СИСТЕМА ПИТАНИЯ ГЕНЕРАТОРА ПАРА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2000 года по МПК F24D9/02 F22B37/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике, системам теплоснабжения и горячего водоснабжения жилых помещений и промышленных предприятий, в частности к подсистеме питания генератора пара.

Как правило, такие системы имеют два контура. Первый служит для обеспечения теплоносителем, чаще всего водой, генератора пара. Второй позволяет снабжать теплом и/или горячей водой потребителей. Изобретение связано с усовершенствованием первого контура, питания генератора пара.

В качестве генератора пара чаще всего используется котел, а в качестве средства, обеспечивающего циркуляцию теплоносителя, циркуляционные насосы. В этом же контуре, как правило, имеется устройство водоподготовки, предназначенное для хранения резервных запасов теплоносителя и теплоты, подпитки теплоносителя, расходуемого как в первичном, так и на нужды вторичного контура. Все системы соединяются трубопроводами, на которых устанавливаются регулирующие и запирающие клапаны. Наличие циркуляционного насоса приводит к дополнительным потерям в энергопотреблении, так как питание насоса производится на электрической сети. Дополнительный подвод воды также обеспечивается насосами.

Известна "Система отопления и горячего водоснабжения" (SU а. с. N 1643879, кл. F 24 D 3/08, 05.10.88), содержащая котел, поверхностный водоподогреватель. Вход последнего по линии охлаждения соединен с выходом котла посредством подающего магистрального трубопровода, а выход - с входом котла посредством обратного магистрального трубопровода, снабженного насосом. Выход поверхностного водоподогревателя по линии нагрева подключен к трубопроводу горячего водоснабжения. К подающему магистральному трубопроводу подключена подающая труба теплосети. К обратному магистральному трубопроводу подключена обратная труба теплосети.

В данном устройстве питания котла используется насос, который расходует дополнительную энергию на подачу теплоносителя в котел.

Известна система питания пара, содержащая генератор пара, выход которого соединен с паровым трубопроводом, а вход соединен с обратным трубопроводом, струйный насос, имеющий сопло для подвода активной среды и сопло для подвода пассивной среды (SU N 1210670 A, F 24 D 9/02, 19.06.80).

Пар генерируют в центральном источнике, транспортируют по паровой сети при избыточном давлении, конденсируют пар в теплообменнике. Конденсирование пара в теплообменнике осуществляют при избыточном давлении обратной водой системы отопления. Конденсат пара направляют в рабочее сопло струйного насоса системы отопления, в его приемную камеру подают подогретую в теплообменнике обратную воду системы отопления.

В данном изобретении струйный насос выполняет функции циркуляционного насоса, однако не рассматривается система хранения резервного запаса воды и система водоподготовки.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в следующем.

В первичном контуре для питания генератора тепла применяется струйный насос (во втором варианте несколько струйных насосов), что позволяет не устанавливать питательный насос, расходующий электрическую энергию. Исключение из состава системы питательного (циркуляционного) насоса в данной схеме питания генератора пара резко сокращает затраты электроэнергии на обеспечение работы системы, повышает ее термический КПД и обеспечивает стабильность работы.

Указанный результат достигается следующим.

По первому варианту, система питания генератора пара содержит генератор пара, выход которого соединен с паровым трубопроводом, а вход соединен с обратным трубопроводом, струйный насос, имеющий сопло для подвода активной среды и сопло для подвода пассивной среды.

Сопло для подвода активной среды струйного насоса подключено к паровому трубопроводу, сопло для подвода пассивной среды соединено с выходом дополнительно установленного устройства водоподготовки, выход струйного насоса подключен к обратному трубопроводу и через дополнительный клапан к устройству водоподготовки, вход которого подключен к источнику воды.

Кроме того, устройство водоподготовки может быть выполнено в виде деаэратора и регенератора, причем первый вход деаэратора подключен к паровому трубопроводу. Второй вход деаэратора через регенератор присоединен к источнику воды, выход его через регенератор подключен к соплу для подвода пассивной среды, а выход струйного насоса подключен через дополнительный клапан к емкости деаэратора.

В данном варианте системы питания генератора пара циркуляцию теплоносителя обеспечивает струйный насос. Пар от генератора пара поступает в сопло для подвода активной среды струйного насоса, разгоняется за счет уменьшения проходного сечения сопла. Вода поступает из устройства водоподготовки в сопло для подвода активной среды, взаимодействует с паром в камере смешения, дробится до мелкодисперсного состояния; за счет сужения проходного сечения камеры смешения происходит разгон потока. После прохода цилиндрической части струйного насоса, в его диффузоре происходит торможение и рост статического давления. В струйном насосе циркуляция обеспечивается энергией пара. Далее вода по обратному трубопроводу через клапан поступает в генератор пара. На выходе устройства водоподготовки обеспечиваются необходимые параметры воды, поступающей из сетевого контура, необходимые для устойчивой работы струйного насоса (температура, давление). Кроме того, устройство водоподготовки служит для удаления газов в воде, которая пополняет убыль теплоносителя в системе. Применение струйного насоса в сочетании с клапаном в обратном трубопроводе обеспечивает оброс излишков воды при повышении давления в системе. В этом случае клапан закрывается и вода через дополнительный клапан уходит на вход устройства водоподготовки.

Сочетание известных элементов позволяет обеспечить новые качества системы. Она позволяет резко сократить потребление электроэнергии и упростить систему, так как не требуется потребляющих электрическую энергию циркуляционных насосов; обеспечивает автоматический сброс воды при превышении рабочего давления, не нарушая стабильной работы струйного насоса, и автоматический возврат системы в рабочее состояние, когда давление выровнялось.

В случае, если система генерирует пар высоких параметров, а также в случае, если в системе происходит большой разбор пара на внешние потребители (устройство водоподготовки сети теплоснабжения, на технические нужды, подогрев жидкого топлива и т.д.) один работающий струйный насос не может обеспечить необходимый напор и расход питательной воды на питание генератора пара, в системе могут быть установлены два и более струйных насоса.

По второму варианту, система питания генератора пара содержит генератор пара, выход которого соединен с паровым трубопроводом, а вход соединен с обратным трубопроводом, струйный насос, имеющий сопло для подвода активной среды и сопло для подвода пассивной среды.

Система содержит два и более струйных насоса, сопла для подвода активной среды которых подключены к паровому трубопроводу. Сопло для подвода пассивной среды первого и последующих струйных насосов подключено к выходу соответствующего предыдущего струйного насоса. Сопло для подвода пассивной среды последнего струйного насоса соединено с выходом дополнительно установленного устройства водоподготовки. Выход последнего струйного насоса подключен к обратному трубопроводу. Выход каждого струйного насоса через соответствующий дополнительный клапан подключен к устройству водоподготовки, вход которого подключен к источнику воды.

Кроме того, во втором варианте, в частности, устройство водоподготовки выполнено в виде деаэратора и регенератора, причем один вход деаэратора подключен к паровому трубопроводу. Другой вход деаэратора через регенератор подключен к источнику воды, выход деаэратора через регенератор - к соплу для подвода пассивной среды, а выход каждого струйного насоса через соответствующий дополнительный клапан подключен к емкости деаэратора.

В частном случае между выходом предыдущего струйного насоса и соплом для подвода пассивной среды последующего струйного насоса установлен промежуточный охладитель, например теплообменник, чтобы снизить температуру воды на входе последующего струйного насоса. Установка промежуточного охладителя позволяет обеспечить наиболее благоприятный температурный режим работы последующего струйного насоса. Промежуточные охладители могут ставиться в магистраль передачи пассивной среды между всеми струйными насосами. Охладителем может служить теплообменник сети теплоснабжения. Тогда вода, прошедшая первый струйный насос, охлаждается в промежуточном теплообменнике, а тепловая энергия не пропадает, а расходуется на подогрев теплоносителя в контуре снабжения теплом потребителей.

И в данном варианте, с несколькими струйными насосами, система остается простой и также обеспечивает поддержание рабочего давления в системе, не нарушая ее автоматической работы. В случае превышения давления срабатывает клапан в обратном трубопроводе и сброс излишней воды через соответствующий клапан произойдет на вход устройства водоподготовки. Потери тепловой энергии и в этом варианте минимальны.

На фиг. 1 приведена схема системы питания генератора пара по первому варианту.

На фиг. 2 - схема питания по второму варианту.

На фиг. 3 приведена схема питания генератора пара по второму варианту с промежуточными теплообменниками.

По первому варианту в состав системы питания генератора пара входит собственно генератор пара 1, выход которого соединен с паровым трубопроводом 2, а вход - с обратным трубопроводом 3, на последнем установлен клапан 4. Струйный насос 5 соплом для подвода активной среды 6 подключен к паровому трубопроводу 2, соплом для подвода пассивной среды 7 через трубопровод 8 соединен с устройством водоподготовки 9. Выход струйного насоса 5 посредством трубопровода 10 подключен к обратному трубопроводу 3 и через дополнительный клапан 11 трубопроводом 12 соединен с входом устройства водоподготовки 9.

Устройство водоподготовки 9 содержит деаэратор 13 и регенератор 14. Один вход деаэратора 13 подключен к паровому трубопроводу 2, другой вход через регенератор 14 присоединен к источнику воды. Выход деаэратора 13 через регенератор 14 подключен к соплу для подвода пассивной среды 7 струйного насоса 6. Выход струйного насоса 6 подключен через дополнительный клапан 11 к емкости деаэратора 13.

Генератор пара 1 чаще всего состоит из котла 15 и экономайзера 16. Все трубопроводы и устройства системы снабжены запорной арматурой.

Система работает следующим образом.

Пар, вырабатываемый генератором пара 1, направляется в паровой трубопровод 2, по которому распределяется потребителем, в том числе на струйный насос 5 и в устройство водоподготовки 9. Пар поступает в сопло для подвода активной среды 5 струйного насоса 6, расширяется, за счет чего в приемной камере создается разряжение, обеспечивающее поступление воды по трубопроводу 8 в сопло для подвода пассивной среды 7 струйного насоса 5. В результате процессов, протекающих в струйном насосе 5, на выходе создается избыточный напор и вода по трубопроводу 10 поступает в обратный трубопровод 3, откуда направляется на вход генератора пара 1. Вода в сопло для подвода пассивной среды 7, в случае, если устройство водоподготовки 9 состоит из деаэратора 13 и регенератора 14, поступает после того, как охладится, пройдя регенератор 14, что создает более благоприятный температурный режим для струйного насоса 5. В случае, если расход питательной воды превышает величину, необходимую для поддержания штатного уровня в генераторе пара 1, закрывается клапан 4, дополнительный клапан 11 на трубопроводе 12 открывается и излишки расхода сбрасываются, например, в деаэратор 14.

Во втором варианте система питания генератора пара содержит генератор пара 1 (фиг. 2), выход которого соединен с паровым трубопроводом 2, а вход соединен с обратным трубопроводом 3, на последнем установлен клапан 4. Система содержит два и более струйных насоса 5, сопла для подвода активной среды 6 которых подключены к паровому трубопроводу 2. Сопло для подвода пассивной среды 7 первого и последующих струйных насосов 5 подключено к выходу соответствующего предыдущего струйного насоса 5, а сопло для подвода пассивной среды 7 последнего струйного насоса соединено с выходом устройства водоподготовки 9. Выход последнего струйного насоса 5 подключен к обратному трубопроводу 3. Выход каждого струйного насоса 5 через соответствующий дополнительный клапан 11 подключен к устройству водоподготовки 9.

Устройство водоподготовки 9 как и в первом варианте содержит деаэратор 13 и регенератор 14. Один вход деаэратора 13 подключен к паровому трубопроводу 2, другой вход через регенератор 14 присоединен к источнику воды. Выход деаэратора 13 через регенератор 14 подключен к соплу для подвода пассивной среды 7 струйного насоса 6. Выход струйного насоса 6 подключен через дополнительный клапан 11 к емкости деаэратора 13.

Работает система следующим образом.

Пар, вырабатываемый генератором пара 1, по паровому трубопроводу 2 направляется в сопла для подвода активной среды 6 струйных насосов 5 и на потребителей пара. Пар, поступивший в первый струйный насос 5, частично расширяется в сопле 6, в результате чего в приемной камере создается разряжение. Вода под давлением разряжения поступает в сопло для подвода пассивной среды 7 первого струйного насоса 5, за счет процессов, протекающих в камере смешения и в диффузоре струйного насоса 5 у смеси появляется избыточный напор и вода с выхода струйного насоса 5 направляется в сопло для подвода пассивной среды 7 второго струйного насоса 5. Взаимодействуя с паром, поступающим в сопло для подвода активной среды 6, вода приобретает напор, достаточный для поступления в генератор пара 1, куда она направляется по обратному трубопроводу 3 через клапан 4. В случае повышения давления на клапане 4, избыток воды сбрасывается через дополнительный клапан 11 и трубопровод 12 в устройство водоподготовки 9. Клапан 4 служит для обеспечения простоты запуска первого струйного насоса 5.

Система по второму варианту, показанная на фиг. 3, отличается тем, что между выходом предыдущего струйного насоса 5 и соплом для подвода пассивной среды 7 последующего струйного насоса 5 установлен промежуточный теплообменник 18.

В этом случае вода с выхода первого струйного насоса 5 направляется в промежуточный охладитель, в данном случае теплообменник 18. Снижение температуры воды, поступающей в сопло для подвода пассивной среды 7 второго струйного насоса 5, способствует его устойчивой работе. Теплообменник 18 может отдавать излишки тепла вторичной сети потребителей.

Система питания генератора пара, выполненная по любому варианту, обладает простотой, экономичностью и стабильностью в работе.

Изобретение относится к теплоэнергетике, системам теплоснабжения и горячего водоснабжения жилых помещений и промышленных предприятий, в частности к подсистеме питания генератора пара. Система питания генератора пара содержит генератор пара, выход которого соединен с паровым трубопроводом, а вход соединен с обратным трубопроводом, струйный насос, имеющий сопло для подвода активной среды и сопло для подвода пассивной среды. Сопло для подвода активной среды струйного насоса подключено к паровому трубопроводу, сопло для подвода пассивной среды соединено с выходом устройства водоподготовки, выход струйного насоса подключен к обратному трубопроводу и через дополнительный клапан - к устройству водоподготовки. По второму варианту система содержит два и более струйных насоса, сопла для подвода активной среды которых подключены к паровому трубопроводу, сопло для подвода пассивной среды первого и последующих струйных насосов подключено к выходу соответствующего предыдущего струйного насоса. Сопло .для подвода пассивной среды последнего струйного насоса соединено с выходом устройства водоподготовки. Выход последнего струйного насоса подключен к обратному трубопроводу. Выход каждого струйного насоса через соответствующий дополнительный клапан подключен к устройству водоподготовки. Техническим результатом является сокращение затрат на электроэнергию и повышение термического КПД. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Система питания генератора пара, содержащая генератор пара, выход которого соединен с паровым трубопроводом, а вход соединен с обратным трубопроводом, струйный насос, имеющий сопло для подвода активной среды и сопло для подвода пассивной среды, отличающаяся тем, что сопло для подвода активной среды струйного насоса подключено к паровому трубопроводу, сопло для подвода пассивной среды соединено с выходом дополнительно установленного устройства водоподготовки, выход струйного насоса подключен к обратному трубопроводу и через дополнительный клапан - к устройству водоподготовки, вход которого подключен к источнику воды. 2. Система питания генератора пара по п.1, отличающаяся тем, что устройство водоподготовки выполнено в виде деаэратора и регенератора, причем один вход деаэратора подключен к паровому трубопроводу, другой вход через регенератор присоединен к источнику воды, выход деаэратора через регенератор подключен к соплу для подвода пассивной среды, а выход струйного насоса подключен через дополнительный клапан к емкости деаэратора. 3. Система питания генератора пара, содержащая генератор пара, выход которого соединен с паровым трубопроводом, а вход соединен с обратным трубопроводом, струйный насос, имеющий сопло для подвода активной среды и сопло для подвода пассивной среды, отличающаяся тем, что система содержит два и более струйных насоса, сопла для подвода активной среды которых подключены к паровому трубопроводу, сопло для подвода пассивной среды первого и последующих струйных насосов подключено к выходу соответствующего предыдущего струйного насоса, а сопло для подвода пассивной среды последнего струйного насоса соединено с выходом дополнительно установленного устройства водоподготовки, выход последнего струйного насоса подключен к обратному трубопроводу, выход каждого струйного насоса через соответствующий дополнительный клапан подключен к устройству водоподготовки, вход которого подключен к источнику воды. 4. Система питания генератора пара по п.3, отличающаяся тем, что устройство водоподготовки выполнено в виде деаэратора и регенератора, причем один вход деаэратора подключен к паровому трубопроводу, другой вход через регенератор к источнику воды, выход деаэратора через регенератор к соплу для подвода пассивной среды, а выход каждого струйного насоса через соответствующий дополнительный клапан подключен к емкости деаэратора. 5. Система питания генератора пара по п.3, отличающаяся тем, что между выходом предыдущего струйного насоса и соплом для подвода пассивной среды последующего струйного насоса установлен промежуточный охладитель, например теплообменник.