СИСТЕМА УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F22B1/18 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для отопления и (или) горячего водоснабжения жилых и общественных зданий.

Кроме того, изобретение может быть использовано в качестве установки для термического обессоливания воды (для получения конденсата, который можно использовать для питания котлов высокого давления на тепловых электростанциях вместо химически обессоленной воды), а также в качестве передвижной отопительной установки, могущей быть использованной для безреагентной химической очистки домовых тепловых сетей от накипи.

Изобретение может быть использовано также в качестве установки для химической безреагентной отмывки водогрейных и паровых котлов и теплообменных аппаратов.

Цель изобретения повышение экономичности и эффективности использования топлива, надежности системы путем удаления накипи конденсатом, насыщенным углекислотой, а также защита окружающей среды путем отказа от химических реактивов при промывке котлов и теплообменников от накипи (слив отработанных химреактивов загрязняет окружающую сpеду).

Система содержит теплогенератор 1, в качестве которого может быть использована специально предназначенная для этой системы топка с топливопроводом, горелочным устройством, дутьевым вентилятором или агрегат, выполняющий самостоятельную функцию, например паровой или водогрейный котел, технологическая печь и т. п. газоход отработанных газов которого является источником нагретых продуктов сгорания. Газоход 2 соединяет теплогенератор 1 с дымовой трубой 3, и на этом газоходе последовательно установлены контактный теплообменник 4, конденсатор 5 с нагреваемым трактом 6, соединенным на выводе с потребителем тепла, разбрызгивающее устройство 7 (при необходимости и устройство 7а) и вентилятор 8, который может быть установлен в любом месте газохода (или его может не быть совсем, если газоход находится под избыточным давлением, создаваемым дутьевым вентилятором теплогенератора).

Контактный теплообменник имеет емкость для воды, трубу 9 для пополнения емкости водой, трубу 10 для слива воды, циркуляционный насос 11, циркуляционный трубопровод 12 и контактную камеру 13 (циркуляционного насоса 11, трубопровода 12 может не быть, если контактный теплообменник выполнен барботажного типа, т.е. если часть газохода 2 погружена в воду, т.е. расположена ниже уровня воды в баке 4 и имеет барботажное устройство). Через конденсатор 5 проходит нагревательный тракт 6, соединенный на выходе с потребителем тепла, если потребителем тепла является отопительная система, то имеется и обратный сетевой трубопровод 14, циркуляционный насос 15 и подпиточный трубопровод 16.Если потребитель тепла потребляет всю нагретую воду, то трубопровод 14 отсутствует, а трубопровод 16 является подающим трубопроводом воды. Конденсатор 5 соединен сливной трубой 17 со сборником конденсата 18, в разрез которой может быть установлен охладителть конденсата 19. Труба 20 служит для слива излишков конденсата и для дальнейшего его использования. Насос 21 служит для подачи конденсата в газоход 2 через разбрызгивающее устройство 7 посредством трубы 29. Этот же насос 21 служит для подачи конденсата, используемого в качестве рабочей воды, в водоструйный эжектор 22. При этом нагнетательный трубопровод насоса соединен с подающим трубопроводом рабочей воды 23 эжектора 22, а всасывающий трубопровод насоса 21 соединен с отводящим (нагнетательным) трубопроводом 24 эжектора 22. Труба 25 связывает всасывающий патрубок эжектора 22 с газоходом 2. Трубопровод 26 закольцовывает нагревательный тракт 6 помимо потребителя при его промывке, а трубопровод 27 служит для сбрасывания воды в канализацию при промывке. Трубопровод 28 служит для слива конденсата (при необходимости) в бак 4 контактного теплообменника. 30 шибер перед трубой 3.

Работа системы утилизации тепла продуктов сгорания осуществляется следующим образом.

Продукты сгорания топлива из теплогенератора 1 поступают в газоход 2 и по нему в контактный теплообменник 4, где продукты сгорания топлива контактируют с водой и охлаждаются до температуры кипения воды, а вода вскипает и частично испаряется. Парогазовая смесь поступает в холодильник 5, где пар конденсируется, конденсат сливается в сборник конденсата 18, а неконденсируемые газы с частью паров через газоход 2 поступают в дымовую трубу 3. Конденсат, проходя через охладитель конденсата 19, охлаждается и насосом 21 по трубе 29 подается в разбрызгивающее устройство 7, посредством которого разбрызгивается в газоходе 2, конденсируя остатки водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания (в том числе и водяные пары, образованные при сгорании топлива). Если по трубе 16 в нагревательный тракт 6 подается химически необработанная вода, то постепенно в нем образуется накипь, которая ухудшает теплообмен. Для удаления этой накипи применяют способ химической очистки нагревательного тракта "безреагентный способ химической промывки", для чего открывают задвижку на трубе 26 и закрывают задвижки к потребителям тепла. Вода циркулирует по замкнутому контуру при помощи насоса 15. Часть воды сбрасывается в канализацию по трубе 27, а по трубе 16 производят пополнение системы конденсатом из бака 18. Конденсат, насыщенный углекислотой при прямом контакте с продуктами сгорания, быстро растворяет всю накипь, которая уходит в канализацию по трубе 27. Этим способом можно очистить не только нагревательный тракт 6, но и тепловую сеть потребителя, если закрыть задвижку на трубе 26, и тракт контактного теплообменника 4, если сливать конденсат по трубе 28 в емкость теплообменника 4, Подсасывание при помощи эжектора 22 продуктов сгорания, содержащих углекислоту, и нагнетание их в нагревательный тракт при промывке последнего способствует ускорению промывки тракта.

На тепловых электростанциях, использующих для питания котлов обессоленную воду, изобретение можно использовать для получения обессоленной воды (конденсата) при одновременной утилизации продуктов сгорания, отработавших в паровых или в водогрейных котлах. Кроме того, изобретение можно использовать для безреагентной химической промывки пиковых водогрейных котлов. Для этого нагревательный тракт 6 подсоединяют к циркуляционной системе водогрейного котла (насосом 15 служит циркуляционный насос котла), наполняют систему котла конденсатом, насыщенным углекислотой, и промывают до полного разрушения отложений на стенках поверхностей нагрева. При этом часть конденсата сбрасывают (вместе с растворенной накипью) по трубе 27, одновременно пополняя систему по трубе 16. Включение в работу эжектора 22 способствует ускорению отмывки котла от накипи. Использовать предложенную систему для очистки от накипи котлов (водогрейных паровых) и теплообменников водонагревателей можно в любой водогрейной и паровой котельной.

Если предлагаемую систему выполнить мобильной, т.е. установить ее на колесную платформу, ее можно использовать для очистки от накипи домовых тепловых сетей. При этом теплогенератор должен работать на жидком топливе (печное топливо, соляровое масло). Ее можно использовать и в качестве передвижной отопительной установки.

Размещение разбрызгивающего устройства в газоходе за конденсатором позволяет сконденсировать большее количество водяных паров из продуктов сгорания, за счет чего повышается эффективность использования топлива (повышается экономичность).

Сообщение сборника конденсата через насос с нагревательным трактом конденсатора позволяет повысить надежность работы системы путем периодического удаления накипи при помощи конденсата, насыщенного углекислотой.

Установка водоструйного эжектора, соединение его при помощи всасывающего патрубка с газоходом и соединение нагнетательного и всасывающего патрубков насоса соответственно с подводящим патрубком рабочей воды эжектора и отводящим патрубком позволяет повысить разрушения накипи углекислотой и скорость отмывки оборудования.

Подсоединение к контактному теплообменнику-испарителю водоподводящей трубы от внешнего источника воды (т.е. замена конденсата на сырую воду в тракте теплообменника-испарителя) позволяет вырабатывать большое количество дополнительного конденсата (кроме конденсата, полученного от конденсации паров, получаемых при сгорании топлива).

Использование: в системах утилизации тепла продуктов сгорания. Сущность изобретения: система содержит подключенный к теплогенератору 1 и дымовой трубке 3 газоход 2 с последовательно установленными в нем по ходу газов контактным теплообменником 4 и конденсатором 5 с нагревательным трактом 6, сообщенным на входе с обратным трубопроводом теплопотребителя 14, который в свою очередь сообщен со сборником конденсата 18, сообщенным через насос 21 с разбрызгивающим устройством 7, размещенным в газоходе 5, при этом система снабжена эжектором 22, всасывающий патрубок которого сообщен с газоходом 2, а подводящий и отводящий патрубки рабочей жидкости эжектора сообщены соответственно со сборником конденсата 18 и обратным трубопроводом теплопотребителя 14 через насос 21. 3 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. СИСТЕМА УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ, содержащая подключенный соответственно к теплогенератору и дымовой трубе газоход с последовательно установленными в нем по ходу газов контактным теплообменником и конденсатором с нагреваемым трактом, сообщенным на входе с обратным трубопроводом теплопотребителя и снабженным сборником конденсата, сообщенным через насос с разбрызгивающим устройством, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности и эффективности использования топлива, разбрызгивающее устройство размещено в газоходе после конденсатора. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы системы путем удаления накипи конденсатом, насыщенным углекислотой, сборник конденсата сообщен с нагреваемым трактом конденсатора через упомянутый насос. 3. Система по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что она снабжена эжектором, всасывающий патрубок которого сообщен с газоходом, а подводящий и отводящий патрубки рабочей жидкости эжектора сообщены соответственно через упомянутый насос со сборником конденсата и с обратным трубопроводом теплопотребителя. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что, с целью повышения дополнительного количества конденсата водяных паров, контактный теплообменник и обратный трубопровод теплопотребителя дополнительно подключены к внешнему источнику воды.