ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА Российский патент 2006 года по МПК E03B7/04 F24D3/00 

Изобретение относится к теплоэнергетическим устройствам для спиртопроизводящих заводов, использующих в своей работе вторичное тепло, и может найти широкое применение в пищевой промышленности.

Известна теплоэнергетическая система, использующая вторичное тепло при спиртопроизводстве, содержащая установку ректификации спирта, трубопровод для входа охлаждающей воды в нее и трубопровод для воды после нее (патент РФ №2132911, E 03 B 7/04, 10.07.1999).

Недостатком известной системы является неполное использование вторичного тепла, образуемого при производстве спирта.

Технической задачей изобретения является более полное использование энергетических возможностей этой системы.

Указанная задача достигается тем, что теплоэнергетическая система состоит из, по меньшей мере, одной ректификационной установки с теплообменниками - конденсаторами и дефлегматорами, связанной трубопроводами с установленными на них насосами и дополнительными указанными теплообменниками с накопительными емкостями - дефлегматорным, буферным и напорным баками, и, по меньшей мере, одного калорифера приточной вентиляции, причем подогретая в, по меньшей мере, одной указанной ректификационной установке вода при выходе из нее по трубопроводу подается в указанный дефлегматорный бак, из которого она частично по трубопроводу подается к потребителям горячей воды, а частично через переливной патрубок по трубопроводу для горячей дефлегматорной воды подается на вход для теплоносителя, по меньшей мере, одного указанного калорифера, в котором установлен воздушно-жидкостный теплообменник и встроенное нагнетательное устройство, при этом жидкостная часть калорифера установлена в разрыве указанного трубопровода для горячей дефлегматорной воды, а выход для приточного воздуха указанного калорифера воздуховодом соединен с, по меньшей мере, одним отапливаемым помещением.

Выход для приточного воздуха калорифера воздуховодом может быть соединен с вентиляционной системой, размещенной в указанном помещении.

В, по меньшей мере, одной накопительной емкости может быть установлена мешалка.

Мешалка может быть установлена в напорном баке.

Таким образом, техническая задача достигается путем связи водопровода, выходящего из теплообменников ректификационной установки, какими являются ее дефлегматоры и конденсаторы, с калорифером проточной вентиляции.

Теплоэнергетическая система поясняется следующими чертежами.

Фиг.1. Структурная схема теплоэнергетической системы.

Фиг.2. Узел приточной вентиляции.

Фиг.3. Вентиляционные устройства.

Фиг.4. Конструкция напорного бака с мешалкой.

Фиг.5. Полые лопасти.

Фиг.6. Трубчатая мешалка.

Фиг.7. Трубчатая мешалка с установленными на ней лопастями.

Фиг.8. Участок полой лопасти.

Теплоэнергетическая система состоит из ректификационной установки 1, в которую входят эпюрационная колонна, функционально связанная со своими дефлегматором и конденсатором, и спиртовая колонна, функционально связанная со своими дефлегматором и конденсатором, при этом дефлегматоры и конденсаторы являются основными теплообменниками, потребителями холода, ректификационной установки 1, и к ним в принципе подведен трубопровод 2 для охлажденной воды, но, учитывая абсолютную стандартность составных частей ректификационной установки 1, в заявленных материалах они не показаны, и, в общем, можно считать, что трубопровод 2 подведен к водовходу ректификационной установки 1, точнее, на вход ее технологических теплообменников, какими являются ее дефлегматоры и конденсаторы, а выход из этих теплообменников соединен с трубопроводом 3, или, в общем, водовыход ректификационной установки 1 соединен трубопроводом 3 с накопительным баком, который в данном случае можно называть дефлегматорным баком 4, который называется так по названию воды, поступающей в него из дефлегматоров и конденсаторов ректификационной установки 1. К нижней части дефлегматорного бака 4 подведен трубопровод 5, связывающий его с производственными и бытовыми участками производства, потребляющими горячую воду, например с котельной и столовой. В дефлегматорном баке 4 выполнен переливной патрубок 6, трубопроводом 7 соединенный с калорифером 8, в котором установлен воздушно-жидкостный теплообменник, например пластинчатый теплообменник, и встроенное нагнетательное устройство, например вентилятор, при этом трубопровод 7 выполняет функции подающей теплосети, а его часть, выходящая из калорифера 8, выполняет функции обратной теплосети. Можно сказать также, что трубопровод 7 подведен к входу для теплоносителя калорифера 8, из этой части выведен трубопровод 7, таким образом, жидкостная часть калорифера 8 установлена в разрыве трубопровода 7 для горячей дефлегматорной воды. К входу калорифера 8 для наружного воздуха присоединен воздуховод 9, а выход калорифера 8 для приточного воздуха воздуховодом 10 подсоединен к отапливаемому помещению 11. Можно также сказать, что воздуховод 9 подведен к воздушной части воздушно-жидкостного теплообменника калорифера 8, а воздуховод 10 подведен к выходу этого теплообменника. Учитывая их стандартность, теплообменник и нагнетательное устройство, например вентилятор, на чертеже не показаны, при этом воздуховод 9 может брать свое начало из помещения 11. Жидкостный вход и выход калорифера 8, точнее, часть трубопровода 7, находящегося до калорифера 8, и его часть после калорифера 8, соединены обводным трубопроводом 12, на котором установлен вентиль 13. Аналогично выполнен обводной трубопровод 15 с установленным на нем вентилем 16, соединяющий вход и выход теплообменника 14, например воздушного охладителя, установленного на трубопроводе 7. Выход теплообменника 14 трубопроводом 7 соединен с накопительным емкостью, например с буферным баком 17. Буферный бак 17 соединен также с подпитывающим трубопроводом 18.

С нижней частью буферного бака 17 соединен трубопровод 19, на котором установлен насос 20, последовательно которому на трубопроводе 19 установлен теплообменник 21, например водоводяной охладитель, начало и конец которого соединены обводным трубопроводом 22, на котором установлен вентиль 23. Последовательно теплообменнику 21 на трубопроводе 19 установлен насос 24. К месту между теплообменником 21 и насосом 24 трубопровода 19 подсоединен трубопровод 25 для городской воды, на котором установлен вентиль 26. Вход и выход насоса 24 соединен обводным трубопроводом 27, на котором установлен вентиль 28. Последовательно насосу 24 на трубопроводе 19 установлен стабилизирующий теплообменник 29, например пароводяной нагреватель, начало и конец которого соединены обводным трубопроводом 30, на котором установлен вентиль 31. Последовательно стабилизирующему теплообменнику 29 на трубопроводе 19 установлен обратный клапан 32, после которого к трубопроводу подсоединен трубопровод 33 для подпитывающей городской воды, на котором установлен регулятор давления 34, например регулятор давления после себя, вход и выход которого соединены обводным трубопроводом 35, на котором установлен вентиль 36. Окончание трубопровода 19 соединено с напорным баком 37, нижняя часть которого соединена с трубопроводом 2. (Фиг.1).

Нагнетательное устройство 38, например компрессор или вентилятор, может находиться вне калорифера 8, например установлено на воздуховоде 9 перед калорифером 8, при этом в его начале выполнено воздухозаборное устройство 39. (Фиг.2).

Окончание воздуховода 10 может быть соединено с коллектором 40, от которого выполнены отводы с установленными на их окончаниях ступицами 42, на которых закреплены полые лопасти 43 с возможностью вращения вокруг оси ступицы и полости которых соединены через ступицы 42 с полостями отводов 41, а через приводные отверстия, выполненные в корпусе этих лопастей, - с окружающей средой. (Фиг.3).

Аналогично приведенной в примере Фиг.3 конструкции ступица 44, с присоединенными к ней полыми лопастями 45, может быть установлена на конце трубопровода 19, в напорном баке 37, выполняя функции мешалки. (Фиг.4).

На Фиг.5 показан пример выполнения полых лопастей 43 или 45, установленных на подвижной части ступиц 42 или 44, в корпусе которых выполнены приводные отверстия 47, например, со стороны задней кромки этих лопастей.

На Фиг.6 показан пример выполнения полых лопастей 43 и 45 в виде патрубков 48, установленных на подвижной части ступиц 42 или 44, с окончаниями, имеющими загиб на конце, против направления их вращения, и практически представляющими собой сегнерово колесо.

На Фиг.7 показан пример выполнения дополнительных сплошных лопастей 49, установленных на патрубках 48 или на корпусе подвижной части ступиц 42 или 44, например приваренных к ним.

На Фиг.8 показан пример установки на корпусе лопастей 43 или 45, аксиально отверстию 47 сопла 50.

В теплоэнергетической системе может быть параллельно или последовательно установлено несколько калориферов 8, несколько теплообменников 14, 21, 29, несколько насосов 20 и 24, несколько нагнетательных устройств 38, но для ее работы достаточно, по меньшей мере, по одному из перечисленных устройств, поэтому в формуле будет употребляться устройства по отношению к ним "по меньшей мере".

Коллектор 40, связанный с вентиляционными лопастями 43, можно назвать вентиляционной системой, установленной в помещении 11 завода, которая может быть выполнена и другой конструкции, например, в виде стандартного вентиляционного короба, соединенного с воздуховодом 10.

Дефлегматорный бак 4, буферный бак 17, напорный бак 37 могут, в общем, называться накопительными емкостями.

В теплоэнергетической системе может быть задействовано несколько ректификационных установок 1, но для ее работы достаточно, по меньшей мере, одной ректификационной установки, поэтому в формуле будет использоваться по отношению к ней выражение "по меньшей мере".

Производственных помещений 11, которые прогреваются воздухом, подаваемым из калорифера 8, может быть несколько, поэтому и к ним в формуле будет использовано выражение "по меньшей мере, одно помещение".

Теплоэнергетическая система работает следующим образом.

Охлаждающая вода из напорного бака 37 по трубопроводу 2 подается на потребители холода, технологические теплообменники - дефлегматоры и конденсаторы ректификационной установки 1, очищающей спирт, или, можно сказать, на гидравлический вход этой установки, в которой она подогревается до 65-70°С, и на выходе из которой она по трубопроводу 3 подается на дефлегматорный бак 4, из которого по трубопроводу 5 она частично подается к потребителям горячей воды завода, а частично, через переливной патрубок 6, по трубопроводу 6 подается на вход для теплоносителя калорифера 8, проходя через который она подогревает воздух, который встроенным нагнетательным устройством, например вентилятором, или внешним нагнетательным устройством 38 по приточному воздуховоду 10 подается в помещение 11 завода, например в его систему вентиляции.

Пройдя через калорифер 8, дефлегматорная вода частично отдает тепло воздуху, и по трубопроводу 7 подается на вход теплообменника 14, в котором она может еще несколько охладиться, и, пройдя через него, поступает в буферный бак 17, из него подается насосом 20 на вход теплообменника 21 для дальнейшего охлаждения и стабилизации температуры оборотной воды. В зимний период эта вода может проходить стабилизацию по температуре в теплообменнике 29 путем ее определенного подогрева, а в летний период проходит по обводной линии 30. Насос 24 используется для аварийного питания напорного бака от подпитывающего трубопровода 25, в обычном режиме оборотная вода проходит по обводному трубопроводу 27. Далее оборотная вода поступает на обратный клапан 32, расположенный на участке напорного бака 37, вблизи него, и через него - на напорный бак 37. Трубопровод 33 с установленным на нем регулятором давления 34 стабилизирует давление оборотной воды перед напорным баком.

Мешалка, выполненная в виде полых лопастей 45 или патрубков 48, например, со сплошными лопастями 49, позволяет усреднить температуру воды в напорном баке 37. Вода, проходя по полости 46 и выходя из приводного отверстия 47 по касательной к окружности траектории движения части этих лопастей, в которой выполнено это отверстие, развивает реактивную силу, вращающую эти лопасти. Аналогичен принцип действия и мешалки, выполненной в виде патрубков 48, в которых вода, проходя через их внутренней полости и выходя из них, также развивает реактивную силу, вращающую эти патрубки 48, по принципу работы сегнерова колеса. Можно употребить выражение, что патрубок 48 выполнен в форме лопастей 43 или 45.

Абсолютно по аналогичному принципу работают и полые лопасти 43, только в них приточный воздух, проходя по их полостям и выходя из приводного отверстия 47, развивает реактивную силу, вращающую эти лопасти. Аналогично для целей вентиляции и подогрева помещения 11 могут использоваться и патрубки 48, например, со сплошными лопастями 49, из которых прогретый приточный воздух, выходя из них под определенным углом к траектории их вращения, развивает реактивную тягу, аналогично принципу работы сегнерова колеса.

Практически теплоэнергетическая система состоит из двух частей: системы оборотного водоснабжения и системы воздушного подогрева помещения, использующей через калорифер 8 тепло дефлегматорной воды.

Изобретение относится к теплоэнергетическим устройствам для спиртопроизводящих заводов, использующих в своей работе вторичное тепло, и может найти широкое применение в пищевой промышленности. Техническим результатом является более полное использование энергетических возможностей этой системы. Теплоэнергетическая система состоит из, по меньшей мере, одной ректификационной установки с теплообменниками - конденсаторами и дефлегматорами, связанной трубопроводами с установленными на них насосами и дополнительными указанными теплообменниками с накопительными емкостями - дефлегматорным, буферным и напорным баками, и, по меньшей мере, одного калорифера приточной вентиляции. Подогретая в, по меньшей мере, одной указанной ректификационной установке вода при выходе из нее по трубопроводу подается в указанный дефлегматорный бак, из которого она частично по трубопроводу подается к потребителям горячей воды, а частично через переливной патрубок по трубопроводу для горячей дефлегматорной воды подается на вход для теплоносителя, по меньшей мере, одного указанного калорифера, в котором установлен воздушно-жидкостной теплообменник и встроенное нагнетательное устройство. Жидкостная часть калорифера установлена в разрыве указанного трубопровода для горячей дефлегматорной воды, а выход для приточного воздуха указанного калорифера воздуховодом соединен с, по меньшей мере, одним отапливаемым помещением. Изобретение развито в зависимых пунктах. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Теплоэнергетическая система, характеризующаяся тем, что она состоит из, по меньшей мере, одной ректификационной установки с теплообменниками-конденсаторами и дефлегматорами, связанной трубопроводами с установленными на них насосами и дополнительными указанными теплообменниками с накопительными емкостями - дефлегматорным, буферным и напорным баками, и, по меньшей мере, одного калорифера приточной вентиляции, причем подогретая в, по меньшей мере, одной указанной ректификационной установке вода при выходе из нее по трубопроводу подается в указанный дефлегматорный бак, из которого она частично по трубопроводу подается к потребителям горячей воды, а частично через переливной патрубок по трубопроводу для горячей дефлегматорной воды подается на вход для теплоносителя, по меньшей мере, одного указанного калорифера, в котором установлен воздушно-жидкостной теплообменник и встроенное нагнетательное устройство, при этом жидкостная часть калорифера установлена в разрыве указанного трубопровода для горячей дефлегматорной воды, а выход для приточного воздуха указанного калорифера воздуховодом соединен с, по меньшей мере, одним отапливаемым помещением.2. Система по п.1, отличающаяся тем, что выход для приточного воздуха калорифера воздуховодом соединен с вентиляционной системой, размещенной в указанном помещении.3. Система по п.1, отличающаяся тем, что в, по меньшей мере, одной накопительной емкости установлена мешалка.4. Система по п.3, отличающаяся тем, что мешалка установлена в напорном баке.