ПИКОВАЯ ВОДОГРЕЙНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2004 года по МПК F22B31/08 F24H1/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на ТЭС при эксплуатации пиковых водогрейных котлов.

Известна пиковая водогрейная установка, содержащая водогрейный котел с горелкой, подводящий газопровод, воздухопровод с вентилятором, газоход с дымососом, отводящий трубопровод и подводящий трубопровод сетевой воды с насосом [1].

Недостатком известной установки является нестабильность сжигания природного газа в результате пульсации факела при низких температурах топлива и воздуха.

Водогрейный котел включается в эксплуатацию при отрицательных температурах наружного воздуха (-7)-(-13)°С. При этом природный газ и воздух поступают в горелку при температурах, близких к температуре наружного воздуха. Топливно-воздушная смесь, образующаяся на выходе из горелки, поступает к фронту воспламенения с низкой температурой. Это нарушает устойчивое, стабильное воспламенение газовоздушной смеси, приводит к хлопкам в топке, пульсациям факела с возможным нарушением и срывом процесса горения, а также к вибрациям экранных поверхностей нагрева с последующим их разрушением.

Другим недостатком является уменьшение объемных расходов окислителя и природного газа при снижении температуры наружного воздуха. Это нарушает соответствие скоростей воздуха и газовых струй внутри амбразур горелок.

По требованию проектировщиков и завода-изготовителя горелочные устройства водогрейных котлов разработаны для их эксплуатации при температурах выше +10°С, когда обеспечивается эффективное распределение потоков внутри амбразур по условию достижения устойчивого горения и наивысшей полноты сгорания топлива [2, 3].

Третий недостаток известной установки заключается в больших потерях тепла с уходящими газами, температура которых достигает 180-200°С, что понижает ее КПД.

Четвертым недостатком является то, что при пониженном расходе топлива (нагрузка 30-50% от номинальной) и низкой температуре наружного воздуха происходит снижение глубины проникновения газовых струй в воздушный поток и их отрыву от коллектора горелки, а также ухудшает устойчивость горения.

Технический результат изобретения достигается тем, что в пиковой водогрейной установке, содержащей водогрейный котел с горелкой, подводящий газопровод, воздухопровод с вентилятором, отводящий трубопровод и подводящий трубопровод сетевой воды с насосом, в газоходе за котлом размещается воздухоподогреватель, при этом в воздухопроводе до и после вентилятора перед воздухоподогревателем устанавливаются теплообменники, сообщаемые по греющей среде с отводящим трубопроводом и подводящим трубопроводом сетевой воды перед насосом, а подводящий газопровод сообщается с горелкой через газовоздушный теплообменник, устанавливаемый в воздухопроводе после воздухоподогревателя.

Технический результат обеспечивается тем, что в результате прохождения воздуха через теплообменники происходит его нагрев до температур, обеспечивающих надежную работу вентилятора и воздухоподогревателя.

Воздух, нагреваемый в воздухоподогревателе, часть своей теплоты передает газовому топливу в газовоздушном теплообменнике. Количество теплоты, утилизируемой в воздухоподогревателе, превышает расход теплоты на предварительный нагрев воздуха сетевой водой в теплообменниках. В результате этого обеспечивается надежность работы установки при экономии энергетического топлива.

Сущность изобретения поясняется чертежом. Пиковая водогрейная установка содержит водогрейный котел 1 с горелкой 2, подводящий газопровод 3 и воздухопровод 4. В газоходе 5 за котлом 1 перед дымососом 6 размещен воздухоподогреватель 7. Вентилятор 8 сообщен с воздухозаборным устройством 9.

В воздухопроводе 4 до и после вентилятора 8 перед воздухоподогревателем 7 размещены теплообменники 10 и 11, сообщенные по греющей среде с отводящим трубопроводом 12 и подводящим трубопроводом 13 сетевой воды перед сетевым насосом 11.

Ввод газопровода 3 сообщен с горелкой 2 через газовоздушный теплообменник 15, размещенный в воздухопроводе 4 после воздухоподогревателя 7. Входной коллектор 16 котла 1 сообщен с подводящим трубопроводом 13, а выходной коллектор 17 котла 1 соединен с отводящим трубопроводом 12 сетевой воды.

Предлагаемая пиковая водогрейная установка работает следующим образом. Водогрейный котел 1 включается в работу при температуре наружного воздуха ниже (–7)-(-10)°С. Вода после сетевых подогревателей из подводящего трубопровода 13 насосом 14 подается во входной коллектор 16 котла 1. При сжигании природного газа, подаваемого в котел 1 через горелку 2, сетевая вода нагревается до температуры 115-150°С и из выходного коллектора 17 котла 1 через отводящий трубопровод 12 направляется потребителю.

Наружный воздух, забираемый вентилятором 8 через воздухозаборное устройство 9, последовательно проходит теплообменники 10 и 11 и подается в воздухоподогреватель 7. В теплообменниках 10 и 11 воздух нагревается за счет теплоты сетевой воды после котла 1 до температур, обеспечивающих надежность работы вентилятора 8 и воздухоподогревателя 7. Сетевая вода после теплообменников 10 и 11 отводится в подводящий трубопровод 13 сетевой воды перед насосом 14.

Нагретый воздух после воздухоподогревателя 6 воздух поступает через газовоздушный теплообменник 15 в горелку 2.

Природный газ, проходя через газовоздушный теплообменник 15, нагревается до определенной температуры, обеспечивая стабильный процесс его горения.

Количество теплоты, утилизируемой в воздухоподогревателе 7, превышает расход теплоты на предварительный нагрев воздуха сетевой водой в теплообменниках 10 и 11. При этом КПД котла повышается на 1,3-1,7%, а экономия топлива по отношению к его номинальному расходу составляет 0,8-1,0%.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет повысить надежность работы пиковой водогрейной установки с одновременной экономией топлива во всех режимах ее эксплуатации.

Источники информации

1. Отраслевой каталог. 15-83. - М.: НИИЭИНФОРМЭНЕРГОМАШ, 1983.

2. В.А. Спейшер, А.Д. Горбаненко. Повышение эффективности Котлы малой и средней мощности и топочные устройства. использования газа и мазута в энергетических установках. 3-е изд., перераб.- М.: Энергоиздат, 1991.

3. Е.Ф. Бузников, К.Ф. Роддатис, Э.Я. Берзиньш. Производственные и отопительные котельные. - М.: Энергия, 1974.

Изобретение предназначено для нагрева сетевой воды и может быть использовано на ТЭС. Водогрейная установка содержит водогрейный котел с горелкой, подводящий газопровод, воздухопровод с вентилятором, газоход с дымососом, отводящий трубопровод и подводящий трубопровод сетевой воды с насосом. В газоходе за котлом размещен воздухоподогреватель. В воздухопроводе до и после вентилятора перед воздухоподогревателем установлены теплообменники, сообщенные по греющей среде с отводящим трубопроводом и подводящим трубопроводом сетевой воды перед насосом, а ввод газопровода сообщен с горелкой через теплообменник, размещенный в воздухопроводе после воздухоподогревателя. Изобретение обеспечивает повышение надежности работы пиковой водогрейной установки с одновременной экономией топлива во всех режимах ее эксплуатации. 1 ил.

Пиковая водогрейная установка, содержащая водогрейный котел с горелкой, подводящий газопровод, воздухопровод с вентилятором, газоход с дымососом, отводящий трубопровод и подводящий трубопровод сетевой воды с насосом, отличающаяся тем, что в газоходе за котлом размещен воздухоподогреватель, при этом в воздухопроводе до и после вентилятора перед воздухоподогревателем установлены теплообменники, сообщенные по греющей среде с отводящим трубопроводом и подводящим трубопроводом сетевой воды перед насосом, а подводящий газопровод сообщен с горелкой через теплообменник, размещенный в воздухопроводе после воздухоподогревателя.