Результат интеллектуальной деятельности: Котельная установка

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

Известен аналог - котельная установка, содержащая котел с газоходом уходящих газов, дымососом, дутьевым вентилятором, связанным воздуховодом с воздухоподогревателем котла, подключенным к газоходу уходящих газов газоходом рециркуляции уходящих газов с включенным в него дымососом рециркуляции уходящих газов (см. Повышение экологической безопасности тепловых электростанций: Учеб. пособие для вузов / А.И. Абрамов, Д.П. Елизаров, А.Н. Ремезов и др.; под редакцией А.С. Седлова. - М.: Издательство МЭИ, 2001, рис. 4.4 на с. 100 и описание к нему). Этот аналог принят в качестве прототипа.

Недостаток аналога и прототипа заключается в пониженной экологической безопасности и недостаточной экономичности работы котельной установки в связи с повышенным содержанием вредных веществ при сгорании топлива, в частности, оксидов азота NO_x, в уходящих газах котла, а также недостаточным использованием теплоты уходящих газов.

Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является разработка котельной установки с повышенной экономичностью и экологической безопасностью.

Технический результат - повышение экологической безопасности и экономичности котельной установки путем снижения температуры горения в наиболее теплонапряженной части топки и уменьшения концентрации оксидов азота NO_x в уходящих газах, а также более полная утилизация теплоты уходящих газов.

Для достижения этого результата предложена установка, содержащая котел с газоходом уходящих газов, дымососом, дутьевым вентилятором, связанным воздуховодом с воздухоподогревателем котла, подключенным к газоходу уходящих газов газоходом рециркуляции уходящих газов с включенным в него дымососом рециркуляции уходящих газов.

Особенность заключается в том, что к газоходу рециркуляции уходящих газов перед горелкой котла подключен трубопровод продувочной воды, а в газоход уходящих газов между точкой подключения к нему газохода рециркуляции уходящих газов и дымососом включен конденсатор водяных паров, содержащихся в уходящих газах, включенный по охлаждающей среде в трубопровод исходной воды перед деаэратором питательной воды.

Предложенная котельная установка позволяет снизить выделение оксидов азота NO_x при сгорании топлива за счет снижения температуры горения в топке путем введения продувочной воды в газоход рециркуляции уходящих газов, а также полностью утилизировать теплоту испарившейся в топке продувочной воды.

Далее рассмотрим сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением искомого технического результата.

Принципиальная схема котельной установки приведена на чертеже.

Котельная установка содержит паровой котел 1 с топкой 2. К барабану 3 котла 1 подключен трубопровод 4 продувочной воды. Дутьевой вентилятор 5 связан воздуховодом с воздухоподогревателем 6, который в свою очередь, соединен воздуховодом горячего воздуха с горелкой 7 котла 1. Котел 1 соединен с газоходом 8 уходящих газов, в который включен дымосос 9. К газоходу 8 уходящих газов подключен газоход 10 рециркуляции уходящих газов с включенным в него дымососом 11 рециркуляции уходящих газов, соединенный с горелкой 7 котла 1. К газоходу 10 рециркуляции уходящих газов перед горелкой 7 котла 1 подключен трубопровод 4 продувочной воды. В газоход 8 уходящих газов между точкой подключения к нему газохода 10 и дымососом 9 включен конденсатор 12 водяных паров, содержащихся в уходящих газах. По охлаждающей среде конденсатор 12 водяных паров включен в трубопровод 13 исходной воды, который соединен с деаэратором 14. К конденсатору 12 подключен трубопровод 15 отвода конденсата, который также соединен с деаэратором 14.

Котельная установка работает следующим образом.

В топку 2 котла 1 к горелке 7 подают топливо и воздух. Первичный воздух забирается из атмосферы при помощи дутьевого вентилятора 5 и перед подачей к горелке 7 подогревается в воздухоподогревателе 6. Уходящие газы котла 1 по газоходу 8 уходящих газов при помощи дымососа 9 отводятся из газового тракта котла 1 в дымовую трубу.

Часть уходящих газов после котла 1 отводится по газоходу 10 рециркуляции уходящих газов с помощью дымососа 11 рециркуляции уходящих газов в горелку 7 котла 1. Из барабана 3 котла 1 по трубопроводу 4 продувочная вода поступает в газоход 10 рециркуляции уходящих газов, где смешивается с уходящими газами. Полученная таким образом смесь продувочной воды и рециркуляционных уходящих газов через горелку 7 подается в топку 2 котла 1. Введение части продувочной воды в газоход 10 рециркуляции уходящих газов позволяет снизить температуру горения топлива и предотвратить тем самым образование термических оксидов азота.

Перед выбросом в атмосферу уходящие газы проходят через конденсатор 12 водяных паров в целях утилизации теплоты испарения введенной в топку 2 продувочной воды и водяных паров, образовавшихся в процессе горения природного газа в топке 2 котла 1. Конденсатор 12 водяных паров охлаждается исходной водой, подаваемой по трубопроводу 13 исходной воды. Образующийся вследствие конденсации водяных паров конденсат из конденсатора 12 по трубопроводу 15 отвода конденсата направляется в деаэратор 14. После конденсатора 12 водяных паров исходная вода направляется в деаэратор 14 по трубопроводу 13 исходной воды.

Предложенная котельная установка позволяет повысить экономичность и экологическую безопасность работы котельной установки за счет снижения выбросов NO_x в атмосферу, и полностью утилизировать теплоту конденсации водяных паров в уходящих газах, образовавшихся в топке при испарении продувочной воды в топке и при сгорании природного газа.

Таким образом, предложенная котельная установка позволяет достичь заявленный технический результат.