Агрокомплекс-утилизатор теплоты газотурбинных установок Советский патент 1991 года по МПК A01G9/24 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к установкам для выращивания растений в искусственных условиях с тепловлажной обработкой воздушной среды от газокомпрессорных станций.

Цель изобретения - повышение эффективности работы за счет более полного использования тепловой энергии.

На фиг . 1 представлена функциональ ная схема агрокомплекса-утилизатора теплоты выхлопных газовjна фиг.2 - коллектор-теплообменник выхлопных газов, общий вид; на фиг.З - то же, вид сверху; на фиг.4 - сечение А-А на фиг.З; на фиг.5 - сечение В-Б на фиг.З; на фиг.6 - сечение В-В на фиг,3.

Агрокомплекс-утшшзатор теплоты (фиг.1) включает систему отвода выхлопных газов турбин 1 низкого давления с компрессором 2 и охладителем- подогревателем воздухозаборного устройства 3, тепловой насос 4 абсорбционного типа с нагнетателями циркуляционных контуров охлажденной 5, охлаждающей 6 и греющей 7 воды, секционированные теплицы 8 с коллекторной системой 9 теплохладоснабжения и воздуховодами 10 системы воздуганого отопления, башенную теплицу 11 с вытяжным каналом 12, в котором расположены три ступени аппаратов 13-15 обора теплоты, включенные соответственно в контуры греющей, охлаждающей и охлаждаемой воды теплового насоса. Водяной аккумулятор 16 разделен перегородкой 17 с регулируемой теплопроводностью на собственно теплоак

5

5

Q

0

45

50

55

кумулятор 18 и верхние бассейны 19 (плавательный) и 20 (для разведения рыбы) с трансформируемыми перекрытиями 21 из теплоизоляционного материала. Коллектор-теплообменник 22 выхлопных газов с воздухозаборными устройствами 23 и нагнетателем 24 содержит дополнительно (фиг.2 и 3) обособленные каналы 25, присоединенные к отдельным газотурбинным установкам 26-28. Каналы (фиг.4-6) образованы перегородками 29 из испарительных участков модулей тепловых труб, конденсационные участки 30 которых выведены в воздушный канал 31 с воздухозаборными устройствами 23 и нагнетателем 24 (фиг.1), соединенным с возможностью переключения с воздуховодами 10 системы обогрева теплиц и твердотельным или термохимическим теплсаккумулятором 32 с теплоаккуму- лирующим материалом 33, а также с сушильной установкой 34 сельскохозяйственного назначения. В систему охлаждающей воды присоединяется сухая градирня 35 под окультуренным участком открытого грунта.

Функционирует агрокомплекс-утилиза- тор теплоты следующим образом.

В холодный и переходные периоды года (фиг.1) при работе газотурбинных установок 25-28 выхлопные газы из турбин 1 низкого давления с температурой 400-520°С при избыточном давлении поступают в обособленные каналы 25 коллектора-теплообменника 22 выхлопных газов. Явная теплота горячих газов преимущественно за счет радиаци- онного теплообмена передается пе 1630685

вается в атмосферу или подается к | воэдухозаборным устройствам 23 для повторного нагрева. Выхлопные газы в вытяжном канапе смывают аппараты 13 и 14 отбора теплоты и нагревают греющую воду теплового насоса 4 от 100 до 150°С и охлаждающую воду от 45 до 95°С. Горячая вода при 95°С поступает

8

теплоты станции коллекторной систе мой водяного отопления и охлаждени теплиц и системой водяного охлажде ния технологического оборудования, систему вентиляции и систему возду ного отопления теплиц, совмещенную с нагнетателем, отличающи с я тем, что, с целью повышения э

в водяной теплоаккумулятор 18 для егоfo Фективности работы за счет более

полного использования тепловой эне гии, агрокомплекс-утилизатор снабж коллектором-теплообменником выхлоп газов и воздуха, сушильной установ сельскохозяйственного назначения,с хой градирней для расположения под участком открытого грунта, системо термоаккумуляторов, соответствующи переключателями и охладителем-подо гревателем воздухозаборного устрой ства, при этом вводы теплообменник выхлопных газов и воздуха присоеди нены к устройствам отвода горячих хлопных газов, а его общий выход н посредственно сообщен с вытяжным к налом башенной теплицы, в котором последовательно по ходу перемещени выхлопных газов размещены три ступ ни теплоутилизатора, включенные со ветственно в контуры греющей, охла дающей и охлаждаемой воды абсорбци ного теплового насоса, причем конт охлаждаемой воды посредством перво переключателя связан со ступенью т лоутилизатора, коллекторной систем водяного отопления и охлаждения те лиц и охладителем воздухозаборного устройства, при этом контур охлажд щей воды посредством второго перек чателя связан с коллекторной систе водяного отопления и охлаждения те лиц, нагревателем воздухозаборного устройства, системой термоаккумуля ров и сухой градирней: для располо ния открытого грунта.

зарядки и подогрева воды в бассейнах 19 и 20 через перегородку 17 (каналы заполнены воздухом). В случае необходимости горячая вода может подаваться и в водяные радиаторы сушильной установки 34. Охлажденная в тепловом насосе 4 вода при 3-12СС подается нагнетателем 5 в коллекторную систему 9 холодоснабжения секционированных теплиц 8,башенной теплицы 11 и в охладитель 3 для охлаждения воздуха, всасываемого в компрессор, и повышения КПД газотурбинной установки 1 в летний период года.

Изобретение позволяет осуществить глубокую (до 50-55%) утилизацию теплоты выхлопных газов газотурбинных установок в холодный, переходный и теплый периоды года, а также комплексно использовать эту теплоту для теплохладоснабжения секционированных и башенной теплиц (повысить урожайность в них на 35-45%), нагрева и охлаждения воздуха, всасываемого компрессором газотурбинной установки (обеспечить ее работу при номинальном режиме), для подогревания корнеобитаемого слоя окультуренного участка открытого, грунта (получение двух урожаев в год), термической обработки сельскохозяйственной продукции независимо от погодных условий, а также обеспечить надежность комбинированной системы водовоздушно го отопления теплиц за счет аккумулирования тепловой энергии.

Формула изобретения

1. Агрокомплекс-утилизатор теплоты газотурбинных установок газокомпрессорной станции, включающий секционные теплицы, башенную теплицу с вытяжным каналом, устройство отвода горячих выхлопных газов, абсорбционный тепловой насос с циркуляционными контурами греющей, охлаждающей и охлаждаемой воды,связаиными соответственно с источником -сбросной

8

теплоты станции коллекторной системой водяного отопления и охлаждения теплиц и системой водяного охлажде- ния технологического оборудования, систему вентиляции и систему воздушного отопления теплиц, совмещенную с нагнетателем, отличающий- с я тем, что, с целью повышения эфФективности работы за счет более

полного использования тепловой энергии, агрокомплекс-утилизатор снабжен коллектором-теплообменником выхлопных газов и воздуха, сушильной установкой сельскохозяйственного назначения,сухой градирней для расположения под участком открытого грунта, системой термоаккумуляторов, соответствующими переключателями и охладителем-подогревателем воздухозаборного устройства, при этом вводы теплообменника выхлопных газов и воздуха присоединены к устройствам отвода горячих выхлопных газов, а его общий выход непосредственно сообщен с вытяжным каналом башенной теплицы, в котором последовательно по ходу перемещения выхлопных газов размещены три ступени теплоутилизатора, включенные соответственно в контуры греющей, охлаждающей и охлаждаемой воды абсорбционного теплового насоса, причем контур охлаждаемой воды посредством первого переключателя связан со ступенью теплоутилизатора, коллекторной системой водяного отопления и охлаждения теплиц и охладителем воздухозаборного устройства, при этом контур охлаждающей воды посредством второго переключателя связан с коллекторной системой водяного отопления и охлаждения теплиц, нагревателем воздухозаборного устройства, системой термоаккумуляторов и сухой градирней: для расположения открытого грунта.

2.Агрокомплекс-утилизатор по п.1, отличающийся тем, что система термоаккумуляторов выполнена

в виде водяного термоаккумулятора и твердотельного или термохимического аккумулятора.

3.Агрокомплекс-утилизатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что коллектор-теплообменник выхлопных газов и воздуха включает каналы для отдельных газотурбинных установок в компрессорной станции, образованные перегородками, выполненнырегородкам 29, представляющим собой испарительные участки тепловых модулей тепловых труб, За счет фазового превращения теплоносителя в тепловых трубах теплота передается оребренным конденсационным участкам 30 и далее потоку воздуха, всасываемому через устройства 23. Воздух нагревается до 35-60°С и нагнетателем 24 подается из воздушного канала 31 в систему 10 воздушного отопления секционированных 8 и башенной 11 теплиц. Предварительно охлажденные в коллекторе-теплообменнике 22 выхлопные газы поступают в вытяжной канал 12 башенной теплицы 11 и за счет естественной тяги или разрежения, создаваемого вентилятором, устанавлива- - емом в верхней части башни, омывают три ступени аппаратов 13, 14 и 15 отбора теплоты, а затем охлажденные удаляются из вытяжного канала, Аппа- .раты 13 и 15 отбора теплоты включены в циркуляционные контуры греющей 7 и охлаждаемой 5 воды теплового насоса 4 абсорбционного типа и осуществляют соответственно отбор теплоты от выхлопных газов для нагрева воды от 100 до 150°С и от 7 до 20°С. Р-ве- денная от этих аппаратов теплота трансформируется в тепловом насосе 4 до температуры охлаждающей воды 70 С (последовательное соединение абсорбера и конденсатора), которая нагнетателем подается во вторую ступень 14 отбора теплоты, догревается до 95°С и направляется в коллекторную систему 9 водяного отопления секциони10

15

0

25

30

35

бассейнах нагревается до расчетной температуры воды в теплоаккумулятор 90-95 С. Регулирование теплопроводности может осуществляться, наприме путем заполнения водой воздушных ка налов в перегородке.Разрядка твердотельного или термохимического теп лоаккумулятора 32 осуществляется пу тем отбора запасенной теплоаккумул рующим материалом 33 тепловой энерг в процессах нагрева, плавления, десорбции и эндотермических химически реакций (в зависимости от типа теп- лоаккумулятора). Подзарядка тепловы аккумуляторов осуществляется при сн жении тепловой нагрузки на систему отопления теплиц или при максимальном числе работающих газотурбинных установок компрессорной станции. Во дяной теплоаккумулятор 18 подзаряжа ется горячей водой при 95 °С из сист мы обогрева теплиц, а твердотельный или термохимический теплааккумулято 32 подзаряжается горячим воздухом при 200-250°С из воздушного канала 31 при сокращении расхода воздуха через воздухозаборные устройства 23 и отключении системы воздушного ото ления 10 теплиц.

В переходный период года при сни жении тепловой нагрузки на отоплени теплиц и подогрев воздуха для газотурбинной установки в систему 6 охлаждающей воды (при параллельном со единении абсорбера и конденсатора) подсоединяется сухая градирня 35, расположенная под окультуренным уча стком открытого грунта и представляю

рованных теплиц 8, подогреватель воз- Q щая собой, систему труб (преимугцестдухозаборного устройства компрессора 2, а также для подзарядки водяного аккумулятора. При пиковых нагрузках на систему отопления или при вынужденных остановках газотурбинных установок обогрев теплиц осуществляется за счет разрядки водяного тепло- аккумулятора 18 в коллекторную систему 9 водяного отопления и твердотельного или термохимического тепло- аккумулятора 32 в систему воздушного отопления 10 теплиц. Емкость водяного аккумулятора в наиболее холодный период года увеличивается за счет включения в него воды бассейнов 19 и 20, которые перекрываются на этот период теплоизоляционными перекрытиями 21 и через перегородку 17с регулируемой теплопроводностью вода в этих

45

50

55

венно из полимерных материалов), заложенных в почву на глубину 0,4-0,6 При подаче в трубы тепловой воды с температурой 35-50°С корнеобитаемый слой почвы прогревается, что дает возможность значительно продлить вегетационный период для с.х. культур

В теплый период года отвод выхлоп ных газов осуществляется аналогично В воздушном канале 31 воздух нагревается до 200-250°С (при снижении ег расхода через устройства 23).. Горячи воздух подается нагнетателем 24 в твердотельный или термохимический теплоаккумулятор 32 для его зарядки и в сушилку 34 сельскохозяйственного назначения (термообработка кормов льна, сушка семян, зерна и др.). Пое снижения температуры воздух выбрасы1630685

0

5

0

0

5

бассейнах нагревается до расчетной температуры воды в теплоаккумуляторе 90-95 С. Регулирование теплопроводности может осуществляться, например, путем заполнения водой воздушных каналов в перегородке.Разрядка твердотельного или термохимического теп- лоаккумулятора 32 осуществляется путем отбора запасенной теплоаккумули- рующим материалом 33 тепловой энергии в процессах нагрева, плавления, десорбции и эндотермических химических реакций (в зависимости от типа теп- лоаккумулятора). Подзарядка тепловых аккумуляторов осуществляется при снижении тепловой нагрузки на систему отопления теплиц или при максимальном числе работающих газотурбинных установок компрессорной станции. Водяной теплоаккумулятор 18 подзаряжается горячей водой при 95 °С из системы обогрева теплиц, а твердотельный или термохимический теплааккумулятор 32 подзаряжается горячим воздухом при 200-250°С из воздушного канала 31 при сокращении расхода воздуха через воздухозаборные устройства 23 и отключении системы воздушного отопления 10 теплиц.

В переходный период года при снижении тепловой нагрузки на отопление теплиц и подогрев воздуха для газотурбинной установки в систему 6 охлаждающей воды (при параллельном соединении абсорбера и конденсатора) подсоединяется сухая градирня 35, расположенная под окультуренным участком открытого грунта и представляющая собой, систему труб (преимугцест

венно из полимерных материалов), заложенных в почву на глубину 0,4-0,6 м. При подаче в трубы тепловой воды с температурой 35-50°С корнеобитаемый слой почвы прогревается, что дает возможность значительно продлить вегетационный период для с.х. культур.

В теплый период года отвод выхлопных газов осуществляется аналогично. В воздушном канале 31 воздух нагревается до 200-250°С (при снижении его расхода через устройства 23).. Горячий воздух подается нагнетателем 24 в твердотельный или термохимический теплоаккумулятор 32 для его зарядки и в сушилку 34 сельскохозяйственного назначения (термообработка кормов, льна, сушка семян, зерна и др.). Поел снижения температуры воздух выбрасы.

ми в виде испарительных участков модулей тепловых труб, а конденсационные участки последних введены в канал охладителя-подогревателя воздухо- заборного устройства, который посредством соответствующего переключателя связан с системой воздушного отопления теплиц, сушильной установкой сельскохозяйственного назначения и линией зарядки твердотельного или термохимического теплоаккумулятора, линия разрядки которого включена в систему воздушного отопления теплиц.

4. Агрокомплекс-утилизатор по п.1, отличающийся тем, что водяной термоаккумулятор разделен горизонтальной перегородкой с регулируемой теплопроводностью и верхняя его часть выполнена в виде бассейнов, снабженных трансформируемыми перекрытиями из теплоизоляционного материала.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к установкам для выращивания растений в искусственных условиях с тепловлажной обработкой воздушной среды от газокомпрессорных станций. Цель изобретения - повышение эффективности работы за счет более полного использования тепловой энергии. Повышение эффектив

vsw лг/ мг///яг JP jr////лг/// /// /// s/rwdy я л //Уsr/s/Sw/ лулг#////Ж4г/4г/

7128

Фм.гп

Фиа.4

в-в

б-б

Фм.б

Фиг.5