым желаемым содержанием углерода.
Производительность генератора, показанного на чертежах, по производству газа напрямую зависит от
количества воздуха, которое может быть пропущено через зону высоких температур для достижения
требуемых температур для производства газа. Предварительный нагрев воздуха в регенераторах позволяет
быстрее нагреть топливный столб, однако было установлено, что температура топливного столба,
значительно превышающая 2700 градусов по Фаренгейту, не обеспечивает оптимальных результатов для
коммерческой эксплуатации. Соответственно, попутные газы пропускаются через регенераторы с такой
скоростью, чтобы они имели заданную степень перегрева, с целью достижения необходимой температуры в
топливном столбе. Предпочтительно воздух подается в регенератор через верхнюю часть испарительного
элемента и проходит через испарительный элемент, элемент перегрева и камеру, прежде чем попасть в
топливную колонну.
Если нагревательные элементы регенератора обеспечат достаточный объем тепла для надлежащего
предварительного нагрева воздуха, то воздух из трубопровода 32 может проходить через клапаны 91 к
входным отверстиям 92, ведущим в камеры сгорания 93 и 94, образованные в регенераторах 36 и 38
соответственно между испарительными элементами и нагревательными элементами. Таким образом, воздух
будет проходить только через элементы перегрева и камеры при попадании в топливный столб. Было
установлено, что когда горячие газы, содержащие значительную долю оксида углерода, вводятся в
регенератор и непосредственно контактируют с высокотемпературным огнеупорным материалом, возникает
тенденция к образованию поверхностного горения в контакте с огнеупорным материалом. В результате
поверхностного горения образуются настолько высокие температуры, что огнеупорный материал
регенератора часто плавится. В существующих регенераторах удается избежать образования локальных
высоких температур за счет обеспечения сравнительно больших камер сгорания в точке смешивания воздуха
с попутными газами А.5 в регенераторе, например, в камерах сгорания 42, 52, 93 и 94 регенераторов.
В некоторых случаях дымовые газы, сжигаемые в камерах сгорания 42 и 52 90 регенераторов, имеют
тенденцию к образованию очень высоких температур в камерах и в прилегающих к ним (перегревательных
элементах), а огнеупорный материал в испарительных элементах не нагревается до достаточно высокой
температуры для эффективной работы. Для преодоления этой трудности прохождение воздуха через
обводное соединение 62 от одного регенератора к другому может быть ограничено или полностью перекрыто
с помощью клапана 100 95. Одновременно предварительно нагретый воздух может подаваться из одного
регенератора в другой через трубопровод 96 (рис. 1), соединенный между камерами сгорания 93 и 94
регенератора, для сжигания газов 105, проходящих из элементов перегрева в огнеупорный материал
испарительных элементов регенератора. Трубопровод 96 снабжен клапаном 98, с помощью которого можно
точно регулировать поток вторичного воздуха в камеры сгорания 93 и 94.
Как описано выше, предпочтительно подавать пар через оба регенератора одновременно во время процесса
газообразования (11 5), чтобы пар максимально перегрелся и, таким образом, сохранил теплоту топливного
столба при образовании газа. Таким образом, при проведении операции предпочтение будет отдаваться пару,
чтобы получить максимально возможную степень перегрева, а воздух будет использоваться для поглощения
остаточного тепла, не поглощенного при образовании пара и его перегреве. 125 различных соединений,
позволяющих регулировать температуру регенераторов, обеспечивают точный предварительный нагрев
воздуха и пара и гарантируют очень высокую тепловую эффективность, учитывая тот факт, что практически
все тепло, отводимое от топливного столба попутными газами, возвращается при предварительном нагреве
воздуха и перегреве пара. Если во время пескоструйной обработки температура регенератора настолько
понижается, что он не будет эффективен для перегрева пара, можно использовать один предварительно
нагретый регенератор для предварительного нагрева пара, необходимого для производства газа.
С этой целью в горловинах 48 и 50 установлены клапаны 100 и 102 соответственно, а в трубопроводе 54
установлен клапан 104 (рис. 1, 3 и 5).
При рассмотрении конструкции, изображенной на чертежах и описанной выше, становится очевидно, что
вместо продольного продувания высокотемпературной зоны топливного столба, продувка может быть
направлена поперечно топливного столба, при этом воздух поступает под одну арку 24 и выходит через
противоположную арку 94, а воздух поступает под одну арку 46 и выходит через противоположную арку 46.
Таким образом, зона высоких температур будет расширена от области над арками 24 до области под арками
46. Однако было установлено, что, подавая воздух вокруг большей части периферии топливного столба и
направляя струю вниз, можно добиться более равномерного нагрева топлива в высокотемпературной зоне и
существенно уменьшить склонность к образованию клинкера. Кроме того, подача пара вокруг большей части
топливной колонны во время процесса газообразования обеспечивает очень равномерную обработку всего
материала в высокотемпературной зоне и существенно способствует равномерной обработке топлива по всей
колонне.
Клапаны 72 и 74 в патрубках 26 и 28, клапаны 100 и 102 в патрубках 48 и 50, а также клапаны 95 и 104 в
трубопроводах 62 и 54 подвергаются воздействию высокотемпературных газов и поэтому должны быть
изготовлены из огнеупорного материала. Конструкция этих клапанов более подробно показана на рис.
6 и 7. Сам клапан представляет собой блок из огнеупорного материала 110, который перемещается по пазам
112, образованным в каналах, в которых расположены клапаны.
Клапан 110 соединен с головкой 14, которая закреплена на штоке поршня 116.
Поршневой шток 116 снабжен поршнем, который установлен на цилиндре 118, и поршень предпочтительно
приводится в действие (60) гидравлической энергией. Клапаны 110 предпочтительно располагаются в нижней
части трубопроводов, благодаря чему они стремятся открыться под действием силы тяжести и принудительно
перемещаются в закрытое положение с помощью гидравлического поршня.
Водяной газ, образующийся при использовании пара для обработки топливной колонны, имеет теплотворную
способность приблизительно 300 B3 T' IJ на 1/4 кубического фута. Теплотворная способность газа может быть
существенно повышена за счет карбюрации газа с использованием масла, при условии, что стоимость масла
оправдает его использование при карбюрации газа. Если газ должен быть карбюрирован в аппарате,
показанном на чертежах, один регенератор будет использоваться для предварительного нагрева пара, а
другой — для карбюрирования газа.
Для этого выходное отверстие 76 будет дросселировано таким образом, чтобы сравнительно небольшое
количество газа проходило вверх 80 через топливный столб, а практически все образующиеся газы проходили
через элементы перегрева регенератора. Масло будет распыляться на огнеупорное наполнение элементов
регенератора из трубы 120, расположенной в верхней части элементов регенератора. Нагревательные
элементы создают достаточно высокие температуры, чтобы масло полностью испарилось и зафиксировалось,
после чего газ 90 может выйти из регенератора в установку для обработки. Выходы 60 и 64 для отходящих
газов могут использоваться для отвода отходящих газов из регенератора, или для этой цели могут быть
предусмотрены отдельные выходы 95.
В ходе взрывных работ большое количество золы и топлива с помощью взрывных газов поступает в камеры
42 и 52 регенераторов. Если эта зола и топливо попадают в огнеупорные материалы регенератора, они, как
правило, засоряют канал и, следовательно, снижают эффективность регенератора. Для преодоления этой
проблемы камеры 42 и 52 105 простираются ниже проходов 106 и 108 между камерами 42 и 52, а также
камерами перегрева 40 и 56 соответственно. Газы, выходящие из камер 42 и 52, после поворота под прямым
углом попадают в перегревательные элементы регенераторов, что приводит к выбросу твердого материала в
камеру. Зола и топливо, собранные в камерах 42 и 52, могут быть удалены по желанию через выходные
отверстия 1081 (рис. 3).
Хотя для получения смеси водяного газа и угольно-газовой смеси предпочтительно использовать в топливной
колонне смесь угля и кокса, метод получения газа может быть эффективно осуществлен и при использовании
в топливной колонне только кокса. В аппарате для производства газа можно эффективно использовать любой
вид угля и древесины. Кроме того, 125 практически тот же метод и оборудование могут быть использованы
для перегонки сланцевой нефти.
При использовании только кокса образующиеся газы состоят только из водяного газа, а явная теплота
образующихся газов составляет 130–233 038, и все они используются для предварительного нагрева топлива,
продвигающего его в зону высоких температур. Описанные выше метод и оборудование особенно
эффективны для получения синего водяного газа, поскольку обеспечивают высокую производительность по
газификации и высокую тепловую эффективность.
Подробно описав и определив природу моего изобретения и способ его осуществления, я заявляю, что то, что
я...
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_233039.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=233039&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB233039A
[]
- ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявки: дан. 31, 1924. Нет, 2571/24.
233,039 Полный левый угол: октябрь. 31, 1924, Окончательная версия принята к публикации: 30 апреля 1925
года. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования циркуляционных устройств для парогенераторов или относящиеся к ним.
Я, Артур Росс, подданный короля Англии, из Хайкрофта, 16, Хайфилд.
Компания Hill, Upper Norwood, London, S.E. 19, настоящим заявляет, что суть данного изобретения
заключается в следующем: в современной практике использования пара наблюдается тенденция к более
высоким рабочим давлениям, чем те, которые были приняты ранее; давление от 250 до 400 фунтов на
квадратный дюйм становится обычным явлением, и были разработаны и строятся котлы, рассчитанные на
давление 1000 фунтов на квадратный дюйм и даже на более высокие давления.
Для создания такого высокого давления пожары должны быть большими и интенсивными, в результате чего
стало трудно или невозможно поддерживать наличие воды, в отличие от пара, на испарительных
поверхностях в котлах. На этих поверхностях быстро образуется пар, и поскольку теплопроводность пара
составляет лишь 1/2 от теплопроводности воды, следует, что металлические трубки или пластины сильно
перегреваются, так как с ними постоянно контактирует в основном пар, а не вода. В соответствии с настоящим
изобретением, перегрев с сопутствующими серьезными трудностями и опасностью предотвращается,
поскольку в процессе генерации пара используется способ обеспечения постоянного присутствия жидкости у
водяной стороны любой части генератора, которая со стороны огня подвергается воздействию излучения и
падающего пламени или горячих газов от огня; этот способ включает в себя в качестве своей основной
особенности подачу жидкости к водяной стороне указанной части путем ее подачи туда при таких условиях
давления и скорости, которые позволят поддерживать эту сторону затопленной, несмотря на существующую
там тенденцию к замещению воды паром.
Для практического применения этого метода настоящее изобретение включает в себя в парогенераторе
комбинацию [Цена 11], часть которой, одна сторона которой подвергается воздействию излучения и
падающего пламени или горячих газов от огня, а другая сторона находится в водяном пространстве
генератора, насоса (предпочтительно роторного типа), всасывающего трубопровода, соединяющего насос,
предпочтительно с водяным пространством генератора, или, в качестве альтернативы, при необходимости, с
любым другим источником питания, форсунки, подающей воду в генератор и предназначенной для подачи
воды из насоса на указанную другую сторону, причем указанная форсунка питается от напорного
трубопровода, ведущего от насоса к форсунке. Насадка 60 может быть удобно скомбинирована с полым
конусом, соосным с ней и открытым с обоих концов, при этом меньший конец конуса является подающим
концом. Вода из сопла, вместе с водой, образующейся в конусе (65), и водой, образующейся вокруг него в
результате потока из конуса, совместно направляется внутрь генератора в сторону той части, которая, как
указано выше, должна постоянно находиться в затопленном состоянии.
Таким образом, помимо мощной подачи воды в горячую точку, создается очень общее движение воды в котле
без уменьшения ее объема, и все преимущества, вытекающие из интенсивной циркуляции, следуют за этим.
В указанной выше всасывающей трубе может быть установлен фильтр.
Указанные выше форсунки могут быть расположены в непосредственной близости от горловины каждой
отдельной трубки водогрейного котла и подавать воду непосредственно в нее, либо же они могут быть
расположены таким образом, чтобы при необходимости подавать мощные струи воды на пластины
цилиндрического котла. Они могут подавать 8,5 в каждую трубу, подверженную воздействию высокой
температуры огня, например, в передний ряд труб или в нижние два или три ряда труб в котлах (например, с
более или менее горизонтальными трубами), в которых они находятся в непосредственной близости от огня,
или же они могут подавать на верхушки камер сгорания и на камеры сгорания в судовом котле шотландского
типа. Подача жидкости к водяной стороне нагревательных зон смывает пузырьки пара и предотвращает их
скопление.
Поскольку воздух, отложения мелких твердых частиц и масло в равной степени вредны для парогенераторов,
особенно при повышении рабочего давления, крайне желательно удалять все эти вещества. В настоящее
время общепризнано, что именно воздух является наиболее активным фактором, вызывающим коррозию.
Настоящее изобретение включает в себя средства, позволяющие отделять воздух от котловой воды,
собирать его вне котла и удалять, а также средства, позволяющие отделять и собирать масло и взвешенные
частицы в воде в процессе потока воды к устройствам, которые, как указано выше, подают ее к стороне
нагревательных поверхностей, обращенной к воде; таким образом, не только собираются воздух, масло и
отложения, но и удаляются из водяного контура либо во время принудительной циркуляции воды через
указанные форсунки, либо во время конвекционной циркуляции, которая может чередоваться с
принудительной циркуляцией. Для осуществления этого разделения, помимо описанных выше насоса и
форсунок, используется камера, имеющая диафрагму по центру и простирающаяся от верхней части
примерно до середины. Он вставляется во всасывающий патрубок насоса и располагается, если
используется фильтр, между этим фильтром и генератором.
Всасывающий патрубок от генератора к насосу идет от собирающего конуса или конусов на уровне воды к
верхней части камеры с одной стороны диафрагмы, а другой патрубок, являющийся продолжением
всасывающего патрубка, идет от верхней части камеры с другой стороны диафрагмы к насосу.
При необходимости может быть установлен обводной канал и клапан, обеспечивающие соединение
всасывающего патрубка насоса с напорным патрубком насоса, который с одной стороны отходит от насоса и
фильтра, образуя контур конвекционной циркуляции. В этих системах котловая вода может циркулировать
либо под действием конвекции, как это хорошо известно, и через байпас, либо под действием принудительной
циркуляции с помощью насоса и форсунок, когда осуществляется принудительная подача жидкости к более
горячим участкам на испаряющихся поверхностях.
Указанная камера снабжена устройствами, через которые масло, воздух и отложившийся в ней осадок,
скапливающиеся в ней, могут периодически выводиться из контура без необходимости открывать ее таким
образом, чтобы воздух снова попал в нее.
Дата: 31 января 1924 года.
BOULT, WADE & TENNANT, 111 & 112, Hatton Garden, London, E.C. 1, Chartered Patent Agents.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования циркуляционных устройств для парогенераторов или относящиеся к ним.
Я, Артур Росс, подданный короля Англии, из Хайкрофта, 16, Хайфилд.
Хилл, Аппер Норвуд, Лондон, S.E. 19, настоящим заявляет, что характер данного изобретения и способ его
осуществления должны быть подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
В настоящее время в паровой энергетике наблюдается тенденция к использованию более высоких рабочих
давлений, чем это было принято ранее; давление от 250 до 400 фунтов на квадратный дюйм становится
обычным явлением, и были разработаны и строятся котлы, рассчитанные на давление 1000 фунтов на
квадратный дюйм и даже на более высокое давление.
Для создания такого высокого давления пожары должны быть большими и интенсивными, в результате чего
стало трудно или невозможно поддерживать наличие воды, в отличие от пара, на испарительных
поверхностях в котлах. На этих поверхностях быстро образуется пар, и поскольку теплопроводность пара
составляет лишь 1/40 от теплопроводности воды, отсюда следует, что металлические трубки или пластины
сильно перегреваются, поскольку с ними постоянно контактирует в основном пар, а не вода. Перегрев с
сопутствующими ему серьезными трудностями и опасностью предотвращается в соответствии с настоящим
изобретением, которое использует в производстве пара усовершенствованный аппарат для обеспечения
постоянного присутствия жидкости со стороны воды любой части генератора, которая со стороны огня той
части, которая подвергается воздействию излучения и падающего пламени или горячих газов от огня;
использование этого аппарата обеспечивает быстрое поглощение тепла со стороны воды указанной части и
обеспечивает подачу жидкости известным способом на сторону воды указанной части, направляя ее туда не
конвекцией, а более мощным потоком, способным вызвать выход водяной струи из трубы при таких условиях
давления и скорости, которые позволят струе поддерживать эту сторону затопленной, несмотря на
существующую там тенденцию к замещению воды паром.
По возможности, эта струя воды должна течь в том направлении, в котором текла бы струя пара, если бы её
не было.
Настоящее изобретение включает в себя в парогенераторе комбинацию циркуляционного насоса, часть
которого, одна сторона которого подвергается воздействию излучения и падающего пламени или горячих
газов от огня, а другая сторона находится в водяном пространстве генератора, циркуляционного насоса типа,
представленного ниже и в целом называемого циркуляционным насосом «Хочкисса», способного собирать и
удалять воздух, масло и шлам из проходящей через него воды, насоса, всасывающего трубопровода,
соединяющего насос с водяным пространством генератора через циркуляционный насос или с другим
источником водоснабжения, напорного трубопровода от насоса, байпасного трубопровода и клапана,
расположенных, как описано ниже, и патрубка или напорного элемента на напорном конце напорного
трубопровода. Это сопло или подающий элемент предназначен для подачи струи в парогенератор и
сконструирован таким образом, чтобы направлять мощную струю воды от насоса к водяной стороне элемента
котла, подверженного воздействию излучения, пламени и газа, как указано выше.
Между циркуляционным насосом и основным насосом может быть установлен фильтр, но от него можно
отказаться, если фильтрация воды не требуется. Указанный обводной трубопровод сообщается с
вышеупомянутым всасывающим трубопроводом в точке между циркуляционным насосом и фильтром, когда
фильтр используется, или между циркуляционным насосом и насосом, если фильтр отсутствует, и
простирается от этой точки до напорного трубопровода насоса. Его назначение — обеспечить трубопровод,
который будет направлять воду мимо насоса, а не через него, в те моменты времени, когда движение воды в
системе происходит исключительно за счет работы циркуляционного насоса.
Предпочтительно, указанное выше сопло или подающий элемент объединены с конусом, соосным с ним и
открытым с обоих концов, так что вода из сопла и вода, которая протекает через конус, совместно
направляются внутрь генератора к той части нагревательной поверхности, на которой не должно оставаться
парового налета.
На прилагаемых чертежах, иллюстрирующих оборудование для практического применения изобретения 70 в
различных типах парогенераторов, на рисунке 1 показан вид с торца котла морского типа, к которому
установлено оборудование 75 в соответствии с настоящим изобретением; на рисунке 2 — вертикальный
разрез, выполненный по линии 2-2 на рисунке 1; на рисунке 3 — вертикальный разрез через конец камеры
сгорания водотрубного котла, к которому установлено оборудование настоящего изобретения; на рисунке X —
разрез части рисунка 3 по линии 4-4 на рисунке 3; на рисунке 5 — вид альтернативной конструкции 85,
описанной ниже, водонапорного барабана и его принадлежностей, которые видны в нижней части рисунка 3;
на рисунке 6 — вид части водонапорного барабана с нижней части рисунка 3; он увеличен, чтобы четко
показать некоторые детали, которые на рисунке 3 показаны только в малом масштабе; на рисунке 7...
Схематическое продольное сечение ланкаширского котла 95 с установленным на нем оборудованием в
соответствии с настоящим изобретением, а на рисунке 8 представлено поперечное сечение рисунка 7 по
линии 8-8 указанного рисунка 7.
Одинаковые буквы и порядковые номера 100 обозначают одинаковые детали на всех чертежах.
Обращаясь сначала к рисункам 1 и 2: Настоящее изобретение включает в парогенератор SG комбинацию 105
с его частью P, которая в данном случае представляет собой заднюю пластину камеры сгорания CC, одна
сторона которой подвергается воздействию излучения и падающего пламени или горячих газов в этой камере,
а другая сторона 110 находится в водяном пространстве WS генератора, циркуляционный насос C типа,
показанного ниже и в целом называемого циркуляционным насосом Хочкисса, способный собирать и удалять
воздух, масло и шлам из проходящей через него воды, насос RP, предпочтительно роторного типа,
всасывающий патрубок SK, соединяющий насос с водяным пространством WS генератора посредством
циркуляционного насоса 120, и напорный патрубок DP.
Насос, обводной трубопровод BP и клапан V, расположенные, как описано ниже, а также сопло или сопла N
или напорный патрубок на напорном конце напорной трубы 125. Эта форсунка или насадка предназначена
для подачи струи в водяное пространство парогенератора и сконструирована таким образом, чтобы
направлять сильную струю воды из насоса, не соприкасаясь со стороной детали P, находящейся в водяном
пространстве WS, которая с другой стороны, в камере сгорания CC, подвергается воздействию излучения,
пламени и газа, как указано выше. Между циркуляционным насосом C и насосом RP, всасывающим патрубком
SK, расположен фильтр F. Этот фильтр может иметь любую обычную или удобную конструкцию, способную
задерживать любое масло, попадающее в него вместе с водой по пути к насосу, и это масло может быть
удалено из него через масляный клапан O V через соответствующие интервалы времени; однако фильтр
может быть снят, если фильтрация воды не требуется.
Обводной трубопровод соединяется с всасывающим трубопроводом SK в точке PT между циркуляционным
насосом и фильтром, если фильтр используется, или между циркуляционным насосом и насосом, если
фильтр отсутствует, и отходит от этой точки к напорному трубопроводу DP, к которому присоединяется на
уровне ниже уровня насоса. Целью байпасного трубопровода является создание канала, который будет
направлять воду мимо насоса RP, а не через него, в моменты времени, когда колебания уровня воды в
системе происходят исключительно за счет работы циркуляционного насоса. Электродвигатель М приводит в
движение насос RP.
Клапан V предназначен для открытия или закрытия обводного канала по мере необходимости.
Секционная труба СК не обязательно должна забирать из резервуара 3,5 водяное пространство генератора,
но может быть подключена к баку питательной воды или к любому другому удобному источнику
водоснабжения.
Конструкция циркуляционного насоса Хочкисса, упомянутого выше, наиболее очевидна из рисунка 3, на
котором он показан в разрезе; аналогичный насос используется на рисунках 1 и 2. Она состоит из
шарообразной камеры с Т-образной диафрагмой, направленной вниз и проходящей посередине её верхней
части. С одной стороны диафрагмы всасывающий поток из всасывающей трубы СК поступает через изогнутое
виртуальное продолжение В всасывающей трубы, ведущей вниз почти ко дну внутренней части
полусферической камеры. Теплая вода, собранная изнутри парогенератора примерно на уровне воды t,5 с
помощью собирающего конуса K, прикрепленного, как показано на рисунке 2, а также на рисунках 3 и 4, к
нижнему концу всасывающей трубы SK или к нижним концам ее ответвлений E, поднимается конвекцией в
циркуляционный насос C, во внутреннюю часть которого она сбрасывается у дна, нагревая таким образом
нижнюю часть циркуляционного насоса и вытекая из указанного циркуляционного насоса через выходное
отверстие 0, которое сообщается с байпасом BP, в котором будет наблюдаться нисходящий поток, более
холодный, чем нисходящий поток во всасывающей трубе SK. - - Шлам, уносимый водой, поступающей в
циркуляционный насос по трубе B, оседает на дне и периодически сдувается через шламоотводящую трубу
SP, соединенную с нижней частью циркуляционного насоса.
Масло, воздух и другие примеси легче воды скапливаются в верхней части внутренней поверхности
циркуляционного насоса и периодически удаляются через маслоотводящую трубу OP, соединенную с
внутренней поверхностью циркуляционного насоса в верхней части.
Под действием конвекции, в конструкции, показанной на рисунках 1 и 2, и без какого-либо участия насоса,
происходит циркуляция воды через конус K, всасывающую трубу SK, циркуляционный насос C и байпас BP,
при условии, что клапан V открыт, затем через напорную трубу P и наружу через патрубки N.
Циркуляция, обеспечиваемая разностью температур с помощью циркулятора C, хорошо известна инженерам
и сама по себе не является предметом настоящего изобретения, но удобно комбинировать это
конвекционно-циркуляционное устройство способом, показанным на чертежах, с более мощными средствами,
включающими насос RP. Эти более мощные средства используются следующим образом: клапан V, если
установлен обводной трубопровод BP, закрыт. Затем насос RP используется для прокачки через
всасывающую трубу SK воды со значительно большей скоростью, чем та, с которой она проходила бы через
всасывающую трубу под воздействием конвекции, и насос RP выталкивает этот поток 1 (i5) через напорную
трубу DP и через сопла N с большой силой, то есть с такой силой, что таким образом выталкиваемая вода
будет выталкивать вверх из пространства между деталью P и задней пластиной котла (рис. 2), любой пар,
который в противном случае мог бы накапливаться на водяной стороне детали P или блокировать водопровод
между деталью P и задней пластиной котла.
11.
Обращаясь теперь к рисункам 3 и 4, которые, как уже говорилось, иллюстрируют применение изобретения к
водотрубному котлу, деталь P, в отношении которой необходимо предотвратить накопление пара, в данном
случае представляет собой водотрубный элемент, дополнительно обозначенный буквой WT. Расположение
всасывающих, нагнетательных и обводных труб, циркуляционного насоса, фильтра, насоса и двигателя в
основном такое же, как на рисунках 1 и 2, и детали соответственно обозначены буквами и действуют
аналогичным образом. Конус К на рисунке 3 собирает пар из внутренней части парового барабана SD',
являющегося частью водотрубного котла 130 233,039, а напорный конец напорной трубы DP расширен,
образуя барабан D, расположенный в центре водотрубного барабана WD и имеющий от него ряд радиальных
сопел N. Каждое из этих сопел N, как будет более четко видно на рисунке 6, соосно с нижним концом
соответствующей части P, которая должна быть защищена от пара, и в приведенном примере окружено
внешним конусом OK. Вода под действием насоса подается по подающей трубе DP в барабан D на рисунках 3
и 6 и выходит мощной струей из наконечника сопла N во внешний конус OK, где забирает воду из внутренней
части водяного барабана WD; первоначальная струя и собранная ею вода мощно выбрасываются в нижний
конец внутренней части детали P, которая в данном случае, как уже говорилось, представляет собой
водопроводную трубу, обеспечивая таким образом постоянный обильный приток воды к водопроводной части
этой детали.
На рисунке 5, который, как уже говорилось, является модификацией рисунка 3, нижний конец подающей трубы
DP изогнут вверх в точке UI внутри водоема WD, и из перевернутой части U мощная струя воды, подаваемая
насосом RIP, направляется к нижним концам частей P, которые в данном случае, как и на рисунке 3,
представляют собой водотрубки; но на рисунке 5 вместо отдельных сопел для различных частей P, выход из
U направляется в правую сторону перегородки L, с помощью которой части P, предназначенные для
восходящей циркуляции, отделены от нижних концов аналогичных водотрубок R, предназначенных для
нисходящей циркуляции. Таким образом, с правой стороны перегородки L создаются условия давления,
обеспечивающие сильный восходящий поток воды из внутренней части барабана WD в нижний конец деталей
P (рис. 5) в любое время.
На рисунках 7 и 8 схематически показано применение аппарата согласно данному изобретению к котлу из
Ланкашира. Детали обозначены буквами в соответствии с обозначениями соответствующих деталей на других
рисунках. Единственное, что необходимо подчеркнуть в отношении рисунков 7 и 8, это то, что сопла N
направлены вниз, так что потоки, выходящие из них с помощью насоса, соединенного с ними, как в ранее
описанных примерах, направлены вниз на верхние стороны деталей P, которые в данном случае
представляют собой верхние части печей, в точке непосредственно над и позади огневого мостика FB, над
которым воздействие горячих газов на огневую сторону детали P наиболее интенсивно.
Благодаря сочетанию сопла и конуса, показанных на рисунках 3 и 6, а также соплам N на рисунке 2,
обеспечивается мощная подача воды в часть P, а также очень общее движение воды в котле без уменьшения
объема этой воды, и, как следствие, возникают все известные преимущества, вытекающие из интенсивной
Соседние файлы в папке патенты