Спосіб та система для нагрівання води на базі гарячих газів

1. Спосіб відновлення тепла з гарячого димового газу, виробленого в тепловому реакторі, що працює на твердому паливі, при цьому зазначений спосіб містить етапи, на яких: впорскують воду в газ в одній або декількох зонах упорскування в такій кількості й таким чином, що в результаті випарювання води, яку впорскують, температура димового газу знижується до температури нижче 400 °С і температура конденсації газу становить щонайменше 60 °С, потім пропускають газ через теплообмінник, що конденсує, де щонайменше деяка кількість водяної пари в газі конденсується та вивільняється тепло конденсації, і використовують тепло конденсації для нагрівання потоку рідини, такого як вода, у теплообміннику. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що температура конденсації газу стає щонайменше 70 °С, переважно 80 °С або 85 °С. 3. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що температуру димового газу знижують до температури нижче 300 °С, переважно до 150-200 °С. 4. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що зони упорскування розташовують в одному або декількох теплових реакто 2 (19) 1 3 89279 4 13. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який 15. Система за п. 14, яка відрізняється тим, що відрізняється тим, що конденсовану воду з тепдодатково містить одну або кілька форсунок для лообмінника впорскують в одній або декількох упорскування води в одне або кілька палив у тепзонах упорскування. ловому реакторі, тепловий реактор і димовий газ у 14. Система для декомпозиції твердого палива та з'єднанні з теплообмінником. для одержання гарячої рідини, при цьому зазначе16. Система за п. 14 або15, яка відрізняється на система містить: тепловий реактор для декомтим, що додатково містить блок очищення газу у позиції палива та одержання гарячого димового вигляді рукавного фільтра, електрофільтра, скругазу з палива, випарний охолоджувач з пристроябера або подібного. ми упорскування води, наприклад, у вигляді фор17. Система за пп. 14-16, яка відрізняється тим, сунок для упорскування води в димовий газ так, що має засоби для доставки щонайменше деякої щоб вода, що впорскується, випаровувалася, прикількості рідини від теплообмінника до іншого блострої для регулювання упорскування води в газ ка для додаткового нагрівання. так, щоб у результаті випаровування води, що 18. Система за пп. 14-17, яка відрізняється тим, впорскується, температура газу зменшилася до що додатково містить ентальпійний обмінник, де температури нижче 400 °С та температура конводяну пару та тепло передають у повітря для денсації газу стала щонайменше 60 °С, та теплоогоріння, яке додається в реактор. бмінник, що конденсує, для конденсації щонайме19. Система за пп. 14-18, яка відрізняється тим, нше деякої кількості водяної пари в газі та що містить реактор із псевдозрідженим шаром із використання тепла конденсації для нагрівання засобами для упорскування води в шар для того, потоку рідини, такого, як вода. щоб регулювати температуру, викиди (NOx) і параметри потоку. Винахід належить до способу та системи для відновлення тепла з гарячих газів, наприклад димового газу, вироблених у тепловому реакторі, або, більш точно, до нагрівання води за допомогою гарячих газів, які вивільнені за допомогою термічної конверсії (газифікації або горіння) твердих палив, наприклад біомаси, сміття або вугілля. Нагрівання води гарячими газами, які вивільнені під час термічної конверсії палив, широко відомо. Гаряча вода може бути використана в цілях обігрівання, наприклад, у будинках, багатоквартирних будинках, офісах, у промисловості і т.д., та як вода для господарсько-побутового водопостачання. Установки для таких цілей виготовляються із різною величиною вихідної потужності, приблизно від 1кВт до 250мВт. Посилання робиться на "Varme ståbi", Nyt teknisk Forlag, 4-е видання, 2004, вимога No. 44031-1, ISBN 87-571-2546-5, Енциклопедія Про-е мислової Хімії Ульмана, видана 2005, 7 видання, "User friendly it tool for biomass heating plants" у доповіді "2nd world conference and technological exhibition on biomass for energy, industry and climate protection" та DE 3544502 A1. Вода звичайно нагрівається в закритому контурі та подається до місця споживання, після якого вода вертається до блоку, який виробляє тепло, після вивільнення теплової енергії. Коли вода залишає вироблювальний блок (подача), температура води звичайно становить 60-90°С. Температура води, яка повертається до блока, який виробляє тепло, після охолодження споживачем (повернення) становить приблизно 30-50°С. Одночасно з розвитком технологій та увагою до енергозбереження відбувалась тенденція до зменшення температури подачі та повернення, тому що теплові втрати від розподільного трубопроводу в такий спосіб зменшувалися. Гаряча вода може вироблятися поблизу необхідних ділянок або направлятися до споживача через мережу централізованого теплопостачання. Енергія, вивільнена за допомогою термічної конверсії палива, може бути передана до гарячої води поетапно, наприклад: 1. Охолодженням площі навколо місця, де відбувається термічна конверсія, наприклад, водяним охолодженням подавального механізму, водяним охолодженням ґрати, водяним охолодженням площ реактора або інших охолоджуваних поверхонь, де відбувається термічна конверсія. 2. Охолодження (сухих) гарячих газів. 3. Додаткове охолодження газів, при якому пари в газі конденсують. Повтор етапу 2. Охолодження (сухих) гарячих газів. Температура газа, який залишає тепловий блок звичайно становить приблизно 700-1000°С, залежно від технології, палива та умов експлуатації. Добре відомо, наприклад, на теплоелектростанціях, що температура в тепловому блоці може настроюватися або регулюватися упорскуванням води, для того щоб захистити матеріали, наприклад пароперегрівник, від занадто високої температури. Кількість води, що впорскують, для регулювання температури в котельню є, однак, дуже обмеженою; температура газу підтримується високою (приблизно 600°С), і характеристики газу, наприклад температура конденсації води, істотно не змінюються. Звичайно, енергія гарячих газів передається іншому середовищу, наприклад воді, за допомогою теплообмінника, причому гарячий газ тече по одній стороні, а інше, більше холодне, середовище (наприклад вода) тече по іншій стороні. Таким чином, вода підігрівається, а газ охолоджується. На деяких установках, використовується більша кількість теплообмінників, наприклад попередньо 5 89279 6 го нагрівання повітря та/або перегріву пари та/або температура води нагрітої в блоці, який конденсує, виробництва гарячої води. стає занадто низькою, щоб бути використовуваДані теплообмінники звичайно є теплообмінною для подачі. У результаті чого, вода із блоку, никами конвекційного типу, оскільки енергія, голоякий конденсує, повинна додатково нагріватися. вним чином, передається з газу за допомогою конЕнергія в газі після блоку, який конденсує, мовекції. Звичайно, використовуються сталеві труби. же додатково використовуватися, наприклад, за При перетворенні твердих палив, газ містить частдопомогою передачі водяної пари та тепла до поки. Ці частки викликають ряд проблем у зазначевітря для горіння, яке додають до теплового проному теплообміннику: зовнішнє забруднення, коцесу, або за допомогою теплового насоса. розію, погані показники теплообміну і т.д., та часто У деяких, особливо в хімічних установках, вивстановлюють пристрій для того, щоб тримати користовують охолодження гарячих газів рясним газові труби чистими, наприклад продувкою сажі упорскуванням води в "охолоджувач". "Охолоджуабо механічним очищенням. вач" таким чином, воложиться, оскільки є надлиТеплообмінник, який використовується для шок води. У цих установках, не відбудеться значпередачі енергії від сухих гарячих газів, зроблений них випарів води, що впорскується, оскільки з матеріалів, що відповідають характеристикам кількість води для забезпечення охолодження гагазу, як правило з теплостійкої сталі. зів є дуже великою. Аналогічно, не відбудеться Звичайно, газ охолоджують в "конвекційній чаістотних змін у характеристиках газу (наприклад, у стині" приблизно до 150°С, оскільки температура температурі конденсації). При охолодженні викогазу в цьому випадку є вищою, ніж температура ристовують тип форсунок, що виробляють великі конденсації кислоти та температура конденсації краплі та подають велику кількість води. У резульводи. Якщо газ охолоджений до або нижче темпетаті чого, в охолоджувачі використовується теплоратур конденсації кислоти або води, теплостійкий ємність води (приблизно 4,16Дж/г/°С) для охоломатеріал теплообмінника буде підданий сильній дження газу. корозії. У деяких, особливо в хімічних установках, виАміак, хлорин, сірка, частки, солі і т.д. як пракористають охолодження гарячих газів упорскувило видаляються з газу, наприклад за допомогою ванням води у "випарний охолоджувач". В "випарсухого або напівсухого процесу очищення. Таким ному охолоджувачі" охолоджений газ може бути чином, матеріали, що викликають проблеми для висушений, і в результаті система очищення сухонавколишнього середовища або матеріали, що го газу може бути використана для очищення газів, блокують та/або кородують, під час наступних яке необхідне у зв'язку із природоохоронними виетапів процесу можуть бути видалені. могами. Прикладом подібних установок є установПовтор 3. Додаткове охолодження газів, при ки для виробництва цементу. Водяна пара в газі з якому пари в газі конденсують. "випарних охолоджувачів" не конденсована і викоЗ метою використання більшої кількості тепристовується для виробництва гарячої води. лової енергії, газ може бути додатково охолоджеУ деяких установках, що працюють на газі або ний, при цьому конденсують пари, включаючи вонафті, камера згоряння дуже мала та виконана з дяну пару в газі. Склад газу залежить від інжектором, що використовують як газовий насос. перетвореного палива та параметрів у тепловому Тоді ежектор може бути з наступним теплообмінреакторі. Через високий вміст вологи в паливі та ником, де конденсат водяних парів і енергія, таким низької кількості надлишкового повітря в тепловочином, будуть відновлені. Однак подібні системи му блоці, отримують високу температуру конденне можуть використовуватись по різним причинам, сації води. Як правило, температура конденсації наприклад: води в газі становить приблизно 35-60°С, за умоСистеми подачі та камери згоряння для тверви, що газ має атмосферний тиск. Якщо газ оходих палив дуже відрізняються від систем подачі та лоджений нижче температури конденсації води, камер згоряння для газоподібних палив. водяна пара буде конденсуватися, і буде вивільПри використанні твердих палив, частки бунена енергія конденсації, яка може бути викорисдуть кородувати та/або блокувати теплообмінник, тана для додаткового виробництва теплоти. Залещо конденсує. жно від палива та параметрів у тепловому процесі, Винахід пропонує спосіб і установку, яка довикористання енергії може бути збільшено прибзволяє передати енергію від гарячих газів до води лизно до 30%. або іншої рідини за допомогою значно меншої кіЧерез конденсацію водяної пари, з газу також лькості теплообмінних блоків, оскільки тепло, певивільняються інші матеріали, наприклад аміак, редане від гарячих газів, може бути зібране в єдихлорин, сірка, частки, солі і т.д. Оскільки деякі з ному блоці, що конденсує. Більше того, отримано цих речовин можуть нанести шкоду, наприклад більш простий водяний контур, оскільки усунуті кородувати матеріали, які використовують для з'єднання та керування водяним контуром для охолодження сухого газу (конвекційна частина), блоку, що конденсує, а також і конвекційна частичастина, яка конденсує, як правило виготовляєтьна. ся з інших матеріалів. Наприклад, у частині, яка Таким чином, винахід надає спосіб відновленконденсує, використовується скловолокно, пласня тепла з гарячого димового газу, виробленого в тик, скло, кислотостійка нержавіюча сталь, титан і тепловому реакторі за пунктом 1 формули винат.д. ходу. За даним способом, вода впорскується в Коли газ, що підводять до блоку, який конденодній або декількох зонах упорскування в такій сує, охолоджений, наприклад до 150°С і має темкількості й таким чином, що температура димового пературу конденсації води приблизно 35-60°С, газу понизиться нижче 400°С та температура кон 7 89279 8 денсації газу буде, щонайменше, 60°С через витрофільтр. Якщо газ вологий, можуть використатипари води. Потім газ проводять через блок теплося скрубери та/або вологі електрофільтри. обмінника, що конденсує, (8), де, щонайменше, Частина води, яка впорскується у газ може педеяка кількість водяної пари конденсується, і тепреважно впорскуватися з високою швидкістю в ло конденсації використовується для нагрівання напрямку потоку газу. За допомогою цього, кінетипотоку рідини, головним чином води. чна енергія від води може передаватися газу, і У цьому випадку, велика теплота випаровуупорскування води може діяти подібно газовому вання води (приблизно 2,2МДж/кг) використовунасосу (ежектор). ється двічі: Якщо необхідна особливо висока температура 1. За допомогою упорскування води та її випаподачі, вода, нагріта в блоці теплообмінника, що ровування кількість водяної пари в газі зросте та, конденсує, може бути додатково нагріта, наприкрім того, підвищиться температура конденсації клад, за допомогою подавального механізму з вогазу. Як приклад було відзначено, що упорскувандяним охолодженням, ґрати з водяним охолоня води в димовий газ від згоряння біомаси в такій дженням, площ у реакторі з водяним кількості, щоб газ остудився до 150°С, збільшує охолодженням та/або іншими охолоджуваними температуру конденсації для димового газу прибповерхнями навколо площі термічної конверсіїабо лизно до 85°С. Без упорскування води температуза допомогою іншого теплового виробництва. ра конденсації в димовому газі як правило станоПісля блоку теплообмінника, що конденсує, вить 35-60°С. деяка кількість енергії залишається в газі у формі 2. Охолоджений газ, що містить велику кільтепла або водяної пари. Деяка частина цієї енергії кість водяної пари може потім виробити кількість може бути використана за допомогою передачі до енергії в блоці теплообмінника, що конденсує, яку повітря для горіння ентальпійним обмінником. В було попередньо вироблено, щонайменше, у двох ентальпійному обміннику, водяна пара та тепло блоках, тобто в сухій та гарячій конвекційній часпередаються до повітря для горіння, що викликає тині та частині, що конденсує. Крім того, темпераще більшу кількість водяної пари в газі та у такий тура конденсації димового газу значно підвищитьспосіб більшу продуктивність блоку, що конденсує. ся через упорскування води, в результаті чого Ентальпійні обмінники можуть бути по-різному блок теплообмінника, що конденсує, може нагрівасконструйовані, наприклад як блоки, що обертати воду або іншу рідину до температури підходяються, де повітря для горіння тече по одній сторощої для використання безпосередньо для подачі. ні та гарячі гази по іншій, або як система, де газ Щонайменше, частина води, яка впорскується, після блоку теплообмінника, що конденсує, запову гарячі гази, буде розпилена у форсунках, через нюється холодною водою, у результаті чого вода що вода буде випаровуватися швидше. нагрівається. Після цього нагріта вода використоУпорскування води в гарячі гази може відбувавується для нагрівання та зволоження повітря для тися в декількох зонах упорскування, які можуть горіння. включати паливо, тепловий реактор, блок очиЧерез спалювання твердих палив, наприклад щення газу та/або блок теплообмінника, що консоломи або відходів, як правило виникає осідання денсує. За допомогою упорскування води в паливо часток на конвекційній частині, оскільки гарячі часта/або тепловий реактор, отримано ряд переваг: тки клейкі у зв'язку з низькою температурою плав- якщо установка розроблена для рідких палення золи. За допомогою упорскування води та лив, подібна установка може бути використана відповідним зменшенням температури газу, дана для сухих палив за допомогою упорскування води проблема зникає. в паливо та/або тепловий реактор. Таким чином, Гаряча вода може бути зроблена близько до виходить установка, яка пристосовується до різних місця споживання або послана до споживача чевидів палива. рез мережу централізованого теплопостачання. - утворення NOx можна регулювати та зменУстановки, сконструйовані за даним винаходом, шити, оскільки утворення NOx залежить від темможуть бути виготовлені дуже широкого спектра ператури. величини вихідної потужності, приблизно від 1кВт Тепловий реактор і газові труби до блоку тепдо 250мВт. лообмінника, що конденсує, можуть бути розділені Тепловий блок може мати інші призначення, або змонтовані разом в одному блоці, оскільки ніж тільки виробництво тепла, наприклад виробтермічна конверсія тоді відбувається в одній зоні, ництво газу та електричної енергії поряд із іншим. тоді як упорскування води може відбуватися в зоні Серед технологій релевантних винаходу можуть реактора та можливо також де-небудь в іншому бути згадані: установки для спалювання твердого місці в наступній зоні. палива (біомаси, сміття й вугілля) тільки для вироПеред та/або після блоку, що конденсує, газ бництва тепла, так само як і виробництва теплової може бути очищений від небажаних матеріалів та електричної енергії, котли на рідкому паливі та таких як, наприклад, аміак, важкі метали, кислоти, газі, двигуни, газові турбіни, газифікаційні установхлор, сірка, частки, солі і т.д. Це можна виконати, ки і т.д. наприклад, у рукавному фільтрі, циклонному фільЯкщо тепловий блок є тепловим блоком із трі, та електрофільтрі або в скрубері, можливо псевдозрідженим шаром, упорскування води в разом з додаванням абсорбентів, таких як активошар може бути використано для регулювання теване вугілля, вапно, бікарбонат і т.д. Поки темпемператури в шарі, за допомогою чого можуть бути ратура газу вище температури конденсації води, отримані експлуатаційні (наприклад шлакоутвоможуть використовуватись технології очищення рення) і екологічні (наприклад зменшення NOx) сухого газу, наприклад, рукавний фільтр або елекпереваги. Упорскування води в шар буде додатко 9 89279 10 во сприяти псевдозрідженню шару. Даний тип репалива, і якщо додане паливо має високу теплоту гулювання температури значною мірою більше згоряння, температура в блоці або генераторі 1 надійний в експлуатації, ніж традиційна техніка у може регулюватися за допомогою додавання води вигляді охолоджувальних змійовиків, які швидко в паливо в точці 2 та/або за допомогою додавання стираються об матеріал шару. води в точці 3 усередині теплового блоку 1. Конденсована вода може бути очищена від У точці 4, вода впорскується в гарячі гази, які часток, солей, важких металів і т.д. та її рН відпозалишають тепловий блок 1. Вода випаровується відно відрегульоване, перед її повторним використа значно охолоджує гази, оскільки енергія випару танням або введенням. від води дуже значна. Блок у якому відбувається Вода, яка впорскується в паливо в тепловому упорскування 4 може бути виконаний з термостійблоці, у гази або у конденсатор може бути конденкої сталі, цегли, лиття та/або інших матеріалів. сатом, відділеним у блоці, що конденсує, або воКількість води, що додається в точці 4 можна редою доданої ззовні. гулювати на підставі температури газу та/або темУ тепловому блоці, блоці, що конденсує, та у ператури конденсації, за допомогою відповідного з'єднуючому газоході може бути атмосферний пристрою керування S, розташованого після точки тиск, або тиск нижче або вище атмосферного. 4, де вода, що впорскується, випарувалася. Винахід додатково надає систему для розклаЯкщо охолоджений газ містить забруднюючі дання палива та виробництва гарячої води по пунречовини, наприклад, частки, блок очищення газу кті 14 формули винаходу, і містить тепловий реак5 може видалити ці забруднюючі речовини із сухотор, димовий газохід, один або кілька пристроїв, го газу. За допомогою газодувки або насоса 6, газ що впорскують воду, наприклад у вигляді форсуможе бути поданий у блок теплообмінника, що нок, і блок теплообмінника, що конденсує, приєдконденсує, 8, де тепло в газах, включаючи теплоту наний до димового газоходу. В даній системі, щоконденсації у водяній парі, може бути передано до найменше, деяка кількість водяної пари води, яка буде нагріта. У блоці, що конденсує, воконденсується, і тепло конденсації використовуда також може впорскуватися в точці 7. ється для нагрівання потоку рідини, переважно Всмоктувач газу 6 також може розташовувативоди, та засоби для регулювання упорскування ся після блоку, що конденсує, 8, де потік газу зниводи в димовий газ, для того щоб температура жується через охолодження газу та конденсацію димового газу знизилась нижче 400°С, і темпераводяних пар. тура конденсації газу стала, щонайменше, 60°С В та/або після блоку, що конденсує, 8, більше через випаровування води. забруднюючих речовин може бути вилучене з газу Винахід пояснюється більш докладно нижче, в точці 9 та/або з виробленого конденсату в точці посилаючись на фігури, де 12. Після блоку, що конденсує, 8, деяка кількість На Фіг.1 схематично показано першу розробку енергії, що залишилась в газі у формі тепла і волоустановки відповідно до даного винаходу, ги, може бути передана у точці 10 повітрю для На Фіг.2 схематично показано другу розробку горіння, яке додають до теплового блоку 1. Звоустановки відповідно до винаходу, де тверде паложене повітря може бути додатково нагріто у ливо згоряє в котлі із ґратами, і де частки видалятеплообміннику 11, перед додаванням повітря до ються з димового газу в рукавному фільтрі перед теплового блоку 1, у результаті чого комунікації конденсацією, зберігаються сухими. На Фіг.3 схематично показано третю розробку Установка даного типу може бути виготовлена установки відповідно до даного винаходу, де твез різними величинами вихідної потужності, від дерде паливо згоряє в котлі із ґратами, і де вода докількох кВт (домашні бойлери) до великих устанодається за допомогою ежектора, вок вище 100мВт. На Фіг.4 схематично показано п'яту розробку Фіг.2 показує установку, призначену для спаустановки, де паливо переходить у газоподібний лювання, для забезпечення централізованого тепстан і використовується теплова енергія газу, лопостачання, де газ очищають перед конденсаціНа Фіг.5 показана діаграма, що показує залежєю та зволожують повітря для горіння. 1 - камера ність вихідної потужності блока, що конденсує, від згоряння для спалювання твердого палива. Устаохолодження, з і без попереднього упорскування новка обкладена цеглою, через що вона може та випаровування води, та спалювати палива з високим вмістом вологи (до На Фіг.6 показано дві таблиці з розрахунком 60% води) або палива, в іншому випадку, які маенергії, причому перетворено вологе та сухе палиють низьку теплоту згоряння (нижче 10МДж/кг). во, відповідно. Розрахунки показують результати Палива з високою теплотою згоряння можуть тадля сучасної стандартної технології та для винакож згоріти в подібній установці, тому що вода ходу з і без зволоження повітря для горіння. може бути додана до палива в точці 2, або в котеНижче, відповідні частини в різних розробках льні в точці 3. Додатково, у точці 4 воду додають будуть мати однакові посилання. до гарячих газів, що залишають камеру згоряння На Фіг.1, 1 - це блок або реактор, у який дода1. Вода випаровується та охолоджує гази приблиють паливо. Паливо термічно конвертується шлязно до 150-200°С. Згодом, газ очищають від часток хом додавання повітря (та/або кисню). Внаслідок у рукавному фільтрі 5. Якщо інші речовини повинні чого, теплий газ виробляється в тепловому блоці бути вилучені з газу, абсорбенти можуть бути до1. Паливо, яке додається до блоку 1 є твердим, дані перед фільтром, наприклад вапно, активованаприклад біомасою, відходами або вугіллям. Якне вугілля, бікарбонат і т.д. що тепловий блок 1 розроблений для палив з ниДимовий газ всмоктують через всмоктувач газькою теплотою згоряння, наприклад вологого зу або насос 6 і охолоджують у блоці, що конден 11 89279 12 сує, 8, який містить дві охолоджувальні вежі, розвикористанням його як води, що впорскується краташовані одна над іншою, позначені відповідно пках 4а, 4b і 7 або перед зливанням у дренажний "Кол.1" і "Кол. 2", і теплообмінник 13, оскільки диводостік у точці 19. мові гази течуть у різні сторони з охолодженим Фіг.4 показує переважну розробку газифікаційконденсатом 7а. Оскільки блок, що конденсує, 8 ної установки 1, де виготовлений газ спочатку виконано зі скловолокна, важливо, щоб газ був охолоджують, за допомогою попереднього нагріохолоджений нижче приблизно 150°С, перед вхідвання повітря для горіння в теплообміннику 21, а ним отвором. Додавання води у форсунці в точці потім охолоджують упорскуванням води в точці 4. 7b, захищає вхідний отвір конденсатора 14 від Зображений газифікатор є типу "поетапного фіксоперегріву. В охолодній вежі "Кол. 1" охолоджена ваного шару", але в принципі можуть бути інші вода додана в точці 7а. Таким чином, пара в пототипи газифікаторів, наприклад, газифікатор із псеці димового газу є конденсованою, і конденсат вдозрідженим шаром. збирається у відсіку 15 під охолоджувальними веПісля упорскування води в точці 4, газ очищажами та вхідним отвором 14. Гарячий конденсат ється від часток (і можливо від смол), наприклад, у піддається теплообміну в теплообміннику 13 з ворукавному фільтрі та/або у фільтрі 5 на основі акдою у централізованій системі теплопостачання, тивованого вугілля, після якого газ у теплообмінщо не показана, оскільки холодна вода централінику 8 охолоджується під час конденсації води. За зованого опалення додається через трубу повердопомогою газодувки або насоса 6 газ вдувається нення, тоді як гарячу воду відводять назад у сисв блок перетворення, тут показаний як двигун, але тему через трубу подачі. Оскільки температура це також можуть бути інші блоки перетворення, конденсації димового газу є великою, наприклад наприклад, газова турбіна, устаткування для зрідприблизно 85°С, температура виробленого конження, що перетворює газ в рідке паливо і т.д. денсату може бути приблизно 85-90°С. Таким чиЕнергія димового газу від блоку перетворення ном, вода централізованого опалення може бути може бути використана, наприклад для виробницнагріта від конденсату на одній єдиній стадії. тва тепла. Таким чином, винахід може бути викоПовітря для горіння, яке додане у камеру згористано двічі. ряння 1 нагрівають у зволожувачі повітря 17, де На Фіг.5 показана діаграма, що показує залежгаряча вода додається в точці 18, або за допомоність вихідної потужності від охолодження димовогою пристрою, що нагріває, 11, забезпечуючи те, го газу від відповідно звичайного котла та за дощо повітряні канали зберігаються сухими. Вода помогою упорскування води відповідно до додана в точках 2-4, 7а, 7b і 18, може - як показано винаходу, відповідно Фіг.2 і 3. Загальні дані для - бути охолодженим конденсатом, що покинув тепдвох обчислень: лообмінник 13, і будь-який надлишковий конденсат - Кількість палива (відходи/дерев'яна тріска) може бути відведений у точці 19. Конденсат, що 3000кг/год зібрано у нижній частині зволожувача 17 може - Вміст вологи в паливі 45% бути використаний для додавання до охолоджува- О2 у димовому газі 5% (сухий) льної вежі "Кол. 2". - температура димового газу, який виходить з Коли димовий газ буде охолоджений за допокотлапісля упорскування води=150°С. могою конденсату у вежі "Кіл. 1", він проводиться З Фіг.5 очевидно, що близько 1700кВт може через іншу секцію, "Кол. 2", де газ охолоджують бути вироблене в блоці, що конденсує, завдяки водою, охолодженої за допомогою повітря для охолодженню димового газу приблизно до 45°С горіння. Охолодження димового газу та зволоженстандартними технологіями, при цьому 8500кВт ня повітря для горіння, разом утворять ентальпійможе бути, зроблено, якщо використовувати проний обмінник 10, що підвищує енергетичний ККД. понований винахід. Температури виробленої води Фіг.3 показує установку, призначену для спатакож дуже відрізняються. За допомогою стандарлювання, для забезпечення централізованого тептних технологій температура виробленої води лопостачання. Газ проводять через установку за становить приблизно 65°С. Однак, використовуюдопомогою ежекторного насоса. Камера згоряння чи винахід, температура виробленої води може для згоряння твердого палива позначається 1. У бути приблизно 85-90°С. У більшості випадків темточці 4, вода додається до гарячих газів, що залипература подачі 85°С буде задовільною, але якщо шають камеру згоряння 1. Вода випаровується та вона недостатня, радіаційне охолодження секохолоджує гази. У точці 7а воду впорскують на ції/ґрат може бути включене для підвищення темвеликій швидкості в напрямку потоку газу через ператури. Якщо, наприклад, 95°С температура трубу 20, перетин якої зростає в напрямку потоку. подачі бажана, приблизно 10-20% енергії повинно У результаті чого, упорскування води в точці 7а вироблятися радіаційним охолодженням секчерез трубу 20 діє як ежектор. ції/ґрат. У теплообміннику, що конденсує, 8, теплова Фіг.6 показує дві таблиці з основними даними енергія передається від димового газу до води обраних розрахунків для установок централізовацентралізованого теплопостачання. Теплообмінного теплопостачання. З основних даних видно, ник у точці 8 може бути зроблений зі скла, пластищо продуктивність при використанні вологих палив ку або кислотостійкої нержавіючої сталі, але без буде однаковою для стандартних розробок з опевимоги теплостійкості. Обмінник може бути очирацією конденсації та з "упорскуванням води". щений від часток за допомогою води, що впорскуРозрахунки щодо винаходу "консервативні", ється у точці 7b, але це не повинно бути безперетобто факт, що винахід передбачає краще керурвним очищенням. Вироблений конденсат може вання установкою та таким чином передбачає мебути очищений від часток і т.д. у точці 12, перед ншу кількість надлишку повітря, даючи більше ви 13 89279 14 сокий ступінь продуктивності, не був прийнятий до температури шару, заощадження також отримані уваги в розрахунку. для обслуговування, оскільки звичайні охолоджуОскільки операція конденсації на сухих паливальні труби, які будуть зношуватися об матеріал вах нестандартна, новий спосіб дає високий стушару, усунуті. пінь продуктивності при використанні сухих палив. - Універсальність палива Необхідно відзначити, що у випадку високої темДотепер, було необхідно конструювати устаператури повернення (вище 45°С) і сухого палива, новки і для рідкого, і для сухого палива. Вологе процес буде споживати воду, якщо не використапаливо вимагає цегельного облицювання в камері ється зволоження повітря для горіння. згоряння для одержання гарного горіння. Якщо Додатково, зволоження здатне істотно підвисухе паливо використовується в установках із цещити ступінь продуктивності, особливо при висогельним облицюванням, температура горіння буде ких температурах повернення. Через упорскуванзанадто високою. З принципом упорскування води, ня води, кількість димового газу підвищується під камера згоряння може використовуватись для вочас охолодження димового газу. Звичайно, блок, логого палива, а у випадку спалювання сухого що конденсує, та приналежні йому труби повинні палива, необхідна кількість води буде додана, для мати відповідні розміри для цього. того, щоб підтримувати температуру низькою. Резюмування найбільш важливих переваг да- Висока продуктивність за допомогою кращого ного винаходу: керування повітрям - Простіша та дешевша установка Продуктивність підвищується за допомогою Найбільш важливою перевагою рішення є те, низького споживання повітря, оскільки втрати дищо конструкція стає значно більше простою та мового газу стають меншими. З акуратним розтадешевою, ніж звичайні конденсаційні установки і з шуванням і керуванням водяними форсунками, конвекційною частиною, та із блоком, що конденспоживання повітря може бути зменшене в порівсує. Використовуючи винахід, можна заощадити на нянні з установками з "роботою котла", що дає конвекційному котлі та на належному котлі контуру кращу продуктивність. з відгалуженнями та теплообмінником, і водяний - Висока продуктивність через зволоження поконтур, і керування виробництвом тепла стане вітря для горіння більш простим і внаслідок чого більш дешевим. Продуктивність додатково підвищиться на 5Однак, будуть необхідні додаткові засоби на дозу15% через зволоження повітря для горіння. вання води та більш велику конденсаційну устано- Менші викиди вку, але вони будуть незначними порівняно із заТеплові NOx можуть бути зменшені через упоощадженими засобами. рскування води в та поблизу камери згоряння, - Компактна установка особливо у випадку згоряння газу та вугілля. Принципи, які використовують для передачі Викиди НСl, SO2, диоксинів і т.д., будуть зметепла від газів до води в рішенні (випаровування ншені, якщо воду в блоці, що конденсує, нейтраліводи в гарячий газ та скрубер+пластинчастий тепзувати, наприклад, за допомогою NaOH. лообмінник/конденсаторний трубчастий охолоджуВикид часток буде зменшений при викорисвач) дуже ефективні (порівняно із сухою конвекцітанні фільтрів, наприклад рукавних фільтрів. єю) і внаслідок чого компактні. Оскільки число Також зрозуміло, що різні зміни та модифікації блоків зменшене, і оскільки принципи передачі варіантів втілення винаходу, які викладені вище, тепла більш ефективні, вся установка стає більш можуть бути виконані в рамках прикладеної форкомпактною. мули винаходу. Більше того, використання твердо- Низькі експлуатаційні витрати го палива в способі та системі, визначеними у фоЕксплуатаційні витрати системи упорскування рмулі, може бути замінено або доповнено води стануть значно меншими, ніж існуючі експлувикористанням газоподібного та/або рідкого палиатаційні витрати "роботи котла". ва. - Використовуючи псевдозріджений шар та використовуючи упорскування води для регулювання 15 89279 16 17 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 89279 Підписне 18 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