Теплоутилізаційна установка

1. Теплоутилізаційна установка, що містить газохід, сполучений відповідно з котлоагрегатом, оснащеним газопальниковим пристроєм, і димовою трубою, в якому послідовно за ходом руху димових газів розміщені водопідігрівач і випарник теплового насоса, причому водопідігрівач підключений до споживача теплової енергії подавальним C2 2 96092 1 3 роводом з конденсатором теплового насоса і зворотним трубопроводом з мережним насосом з утворенням водяного циркуляційного контуру системи теплопостачання, тепловий насос, циркуляційний контур якого містить послідовно розміщені за ходом руху робочої речовини дросельний клапан, випарник, компресор, конденсатор і охолоджувач конденсату, виконаний в вигляді теплообмінника трьох середовищ: грійного - робочої речовини теплового насоса та двох нагріваних повітря і води, причому повітряна порожнина охолоджувача конденсату підключена повітроводом до газопальникового пристрою котлоагрегату, а водяна порожнина включена у зворотний трубопровід між мережним насосом і водопідігрівачем (див. опис до авт. свід. СРСР №1557416, МПК F22B 1/18, 1988). В теплоутилізаційній установці за прототипом, в порівнянні з відомою установкою за авт. свід. № 270745, завдяки включенню водопідігрівача безпосередньо у водяний циркуляційний контур системи теплопостачання, досягається зниження температури води на вході у водопідігрівач і відповідне охолодження відхідних димових газів, а завдяки оснащенню установки тепловим насосом досягається підвищення температурного рівня води, що подається споживачу, і загалом підвищення економічності установки. Разом з тим, теплоутилізаційна установка-прототип має такі недоліки: - обмежена теплопродуктивність установки через наявність граничної температури підігріву води в контактному апараті - температури адіабатного насичення газів, та поряд з цим підвищені капітальні і експлуатаційні витрати установки в зв'язку з наявністю насоса, що забезпечує відведення води з апарата і подавання її споживачу; - низька теплова ефективність установки через підігрівання у водяній порожнині охолоджувача конденсату зворотної води системи теплопостачання перед надходженням її у водопідігрівач; - низька надійність роботи установки через відсутність можливості ефективного осушування відхідних димових газів, тобто необхідного зменшення їхньої відносної вологості після глибокого охолодження у випарнику перед надходженням до димової труби, для запобігання подальшому конденсатоутворенню в газовому тракті установки. В основу винаходу поставлена задача удосконалення теплоутилізаційної установки, в якій шляхом виконання водопідігрівача поверхневим, виконання охолоджувача конденсату робочої речовини теплового насоса у вигляді теплообмінника двох середовищ, розміщення його в газоході між випарником і димовою трубою та включення повітропідігрівача у зворотний трубопровід між споживачем теплової енергії і мережним насосом забезпечується зняття обмеження температури підігріву води у водопідігрівачі, вилучення насоса подачі води споживачу, досягається спрощення конструкції охолоджувача конденсату та запобігання підігріванню зворотної води системи теплопостачання і натомість її охолодження перед надходженням у водопідігрівач, забезпечується можливість підігрівання димових газів перед їхнім надходженням до димової труби. За рахунок цього підвищується 96092 4 теплопродуктивність установки, зменшуються капітальні і експлуатаційні витрати, підвищується надійність роботи котельної установки, до складу якої входить теплоутилізаційна установка. Поставлена задача вирішується тим, що в теплоутилізаційній установці, що містить газохід, сполучений відповідно з котлоагрегатом, оснащеним газопальниковим пристроєм, і димовою трубою, в якому послідовно за ходом руху димових газів розміщені водопідігрівач і випарник теплового насоса, причому водопідігрівач підключений до споживача теплової енергії подавальним трубопроводом з конденсатором теплового насоса і зворотним трубопроводом з мережним насосом з утворенням водяного циркуляційного контура системи теплопостачання, повітропідігрівач, підключений повітроводом до газопальникового пристрою котлоагрегату, тепловий насос, циркуляційний контур якого містить послідовно розміщені за ходом руху робочої речовини дросельний клапан, випарник, компресор, конденсатор і охолоджувач конденсату, згідно з винаходом, водопідігрівач виконано поверхневим, охолоджувач конденсату виконано у вигляді теплообмінника двох середовищ і розміщено в газоході між випарником і димовою трубою, а повітропідігрівач включено у зворотний трубопровід між споживачем теплової енергії і мережним насосом. Грійним середовищем охолоджувача конденсату є робоча речовина теплового насоса, а нагріваним - димові гази. Виконання водопідігрівача поверхневим забезпечує зняття обмеження температури підігріву води у водопідігрівачі та вилучення насоса подачі води споживачу. Завдяки виконанню охолоджувача конденсату робочої речовини теплового насоса у вигляді теплообмінника двох середовищ і розміщенню його в газоході між випарником і димовою трубою та включенню повітропідігрівача у зворотний трубопровід між споживачем теплової енергії і мережним насосом досягається спрощення конструкції охолоджувача конденсату та запобігання підігріванню зворотної води системи теплопостачання і натомість її охолодження перед надходженням у водопідігрівач та забезпечується можливість підігрівання димових газів перед їхнім надходженням до димової труби. В результаті досягається підвищення теплопродуктивності установки, зменшення капітальних і експлуатаційних витрат та підвищується надійність роботи котельної установки. Крім того, згідно з винаходом, ділянки контуру циркуляції робочої речовини теплового насоса між дросельним клапаном і охолоджувачем конденсату та між охолоджувачем конденсату і конденсатором з'єднано перемичкою з регулювальним клапаном. Завдяки цьому досягається можливість регулювання теплового навантаження охолоджувача конденсату і, відповідно, ступеня підігріву відхідних димових газів. Суть запропонованого винаходу пояснюється кресленням, на якому зображена схема теплоутилізаційної установки. Теплоутилізаційна установка містить підключений до котлоагрегату 1 і димової труби 2 газохід 5 3. В газоході 3 послідовно за ходом руху димових газів розміщені водопідігрівач 4, випарник 5 теплового насоса, охолоджувач 6 конденсату робочої речовини теплового насоса і димосос 7. Водопідігрівач 4 оснащено патрубком 8 відведення водяного конденсату, а випарник 5 оснащено патрубком 9 відведення водяного конденсату. Патрубки 8 і 9 підключено до конденсатозбірного бака 10, оснащеного патрубком 11, з'єднаним з гідрозатвором. Повітряний тракт установки містить розміщені за ходом повітря вентилятор 12, повітропідігрівач 13, повітровід 14 і газопальниковий пристрій 15 котлоагрегату 1. Водяний циркуляційний контур системи теплопостачання містить водопідігрівач 4, подавальний трубопровід 16, в якому розміщено конденсатор 17 теплового насоса, споживач 18 теплової енергії, зворотний трубопровід 19, в який включено повітропідігрівач 13 і мережний насос 20. При застосуванні установки за водогрійним котлоагрегатом останній включається в контур системи теплопостачання між водопідігрівачем 4 і конденсатором 17 (пунктирні лінії). Циркуляційний контур теплового насоса містить розміщені послідовно за ходом потоку робочої речовини випарник 5, компресор 21, конденсатор 17, охолоджувач конденсату 6, дросельний клапан 22 та перемичку 23 з регулювальним клапаном 24. Теплоутилізаційна установка працює таким чином. Природний газ і підігріте повітря надходять до газопальникового пристрою 15, де змішуються. Газоповітряна суміш в процесі спалювання в топці котлоагрегату 1 утворює димові гази, що проходять через газовий тракт котлоагрегату 1, де охолоджуються, і надходять до газоходу 3 установки. Далі димові гази проходять через водопідігрівач 4, де охолоджуються з випадінням водяного конденсату, який через патрубок 8 зливається у конден 96092 6 сатозбірний бак 10. Потім димові гази проходять через випарник 5, де охолоджуються з випадінням водяного конденсату, який через патрубок 9 зливається у конденсатозбірний бак 10. Конденсат з баку 10 через патрубок 11 та гідрозатвор виводиться з установки. Пройшовши водопідігрівач 4 і випарник 5, охолоджені димові гази надходять в охолоджувач 6 конденсату робочої речовини теплового насоса, в якому підігріваються, що запобігає випадінню водяного конденсату при подальшому проходженні газів через газохід 3, димосос 7 і димову трубу 2. Повітря вентилятором 12 подається в повітряну порожнину повітропідігрівача 13, де підігрівається, і далі повітроводом 14 надходить до газопальникового пристрою 14 котлоагрегату 1. Зворотна вода системи теплопостачання від споживача 18 теплової енергії надходить у повітропідігрівач 13, де охолоджується, і далі мережним насосом 20 подається у водопідігрівач 4, де підігрівається, після чого проходить котлоагрегат 1, де нагрівається, або безпосередньо надходить у конденсатор 17, де догрівається, і подається споживачу 18 теплової енергії, після чого цикл повторюється. Насичена пара робочої речовини теплового насоса, що утворюється у випарнику 5 за рахунок відбирання частини теплоти відхідних димових газів, надходить в компресор 21, де стискається і нагрівається, далі проходить через конденсатор 17, де охолоджується і конденсується. Конденсат робочої речовини теплового насоса проходить охолоджувач 6, де охолоджується, дросельний клапан 22, де зменшується тиск робочої речовини, і далі надходить до випарника 5, де випаровується, після чого цикл повторюється. В залежності від режиму роботи подача робочої речовини через охолоджувач 6 регулюється за допомогою регулювального клапана 24. 7 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 96092 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601