Котельная установка Российский патент 2023 года по МПК F22B33/18 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в котельных установках, работающих на природном газе.

Уровень техники

Известен аналог – котельная установка (см. 2777998, БИ № 23, 2022), содержащая паровой котел с топкой и барабаном, пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель, конденсационный поверхностный теплообменник, сборник конденсата водяных паров из уходящих продуктов сгорания с гидравлическим затвором и сепарационное устройство-каплеуловитель, последовательно установленные в газоходе после воздухоподогревателя по ходу движения уходящих продуктов сгорания, рекуперативный теплообменник, установленный в газоходе перед дымососом, расширитель непрерывной продувки, водопровод непрерывного отвода продувочной воды из барабана котла в расширитель непрерывной продувки, паропровод отвода вторичного водяного пара из расширителя непрерывной продувки в парораспределительное устройство, выполненное в форме перфорированного коллектора и установленное перед конденсационным поверхностным теплообменником, напорный трубопровод подачи концентрата из расширителя непрерывной продувки в рекуперативный теплообменник и бак-резервуар сбора обессоленной воды, выделяющейся в конденсационном поверхностном теплообменнике из уходящих продуктов сгорания при их охлаждении ниже точки росы, в качестве органического топлива используется природный газ. Данный аналог принят за прототип.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известной котельной установки, принятой за прототип, относится то, что известная котельная установка обладает пониженной надежностью и экономичностью, так как не производится предварительный подогрев воздуха перед подачей его в воздухоподогреватель котла, а концентрат непрерывной продувки, охлажденный в рекуперативном теплообменнике в процессе подогрева уходящих продуктов сгорания, отводится из котельной установки при повышенной температуре. Отсутствие предварительного подогрева воздуха обусловливает низкотемпературную коррозию теплообменной поверхности воздухоподогревателя, что снижает надежность работы котельной установки. Кроме того, при отводе концентрата непрерывной продувки при повышенной температуре в котельной установке полезно не используется часть его теплоты, что снижает экономичность котельной установки.

Раскрытие сущности изобретения

Сущность изобретения заключается в следующем.

Для повышения надежности и экономичности котельной установки, работающей на природном газе, предлагается осуществлять предварительный подогрев воздуха перед подачей его в воздухоподогреватель котла концентратом непрерывной продувки, отводимым из рекуперативного теплообменника. Для этого целесообразно в котельной установке дополнительно установить поверхностный теплообменник, греющий тракт которого на входе соединить сливным трубопроводом с трактом отвода концентрата непрерывной продувки из рекуперативного теплообменника, а нагреваемый тракт поверхностного теплообменника на выходе присоединить воздухопроводом к входному тракту воздухоподогревателя котла. Предварительный подогрев воздуха перед подачей его в воздухоподогреватель котла повышает надежность котельной установки за счет исключения низкотемпературной коррозии теплообменной поверхности воздухоподогревателя. Охлаждение концентрата непрерывной продувки в поверхностном теплообменнике позволяет полезно использовать часть его теплоты, что повышает экономичность котельной установки. 

Технический результат – повышение надежности и экономичности котельной установки.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известная котельная установка, содержащая паровой котел с топкой и барабаном, пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель, конденсационный поверхностный теплообменник, сборник конденсата водяных паров из уходящих продуктов сгорания с гидравлическим затвором и сепарационное устройство-каплеуловитель, последовательно установленные в газоходе после воздухоподогревателя по ходу движения уходящих продуктов сгорания, рекуперативный теплообменник, установленный в газоходе перед дымососом, расширитель непрерывной продувки, водопровод непрерывного отвода продувочной воды из барабана котла в расширитель непрерывной продувки, паропровод отвода вторичного водяного пара из расширителя непрерывной продувки в парораспределительное устройство, выполненное в форме перфорированного коллектора и установленное перед конденсационным поверхностным теплообменником, напорный трубопровод подачи концентрата из расширителя непрерывной продувки в рекуперативный теплообменник и бак-резервуар сбора обессоленной воды, выделяющейся в конденсационном поверхностном теплообменнике из уходящих продуктов сгорания при их охлаждении ниже точки росы, в качестве органического топлива используется природный газ. Особенность заключается в том, что котельная установка дополнительно снабжена поверхностным теплообменником, греющий тракт которого на входе соединен сливным трубопроводом с трактом отвода концентрата непрерывной продувки из рекуперативного теплообменника, а нагреваемый тракт поверхностного теплообменника на выходе присоединен воздухопроводом к входному тракту воздухоподогревателя котла.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 представлена схема котельной установки.

Котельная установка содержит топку котла 1 с барабаном 2, пароперегреватель 3, водяной экономайзер 4, воздухоподогреватель 5, конденсационный поверхностный теплообменник 6, установленный в газоходе 7, водопровод 8 непрерывного отвода продувочной воды из барабана 2 котла 1 в расширитель непрерывной продувки 9, парораспределительное устройство 10, выполненное в форме перфорированного коллектора, паропровод 11 отвода вторичного водяного пара из расширителя непрерывной продувки 9 в парораспределительное устройство 10, дымосос 12, бак-резервуар 13 сбора конденсата водяных паров, выделяющегося из продуктов сгорания при их охлаждении ниже точки росы в конденсационном поверхностном теплообменнике 6, напорный трубопровод 14 и сливной трубопровод 15 подачи концентрата непрерывной продувки соответственно в рекуперативный теплообменник 16 и поверхностный теплообменник 17, воздухопровод 18. В газоходе 7 дополнительно установлены сборник 19 конденсата водяных паров из продуктов сгорания с гидравлическим затвором 20 и сепарационное устройство-каплеуловитель 21.

Осуществление изобретения

Работа котельной установки осуществляется следующим образом.

В топку котла 1 подается органическое топливо и воздух, питательная вода подогревается в водяном экономайзере 4 и направляется в барабан 2. В топке котла 1 в процессе сжигания природного газа образуются продукты сгорания и вырабатывается водяной пар, который выделяется в барабане 2, водяной пар направляется в пароперегреватель 3, где перегревается до заданной температуры и отводится потребителю (на Фиг. 1 не показан). Из барабана 2 котла 1 по водопроводу 8 отводится продувочная вода в расширитель непрерывной продувки 9.

В расширителе непрерывной продувки 9 часть продувочной воды вскипает, образуются вторичный водяной пар и концентрат непрерывной продувки – неиспарившаяся продувочная вода. Вторичный водяной пар по паропроводу 11 отводится в парораспределительное устройство 10, выполненное в форме перфорированного коллектора. Посредством парораспределительного устройства 10 производится подача потока вторичного водяного пара в поток уходящих продуктов сгорания перед конденсационным поверхностным теплообменником 6 по ходу движения продуктов сгорания. При этом осуществляется равномерное распределение потока вторичного водяного пара по сечению газохода 7. На наружной поверхности конденсационного поверхностного теплообменника 6 в процессе тепломассообмена осуществляется конденсация вторичного водяного пара, что дополнительно интенсифицирует процесс теплоотдачи, повышает теплопроизводительность конденсационного поверхностного теплообменника 6 и экономичность котельной установки. Неиспарившуюся продувочную воду из расширителя непрерывной продувки 9 по напорному трубопроводу 14 направляют в рекуперативный теплообменник 16, где осуществляется подогрев уходящих продуктов сгорания.

Продукты сгорания природного газа из топки котла 1 последовательно проходят пароперегреватель 3, водяной экономайзер 4, воздухоподогреватель 5 и конденсационный поверхностный теплообменник 6. В конденсационном поверхностном теплообменнике 6 в процессе теплообмена уходящих продуктов сгорания и воды продукты сгорания охлаждаются ниже точки росы, а вода подогревается и направляется на водоподготовительную установку (на Фиг. 1 не показана). При этом происходит конденсация части содержащихся в уходящих продуктах сгорания водяных паров и полезно используются как физическая теплота уходящих продуктов сгорания, так и скрытая теплота конденсации части содержащихся в них водяных паров, что снижает потери теплоты с уходящими продуктами сгорания и повышает экономичность котельной установки.

Охлажденные ниже точки росы уходящие продукты сгорания проходят сепарационное устройство-каплеуловитель 21, где от уходящих продуктов сгорания отделяется капельная влага, и направляются в рекуперативный теплообменник 16, в котором подогреваются концентратом продувки, отводимым по напорному трубопроводу 14 из расширителя непрерывной продувки 9, что повышает надежность работы наружных газоходов и дымовой трубы (на чертеже не показана). Подогретые уходящие продукты сгорания дымососом 12 через дымовую трубу (на Фиг. 1 не показана) отводятся в атмосферу.

Конденсат водяных паров, выделяющийся из уходящих продуктов сгорания в процессе их охлаждения ниже точки росы в конденсационном поверхностном теплообменнике 6, совместно с конденсатом вторичного водяного пара направляется в сборник 19. Суммарный поток конденсата через гидравлический затвор 20 непрерывно отводится в бак-резервуар 13 сбора конденсата водяных паров (обессоленной воды).

Концентрат непрерывной продувки, отводимый из рекуперативного теплообменника 16, по сливному трубопроводу 15 направляется в поверхностный теплообменник 17. В поверхностном теплообменнике 17 в процессе теплообмена между концентратом непрерывной продувки и воздухом концентрат непрерывной продувки охлаждается, а воздух подогревается и направляется по воздухопроводу 18 в воздухоподогреватель 5 котла. Предварительный подогрев воздуха перед подачей его в воздухоподогреватель 5 котла позволяет осуществлять работу котельной установки без низкотемпературной коррозии поверхностей нагрева воздухоподогревателя. При этом охлаждение концентрата непрерывной продувки в поверхностном теплообменнике 17 позволяет полезно использовать часть его теплоты, что повышает экономичность котельной установки.

Таким образом, снабжение котельной установки поверхностным теплообменником позволяет осуществлять предварительный подогрев воздуха перед подачей его в воздухоподогреватель котла концентратом непрерывной продувки, отводимым из рекуперативного теплообменника, что повышает надежность и экономичность котельной установки.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в котельных установках, работающих на природном газе. Котельная установка содержит паровой котел с топкой и барабаном, пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель, конденсационный поверхностный теплообменник, сборник конденсата водяных паров из уходящих продуктов сгорания с гидравлическим затвором и сепарационное устройство-каплеуловитель, последовательно установленные в газоходе после воздухоподогревателя по ходу движения уходящих продуктов сгорания, рекуперативный теплообменник, установленный в газоходе перед дымососом, расширитель непрерывной продувки, водопровод непрерывного отвода продувочной воды из барабана котла в расширитель непрерывной продувки, паропровод отвода вторичного водяного пара из расширителя непрерывной продувки в парораспределительное устройство, выполненное в форме перфорированного коллектора и установленное перед конденсационным поверхностным теплообменником, напорный трубопровод подачи концентрата из расширителя непрерывной продувки в рекуперативный теплообменник и бак-резервуар сбора обессоленной воды, выделяющейся в конденсационном поверхностном теплообменнике из уходящих продуктов сгорания при их охлаждении ниже точки росы, в качестве органического топлива используется природный газ. Котельная установка дополнительно снабжена поверхностным теплообменником, греющий тракт которого на входе соединен сливным трубопроводом с трактом отвода концентрата непрерывной продувки из рекуперативного теплообменника, а нагреваемый тракт поверхностного теплообменника на выходе присоединен воздухопроводом к входному тракту воздухоподогревателя котла. При реализации устройства обеспечивается повышение надежности и экономичности котельной установки. 1 ил.

Котельная установка, содержащая паровой котел с топкой и барабаном, пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель, конденсационный поверхностный теплообменник, сборник конденсата водяных паров из уходящих продуктов сгорания с гидравлическим затвором и сепарационное устройство-каплеуловитель, последовательно установленные в газоходе после воздухоподогревателя по ходу движения уходящих продуктов сгорания, рекуперативный теплообменник, установленный в газоходе перед дымососом, расширитель непрерывной продувки, водопровод непрерывного отвода продувочной воды из барабана котла в расширитель непрерывной продувки, паропровод отвода вторичного водяного пара из расширителя непрерывной продувки в парораспределительное устройство, выполненное в форме перфорированного коллектора и установленное перед конденсационным поверхностным теплообменником, напорный трубопровод подачи концентрата из расширителя непрерывной продувки в рекуперативный теплообменник и бак-резервуар сбора обессоленной воды, выделяющейся в конденсационном поверхностном теплообменнике из уходящих продуктов сгорания при их охлаждении ниже точки росы, в качестве органического топлива используется природный газ, отличающаяся тем, что котельная установка дополнительно снабжена поверхностным теплообменником, греющий тракт которого на входе соединен сливным трубопроводом с трактом отвода концентрата непрерывной продувки из рекуперативного теплообменника, а нагреваемый тракт поверхностного теплообменника на выходе присоединен воздухопроводом к входному тракту воздухоподогревателя котла.