Результат интеллектуальной деятельности: Котельная установка

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

Известен аналог - котельная установка, содержащая котел с газоходом уходящих газов и газоходом рециркуляции уходящих газов, подключенным к газоходу уходящих газов, дымососом и дымовой трубой, дутьевой вентилятор, регенеративный воздухоподогреватель, дымосос 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 в связи с повышенным содержанием вредных веществ при сгорании топлива, в частности, оксидов азота NO_x, в уходящих газах котла, и в пониженной экономичности работы котельной установки в связи с затратами пара на деаэрацию.

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

Технический результат - увеличение экономичности работы котельной установки путем исключения затрат пара на деаэрацию и повышение экологической безопасности путем ввода смеси уходящих газов и выделившихся в процессе деаэрации коррозионно-активных газов в зону горения топки котла, что позволяет уменьшить температуру в наиболее теплонапряженной части топки и снизить концентрацию оксида азота NO_x в зоне горения.

Для достижения технического результата предложена котельная установка, содержащая котел с газоходом уходящих газов и газоходом рециркуляции уходящих газов, подключенным к газоходу уходящих газов, дымососом и дымовой трубой, дутьевой вентилятор, регенеративный воздухоподогреватель, дымосос рециркуляции уходящих газов.

Особенность заключается в том, что в газоход уходящих газов котла между дымососом и дымовой трубой по десорбирующей среде включен деаэратор с трубопроводами подвода исходной и отвода деаэрированной воды, а газоход рециркуляции уходящих газов подключен к газоходу уходящих газов между деаэратором и дымовой трубой.

Использование в качестве десорбирующего агента в деаэраторе уходящих газов котла, которые практически не содержат коррозионно-агрессивного кислорода, позволяет исключить затраты пара на деаэрацию и утилизировать теплоту уходящих газов. Диоксид углерода в деаэрированной воде нейтрализуют путем дозирования в нее щелочного агента, например гидроксида натрия. Смесь уходящих газов и выделившихся в процессе деаэрации коррозионно-агрессивных газов и водяных паров после деаэратора по газоходу рециркуляции уходящих газов направляется в топку котла. Это позволяет снизить температуру горения в топке и сократить образование оксидов азота NO_x при сжигании топлива.

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

Принципиальная схема котельной установки приведена на чертеже. Котельная установка содержит котел 1, газоход 2 уходящих газов, дымосос 3, деаэратор 4, включенный по десорбирующей среде в газоход 2 уходящих газов между дымососом 3 и дымовой трубой 5. К верхней части колонки деаэратора 4 подключен трубопровод 6 подвода исходной воды. К деаэратору 4 также подключен трубопровод 7 отвода деаэрированной питательной воды, в который включен питательный насос 8. К трубопроводу 7 деаэрированной питательной воды подключена система 9 дозирования щелочного агента. Дутьевой вентилятор 10 направляет воздух в регенеративный воздухоподогреватель 11. К газоходу 2 уходящих газов между деаэратором 4 и дымовой трубой 5 подключен газоход 12 рециркуляции уходящих газов, в который включен дымосос 13 рециркуляции уходящих газов. К топке котла 1 подключен трубопровод 14 подвода природного газа.

Котельная установка работает следующим образом.

Используемые в качестве десорбирующего агента уходящие газы котла 1 из газохода 2 уходящих газов после дымососа 3 подводят в нижнюю часть колонки деаэратора 4. Уходящие газы, поднимаясь вверх внутри конструкции деаэратора, пересекают струи воды, нагревая исходную воду до температуры насыщения, обеспечивают выделение коррозионно-агрессивных газов и смешивание последних с десорбирующим агентом. Смесь уходящих газов и выделившихся из исходной воды коррозионно-активных газов и водяных паров удаляется из верхней части колонки деаэратора 4 по газоходу 2 уходящих газов в дымовую трубу 5. Деаэрированная таким образом вода при помощи питательного насоса 8 отводится из деаэратора 4, проходит систему 9 дозирования щелочного агента (гидроксида натрия), что способствует удалению из воды коррозионно-активного диоксида углерода. Затем деаэрированная вода подводится к экономайзеру котла 1. Газовая смесь уходящих газов и выделенных коррозионно-активных газов, водяных паров после деаэратора 4 по газоходу 12 рециркуляции уходящих газов при помощи дымососа 13 рециркуляции уходящих газов направляется в верхнюю часть топки котла 1, что позволяет снизить концентрацию кислорода в зоне горения топлива и уменьшить температуру горения.

Дутьевой вентилятор 10 нагнетает первичный воздух, который перед подачей в топку котла 1 нагревается в регенеративном воздухоподогревателе 11 и смешивается с природным газом, который поступает по трубопроводу 14 подвода природного газа.

Предложенная котельная установка позволяет повысить экономичность процесса деаэрации воды за счет исключения затрат пара на деаэрацию, а также утилизировать теплоту уходящих газов котла путем снижения их температуры перед выбросом в атмосферу в деаэраторе 4. Одновременное уменьшение температуры горения топлива в топке котла 1 и, как следствие, снижение образования оксидов азота NO_x в процессе горения топлива и последующего выброса их в атмосферу, достигается путем ввода смеси уходящих газов и выделившихся в деаэраторе коррозионно-активных газов и водяных паров по газоходу 12 рециркуляции уходящих газов в топку котла 1, что позволяет снизить вредное воздействие на климатическую систему и обеспечивает повышение экологической безопасности работы котельной установки при экономичной работе оборудования.