Способ и установка для рекуперации тепла из зольного остатка
Настоящее изобретение относится к способу рекуперации тепла из зольного остатка от процесса горения, который содержит по меньшей мере следующие этапы: подачу топлива и воздуха для горения в печь для сжигания топлива для выработки тепловой энергии, производя пар или горячую воду в котельной установке, так что образуются топочные газы и зольный остаток. Затем выгружают зольный остаток из печи, рекуперируют тепло из топочных газов и зольного остатка, выгружаемого из печи. Затем тепло из зольного остатка, выгружаемого из печи, рекуперируют в контур охлаждения зольного остатка и осуществляют теплопередачу от контура охлаждения зольного остатка к контуру нагревания воздуха для горения. При этом теплообменник располагают в контуре нагревания воздуха для горения для предварительного нагрева воздуха для горения с помощью теплообменника. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.
Настоящее изобретение относится к способу и установке для рекуперации тепла из зольного остатка от процесса горения, выполняемого в устройстве для горения, из которого зольный остаток удаляют при высокой температуре. Настоящее изобретение, в частности, применимо к котлам с кипящим слоем, котлам с псевдоожиженным слоем и котлам с циркулирующим псевдоожиженным слоем.
Обычная котельная установка предшествующего уровня техники состоит из печи, в которую вводят топливо, материал слоя и воздух для горения. При горении топлива вырабатывается тепло и образуются как зольный остаток, так и топочные газы. Топочные газы уносятся к сепаратору, который отделяет твердые частицы от газов и возвращает твердые частицы обратно в печь. И печь, и сепаратор обеспечены теплообменными поверхностями, содержащими кипятильные или пароотводящие трубы, чтобы аккумулировать тепло от топочных газов и твердых частиц, перемещающихся в котле. Топочные газы уносятся из сепаратора к дополнительным устройствам рекуперации тепла, таким как перегреватели или подогреватели, в которых тепло, все еще имеющееся в топочных газах, используется для того, чтобы дополнительно нагревать пар. Тепло передается в использование, как например для того, чтобы вырабатывать электроэнергию посредством паровых турбин и генераторов, в форме пара высокой температуры. После перегревателей и подогревателей топочные газы протекают через экономайзер, который снова аккумулирует тепло от топочных газов для подаваемой воды котла, то есть воды или конденсата, который возвращается в котел после использования, например, из турбин. Чаще всего заключительный этап аккумулирования тепла от топочных газов происходит в подогревателе воздуха для горения, в котором тепло топочных газов используется для нагревания воздуха, используемого в качестве воздуха для горения в печи. Подогреватель обычно представляет собой вращающийся или трубчатый подогреватель. За подогревателем воздуха для горения на пути движения топочных газов следует электростатический фильтр/пылеуловитель, который отделяет любые твердые частицы, остающиеся в топочных газах, прежде чем топочные газы будут выпущены в атмосферу посредством дымососа через дымоход.
Введение подаваемой воды котла в экономайзер обычно происходит, как уже было упомянуто выше, после использования в паровых турбинах и конденсаторе, выполненном дальше по потоку от паровых турбин. Конденсат сначала нагревается паром, выделяемым из паровых турбин, посредством одного или более подогревателей низкого давления, пока конденсат не вводится в емкость для подаваемой воды, которая используется для деаэрации воды и иногда для дополнительного нагрева воды до нагнетания ее к экономайзеру. Подаваемая вода, нагнетаемая из емкости для подаваемой воды посредством насоса, дополнительно может нагреваться посредством подогревателя высокого давления до ее поступления в экономайзер.
Нижняя часть печи обеспечена сеткой для введения в печь дымового или суспендирующего или псевдоожижающего газа, называемого первичным воздухом или воздухом для горения, и для удаления из печи золы и других отходов. Общее название для материала, выгружаемого из печи котла через сетку, называется зольным остатком. Он содержит негорящий материал, шлак, несгоревшие частицы топлива и т.д. Обычно зольный остаток выгружают в заполненный водой желоб или на конвейеры с водяным или воздушным охлаждением, на которых он охлаждается. Затем охлажденный зольный остаток удаляют с предприятия, направляя в отвал, или иногда используют в качестве строительного материала.
Таким образом, в общепринятых котлах предшествующего уровня техники потеря тепловой энергии при выгрузке зольного остатка образует существенную часть потерь котла. Она бывает даже больше с некоторыми видами топлива с высоким содержанием золы, то есть там, где предполагаемое содержание зольного остатка, образующегося при сжигании топлива, высокое или когда имеется потребность удалять или выполнять циркулирование крупного или иначе несоответствующего материала слоя из печи. Причина большой потери энергии состоит в том, что зольный остаток, подлежащий удалению из печи, имеет высокую температуру, обычно составляющую приблизительно 700-800°С. Например, если зольный остаток вытекает из котла со скоростью 10 кг/с при температуре 725°С, если использовать опорную температуру 25°С и теплоемкость для золы 1 кДж/кг, при выгрузке зольного остатка можно ожидать потери энергии, составляющей 7 МВт.
Однако в предшествующем уровне техники известна пара систем, в которых рекуперируется некоторая часть тепла зольного остатка. В EP-BI-0471055 обсуждается котельная установка, в которой зольный остаток выгружается из области сетки на движущуюся специально сконструированную стальную ленту конвейера. Рекуперация тепла выполняется таким образом, что создается охлаждающий воздух, который протекает в обратном направлении относительно потока зольного остатка и перемещения стальной ленты конвейера, при этом нагретый воздух в конце концов попадает в печь.
В WO-AI-2007/134874 обсуждается котельная установка, в которой все еще используется выгрузка зольного остатка на стальную ленту конвейера вышеупомянутого противопоставленного патента, так же как воздушный поток, протекающий в обратном направлении. Однако, этот документ дополнительно учит, что для охлаждения зольного остатка на зольный остаток распыляют воду, чтобы образующийся пар в конечном счете попадал в печь вместе с нагретым воздушным потоком.
Хотя технология рекуперации тепла, обсуждавшаяся в вышеупомянутых патентных документах, предлагает возможность рекуперации тепла из выгружаемого зольного остатка, она является не настолько эффективной. В особенности когда выгружается большее количество зольного остатка, ясно, что воздушный поток, протекающий в обратном направлении, не в состоянии охлаждать золу в достаточной степени. И даже если используется дополнительное распыление воды, существует две опасности. Первая заключается в том, что зола не будет достаточно охлаждена, а во-вторых, если зола будет охлаждена достаточно, может быть слишком большое количество пара, вводимого в печь. Дополнительно, главным образом из-за неэффективности воздуха, действующего в качестве теплопередающей среды, устройства, которые функционируют еще достаточно удовлетворительно, имеют очень большой размер, и они являются дорогостоящими. И кроме того, чтобы иметь возможность достаточно охлаждать зольный остаток, необходимо огромное количество воздуха, использование которого в качестве воздуха для горения может оказывать негативное воздействие на систему подачи воздуха для горения котла.
Таким образом, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить новый и эффективный способ охлаждения зольного остатка, выгружаемого из печи.
Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы использовать тепло, рекуперируемое из зольного остатка, в одном или более соответствующих положениях в энергетической установке.
Вышеупомянутые и другие задачи настоящего изобретения удовлетворяются с помощью способа рекуперации тепла из зольного остатка от процесса горения, при этом процесс содержит по меньшей мере сжигание топлива для вырабатывания тепловой энергии, производя пар или горячую воду в котельной установке, так что образуются топочные газы и зольный остаток, обеспечение котельной установки по меньшей мере печью, имеющей поверхности теплопередачи, имеющие кипятильные трубы для направления тепловой энергии в форме пара или воды высокой температуры в использование, подачу воздуха для горения в печь, подачу топлива в печь, выгрузку зольного остатка из печи, аккумулирование тепла от топочных газов, использование пара высокой температуры, конденсирование пара в конденсат, циркулирование конденсата, причем тепло рекуперируется в водяной контур охлаждения зольного остатка от зольного остатка, выгружаемого из печи, с целью использования рекуперированного тепла в другом месте в пределах котельной установки.
Точно так же, вышеупомянутые и другие цели настоящего изобретения удовлетворяются с помощью установки для рекуперации тепла из зольного остатка от процесса горения, при этом топливо сжигается для вырабатывания тепла, производя пар или горячую воду, и в котельной установке образуются топочные газы и зольный остаток, причем котельная установка по меньшей мере содержит печь, обеспеченную поверхностями теплопередачи, имеющими кипятильные трубы для направления тепла в форме пара высокой температуры в использование, средство для подачи воздуха для горения в печь, средство для подачи топлива в печь, средство для выгрузки зольного остатка из печи, средство для рекуперации тепла из топочных газов, средство для использования пара высокой температуры или горячей воды, средство для конденсирования пара в конденсат и средство для циркулирования конденсата, при этом зольный остаток выгружается в средство, выполненное с возможностью рекуперации тепла из зольного остатка в водяной контур охлаждения зольного остатка с целью использования рекуперированного тепла в другом месте в пределах котельной установки.
Другие признаки способа и устройства по настоящему изобретению можно найти в прилагаемой формуле изобретения.
Настоящее изобретение решает по меньшей мере некоторые проблемы, относящиеся к системам охлаждения зольного остатка предшествующего уровня техники. Например, настоящее изобретение позволяет эффективно рекуперировать тепло из зольного остатка и использовать рекуперированное тепло в энергетической установке везде, где необходимо.
Таким образом, настоящее изобретение позволяет значительно улучшить коэффициент полезного действия котла. Кроме того, настоящее изобретение приводит, в любом случае, когда это требуется, устройства или установки охлаждения зольного остатка к более эффективному использованию, посредством чего необходимые капиталовложения являются очень низкими.
В дальнейшем способ и установка по настоящему изобретению будут объяснены более подробно в отношении последующих чертежей, на которых
фиг.1 - схематичное представление котельной установки с циркулирующим псевдоожиженным слоем предшествующего уровня техники,
фиг.2 - схематичное представление первого предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения, выполненного в связи с котлом с циркулирующим псевдоожиженным слоем,
фиг.3 - схематичное представление второго предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения, выполненного в связи с котлом с циркулирующим псевдоожиженным слоем,
фиг.4 - схематичное представление третьего предпочтенного варианта осуществления настоящего изобретения, выполненного в связи с котлом с циркулирующим псевдоожиженным слоем, и
фиг.5 - схематичное представление четвертого предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения, выполненного в связи с котлом с циркулирующим псевдоожиженным слоем.
Фиг.1 иллюстрирует схематично, и только в качестве примера, обычную котельную установку предшествующего уровня техники. Печь, в которую вводят топливо, материал слоя и воздух для горения, обозначена ссылочной позицией 10. При горении топлива в печи 10 вырабатывается тепло, и образуются зольный остаток и топочные газы. Газы уносятся к сепаратору 12, который отделяет твердые частицы от газов и выполняет рециркуляцию твердых частиц обратно в печь 10. И печь 10, и сепаратор 12 обеспечены теплообменными поверхностями, содержащими кипятильные трубы, чтобы аккумулировать тепло от топочных газов и твердых частиц, перемещающихся в печи и сепараторе. Топочные газы уносятся из сепаратора 12 к дополнительным устройствам рекуперации тепла, перегревателям и подогревателям 14, в которых тепло, все еще имеющееся в топочных газах, используется для дополнительного нагревания пара. Тепло передается в использование, например, для вырабатывания электроэнергии посредством паровых турбин и генераторов, в форме пара высокой температуры. После перегревателей и подогревателей 14 топочные газы протекают через экономайзер 16, который снова аккумулирует тепло от топочных газов, к питательной воде котла. Часто заключительный этап аккумулирования тепла от топочных газов происходит в подогревателе 18 воздуха для горения, в котором тепло топочных газов используется для нагревания воздуха, используемого в качестве воздуха для горения в печи 10. За подогревателем 18 воздуха для горения на пути движения топочных газов следует электростатический фильтр/пылеуловитель или мешочный фильтр 20, который отделяет любые твердые частицы, остающиеся в топочных газах, прежде чем топочные газы будут выпущены в атмосферу посредством дымососа 22 через дымоход.
Подаваемая вода котла, поступающая в экономайзер, происходит от использования в паровых турбинах и конденсаторе, расположенном впереди по ходу от паровых турбин. Конденсат С сначала нагревается паром посредством одного или более подогревателей 24 низкого давления до введения конденсата в емкость 26 для подаваемой воды, которая используется для деаэрации воды, и иногда для нагревания воды до нагнетания ее в экономайзер. Подаваемая вода, нагнетаемая из емкости 26 для подаваемой воды посредством насоса 28, дополнительно может нагреваться посредством подогревателя 30 высокого давления прежде, чем она попадет в экономайзер 16.
Нижняя часть печи 10 обеспечена сеткой 32, с одной стороны, для введения в печь 10 дымового или суспендирующего или псевдоожижающего газа, называемого первичным воздухом или воздухом для горения, который нагнетается вентилятором 34 через подогреватель 18 воздуха, и, с другой стороны, для удаления золы и других отходов из печи 10. Материал, выгружаемый из печи 10 котла через сетку 32, обычно называется зольным остатком. Он содержит негорящий материал, шлак, несгоревшие частицы золы, образующиеся при сжигании топлива, и т.д. Обычно зольный остаток выгружают в заполненный водой желоб 36, в котором он охлаждается. Затем охлажденный зольный остаток удаляют из установки, направляя в отвал, или иногда используют в качестве строительного материала.
Фиг.2-5 схематично иллюстрируют несколько видоизменений настоящего изобретения, выполненных, примерным способом, в связи с котлом с циркулирующим псевдоожиженным слоем, хотя установку для охлаждения зольного остатка по изобретению также можно использовать в других типах котлов, в которых выгружается зольный остаток. Общий признак для всех вариантов осуществления настоящего изобретения состоит в том, что зольный остаток выгружается через сетку 32 в средство 38 охлаждения зольного остатка, предпочтительно установку охлаждаемого транспортного шнека, приводимую в действие посредством двигателя 40. Охлаждаемый транспортный шнек обычно обеспечен водоохлаждаемым кожухом и пустотелым валом, обеспечивающим возможность протекать по нему охлаждающей воде. Другие применимые средства охлаждения зольного остатка представляют собой водоохлаждаемые барабанные охладители и водоохлаждаемые скребковые конвейеры, которые перечислены только для того, чтобы назвать пару альтернативных вариантов. Другой общий признак для всех иллюстрируемых вариантов осуществления настоящего изобретения состоит в том, что вода, используемая для охлаждения зольного остатка в средствах 38 охлаждения, используется для предварительного нагрева воздуха для горения.
Фиг.2 иллюстрирует установку для рекуперации тепла зольного остатка в соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. Средство 38 охлаждения зольного остатка является частью контура 42 охлаждения зольного остатка, который дополнительно содержит по меньшей мере циркуляционный насос 44 и теплообменник 46. Таким образом, тепло от охлаждающей воды зольного остатка, циркулирующей в контуре 42 охлаждения, передается в теплообменнике 46 в замкнутый водяной контур, то есть в нагревательный контур 48, включающий в себя, в дополнение к теплообменнику 46, по меньшей мере циркуляционный насос 50 и другой теплообменник 52. Тепло, аккумулированное в нагревательном контуре 48, используется для нагревания воздуха для горения посредством теплообменника 52. Теплообменник 52 расположен между вентилятором 34 воздуха для горения и подогревателем 18 воздуха так, что подогреватель 18, предпочтительно вращающийся подогреватель воздуха, принимает воздух, который был уже нагрет в теплообменнике 52.
Поскольку подогреватель 18 воздуха для горения теперь принимает воздух при более высокой температуре, чем до рекуперации тепла зольного остатка, для подогревателя 18 воздуха для горения может потребоваться некоторое регулирование. Если бы подогреватель 18 воздуха для горения был сохранен тем же самым, то он был бы не в состоянии понижать температуру топочных газов так же эффективно, как перед рекуперацией тепла зольного остатка, и некоторое тепло, содержащееся в топочных газах, могло бы быть потеряно. Таким образом, на практике, чтобы быть в состоянии рекуперировать тепло от топочных газов так же эффективно, как и прежде (что равносильно поддерживанию температуры топочных газов после подогревателя воздуха для горения такой же, как до рекуперации тепла зольного остатка), необходим более эффективный подогреватель воздуха для горения.
Фиг.2 также показывает дополнительное оборудование, выполненное и в охлаждающем контуре 42, ив нагревательном контуре 48. Если требуется, контур 42 охлаждения зольного остатка обеспечивают вторым теплообменником 54, присоединенным к боковой поверхности первого теплообменника 46 (или расположенным параллельно с ним). На практике, охлаждающая вода, прибывающая из средства 38 охлаждения зольного остатка, разделяется, в этом дополнительном варианте осуществления посредством вентиля (не показан) между двумя теплообменниками 46 и 54, в зависимости от количества тепла, необходимого для нагревания воздуха для горения. Всякий раз, когда рекуперируют больше тепла из зольного остатка, или должно быть взято столько тепла, чтобы гарантировать достаточно низкую температуру зольного остатка при его выгрузке, чем необходимо при предварительном нагреве воздуха для горения, часть потока охлаждающей воды направляют ко второму теплообменнику 54 так, чтобы избыточное тепло передавалось посредством второго теплообменника 54 от водяного контура 42 охлаждения воды к другому водяному контуру 56 охлаждения воды. Другими словами, функционирование вентиля (не показан), открывающего путь движения охлаждающей воды ко второму теплообменнику 54, предпочтительно управляется по меньшей мере одной из температуры зольного остатка при его выгрузке в загрузочный ковш 58, температуры воздуха для горения, выходящего из теплообменника 52, температуры охлаждающей воды после теплообменника 46 и температуры воздуха для горения, выходящего из подогревателя 18 воздуха для горения. Это соединение гарантирует достаточно низкую температуру для зольного остатка, выгружаемого в загрузочный ковш 58. Нагревательный контур 48 также обеспечен вторым теплообменником 60 в дополнение к первому теплообменнику 52, нагревающему воздух для горения. Второй теплообменник 60 выполнен последовательно с первым теплообменником 52 для того, чтобы обеспечивать нагревательный контур 48 дополнительным теплом для нагревания воздуха для горения. Теплообменник 60 может использоваться, например, в ситуациях запуска или частичной нагрузки, когда ни рекуперация тепла топочных газов, ни рекуперация тепла зольного остатка, ни рекуперация и того, и другого не в состоянии обеспечивать достаточное количество тепла для нагревания воздуха для горения. Использование второго теплообменника 60, то есть парового потока в нем, может предпочтительно, но не обязательно, управляться по меньшей мере одной из температуры топочных газов позади по ходу от подогревателя 18 воздуха для горения, температуры зольного остатка при его выгрузке в загрузочный ковш 58, температуры воздуха для горения, выходящего из теплообменника 52, и температуры воздуха для горения, выходящего из подогревателя 18 воздуха для горения.
Другой возможный вариант для выполнения теплообменника в контуре охлаждения заключается в расположении теплообменника 54 из второго контура охлаждения 56 последовательно (а не параллельно) с теплообменником 46 из первого контура охлаждения. Это соединение функционирует на практике так, что горячая вода от установки 38 рекуперации тепла зольного остатка вначале нагревает воду в контуре 48 нагревания воздуха для горения посредством теплообменника 46, а затем дополнительно протекает к теплообменнику 54 для дополнительного охлаждения, после чего вода возвращается в установку 38 рекуперации тепла зольного остатка посредством насоса 44.
Фиг.3 иллюстрирует установку рекуперации тепла зольного остатка в соответствии со вторым предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. Фактически, вариант осуществления фиг.3 представляет собой упрощение варианта осуществления фиг.2. В нем контур 42 охлаждения зольного остатка и контур нагревания воздуха для горения объединены в единый контур 42' так, что охлаждающая вода зольного остатка берется для нагревания воздуха для горения непосредственно в теплообменнике 52'. Контур 42' включает в себя дополнительный контур 56 подачи охлаждающей воды с его теплообменником 54 таким же образом, как в варианте осуществления на фиг.2. Естественно, как уже обсуждалось выше, дополнительный теплообменник (например, теплообменник 54), выполненный в определенном контуре (42, 42') для охлаждения среды теплообмена в упомянутом определенном контуре (42, 42'), может быть выполнен либо последовательно, либо параллельно с теплообменником (46, 52'), используемым для нагревания среды теплообмена в другом контуре или непосредственно воздуха для горения. Контур 42' охлаждения/нагревания не обязательно обеспечивать теплообменником 60, представленным на фиг.2, но соответствующий теплообменник может быть выполнен в воздухопроводе воздуха для горения либо до, либо после теплообменника 52' для ситуаций запуска и частичной нагрузки, когда это представляет собой единственный способ нагревания воздуха для горения.
Фиг.4 иллюстрирует установку рекуперации тепла зольного остатка в соответствии с третьим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. Как можно увидеть на фиг.4, основная установка является такой же, как на фиг.2. Единственное исключение состоит в том, что добавлен обходной экономайзер 62 на пути движения топочных газов между экономайзером 16 и электростатическим пылеуловителем/мешочным фильтром 20 параллельно с подогревателем 18 воздуха для горения. Обходной экономайзер 62 используется для предварительного нагрева конденсата посредством подсоединения его на пути движения потока конденсата С между подогревателями 24' низкого давления так, что часть конденсата вынуждается протекать посредством насоса 64 через обходной экономайзер 62 к емкости 26 для подаваемой воды, посредством чего экономайзер 62 также можно называть подогревателем конденсата. Здесь следует понимать, что имеется несколько возможных вариантов для потока конденсата относительно обходного экономайзера. Как уже обсуждалось выше, перед емкостью для подаваемой воды может быть только один подогреватель конденсата или больше чем два подогревателя. Таким образом очевидно, что поток конденсата к обходному экономайзеру может быть взят уже перед первым подогревателем, между подогревателями (как показано на фиг.4) или после подогревателей. Другой возможный вариант использования обходного экономайзера заключается в подсоединении его параллельно с подогревателем 30 высокого давления. И естественно, третий возможный вариант представляет собой комбинацию двух вышеупомянутых возможных вариантов, то есть циркулирование в обходном экономайзере конденсата и с низким давлением, и с высоким давлением. Даже возможно, что поток всего конденсата нагревается в обходном экономайзере, с помощью одного или более подогревателей, выполненных перед емкостью для подаваемой воды последовательно с экономайзером, или без них.
Причина использования подогревателя конденсата/обходного экономайзера 62 заключается в том, что иногда при использовании установки рекуперации тепла зольного остатка, представленной на фиг.2, подогреватель воздуха для горения может быть не в состоянии уменьшать температуру топочных газов в достаточной мере, и температура остается чрезмерно высокой (растрачивая впустую тепловую энергию). Конечная причина состоит в том, что из-за теплообменника 52 разница между температурой топочного газа, входящего в подогреватель 18 воздуха для горения, и температурой воздуха для горения, выходящего из него, уменьшается. Чтобы поддерживать температуру топочного газа на приемлемо низком уровне после подогревателя 18 воздуха для горения, часть топочных газов вводится в подогреватель 62 конденсата вместо подогревателя 18 воздуха для горения, посредством чего теплопроизводительность подогревателя 18 воздуха для горения снижается и температура топочных газов после подогревателя 18 воздуха сохраняется такой же или ниже, чем до новой установки рекуперации тепла зольного остатка. В качестве альтернативы, в некоторых применениях может быть предпочтительно выполнять дополнительный экономайзер последовательно с подогревателем 18 воздуха либо позади по ходу, либо впереди по ходу от подогревателя воздуха.
Обсуждавшийся выше вариант осуществления настоящего изобретения предлагает некоторое количество различных способов управления и температурой зольного остатка, выходящего из охлаждающей установки, и нагреванием воздуха для горения в подогревателе 18. Естественно, в этом варианте осуществления также применимы средства управления, обсуждавшиеся в связи с вариантом осуществления фиг.2, но поскольку используется обходной экономайзер 62, его средство управления должно быть сделано совместимым со средствами управления, обсуждавшимися в связи с фиг.2. Другими словами, вентиль (не показан), регулирующий введение топочных газов в обходной экономайзер 62, может управляться температурой топочных газов, выходящих из подогревателя 18 газа для горения. Другими словами, чем выше температура топочных газов, выходящих из подогревателя 18 воздуха для горения, тем большей части топочных газов позволяют входить в обходной экономайзер 62. Потоком конденсата С в обходной экономайзер 62 также нужно управлять. Один выполнимый способ управления состоит в том, чтобы сделать поток конденсата в обходной экономайзер зависящим от потока топочных газов в экономайзер 62. И наконец, и температурой зольного остатка после его охлаждения, предварительного нагрева воздуха для горения, и температурой топочных газов, входящих в дымоход, нужно управлять так, чтобы потери энергии сохранялись минимальными.
Фиг.5 иллюстрирует установку рекуперации тепла зольного остатка в соответствии с четвертым предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. В соответствии с фиг.5 установка на фиг.5 представляет собой дальнейшее развитие установки, обсуждавшейся в связи с фиг.4. Отправным пунктом в этом варианте осуществления настоящего изобретения является то, что некоторые котельные установки разрабатывают для того, чтобы рекуперировать тепло из топочных газов после электростатического пылеуловителя 20 для нагревания воздуха для горения. Таким образом, известная установка состоит из водяного контура, содержащего газоохладитель 66 для топочных газов, расположенный после дымососа 22, и нагреватель 52 воздуха для горения, расположенный после вентиляторов 34 воздуха для горения на пути движения потока воздуха для горения. Теперь вышеупомянутая известная установка соединена с контуром 48 нагревания воздуха для горения, который использует тепло, рекуперируемое из зольного остатка посредством охлаждающего контура 42, как уже обсуждалось выше. Выполняется теплопередача и от средства 38 охлаждения зольного остатка (с теплообменником 46), и от средства 66 рекуперации тепла топочных газов, то есть газоохладителя топочных газов, в контур 48 нагревания воздуха для горения. Если требуется, чтобы рекуперация тепла посредством газоохладителя 66 топочных газов поддерживалась на таком же уровне, как до нового соединения рекуперации тепла зольного остатка, это означает, что температура воздуха для горения перед подогревателем 18 воздуха для горения повышается. Однако, температура воздуха для горения после подогревателя 18 воздуха для горения не в состоянии повышаться в равной степени, поскольку может существовать только определенный перепад в температурах топочного газа, входящего в подогреватель 18 воздуха для горения, и воздуха для горения, выходящего из него. Это компенсируют, уменьшая поток топочных газов через подогреватель 18 воздуха для горения и увеличивая поток топочных газов через обходной экономайзер 62, посредством чего теплопроизводительность подогревателя 18 уменьшается, а теплопроизводительность обходного экономайзера 62 увеличивается, соответственно.
Ввиду вышеизложенного описания следует понимать, что в нем обсуждались только несколько наиболее предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения. Таким образом очевидно, что изобретение не ограничивается только раскрытыми выше вариантами осуществления, но что оно может быть модифицировано во многих отношениях в пределах объема прилагаемой формулы изобретения. Также следует понимать, что признаки определенного варианта осуществления изобретения могут быть применены в связи с признаками других вариантов осуществления в пределах основной идеи настоящего изобретения или что признаки различных вариантов осуществления могут быть объединены, чтобы привести в результате к рабочей и технически выполнимой конструкции. Другими словами, должно быть очевидно, что дополнительное средство 60 нагревания, выполненное в контуре нагревания воздуха для горения в вариантах осуществления, представленных на фиг.2, 3 и 4, также может быть использовано в варианте осуществления фиг.5. Аналогичным образом, использование тепла, рекуперированного из зольного остатка, может не только использоваться в нагревании воздуха для горения, но также возможны другие применения в котельной установке или энергетической установке. Например, можно использовать тепло для нагревания конденсата. Дополнительные применения относятся к использованию рекуперированного тепла для нагревания здания энергетической установки или для поставки тепла в целях централизованного теплоснабжения района. Кроме того, можно подсоединить теплообменник 66, рекуперирующий тепло из топочных газов после электростатического пылеуловителя из варианта осуществления фиг.5, для вариантов осуществления фиг.2, 3 и 4, чтобы доставлять дополнительную энергию в контур 48 нагревания воздуха для горения или контур (42') охлаждения зольного остатка при условии, что подсоединение будет сделано так, чтобы это не усложняло охлаждение зольного остатка, то есть посредством подсоединения рекуперации тепла топочных газов параллельно со средством охлаждения зольного остатка. Дополнительно, следует понимать, что теплообменник 52, используемый для нагревания воздуха для горения, может быть расположен позади по ходу от вентиляторов 34, и не обязательно после них. И наконец, следует понимать, что слово 'конденсат', как следует понимать, широко охватывает также такую воду, которая возвращается в котельную установку и которая не находится в газообразном состоянии (то есть в состоянии пара), а является горячей водой, которая охлаждается при использовании.
1. Способ рекуперации тепла из зольного остатка от процесса горения, при этом способ содержит по меньшей мере следующие этапы, на которых
- подают топливо и воздух для горения в печь (10) для сжигания топлива для вырабатывания тепловой энергии, производя пар или горячую воду в котельной установке, так что образуются топочные газы и зольный остаток,
- выгружают зольный остаток из печи (10),
- рекуперируют тепло из топочных газов,
- рекуперируют тепло из зольного остатка, выгружаемого из печи (10),
причем способ отличается тем, что
- рекуперируют тепло из зольного остатка, выгружаемого из печи (10), в контур (42) охлаждения зольного остатка и
осуществляют теплопередачу от контура (42) охлаждения зольного остатка к контуру (48) нагревания воздуха для горения и располагают теплообменник (52) в контуре (48) нагревания воздуха для горения для предварительного нагрева воздуха для горения с помощью теплообменника (52).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительно нагревают воздух для горения с помощью теплообменника (52) до предварительного нагрева воздуха для горения теплом, рекуперированным из топочных газов.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что рекуперируют тепло из топочных газов после электростатического пылеуловителя (20) для нагревания воздуха для горения.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что рекуперируют тепло из топочных газов после электростатического пылеуловителя (20) в контур (48) нагревания воздуха для горения для нагревания воздуха для горения.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что располагают дополнительные средства (54) охлаждения в контуре (42) охлаждения зольного остатка.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что располагают дополнительные средства (60) нагревания в контуре (48) нагревания воздуха для горения.
7. Установка для рекуперации тепла из зольного остатка от процесса горения, при котором топливо сжигается для вырабатывания тепла, производя пар или горячую воду, и в котельной установке образуются топочные газы и зольный остаток, при этом котельная установка по меньшей мере содержит печь (10), средство (34) для подачи воздуха для горения в печь, средство для подачи топлива в печь, средство (32) для выгрузки зольного остатка из печи (10), средство (14, 16, 18) для рекуперации тепла из топочных газов и средство (38), выполненное с возможностью рекуперации тепла из зольного остатка, отличающаяся тем, что средство (38), выполненное с возможностью рекуперации тепла из зольного остатка, соединено с контуром (42, 42′) охлаждения зольного остатка, причем контур (42) охлаждения зольного остатка обеспечен теплообменником (46) для теплопередачи от контура (42) охлаждения к контуру (48) нагревания воздуха для горения, и теплообменник (52) выполнен в контуре (48) нагревания воздуха для горения с целью использования рекуперированного тепла в теплообменнике (52) для передачи тепла воздуху для горения.
8. Установка по п.7, отличающаяся тем, что дополнительный теплообменник (66) выполнен в контуре (48) нагревания воздуха для горения для рекуперации тепла из топочных газов после электростатического пылеуловителя (20).
9. Установка по п.7, отличающаяся тем, что контур (42) охлаждения зольного остатка обеспечен средством (54) для охлаждения воды в упомянутом контуре (42).
10. Установка по п.7, отличающаяся тем, что контур (48) нагревания воздуха для горения обеспечен средством (60, 66) для нагревания воды в упомянутом контуре (48).
11. Установка по п.7, отличающаяся тем, что средство (38) охлаждения зольного остатка содержит одно из охлаждаемого транспортного шнека, водоохлаждаемого барабанного охладителя и водоохлаждаемого скребкового конвейера.
