Котельна установка

Реферат: Винахід належить до теплоенергетики і може бути використаний в газоспоживальних парових котельних установках промислової теплоенергетики. Котельна установка містить паровий котлоагрегат з водяним економайзером і газопальниковим пристроєм, сполучений газоходом з димовою трубою через послідовно за ходом димових газів розміщені підігрівач сирової води з патрубком відведення конденсату і димосос, повітровід, пароводяний теплообмінник, конденсатозбірний бак, деаератор з патрубком відведення випару. При цьому підігрівач сирової води підключений до деаератора послідовно за ходом води через систему хімводоочищення і підігрівач хімічно очищеної води, парова порожнина котлоагрегату з'єднана з входом пароконденсатної порожнини пароводяного теплообмінника, вихід з якої з'єднаний конденсатопроводом з входом конденсатозбірного бака, вихід з останнього з'єднаний трубопроводом з деаератором, водяна порожнина пароводяного теплообмінника включена у водяний циркуляційний контур системи теплопостачання, патрубок відведення конденсату підігрівача сирової води з'єднаний через гідравлічний затвор з входом конденсатозбірного бака, а патрубок відведення випару з деаератора підключений до газоходу між котлоагрегатом і UA 102349 C2 (12) UA 102349 C2 підігрівачем сирової води. Котельна установка додатково оснащена теплоутилізатором, розміщеним у газоході між місцем підключення випару деаератора і підігрівачем сирової води, та водоповітряним теплообмінником, підключеним до конденсатопроводу і розміщеним у повітроводі, який входом сполучено з атмосферою, а на виході розділено на дуттьовий повітровід, з'єднаний з газопальниковим пристроєм, і осушувальний повітровід, підключений до газоходу між підігрівачем сирової води і димососом, при цьому теплоутилізатор підключено до трубопроводу між конденсатозбірним баком і деаератором, а підігрівач хімічно очищеної води до конденсатопроводу. Винахід забезпечує підвищення теплової ефективності установки. UA 102349 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до теплоенергетики і може бути використаний в газоспоживальних парових котельних установках промислової теплоенергетики. Відомою є котельна установка, що містить паровий котлоагрегат з водяним економайзером і газопальниковим пристроєм, пароводяний теплообмінник, підігрівач сирової води, система хімводоочищення, підігрівач хімічно очищеної води, деаератор з патрубком відведення випару, сполученим з пароконденсатною порожниною підігрівача хімічно очищеної води, причому парова порожнина котлоагрегату з'єднана з входом пароконденсатної порожнини пароводяного теплообмінника, вихід з якої з'єднаний конденсатопроводом з деаератором, водяна порожнина пароводяного теплообмінника включена у водяний циркуляційний контур системи теплопостачання, а вихід підігрівача хімічно очищеної води з'єднано з деаератором [див. Роддатис К.Ф. Котельные установки. - М: Энергия, 1977. - С. 295-296]. Недоліком відомої установки є її низька теплова ефективність через високі значення температури і вологовмісту димових газів, які відводяться з установки. Відомою також є котельна установка, що містить паровий котлоагрегат з водяним економайзером і газопальниковим пристроєм, сполучений газоходом з димовою трубою через послідовно за ходом димових газів розміщені підігрівач сирової води з патрубком відведення конденсату, оснащений байпасним газоходом, і димосос, повітровід, пароводяний теплообмінник, конденсатозбірний бак, деаератор з патрубком відведення випару, причому підігрівач сирової води підключений до деаератора через систему хімводоочищення, парова порожнина котлоагрегату з'єднана з входом пароконденсатної порожнини пароводяного теплообмінника, вихід з якої з'єднаний конденсатопроводом з входом конденсатозбірного бака, вихід з останнього з'єднаний трубопроводом з деаератором, водяна порожнина пароводяного теплообмінника включена у водяний циркуляційний контур системи теплопостачання, патрубок відведення конденсату підігрівача сирової води з'єднаний через гідравлічний затвор з входом конденсатозбірного бака, а патрубок відведення випару з деаератора підключений до газоходу між котлоагрегатом і підігрівачем сирової води [див. опис винаходу до патенту Російської 7 Федерації № 2148206, МПК F22B 33/18, 1998]. В цій котельній установці, в порівнянні з попередньою відомою установкою [рис. 7-2 книги Роддатис К.Ф. Котельные установки. - М: Энергия, 1977. - С. 295-296], завдяки розміщенню підігрівача сирової води в основному газоході та підключенню до основного газоходу патрубка відведення випару з деаератора перед підігрівачем сирової води здійснюється при інтенсивному теплообміні підігрівання сирової води за рахунок використання теплоти викидних теплоносіїв - відхідних димових газів після котлоагрегату і випару з деаератора, в результаті чого через зменшення температури і вологовмісту газів після підігрівача сирової води підвищується теплова ефективність установки. Недоліком цієї установки є недостатня експлуатаційна надійність через низьку температуру хімічно очищеної води, яка надходить в деаератор, що спричинене відсутністю її підігрівання після виходу з системи хімводоочищення. Найближчим аналогом за технічною суттю та результатом, що досягається, до пристрою, що заявляється, вибраним як прототип, є котельна установка, що містить паровий котлоагрегат з водяним економайзером і газопальниковим пристроєм, сполучений газоходом з димовою трубою через послідовно за ходом димових газів розміщені підігрівач сирової води з патрубком відведення конденсату і димосос, повітровід, пароводяний теплообмінник, конденсатозбірний бак, деаератор з патрубком відведення випару, паропровід з редукційним клапаном, причому підігрівач сирової води підключений до деаератора послідовно за ходом води через систему хімводоочищення і підігрівач хімічно очищеної води, підключений входом до паропроводу після редукційного клапану, а виходом - до конденсатозбірного бака, парова порожнина котлоагрегату з'єднана з входом пароконденсатної порожнини пароводяного теплообмінника, вихід з якої з'єднаний конденсатопроводом з входом конденсатозбірного бака, вихід з останнього з'єднаний трубопроводом з деаератором, водяна порожнина пароводяного теплообмінника включена у водяний циркуляційний контур системи теплопостачання, патрубок відведення конденсату підігрівача сирової води з'єднаний через гідравлічний затвор з входом конденсатозбірного бака, а патрубок відведення випару з деаератора підключений до газоходу між котлоагрегатом і підігрівачем сирової води [див. Кудинов А.А., Калмыков М.В. Оценка работы конденсационного теплоутилизатора в условиях комплексного использования теплоты продуктов сгорания и выпара атмосферного деаэратора // Теплоэнергетика.-2002. - № 8. - С. 69-72, рис. 1]. Котельна установка-прототип має такі недоліки: - понижена теплова ефективність через витрачання високо потенційного теплоносія - пари на підігрівання хімічно очищеної води у відповідному підігрівачі; 1 UA 102349 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - понижена теплова ефективність через недостатнє охолодження димових газів у газоході після котлоагрегату, що спричинене невеликим тепловим навантаженням підігрівача сирової води, яке зумовлюється невеликою режимною витратою нагріваної сирової води; - понижена теплова ефективність через підвищені втрати теплової енергії на осушування охолоджених вологих димових газів перед їхнім надходженням до газовідвідного тракту, що спричинене байпасуванням значної частини димових газів повз підігрівач сирової води. В основу винаходу поставлена задача удосконалення котельної установки, в якій підігрівання хімічно очищеної води здійснювалося би ефективним використанням теплоти водяного конденсату, що повертає споживач, забезпечувалося би додаткове охолодження димових газів у газоході після котлоагрегату та зменшувалися би втрати теплової енергії на осушування охолоджених вологих димових газів перед їхнім надходженням до газовідвідного тракту. Розв'язання цієї задачі забезпечуватиме підвищення теплової ефективності установки. Поставлена задача вирішується тим, що котельна установка, що містить паровий котлоагрегат з водяним економайзером і газопальниковим пристроєм, сполучений газоходом з димовою трубою через послідовно за ходом димових газів розміщені підігрівач сирової води з патрубком відведення конденсату і димосос, повітровід, пароводяний теплообмінник, конденсатозбірний бак, деаератор з патрубком відведення випару, причому підігрівач сирової води підключений до деаератора послідовно за ходом води через систему хімводоочищення і підігрівач хімічно очищеної води, парова порожнина котлоагрегату з'єднана з входом пароконденсатної порожнини пароводяного теплообмінника, вихід з якої з'єднаний конденсатопроводом з входом конденсатозбірного бака, вихід з останнього з'єднаний трубопроводом з деаератором, водяна порожнина пароводяного теплообмінника включена у водяний циркуляційний контур системи теплопостачання, патрубок відведення конденсату підігрівача сирової води з'єднаний через гідравлічний затвор з входом конденсатозбірного бака, а патрубок відведення випару з деаератора підключений до газоходу між котлоагрегатом і підігрівачем сирової води, згідно з винаходом, додатково оснащена теплоутилізатором, розміщеним у газоході між місцем підключення випару деаератора і підігрівачем сирової води, та водоповітряним теплообмінником, підключеним до конденсатопроводу і розміщеним у повітроводі, який входом сполучено з атмосферою, а на виході розділено на дуттьовий повітровід, з'єднаний з газопальниковим пристроєм, і осушувальний повітровід, підключений до газоходу між підігрівачем сирової води і димососом, при цьому теплоутилізатор підключено до трубопроводу між конденсатозбірним баком і деаератором, а підігрівач хімічно очищеної води до конденсатопроводу. Крім того, згідно з винаходом, в осушувальному повітроводі установки розміщено додатковий водоповітряний теплообмінник, підключений до конденсатопроводу. Завдяки підключенню підігрівача хімічно очищеної води до конденсатопроводу забезпечується підігрівання хімічно очищеної води перед її надходженням до деаератора теплотою конденсату і відповідне зменшення витрачання пари на власні потреби установки. Завдяки додатковому оснащенню установки теплоутилізатором, розміщенню його у газоході між місцем підключення випару деаератора та підігрівачем сирової води і підключенню до трубопроводу між конденсатозбірним баком і деаератором забезпечується відповідне зниження температурі димових газів. Завдяки додатковому оснащенню установки водоповітряним теплообмінником, підключенню його до конденсатопроводу і розміщенню його у основному повітроводі, який входом сполучений з атмосферою, а на виході розділяється на дуттьовий повітровід, з'єднаний з газопальниковим пристроєм, і осушувальний повітровід, підключений до газоходу між підігрівачем сирової води і димососом, забезпечується зменшення втрат теплової енергії на осушування димових газів перед їхнім надходженням до газовідвідного тракту. В результаті досягається підвищення теплової ефективності установки. Крім того, завдяки розміщенню в осушувальному повітроводі додаткового водоповітряного теплообмінника і підключенню його до конденсатопроводу забезпечується догрівання осушувального повітря і відповідне скорочення його витрати, в результаті чого досягається зменшення споживання електричної енергії установкою. Суть запропонованого винаходу пояснюється кресленням, на якому зображена схема котельної установки. Котельна установка містить паровий котлоагрегат 1 з водяним економайзером 2 і газопальниковим пристроєм 3, сполучений газоходом 4 з димовою трубою 5 через послідовно за ходом димових газів розміщені теплоутилізатор 6, підігрівач 7 сирової води з патрубком 8 відведення конденсату і димосос 9. Елементи водопідготувального комплексу включені послідовно за ходом води таким чином: підігрівач 7 сирової води, система 10 хімводоочищення, підігрівач 11 хімічно очищеної води і деаератор 12 з патрубком 13 відведення випару. 2 UA 102349 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Деаератор 12 з'єднаний через живильний насос 14 і водяний економайзер 2 з котлоагрегатом 1, а через підживлювальний насос 15 з водяним циркуляційним контуром системи теплопостачання, в який включені мережний насос 16, пароводяний теплообмінник 17 та споживач 18 теплової енергії. До парової системи установки, яка містить котлоагрегат 1, паропровід 19 з редукційним клапаном 20 та паровим колектором 21, підключені деаератор 12, пароводяний теплообмінник 17 та споживач 22 пари для технологічних потреб підприємства. До теплообмінника 17 та споживача 22 підключена конденсатна система установки, яка містить конденсатопровід 23 з колектором 24 гарячого конденсату, вентилем 25 та колектором 26 охолодженого конденсату. Повітряний тракт установки містить основний повітровід 27, в якому послідовно за ходом повітря розміщено вентилятор 28 і водоповітряний теплообмінник 29. Далі основний повітровід 27 розділяється на два відгалуження - дуттьовий повітровід 30 з регулювальною заслінкою 31, який з'єднує основний повітропровід 27 з газопальниковим пристроєм 3 котлоагрегату 1, та осушувальний повітровід 32, який з'єднує основний повітровід 27 з відвідною ділянкою 33 газоходу 4 між підігрівачем сирової води і димососом 9. В осушувальному трубопроводі 32 розміщені регулювальна заслінка 34 і додатковий водоповітряний теплообмінник 35. Паралельно до конденсатопроводу 23 підключені водоповітряний теплообмінник 29, додатковий водоповітряний теплообмінник 35 та підігрівач 11 хімічно очищеної води, входи яких з'єднані з колектором 24 гарячого конденсату, а виходи - з колектором 26 охолодженого конденсату. Вихід колектора 26 і через гідравлічний затвор патрубок 8 відведення конденсату з'єднані з конденсатозбірним баком 36, вихід якого через конденсатний насос 37 і теплоутилізатор 6 з'єднаний з деаератором 12. Котельна установка працює таким чином. Природний газ і дуттьове повітря надходять до газопальникового пристрою 3, де змішуються, і газоповітряна суміш в процесі спалювання в топці котлоагрегату 1 утворює димові гази, які проходять через водяний економайзер 2, де охолоджуються, у газохід 4. Сюди ж через патрубок 13 надходить випар з деаератора 12. Далі зволожені димові гази проходять теплоутилізатор 6, де охолоджуються, підігрівач 7 сирової води, де охолоджуються з випадінням водяного конденсату, який через патрубок 8 та гідрозатвор відводиться у конденсатозбірний бак 36. У відвідній ділянці 33 газоходу 4 димові гази змішуються з підігрітим осушувальним повітрям, в результаті чого їхня температура збільшується, а відносна вологість зменшується, що запобігає конденсатоутворенню при подальшому проходженні димових газів через димосос 9 і димову трубу 5. Загальний потік повітря вентилятором 28 подається до основного повітропроводу 27, проходить перший водоповітряний теплообмінник 29, де підігрівається, після чого розділяється на дуттьовий і осушувальний потоки. Потік підігрітого дуттьового повітря проходить регулювальну заслінку 31, дуттьовий повітровід 30 і надходить до газопальникового пристрою 3 котлоагрегату 1. Потік підігрітого осушувального повітря проходить регулювальну заслінку 34 і осушувальним повітроводом 32 через додатковий водоповітряний теплообмінник 35, де догрівається, надходить до відвідної ділянки 33 газоходу 4. Сирова вода від джерела водопостачання надходить в підігрівач 7, де підігрівається, і далі проходить систему 10 хімводоочищення, в якій показники якості води досягають відповідних стандартних величин. Хімічно очищена вода проходить підігрівач 11, де підігрівається, і надходить в деаератор 12. Водяна пара з котлоагрегату 1 паропроводом 19 через редукційний клапан 20, в якому її тиск знижується до необхідного, подається в паровий колектор 21 і далі розподіляється для певних споживачів. Частина пари надходить до деаератора 12, частина - до споживача 22 пари для технологічних потреб, частина - до пароводяного теплообмінника 17. Водяний конденсат від споживача 22 та від пароводяного теплообмінника 17 надходить до колектора 24 гарячого конденсату. З допомогою мережного насоса 16 через теплообмінник 17 проходить охолоджена вода циркуляційного контуру системи теплопостачання, яка підігрівається і подається споживачу 18 теплової енергії. З колектора 24 гарячий конденсат розподіляється для проходження різних теплообмінників. Частина гарячого конденсату проходить через підігрівач 11 хімічно очищеної води, де охолоджується, і надходить в колектор 26 охолодженого конденсату. Частина гарячого конденсату проходить через водоповітряний теплообмінник 29, де охолоджується, і надходить в колектор 26 охолодженого конденсату. Частина гарячого конденсату проходить через додатковий водоповітряний теплообмінник 35, де охолоджується, і надходить в колектор 26 охолодженого конденсату. При необхідності частина гарячого конденсату через відкритий вентиль 25 конденсатопроводом 23 подається безпосередньо у колектор 26. З колектора 26 конденсат надходить у конденсатозбірний бак 36, з якого зібраний 3 UA 102349 C2 5 конденсат конденсатним насосом 37 подається в теплоутилізатор 6, де підігрівається, і далі надходить в деаератор 12. З хімічно очищеної води і конденсату в деаераторі 12 видаляються корозійно агресивні гази - кисень та вуглекислота, які з випаром через патрубок 13 надходять в газохід 4. Деаерована вода живильним насосом 14 подається через водяний економайзер 2, де догрівається, в котлоагрегат 1, а підживлювальним насосом 15 - в циркуляційний контур системи теплопостачання. В залежності від режиму роботи котельної установки витрати дуттьового повітря, що подається у газопальниковий пристрій 3 котлоагрегату 1, і осушувального повітря, що подається у відвідну ділянку 33 газоходу 4, регулюються з допомогою регулювальних заслінок 31 і 34. 10 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 30 1. Котельна установка, що містить паровий котлоагрегат з водяним економайзером і газопальниковим пристроєм, сполучений газоходом з димовою трубою через послідовно за ходом димових газів розміщені підігрівач сирової води з патрубком відведення конденсату і димосос, повітровід, пароводяний теплообмінник, конденсатозбірний бак, деаератор з патрубком відведення випару, причому підігрівач сирової води підключений до деаератора послідовно за ходом води через систему хімводоочищення і підігрівач хімічно очищеної води, парова порожнина котлоагрегату з'єднана з входом пароконденсатної порожнини пароводяного теплообмінника, вихід з якої з'єднаний конденсатопроводом з входом конденсатозбірного бака, вихід з останнього з'єднаний трубопроводом з деаератором, водяна порожнина пароводяного теплообмінника включена у водяний циркуляційний контур системи теплопостачання, патрубок відведення конденсату підігрівача сирової води з'єднаний через гідравлічний затвор з входом конденсатозбірного бака, а патрубок відведення випару з деаератора підключений до газоходу між котлоагрегатом і підігрівачем сирової води, яка відрізняється тим, що вона додатково оснащена теплоутилізатором, розміщеним у газоході між місцем підключення випару деаератора і підігрівачем сирової води, та водоповітряним теплообмінником, підключеним до конденсатопроводу і розміщеним у повітроводі, який входом сполучено з атмосферою, а на виході розділено на дуттьовий повітровід, з'єднаний з газопальниковим пристроєм, і осушувальний повітровід, підключений до газоходу між підігрівачем сирової води і димососом, при цьому теплоутилізатор підключено до трубопроводу між конденсатозбірним баком і деаератором, а підігрівач хімічно очищеної води - до конденсатопроводу. 2. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що в осушувальному повітроводі розміщено додатковий водоповітряний теплообмінник, підключений до конденсатопроводу. 4 UA 102349 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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 5