Спосіб одержання теплової і гідравлічної енергії та опалювальна установка для його здійснення

1. Спосіб одержання теплової і гідравлічної енергії, що включає спалювання палива, нагрівання теплоносія продуктами спалювання в зоні нагріву, підвищення тиску теплоносія і подавання його споживачу, який відрізняється тим, що нагрівання теплоносія продуктами спалювання ведуть порційно, в процесі нагрівання порції теплоносія одночасно одержують порцію перегрітого теплоносія шляхом нагрівання теплоносія, що додатково подається, підвищення тиску нагрітого C2 2 (19) 1 3 88192 4 його стискання з використанням енергії, що додатлоносія продуктами спалювання в зоні нагріву, ково подається, наприклад електричної, і подапідвищення тиску теплоносія і подавання його вання його споживачу [М.А.Стырикович, споживачу, згідно винаходу нагрівання теплоносія К.Я.Катовская, Е.П.Серов. Котельные агрегаты. продуктами спалювання ведуть порційно, в процеМ.: Госэнергоиздат, 1959.- с.9-16]. Ознаки найблисі нагрівання порції теплоносія одночасно одержчого аналога, що співпадають з суттєвими ознажують порцію перегрітого теплоносія шляхом наками пропонованого способу: спалювання палива; грівання теплоносія, що додатково подається, нагрів теплоносія продуктами спалювання в зоні підвищення тиску нагрітого теплоносія ведуть коннагріву; підвищення тиску теплоносія; подача тепденсацією одержаної порції перегрітого теплоносія лоносія споживачу. шляхом його теплообміну з холодним теплоносієм Ознаки найближчого аналога, що співпадають і витісненням порції нагрітого теплоносія одержаз суттєвими ознаками пропонованого способу: ним конденсатом високого тиску. спалювання палива; нагрівання теплоносія продуУ пропонованій опалювальній установці, що ктами спалювання в зоні нагріву; підвищення тиску містить котел з розташованою в ньому парою, що теплоносія; подавання його споживачу. складається з теплообмінної поверхні і засобу Відомий спосіб - найближчий аналог здійснюспалювання палива, взаємоз’єднаний з вузлом ється опалювальною установкою, що містить копідвищення тиску теплоносія і приєднаний до спотел, в якому розміщені теплообмінна поверхня у живчої мережі, згідно винаходу в котлі додатково вигляді оребрених трубок і засіб спалювання парозміщена, щонайменше, одна пара теплообмінлива у вигляді пальника, який приєднаний за доної поверхні і засобу спалювання палива, при помогою трубопроводів до споживчої мережі і взацьому кожна пара розташована в окремому корпуємоз’єднаний зі встановленим поза котлом вузлом сі з розміщеною в ньому додатковою теплообмінпідвищення тиску теплоносія, виконаним у вигляді ною поверхнею, а вузол підвищення тиску теплогідравлічного насоса [Деев Л.В., Балахничев Н.А. носія виконаний у вигляді розміщеної усередині Котельные установки и их обслуживание. - М.: котла теплообмінної місткістю з щонайменше двоВысшая школа, 1990. - с.10-35]. ма теплообмінними камерами, кожна з яких взаєОзнаки найближчого аналога, що співпадають моз’єднана з відповідною основною і додатковою з суттєвими ознаками пропонованого пристрою: теплообмінними поверхнями, кожна з яких взаєкотел з розташованою в ньому парою, що складамоз’єднана з розташованою усередині котла містється з теплообмінної поверхні і засобу спалюванкістю високого тиску. ня палива; котел взаємоз’єднаний з вузлом підвиУ пропонованих способі та пристрої одержанщення тиску теплоносія; котел приєднаний до ня теплової і гідравлічної енергії здійснюють односпоживчої мережі. часно в межах робочого об'єму установки і з викоВідомі спосіб і пристрій не забезпечують досяристанням одного джерела початкової енергії, гнення необхідного технічного результату з настуодержаної в результаті спалювання палива. При пних причин. цьому одержання теплової енергії здійснюють У відомих способі і пристрої одержання теплоунаслідок нагрівання теплоносія продуктами спавої і гідравлічної енергії здійснюється послідовно і лювання палива, а одержання гідравлічної енергії з використовуванням як мінімум двох джерел по- унаслідок стискання нагрітого теплоносія енергічаткової енергії, а також характеризуються висоєю, одержаною від того ж джерела початкової кими витратами і складністю конструкції. При цьоенергії. Отже, можливість здійснювання повного му, одержання теплової енергії здійснюють термодинамічного циклу теплоносія в межах робоунаслідок нагрівання теплоносія продуктами спачого об'єму установки приводить до скорочення лювання палива, а одержання гідравлічної енергії теплових втрат і зниження матеріальних витрат. - унаслідок стиснення вже нагрітого теплоносія з Суть пропонованого винаходу пояснюється використанням енергії, що додатково подається, кресленнями, де на Фіг.1 схематично показана наприклад електричної. Оскільки повний термодиопалювальна установка для одержання теплової і намічний цикл (нагрівання і охолоджування) тепгідравлічної енергії; на Фіг.2 - графік повного терлоносія здійснюється в двох об'ємах: нагрівання модинамічного циклу теплоносія в межах робочого в межах робочого об'єму установки (робочий об'єм об'єму установки. котла), охолоджування - в об'ємі споживчої мереОпалювальна установка містить котел 1 у вижі. Це приводить до значних теплових втрат та гляді металевої місткості. Усередині котла 1 розвисоких матеріальних витрат і вимагає використоташовані дві пари, перша з яких складається з вування додаткових джерел енергії. основної теплообмінної поверхні 2 у вигляді оребУ основу винаходу поставлена задача удоскорених трубок і засобу спалювання палива у вигляналення способу одержання теплової і гідравлічді пальника 3, а друга - з основної теплообмінної ної енергії та опалювальної установки для його поверхні 4 у вигляді оребрених трубок і засобу здійснення, в яких за рахунок можливості реалізаспалювання палива у вигляді пальника 5. Перша ції в межах робочого об'єму установки повного пара розташована в корпусі 6, в якому розміщена термодинамічного циклу теплоносія, забезпечудодаткова теплообмінна поверхня 7 у вигляді ореється одночасне одержання теплової і гідравлічної брених трубок, друга пара розташована в корпусі 8 енергії з використанням одного джерела початкоз розміщеною в ньому додатковою теплообмінною вої енергії при зниженні матеріальних витрат. поверхнею 9 у вигляді оребрених трубок. Котел 1 Поставлена задача вирішується тим, що в взаємоз’єднаний з вузлом 10 підвищення тиску способі одержання теплової і гідравлічної енергії, теплоносія, який виконаний у вигляді розміщеної що включає спалювання палива, нагрівання тепусередині котла 1 теплообмінної місткості 11 з 5 88192 6 двома теплообмінними камерами 12 і 13. Тепло41. Після цього порцію перегрітої води з додаткообмінна камера 12 взаємоз’єднана за допомогою вої теплообмінної поверхні 7 подають по труботрубопроводу 14, в якому встановлений керований проводу 16 через керований клапан 17 в теплообклапан 15, з основною теплообмінною поверхнею мінну камеру 12. У теплообмінній камері 12 2 і за допомогою трубопроводу 16 зі встановленим відбувається закипання порції перегрітої води з в ньому керованим клапаном 17 з додатковою теотриманням пари, а потім конденсація даної порції плообмінною поверхнею 7 першої пари. Теплообпари в результаті його теплообміну з холодною мінна камера 13 взаємоз’єднана за допомогою водою, що знаходиться в теплообмінній камері 13 трубопроводу 18, в якому встановлений керований (відрізок f - а на Фіг.2). Одержаним конденсатом клапан 19, з основною теплообмінною поверхнею порція нагрітої води витісняється під тиском 3атм. 4 та за допомогою трубопроводу 20 зі встановлез теплообмінної камери 12 в основну теплообмінну ним в ньому керованим клапаном 21 з додатковою поверхню 2, а конденсат з температурою 30°С теплообмінною поверхнею 9 другої пари. залишається в теплообмінній камері 12. Далі чеУсередині котла 1 розташовані дві місткості 22 рез ємність 22 високого тиску по трубопроводу 24 і 23 високого тиску, які підключені за допомогою через керований клапан 25 воду з підвищеним трубопроводу 24 зі встановленими в ньому керотиском (3атм) подають через споживчу мережу до ваними клапанами 25 і 26 до споживчої мережі (на споживача. рисунку не показана). Місткості 22 і 23 високого Аналогічний процес здійснюють в протифазі тиску забезпечені відповідно трубопроводами 27 і циклу роботи опалювальної установки. 28 аварійного скидання теплоносія з керованими Порцію води, що знаходиться в теплообмінній клапанами 29 і 30. Основна теплообмінна поверхкамері 13, нагрітої до температури 30°С в резульня 2 взаємоз’єднана з місткістю 22 високого тиску таті її теплообміну з порцією перегрітої води в теза допомогою трубопроводу 31, основна теплообплообмінній камері 12, що знаходиться в теплообмінна поверхня 4 взаємоз’єднана з місткістю 23 мінній камері, по трубопроводу 18 через високого тиску за допомогою трубопроводу 32. керований клапан 19 подають в основну теплообДодаткова теплообмінна поверхня 7 взаємінну поверхню 4. Нагріта до температури 90°С моз’єднана з місткістю 22 високого тиску за допопродуктами спалювання від пальника 5, вода помогою трубопроводу 33, в якому встановлений дається по трубопроводу 32 в ємність 23 високого керований клапан 34 і зворотний клапан 35, а дотиску. З місткості 23 високого тиску по трубопродаткова теплообмінна поверхня 9 взаємоз’єднана воду 36 через керований клапан 37 і зворотний з місткістю 23 високого тиску за допомогою трубоклапан 38 порцію нагрітої води подають в додатпроводу 36, в якому встановлений керований клакову теплообмінну поверхню 9. У додатковій теппан 37 і зворотний клапан 38. Котел 1 приєднаний лообмінній поверхні 9, закритий простір якої обдо споживчої мережі за допомогою підключеного межений клапанами 21 і 37, одержують порцію до теплообмінних камер 12 і 13 трубопроводу 39. перегрітої до температури 130°С води продуктами У гілці трубопроводу 39, приєднаної до теплообспалювання унаслідок спалювання палива в пальмінної камери 12, встановлений керований клапан нику 5. 40, в гілці трубопроводу 39, приєднаною до теплоПорцію перегрітої води з додаткової теплообобмінної камери 13, встановлений керований кламінної поверхні 9 подають по трубопроводу 20 пан 41. через керований клапан 21 в теплообмінну камеру Пропонований спосіб здійснюють пропонова13. У теплообмінній камері 13 відбувається закиною опалювальною установкою таким чином. пання порції перегрітої води з одержанням пари, а Вхідний теплоносій, наприклад воду при темпотім конденсація даної порції пари в результаті пературі 20°С і тиску 1 атм., по трубопроводу 39 його теплообміну з холодним конденсатом, що подають в теплообмінну камеру 12 теплообмінної знаходиться в теплообмінній камері 12. Одержамісткості 11 через керований клапан 40. З теплоним конденсатом порція нагрітої води витісняється обмінної камери 12 порцію води подають по трупід тиском 3атм. з теплообмінної камери 13 в осбопроводу 14 через керований клапан 15 в основновну теплообмінну поверхню 4, а конденсат з ну теплообмінну поверхню 2. При цьому унаслідок температурою 30°С залишається в теплообмінній спалювання палива в пальнику 3, вода нагріваєтькамері 13, де відбувається його нагрівання і підся до температури 90°С продуктами спалювання в вищення тиску за рахунок надходження порції пезоні нагріву (відрізок с - d на Фіг.2). Нагріта вода регрітої води в теплообмінну камеру 12 (відрізок а подається по трубопроводу 31 в ємність 22 висо- b на Фіг.2). Далі через ємність 23 високого тиску кого тиску. З місткості 22 високого тиску по трубопо трубопроводу 24 через керований клапан 26 проводу 33 через керований клапан 34 і зворотний воду з підвищеним тиском (3атм.) подають через клапан 35 порцію нагрітої води подають в додатспоживацьку мережу до споживача. кову теплообмінну поверхню 7. У додатковій тепВикористання пропонованого способу і прилообмінній поверхні 7, закритий простір якої обстрою полягає в реалізації термодинамічного цикмежений клапанами 34 і 17, одержують порцію лу роботи опалювальної установки з високою різперегрітої води шляхом нагрівання води до темпеницею температур теплоносія у межах зони ратури 130°С продуктами спалювання унаслідок горіння палива і у зоні нагріву теплоносія. Даний спалювання палива в пальнику 3 (відрізки d - е і е інтервал температури може складати від 600°С до f на Фіг.2). 800°С, оскільки в зоні горіння палива температура Потім теплообмінну камеру 13 заповнюють газів, а відповідно і температура перегрітого тепводою, що подається при температурі 20°С і тиску лоносія може досягати до 1000°С, а в зоні нагріву 1атм по трубопроводу 39 через керований клапан 7 88192 8 теплоносія температура нагрітого теплоносія може вої енергії при зниженні матеріальних витрат за складати менше 100°С. рахунок можливості реалізації в межах робочого Таким чином, пропонований винахід забезпеоб'єму установки повного термодинамічного циклу чує одночасне одержання теплової і гідравлічної теплоносія. енергії з використанням одного джерела початко Комп’ютерна верстка В. Мацело Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601