Газоводяной теплообменник с защитой от низкотемпературной коррозии с газовой стороны

Изобретение предназначено для нагрева воды и может быть использовано в парогазовых энергетических установках, водогрейных котлах, промышленных утилизационных установках. Теплообменник содержит теплообменную поверхность, трубопровод подачи холодной воды на его вход и средство повышения температуры холодной воды на входе до значения, превышающего точку росы водяных паров в греющих газах. Теплообменная поверхность разделена, по меньшей мере, на две последовательно включенные по воде секции. Теплообменник снабжен байпасным трубопроводом для подмешивания холодной воды по каскадной схеме, кроме первой, во все секции. Средство повышения температуры холодной воды выполнено в виде водо-водяного преднагревателя холодной воды, подключенного по греющей среде к выходу горячей воды из последней секции теплообменной поверхности. Изобретение обеспечивает защиту газоводяных теплообменников от низкотемпературной коррозии с газовой стороны. 1 ил.

 

Изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано в водогрейных котлах, водогрейных промышленных котлах-утилизаторах, в газовых подогревателях конденсата, сетевой и подпиточной воды котлов-утилизаторов, устанавливаемых за газовыми турбинами и дизельными двигателями, и т.п. для защиты газоводяных теплообменников от низкотемпературной коррозии с газовой стороны, возникающей в результате конденсации на холодной теплообменной поверхности содержащихся в дымовых газах водяных паров, при номинальной мощности, а также для обеспечения заданного закона изменения температуры воды на выходе из теплообменника при снижении его тепловой мощности.

Известен газоводяной теплообменник, содержащий теплообменную поверхность, трубопровод подачи в теплообменник холодной воды и средство повышения температуры холодной воды на входе в теплообменник до значения, превышающего точку росы водяных паров в греющих газах ([1] - аналог). Средство повышения температуры холодной воды на входе в теплообменник согласно [1] выполнено в виде снабженного насосом рециркуляционного трубопровода, соединяющего выход горячей воды теплообменника с трубопроводом холодной воды. Теплообменник представляет собой водогрейный котел, снабженный экономайзером, включенным в рециркуляционный контур, причем рециркуляционный трубопровод нагретой в водогрейном котле воды подключен на вход водяного экономайзера.

Недостатками известного теплообменника [1] являются необходимость применения рециркуляционного насоса большей производительности, значительные затраты энергии на создание расхода рециркуляции, необходимого для нагрева поступающей в котел воды до безопасной по условиям низкотемпературной коррозии температуры.

Известен наиболее близкий по назначению и достигаемому эффекту газоводяной теплообменник, содержащий разделенную по меньшей мере на две последовательно включенные по воде секции теплообменную поверхность, трубопровод подачи холодной воды в первую секцию, байпасный трубопровод для подмешивания холодной воды по каскадной схеме во все остальные секции и средство повышения температуры холодной воды на входе в первую из упомянутых секций до значения, превышающего точку росы водяных паров в греющих газах ([2] - прототип). Средство повышения температуры холодной воды согласно [2] так же, как в [1], представляет собой снабженный насосом рециркуляционный трубопровод. За счет уменьшения количества рециркулируемой воды в результате подмешивания холодной воды во все секции теплообменной поверхности техническое решение [2] позволяет уменьшить затраты энергии на рециркуляцию, но не может исключить полностью потребность в рециркуляционном насосе.

Достигаемым результатом изобретения является полное устранение необходимости в циркуляционном насосе с соответственно полным устранением капитальных затрат на его приобретение и эксплуатационных энергетических затрат на привод насоса.

Получение указанного результата обеспечивается тем, что в газоводяном теплообменнике, содержащем разделенную по меньшей мере на две последовательно включенные по воде секции теплообменную поверхность, трубопровод подачи холодной воды в первую секцию, байпасный трубопровод для подмешивания холодной воды по каскадной схеме во все остальные секции и средство повышения температуры холодной воды на входе в первую из упомянутых секций до значения, превышающего точку росы водяных паров в греющих газах, согласно изобретению упомянутое средство выполнено в виде водо-водяного преднагревателя холодной воды, подключенного по греющей среде к выходу горячей воды из последней секции теплообменной поверхности.

На чертеже в качестве примера изображена схема включения газоводяного теплообменника (газового подогревателя конденсата) согласно изобретению по нагреваемой стороне (по воде) и греющей стороне (дымовым газам).

Теплообменник в частном случае содержит четыре трубные секции 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 теплообменной поверхности, соединенные последовательно по воде линиями 2 основного потока конденсата и омываемые параллельно потоком 3 дымовых газов, трубопровод 4 подачи холодной воды в первую секцию 1.1, байпасный трубопровод 5 для подмешивания холодной воды по каскадной схеме во все остальные секции 1.2-1.4 и средство повышения температуры холодной воды на входе в первую секцию 1.1 до значения, превышающего точку росы водяных паров в греющих газах (в данном примере 60°С), причем упомянутое средство выполнено в виде водо-водяного преднагревателя 6 холодной воды, подключенного по греющей среде линией 7 к выходу горячей воды из последней секции 1.4 теплообменной поверхности, а по нагреваемой среде - в рассечку трубопровода 4 подачи холодной воды в первую секцию 1.1. Линии 4 и 5 подключены к общему подающему трубопроводу 8 холодной воды, снабженному насосом 9.

Работа газоводяного теплообменника согласно изобретению осуществляется следующим образом. Насосом 9 холодная вода (конденсат) нагнетается по трубопроводу 4 в преднагреватель 6, после которого, нагретая до безопасной по условиям коррозии температуры (в данном примере до 60°С), она поступает на вход первой секции 1.1 теплообменной поверхности газового подогревателя конденсата. Пройдя последовательно секции 1.1-1.4 теплообменной поверхности подогревателя, горячий конденсат в качестве греющей среды подается в преднагреватель 6, после охлаждения в котором до температуры 160°С поступает к потребителю. Часть холодного конденсата по трубопроводу 5 по каскадной схеме подмешивается на вход каждой из секций 1.2-1.4.

Таким образом, согласно изобретению по всему тракту нагрева конденсата его температура превышает на заданную величину температуру точки росы водяных паров в дымовых (греющих) газах, что обеспечивает защиту теплообменной поверхности от низкотемпературной коррозии с газовой стороны без необходимости применения рециркуляционного насоса. Это сокращает расход энергии и повышает надежность работы теплообменника.

Источники информации:

1. Авторское свидетельство СССР №1390489, 4 F 24 H 1/00, 1986.

2. Заявка №2003111636 от 25.04.2003 на выдачу патента РФ на полезную модель.

Газоводяной теплообменник, содержащий теплообменную поверхность, трубопровод подачи холодной воды на его вход и средство повышения температуры холодной воды на входе до значения, превышающего температуру точки росы водяных паров в греющих газах, отличающийся тем, что теплообменная поверхность разделена, по меньшей мере, на две последовательно включенные по воде секции, теплообменник снабжен байпасным трубопроводом для подмешивания холодной воды по каскадной схеме, кроме первой, во все секции, а упомянутое средство выполнено в виде водо-водяного преднагревателя холодной воды, подключенного по греющей среде к выходу горячей воды из последней секции теплообменной поверхности.