СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ В СПИРТОПРОИЗВОДСТВЕ Российский патент 2005 года по МПК F24D15/00 

Заявленное устройство относится к теплоэнергетическим системам на спиртопроизводящих заводах, использующих вторичное тепло, и может найти широкое применение в ликероводочной промышленности.

Известна теплоэнергетическая система, использующая вторичное тепло при спиртопроизводстве, содержащая установку ректификации спирта, трубопровод для входа охлаждающей воды в нее и трубопровод для подогретой воды после нее. (Патент RU 2132911 от 13.10.93).

Недостатком известной системы является ее ограниченные функциональные возможности.

Целью предлагаемого изобретения является расширение ее функциональных возможностей за счет более полного использования вторичного тепла, вырабатываемого ректификационной установкой, носителем которой является например дефлегматорная вода.

Указанная цель достигается путем связи водопровода для подогретой спиртом или его парами воды после прохождения хладопотребляющих технологических теплообменников ректификационной установки, какими являются ее дефлегматоры, конденсаторы и холодильники спирта с независимой системой отопления по меньшей мере одного участка предприятия, производящего или очищающего спирт.

Система отопления поясняется следующими чертежами:

Фиг.1 - Структурная схема системы отопления.

Фиг.2 - Узел накопительного бака.

Фиг.3 - Распределительный узел.

Фиг.4а) и б) - Регулирующий узел.

Фиг.5 - Стабилизирующий узел.

Фиг.6 - Пример выполнения нагревателя.

Фиг.7 - Пример выполнения нагревателя.

Фиг.8 - Пример выполнения нагревателя с вентиляцией.

Фиг.9 - Напорный узел.

Система отопления содержит ректификационную установку 1, в которую входят, например, и эпюрационная колонна 2, фунцинально связанная с дефлегматором 3 и конденсатором 4, и спиртовая колонна 5, функционально связанная с дефлегматором 6 и конденсатором 7, в которых выполнены охладители 8, или теплообменники, имеющие, например, трубчатую форму, и к входу которых подведен трубопровод 9 для охлаждающей воды, а их выход соединен с трубопроводом 10 подогретой в них воды. Окончание трубопровода 10 соединено с накопительной емкостью 11, например с дефлегматорным баком или баком для дефлегматорной войны, в котором выполнен переливной патрубок 12. Переливной патрубок 12 соединен с выходным трубопроводом 13, связывающим его со входом трехходового регулирующего клапана 14, один из выходов которого трубопроводом 15 соединен с входным коллектором 16 или распределительной гребенкой, с коллектором 16 соединены отводящие трубопроводы 17с установленными на них нагревателями 18, например радиаторами, батареями или вентиляционными калориферами, окончания трубопроводов 17 соединены с выходным коллектором 19. Коллектор 19 соединен с обратным трубопроводом 20, который связан с дренажем, т.е. со сливом, или он связан с системой охлаждения и возврата охлажденной воды обратно на ректификационную установку, если смонтирована система оборотного водоснабжения этой установки.

Другой выход трехходового регулирующего клапана 14 трубопроводом 21 соединен с обратным трубопроводом 20. Исполнительный механизм регулирующего клапана 14 функционально связан с выходом регулирующего прибора 23, вход которого соединен с датчиком температуры 24.

Выходной трубопровод 13 обводным трубопроводом 25 с установленным на нем вентилем 26 соединен с обратным трубопроводом 20.

На параллельном трубопроводу 25 трубопроводе 27, соединяющем трубопровод 13 с трубопроводом 20, установлен регулирующий клапан 28, исполнительный механизм 29 которого через регулирующий прибор 30 связан с датчиком 31 предельного уровня накопительного бака 11, расположенного выше верхней точки переливного патрубка 12.

Из нижней части накопительной емкости 11 выведен трубопровод 32, соединяющий ее с системой горячего водоснабжения.

Трубопровод 15, коллектор 16, отводящие трубопроводы 17, нагреватели 18, выходной коллектор 19 и трубопровод 20 можно считать независимой вторичной системой отопления или вспомогательной системой отопления, использующей тепло воды, отдавшей свой холод технологическим холодопотребителям ректификационной установки, например дефлегматорам и конденсаторам, и которая является частью системы оборотного водоснабжения ректификационной установки при производстве и очистке спирта.

Параллельно вспомогательной системе отопления на участка предприятия используется основная централизованная система отопления, например пароводяного отопления, состоящая, например, из входного коллектора 33 или распределительной гребенки, соединенного с прямым трубопроводом 34 системы пароводяного отопления. Коллектор 33 отводными трубопроводами 36 с установленными на нем нагревателями 37 соединен, например с радиаторами, трубопроводами или вентиляционными калориферами, с выходным коллектором 38 или распределительной гребенкой.

Прямой трубопровод 34 соединен с трубопроводом 39 и через него со входом трехходового регулирующего клапана 40, один из выходов которого соединен с трубопроводом 41, связывающим его с коллектором 33, а другой выход его соединен с трубопроводом 42 с установленным на нем вентилем 43, связывающими этот выход с коллектором 38. Исполнительный механизм 44 трехходового регулирующего клапана 40 через регулирующий прибор 45 функционально связан с датчиком температуры 46.

Прямой трубопровод 34 обводным трубопроводом 47 с установленным на нем вентилем 48 соединен с выходным коллектором 38, к которому подключен обратный трубопровод 49, связанный со входом по меньшей мере одного рециркуляционного насоса 50, выход которого соединен с прямым трубопроводом 34 с установленным на нем по меньшей мере одним теплообменником 51, например пароводяным нагревателем.

С нижней части накопительной емкости 11 выведен трубопровод 52, связывающий эту емкость с обратным трубопроводом 49 и на котором установлен по меньшей мере один подпорный насос 53 и вентиль 54, параллельно которым выполнен обводной трубопровод 55 с установленным на нем вентилем 56, соединенный с нижней частью накопительной емкости 11 с одной стороны, например через часть трубопровода 52, и соединенный с обратным трубопроводом 49 с другой стороны.

К обратному трубопроводу 49 подведен также трубопровод 57 для городской воды из водонасосной станции предприятия с установленным на нем вентилем 58.

На паровом трубопроводе 59, подведенном к пароводяному теплообменнику, установлен регулирующий клапан 60, исполнительный механизм которого через регулирующий прибор 61 функционально связан с датчиком температуры 62, установленным на выходе теплообменника 51, например на трубопроводе 34.

Нагреватели 18 и 37, датчики температуры 24 и 46 установлены непосредственно на конкретном участке предприятия - производителя спирта, очистки спирта или ликероводочной продукции, например в помещении производственного участка 63, которым может быть цех розлива водки (Фиг.1).

На верхней части накопительной емкости 11 установлен переливной патрубок 64, один конец которого врезан выше верхней точки переливного патрубка 12, а другой конец которого соединен с трубопроводом 20 (Фиг.2).

Возможно обойтись и без накопительной емкости 11, в этом случае трубопровод 10 соединен с отводящим трубопроводом 65, от которого отходят ответвления, а именно трубопроводы 32 и 52. После места соединения трубопровода 10 и трубопровода 65 на трубопроводе 10 устанавливается регулятор давления 66 исполнения "до себя" импульсная трубка 67 или датчик его. Они соединены с трубопроводом 65 и через регулирующий прибор или через импульсную трубку 67, функционально связаны с его исполнительным механизмом. В остальном структурная схема устройства совпадает с предыдущим примером, изображенным на Фиг.1 (Фиг.3).

В целях обеспечения ремонта регулирующих клапанов 14, 40, 28, 60 и регулятора давления 66, последовательно их входам и выходам на трубопроводах, связанных с ними, устанавливаются вентиля 68, а если есть обводные линии, например трубопровод 69, также устанавливаются вентили 68 (Фиг.4а) и б)).

На трубопроводе 52 после подпорного насоса 53 может быть установлен регулятор давления, например регулятор давления 70 исполнения "после себя" (Фиг.5).

Нагреватель 18 может быть выполнен в виде калорифера 71, через который проходят трубопровод 17, или трубопровод 15, или трубопровод 13, или трубопровод 10 с теплоносителем - дефлегматорной водой и воздухопровод 72 с установленной на нем запорной арматурой 73. В калорифере установлено нагнетательное устройство, например вентилятор (Фиг.6).

Нагнетательное устройство может быть установлено на воздухопроводе 72 в не калорифера 74, отличающемся от калорифера 71 лишь отсутствием в нем нагнетательного устройства. В данном случае роль нагнетательного устройства может выполнять или вентилятор, или компрессор 75 (Фиг.7).

Воздухопровод 72 может быть соединен с коллектором, на котором выполнены отводы 77 с установленными на нем через ступицы 78 полыми вентиляторами реактивным приводом, например полыми лопастями 79 с приводными отверстиями, выполненными согласно патенту №2128787 от 19 ноября 1993 г., опубликованному 10 апреля 1999 г.(Фиг.8).

В качестве накопительной емкости для охлажденной воды может быть использован напорный бак 80, к которому подведен обратный трубопровод 20 с установленными на нем насосом 81, охладителем 82, вентилем 83 и обратным клапаном 84, при этом обратный клапан расположен в непосредственной близости от напорного бака 80, перед напорным баком на трубопроводе 20 установлен также регулятор уровня 85, поддерживающий необходимый уровень в напорном баке 80. Между регулятором уровня 85 и обратным клапаном 84 трубопровод 20 соединен с трубопроводом 86 с установленным на нем регулятором давления 87, например регулятором давления "после себя", для подпитки системы оборотного водоснабжения городской водой. Из напорного бака 80 выходит трубопровод 9 с установленным на нем обратным клапаном 88 и вентилем 83, после которого трубопровод 9 соединен с трубопроводом 20 обводным трубопроводом 89 с установленным на нем вентилем 83, обратным клапаном 84 и регулятором давления 90, например регулятором давления "после себя".(Фиг.9).

В системе отопления может быть установлено несколько насосов 53, 50 и 81, несколько теплообменников 51 и 82, несколько калориферов 71 и 74, несколько нагнетательных устройств, например компрессоров 75, несколько регулирующих устройств, включая клапаны 14, 28, 40, 60, регуляторы давления 66, 70, 87, 90, несколько накопительных емкостей, несколько ректификационных установок 1, несколько помещений 63, в которых они установлены, но для того, чтобы эта система работала достаточно по меньшей мере по одному из перечисленных устройств, т.е. к ним ко всем подходит выражение "по меньшей мере". Трубопроводы 10, 13, 15, 52 являются трубопроводами для носителей вторичного тепла, которой является дефлегматорная вода, поступающая из ректификационной установки 1 после отдачи своего холода в дефлегматорах 3 и 6, конденсаторах 4 и 7, охладителях спирта, т.е. эти трубопроводы связаны с их выходами, т.е. с выходами потребителей холода оборотной воды, какими они являются, и поэтому эти трубопроводы можно назвать водопроводами для носителя технологического тепла с по меньшей мере одной ректификационной установки, к ним можно причислить и накопительную емкость 11, и для работы системы отопления достаточно по меньшей мере одного этого водопровода. И саму вспомогательную систему отопления, использующую это тепло, можно назвать вторичной, а первичной является централизованная пароводяная система отопления. Вторичная система отопления может располагаться в нескольких помещениях предприятия, в любом случае она может быть частью системы оборотного водоснабжения по меньшей мере одной ректификационной установки. Трубопровод 9 является водопроводом для носителя холода, которым служит оборотная вода с напорного бака 80, потребителями которого являются дефлегматоры 3 и 6, конденсаторы 4 и 7 и охладители спирта ректификационной установки 1.

Система отопления работает следующим образом.

Охлаждающая вода, проходя через холодопотребители, например через охладители 8 конденсаторов 4 и 7, дефлегматоров 3 и 6 ректификационной установки 1, сама нагревается в них приблизительно до 65-70°С и по трубопроводу 10 поступает в накопительную емкость 11. Часть воды уходит по трубопроводу 32 в систему горячего водоснабжения предприятия, по трубопроводу 52 на стабилизацию давления в его системе центрального отопления, а ее излишек через переливной патрубок 12 и трубопровод 13 поступает на вход трехходового клапана 14, который распределяет часть горячей воды в систему вспомогательного отопления по трубопроводу 15, а часть этой воды поступает по трубопроводу 21 в обратный трубопровод 20 системы оборотного водоснабжения ректификационной установки 1. Изменение этого соотношения производится системой автоматического регулирования, состоящей из датчика температуры 24, регулирующего прибора 23 и клапана 14, в зависимости от температуры в помещении 63, в зимний период эта вода может подаваться во вспомогательную систему отопления полностью и данная система автоматического регулирования может быть отключена.

Таким образом, вода по трубопроводу 15 поступает на входящий коллектор 16, отводящие трубопроводы 17, нагреватели 18, выходной коллектор 19 и обратный трубопровод 20, по которому она поступает на систему охлаждения и по меньшей мере одним насосом обратно возвращается в ректификационную установку 1. Ввиду того, что этот участок является типовым, он на чертеже не показан, но можно сказать, что участок вспомогательного отопления, использующий в качестве теплоносителя так называемую "дефлегматорную воду", т.е. воду, прошедшую через конденсаторы, дефлегматоры и конечные холодильники ректификационной установки 1, можно назвать частью системы оборотного водоснабжения, например ректификационной установки 1, эта вспомогательная система не только помогает отапливать помещение предприятия, но и предварительно охлаждать ее перед окончательным охлаждением и возврата назад в ректификационную установку 1, экономя хладоноситель, например артизианскую воду и саму оборотную воду, тем самым давая тройной экономический эффект.

Обводной трубопровод 25 используется при аварийной ситуации во вспомогательной системе отопления, в этом случае открывается вентиль 26.

Система автоматического регулирования по предельному уровню в накопительной емкости 11, состоящая из датчика 24, регулирующего прибора 23 и клапана 14, применена для того, чтобы поддерживать предельный уровень в накопительной емкости при аварийном изменении пропускной способности вспомогательной системы отопления, например ее полном и частичном засоре, в этом случае клапан 28 открывается и сбрасывает излишнюю воду по обводному трубопроводу 27 из емкости 11 в обратный трубопровод 20, исключая ее перелив через верхние края накопительной емкости 1.

Параллельно вспомогательной системе отопления, использующей в качестве теплоносителя дефлегматорную воду, или в общем вторичное тепло с ректификационной установки 1, для отапливания помещений спиртоперерабатывающего предприятия может использоваться и центральное пароводяное отопление, в котором горячая вода подается по прямому трубопроводу 34 на вход регулирующего клапана 40, который распределяет ее, в зависимости от температуры в отапливаемом помещении, или на входной коллектор 33, трубопроводы 36 с нагревателями 37 и выходной коллектор 38, или на обводной трубопровод 42, а через него на коллектор 38 или обратный трубопровод 49.

Горячая вода из накопительной емкости 11 по трубопроводу 52 поступает на вход насоса 50 через обратный трубопровод 49. Учитывая, что накопительная емкость 11 находится на значительном по высоте расстоянии от насоса 50, то может быть достаточным напор, обусловленный этой разностью высот, в этом случае горячая вода из накопительной емкости 1 на вход насоса 50 через трубопровод 55 при открытом вентиле 56, а если этого подпора не будет хватать, то имеется возможность включить насос 55 при открытом вентиле 54 и подавать эту воду на вход насоса 50 через параллельный трубопровод 52.

При отсутствии воды в накопительной емкости 11 подпорная вода подается на вход насоса 50 по трубопроводу 57 из заводской водонасосной станции.

На обратном трубопроводе установлен пароводяной нагреватель, в задачу которого входит нагрев обратной воды до необходимой температуры и стабилизации ее при помощи системы автоматического регулирования, состоящей из датчика температуры 62, регулирующего прибора 61 и клапана 60, установленного на паропроводе 59.

Емкость 11 практически выполняет распределительные функции, в первую очередь она направляет дефлегматорную воду в систему горячего водоснабжения, например в котельную на фильтры, в столовую и души, а ее излишек - в систему отопления и систему оборотного водоснабжения ректификационной установки, таким образом, ее можно назвать распределительным узлом.

Но функции распределительного узла может выполнять и регулятор давления 66, установленный на трубопроводе 10 для дефлегматорной воды после его соединения с трубопроводом горячего водоснабжения 65, а его первичный элемент, датчик давления или импульсная трубка 67, функционально связанный через вторичный элемент, регулирующий прибор или напрямую с его исполнительным механизмом, соединен с трубопроводом системы горячего водоснабжения, при этом клапан, использующийся в конструкции регулятора давления 66, нормально закрытого исполнения. Наиболее простой конструкции регулятор давления 66 может быть выполнен в виде нормально закрытого регулирующего клапана, установленного на трубопроводе 10 после его соединения с трубопроводом 65 горячего водоснабжения, мембранный исполнительный механизм которого через импульсную трубку связан с трубопроводом 65, и в целом его можно назвать регулятором давления "до себя". При достаточном давлении в трубопроводе 65 регулятор давления открывает поступление этой воды в систему отопления и на систему оборотного водоснабжения, при понижении давления в трубопроводе 65 регулятор давления 66, который иначе можно назвать регулирующим клапаном, начинает перекрывать поступления горячей воды в систему отопления и на оборотное водоснабжения, тем самым определяя первоочередность подачи ее в систему горячего водоснабжения завода.

Установка регулятора давления 70 после насоса 53 позволяет регулировать давление горячей воды в трубопроводе 52 и во всей централизованной системе отопления.

При использовании калориферов 71 и 74 в качестве нагревателей появляется возможность производить обогрев помещений, используя вторичное тепло, при помощи приточной вентиляции, т.е. воздух подогревается в этих калориферах дефлегматорной водой и подается по воздухопроводу 72, например коробу, в помещение, например на полые лопасти 79, выходя из приводных отверстий которых, начинает вращать эти лопасти, вентилируя помещение и прогревая его подогретым воздухом.

При использовании напорного бака в качестве накопительной емкости, создающей напор в системе водоснабжения ректификационной установки, обратный клапан 84, установленный на трубопроводе 20, позволяет перекрыть воду из напорного бака 80 и трубопровода 86 в трубопровод 20 при его разгерметизации до этого клапана. Регулятор давления 87 позволяет стабилизировать давление в трубопроводе 20 перед напорным баком 80, подпитывая систему оборотного водоснабжения городской водой и выполняя функции защиты этой системы от обезвоживания, при аварийной остановке насоса 81. Обводной трубопровод 89 с установленным на нем регулятором давления 90 позволяет заменить или дополнить функции напорного бака 80, подавая на ректификационную установку, охлаждающую воду стабильного давления.

Изобретение относится к теплоэнергетическим системам на спиртопроизводящих заводах, использующих вторичное тепло, и может найти широкое применение в ликероводочной промышленности. Технический результат: расширение функциональных возможностей системы отопления за счет более полного использования вторичного тепла, вырабатываемого ректификационной установкой, носителем которого является, например, дефлегматорная вода. Система отопления в спиртопроизводстве содержит, по меньшей мере, одну ректификационную установку, вход потребителей холода которой связан с водопроводом для носителя холода, а выход соединен с водопроводом для носителя вторичного технологического тепла, связанного с системой оборотного водоснабжения, причем водопровод для носителя вторичного технологического тепла соединен с вторичной системой отопления таким образом, что вторичная система отопления является частью системы оборотного водоснабжения. 10 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Система отопления в спиртопроизводстве, содержащая, по меньшей мере, одну ректификационную установку, вход потребителей холода которой связан с водопроводом для носителя холода, а выход соединен с водопроводом для носителя вторичного технологического тепла, связанного с системой оборотного водоснабжения, отличающаяся тем, что водопровод для носителя вторичного технологического тепла соединен с вторичной системой отопления таким образом, что вторичная система отопления является частью системы оборотного водоснабжения.2. Система отопления в спиртопроизводстве по п.1, отличающаяся тем, что эта связь осуществляется через, по меньшей мере, один трехходовой регулирующий клапан, вход которого соединен с водопроводом для носителя технологического тепла, один из выходов этого клапана связан со вторичной системой отопления, а другой с обводным трубопроводом, соединяющим его с обратным трубопроводом вторичной системы отопления, а исполнительный механизм этого трехходового клапана функционально связан с датчиком температуры, установленным в отапливаемом помещении.3. Система отопления в спиртопроизводстве по п.1, отличающаяся тем, что водопровод для носителя вторичного технологического тепла до устройств его охлаждения соединен с обратным трубопроводом первичной системы отопления перед ее рециркуляционным насосом.4. Система отопления в спиртопроизводстве по п.3, отличающаяся тем, что на водопроводе для носителя вторичного тепла установлен, по меньшей мере, один насос для повышения давления в первичной системе отопления.5. Система отопления в спиртопроизводстве по п.3, отличающаяся тем, что на водопроводе для носителя вторичного технологического тепла установлен регулятор давления.6. Система отопления в спиртопроизводстве по п.1, отличающаяся тем, что нагреватели вторичной системы отопления выполнены в виде радиаторов.7. Система отопления в спиртопроизводстве по п.1, отличающаяся тем, что нагреватели вторичной системы отопления выполнены в виде калориферов, функционально связанных вентиляционной системой обогреваемого помещения.8. Система отопления в спиртопроизводстве по п.1, отличающаяся тем, что на водопроводе для носителя вторичного технологического тепла выполнен распределительный узел в виде накопительной емкости, с нижней частью которой соединен трубопровод, связывающий ее с системой горячего водоснабжения, а с ее переливным патрубком соединен водопровод, связывающий ее со вторичной системой отопления.9. Система отопления в спиртопроизводстве по п.1, отличающаяся тем, что на водопроводе для носителя вторичного технологического тепла выполнен распределительный узел, выполненный в виде регулятора давления, установленного на этом водопроводе после его соединения с трубопроводом, связывающим его с системой горячего водоснабжения, а первичный элемент регулятора давления, например датчик давления или импульсная трубка, связан с этим трубопроводом.10. Система отопления в спиртопроизводстве по п.1, отличающаяся тем, что трубопровод системы оборотного водоснабжения связан с напорным баком через обратный клапан, установленный вблизи него, а после него к этому трубопроводу подведен трубопровод для городской воды с установленным на нем регулятором давления.11. Система отопления в спиртопроизводстве по п.1, отличающаяся тем, что трубопровод системы оборотного водоснабжения соединен с выходящим из напорного бака трубопроводом обводным трубопроводом с установленным на нем регулятором давления, а перед местом этого соединения на трубопроводе, выходящем из напорного бака, установлен обратный клапан.