Установка для автономного теплоснабжения

 

Использование: в машиностроении, а именно в двигателестроении и, в частности для получения тепловой энергии. Сущность изобретения: установка содержит дизель 1, теплообменники 2 и 3, включенные в контуры смазки и охлаждения дизеля, газожидкостные теплообменники 4 и 3, соединенные газовым трактом с выходным трактом дизеля, газотурбинную установку, состоящую из камеры сгорания 60 турбины 7 и компрессора 8. Теплообменник 5 соединен с камерой сгорания трубопроводом для перекачки конденсата отработанных газов 9 с включенным в него насосом 10. Выход отработанных газов соединен с газовым трактом теплообменника 4. Водяной контур 11 проходит последовательно через теплообменники 5, 2, 3 и 4. Увлажнитель выхлопных газов 12 включен в газовый тракт между теплообменниками 4 и 5, а компрессор 13 - в газовый тракт после теплообменника 5. Бак-аккумулятор 14 соединен впускным патрубком с обратным трубопроводом внешней тепловой сети, выпускным - с водяным трактом теплообменников, а дополнительным контуром 15 с запорными устройствами - с водяным трактом теплообменников 2 и 3. 1 ил.

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

Известна система автономного теплоснабжения (авт. св. СССР, N 1495483, кл. F 02 G 5/00), 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 с перепускным газовым каналом.

Наиболее близкой к предлагаемой установке является установка для автономного теплоснабжения (авт. св. N 129679), содержащая дизель, теплообменные аппараты, включенные в контуры жидкостного охлаждения и смазки дизеля, газожидкостный теплообменник, присоединенный к выхлопному трубопроводу дизеля, а водным контуром к внешней тепловой сети; газотурбинную установку, выходным трактом подключенную к газовпускному тракту основного газожидкостного теплообменника, трубопровод с установленным на нем насосом, бак аккумулятор.

Недостатком известных устройств является недостаточная очистка выхлопных газов и невысокая экономичность.

Технической задачей изобретения является улучшение очистки выхлопных газов и повышение экономичности установки.

Предлагаемая установка, содержащая дизель, теплообменные аппараты, включенные в системы охлаждения и смазки дизеля, газожидкостные теплообменники, последовательно подключенные газовым трактом к выхлопному трубопроводу дизеля, а водяным контуром к внешней тепловой сети, газотурбинную установку, выходным газовым трактом подключенную к газовпускному патрубку основного газожидкостного теплообменника, трубопровод и насос для подачи конденсата выхлопных газов в камеру сгорания газотурбинной установки, снабжена увлажнителем выхлопных газов, включенным в газовый тракт между газожидкостными теплообменниками, компрессором для отсоса выхлопных газов, баком аккумулятором, соединенным входным патрубком с обратным трубопроводом внешней тепловой сети, а выходным с водяным трактом теплообменников, причем бак аккумулятор соединен дополнительным контуром с запорными устройствами с водяным контуром теплообменников, включенных в системы смазки и охлаждения дизеля.

На чертеже представлена схема предлагаемой установки.

В систему смазки и охлаждения дизеля 1 включены водомасляный 2 и водоводяной 3 теплообменники, а к выхлопному тракту дизеля подключены последовательно газожидкостные теплообменники 4 и 5. Газотурбинная установка, содержащая камеру сгорания 6, турбину 7 и компрессор 8, соединена выпускным трубопроводом отработанных газов с газовыпускным патрубком основного газожидкостного теплообменника. Теплообменник 5 соединен трубопроводом 9, в который включен насос для откачки конденсата выхлопных газов 10, с камерой сгорания. Водяной контур 11 проходит через теплообменники 5, 2, 3 и 4.

Увлажнитель выхлопных газов 12 включен в газовый тракт между газожидкостными теплообменниками 4 и 5, а компрессор 13 с газовым трактом после теплообменника 5. Бак аккумулятор 14 соединен впускным патрубком с обратным трубопроводом внешней тепловой сети, выпускным с водяным трактом теплообменников, а дополнительным контуром 15 с запорными устройствами с водяным трактом теплообменников 2 и 3.

Установка работает следующим образом.

Выхлопные газы из дизеля 1 поступают в газожидкостный теплообменник 4, где их тепло передается воде, предварительно подогретой в водомасляном 2 - водоводяном теплообменнике 3. После чего нагретая воды используется в системе теплоснабжения. Температура газов снижается при выходе из теплообменника 4 до величины, немного большей температуры конденсации. После этого они проходят через увлажнитель 12, где температура их еще понижается и частично начинается конденсация. Вода в увлажнитель поступает из контура 11. Из увлажнителя капельки конденсата и 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 и конденсация паров воды и масел, содержащихся в выхлопных газах, становится интенсивной. 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, засасываемые компрессором 13, удаляются в атмосферу.

Выхлопные газы из камеры сгорания поступают в турбину турбокомпрессора 7, заставляя его вал вращаться, и с помощью компрессора 8 засасывается 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. Подача топлива в этом случае в камеру сгорания не производится. При снижении оборотов дизеля и работе его на холостых оборотах в камеру подается топливо, при этом обеспечивается 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 помощи бака аккумулятора 14 через дополнительный контур с запорными устройствами 15 обеспечивается увеличение отдачи тепла непосредственно от дизеля, а при его остановке и запуске он может также использоваться для подогрева масла и охлаждающей жидкости.

Формула изобретения

Установка для автономного теплоснабжения, содержащая дизель, теплообменные аппараты, включенные в системы охлаждения и смазки дизеля, газожидкостные основной и дополнительный теплообменники, последовательно подключенные водяным контуром к внешней тепловой сети, газотурбинную установку, выходным газовым трактом подключенную к газовпускному тракту основного газожидкостного теплообменника, трубопровод с установленным на нем насосом, бак-аккумулятор, отличающаяся тем, что она снабжена компрессором для отсоса выхлопных газов, увлажнителем выхлопных газов, установленным в газовый контур между основным и дополнительным газожидкостными теплообменниками, последние газовым трактом подключены к выхлопному тракту дизеля, газотурбинная установка снабжена камерой сгорания, соединенной для подачи в нее выхлопных газов трубопроводом с насосом с основным газожидкостным теплообменником, а бак-аккумулятор включен в водяной контур и соединен дополнительным контуром с запорным устройством с водяным контуром теплообменных аппаратов, включенных в системы охлаждения и смазки дизеля.

РИСУНКИ

Рисунок 1