Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РАБОТЫ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в котельных установках, работающих на природном газе.

Известен аналог - способ работы котельной установки (см. патент РФ №2148206, БИ №12, 2000), по которому основной поток вырабатываемого в котле водяного пара направляют в кожухотрубный теплообменник для подогрева сетевой воды до температуры 110-120°С, нагретую в кожухотрубном теплообменнике сетевую воду направляют в подающий трубопровод системы теплоснабжения, а образующийся в кожухотрубном теплообменнике конденсат водяного пара отводят в сборный конденсатный бак, часть вырабатываемого в котле водяного пара подают в деаэратор для дегазации добавочной воды и конденсата, продукты сгорания природного газа после котла охлаждают в водяном экономайзере до температуры 140-160°С и по основному газоходу направляют в конденсационный поверхностный теплообменник-утилизатор теплоты продуктов сгорания, где осуществляют их глубокое охлаждение до температуры 35-40°С с конденсацией части содержащихся в газах водяных паров. Данный аналог принят за прототип.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе работы котельной установки в теплообменник-утилизатор теплоты продуктов сгорания по основному газоходу направляют только часть (около 80%) от общего количества продуктов сгорания, а остальную часть (около 20%) продуктов сгорания направляют в байпасный газоход для подогрева до температуры 65-70°С охлажденных в теплообменнике-утилизаторе уходящих газов с целью исключения конденсации в наружных газоходах и в дымовой трубе водяных паров, оставшихся в уходящих продуктах сгорания, что понижает теплопроизводительность конденсационного поверхностного теплообменника-утилизатора теплоты продуктов сгорания и количество конденсата водяных паров, получаемого из уходящих газов.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Для повышения экономичности котельной установки путем увеличения теплопроизводительности конденсационного поверхностного теплообменника-утилизатора теплоты продуктов сгорания и количества конденсата водяных паров из уходящих газов целесообразно уходящие продукты сгорания полностью (100%) по основному газоходу направлять в конденсационный поверхностный теплообменник-утилизатор теплоты продуктов сгорания. При этом для исключения конденсации в наружных газоходах и в дымовой трубе водяных паров, оставшихся в уходящих продуктах сгорания, подогрев уходящих газов до температуры 65-70°С целесообразно осуществлять сетевой водой из подающего трубопровода системы теплоснабжения в поверхностном теплообменнике, установленном после теплообменника-утилизатора теплоты продуктов сгорания на всасывающей стороне дымососа.

Технический результат - повышение экономичности котельной установки путем увеличения теплопроизводительности конденсационного поверхностного теплообменника-утилизатора теплоты продуктов сгорания и количества получаемого из уходящих газов конденсата водяных паров.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе работы котельной установки основной поток вырабатываемого в котле водяного пара направляют в кожухотрубный теплообменник для подогрева сетевой воды до температуры 110-120°С, нагретую в кожухотрубном теплообменнике сетевую воду направляют в подающий трубопровод системы теплоснабжения, а образующийся в кожухотрубном теплообменнике конденсат водяного пара отводят в сборный конденсатный бак, часть вырабатываемого в котле водяного пара подают в деаэратор для дегазации добавочной воды и конденсата, продукты сгорания природного газа после котла охлаждают в водяном экономайзере до температуры 140-160°С и по основному газоходу направляют в конденсационный поверхностный теплообменник-утилизатор теплоты продуктов сгорания, где осуществляют их глубокое охлаждение до температуры 35-40°С с конденсацией части содержащихся в газах водяных паров. Особенность заключается в том, что для исключения конденсации в наружных газоходах и в дымовой трубе водяных паров, оставшихся в уходящих продуктах сгорания после их глубокого охлаждения до температуры 35-40°С в конденсационном поверхностном теплообменнике-утилизаторе теплоты продуктов сгорания с конденсацией части содержащихся в газах водяных паров, подогрев уходящих продуктов сгорания до температуры 65-70°С осуществляют сетевой водой из подающего трубопровода системы теплоснабжения в поверхностном теплообменнике, установленном после конденсационного поверхностного теплообменника-утилизатора теплоты продуктов сгорания на всасывающей стороне дымососа.

На чертеже представлена схема котельной установки, реализующая предлагаемый способ.

Котельная установка содержит паровой котел 1, водяной экономайзер 2, деаэратор 3 питательной воды с патрубком 4 отвода выпара, подключенным трубопроводом 5 к основному газоходу 6, конденсационный поверхностный теплообменник-утилизатор 7 теплоты продуктов сгорания, кожухотрубный теплообменник 8 для подогрева сетевой воды, направляемой в подающий трубопровод 9 системы теплоснабжения, сборный конденсатный бак 10 с насосом 11, дымосос 12, систему 13 химводоочистки, поверхностный теплообменник 14. В основном газоходе дополнительно установлены сборник 15 конденсата водяных паров с гидравлическим затвором 16 и сепарационное устройство-каплеуловитель 17.

Способ реализуется следующим образом.

Основной поток вырабатываемого в котле 1 водяного пара направляют в кожухотрубный теплообменник 8, где в процессе подогрева сетевой воды до температуры 110-120°С водяной пар конденсируется. Конденсат водяного пара из кожухотрубного теплообменника 8 отводят в сборный конденсатный бак 10, а нагретую в теплообменнике 8 сетевую воду направляют в подающий трубопровод 9 системы теплоснабжения. Часть вырабатываемого в котле 1 пара подают в деаэратор 3 для дегазации химически очищенной добавочной воды и конденсата, поступающего в деаэратор из бака 10.

Продукты сгорания природного газа после котла 1 проходят водяной экономайзер 2, где охлаждаются до 140-160°С, и затем по основному газоходу 6 поступают в конденсационный поверхностный теплообменник-утилизатор 7 теплоты продуктов сгорания. В теплообменнике-утилизаторе 7 осуществляют глубокое охлаждение продуктов сгорания до 35-40°С, при этом происходит конденсация части содержащихся в газах водяных паров. Таким образом, полезно используют как физическую теплоту дымовых газов, так и скрытую теплоту конденсации части содержащихся в них водяных паров. Затем охлажденные продукты сгорания проходят сепарационное устройство-каплеуловитель 17, где от газов отделяется капельная влага, и направляются в поверхностный теплообменник 14, подогреваются до температуры 65-70°С сетевой водой, поступающей из подающего трубопровода 9 системы теплоснабжения, и дымососом 12 отводятся через дымовую трубу в атмосферу.

Исходная сырая вода подогревается в теплообменнике-утилизаторе 7, после чего последовательно проходит систему 13 химводоочистки, деаэратор 3, водяной экономайзер 2 и подается в паровой котел 1. Часть подогретой в теплообменнике-утилизаторе 7 воды может подаваться к внешнему потребителю (на чертеже не показан).

Выпар деаэратора 3, состоящий из водяных паров и неконденсирующихся газов (в основном O₂, СО₂, N₂), через патрубок 4 по трубопроводу 5 поступает в основной газоход 6 к теплообменнику-утилизатору 7. На наружной поверхности труб теплообменника-утилизатора 7 выпар охлаждается, при этом из выпара конденсируются водяные пары. Конденсация водяных паров и орошение поверхности теплообменника 7 конденсатом дополнительно интенсифицирует теплообмен. Затем конденсат водяных паров выпара совместно с конденсатом водяных паров продуктов сгорания (обессоленной водой) поступает в сборник 15 и через гидравлический затвор 16 непрерывно отводится в бак 10, в котором смешивается с основным объемом конденсата, поступающего из теплообменника 8. Из бака 10 конденсат насосом 11 подают в деаэратор 3.

Таким образом, осуществление подогрева уходящих газов до температуры 65-70°С сетевой водой из подающего трубопровода системы теплоснабжения в поверхностном теплообменнике, установленном после теплообменника-утилизатора теплоты продуктов сгорания на всасывающей стороне дымососа, для исключения конденсации в наружных газоходах и в дымовой трубе водяных паров, оставшихся в уходящих продуктах сгорания, позволяет весь поток уходящих продуктов сгорания направить по основному газоходу в теплообменник-утилизатор, увеличить его теплопроизводительность и количество получаемого из уходящих газов конденсата водяных паров.