ТЕПЛОУТИЛИЗАЦИОННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1997 года по МПК F22B1/04 

Изобретение относится к теплоэнергетическим установкам, утилизирующим тепло жидкого шлака.

В настоящее время разрабатываются энергетические установки, сжигающие (газофицирующие) твердое топливо под давлением (Парогазовые установки с внутрицикловой газификацией угла и экологические проблемы энергетики/ Масленников В.М. Выскубенко Ю.А. Штеренберг В.Я. (СССР), Смитсон Г.Р. Робсон Ф.Л. Лемон А. В. Лохон В.Т. (США). М. Наука, 1983.). При этом возникает проблема утилизации тепла шлака. Существующие системы утилизации тепла раскаленных твердых материалов (см. например, Теплотехника: Учеб. для вузов/ Баскаков А. П. Берг Б.В. Витт О.К. и др. Под ред. А.П. Баскакова. - 2-е изд. перераб. М. Энергоатомиздат, 1991. 224 с. ил.) на основе газового контура с установленными в нем камерой теплообмена и котлом-утилизатором, в которых в качестве промежуточного теплоносителя используется инертный газ (азот), не всегда применимы, так как зачастую шлак выводится из газификаторов в жидком виде.

Предлагается в газовом контуре, содержащем камеру теплообмена и котел-утилизатор, установить инжектор, подключенный по активной среде к трубопроводу жидкого шлака, а выходом к камере теплообмена. Поскольку отводимый из газификаторов шлак находится под давлением (до 1 10 МПа) это позволит использовать его потенциальную энергию для:
1) распыления шлака с целью интенсификации теплообмена с охлаждающим газом;
2) создания дополнительной тяги в газовом контуре.

На чертеже изображена схема установки, содержащей трубопровод жидкого шлака 1, инжектор 2, камеру теплообмена 3, котел-утилизатор 4.

Работает установка следующим образом.

Жидкий шлак по трубопроводу 1 поступает в инжектор 2 и через его сопло распыляется в объем камеры 3. Поток летящих частиц шлака тормозится в газе, заполняющем пространство газового контура. При этом газу передается основная часть кинетической и тепловой энергии шлака. Затвердевшие частицы шлака оседают на дно камеры, откуда удаляются. Нагретый и ускоренный поток газа проходит через котел-утилизатор 4, где охлаждается и вновь поступает на вход инжектора 2. Утилизируемое в котле 4 тепло в виде пара или горячей воды направляется потребителям:
С целью дожига несгоревшего топлива, содержащегося в шлаке, может осуществляться продувка газового контура небольшим количеством воздуха. Стенки камеры 3 могут выполняться экранированными.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет утилизировать теплоту и остаточную химическую энергию жидкого шлака, находящегося под давлением. При этом потенциальная энергия шлака используется для:
1) интенсификации процессов тепло- и массообмена между шлаком и охлаждающим газом;
2) интенсификации процессов теплообмена в котле-утилизаторе.

В конечном счете снижаются размеры, материалоемкость (в том числе масса котла-утилизатора) и стоимость установки, возрастает коэффициент использования теплоты топлива.

Использование: в теплоэнергетических установках, утилизирующих тепло жидкого шлака. Установка позволяет утилизировать тепло жидкого шлака, находящегося под давлением. При этом потенциальная энергия шлака используется посредством инжектора 2 для интенсификации процессов тепломассообмена между шлаком и охлаждающим газом в камере 3, а также создания дополнительной тяги в котле-утилизаторе 4. 1 ил.

Теплоутилизационная установка, включающая газовый контур с установленными в нем камерой теплообмена и котлом-утилизатором и шлакопровод, отличающаяся тем, что в газовом контуре установлен инжектор, подключенный по активной среде к шлакопроводу, а выходом к камере теплообмена.