Утилизационная котельная установка

 

Изобретение относится к теплоэнергетике , может быть использовано для получения горячей воды и пара в нефтеперерабытвающей, химической и других отраслях промышленности и позволяет повысить эффективность путем более полной утилизации низкопотенциального тепла . К барабану 1 подключены основной 2 и дополнительный 3 циркуляционные контуры , первый из которых снабжен последовательно по ходу воды установленными насосом 4, выполненным в виде эжектора, и испарителем 5, а второй - подогревателем 7 химочищенной воды, низкотемпературной ступенью 10 потребителя 6 тепла, нагревателем 8, высокотемпературной ступенью 11 и подключен обратным трубопроводом 9 к рабочему соплу 12 эжектора 4. Дополнительный циркуляционный контур 3 снабжен также байпасным трубопроводом 13 с клапаном 14, подключенным до низкотемпературной 10 и после высокотемпературной 11 ступеней потребителя 6 тепла. Разделение ступеней 10, 11 потребителя 6 тепла и применение эжектора 4 позволяет глубже охладить дымовые газы и нагреть среду в потребителе 6 выше температуры насыщения в барабане 1. 1 з. п. ф-лы, 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 22 В 33/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4486366/06 (22) 26.09.88 (46) 23.01.91. Бюл. М 3 (71) Башкирский государственный институт по проектированию предприятий нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленностии (72) А,Я. Иванов (53) 621.181.7 (088.8) (56) Патент США М 3106192, кл, 122-7, опублик. 1963.

Авторское свидетельство СССР

М 1469244, кл. F 22 В 33/18, 1986. (54) УТИЛИЗАЦИОН НАЯ КОТЕЛ Ь НАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение относится к теплоэнергетике, может быть использовано для получения горячей воды и пара в нефтеперерабытвающей, химической и других отраслях промышленности и позволяет повысить эффективность путем более пол„„5U,, 1622714 А1 ной утилизации низкопотенциального тепла. К барабану 1 подключены основной 2 и дополнительный 3 циркуляционные контуры, первый иэ которых снабжен последовательно по ходу воды установленными насосом 4, выполненным в виде эжектора, и испарителем 5, а второй — подогревателем 7 химочищен ной воды, низкотемпературной ступенью 10 потребителя 6 тепла, нагревателем 8, высокотемпературной ступенью 11 и подключен обратным трубопроводом 9 к рабочему соплу 12 эжектора 4. Дополнительный циркуляционный контур 3 снабжен также байпасным трубопроводом 13 с клапаном 14, подключенным до низкотемпературной 10 и после высокотемпературной 11 ступеней потребителя 6 тепла. Разделение ступеней 10, 11 потребителя 6 тепла и применение эжектора 4 позволяет глубже охладить дымовые газы и нагреть среду в потребителе 6.выше температуры насыщения в барабане 1. 1 з. и. ф-лы, 2 ил.

1622714

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для получения пара и горячей воды в нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение эффективности путем более полной утилизации низкопотенциального тепла.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема установки; на фиг. 2 — графики изменения параметров по трактам установки, Утилизационная котельная установка содержит подключенные к барабану 1 основной и дополнительный циркуляционные контуры 2 и 3, первый из которых снабжен последовательно по ходу воды установленными насосом 4 и испарителем 5, а второй— потребителем 6 тепла и включенными последовательно по ходу воды подогревателем 7 химочищенной воды, нагревателем 8 и обратным трубопроводом 9, причем потребитель 6 тепла выполнен двухступенчатым с низкотемпературной и высокотемпературной ступенями 10 и 11, включенными соответственно до и после нагревателя 8 по ходу воды, насос 4 выполнен в виде эжектора, к рабочему соплу 12 которого подключен обратный трубопровод 9 дополнительного циркуляционного контура 3, снабженного дополнительным байпасным трубопроводом 13 с клапаном 14, подключенным до низкотемпературной и после высокотемпературной ступеней 10 и 11 потребителя 6 тепла по ходу воды. Установка снабжена также линией 15 подвода теплоносителя, газоходом 16, паропроводом 17 отвода пара и деаэратором 18 химочищенной воды, а дополнительный циркуляционный контур— насосом 19.

Установка работает следующим образом.

Котловая вода из барабана 1 подается в основной и дополнительный циркуляционные контуры 2 и 3, обогреваемые теплоносителем и дымовыми газами соответственно, B испарителе основного циркуляционного контура 2 вода частично испаряется, пароводяная смесь отводится в барабан 1 для отделения пара от воды. Полученный пар низкого давления отводится в паропровод 17. Поток котловой воды, подаваемый насосом 19 в дополнительный циркуляционный контур 3, сначала охлаждается в подогревателе 7 химочищен ной воды, а затем в низкотемпературной ступени 10 потребителя 6 тепла, например, в воздухоподогревателе! ступени. где температура нз входе переменная и зависит от температуры окружающей среды, Для под15

55 держания заданной температуры воды на входе в нагреватель 8 часть потока воды после подогревателя 7 химочищенной воды по байпасному трубопроводу 13 с клапаном

14 перепускается в обратный трубопровод

9, тем самым изменяется температура воды перед низкотемпературной ступенью 10 потребителя 6 тепла. Охлажденная вода после ступени 10 потребителя 6 тепла подогревается в нагревателе 8 теплом дымовых газов, а затем подается в высокотемпературную ступень 11 потребителя 6 тепла (например, воздухоподогреватель II ступени). Охлажденная вода по обратному трубопроводу 9 возвращается в основной циркуляционный контур 2 через рабочеее сопло 12 эжектора

4. При этом поток воды иэ дополнительного контура 3 инжектирует котловую воду из основного контура 2, усиливая циркуляцию в последнем для повышения эффективности теплообмена в экономайзерной части испарителя 5.

Для повышения эффективности утилизации низкопотенциального тепла циркулирующая в дополнительном контуре 3 вода сначала последовательно охлаждается химочищенной водой в подогревателе 7, а затем в низкотемпературной ступени 10 потребителя 6 тепла до минимальной температуры, но не ниже температуры точки росы дымовых газов. Для исключения коррозии поверхностей нагрева температура воды перед нагревателем 8 поддерживается на заданном уровне независимо от изменения температуры потребителя тепла (для воздуха — это сезонные и суточные колебания температуры окружающей среды в среднем от -30 до +30 С) путем перепуска части потока, предварительно охлажденного в подогревателе 7 химочищенной воды, по байпасному трубопроводу 13 с клапаном 14 в обратный трубопровод 9. Далее вода подогревается в нагревателе 8 выше температуры кипения в барабане 1. Это достигается тем, что нагрев ведется при давлении, превышающем состояние кипения воды на выходе из нагревателя 8. Затем вода подается в высокотемпературную ступень 11 потребителя 6 тепла (например, воздухоподогреватель II ступени), в котором среда нагревается выше температуры кипения в барабане 1. Охлажденная вода по обратному трубопроводу 9 подается в основной контур 2 через рабочее сопло 12 эжектора 4 с использованием энергии избыточного давления обратной воды на усиление циркуляции в основном контуре 2, и за счет этого интенсифицируется теплообмен на экономайзерном участке испарителя 5. При температуре обратной воды после

1622714 высокотемпературной ступени 11 потребителя 6 тепла ниже температуры кипения в барабане 1 котловая вода в основном контуре 2 приобретает значительно больший недогрев до температуры кипения, чем только за счет увеличения давления íà входе в испэритель 5 иэ-за разности отметок расположения барабана 1 и испарителя 5, что приводит к увеличению поверхности нагрева экономайзерного участка испарителя

5, работающего с более низким коэффициентом теплоотдачи от некипящей воды. Поэтому увеличением кратности циркуляции в основном контуре 2 и, соответственно, скорости омывания поверхности нагрева на экономайзерном участке испарителя 5 интенсифицируется теплообмен в основном контуре 2. При температуре обратной воды выше температуры кипения в барабане 1 смешиванием потоков воды в эжекторе 4 осуществляется дополнительный на рев циркулирующей в основном контуре 2 воды, за счет чего дополнительно сокращается поверхность нагрева экономайзерного участка, эффективность теплообмена на котором значительно ниже, чем на участке испарения.

На графиках (фиг. 2) линия АБВГД показывает изменение температуры котловой воды по тракту движения в дополнительном

I I / контуре 3, а линии аб, бв, вг, гд - нагрев химочищенной воды, воздуха в низкотемпературной ступени 10 потребителя 6 тепла, охлаждение дымовых газов, нагрев воздуха в высокотемпературной ступени 11 соответственно. Котловая вода из барабана 1 насосом 19 подается в подогреватель 7, где охлаждается от температуры Тд = 143 С до

Тг, = 129 С (линия A6), затем в воздухоподогревателе 10 l ступени (линия 6B) — до температуры Тп = 70 С, которая превышает точку росы несернистых дымовых газов на

10 С. Нагрев воздуха в низкотемпературI ной ступени 10 (линия вб) производится от начальной температуры T, = (-30) — (+30) С (в среднем 0 С) до Ть = 80 С. Температура воды Тв на входе в нагреватель 8 поддерживается на заданном уровне путем изменения температуры воды ТБ на входе в низкотемпературную ступень 10 за счет перепуска части потока по байпасному трубопроводу 13 в обратный трубопровод 9.

Далее котловая вода подогревается в нагревателе 8 (линия ВГ) до температуры Тг = 190

- 220 С (в среднем 200 С), охлаждая дымовые газы (линия гв) от начальной температуры Тг = 280 С до конечной Тв = 160" С.

Нагретая вода с температурой Tr = 200 С (выше температуры кипения в барабане 1, THac = 143 С) подается в высокотемпературО г

55 дополнительного циркуляционного контура.

2. Установка по п. 1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что она дополнительно снабжена байпасным трубопроводом с клапаном, подключенным к дополнительному циркуляционному контуру до низкотемпературной и после высокотемпературной ступеней потребителя тепла по ходу воды. ную ступень 11. где охлаждается до температуры Тд = 135-150 С (линия ГД), нагревая воздух до температуры Тг = 160-180 С (линия дг.) Количество тепла. отданного дымовыми

5 газами, составляет Од = (Ог - Oe) = 20 Гкал/ч. что превышает количество тепла, воспринятоговоздухом Ов=(06 Ов )+(Or Од )=17,5

Гкал/ч, так как объем дымовых газов превышает объем воздуха, подаваемого в топку на горение топлива. Избыток тепла используется на подогрев химочищенной воды и выработку пара в испарителе 5.

Для обеспечения температуры воды выше температуры кипения в барабане 1 нагрев производится при давлении 1,3 - 2,4

МПа, т. е. не менее чем на 0,1 МПа выше температуры кипения воды на выходе из нагревателя 8. Охлажденная вода с температурой 135-150 С по обратному трубопроводу 9 возвращается в основной контур 2 на вход в испаритель 5 через рабочее сопла 12 эжектора 4. Энергию избыточного давления обратной воды используют на увеличение кратности циркуляции в контуре 2. При перепаде давления на рабочем сопле 12 (0,8—

1,9 МПа) коэффициент инжекции в эжекторе достигает 3-5 соответственно.

Утилизационная котельная установка обеспечивает наиболее полное использование низкопотенциального тепла теплоносителей и дымовых газов.

Формула изобретения

1. Утилизационная котельная установка, содержащая подключенные к барабану основной и по меньшей мере один дополнительный циркуляционные контуры, первый из которых снабжен последовательно по ходу воды установленными насосом и испарителем, а второй — потребителем тепла и вклю40 ченными последовательно по ходу воды подогревателем химочищенной воды, нагревателем и обратным трубопроводом, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности путем более полной утилиза45 ции низкопотенциального тепла, потребитель тепла выполнен двухступенчатым с низкотемпературной и высокотемпературной ступенями, включенными соответственно до и после нагревателя по ходу воды, а насос выполнен в виде эжектора, к рабочему соплу которого подключен обратный трубопровод

1622714 >200 160

М20

3: 80 и

5 1О б 20 2б зО З5 Ж ЖSO

Теплоте нагрузка g.gpss ккал(ч

Фиг. 2

Составитель Ю. Нестеров

Редактор О. Юрковецкая Техред М,Моргентал Корректор А.Осауленко

Заказ 104 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113О35, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101