КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2010 года по МПК F22B33/18 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловой электростанции для сжигания водоугольного топлива.

Известна установка для сжигания органического топлива, в которой процесс сжигания топлива осуществляется в топке котла в присутствии воздуха, нагреваемого дымовыми газами в воздухоподогревателе. Далее дымовые газы, проходя по контактному теплообменнику, нагревают воду, очищаются ею и выбрасываются в атмосферу. Нагретую в контактном теплообменнике воду далее подают во второй контактный теплообменник, где она, вступая в контакт с воздухом-окислителем, нагревает и увлажняет его. После этого охлажденную воду насосом возвращают в первый контактный теплообменник и подвергают нагреву дымовыми газами, а предварительно подогретый и увлажненный до насыщения воздух подогревают в воздухоподогревателе и подают в топку котла (А.с. СССР №814844, кл. С01В 3/32, F23B 7/00).

Недостаток такой установки состоит в том, что из-за низкого потенциала нагретой воды и ограниченного объема воздуха-окислителя, подаваемого в топку котла, удается сконденсировать только часть паров воды, содержащихся в дымовых газах (не более 50%). Оставшаяся часть паров воды выбрасываются в атмосферу, что приводит к значительным теплопотерям с уходящими дымовыми газами и выводу из цикла значительного количества воды, содержащейся в сжигаемом водоугольном топливе.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является котельная установка, содержащая топку котла с газоходом, снабженным контактным теплообменником-конденсатором, водяной тракт которого подключен на выходе к узлу приготовления жидкого топлива в виде эмульгатора и контактному теплообменнику-нагревателю дутьевого воздуха; охлажденная вода из нагревателя дутьевого воздуха подается в контактный теплообменник-конденсатор для последующего нагрева отходящими дымовыми газами, теплообменник предварительного подогрева жидкого топлива от внешнего источника тепла. Этот теплообменник подающим трубопроводом соединен с входом в эмульгатор (А.с. СССР №989233, кл. F22B 33/18, F24H 1/10, F24H 3/04, // F23D 11/16).

Недостатком этого известного устройства помимо тех, что и у описанной выше известной установки, является то, что устройство не обеспечивает возможность необходимой подготовки к сжиганию водоугольной суспензии. Это обусловлено тем, что узел приготовления топлива, выполненный в виде эмульгатора, не предусматривает возможность приготовления жидкого топлива из твердого, каковым является исходный уголь. Кроме того, в прототипе для предварительного подогрева жидкого топлива необходимо использование отдельного теплообменника с подводом к нему тепла извне. При этом использование для нагрева дутьевого воздуха контактного теплообменника в случае сжигания водоугольного топлива не эффективно, так как это топливо имеет низкую теплоту сгорания и внесение дополнительной влаги в топку с дутьевым воздухом потребует в этом случае использования дорогостоящих мазута или плазменных горелок для поджига и поддержания горения.

Перечисленные недостатки снижают эффективность и экономичность известного устройства (прототипа).

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности использования тепла отходящих дымовых газов и экономичности котельной установки в целом при сжигании в ней водоугольного топлива.

Поставленная задача достигается тем, что в котельной установке, содержащей котел с топкой, в которой размещены горелки, соединенные воздушным трактом с воздухонагревателем и топливным трактом с узлом приготовления топлива, отводящий газоход с размещенным в нем контактным теплообменником, подогреватель топлива и теплообменник внешних потребителей, контактный теплообменник отводящим трактом нагретой воды соединен с воздухонагревателем, подогревателем топлива и теплообменником внешних потребителей, выходные тракты которых по охлажденной воде соединены общей отводящей линией со входом в контактный теплообменник и с узлом приготовления топлива, а воздухоподогреватель выполнен поверхностным.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена схема котельной установки.

Котельная установка содержит котел с топкой 1, в которой размещены горелки 2 для сжигания водоугольного топлива, соединенные воздушным трактом 3 с воздухонагревателем 4 и топливным трактом 5 через подогреватель топлива 6 и топливный насос 7 с узлом 8 приготовления готового для сжигания топлива. Установка содержит отводящий газоход 9 и размещенный в нем контактный теплообменник 10, поддон 11 которого отводящим трактом нагревателя воды соединен с воздухонагревателем 4, подогревателем топлива 6 и теплообменником 12 внешних потребителей.

Указанные воздухонагреватель 4, подогреватель топлива 6 и теплообменник 12 трактами охлажденной воды соединены общей отводящей линией 13 через запорно-регулирующую арматуру 14 с контактным теплообменником 10 и узлом 8 приготовления водоугольного топлива.

Установка, кроме того, содержит встроенный в контактный теплообменник 10 каплеуловитель 15, байпасную линию 16 дымовых газов, насос 17 подачи нагретой воды из поддона 11 через декарбонизатор 18 и запорно-регулирующую арматуру 14 к указанным выше воздухонагревателю, подогревателю топлива и теплообменнику внешних потребителей. При этом для решения поставленной задачи воздухоподогреватель выполнен поверхностным.

Установка работает следующим образом. Отходящие из котла с топкой 1 дымовые газы через отводящий газоход 9 поступают в контактный теплообменник 10, где, контактируя с поступающей охлажденной водой, охлаждаются, а содержащийся в них водяной пар конденсируется. Далее дымовые газы проходят каплеуловитель 15 и дымососом направляются в дымовую трубу. При этом для предотвращения возможности выпадения конденсата в дымовой трубе и подводящих к ней газоходах возможно смешение уходящих из контактного теплообменника дымовых газов с более горячими дымовыми газами, частично отбираемыми из отводящего газохода 9 по байпасной линии 16 помимо контактного теплообменника.

Нагретая в контактном теплообменнике вода собирается в его поддоне 11 и насосом 17 через декарбонизатор 18 поступает в воздухонагреватель 4, подогреватель топлива 6 и теплообменник 12 внешних потребителей. Затем охлажденная в воздухонагревателе 4, подогревателе топлива 6 и теплообменнике внешних потребителей 12 вода через общую отводящую линию 13 и запорно-регулирующую арматуру 14 поступает в контактный теплообменник 10 и узел приготовления водоугольного топлива 8, что сокращает потребление воды от внешних источников узлом 8.

Готовое водоугольное топливо из узла 8 приготовления топлива насосом 7 подается в подогреватель 6, а затем по трубопроводу 5 поступает к горелкам 2 топки 1 котла. Нагретый в воздухонагревателе 4 дутьевой воздух по воздушному тракту 3 подается через горелки 2 в топку котла.

Таким образом, использование котельной установки предложенной конструкции позволяет повысить эффективность и экономичность работы за счет сокращения теплопотерь с уходящими дымовыми газами, возврата в цикл затрачиваемой на приготовление водоугольного топлива воды, возврата в топку котла с подогретым топливом и подогретым дутьевым воздухом части тепла, затрачиваемого при сжигании водоугольного топлива на испарение содержащейся в нем воды, и дополнительного отпуска тепла внешним потребителям.

Изобретение предназначено для утилизации тепла продуктов сгорания и может быть использовано в энергетике. Котельная установка содержит котел с топкой, в которой размещены горелки, соединенные воздушным трактом с воздухонагревателем и топливным трактом - с узлом приготовления топлива, отводящий газоход с размещенным в нем контактным теплообменником, подогреватель топлива и теплообменник внешних потребителей. Контактный теплообменник отводящим трактом нагретой воды соединен с воздухонагревателем, подогревателем топлива и теплообменником внешних потребителей, выходные тракты которых по охлажденной воде соединены общей отводящей линией со входом в контактный теплообменник и с узлом приготовления топлива. Изобретение обеспечивает повышение эффективности использования тепла отходящих дымовых газов и экономичности котельной установки в целом при сжигании в ней водоугольного топлива. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Котельная установка, содержащая котел с топкой, в которой размещены горелки, соединенные воздушным трактом с воздухонагревателем и топливным трактом - с узлом приготовления топлива, отводящий газоход с размещенным в нем контактным теплообменником, подогреватель топлива и теплообменник внешних потребителей, отличающаяся тем, что контактный теплообменник отводящим трактом нагретой воды соединен с воздухонагревателем, подогревателем топлива и теплообменником внешних потребителей, выходные тракты которых по охлажденной воде соединены общей отводящей линией со входом в контактный теплообменник и с узлом приготовления топлива.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что воздухонагреватель выполнен поверхностным.