Котельна установка

Котельна установка, що містить котлоагрегат з газопальниковим пристроєм, підключений до споживача теплової енергії подавальним трубопроводом і зворотним трубопроводом з сітьовим насосом з утворенням водяного циркуляційного контуру системи теплопостачання, вентилятор, поверхневий теплообмінник з повітряною порожниною, яка підключена на вході до напірного патрубка вентилятора, повітропідігрівач з газовою та повітряною порожнинами, причому газову порожнину повітропідігрівача розміщено у відвідному C2 2 95173 1 3 мощности в централизованных тепловых сетях // Енергетика та електрифікація. - 2008. - №11. - C. 11-20, рис. 9). Недоліками відомої котельної установки є: - низька теплова ефективність установки через високу температуру відхідних димових газів, що зумовлено недостатнім сумісним охолодженням газів у водопідігрівачі та повітропідігрівачі через недоцільну при глибокому охолодженні газів послідовність їхнього розміщення у відвідному газоході; - підвищені втрати теплової енергії на осушування охолоджених вологих димових газів перед їхнім надходженням до димової труби через необхідність байпасування значної частини газів з відносно великим вологовмістом повз водопідігрівач та повітропідігрівач. Найближчим аналогом за технічною суттю та результатом, що досягається, до пристрою, що заявляється, вибраним як прототип, є котельна установка, що містить котлоагрегат з газопальниковим пристроєм, підключений до споживача теплової енергії подавальним трубопроводом і зворотним трубопроводом з сітьовим насосом з утворенням водяного циркуляційного контуру системи теплопостачання, вентилятор, поверхневий теплообмінник з повітряною і водяною порожнинами, причому повітряну порожнину теплообмінніка підключено на вході до напірного патрубка вентилятора, повітропідігрівач з газовою та повітряною порожнинами, причому газову порожнину повітропідігрівача розміщено у відвідному газоході котлоагрегату, повітряну порожнину повітропідігрівача на вході підключено до виходу повітряної порожнини поверхневого теплообмінника, а на виході повітроводом підключено до газопальникового пристрою котлоагрегату, контактний водопідігрівач з водяним циркуляційним контуром, оснащеним циркуляційним насосом, у який включено водяну порожнину поверхневого теплообмінніка, причому газову порожнину водопідігрівача підключено на вході до відвідного газоходу котлоагрегату і сполучено через газовідвідний канал, оснащений димососом, з димовою трубою, повітровід підключено до газовідвідного каналу між виходом водопідігрівача і димососом, (див. патент України № 89 886 С2, 10.03.2010). В котельній установці за прототипом, в порівнянні з відомою установкою (рис. 9 статті Канигіна А. В. в журналі „Енергетика та електрифікація" 2008. - №11. - C. 11-20), завдяки розміщенню водопідігрівача у відвідному газоході котлоагрегату за ходом газів після повітропідігрівача, включенню повітряної порожнини поверхневого теплообмінніка у повітровід за ходом повітря перед повітропідігрівачем і включенню водяної порожнини поверхневого теплообмінника у водяний циркуляційний контур водопідігрівача досягаються нижчі температури димових газів і води на вході у водопідігрівач і, відповідно, нижча температура відхідних газів, внаслідок чого забезпечується підвищена теплова ефективність установки. Завдяки підключенню повітровода до газовідвідного каналу досягається можливість осушування охолоджених вологих димових газів перед їхнім надходженням до 95173 4 димової труби за рахунок підмішування до них невеликої кількості сухого повітря, внаслідок чого забезпечується зниження втрат теплової енергії на осушування газів. Разом з тим, котельна установка - прототип має такі недоліки: - недостатній підігрів дуттьового повітря в поверхневому теплообміннику через низьку температуру грійного теплоносія на його вході, яка зумовлена низькою граничною температурою нагріву води в контактному водопідігрівачі; - недостатня теплова ефективність установки через недостатнє охолодження димових газів у водопідігрівачі, зумовлене недостатнім охолодженням води в поверхневому теплообміннику. В основу винаходу поставлена задача удосконалення котельної установки, в якій шляхом виконання водопідігрівача поверхневим і включення його у водяний циркуляційний контур системи теплопостачання, додаткового оснащення установки тепловим насосом, контур циркуляції якого містить послідовно розміщені за ходом руху робочої речовини дросель, випарник, компресор, конденсатор, при цьому випарник включено у водяний циркуляційний контур системи теплопостачання між споживачем теплової енергії і сітьовим насосом, конденсатор - між водопідігрівачем і котлоагрегатом, а між конденсатором і дроселем у контур циркуляції робочої речовини теплового насоса включено іншу порожнину поверхневого теплообмінника, забезпечується підвищення температури теплоносія на вході в поверхневий теплообмінник та збільшення охолодження димових газів у водопідігрівачі. За рахунок цього збільшується підігрів дуттьового повітря в поверхневому теплообміннику, а також підвищується теплова ефективність установки. Поставлена задача вирішується тим, що в котельній установці, що містить котлоагрегат з газопальниковим пристроєм, підключений до споживача теплової енергії подавальним трубопроводом і зворотним трубопроводом з сітьовим насосом з утворенням водяного циркуляційного контуру системи теплопостачання, вентилятор, поверхневий теплообмінник з повітряною порожниною, яка підключена на вході до напірного патрубка вентилятора, повітропідігрівач з газовою та повітряною порожнинами, причому газову порожнину повітропідігрівача розміщено у відвідному газоході котлоагрегату, повітряну порожнину повітропідігрівача на вході підключено до виходу повітряної порожнини поверхневого теплообмінника, а на виході повітроводом підключено до газопальникового пристрою котлоагрегату, водопідігрівач, газову порожнину якого підключено на вході до відвідного газоходу котлоагрегату і сполучено через газовідвідний канал, оснащений димососом, з димовою трубою, повітровід підключено до газовідвідного каналу між виходом водопідігрівача і димососом, згідно з винаходом, водопідігрівач виконано поверхневим, включено у водяний циркуляційний контур системи теплопостачання з підключенням його до виходу сітьового насоса, установка додатково оснащена тепловим насосом, контур циркуляції якого містить послідовно розміщені за ходом руху робочої речовини дросель, випарник, компресор, 5 конденсатор, при цьому випарник включено у водяний циркуляційний контур системи теплопостачання між споживачем теплової енергії і сітьовим насосом, конденсатор – між водопідігрівачем і котлоагрегатом, а між конденсатором і дроселем у контур циркуляції робочої речовини теплового насоса включено іншу порожнину поверхневого теплообмінника. Завдяки включенню іншої (не повітряної) порожнини поверхневого теплообмінника у контур циркуляцій теплового насоса за рухом робочої речовини після конденсатора за рахунок більш високої температури грійного теплоносія робочої речовини на вході поверхневого теплообмінника забезпечується збільшення підігріву повітря в ньому. Завдяки виконанню водопідігрівача поверхневим і включенню його у водяний циркуляційний контур системи теплопостачання, включенню у цей же контур випарника теплового насоса, за рахунок зниження температури води на вході водопідігрівача забезпечується збільшення ступеня охолодження димових газів у водопідігрівачі. Застосування запропонованої схеми котельної установки завдяки більшій температурі грійного теплоносія на вході у поверхневий теплообмінник забезпечує збільшення ступеня підігріву дуттьового повітря. Забезпечення збільшення ступеню охолодження димових газів у водопідігрівачі дозволяє підвищити теплову ефективність установки. Суть запропонованого винаходу пояснюється кресленням, на якому зображена схема котельної установки. Котельна установка містить котлоагрегат 1 з газопальниковим пристроєм 2, поверхневий водопідігрівач 3, підключений на вході до відвідного газоходу 4 котлоагрегату 1, а на виході через газовідвідний канал 5, оснащений димососом 6 - до димової труби 7. Поверхневий водопідігрівач 3 оснащено патрубком 8 відведення конденсату. В газоході 4 розміщено газову порожнину повітропідігрівача 9, оснащеного патрубком 10 відведення конденсату. Патрубки 8 і 10 підключено до конденсатозбірного бака 11, оснащеного патрубком 12, з'єднаним з гідрозатвором. Повітряний тракт установки містить розміщені за ходом повітря і з'єднані повітроводом 13 вентилятор 14, повітряні порожнини поверхневого теплообмінника 15 і повітропідігрівача 9, регулювальну заслінку 16 і газопальниковий пристрій 2. Повітровід 13 на ділянці між повітропідігрівачем 9 і регулювальною заслінкою 16 підключено коробом 17 з регулювальною заслінкою 18 до газовідвідного каналу 5 між виходом поверхневого водопідігрівача 3 і димососом 6. Водяний циркуляційний контур системи теплопостачання містить котлоагрегат 1, споживача 19 теплової енергії, водяну порожнину випарника 20 теплового насоса, сітьовий насос 21, поверхневий водопідігрівач 3 і водяну порожнину конденсатора 22 теплового насоса. Контур циркуляції робочої речовини теплового насоса містить випарник 20, компресор 23, кон 95173 6 денсатор 22, поверхневий теплообмінник 15 і дросель 24. Котельна установка працює таким чином. Природний газ і підігріте повітря надходять до газопальникового пристрою 2, де змішуються, і газоповітряна суміш в процесі спалювання в топці котлоагрегату 1 утворює димові гази, що надходять до відвідного газоходу 4, проходять через газову порожнину повітропідігрівача 9, де охолоджуються з випадінням водяного конденсату, який через патрубок 10 зливається у конденсатозбірний бак 11. Далі димові гази проходять через газову порожнину поверхневого водопідігрівача 3, де доохолоджуються з випадінням водяного конденсату, який через патрубок 8 зливається у конденсатозбірний бак 11. Конденсат з бака 11 через патрубок 12 та гідрозатвор виводиться з установки. Пройшовши водопідігрівач 3, димові гази надходять до газовідвідного каналу 5, в якому змішуються з частиною підігрітого повітря, внаслідок чого зменшується їхня відносна вологість, що запобігає конденсатоутворенню при подальшому проходженні димових газів через газовідвідний канал 5, димосос 6 і димову трубу 7. Повітря вентилятором 14 подається в повітряну порожнину поверхневого теплообмінника 15, де підігрівається, і далі повітроводом 13 надходить до повітряної порожнини повітропідігрівача 9, де догрівається. Основна частина повітря (дуттьове повітря) повітроводом 13 через регулювальну заслінку 16 надходить до газопальникового пристрою 2 котлоагрегату 1. Інша частина повітря (осушувальне повітря) через регулювальну заслінку 18 коробом 17 надходить до газовідвідного каналу 5, де підмішується до охолоджених димових газів. Зворотна охолоджена вода системи теплопостачання сітьовим насосом 21 подається у водопідігрівач 3, де підігрівається, далі проходить через конденсатор 22, де догрівається, і надходить до котлоагрегату 1. Підігріта у котлоагрегаті 1 вода подається споживачу 19 теплової енергії, де охолоджується, далі доохолоджується у випарнику 20 і надходить до сітьового насоса 21, після чого цикл повторюється. Пара робочої речовини теплового насоса, що утворюється у випарнику 20 за рахунок відбирання частини теплоти зворотної води системи теплопостачання, в компресорі 23 стискається і нагрівається, далі проходить через конденсатор 22, де охолоджується і конденсується. Конденсат робочої речовини теплового насоса проходить через поверхневий теплообмінник 15, де охолоджується, потім проходить через дросель 24, де зменшується тиск робочої речовини, і далі надходить до випарника 20, де випаровується, після чого цикл повторюється. В залежності від режиму роботи котельної установки витрати дуттьового повітря, що подається у газопальниковий пристрій 2 котлоагрегату 1, і осушувального повітря, що подається у газовідвідний канал 5, регулюються з допомогою регулювальних заслінок 16 і 18. 7 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 95173 8 Підписне Тираж 24 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