Котельна установка

Реферат: Котельна установка містить паровий котлоагрегат з газопальниковим пристроєм, сполучений газоходом з димовою трубою, в якому послідовно за ходом димових газів розміщені конденсатопідігрівач, водопідігрівач, підігрівач сирої води, газопідігрівач і димосос, послідовно за ходом води включені у водопідготувальний контур підігрівач сирої води, система хімводоочищення, підігрівач хімічно очищеної води і деаератор, повітровід, підключений до газопальникового пристрою, в якому послідовно за ходом повітря розміщені водоповітряний теплообмінник, контактний водопідігрівач, повітродогрівач і вентилятор, причому контактний повітропідігрівач і водопідігрівач включені в водяний циркуляційний контур системи повітрозволоження, пароводяний теплообмінник, включений в циркуляційний контур теплопостачання, вихід підігрівної порожнини якого підключений до входу конденсатної системи, вихід з якої через конденсатопідігрівач з'єднаний з входом деаератора, причому паралельно до конденсатної системи підключені підігрівач хімічно очищеної води, водоповітряний теплообмінник, повітродогрівач і газопідігрівач. Технічним результатом є підвищення екологічної і теплової ефективності та експлуатаційної надійності установки. UA 102804 C2 (12) UA 102804 C2 UA 102804 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до теплоенергетики і може бути використаний в газоспоживальних парових котельних установках промислової теплоенергетики. Відомою є котельна установка, що містить паровий котлоагрегат з газопальниковим пристроєм, розширник безперервної продувки з патрубком відведення вторинної пари, пароводяний теплообмінник, водопідготувальний контур, в якому послідовно за ходом води розміщені підігрівач сирої води, система хімводоочищення, підігрівач хімічно очищеної води і деаератор з патрубком відведення випару, сполученим з грійною порожниною підігрівача хімічно очищеної води, причому парова порожнина котлоагрегату з'єднана з входом грійної порожнини пароводяного теплообмінника, вихід з якої з'єднаний конденсатопроводом з деаератором, нагрівана порожнина пароводяного теплообмінника включена у водяний циркуляційний контур системи теплопостачання, а вихід нагріваної порожнини підігрівача хімічно очищеної води та патрубок відведення вторинної пари розширника безперервної продувки з'єднані 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 газопальниковим пристроєм, сполучений основним газоходом з димовою трубою, в якому послідовно за ходом димових газів розміщені підігрівач сирої води та збірник відведення водяного конденсату з димових газів, оснащені байпасним газоходом, і димосос, повітровід, пароводяний теплообмінник, збірний конденсатний бак, в якому суміщено збір конденсату, що утворюється з пари, виробленої котлоагрегатом, та збір водяного конденсату з димових газів, деаератор з патрубком відведення випару, причому підігрівач сирої води підключений до деаератора через систему хімводоочищення, парова порожнина котлоагрегату з'єднана з входом грійної порожнини пароводяного теплообмінника, вихід з якої з'єднаний конденсатопроводом з входом збірного конденсатного бака, вихід з останнього з'єднаний з деаератором, нагрівана порожнина пароводяного теплообмінника включена у водяний циркуляційний контур системи теплопостачання, патрубок відведення конденсату підігрівача сирової води з'єднаний через гідравлічний затвор з входом збірного конденсатного бака, а патрубок відведення випару з деаератора підключений до газоходу між котлоагрегатом і підігрівачем сирової води [див. опис 7 винаходу до патенту Російської Федерації № 2148206, МПК F22B33/18, 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 сирої води в основному газоході та підключенню до основного газоходу патрубка відведення випару з деаератора перед підігрівачем сирої води здійснюється при інтенсивному теплообміні підігрівання сирої води за рахунок використання теплоти викидних теплоносіїв відхідних димових газів після котлоагрегату і випару з деаератора. Внаслідок цього через зменшення температури і вологовмісту газів після підігрівача сирої води підвищується теплова ефективність установки. Недоліком цієї установки є її низька екологічна ефективність через значний вміст оксидів азоту в димових газах на виході з димової труби. Найближчим аналогом за технічною суттю та результатом, що досягається, до пристрою, що заявляється, є котельна установка, що містить паровий котлоагрегат з газопальниковим пристроєм, сполучений газоходом з димовою трубою, в якому послідовно за ходом димових газів розміщені контактний водопідігрівач з патрубком відведення конденсату і димосос, водопідготувальний контур, в якому послідовно за ходом води розміщені підігрівач сирої води, система хімводоочищення і деаератор з патрубком відведення випару, вихід якого сполучений з входом в котлоагрегат, повітровід, підключений до газопальникового пристрою, в якому розміщені контактний повітропідігрівач, водоповітряний теплообмінник, вихід повітряної порожнини якого підключений до входу контактного повітропідігрівача, і вентилятор, причому контактний повітропідігрівач і водопідігрівач включені у водяний циркуляційний контур системи повітрозволоження, де вхід контактного повітропідігрівача з'єднаний з виходом водопідігрівача, а його вихід - з входом водопідігрівача, збірник водяного конденсату з димових газів, пароводяний теплообмінник, вхід грійної порожнини якого сполучений з паровою порожниною котлоагрегату, її вихід з'єднаний з входом конденсатопроводу, а нагрівана порожнина включена у циркуляційний контур системи теплопостачання [див. опис винаходу до авт. св. СРСР № 1765611, кл. F22B 33/18, 1990]. Технічна реалізація парової котельної установки промислової теплоенергетики передбачає обов'язкове оснащення котлоагрегату системою безперервної продувки, що має розширник з патрубком відведення вторинної пари, та наявність підігрівача 1 UA 102804 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 хімічно очищеної води і конденсатної системи, яка містить конденсатопровід з регулювальною арматурою та колекторами гарячого і холодного конденсату. В котельній установці відповідно до найближчого аналога, в порівнянні з відомою установкою за патентом РФ № 2148206, завдяки оснащенню установки контактним водопідігрівачем і контактним повітропідігрівачем, включеним у автономний водяний циркуляційний контур, забезпечується підігрівання і зволоження дуттьового повітря та відповідне зниження температури горіння природного газу, в результаті чого зменшується вміст оксидів азоту в димових газах, тобто збільшується екологічна ефективність установки. Разом з тим, котельна установка, що є найближчим аналогом, має такі недоліки: недостатня екологічна ефективність через істотний вміст оксидів азоту в димових газах, що зумовлюється недостатнім вологовмістом дуттьового повітря на вході в газопальниковий пристрій котлоагрегату, що спричинене недостатнім зволоженням дуттьового повітря, яке здійснюється лише у контактному повітропідігрівачі, внаслідок наявності обмеження температури підігріву води у контактному водопідігрівачі її граничним значенням, близьким до температури адіабатного насичення газів; низька надійність роботи повітряного тракту через відсутність осушування зволоженого дуттьового повітря, тобто необхідного зменшення його відносної вологості для запобігання в подальшому конденсатоутворенню в повітроводі перед надходженням повітря до газопальникового пристрою котлоагрегату; низька надійність роботи газовідвідного тракту через відсутність осушування відхідних димових газів, тобто необхідного зменшення їхньої відносної вологості перед надходженням до димової труби для запобігання в подальшому конденсатоутворенню в газовому тракті установки; понижена теплова ефективність через недостатнє охолодження димових газів у газоході після котлоагрегату, що спричинене недостатнім відбиранням їхньої теплоти лише у контактному водопідігрівачі. В основу винаходу поставлена задача удосконалення котельної установки шляхом додаткового зволоження дуттьового повітря за рахунок підвищення температури води на вході в контактний повітропідігрівач та подавання в повітровід пари, яка відводиться з деаератора та розширника безперервної продувки, а також шляхом підігрівання дуттьового повітря, хімічно очищеної води та відхідних димових газів за рахунок теплоти гарячого конденсату у відповідних елементах установки та шляхом додаткового охолодження димових газів у газоході за рахунок підігрівання ними охолодженого конденсату та сирої води. Поставлена задача вирішується тим, що котельна установка, що містить паровий котлоагрегат з газопальниковим пристроєм, сполучений газоходом з димовою трубою, в якому послідовно за ходом димових газів розміщені водопідігрівач з патрубком відведення конденсату і димосос, водопідготувальний контур, в якому послідовно за ходом води розміщені підігрівач сирої води, система хімводоочищення, підігрівач хімічно очищеної води і деаератор з патрубком відведення випару, вихід якого сполучений з входом в котлоагрегат, розширник безперервної продувки з патрубком відведення вторинної пари, повітровід, підключений до газопальникового пристрою, в якому розміщені контактний повітропідігрівач, водоповітряний теплообмінник, вихід повітряної порожнини якого підключений до входу контактного повітропідігрівача, і вентилятор, причому контактний повітропідігрівач і водопідігрівач включені у водяний циркуляційний контур системи повітрозволоження, де вхід контактного повітропідігрівача з'єднаний з виходом водопідігрівача, а його вихід - з входом водопідігрівача, збірник водяного конденсату з димових газів, конденсатна система, пароводяний теплообмінник, вхід грійної порожнини якого сполучений з паровою порожниною котлоагрегату, її вихід з'єднаний з входом конденсатної системи, а нагрівана порожнина включена у циркуляційний контур системи теплопостачання, згідно з винаходом, додатково оснащена повітродогрівачем, розміщеним у повітроводі за ходом повітря після контактного повітропідігрівача і підключеним водяною порожниною до конденсатної системи, газопідігрівачем, розміщеним у газоході за ходом димових газів перед димососом і підключеним грійною порожниною до конденсатної системи, конденсатопідігрівачем, грійну порожнину якого розміщено у газоході між котлоагрегатом і водопідігрівачем, вхід нагріваної порожнини підключено до виходу конденсатної системи, а її вихід - до входу деаератора, водопідігрівач виконано поверхневим, грійну порожнину підігрівача хімічно очищеної води підключено до конденсатної системи, вхід повітряної порожнини водоповітряного теплообмінника підключено до входу повітроводу, а її грійну порожнину підключено до конденсатної системи, вентилятор розміщено між повітродогрівачем і газопальниковим пристроєм, грійну порожнину підігрівача сирої води оснащено патрубком відведення конденсату і розміщено в газоході між водопідігрівачем і газопідігрівачем, патрубки 2 UA 102804 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 відведення конденсату водопідігрівача і підігрівача сирої води з'єднано через гідравлічні затвори з входом збірника водяного конденсату з димових газів, вихід з якого підключено до входу конденсатопідігрівача, а патрубок відведення випару з деаератора та патрубок відведення вторинної пари з розширника безперервної продувки підключено до повітроводу між контактним повітропідігрівачем і повітродогрівачем. Завдяки виконанню водопідігрівача поверхневим усуваються обмеження температури підігріву води у ньому перед надходженням її до контактного повітропідігрівача та забезпечується підвищене зволоження дуттьового повітря, а завдяки підключенню патрубків відведення пари з деаератора і розширника безперервної продувки до повітроводу між контактним повітропідігрівачем і повітродогрівачем та розміщенню вентилятора у повітроводі між повітродогрівачем і газопальниковим пристроєм забезпечується додаткове зволоження дуттьового повітря та відповідне зменшення вмісту оксидів азоту в димових газах. Внаслідок додаткового оснащення установки повітродогрівачем, розміщення його у повітроводі після контактного повітропідігрівача і підключення його водяної порожнини до конденсатної системи забезпечується підігрівання зволоженого дуттьового повітря та відповідне зменшення його відносної вологості. Внаслідок додаткового оснащення установки газопідігрівачем, розміщення його в газоході перед димососом і підключення його грійної порожнини до конденсатної системи забезпечується підігрівання відхідних димових газів та відповідне зменшення їхньої відносної вологості. Завдяки додатковому оснащенню установки конденсатопідігрівачем, розміщенню його грійної порожнини у газоході між котлоагрегатом і водопідігрівачем та підключенню входу нагріваної порожнини до виходу конденсатної системи, а її виходу - до входу деаератора, оснащенню грійної порожнини підігрівача сирої води патрубком відведення конденсату і розміщенню її у газоході між водопідігрівачем і газопідігрівачем, з'єднанню патрубків відведення конденсату водопідігрівача і підігрівача сирої води з входом збірника водяного конденсату з димових газів та підключенню його виходу до входу конденсатопідігрівача забезпечується додаткове відбирання теплоти димових газів у газоході установки для підігрівання охолодженого конденсату та сирої води та відповідне зниження температури і зменшення вологовмісту димових газів. Внаслідок введення цих нових конструктивних ознак досягається підвищення екологічної та теплової ефективності установки і підвищення експлуатаційної надійності роботи повітряного та газовідвідного трактів установки. Суть запропонованого винаходу пояснюється кресленням, на якому зображена схема котельної установки. Котельна установка містить паровий котлоагрегат 1 з газопальниковим пристроєм 2, сполучений газоходом 3 з димовою трубою 4 через послідовно за ходом димових газів розміщені конденсатопідігрівач 5, водопідігрівач 6 з патрубком 7 відведення конденсату, підігрівач 8 сирової води з патрубком 9 відведення конденсату, газопідігрівач 10 і димосос 11. Елементи водопідготувального контура включені послідовно за ходом води таким чином: підігрівач 8 сирової води, система 12 хімводоочищення, підігрівач 13 хімічно очищеної води і деаератор 14 з патрубком 15 відведення випару. Деаератор 14 з'єднаний через живильний насос 16 з котлоагрегатом 1, а через підживлювальний насос 17 - з водяним циркуляційним контуром системи теплопостачання, в який включені мережний насос 18, пароводяний теплообмінник 19 та споживач 20 теплової енергії. До парової системи установки, яка містить котлоагрегат 1, паропровід 21 з редукційним клапаном 22 та паровим колектором 23, підключені деаератор 14, пароводяний теплообмінник 19 та споживач 24 пари для технологічних потреб підприємства. Крім того, парова система установки містить розширник 25 безперервної продувки котлоагрегату 1 з патрубком 26 відведення вторинної пари. Теплообмінник 19 та споживач 24 з'єднані з конденсатною системою установки, яка містить конденсатопровід 27 з колектором 28 гарячого конденсату, вентилем 29 та колектором 30 охолодженого конденсату. Повітряний тракт установки містить повітровід 31, в якому послідовно за ходом повітря розміщено водоповітряний теплообмінник 32, контактний повітропідігрівач 33, повітродогрівач 34 і вентилятор 35. Паралельно до конденсатопроводу 27 підключені підігрівач 13 хімічно очищеної води, водоповітряний теплообмінник 32, повітродогрівач 34 і газопідігрівач 10, входи яких з'єднані з колектором 28 гарячого конденсату, а виходи - з колектором 30 охолодженого конденсату. Вихід колектора 30 через конденсатопідігрівач 5 з'єднаний з деаератором 14. 3 UA 102804 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Патрубки 7 і 9 відведення конденсату через гідравлічні затвори з'єднані зі збірником 36 водяного конденсату з димових газів, вихід з якого через конденсатний насос 37 і конденсатопідігрівач 5 з'єднаний з деаератором 14. Патрубок 15 відведення випару з деаератора 14 і патрубок 26 відведення вторинної пари з розширника 25 безперервної продувки підключені до повітроводу між контактним повітропідігрівачем 33 і повітродогрівачем 34. Циркуляційний насос 38 включений у водяний циркуляційний контур системи повітрозволоження між виходом контактного повітропідігрівача 33 і входом водопідігрівача 6. Котельна установка працює таким чином. Природний газ і зволожене дуттьове повітря надходять до газопальникового пристрою 2, де змішуються, і газоповітряна суміш в процесі спалювання в топці котлоагрегату 1 утворює димові гази з підвищеним вологовмістом, які проходять через теплообмінні поверхні котлоагрегату 1, де охолоджуються, у газохід 3. Далі димові гази проходять конденсатопідігрівач 5, де охолоджуються, водопідігрівач 6, де охолоджуються з випадінням водяного конденсату, який через патрубок 7 та гідрозатвор відводиться у збірник 36 водяного конденсату з димових газів, підігрівач 8 сирої води, де охолоджуються з випадінням водяного конденсату, який через патрубок 9 та гідрозатвор відводиться у збірник 36, газопідігрівач 10, де підігріваються, що забезпечує зменшення відносної вологості димових газів і запобігає конденсатоутворенню при подальшому їх проходженні через димосос 11 і димову трубу 4. Дуттьове повітря у повітроводі 31 проходить через водоповітряний теплообмінник 32, де підігрівається, проходить контактний повітропідігрівач 33, де догрівається і зволожується, далі дозволожується завдяки надходженню у повітровід 31 пари через патрубок 15 з деаератора 14 і через патрубок 26 з розширника 25 безперервної продувки, догрівається у повітродогрівачі 34, що забезпечує зменшення відносної вологості дуттьового повітря і запобігає конденсатоутворенню при подальшому його проходженні через вентилятор 35 і газопальниковий пристрій 2 котлоагрегату 1. Вода в циркуляційному контурі системи повітрозволоження подається до водопідігрівача 6, проходить його і підігрівається, далі надходить у контактний повітропідігрівач 33, де охолоджується і частково випаровується у дуттьове повітря, і через вихід з нього за допомогою циркуляційного насоса 38 подається до водопідігрівача 6, і цикл повторюється. Для компенсування втрат води в циркуляційному контурі на її часткове випаровування здійснюється підживлення системи повітрозволоження водою з джерела водопостачання. Сира вода від джерела водопостачання надходить у підігрівач 8, де підігрівається, і далі проходить систему 12 хімводоочищення, в якій показники якості води досягають відповідних стандартних величин. Хімічно очищена вода проходить підігрівач 13, де підігрівається, і надходить у деаератор 14. Водяна пара з котлоагрегату 1 паропроводом 21 через редукційний клапан 22, в якому її тиск знижується до необхідного, подається в паровий колектор 23, з якого частина пари надходить до деаератора 14, частина - до споживача 24 пари для технологічних потреб, частина - до пароводяного теплообмінника 19. Водяний конденсат від споживача 24 та від пароводяного теплообмінника 19 надходить до колектора 28 гарячого конденсату. З допомогою мережного насоса 18 через теплообмінник 19 проходить охолоджена вода циркуляційного контуру системи теплопостачання, яка підігрівається і подається споживачу 20 теплової енергії. З колектора 28 гарячий конденсат розподіляється для проходження різних теплообмінників. Окремі потоки конденсату проходять через підігрівач 13 хімічно очищеної води, водоповітряний теплообмінник 32, повітродогрівач 34 і газопідігрівач 10, в яких конденсат охолоджується, і надходять у колектор 30 охолодженого конденсату. При необхідності частина надлишкового гарячого конденсату через відкритий вентиль 29 конденсатопроводом 27 подається безпосередньо у колектор 30 охолодженого конденсату. Охолоджений конденсат з колектора 30 надходить до конденсатопідігрівача 5, куди за допомогою конденсатного насоса 37 подається також водяний конденсат з димових газів зі збірника 36. У конденсатопідігрівачі 5 конденсат підігрівається і далі надходить у деаератор 14. З хімічно очищеної води і конденсату в деаераторі 14 видаляються корозійно агресивні гази - кисень та вуглекислота, які з випаром через патрубок 15 надходять у повітровід 31. Деаерована вода живильним насосом 16 подається у котлоагрегат 1, а підживлювальним насосом 17 - у циркуляційний контур системи теплопостачання. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 60 Котельна установка, що містить паровий котлоагрегат з газопальниковим пристроєм, сполучений газоходом з димовою трубою, в якому послідовно за ходом димових газів розміщені 4 UA 102804 C2 5 10 15 20 25 30 водопідігрівач з патрубком відведення конденсату і димосос, водопідготувальний контур, в якому послідовно за ходом води розміщені підігрівач сирої води, система хімводоочищення, підігрівач хімічно очищеної води і деаератор з патрубком відведення випару, вихід якого сполучений з входом в котлоагрегат, розширник безперервної продувки з патрубком відведення вторинної пари, повітровід, підключений до газопальникового пристрою, в якому розміщені контактний повітропідігрівач, водоповітряний теплообмінник, вихід повітряної порожнини якого підключений до входу контактного повітропідігрівача, і вентилятор, причому контактний повітропідігрівач і водопідігрівач включені у водяний циркуляційний контур системи повітрозволоження, де вхід контактного повітропідігрівача з'єднаний з виходом водопідігрівача, а його вихід - з входом водопідігрівача, збірник водяного конденсату з димових газів, конденсатна система, пароводяний теплообмінник, вхід грійної порожнини якого сполучений з паровою порожниною котлоагрегату, її вихід з'єднаний з входом конденсатної системи, а нагрівана порожнина включена у циркуляційний контур системи теплопостачання, яка відрізняється тим, що вона додатково оснащена повітродогрівачем, розміщеним у повітроводі за ходом повітря після контактного повітропідігрівача і підключеним водяною порожниною до конденсатної системи, газопідігрівачем, розміщеним у газоході за ходом димових газів перед димососом і підключеним грійною порожниною до конденсатної системи, конденсатопідігрівачем, підігрівну порожнину якого розміщено у газоході між котлоагрегатом і водопідігрівачем, вхід нагріваної порожнини підключено до виходу конденсатної системи, а її вихід - до входу деаератора, водопідігрівач виконано поверхневим, підігрівну порожнину підігрівача хімічно очищеної води підключено до конденсатної системи, вхід повітряної порожнини водоповітряного теплообмінника підключено до входу повітроводу, а її підігрівну порожнину підключено до конденсатної системи, вентилятор розміщено між повітродогрівачем і газопальниковим пристроєм, грійну порожнину підігрівача сирої води оснащено патрубком відведення конденсату і розміщено в газоході між водопідігрівачем і газопідігрівачем, патрубки відведення конденсату водопідігрівача і підігрівача сирої води з'єднано через гідравлічні затвори з входом збірника водяного конденсату з димових газів, вихід з якого підключено до входу конденсатопідігрівача, а патрубок відведення випару з деаератора та патрубок відведення вторинної пари з розширника безперервної продувки підключено до повітроводу між контактним повітропідігрівачем і повітродогрівачем. 5 UA 102804 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 6