Теплоэнергетическая установка Советский патент 1991 года по МПК F22B33/18 F02G5/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при проектировании и создании энергетических установок для производства электрической и тепловой энергии, содержащих устройства утилизации тепла отработавших газов.

Цель изобретения - повышение экономичности.

На чертеже представлена принципиальная схема описываемой энергетической установки.

Теплоэнергетическая установка содержит котел-утилизатор (КУ) 1, подключенный входным участком своего газового тракта 2 к двигателю 3 внутреннего сгорания (ДВС), а водяным трактом 4 на входе - к прямому 5, а на выходе - к обратному 6 трубопроводам теплосети. Установка также содержит парокомпрессионный тепловой насос 7, испаритель 8 которого своей водяной полостью включен в контур 9 охлаждения ДВС 3, а конденсатор 10 - в обратный трубопровод 6теплосети, и бак-аккумулятор(БА) 11 тепла с водяным объемом 12 и газовой рубашкой 13, включенными соответственно в обратный трубопровод 6 теплосети перед и в газовый тракт 2 после КУ 1. Кроме того, установка содержит контактный теплооб- менный аппарат 14 с теплообменной поверхностью 15, подключенной к контуру 9 охлаждения ДВС 3 перед испарителем 8 теплового насоса 7 и с патрубками 16 и 17 соответственно подвода и отвода греющей среды, подключенными соответственно к газовой рубашке 13 БА 11, и через дополнительно установленную задвижку 18 посредством байпаса 19 к выхлопному трубопроводу 20 ДВС 3, соединяющему последний с газовым трактом 2 КУ 1. Кроме теплообменной поверхности 15 в состав контактного теплообменного аппарата 14 входят разбрызгивающее устройство 21,на- пример, форсуночного типа, каплеулови- тель 22, сборник 23 конденсата и насос 24, составляющие рециркуляционный оросительный контур.

В установке также предусмотрены насос 25 и компрессор 26, установленные соответственно в контуре 9 охлаждения ДВС 3 и в контуре теплового насоса (ТН) 7. В последнем между конденсатором 10 и испарителем 8 включен дроссель 27. КУ 1 и ВА 11 имеот байпасы 28 и 29 и размещенные на них задвижки 3Q и 31 соответственно. БА 11 имеет аварийный клапан 32.

Установка работает следующим образом.

В режиме малых тепловых нагрузок при работающем ДВС 1 отпуск тепла потребителю (не показан) обеспечивается путем

подачи сетевого теплоносителя по обратному трубопроводу 6 через конденсатор 10ТН 7, где он нагревается, конденсируя низкокипящий теплоноситель контура ТН 7. Последний в свою очередь нагревается и испаряется в испарителе 8 путем охлаждения нагретого теплоносителя(воды)контура 9 охлаждения ДВС 3. При этом происходит утилизация тепловыделений непосредст0 венно в ДВС 3. теплоты отводимых от него через выхлопной трубопровод 20 газов и скрытой теплоты парообразования содержащихся в них водяных паров. Утилизация теплоты газов и скрытой теплоты па рообра5 зования осуществляется в контактном теп- лообменном аппарате 14, в теплообменной поверхности 15 которого нагревается теплоноситель контура 9. а также рецирку- лируемый орошающий теплоноситель,

0 подаваемый насосом 24 в разбрызгивающее устройство 21 и нагреваемый путем непосредственного контакта с уходящими отработавшими газами, подаваемыми в патрубок 16. Теплообменная поверхность

5 15 при этом выполняет функции насадка, предназначенного для создания развитой поверхности контакта орошающего теплоносителя и дымовых газов, и одновременно отводит тепло из зоны теплообмена, что

0 приводит к его интенсификации. Температура нагреваемой воды контура 9 на выходе теплообменной поверхности 15 ограничивается температурой точки росы дымовых газов в контактном теплообменном аппарате

5 14,равной приблизительно 50°С. После сепарации влаги в каплеуловителе 22 газы подсушиваются путем смешения с частью (порядка 10% общего расхода) горячих газов, подаваемых из выхлопного трубопро0 вода 20 при открытой задвижке 18 по байпасу 19. Это позволяет избежать влияния процессов низкотемпературной коррозии в выходных газоходах (не показаны) установки. В данном режиме КУ 1 отключен.

5 Остальная часть потока выхлопных газов ДВС 3 проходит по байпасу 28 при открытой задвижке 30 и подается в БА 11, где догре- вают сетевой теплоноситель, поступающий из конденсатора 10 ТН 7. При минимальных

0 тепловых нагрузках БА 11 байпасируется (частично или полностью) путем открытия задвижки 31.

При увеличении тепловой нагрузки у потребителя включается в работу КУ 1, в кото5 ром за счет сжигания в потоке газов дополнительного топлива вырабатывается недостающее количество теплоты, а отводимые продукты сгорания КУ 1 и выхлопные газы ДВС 3 подаются в газовую рубашку 13 БА 11, где греют водяной объем 12 сетевого

теплоносителя, обвод которого по байпасу 29 в данном режиме прекращают путем за- крытия задвижки 31. Окончательный догрев сетевого теплоносителя происходит в КУ 1. В данной установке может быть обеспечена практически полная утилизация выделяемой в ДВС 3 теплоты с использованием высшей теплоты сгорания топлива. Наличие в схеме установки КУ 1, ТН 7, БА 11 и контактного теплообменного аппарата 14 повышает экономичность установки на всех режимах ее работы.

Формула изобретения

Теплоэнергетическая установка, содержащая котел-утилизатор, подключенный входным участком своего газового тракта к выхлопному трубопроводу двигателя внутреннего сгорания, а водяным на входе - к прямому, а на выходе - к обратному трубопроводам теплосети, парокомпрессионный тепловой насос, испаритель которого своей водяной полостью включен в контур охлаждения двигателя, а конденсатор - в

обратный трубопровод теплосети и бак-аккумулятор тепла с водяным обьемом и газовой рубашкой, включенными соответственно в обратный трубопровод теплосети перед и в газовый тракт после

котла-утилизатора, отличаю щаяс я тем, что, с целью повышения экономичности, установка снабжена контактным теплообмен- ным аппаратом с теплообменной поверхностью, подключенной к контуру охлаждения двигателя перед испарителем теплового насоса, и с патрубками подвода и отвода греющей среды, подключенными соответственно к газовой рубашке бака-акку- муЛятора и через дополнительно

установленную задвижку - к выхлопному трубопроводу двигателя перед котлом.

Изобретение относится к теплоэнергетике и м.б. использовано при проектировании и создании энергетических установок для производства электрической и тепловой энергии. Цель изобретения - повышение экономичности. Для этого теплоэнергетическая установка снабжена контактным теплообмен- ным аппаратом (КГА) 14 с теплообменной поверхностью 15, подключенной к контуру (К) 9 охлаждения двигателя 3 внутреннего сгорания (ДВС) перед испарителем теплового насоса (ТН) 7 и с патрубками 16 и 17 подвода и отвода греющей среды, подключенными соответственно к газовой рубашке бака-аккумулятора (БА) 11, а через дополнительно ус-; тановленную задвижку 18 - к выхлопному трубопроводу 20 ДВС 3 перед котлом-утилизатором (КУ) 1. При работе с малыми теплоJL -ъ выми нагрузками сетевой теплоноситель, подаваемый по трубопроводу 6, нагревается в конденсаторе 10 ТН 7. охлаждая и конденсируя низкокипящий теплоноситель контура ТН 7. который в свою очередь нагревается в испарителе 8, охлаждая теплоноситель К 9 охлаждения ДВС 3. При этом происходит утилизация тепловыделений ДВС 3, теплоты отводимых по трубопроводу 20 от него выхлопных газов и скрытой теплоты парообразования содержащихся в них водяных паров. В этом случае теплоноситель К 9 догревается после ДВС 3 в теплообменной поверхности 15 КТА 14, в котором также греется рециркулируемый орошающий теплоноситель. По мере роста тепловых нагрузок сетевой теплоноситель последовательно догревается до требуемой температуры в БА 11 и КУ 1 продуктами сгорания дополнительно сжигаемого топлива и/или выхлопными газами ДВС 3. После БА 11 смесь газов подается в патрубок 16 КТА 14. Часть выхлопных газов ДВС 3 по байпасу 19 перепускается в патрубок 16 отвода греющей среды КТА 14, что позволяет избежать влияния процессов низкотемпературной коррозии в газоходах установки. 1 ил. it5 2v fe О CJ ON ON ГО ь