ТЕПЛОВОЙ АГРЕГАТ Российский патент 1997 года по МПК F01K13/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к устройству для сжигания топлива при осуществлении различных технологических процессов.

Известен тепловой агрегат, содержащий камеру сгорания (топку), систему подготовки и подачи топлива, теплоиспользующую установку, блок утилизации и топочных газов (экономайзер) и дымовую трубу (см. М.М. Щеголев, Ю.Л. Гусев, М.С.Иванова, Котельные установки, Стройиздат, М. 1972, с. 384).

Известен тепловой агрегат, включающий камеру сгорания (топку), систему подготовки и подачи топлива, блок подготовки окислителя, теплоиспользующий узел, блок утилизации тепла топочного газа и дымовую трубу [1] При этом в ближайшем аналоге указано, что теплоиспользующий узел может представлять собой установку с парогенератором Котел).

Задача, на решение которой направлено изобретение одновременное получение тепла и очистка водных стоков, содержащих органические примеси.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения снижение вредных выбросов в газах, выходящих через дымовую трубу и загрязнения водоемов сточными водами от систем водоподготовки.

Указанная задача достигается тем, что в тепловой агрегат, содержащий дымовую трубу, теплоиспользующий узел и подсоединенную к системе подготовки и подачи топлива и блоку подготовки окислителя камеру сгорания, а также блок утилизации тепла топочного газа, выполненный с поверхностями нагрева и подсоединенный к теплоиспользующему узлу и дымовой трубе и в соответствии с предлагаемым техническим решением он дополнительно снабжен трубопроводом подачи канализационных сточных вод, ректификационной колонной с подсоединенным к ней подогревом конденсатором ректификационного пара кислого конденсата и нейтрализатором кислого конденсата, при этом теплоиспользующий узел и камеры сгорания выполнены в виде котла с топкой, имеющей смеситель, с парогенерирующими поверхностями нагрева, конвективной шахтой с размещенной в ней по крайней мере одной поверхностью нагрева блока утилизации тепла топочного газа и выполненной с расположенным в нижней части фракционным конденсатором топочных газов, выход газов которого через блок утилизации топочных газов подсоединен к дымовой трубе, а выход жидкости к ректификационной колонне, причем смеситель топки котла посредством трубопровода подачи канализационных сточных вод через подогреватель-конденсатор ректификационного пара кислого конденсата подключен к канализационной системе сточных вод, а указанный подогреватель-конденсатор своим выходом конденсата кислого пара подсоединен к нейтрализатору кислого конденсата.

На чертеже показан предлагаемый агрегат.

Тепловой агрегат содержит фильтр воздуха 1, который своим выходом соединен с входом компрессора 2. К компрессору 2 на нагнетательной стороне подсоединен вход блока подготовки окислителя 3. Блок подготовки окислителя 3 имеет два выхода, один из которых через газопровод 4 соединен с дымовой трубой 5, а другой через газопровод 6 соединен со входом смесителя 7. На вход смесителя 7 подведены также трубопроводы 8, 9 и 10. Смеситель 7 на выходе соединен с топкой 11. Топка 11 имеет два выхода, один из которых соединен с конвективной шахтой 12, а другой с трубопроводом 13. В конвективной шахте 12 расположены система выработки пара 14, теплообменник 15, фракционный конденсатор 16 и разбрызгиватель 17. Фракционный конденсатор 16 имеет два выхода, один из которых соединен с входом в компрессор 18. Компрессор 18 нагнетательной стороной соединен с блоком утилизации топочного газа 19. Блок утилизации топочного газа 19 имеет два выхода, один через трубопровод 20, другой выход через теплообменник 15 и турбину 21 соединен с дымовой трубой 5. Фракционный конденсатор 16 вторым выходом соединен через трубопровод 22 с циркуляционным насосом 23 и ректификационной колонной 24 в ее центральной части. Насос 23 нагнетательной стороной соединен с эжектором 25 и через трубопровод 26, теплообменник 27 и трубопровод 28 с разбрызгивателем 17. Нижняя часть /кубовая часть/ ректификационной колонны 24 соединена с трубопроводом 30. Трубопровод 30 соединен с верхней частью ректификационной колонны 24 и эжектором 25. Эжектор 25 через трубопровод 10 соединен со входом смесителя 7. Трубопровод 30 соединен с подогревателем-конденсатором 31, который через трубопровод 9 соединен с входом в смеситель 7. Подогреватель-конденсатор 31 соединен также с нейтрализатором /декарбонизатором/ 32 и через насос 33 с канализационной системой 34.

Агрегат работает следующим образом.

Воздух очищают в фильтре 1, сжимают в компрессоре 2 и подают в блок подготовки окислителя 3. В блоке подготовки окислителя 3 воздух разделяют на азот и кислород. Азот по трубопроводу выводят в атмосферу через трубу 5. Кислород по трубопроводу 6 подают в смеситель 7. Топливо по трубопроводу 8 подают в смеситель 7 на смешение с кислородом. Канализационные воды по трубопроводу 34 подают на вход насоса 33, который нагнетает канализационные воды в конденсатор-подогреватель 31, подогревают за счет конденсации ректификационного пара кислого конденсата и по трубопроводу 9 подают в смеситель 7. В смеситель 07 также по трубопроводу 10 подают кислый конденсат. Образованную в смесителе 7 смесь из кислорода, азота, канализационных вод и кислого конденсата подают в топку 11, где проводят сжигание топлива и органических примесей канализационных вод с образованием парогазовой смеси - топочного газа. Полученный топочный газ, температура которого определяется составом смеси из смесителя 7, подают в конвективную шахту 12, где тепло сгорания топлива отдают в систему выработки пара 14 и получают технологический пар. Оставшееся тепло поступает на подогрев углекислого газа в теплообменнике 15. Не сгораемая часть топлива /шлаки/ выводятся из топки 11 по трубопроводу 13. Охлажденный топочный газ поступает в фрикционный конденсатор 16, смешивают с поступающим из разбрызгивателя 17 кислым конденсатом в виде капелек, создающих большую поверхность контакта, и конденсируют воду из топочного газа. Сконденсированная вода абсорбирует часть окислов углерода и окислов серы, образуя кислый конденсат, который собирается в нижней части фрикционного конденсатора 16. Не сконденсированную часть топочного газа сжимают компрессором 18 и подают в блок утилизации топочного газа 19. В блоке утилизации топочного газа 19 выделяют углекислый газ, а оставшиеся компоненты воду, серную кислоту и т.д. выводят по трубопроводу 20. Очищенный сжиженный углекислый газ подают на подогрев в теплообменник 15, испаряют, перегревают и сбрасывают в турбину 21, преобразуют тепло топочного газа в работу турбины 21 /например по циклу Ренкина/ и выбрасывают отработанный углекислый газ через трубу 5 в атмосферу вместе с азотом из трубопровода 4. Образованный в фракционном конденсаторе 16 кислый конденсат по трубопроводу 22 подают в насос 23 и в среднюю часть ректификационной колонны 24. Насос 23 нагнетает кислый конденсат в эжектор 25 и по трубопроводу 26 в кубовый теплообменник 27, где тепло кислого конденсатора передают на испарение воды в кубовом пространстве ректификационной колонны 24. Охлажденный кислый конденсат по трубопроводу 28 поступает в разбрызгиватель 17 и из разбрызгивателя 17 разбрызгивается во фракционном конденсаторе 16. Кислый конденсат, поступающий в среднюю часть ректификационной колонны 24, распределяется на насадке колонны и стекает в кубовую часть колонны, а на встречу стекающему конденсату поднимаются пары воды, которые собираются в верхней части ректификационной колонны 24. Эти пары по трубопроводу 30 поступают в подогреватель-конденсатор 31, где конденсируются. Таким образом режим ректификации водяного пара определяется глубиной вакуума в ректификационной колонне 24, который определяется количеством конденсируемого пара в подогревателе-теплообменнике 31 и эффективностью отсоса парв эжектором 25. Концентрированные кислоты выводятся по трубопроводу 29. Конденсат ректифицированного пара из подогревателя-конденсатора 31 подают на нейтрализацию /декарбонизацию/ в нейтрализатор 32 и затем выводят из системы. Конденсация ректификационного водяного пара в подогревателе-конденсаторе 31 производится путем подачи из канализационной системы 34 насосом 33 канализационных вод в трубное пространство, а конденсация ректификационного пара проводится в межтрубном пространстве.

Технико-экономические преимущества.

Предлагаемое техническое решение расширяет функциональные возможности теплового агрегата, а именно, вместе с выработкой тепловой и электрической энергии производится очистка водных канализационных стоков от органических примесей и предотвращается загрязнение окружающей среды.

Использование: в области теплоэнергетики, в частности для достижения сжигания топлива при осуществлении различных технологических процессов. Сущность изобретения: в тепловом агрегате, содержащем дымовую трубу, теплоизолирующий узел и подсоединенную к системе подготовки и подачи топлива и блоку подготовки окислителя камеру сгорания, а также блок утилизации тепла топочных газов, выполненный с поверхностями нагрева и подсоединенный к теплоиспользующему узлу и дымовой трубе, дополнительно снабженном трубопроводом подачи канализационных сточных вод, ректификационной колонной с подсоединенным к ней подогревателем-конденсатором ректификационного пара кислого конденсата и нейтрализатором кислого конденсата, теплоиспользующий узел и камера сгорания выполнены в виде котла с топкой, имеющей смеситель, с парогенерирующими поверхностями нагрева, конвективной шахтой с размещенной в ней по крайней мере одной поверхностью нагрева блока утилизации тепла топочного газа и выполненной с расположенным в нижней части фракционным конденсатором топочных газов, выход газов которого через блок утилизации топочных газов подсоединен к дымовой трубе, а выход жидкости к ректификационной колонне, причем смеситель топки котла посредством трубопровода подачи канализационных сточных вод через подогреватель-конденсатор ректификационного пара кислого конденсата подключен к канализационной системе сточных вод, а указанный подогреватель-конденсатор своим выходом конденсата кислого пара подсоединен к нейтрализатору кислого конденсата. 1 ил.

Тепловой агрегат, содержащий дымовую трубу, теплоиспользующий узел и подсоединенную к системе подготовки и подачи топлива и блоку подготовки окислителя камеру сгорания, а также блок утилизации тепла топочного газа, выполненный с поверхностями нагрева и подсоединенный к теплоиспользующему узлу и дымовой трубе, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен трубопроводом подачи канализационных сточных вод, ректификационной колонной с подсоединенным к ней подогревателем конденсатором ректифицированного пара кислого конденсата и нейтрализатором кислого конденсата, при этом теплоиспользующий узел и камера сгорания выполнены в виде котла с топкой, имеющей смеситель, с парогенерирующими поверхностями нагрева, конвективной шахтой с размещенной в ней по крайней мере одной поверхностью нагрева блока утилизации тепла топочного газа и выполненной с расположенным в нижней части фракционным конденсатором топочных газов, выход газов которого через блок утилизации топочных газов подсоединен к дымовой трубе, а выход жидкости к ректификационной колонне, причем смеситель топки котла посредством трубопровода подачи канализационных сточных вод через подогреватель-конденсатор ректифицированного пара кислого конденсата подключен к канализационной системе сточных вод, а указанный подогреватель-конденсатор своим выходом конденсата кислого пара подсоединен к нейтрализатору кислого конденсата.