Установка для автономного теплоснабжения

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано для получения тепловой энергии. Целью изобретения является повышение экономичности установки путем более полного использования тепла выхлопных газов, а также снижение габаритов и массы. Установка содержит дизель 1, включенные в контур смазки и охлаждения теплообменники 2 и 3, газожидкостный теплообменник 4, газовый тракт которого соединен с выхлопным трактом дизеля, дополнительный газожидкостный теплообменник 5, соединенный газовым трактом с теплообменником 4, газотурбинную установку, состоящую из камеры сгорания 6, турбины 7 и компрессора 8. Теплообменник 5 соединен с камерой сгорания трубопроводом перекачки конденсата отработанных газов 9 с включеным в него насосом 10. Выход отработанных газов из турбины соединен с входным патрубком газового тракта теплообменника 4. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано для получения тепловой энергии.

Известна силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания с системой охлаждения и турбокомпрессором наддува, подсоединенным через воздухонапорный патрубок к впускному ресиверу и через газоприемное отверстие - к выпускному коллектору, паровую турбину, включенную в контур циркуляции рабочего тела, снабженный последовательно установленным в нем конденсатором, циркуляционным насосом, теплообменником, включенным одновременно в систему охлаждения двигателя, и парогенератором, газовая полость которого подключена впускным отверстием к газовыхлопному патрубку турбокомпрессора, и компрессор, установленный на валу паровой турбины и подсоединенный через входной канал к воздушной полости конденсатора и через воздуховыпускное отверстие сообщенный с атмосферой, снабженную воздушной турбиной и кинематически связанным с ней электрогенератором, причем воздушная турбина установлена во входном канале компрессора, а впускное отверстие газовой полости парогенератора подключено к входному каналу компрессора между последним и воздушной турбиной.

Наиболее близкой к предлагаемой установке является система автономного теплоэнергоснабжения, содержащая дизель, электрогенератор, связанный с дизелем, теплообменные аппараты, включенные в контур жидкостного охлаждения дизеля, котел-утилизатор тепла отработавших газов двигателя, подсоединенный своим газовым трактом к выхлопному трубопроводу дизеля, а водяным контуром - к прямому и обратному трубопроводам внешней тепловой сети, компрессионный тепловой насос, снабженный испарителем, подключенным к теплообменным аппаратам контура охлаждения дизеля, и конденсатором, установленным в обратном трубопроводе внешней тепловой сети, и бак-аккумулятор, включенный во внешнюю тепловую сеть, причем бак-аккумулятор выполнен с газовой рубашкой и внутренней водяной полостью, последняя включена в обратный трубопровод внешней тепловой сети между конденсатором теплового насоса и водяным контуром котла-утилизатора и выполнена с обводным трубопроводом, а газовая рубашка бака-аккумулятора подсоединена к выхлопному трубопроводу дизеля после котла-утилизатора и последний выполнен с топочной камерой в газовом тракте и перепускным газовым каналом.

Недостатком известных устройств является небольшой КПД, поскольку утилизируется малая часть тепла выхлопных газов, большие габариты и масса составных частей, а поэтому невысокая экономичность, токсичность выхлопных газов, выбрасываемых в атмосферу.

Целью изобретения является повышение экономичности путем более полного использования тепла выхлопных газов, снижение габаритов и массы.

Установка для автономного теплоснабжения, содержащая дизель, теплообменные аппараты, установленные в контуры жидкостного охлаждения и смазки дизеля, газожидкостный теплообменник с впускным и выпускным патрубками, соединенный газовым трактом с выхлопным трубопроводом дизеля и водяным контуром с внешней тепловой сетью, снабжена дополнительным газожидкостным теплообменником, соеди- ненным газовым трактом с выпускным газовым патрубком газожидкостного теплообменника, а водяным контуром - к обратному трубопроводу внешней тепловой сети, газотурбинной установкой с камерой сгорания, трубопроводом и насосом подачи конденсата выхлопных газов из дополнительного газожидкостного теплообменника в камеру сгорания газотурбинной установки, причем трубопровод выпуска отработанных газов газотурбинной установки соединен с впускным патрубком газожидкостного теплообменника. Так как сжигается конденсат выхлопных газов, то снижается их токсичность.

На чертеже представлена схема предлагаемой установки.

В систему смазки и охлаждения дизеля 1 включены водомасляный 2 и водоводяной 3 теплообменники, а выхлопной тракт дизеля подключен к газовому тракту основного газожидкостного теплообменника 4, выпускной газовый патрубок которого соединен с впускным газовым патрубком дополнительного газожидкостного теплообменника 5. Газотурбинная установка содержит камеру сгорания 6, турбину 7 и компрессор 8. Теплообменник 5 соединен трубопроводом 9 для подачи конденсата выхлопных газов в камеру сгорания и включает в себя насос 10. Выпускной трубопровод отработанных газов газотурбинной установки соединен с газовпускным патрубком основного газожид- костного теплообменника. Водяным контуром всех теплообменников является вода, подводимая из внешней тепловой сети, которая проходит последовательно через теплообменные аппараты 5, 2, 3 и 4.

Установка работает следующим образом.

Выхлопные газы из дизеля 1 поступают в газожидкостный теплообменник 4, где их тепло передается воде, предварительно подогретой в водомасляном 2 и водоводяном теплообменнике 3. После этого нагретая вода используется в системе теплоснабжения. Температура газов снижается при выходе из теплообменника 4 до величины, немного большей температуры конденсации. После этого выхлопные газы проходят через дополнительный теплообменник 5, где охлаждаются холодной водой, поступающей из сети теплоснабжения, а после прохождения теплообменника 5 поступающей в водяной контур теплообменника 2. В теплообменнике 5 температура газов снижается до величины, меньшей температуры конденсации паров воды и масел, содержащихся в выхлопных газах. Конденсат из теплообменника 5 через трубопровод 9 с помощью топливного насоса 10 поступает в камеру сгорания газотурбинной установки 6, где сжигается, а очищенные выхлопные газы удаляются в атмосферу. Выхлопные газы из камеры сгорания поступают в турбину турбокомпрессора 7, заставляя его вал вращаться и с помощью компрессора 8 засасывать воздух из атмосферы в камеру сгорания. После турбины горячие газы поступают на вход теплообменника 4, где смешиваются с выхлопными газами дизеля и участвуют в дальнейшем тепловом процессе. Камера сгорания оснащена также системой автономного снабжения топливом и запуска (не показаны).

При больших оборотах дизеля температура выхлопных газов высока, при этом обеспечивается тепловой поток, достаточный для потребителя, и газотурбинная установка используется только в качестве утилизатора газов, повышая при этом КПД установки. Подача топлива в этом случае в камеру сгорания не производится. При снижении оборотов дизеля в работе его на холостых оборотах в камеру подается топливо, при этом обеспечиваются высокая температура и большое количество выхлопных газов, достигается постоянство теплового потока установки.

Газотурбинная установка может быть использована для запуска и постоянного подогрева неработающего дизеля.

При этом запуск турбины производится системой автозапуска, а выхлопные газы из камеры сгорания, поступая в теплообменники 4 и 5, обеспечивают подогрев воды в рабочей магистрали, которая используется для теплоснабжения (при выходе из теплообменника 4) и для подогрева масла и охлаждающей жидкости дизеля (при выходе из теплообменника 5). (56) Авторское свидетельство СССР N 1537865, кл. F 02 G 5/04, 1987.

Авторское свидетельство СССР N 1495483, кл. F 02 G 5/00, 1987.

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ АВТОНОМНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ, содержащая дизель, теплообменные аппараты, установленные в контуре жидкостного охлаждения и смазки дизеля, газожидкостный теплообменник с впускным и выпускным патрубками, соединенный газовым трактом с выхлопным трубопроводом дизеля и водяным контуром с внешней тепловой сетью, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности установки путем более полного использования тепла выхлопных газов, а также снижения габаритов и массы, она снабжена дополнительным газожидкостным теплообменником, соединенным газовым трактом с выпускным газовым патрубком газожидкостного теплообменника, а водяным контуром с обратным трубопроводом внешней тепловой сети, газотурбинной установкой с камерой сгорания, трубопроводом и насосом подачи конденсата выхлопным газом из дополнительного газожидкостного теплообменника в камеру сгорания газотурбинной установки, причем трубопровод выпуска отработанных газов газотурбинной установки соединен с впускным патрубком газожидкостного теплообменника.

РИСУНКИ

Рисунок 1