КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1996 года по МПК F22D1/36 F22B33/18 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котельных и любых других топливосжигающих установках.

Известна котельная установка, содержащая котел, подключенный воздуховодом дутьевого воздуха к снабженному орошающим устройством и поддоном контактному воздухонагревателю и газоходом к контактно-поверхностному экономайзеру, каждый из которых снабжен орошающим устройством и поддоном, при этом орошающее устройство и поддон контактного воздухонагревателя включены в водяной циркуляционной контур, содержащий также орошающее устройство и поддон контактно-поверхностного экономайзера [1]
Известна котельная установка, содержащая котел, подключенный воздуховодом дутьевого воздуха к снабженному рециркуляционным контуром с орошающим устройством и поддоном контактному воздухонагревателю и газоходом к последовательно установленным в нем испарительной камере и контактно-поверхностному экономайзеру с рециркуляционными контурами, включающими орошающие устройства и поддоны, а также теплообменник, включенный по нагреваемой среде в рециркуляционный контур воздухоподогревателя, а по греющей в рециркуляционный контур экономайзера [2]
Недостатком известной котельной установки является ее недостаточно высокая экономичность и высокая токсичность отводимых продуктов сгорания.

Цель изобретения заключается в повышении экономичности и эффективности очистки продуктов сгорания.

Поставленная цель достигается тем, что известная котельная установка, содержащая котел, подключенный воздуховодом дутьевого воздуха к снабженному орошающим устройством и поддоном контактному воздухоподогревателю и газоходом к последовательно установленным в нем испарительной камере и экономайзеру с орошающими устройствами и поддонами, объединенными в автономные контуры рециркуляции, а также теплообменник, включенный по нагреваемой среде в контур воздухонагревателя, а по греющей в контур экономайзера, снабжена абсорбером с рециркуляционным контуром, включающим поддон, орошающее устройство и блок электрохимической обработки, рециркуляционные контуры воздухонагревателя и испарительной камеры дополнительно подключены к источнику сточных вод через установленные регуляторы расхода, соединенные с размещенными в поддонах соответствующих контуров датчиками уровня. Кроме того, контур испарительной камеры может быть подключен к источнику сточных вод через циркуляционный контур воздухонагревателя.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемой котельной установки.

Котельная установка содержит котел 1, подключенный воздуховодом 2 дутьевого воздуха к снабженному орошающим устройством 3 и поддоном 4 контактному воздухоподогревателю 5 и газоходом 6 к последовательно установленным в нем абсорберу 7 и экономайзеру 8 с орошающими устройствами 9, 10 и поддонами 11, 12 соответственно, блок 13 электрохимической обработки раствора абсорбента, включенный в рециркуляционный контур 14 абсорбера 17 между его поддоном 11 и орошающим устройством 9 по ходу раствора абсорбера. Поддон 4 и орошающее устройство 3 контактного воздухонагревателя 5 соединены между собой рециркуляционным контуром 15 через теплообменник 16, который с другой стороны включен в рециркуляционный контур 17 между поддоном 12 и орошающим устройством 10 экономайзера 8. Линия 18 подвода в контактный воздухонагреватель 5 стоков оснащена регулятором 19 расхода, соединенным с датчиком 20 уровня, расположенным в поддоне 4 контактного воздухонагревателя 5. Котельная установка дополнительно содержит на газоходе 6 перед абсорбером 7 испарительную камеру 21, снабженную поддоном 22 и орошающим устройством 23, объединенными между собой рециркуляционным контуром 24 с регулятором 25 расхода и дренажным отводом 26, оснащенным регулятором расхода 27. Трубопровод 28 подвода в испарительную камеру 21 стоков на упаривание оснащен регулятором 29 расхода, причем регуляторы расхода 25, 27 и 29 соединены с датчиком уровня 30, установленным в поддоне 22 испарительной камеры 21.

Трубопровод 28 подвода в испарительную камеру 21 стоков на упаривание подключен к рециркуляционному контуру 15 контактного воздухонагревателя 5 после теплообменника 16 по ходу раствора абсорбента.

Рециркуляционные контуры 15 и 17 оснащены регуляторами 31, 32 расхода, соединенными с датчиками 33, 34 температуры, расположенными в воздуховоде 2 дутьевого воздуха после контактного воздухоподогревателя 5 и его поддона 4, и дренажными линиями 35, 36 с регуляторами 37, 38 расхода, соединенными с датчиками уровня 20, 39, установленными соответственно в поддоне 4 контактного воздухоподогревателя 5 и поддоне 12 экономайзера 8.

Котельная установка работает следующим образом.

Продукты сгорания топлива, отводимые от котла 1 (или другого топливосжигающего устройства) по газоходу 6, поступают в абсорбер 7, где очищаются от токсичных окислов путем промывки водным раствором абсорбента, подаваемым через орошающее устройство 9.

Раствор абсорбента подается из поддона 11 абсорбера 7 по рециркуляционному контуру 14 через блок 13 электрохимической обработки, где полностью восстанавливает (регенерирует) свои рабочие исходные свойства. Далее очищенные и увлажненные продукты сгорания поступают в экономайзер 8, где охлаждаются, отдавая тепло при прямом контакте промежуточному теплоносителю (конденсату), циркулирующему по контуру 17 и подаваемому в экономайзер 8 через орошающее устройство 10. Экономайзер 8 может быть как контактно-поверхностным, так и контактным. Процесс охлаждения продуктов сгорания сопровождается интенсивной конденсацией из последних водяных паров. Промежуточный теплоноситель (конденсат водяных паров продуктов сгорания) сливается в поддон 12 с температурой, близкой к температуре мокрого термометра продуктов сгорания, откуда подается насосом по рециркуляционному контуру 17 на орошающее устройство 10 через теплообменник 16, в котором охлаждается рециркулирующим по контуру 15 жидким теплоносителем, который, в свою очередь, после нагрева в теплообменнике 16 охлаждается в контактном воздухоподогревателе 5 потоком дутьевого воздуха, нагревая и увлажняя последний.

В настоящей котельной установке компенсацию упариваемой в контактном воздухоподогревателе 5 влаги предлагается осуществлять за счет подпитки рециркуляционного контура 15 сточными водами. В одних случаях, это могут быть промышленные сточные воды, содержащие растворимые органические примеси, которые упариваются без остатка вместе с водой и будут сожжены в топке 1, снизив при этом в некоторой мере расход основного топлива, в других случаях это могут быть любые другие стоки, которые при этом можно будет концентрировать и выводить из рециркуляционного контура через дренажную линию 35. В любом случае указанный контур рециркуляции влаги внутри котельной установки разрывается и выход вторичного товарного продукта (конденсата водяных паров продуктов сгорания) через дренажную линию, как минимум удваивается, что при использовании этого конденсата на собственные нужды котла заметно повышает экономичность котельной установки в целом.

Автоматическое регулирование расходов, а также соотношения между ними в рециркуляционных контурах 15 и 17 в зависимости от колебаний нагрузки на котел 1 (топливосжигающее устройство) осуществляется с помощью регуляторов расхода 31 и 32, работающих от импульсов датчиков температуры 33 и 34, осуществляющих непрерывный контроль за температурами нагреваемого воздуха и теплоносителя в поддоне 4. Данная схема регулирования обеспечивает наиболее экономичный режим работы установки, при котором достигается одновременно минимальная температура охлаждения теплоносителя в контактном воздухоподогревателе 5 и максимальная температура подогрева дутьевого воздуха, а следовательно, и максимальное его увлажнение, обусловленное неразрывностью процессов тепло- и массопередачи в контактном воздухоподогревателе 5.

Регулирование расхода сточных вод на подпитку рециркуляционного контура 15 осуществляется с помощью регулятора расхода 19, работающего по импульсам датчика уровня 20 в поддоне 4. Так, например, при снижении нагрузки на котел 1 уменьшится расход дутьевого воздуха, а следовательно, будет меньше расходоваться влаги на его увлажнение до 100% что в свою очередь приведет к увеличению уровня в поддоне 4 и датчик уровня 20 подаст импульс на уменьшение расхода через регулятор 19. Аналогично, но с обратным эффектом, произойдет регулирование при увеличении нагрузки на котел 1. По импульсам этого же датчика 20 температуры аналогично регулируется расход в дренажной линии 35 с помощью регулятора 37.

Описанный эффект повышения экономичности можно достичь также путем установки на газоходе 6 перед абсорбером 7 дополнительной испарительной камеры 21, в которой за счет рециркуляции жидкого теплоносителя по контуру 24 под поддона 22 на орошающее устройство 23 обеспечивается увлажнение до 100% продуктов сгорания. Причем здесь для обеспечения процессов испарения влаги из жидкости не требуется подвод извне дополнительного тепла, так как его достаточно в самих продуктах сгорания. Аналогично, как и для рециркуляционного контура 15 в контуре 24 может осуществляться или полное упаривание сточных вод, или их концентрация с отводом концентрата через дренажную линию 26, а также подпитка контура 24 через трубопровод 28 с регулятором расхода 29. Регулирование расхода жидкого теплоносителя в рециркуляционном контуре 24 осуществляется с помощью регулятора 25, причем автоматическая работа регуляторов расхода 25, 27 и 28 осуществляется от одного датчика уровня 30 в поддоне 22 испарительной камеры 21 по описанной ранее для контактного воздухонагревателя 5 схеме. Кроме того, от этого датчика 20 уровня осуществляется регулирование расхода в рециркуляционном контуре 14 абсорбера 7, так как при данной установке испарительной камеры 21 в абсорбере будут протекать только химические и абсорбционные процессы, а следовательно, уровень раствора в поддоне 11 абсорбера 7 реагировать на изменения нагрузки на котел не будет (в прототипах регулирование расхода в контуре 14 осуществлялось по импульсам датчика уровня, расположенного в поддоне 11).

Более эффективнее повысить экономичность работы котельной установки можно путем одновременного использования увлажнения как дутьевого воздуха, так и продуктов сгорания. При этом подвод сточных вод на упаривание можно осуществлять как независимо в каждый из рециркуляционных контуров 15, 24, так и последовательно, подавая сточные воды сначала в контур 15 для предварительного упаривания, а далее дренировать из него в рециркуляционный контур 24 для концентрации. Последовательная схема подачи сточных вод предпочтительна, в основном в двух случаях: первом когда в стоках присутствуют летучие органические компоненты, то более экономично их упарить и сжечь, чем дополнительно нагружать ступень очистки (абсорбер 7), и втором когда стоки не могут быть упарены полностью без остатка, а концентрат стоков при низких температурах обладает повышенной плотностью и вязкостью (температура жидкости в поддоне 4 контактного воздухонагревателя 5 всегда близка к температуре атмосферного воздуха летом и зимой к 0^оС), а в поддоне 22 к температуре мокрого термометра продуктов сгорания, т.е. 60^оС, поэтому целесообразно в воздухоподогревателе 5 осуществлять предварительное частичное упаривание, а окончательную концентрацию осуществлять при более высоких температурах в камере 21.

Избыток конденсата влаги продуктов сгорания из контура 17 выводится через дренажную линию 36, осуществляя регулирование расхода (в зависимости от нагрузки на котел) с помощью регулятора 38, работающего по импульсам датчика уровня 39.

Кроме того, в тех случаях, когда в испарительной камере 21 осуществляется только концентрация сточных вод с целью их последующего сжигания (или другого способа уничтожения), последние всегда будут в большей или меньшей мере абсорбировать из продуктов сгорания вредные вещества, что будет повышать эффективность очистки продуктов сгорания.

Предложенные технические решения в равной мере применимы практически на любых топливосжигающих установках.

Таким образом, предложенные технические решения обеспечивают повышение экономичности и эффективности очистки продуктов сгорания.

Кроме того, эти решения позволяют одновременно практически без затрат решать параллельные вопросы по обезвреживанию стоков, что в ситуации экономического и экологического кризисов в значительной мере повышает их промышленную применимость.

Использование: в котельных и других топливосжигающих установках. Сущность изобретения: в котельной установке, содержащей котел, воздухоподогреватель 5, испарительную камеру 21 и экономайзер 8 с автономными рециркуляционными контурами 15, 24, 17 и теплообменник 16 установлен абсорбер с рециркуляционным контуром, включающий поддон, орошающее устройство и блок элоектрохимической обработки, рециркуляционные контуры 15 и 24 воздухоподогревателя 5 и испарительной камеры 21 подключены к источнику сточных вод через регуляторы расхода. При этом контур 24 испарительной камеры 21 подключен к источнику сточных вод через рециркуляционный контур 15 воздухоподогревателя 5. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА, содержащая котел, подключенный воздуховодом дутьевого воздуха к воздухонагревателю и рециркуляционным контуром, включающим орошающее устройство и поддон, и газоходом - к последовательно установленным испарительной камере и экономайзеру, также снабженным автономными контурами рециркуляции, включающими каждый поддон и орошающее устройство, а также теплообменник, включенный по нагреваемой среде в контур воздухоподогревателя, а по греющей - в контур экономайзера, отличающаяся тем, что она снабжена установленным в газоходе абсорбером с рециркуляционным контуром, включающим поддон, орошающее устройство и блок электрохимической обработки, рециркуляционные контуры воздухоподогревателя и испарительной камеры дополнительно подключены к источнику сточных вод через установленные регуляторы расхода, соединенные с размещенными в поддонах соответствующих контуров датчиками уровня. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что контур испарительной камеры подключен к источнику сточных вод через рециркуляционный контур воздухоподогревателя.