Комбинированная система для одновременного производства тепловой и электрической энергии на основе водогрейной котельной установки

Изобретение относится к области теплоэнергетики, предназначено для одновременной выработки тепла и электроэнергии и может быть использовано для модернизации существующих котельных в мини-ТЭЦ. Горячая вода из котла 1 по системе теплоснабжения 2 с помощью сетевого насоса 3 подается к потребителю 4. Дымовые газы удаляются от котла 1 по дымоходу 5, внутри которого расположен теплообменник 17 промежуточного контура подогрева 15. Промежуточный теплоноситель нагревается от дымовых газов и с помощью компрессора 16 подается в нагреватель 7 двигателя Стирлинга 6, где передает теплоту уходящих газов газообразному рабочему телу двигателя Стирлинга 6. Полученную высокотемпературную теплоту двигатель Стирлинга 6 преобразует в механическую энергию, с помощью которой приводится в работу электрогенератор 11, с получением электрической энергии. Для охлаждения двигателя Стирлинга 6 через его холодильник проходит линия подпиточной воды 9, подача которой обеспечивается насосом 10. Изобретение позволяет обеспечить выработку дополнительной электрической энергии, снизить стоимость и повысить эффективность теплоэнергетической системы при переводе водогрейной котельной в мини-ТЭЦ. 1 ил.

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, предназначено для одновременной выработки тепла и электроэнергии и может быть использовано для модернизации существующих котельных в мини-ТЭЦ.

Известно устройство двигателя с внешним подводом теплоты, работающим по циклу Стирлинга (двигатель Стирлинга), состоящего из нагревателя, регенератора, холодильника и поршневой группы (Батырев А.Н., Кошеваров В.Д., Лейкин О.Ю. Корабельные ядерные энергетические установки зарубежных стран. - СПб.: Судостроение, 1994, стр.205).

Известна принципиальная схема пароводяной котельной с использованием теплоты уходящих газов, состоящей из парового котла, экономайзера для подогрева сетевой воды, паровой турбины с компрессором для дымовых уходящих газов на одном валу, линии потребителя пара, конденсатора пара, линии конденсата и циркуляционного насоса (Бузников Е.Ф., Верес А.А., Грибов В.Б. Пароводогрейные котлы для электростанций и котельных. М.: Энергоатомиздат, 1989, стр.160-162). Однако теплота уходящих дымовых газов не используется для выработки дополнительной электрической энергии.

Известна принципиальная схема водогрейной котельной, состоящей из водогрейного котла, системы теплоснабжения потребителей с сетевым насосом и линии подпиточной воды (Борщов Д.Я. Устройство и эксплуатация отопительных котельных малой мощности. М.: Стройиздат, 1982, стр.10-11). Однако в водогрейных котельных теплота уходящих дымовых газов не используется для выработки дополнительной электрической энергии.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в выработке дополнительной электрической энергии, снижении стоимости и повышении эффективности теплоэнергетической системы при переводе водогрейной котельной в мини-ТЭЦ.

Для достижения данного технического результата комбинированная система для одновременного производства тепловой и электрической энергии на основе водогрейной котельной установки, состоящая из водогрейного котла, системы теплоснабжения потребителей с сетевым насосом и линии подпиточной воды, снабжена двигателем Стерлинга с электрогенератором на одном валу, промежуточным контуром подогрева, состоящим из компрессора и теплообменника, расположенного в дымоходе котельной установке, при этом промежуточный контур проходит через нагреватель двигателя Стерлинга, а линия подпиточной воды проходит через холодильник двигателя Стирлинга.

Введение в состав комбинированной системы для одновременного производства тепловой и электрической энергии на основе водогрейной котельной установки двигателя Стирлинга с электрогенератором и промежуточного контура подогрева, передающего теплоту дымовых газов двигателю Стирлинга, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности перевода водогрейной котельной в мини-ТЭЦ за счет использования теплоты дымовых газов для привода двигателя Стирлинга и выработки электроэнергии.

На чертеже изображена комбинированная система для одновременного производства тепловой и электрической энергии на основе водогрейной котельной установки.

Комбинированная система для одновременного производства тепловой и электрической энергии включает в себя водогрейный котел 1, систему теплоснабжения 2 с сетевым насосом 3, потребителя тепла 4, дымоход 5 котельной установки 1, двигатель Стирлинга 6 с нагревателем 7 и холодильником 8. Через холодильник 8 двигателя Стирлинга 6 проходит линия подпиточной воды 9 с насосом 10. На одном валу с двигателем Стирлинга 6 установлен электрогенератор 11. Для регулирования расхода воды через холодильник 8 двигателя Стирлинга 7 на линии 9 и перемычке 12 размещены соответственно вентили 13 и 14.

Через нагреватель 7 двигателя Стирлинга 6 проходит промежуточный контур подогрева 15, состоящий из компрессора 16 и теплообменника 17, расположенного в дымоходе 5 котельной установке 1.

Комбинированная система для одновременного производства тепловой и электрической энергии на основе водогрейной котельной установки работает следующим образом.

Горячая вода из котла 1 по системе теплоснабжения 2 с помощью сетевого насоса 3 подается к потребителю 4. Дымовые газы удаляются от котла 1 по дымоходу 5, внутри которого расположен теплообменник 17 промежуточного контура подогрева 15. В теплообменнике 17 за счет теплообмена между уходящими дымовыми газами и промежуточным теплоносителем (например, гелием), теплоноситель нагревается и с помощью компрессора 16 подается в нагреватель 7 двигателя Стирлинга 6. В нагревателе 7 промежуточный теплоноситель контура 15 через теплообменную поверхность передает теплоту уходящих газов газообразному рабочему телу двигателя Стирлинга 6. Полученную высокотемпературную теплоту двигатель Стирлинга 6 преобразует в механическую энергию, с помощью которой приводится в работу электрогенератор 11, с получением электрической энергии. Для охлаждения двигателя Стирлинга 6 через его холодильник проходит линия подпиточной воды 9, подача которой обеспечивается насосом 10. Для регулирования расхода воды через холодильник 8 двигателя Стирлинга 6 на линии 9 и перемычке 12 размещены соответственно вентили 13 и 14.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:

1. Батырев А.Н., Кошеваров В.Д., Лейкин О.Ю. Корабельные ядерные энергетические установки зарубежных стран. - СПб: Судостроение, 1994, стр.205.

2. Бузников Е.Ф., Верес А.А., Грибов В.Б. Пароводогрейные котлы для электростанций и котельных. М.: Энергоатомиздат, 1989, стр.160-162).

3. Борщов Д.Я. Устройство и эксплуатация отопительных котельных малой мощности. М.: Стройиздат, 1982, стр.10-11 (прототип).

Комбинированная система для одновременного производства тепловой и электрической энергии на основе водогрейной котельной установки, состоящая из водогрейного котла, системы теплоснабжения потребителей с сетевым насосом и линии подпиточной воды, отличающаяся тем, что снабжена двигателем Стирлинга с электрогенератором на одном валу, промежуточным контуром подогрева, состоящим из компрессора и теплообменника, расположенного в дымоходе котельной установки, при этом промежуточный контур проходит через нагреватель двигателя Стирлинга, а линия подпиточной воды проходит через холодильник двигателя Стирлинга.