Установка утилизации теплоты уходящих газов

 

Использование: изобретение относится к использованию вторичных энергоресурсов в теплоэнергетике. Сущность изобретения: установка утилизации, содержащая паросиловую установку, снабжена тепловым насосом с газодвигательным приводом компрессора и двухполостным теплообменником-утилизатором. Испаритель теплового насоса подключен к газоходу паросиловой установки, конденсатор теплового насоса - к трубопроводу подачи воды среднего температурного потенциала, а теплообменник-утилизатор одной полостью - к трубопроводу подачи воды высокого температурного потенциала, а другой - к магистрали, соединяющей газодвигательный привод компрессора теплового насоса с газоходом сброса газов паросиловой установки. 1 ил.

Изобретение относится к использованию вторичных энергоресурсов в теплоэнергетике и может быть использовано в газовых котельных с контактными экономайзерами как с промышленными, так и с энергетическими котлами.

Известны конструкции устанавливаемых за котлом контактных аппаратов с целью глубокой утилизации теплоты уходящих газов. Использование таких аппаратов позволяет снизить температуру уходящих газов до 40-50^оС. Дальнейшее снижение температуры уходящих газов ограничено при сжигании сернистых топлив с избытком воздуха 1,1-1,2 низкой температурой точке насоса 45-50^оС. Такое ограничение низкой температурной точки росы может быть снято повышением давления уходящих газов выше атмосферного.

Известна установка утилизации теплоты уходящих газов, состоящая из контактного экономайзера, установленного после котла, компрессора для дымовых газов, турбодетандoра-расширителя дымовых газов, теплообменников в газоходе, работающих под давлением, приводной паровой противодавленческой турбины и сетевых теплообменников этой турбины.

Недостатком такой установки является ее сложность и зависимость работы приводной противодавленческой турбины от наличия теплового потребителя.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является установка утилизации теплоты уходящих газов, содержащая котел, контактный экономайзер, деаэратор с питательным насосом, химическую очистку воды, трубопроводы, соединяющие элементы тепловой схемы, газоходы.

Недостатком такой установки является утилизация только части дымовых газов, проходящих через контактный экономайзер. Другая часть горячего газа должна отводится мимо контактного экономайзера для поддержания температуры газа перед трубой выше температуры точки росы. С этой же целью ограничено охлаждение газа в контактном экономайзере температурой 40-50^оС. К недостаткам можно отнести и достижение температуры горячей воды в контуре утилизации только до среднего температурного потенциала, ≈ 40-50^оС.

Целью изобретения является повышение степени утилизации и обеспечение потребителей водой трех температурных потенциалов.

Поставленная цель достигается тем, что установка утилизации теплоты уходящих газов, содержащая паросиловую установку, включающую паросиловой котел, контактный экономайзер и газоход сброса газов в дымовую трубу, установку химической очистки воды и трубопровод подачи температурного потенциала потребителю, проходящий через экономайзер паросиловой установки, снабжена тепловым насосом с газодвигательным приводом компрессора, трубопроводами подачи воды среднего и высокотемпературного потенциалов потребителю и двухполостным теплообменником-утилизатором, причем испаритель теплового насоса подключен к газоходу паросиловой установки, конденсатор теплового насоса к трубопроводу подачи воды среднего температурного потенциала, а теплообменник-утилизатор одной полостью к трубопроводу подачи воды высокого температурного потенциала, а другой к магистрали, соединяющей газодвигательный привод компрессора теплового насоса с газоходом сброса газов паросиловой установки.

На чертеже показана предлагаемая установка.

Установка содержит паровой котел 1, деаэратор 2, РОУ 3, потребитель 4 пара, контактный экономайзер 5, входная водяная сторона которого трубопроводом 6 соединена с химической очисткой воды 7, а выходная трубопроводом 8 с запорной арматурой 9 подсоединена к потребителю 10 горячей воды низкого потенциала (≈55^оС). Паровой котел 1 газоходом 11 сброса газов паросиловой установки через экономайзер 5 и шибер 12 подключен к дымовой трубе 13. Установка также содержит тепловой насос с испарителем 14, конденсатором 15, компрессором 16 с газодвигательным приводом 17, выхлопной патрубок которого магистралью 18 через одну из полостей двухполостного теплообменника-утилизатора 19 выхлопных газов подсоединен к дымовой трубе 13. Газоходы 20 и 21 с шиберами 21 и 23 подсоединены к газовой стороне испарителя 14 и газоходу 11 сброса газов, а выходной патрубок конденсатора 15 трубопроводом 24 с запорной арматурой 25 подсоединен к трубопроводу 8, выходной патрубок трубопроводом 26 с запорной арматурой 27 к потребителю 28 горячей воды среднего (≈ 70^оС) температурного потенциала и трубопроводом 29 с запорной арматурой 30 через вторую полость двухполостного теплобменника-утилизатора 19 к потребителю 31 горячей воды высокого (≈ 130^оС) потенциала. Трубопровод 32 возврата конденсатора тепловых потребителей 4, 10, 28 и 31 подсоединен вместе с подпиткой 33 к всасу насоса ХОВ 34.

Установка работает следующим образом.

Режим максимальной утилизации теплоты уходящих газов из котла газов. Подпиточная вода по трубопроводу 33 и конденсат, возвратившийся по трубопроводу 32 от тепловых потребителей 4, 10, 28 и 31, подаются на всас насоса 34 и далее через ХОВ 7 по трубопроводу 6 к контактному экономайзеру 5, где нагревается за счет уходящих газов котла 1. Нагретая до температуры ≈ 55^оС вода после контактного экономайзера по трубопроводу 9 подается к тепловому потребителю 10. Охлажденные газы по газоходу 21 поступают к испарителю 14, отдают свое тепло в контур рабочего тела теплового насоса и по газоходу 20 и далее по газоходу сброса газов паросиловой установки 11 сбрасывается в дымовую трубу. Часть воды после контактного экономайзера 5 по трубопроводу 24 подается в конденсатор 15, где за счет теплоты рабочего тела теплового насоса нагревается до температуры ≈ 70^оС и поступает к тепловому потребителю 28, а другой частью по трубопроводу 29 поступает в двухполостной теплообменник-утилизатор 19, где за счет теплоты отбросных газов привода 17 нагревается до температуры ≈ 130^оС и подается тепловому потребителю 31. Охлажденные в двухполостном теплообменнике-утилизаторе 19 газы по магистрали 18 поступают в дымовую трубу 13. За счет оставшейся теплоты отбросных после привода газов общая температура газов перед дымовой трубой будет выше температуры точки росы.

В этом режиме запорная арматура и шибера (9, 25, 23, 22, 27 и 30) открыты, а (12) закрыта.

Режим остановки теплового насоса.

Уходящие после котла 1 газы проходят через контактный экономайзер 5 и по газоходу сброса газов паросиловой турбины 11 сбрасываются в дымовую трубу 13. Вода после ХОВ 7 по трубопроводу 6 подается в контактный экономайзер 5, нагревается и всем потоком по трубопроводу 8 подается к потребителю 10. Для поддержания температуры газов выше точки росы часть газа обводится мимо контактного экономайзера 5.

В этом режиме запорная арматура и шибера (8 и 12) открыты, а (25, 23, 22, 27 и 30) закрыты.

Таким образом, применение теплового насоса в системе использования теплоты уходящих газов котельной с контактными экономайзерами повышает степень утилизации теплоты уходящих газов и позволяет получить горячую воду еще двух температурных потенциалов, а газодвигательный привод компрессора теплового насоса с использованием теплоты отбросных газов этого привода позволяет получить еще одну ступень подогрева воды и заметно повысить эффективность использования топлива в котельной по сравнению с промышленными котельными при получении того же количества и тех же параметров отпускаемой теплоты.

Формула изобретения

УСТАНОВКА УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ УХОДЯЩИХ ГАЗОВ, содержащая паросиловую установку, включающую паровой котел, контактный экономайзер и газоход сброса газов в дымовую трубу, установку химической очистки воды и трубопровод подачи воды низкого температурного потенциала потребителю, проходящий через экономайзер паросиловой установки, отличающаяся тем, что, с целью повышения степени утилизации и обеспечения потребителя водой трех температурных потенциалов, установка снабжена тепловым насосом с газодвигательным приводом компрессора, трубопроводами подачи воды среднего и высокого температурного потенциала потребителю и двухполостным теплообменником-утилизатором, причем испаритель теплового насоса подключен к газоходу паросиловой установки, конденсатор теплового насоса к трубопроводу подачи воды среднего температурного потенциала, а теплообменник-утилизатор одной полостью к трубопроводу подачи воды высокого температурного потенциала, а другой к магистрали, соединяющей газодвигательный привод компрессора теплового насоса с газоходом сброса газов паросиловой установки.

РИСУНКИ

Рисунок 1