СПОСОБ ОТБОРА ТЕПЛА ОТ ПАРОВОГО КОТЛА ТЭС И ПАРОВОЙ КОТЕЛ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭТОГО СПОСОБА Российский патент 2000 года по МПК F22B33/18 

Оба объекта заявляемой группы изобретений относятся к теплоэнергетике, в частности - к паровым котлам энергетических блоков ТЭС, снабженных теплофикационным экономайзером, и направлены на повышение эффективности работы ТЭС за счет повышения теплопроизводительности теплофикационного экономайзера и возможности ее форсирования при пиковых тепловых нагрузках в системе теплоснабжения.

В настоящее время тепло для целей теплофикации производится, в основном, на ТЭЦ, которые в нашей стране получили широкое распространение и обеспечивают комбинированную выработку тепла и электрической энергии, а также в водогрейных котлах. При этом форсирование теплопроизводительности для покрытия пиковых тепловых нагрузок в системе теплоснабжения на ТЭЦ обеспечивается за счет установки пиковых водогрейных котлов, предполагающих выделение специальных площадей для размещения основного и вспомогательного оборудования и сжигание высококачественного топлива в топках пиковых водогрейных котлов (см. "Теплотехнический справочник, т. I, М., Энергия", 1975 г., стр. 479 - 480 - "Блок мощностью 250 МВт, рис. 9-21).

Как известно, производство на ТЭЦ электрической энергии на тепловом потреблении чрезвычайно выгодно, поскольку тепло получается при конденсации пара, который в противном случае сбрасывается в конденсатор турбины. Если при этом считать затраты топлива на производство тепла по его теплотворной способности, то затраты остального топлива на производство электрической энергии оказываются почти вдвое меньше, чем на конденсационной электростанции. Производство тепла в водогрейных котлах, по сравнению с его производством на ТЭЦ, неэффективно, поскольку все получаемое тепло производится за счет сжигания высококачественного топлива в топках водогрейных котлов, имеющих относительно низкий КПД.

При всей привлекательности технологии комбинированной выработки тепла и электрической энергии на ТЭЦ она имеет и свои недостатки:
- указанные достоинства ТЭЦ имеют место только в отопительный период (около семи месяцев в году), в остальное время турбины ТЭЦ работают даже менее экономично, чем турбины конденсационных электрических станций;
- в отопительный период электрическая мощность турбин ТЭЦ снижается (например, для турбины Т-250-с 300 МВт до 250 МВт), и принципиально эта потеря мощности должна компенсироваться строительством дополнительных энергогенерирующих мощностей;
- при необходимости снижения производства электрической энергии (при снижении электрической нагрузки) неизбежно падает и производство тепла, хотя тепловая нагрузка может сохраняться или даже возрастать (ночи, выходные дни, праздники);
- в случае дальнего теплоснабжения (значительного удаления от ТЭЦ потребителя тепла) необходимо повышение температуры прямой сетевой воды, что снижает экономичность производства тепла на ТЭЦ.

По указанным причинам задача повышения эффективности тепловых электростанций за счет одновременной выработки на них электрической энергии и тепла для целей теплофикации в теплоэнергетике возникла уже давно, и попытки ее решения осуществлялись в разных странах, в том числе и в СССР. Как известно, повышение эффективности тепловых электростанций можно добиться увеличением отбора от них за счет дополнения отбора тепла от турбины отбором тепла от котлов. Наиболее близким к заявляемому способу отбора тепла от парового котла ТЭЦ является способ отбора тепла за счет утилизации тепла уходящих дымовых газов, т. е. без дополнительных затрат топлива, что обеспечивает максимальную экономичность. Этот способ был реализован в паровом котле ТЭЦ, содержащем размещенные в выходной части газохода основной котельный экономайзер, воздухоподогреватель и установленный за воздухоподогревателем по ходу дымовых газов теплофикационный экономайзер (см. Л.Б. Кроль, И.Н. Розенгауз, "Конвективные элементы мощных котельных агрегатов", М., "Энергия", 1976 г., стр. 88, рис. 3-23).

Однако такой способ отбора тепла от парового котла ТЭС и паровой котел для осуществления этого способа при их высокой экономичности имеют ряд существенных недостатков:
- величина отбора тепла весьма ограничена и определяется предельными возможностями понижения температуры уходящих дымовых газов по условиям коррозии газоходов и дымовой трубы;
- температура нагрева воды в теплофикационном экономайзере, установленном после воздухоподогревателя, ограничена температурой газов на выходе из последнего;
- при ограниченном теплосъеме поверхность нагрева теплофикационного экономайзера непомерно велика из-за малого температурного напора, что требует значительных затрат металла и средств на изготовление такого экономайзера, т.е. значительных капиталовложений;
- устанавливаемый после воздухоподогревателя по ходу дымовых газов теплофикационный экономайзер недостаточно надежен и долговечен по условиям низкотемпературной коррозии и забивания из-за невозможности (по условиям температурного напора) достаточного предварительного подогрева воды на входе.

По указанным причинам установка низкотемпературного теплофикационного экономайзера в паровых котлах ТЭС (после воздухоподогревателя) с целью утилизации тепла уходящих дымовых газов при высокой экономичности такой компоновки теплообменников оказывается малоэффективной и в мировой энергетике распространения не получила.

Оба объекта данного изобретения направлены на решение единой технической задачи - повышение эффективности работы ТЭС за счет увеличения отбора тепла от парового котла, например, для целей теплофикации и при их совместном использовании обеспечивают получение единого результата - необходимого нагрева сетевой воды в системе теплоснабжения при частичной утилизации тепла дымовых газов, но существенном снижении металлоемкости и затрат на изготовление теплофикационного экономайзера при одновременном повышении надежности и долговечности последнего в эксплуатации за счет возможности необходимого предварительного подогрева подаваемой в него сетевой воды, а также возможность формировать теплопроизводительность теплофикационного экономайзера для покрытия пиковых тепловых нагрузок в системе теплоснабжения.

Указанный выше единый результат по объекту данного изобретения - способу отбора тепла от парового котла ТЭС - достигается тем, что при осуществлении способа отбора тепла за счет утилизации тепла дымовых газов, например, для нагрева сетевой воды в теплофикационном теплообменнике в соответствии с данным изобретением осуществляют частичную утилизацию тепла дымовых газов, но отбор тепла для требуемого нагрева сетевой воды в системе теплоснабжения выполняют в зоне газохода парового котла с повышенным температурным потенциалом дымовых газов преимущественно перед воздухоподогревателем.

Поскольку температура дымовых газов перед воздухоподогревателем достаточно высока, от них можно отобрать большое количество высокотемпературного тепла и обеспечить требуемый нагрев сетевой воды в системе теплоснабжения. Использование рассматриваемого объекта изобретения - способа - только в этой его части даже при большом отборе тепла позволит существенно уменьшить поверхность нагрева теплофикационного экономайзера вследствие большого температурного напора, а значит, и существенно уменьшить его металлоемкость и затраты на изготовление. Кроме того, отбор большого количества тепла вызовет дополнительное охлаждение дымовых газов и повышение их температуры после воздухоподогревателя, что повысит экономичность работы парового котла ТЭС. Однако отбираемое у дымовых газов тепло в этой зоне газохода для нагрева сетевой воды не полностью утилизационное и требует некоторых дополнительных затрат топлива. Согласно проведенным исследованиям эффективность отбора тепла от дымовых газов при установке теплофикационного экономайзера перед воздухоподогревателем может достигать 50%, т.е. примерно половина отбираемого у дымовых газов тепла на нагрев сетевой воды требует покрытия соответствующим увеличением расхода топлива в котел. И тем не менее расход топлива на производство тепла в этом случае на 30-50% меньше, чем в обычном газомазутном пиковом водогрейном котле, не требуется дополнительных затрат на приобретение основного и вспомогательного оборудования таких котлов и выделения специальных площадей в помещениях ТЭС для его монтажа и обслуживания. Наконец, реализация рассматриваемого объекта изобретения - способа - в этой его части позволяет осуществить необходимый предварительный подогрев сетевой воды перед подачей ее в теплофикационный экономайзер, что повысит его надежность и долговечность в эксплуатации по условиям низкотемпературной коррозии и забиваемости. Предварительный подогрев сетевой воды перед ее подачей в теплофикационный экономайзер до температуры выше точки росы дымовых газов парового котла ТЭС может быть осуществлен с помощью известных в технике средств и приемов.

Однако эффективность предварительного подогрева сетевой воды перед ее подачей в теплофикационный экономайзер может быть существенно повышена, если такой подогрев осуществить за счет частичного отбора тепла у дутьевого воздуха после его нагрева в воздухоподогревателе. При этом температура подаваемого в топку парового котла дутьевого воздуха будет несколько снижена, что при сжигании в паровом котле газа или мазута существенно уменьшит выброс в атмосферу оксидов азота и улучшит экологическую обстановку в районе расположения станции или уменьшит затраты на очистку уходящих дымовых газов, а при сжигании в котле ТЭС шлакующих топлив уменьшит опасность шлакования топки и затраты на ее очистку от отложений.

Наконец, отбор тепла от дымовых газов в зоне газохода парового котла ТЭС воздухоподогревателем для нагрева сетевой воды позволит повысить эффективность работы ТЭС при осуществлении заявляемого способа за счет возможности формирования теплопроизводительности теплофикационного экономайзера для покрытия пиковых тепловых нагрузок в системе теплоснабжения без использования дополнительных теплогенераторов (пиковых водогрейных котлов). Для этого на время покрытия пиковых тепловых нагрузок основной котельный экономайзер отключают путем подачи питательной воды из системы регенеративного подогрева непосредственно в экраны топки парового котла, минуя основной котельный экономайзер.

Отключение котельного экономайзера по питательной воде исключает охлаждение в нем дымовых газов, и их температура перед теплофикационным экономайзером существенно повышается, позволяя повысить его теплопроизводительность и увеличить отбор тепла от дымовых газов без ущерба для работы воздухоподогревателя. Такое форсирование теплопроизводительности теплофикационного экономайзера может, например, достигать 100 Гкал/ч для парового котла паропроизводительностью 1000 т/ч, хотя при этом оно сопровождается снижением тепловой эффективности утилизации тепла дымовых газов до 10-20%.

Необходимо отметить, что такой значительный теплоотбор от парового котла сопоставим с отбором тепла от турбины, который, например, в турбине Т-250, работающей в блоке с котлом паропроизводительностью 1000 т/ч, составляет примерно 360 Гкал/ч, но в отличие от турбинного отбора тепла, сопровождающегося потерей электрической мощности до 50 МВт, отбор тепла от котла не влияет на электрическую мощность блока. В этом плане отбор тепла от дымовых газов в паровом котле превосходит отбор пара от турбины по экономическим соображениям.

Реализация первого из заявляемых объектов данного изобретения - способа отбора тепла от парового котла ТЭС - с получением указанного выше единого технического результата может быть обеспечена при одновременной реализации и второго из заявляемых объектов - парового котла ТЭС. Основной особенностью заявляемого парового котла ТЭС, содержащего размещенные в выходной части его газохода основной котельный экономайзер, воздухоподогреватель и теплофикационный экономайзер, является то, что теплофикационный экономайзер установлен перед воздухоподогревателем по ходу дымовых газов. Другой особенностью заявляемого парового котла ТЭС является то, что в трубопровод подвода сетевой воды в теплофикационный экономайзер включен нагреваемый контур воздуховодяного теплообменника, греющий контур которого включен в рассечку воздухопровода подачи в топку котла горячего дутьевого воздуха от воздухоподогревателя.

Кроме указанного ранее эффекта, использование в качестве греющей среды чистого дутьевого воздуха, подаваемого в топку котла от воздухоподогревателя, позволяет изготовить высокоэффективный воздуховодяной теплообменник из оребренных труб с высоким коэффициентом оребрения.

Наконец, еще одной особенностью рассматриваемого заявляемого объекта данного изобретения - парового котла ТЭС, позволяющей осуществить возможность форсирования теплопроизводительности теплофикационного экономайзера, является то, что основной котельный экономайзер дополнительно оборудован байпасным трубопроводом с запорными задвижками на упомянутом байпасном трубопроводе и трубопроводах подвода и отвода питательной воды в котельный экономайзер и дренажной системой. Однако потребность повышения теплопроизводительности теплофикационного экономайзера для покрытия увеличения тепловой нагрузки в разные периоды отопительного сезона может значительно отличаться, и полное отключение основного котельного экономайзера может быть нерациональным. Для возможности ступенчатого повышения теплопроизводительности теплофикационного экономайзера достаточно обеспечить возможность последовательного отключения по питательной воде отдельных секций поверхностей нагрева основного котельного экономайзера, вплоть до полного его отключения. Для этого секции поверхностей нагрева основного котельного экономайзера, последовательно включенные между собой по питательной воде промежуточными соединительными трубопроводами и в обратном порядке размещенные в газоходе котла по ходу дымовых газов, должны быть снабжены запорными задвижками на промежуточных соединительных трубопроводах и, начиная со второй секции, дополнительно подключены к трубопроводу подвода питательной воды через запорную задвижку. Для упрощения слива питательной воды на выходе каждой секции целесообразно установить воздушный вентиль.

Заявляемая группа объектов данного изобретения соответствует требованию единства изобретения, поскольку разные объекты в этой группе образуют единый изобретательский замысел, причем один из заявляемых объектов группы - паровой котел ТЭС - предназначен для осуществления другого заявляемого объекта группы - способа отбора тепла от парового котла ТЭС, при этом оба объекта направлены на решение одной и той же задачи с получением единого технического результата.

Проведенный заявителем анализ уровня техники по доступным источникам информации, содержащим сведения об аналогах заявляемой группы объектов, не позволил выявить их аналоги, характеризующиеся признаками, тождественными всем существенным признакам как способа, так и устройства заявляемой группы объектов. Выявленные из числа аналогов заявляемой группы объектов данного изобретения их прототипы являются наиболее близкими по совокупности существенных признаков, что позволило выявить существенные отличительные признаки каждого из заявляемых объектов по отношению к создаваемому техническому результату, которые отражены в формуле изобретения.

Следовательно, каждый из заявляемых объектов данного изобретения соответствует условию "новизна".

Дополнительный поиск известных решений в этой же и в смежных областях техники не выявил известность использования отличительных признаков обоих объектов данного изобретения для решения аналогичных задач или достижения таких же результатов. Результаты поиска также показали, что каждый из объектов данного изобретения не вытекает для специалиста явным образом из достигнутого уровня техники.

Следовательно, каждый из заявляемых объектов данного изобретения соответствует условию "Изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняют приводимые ниже описания конкретных примеров его осуществления, которые не исключают и другие варианты осуществления изобретения в пределах формулы, а также чертежи, на которых представлены:
- на фиг. 1 - схема расположения теплообменных поверхностей в выходной части газохода парового котла ТЭС для осуществления заявляемого способа, вариант с трубчатым воздухоподогревателем;
- на фиг. 2 - схема по фиг. 1 с воздуховодяным теплообменником, нагреваемый контур которого включен в трубопровод подачи сетевой воды в теплофикационный экономайзер, а греющий - в воздухопровод отвода дутьевого воздуха из воздухоподогревателя в котел;
- на фиг. 3 - схема по фиг. 2, вариант с регенеративным воздухоподогревателем;
- на фиг. 4 - схема по фиг. 3 (или фиг. 2) с байпасным трубопроводом основного котельного экономайзера;
- на фиг. 5 - вариант схемы хвостовой части парового котла ТЭС по фиг. 4, позволяющий осуществлять последовательное отключение секций основного котельного экономайзера.

Заявляемый способ отбора тепла от парового котла ТЭС может быть реализован с разной степенью эффективности по одной из рассматриваемых ниже схем парового котла с предлагаемым новым расположением теплообменного оборудования в выходной части газохода котла и органов управления.

В общем виде паровой котел ТЭС включает (см. фиг. 1) установленные в выходной части газохода 1 теплообменные поверхности основного котельного экономайзера 2 с трубопроводом 3 подвода питательной воды из системы регенеративного подогрева турбоустановки (не показана) и трубопроводом 4 отвода питательной воды в экраны топки котла (не показаны). Одна из особенностей предлагаемого парового котла состоит в том, что за котельным экономайзером 2 по ходу дымовых газов установлен теплофикационный экономайзер 5, являющийся при такой его установке высокотемпературным (ВТЭ), для нагрева сетевой воды системы теплоснабжения, подвод которой выполнен по трубопроводу 6, а отвод - по трубопроводу 7. Далее в газоходе 1 установлен воздухоподогреватель, например секции 8 трубчатого воздухоподогревателя. Подвод дутьевого воздуха выполнен дутьевым вентилятором 9 по воздухопроводу 10, на котором может быть установлен калорифер 11 для предварительного подогрева дутьевого воздуха. Секции 8 ТВП последовательно соединены между собой по ходу воздуха перепускным коробом 12 (или коробами, если секций больше двух). Отвод нагретого воздуха выполнен по воздухопроводу 13.

Установка теплофикационного экономайзера 5 в зоне повышенного температурного потенциала позволяет реализовать заявляемый способ - обеспечить необходимый отбор тепла для требуемого нагрева сетевой воды, подаваемой в систему теплоснабжения, за счет повышенной теплопроизводительности теплофикационного экономайзера 5 и его эффективность, хотя и при меньшей доле утилизации дымовых газов, т.е. при меньшей экономичности, чем в случае тривиальной установки теплофикационного экономайзера за воздухоподогревателем.

Другой особенностью заявляемого парового котла ТЭС, обеспечивающей повышение его эффективности, является то, что в воздухопровод 13 отвода горячего воздуха из воздухоподогревателя включен греющий контур охладителя дутьевого воздуха (ОДВ) - воздуховодяного теплообменника 14, нагреваемый контур которого влюкчен в трубопровод 6 подвода сетевой воды в теплофикационный экономайзер 5 (см. фиг. 2). Паровой котел ТЭС по фиг. 1 или фиг. 2 может быть оборудован регенеративным воздухоподогревателем 15 (РВП) вместо установки секций 8 ТВП, как показано на фигурах 3, 4, 5.

Независимо от вида используемого воздухоподогревателя основной котельный экономайзер 2 парового котла ТЭС может быть оснащен запорными задвижками 16 и 17 воды, а сами указанные трубопроводы могут быть соединены между собой байпасным трубопроводом 18 питательной воды с запорной задвижкой 19, как показано на фиг. 4. Это позволит выключать из работы основной котельный экономайзер 2 осуществлением подачи питательной воды из системы ее регенеративного подогрева непосредственно в экраны топки котла, минуя котельный экономайзер 2. Для слива, при необходимости, питательной воды из поверхностей нагрева котельного экономайзера 2 он может быть оборудован сливной запорной задвижкой 20 и воздушным вентилем 21 для впуска атмосферного воздуха или его выпуска соответственно при сливе питательной воды или заполнении ею поверхностей нагрева экономайзера 2 перед его включением в работу.

Котельный экономайзер 2 может состоять из нескольких пакетов или секций поверхностей нагрева, например из трех, как показано на фиг. 5, при этом секции 2 "а", 2 "б" и 2 "в" последовательно включены между собой по питательной воде промежуточными соединительными трубопроводами 22 и 23 и в обратном порядке размещены в газоходе парового котла по ходу дымовых газов. Для обеспечения возможности последовательности включения секций котельного экономайзера 2 по мере возрастания тепловой нагрузки в системе теплоснабжения и соответствующего повышения теплопроизводительности теплофикационного экономайзера 5 на промежуточных соединительных трубопроводах 22 и 23 установлены запорные задвижки 24 и 25, перед которыми могут быть включены воздушные вентили 26 и 27, а вход секций 2 "б" и 2 "в" основного котельного экономайзера дополнительно через запорные задвижки 28 и 29 подключен к трубопроводу 3 подвода питательной воды из системы регенеративного подогрева.

Указанные особенности выполнения парового котла ТЭС определяют и особенности его работы, позволяющие реализовать заявляемый способ отбора тепла от парового котла, которые заключаются в следующем.

Дымовые газы, поступающие в выходной участок газохода 1, омывают теплообменные поверхности основного котельного экономайзера 2 и отдают часть тепла для заданного нагрева питательной воды, которая в котельный экономайзер 2 поступает из системы регенеративного подогрева турбоустановки по трубопроводу 3 и отводится в экраны топки котла по трубопроводу 4. При этом (см. также фиг. 4 и фиг. 5) задвижки 16 и 17 на трубопроводе 3 и трубопроводе 4 подвода и отвода питательной воды соответственно должны быть открыты, а запорная задвижка 19 на байпасном трубопроводе 18, сливная запорная задвижка 20 и воздушный вентиль 21 на выходе из поверхностей нагрева основного котельного экономайзера 2 закрыты. В схеме парового котла по фиг. 5 запорные задвижки 24 и 25 на соединительных трубопроводах 22 и 23 должны быть открыты, воздушные вентили 26 и 27 и запорные задвижки 28 и 29 закрыты. Далее дымовые газы проходят через теплофикационный экономайзер 5, отдавая тепло проходящей через его поверхности нагрева сетевой воде системы теплоснабжения. Обратная сетевая вода из системы теплоснабжения подается по трубопроводу 6 через нагреваемый контур воздуховодяного теплообменника 14, в котором нагревается до температуры выше точки росы дымовых газов парового котла, в теплофикационном экономайзере 5 нагревается до требуемой температуры за счет тепла дымовых газов и по отводящему трубопроводу 7 направляется потребителям в систему теплоснабжения. Пройдя через теплофикационный экономайзер 5 дополнительно охлажденные в нем дымовые газы поступают в воздухоподогреватель (в секции 8 ТВП по фиг. 1 и фиг. 2 или в РВП в схемах по фиг. 3-5), в котором отдают тепло для нагрева дутьевого воздуха, после чего по отводящему газоходу поступают в дымовую трубу и выбрасываются в атмосферу. При необходимости уходящие дымовые газы подвергают очистке. Дутьевой воздух для нагрева подается в воздухоподогреватель дутьевым вентилятором 9 по воздухопроводу 10. Для ограничения возможного снижения температуры уходящих дымовых газов по условиям низкотемпературной коррозии отводящего газохода и дымовой трубы дутьевой воздух перед подачей в воздухоподогреватель может быть предварительно подогрет одним из известных способов, например с помощью калорифера 11 на воздуховоде 10 перед воздухоподогревателем. Нагретый в воздухоподогревателе воздух по отводящему воздухопроводу 13 подается в топку котла и на другие технологические нужды. При работе теплофикационного экономайзера 5 (в отопительный период или в другое время для решения других проблем) предварительный подогрев подаваемой в него воды предусмотрен в воздуховодяном теплообменнике 14, греющий контур которого включен в рассечку воздухопровода 12 отвода нагретого в воздухоподогревателе воздуха. За счет такого теплообмена температура подаваемого в топку котла и на другие технологические нужды воздуха несколько снижается, как было отмечено ранее, эффективность работы парового котла при этом даже возрастает (экологические характеристики).

Особенность работы заявляемого парового котла ТЭС заключается в возможности формировать теплопроизводительность теплофикационного экономайзера 5 для покрытия пиковых тепловых нагрузок в системе теплоснабжения в отопительный период и обойтись без использования пиковых водогрейных котлов. Достигается это отключением по питательной воде основного котельного экономайзера 2 и подачей питательной воды из системы регенеративного подогрева непосредственно в экраны топки котла, минуя основной котельный экономайзер 2. Для этого открывают задвижку 19 на байпасном трубопроводе 18, закрывают задвижку 16 на подводящем трубопроводе 3 и задвижку 17 на отводящем трубопроводе 4, открывают сливную задвижку 20 и воздушный вентиль 21 (см. фиг. 4 и фиг. 5). Питательная вода из подводящего трубопровода 3 будет поступать в байпасный трубопровод 18 и далее по отводящему трубопроводу 4 в экраны топки котла. Из поверхностей нагрева основного котельного экономайзера 2 питательная вода через открытую сливную задвижку 20 будет слита в дренажную систему, а в полость поверхностей нагрева экономайзера 2 поступит атмосферный воздух через отрытый воздушный вентиль 21, который после слива питательной воды может быть закрыт. Теперь поступающие в выходную часть газохода 1 дымовые газы проходят через поверхности нагрева основного котельного экономайзера 2 практически без потери тепла и к поверхностям нагрева теплофикационного экономайзера 5 поступают при более высокой температуре, что позволяет увеличить отбор тепла от дымовых газов в теплофикационном экономайзере 5 и повысить его теплопроизводительность. Такое формирование теплопроизводительности теплофикационного экономайзера 5 может, например, превышать 100 Гкал/ч для котла паропроизводительности 1000 т/ч, но сопровождается снижением тепловой эффективности отбора тепла от дымовых газов с 30-50% при нормальном режиме до 10-20% при форсированном. Такой значительный теплоотбор от парового котла ТЭС сопоставим с отбором тепла от турбины, который в турбине T-250, работающей в блоке с котлом паропроизводительностью 1000 т/ч, составляет примерно 360 Гкал/ч, но в отличие от турбинного отбора тепла, сопровождающегося потерей электрической мощности до 50 МВт, отбор тепла от парового котла ТЭС на электрическую мощность блока не влияет, что и определяет его эффективность.

В процессе эксплуатации парового котла ТЭС даже в отопительный период повышение тепловых нагрузок в системе теплоснабжения может быть покрыто за счет частичного повышения теплопроизводительности теплофикационного экономайзера 5, без полного его форсирования - т.е. без полного отключения основного котельного экономайзера 2 по питательной воде. Это обеспечивает паровой котел, схема которого приведена на фиг. 5, позволяющий последовательно выключать из работы отдельные секции основного котельного экономайзера 2. Так, при необходимости сравнительно небольшого повышения теплопроизводительности теплофикационного экономайзера 5 осуществляют отключение первой по питательной воде секции 2 "а" основного котельного экономайзера 2. Для этого открывают запорную задвижку 28, соединяющую вход секции 2 "б" по питательной воде с подводящим трубопроводом 3, задвижку 16 на входе в секцию 2 "а" и задвижку 24 на промежуточном соединительном трубопроводе 22 закрывают. Для слива из полости поверхностей нагрева секции 2 "а" котельного экономайзера открывают сливную задвижку 20 и воздушный вентиль 26, который после слива воды закрывают. При этом питательная вода из подводящего трубопровода 3 начнет поступать в секцию 2 "б" основного котельного экономайзера 2, минуя секцию 2 "а", дымовые газы будут проходить через поверхности нагрева котельного экономайзера 2 с меньшими потерями тепла (за счет выключения секции 2 "а"), а значит, их температура перед теплофикационным экономайзером 5 повысится, что позволит собственно повысить и теплопроизводительность последнего. При этом снижение тепловой эффективности отбора тепла от дымовых газов будет меньшим, чем при полном отключении основного котельного экономайзера 2. Если отключения одной секции 2 "а" окажется недостаточно для покрытия повышения тепловой нагрузки в системе теплоснабжения - осуществляют последовательное отключение (по мере необходимости) следующих секций до полного выключения всего котельного экономайзера 2. Так, для выключения секции 2 "б" (при отключенной секции 2 "а") открывают запорную задвижку 29, соединяющую вход секции 2 "в" по питательной воде с подводящим трубопроводом 3, задвижку 28 на входе в секцию 2 "б" и задвижку 25 на соединительном трубопроводе 23 закрывают, открывают задвижку 24 на соединительном трубопроводе 22 и сливную задвижку 20, а также воздушный вентиль 27, обеспечивая слив воды из секции 2 "б" через секцию 2 "а", после чего задвижку 20 и вентиль 27 закрывают. В этом случае питательная вода из подводящего трубопровода 3 будет поступать сразу в секцию 2 "в" и по отводящему трубопроводу 4 направляться в экраны топки котла, а дымовые газы будут проходить через поверхности нагрева котельного экономайзера 2 с еще меньшими потерями тепла. Это позволит еще больше повысить теплопроизводительность теплофикационного экономайзера 5 за счет повышения температуры поступающих в него дымовых газов. При отключении последней по питательной воде секции основного котельного экономайзера, в данном случае секции 2 "в", отрывают запорную задвижку 19 на байпасном трубопроводе 18, а задвижку 29 и 17 соответственно на входе и выходе из секции 2 "в" закрывают. При этом питательная вода из системы регенеративного подогрева по подводящему трубопроводу 3 поступает в байпасный трубопровод 18 и далее по трубопроводу 4 в экраны топки котла, минуя котельный экономайзер. Для слива питательной воды из последней секции 2 "в" котельного экономайзера открывают задвижку 25 на соединительном трубопроводе 23, сливную задвижку 20 и воздушный вентиль 21, а после слива воды задвижку 20 и вентиль 21 закрывают. Работает паровой котел в этом случае так же, как и при отключении сразу всего котельного экономайзера, как это было описано выше. При снижении тепловых нагрузок в системе теплоснабжения основной котельный экономайзер включают в работу последовательным включением в работу его секций в обратном порядке либо всех секций сразу. При последовательном включении в работу секций котельного экономайзера вначале прикрывают задвижку 25 на соединительном трубопроводе 23, отключая секцию 2 "в" от предыдущей секции 2 "б". Затем открывают задвижку 29 и при необходимости выпуска воздуха из поверхностей нагрева секции 2 "в" вентиль 21, а задвижку 19 на байпасном трубопроводе немного прикрывают. После полного выпуска воздуха из этой секции вентиль 21 закрывают, открывают задвижку 17, а задвижку 19 на байпасном трубопроводе 18 закрывают - и секции 2 "в" в работе. Аналогично включают в работу последовательно каждую предыдущую секцию котельного экономайзера. Для включения в работу сразу всех секций котельного экономайзера открывают задвижку 16 на входе в первую секцию 2 "а". Далее при открытых задвижках (24, 25) на промежуточных трубопроводах (22, 23), обеспечивающих соединение последовательно всех секций между собой, открывают воздушный вентиль 21 на выходе из крайней секции экономайзера (2 "в") и прикрывают задвижку 19 на байпасном трубопроводе 18, обеспечивая заполнение питательной водой всех секций котельного экономайзера, после чего вентиль 21 запирают, открывают задвижку 17 и полностью закрывают задвижку 19 на байпасном трубопроводе 18.

При работе парового котла без отбора тепла для целей теплоснабжения (например, в летний период) сетевая вода в теплофикационный экономайзер 5 не подается, и дымовые газы после котельного экономайзера 2 практически без дополнительного охлаждения проходят через теплофикационный экономайзер 5 и поступают в газовый тракт воздухоподогревателя. За счет передачи тепла для нагрева дутьевого воздуха дымовые газы охлаждаются, отводятся из воздухоподогревателя по газоходу и выбрасываются через дымовую трубу в атмосферу. Нагретый в воздухоподогревателе воздух отводится по отводящему воздухопроводу 13 в топку котла и на другие технологические нужды без частичного охлаждения в воздуховодном теплообменнике 14.

В этом режиме паровой котел ТЭС работает с номинальной эффективностью.

Изложенное выше подтверждает возможность осуществления обоих объектов заявляемого изобретения с помощью предлагаемых средств и приемов и известных ранее, что делает заявляемую группу объектов соответствующими условию "промышленная применимость".

Изобретение предназначено для паровых котлов ТЭС, снабженных теплофикационным экономайзером, и может быть использовано при повышении тепловых нагрузок в системе теплоснабжения допиковых значений. Нагрев сетевой воды в теплофикационном экономайзере осуществляют за счет частичной утилизации тепла дымовых газов при отборе его в зоне газохода котла с повышенным температурным интервалом. При этом предварительный подогрев воды перед ее подачей в теплофикационный экономайзер осуществляют за счет частичного отбора тепла у дутьевого воздуха после его нагрева в воздухоподогревателе, а форсирование теплопроизводительности теплофикационного экономайзера осуществляют отключением по питательной воде основного котельного экономайзера или части его теплообменных поверхностей. Для осуществления этого способа теплофикационный экономайзер устанавливают перед воздухоподогревателем по ходу дымовых газов. При этом в трубопровод подачи сетевой воды в теплофикационный экономайзер включают нагреваемый контур воздухо-водяного теплообменника, греющий контур которого включен в рассечку воздухопровода подачи в топку котла горячего дутьевого воздуха от воздухоподогревателя, а основной котельный экономайзер дополнительно оборудован байпасным трубопроводом. Предлагаемые способ и устройство повышают теплопроизводительность теплофикационного экономайзера. 2 с. и 5 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Способ отбора тепла от парового котла ТЭС за счет утилизации тепла дымовых газов, например, для нагрева сетевой воды в теплофикационном экономайзере, который размещают в газоходе котла, отличающийся тем, что при этом осуществляют частичную утилизацию тепла дымовых газов, но отбор тепла для требуемого нагрева сетевой воды выполняют в зоне газохода парового котла с повышенным температурным потенциалом. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительный подогрев сетевой воды до температуры выше точки росы дымовых газов перед подачей ее в теплофикационный экономайзер осуществляют за счет частичного отбора тепла у дутьевого воздуха после его нагрева в воздухоподогревателе. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что покрытие пиковых тепловых нагрузок в системе теплоснабжения осуществляют за счет форсирования теплопроизводительности теплофикационного экономайзера путем отключения по питательной воде основного котельного экономайзера или части его теплообменных поверхностей. 4. Паровой котел ТЭС, содержащий размещенные в выходной части газохода основной котельный экономайзер, воздухоподогреватель и теплофикационный экономайзер, отличающийся тем, что теплофикационный экономайзер установлен перед воздухоподогревателем по ходу дымовых газов. 5. Паровой котел ТЭС по п.4, отличающийся тем, что в трубопровод подвода сетевой воды в теплофикационный экономайзер включен нагреваемый контур воздуховодяного теплообменника, греющий контур которого включен в рассечку воздухопровода подачи в топку котла горячего дутьевого воздуха от воздухоподогревателя. 6. Паровой котел ТЭС по п.4 или 5, отличающийся тем, что основной котельный экономайзер дополнительно оборудован байпасным трубопроводом, запорными задвижками на упомянутом байпасном трубопроводе и трубопроводах подвода в котельный экономайзер и отвода питательной воды, и дренажной системой. 7. Паровой котел ТЭС по п.6, отличающийся тем, что секции поверхностей нагрева основного котельного экономайзера, последовательно включенные между собой по питательной воде промежуточными соединительными трубопроводами и в обратном порядке размещенные в газоходе котла по ходу дымовых газов, снабжены запорными задвижками на соединительных трубопроводах и, начиная со второй секции, дополнительного подключены к трубопроводу подвода питательной воды через запорную задвижку.