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 №2556478, БИ №19, 2015), согласно которому основной поток вырабатываемого в паровом котле водяного пара направляют в кожухотрубный теплообменник для подогрева сетевой воды до температуры 110-120°C, нагретую в кожухотрубном теплообменнике сетевую воду направляют в подающий трубопровод системы теплоснабжения, часть вырабатываемого в паровом котле водяного пара подают в термический деаэратор для дегазации добавочной воды и конденсата, продукты сгорания природного газа после парового котла охлаждают в водяном экономайзере до 140-160°C и по основному газоходу направляют в конденсационный поверхностный теплоутилизатор, где осуществляют их глубокое охлаждение до температуры 35-40°C с конденсацией части содержащихся в продуктах сгорания водяных паров, подогревают до температуры 65-70°C и дымососом отводят в атмосферу. Данный способ принят за прототип.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при реализации известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе работы котельной установки часть сетевой воды, подогретой в кожухотрубном теплообменнике до температуры 110-120°C, направляют в рекуперативный теплообменник для подогрева охлажденных ниже точки росы в конденсационном поверхностном теплоутилизаторе уходящих продуктов сгорания до температуры 65-70°C с целью исключения конденсации в наружных газоходах и в дымовой трубе водяных паров, оставшихся в уходящих продуктах сгорания, что понижает экономичность котельной установки, так как потребителю отпускают меньшее количество теплоты с сетевой водой.

Технический результат - повышение экономичности котельной установки путем увеличения количества отпускаемой потребителю теплоты с сетевой водой, подогреваемой в кожухотрубном теплообменнике.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе работы котельной установки основной поток вырабатываемого в паровом котле водяного пара направляют в кожухотрубный теплообменник для подогрева сетевой воды до температуры 110-120°C, нагретую в кожухотрубном теплообменнике сетевую воду направляют в подающий трубопровод системы теплоснабжения, часть вырабатываемого в паровом котле водяного пара подают в термический деаэратор для дегазации добавочной воды и конденсата, продукты сгорания природного газа после парового котла охлаждают в водяном экономайзере до 140-160°C и по основному газоходу направляют в конденсационный поверхностный тепло-утилизатор, где осуществляют их глубокое охлаждение до температуры 35-40°C с конденсацией части содержащихся в продуктах сгорания водяных паров, подогревают до температуры 65-70°C и дымососом отводят в атмосферу, особенность заключается в том, что продукты сгорания природного газа после их глубокого охлаждения до температуры 35-40°C в конденсационном поверхностном теплоутилизаторе подогревают до температуры 65-70°C конденсатом водяного пара, образующимся в кожухотрубном теплообменнике в процессе подогрева сетевой воды до температуры 110-120°C, в рекуперативном теплообменнике, установленном после конденсационного поверхностного теплоутилизатора на всасывающей стороне дымососа.

Для повышения экономичности котельной установки путем увеличения количества отпускаемой потребителю теплоты с сетевой водой, подогретой в кожухотрубном теплообменнике до температуры 110-120°C, целесообразно для исключения конденсации в наружных газоходах и в дымовой трубе водяных паров, оставшихся в уходящих продуктах сгорания, подогрев уходящих продуктов сгорания до температуры 65-70°C осуществлять конденсатом греющего пара, образующимся в кожухотрубном теплообменнике в процессе подогрева сетевой воды, в рекуперативном теплообменнике, установленном после конденсационного поверхностного теплоутилизатора на всасывающей стороне дымососа.

На чертеже представлена схема котельной установки, поясняющая предлагаемый способ.

Котельная установка содержит паровой котел 1, водяной экономайзер 2, термический деаэратор 3 с патрубком отвода выпара 4, подключенным трубопроводом 5 к основному газоходу 6 перед конденсационным поверхностным теплоутилизатором 7, кожухотрубный теплообменник 8 для подогрева сетевой воды, направляемой в подающий трубопровод 9 системы теплоснабжения, сборный конденсатный бак 10 с насосом 11, дымосос 12, систему химводоочистки 13, рекуперативный теплообменник 14, подключенный по греющему тракту конденсатопроводом 15 к кожухотрубному теплообменнику 8. В основном газоходе 6 дополнительно установлены сборник конденсата водяных паров продуктов сгорания 16 с гидравлическим затвором 17 и сепарационное устройство-каплеуловитель 18.

Способ реализуется следующим образом.

Основной поток вырабатываемого в паровом котле 1 водяного пара направляют в кожухотрубный теплообменник 8, где в процессе подогрева сетевой воды до температуры 110-120°C водяной пар конденсируется. Конденсат водяного пара из кожухотрубного теплообменника 8 отводят по конденсатопроводу 15 в рекуперативный теплообменник 14, а нагретую в кожухотрубном теплообменнике 8 сетевую воду направляют в подающий трубопровод 9 системы теплоснабжения. Часть вырабатываемого в паровом котле 1 водяного пара подают в термический деаэратор 3 для дегазации добавочной воды и конденсата, поступающего в термический деаэратор 3 из сборного конденсатного бака 10.

Продукты сгорания природного газа после парового котла 1 проходят водяной экономайзер 2, где охлаждаются до 140-160°C, и затем по основному газоходу 6 поступают в конденсационный поверхностный теплоутилизатор 7. В конденсационном поверхностном теплоутилизаторе 7 осуществляют глубокое охлаждение продуктов сгорания до 35-40°C, при этом происходит конденсация части содержащихся в продуктах сгорания водяных паров и полезно используется как физическая теплота продуктов сгорания, так и скрытая теплота конденсации части содержащихся в них водяных паров. Затем охлажденные продукты сгорания проходят сепарационное устройство-каплеуловитель 18, где от продуктов сгорания отделяется капельная влага, и направляются в рекуперативный теплообменник 14, подогреваются до температуры 65-70°C конденсатом водяного пара, поступающего по конденсатопроводу 15 из кожухотрубного теплообменника 8, и дымососом 12 отводятся через дымовую трубу в атмосферу.

Исходная вода подогревается в конденсационном поверхностном теплоутилизаторе 7, после чего последовательно проходит систему химводоочистки 13, термический деаэратор 3, водяной экономайзер 2 и подается в паровой котел 1. Часть подогретой в конденсационном поверхностном теплоутилизаторе 7 исходной воды может подаваться внешнему потребителю (на чертеже не показан).

Выпар термического деаэратора 3, состоящий из водяных паров и неконденсирующихся газов (в основном O₂, CO₂, N₂), через патрубок отвода выпара 4 по трубопроводу 5 поступает в основной газоход 6 к конденсационному поверхностному теплоутилизатору 7. На наружной поверхности конденсационного поверхностного теплоутилизатора 7 выпар охлаждается, при этом из выпара конденсируются водяные пары (H₂O). Конденсация водяных паров и орошение наружной поверхности конденсационного поверхностного теплоутилизатора 7 конденсатом дополнительно интенсифицируют теплообмен.

Затем конденсат водяных паров выпара совместно с конденсатом водяных паров продуктов сгорания (обессоленной водой) поступает в сборник конденсата водяных паров продуктов сгорания 16 и через гидравлический затвор 17 непрерывно отводится в сборный конденсатный бак 10, в котором смешивается с основным объемом конденсата, поступающего из рекуперативного теплообменника 14. Из сборного конденсатного бака 10 конденсат подают насосом 11 в термический деаэратор 3.

Таким образом, подогрев уходящих продуктов сгорания до температуры 65-70°C конденсатом водяного пара, образующимся в кожухотрубном теплообменнике в процессе подогрева сетевой воды, в рекуперативном теплообменнике, установленном после конденсационного поверхностного теплоутилизатора на всасывающей стороне дымососа, для исключения конденсации в наружных газоходах и в дымовой трубе водяных паров, оставшихся в уходящих продуктах сгорания, позволяет весь поток подогретой в кожухотрубном теплообменнике до температуры 110-120°C сетевой воды направить в подающий трубопровод системы теплоснабжения, увеличить количество отпускаемой потребителю теплоты с сетевой водой и экономичность котельной установки.