Установка для утилизации и аккумулирования тепловой энергии Советский патент 1993 года по МПК F22B1/18 F24J1/00 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для утилизации и аккумулирования теплоты выхлопных газов тепловозного дизеля с целью получения электроэнергии с помощью парового турбогенератора в режиме тяги и аккумулирования тепловой энергии для последующего прогрева тепловоза в зимнее время в период его отстоя.

Целью изобретения является повышение эффективности утилизации тепловой энергии за счет использования оборудования для аккумулирования тепловой энергии дополнительно для получения электрической энергии независимо от периодов заряда, разряда или периода между ними. Это особенно важно для маневровых, пассажирских и грузовых тепловозов,

На чертеже изображена принципиальная схема установки.

Установка для утилизации и аккумулирования тепловой энергии содержит бак с водой 1 и бак с концентрированной серной кислотой 2, соединенные трубопроводами с абсорбером 3, теплообменник 4, соединенный трубопроводом с абсорбером 3 и баком разбавленной кислоты 5, насос 6, соединенный трубопроводом с абсорбером 3 и баком, разбавленной кислоты 5, насос б, соединенный трубопроводом через теплообменникутилизатор 7 с концентратором серной кислоты 8. Пароперегреватель 9 может быть включен между паровой турбиной 10 и концентратором 8, а после паровой турбины 10 установлен конденсатор 11. Между баком разбавленной кислоты 5 и насосом 6 расположен второй теплообменник 12, соединенный трубопроводами с баком разбавленной кислоты 5, насосом 6 и баком с водой 1. Установка снабжена отключающей и регу- лирующей арматурой 13, а также байпас- ным трубопроводом 14, соединяющим концентратор 8 с конденсатором 11.

Установка для утилизации и аккумулирования тепловой энергии работает следу- ющим образом в нескольких режимах.

Режим работы установки при заряде аккумулятора теплоты заключается в том, что разбавленная кислота из бака 5 насосом 6 через второй теплообменник 12, где она получает в первой ступени нагрева теплоту от концентрированной кислоты, нагреваясь за счет выхлопных газов (например, дизель локомотива), во второй степени нагрева - в теплообменнике - утилизаторе 7 с темпера- турой более 200°С поступает в концентратор 8. В концентраторе 8 происходит дегидратация серной кислоты, т.е. отделение от серной кислоты водяных паров, которые образуются вследствие вскипания воды в концентраторе 8. Концентратор 8 может быть выполнен1 в виде колонны с внутренними перегородками с протоком разбавленной кислоты сверху вниз. Концентрированная серная кислота сливается в бак 2 через второй теплообменник 12.Образовавшиеся в концентраторе 8 водяные пары нагреваются в паронагревателе 9 выше температуры насыщения, после чего они отдают свою энергию паровой турбине 10 с электрогенератором. После этого водяной пар конденсируется в конденсаторе 11, а его выделившаяся теплота может быть использована для отопления кабины машиниста. -Конденсат водяных паров стекает в бак с водой 1. Таким образом,цикл заряда установки (аккумулирование тепловой энергии) заканчивается. Как видно из сказанного, заряд сопровождается одновременно вторым режимом - утилизацией теплоты вы- работанной электрической энергии с помощью паровой турбины 10. Этот второй режим продолжается и после заполнения бака 2 концентрированлой кислотой, при этом к насосу 6 вода подводится прямо от бака с водой 1, а трубопровод от бака с разбавленной кислотой 5 отключается запорной арматурой 13; Третий режим работы установки при разряде (например, при отстое локомотива зимой) заключается в том, что из баков 1 и 2 жидкости сливаются в абсорбер 3, где они смешиваются с выделением теплоты, которая отдается в теплообменнике 4, например, для прогрева водяной системы охлаждения дизеля в период отстоя зимой локомотива и перетекает разбавленная кислота в предназначенный для нее бак 5.

По сравнению с прототипом заявленная установка позволяет повысить эффективность утилизации тепловой энергии за счет дополнительного получения электрической энергии в периоды между зарядом и разрядом, т.е. практически в основное время эксплуатации силовой установки (например, дизеля тепловоза), утилизация низкопотенциальной теплоты которой осуществляется, Таким образом достигается заявленный положительный эффект.

«Формула изобретения

1. Установка для утилизации и аккумулирования тепловой энергии, содержащая бак. для воды и бак для концентрированной серной кислоты, соединенные трубопроводами с абсорбером, теплообменник, соединенный по греющей среде трубопроводами с абсорбером и баком для разбавленной серной кислоты, при этом выход последнего через регенеративный теплообменник подключен к входу концентратора серной кислоты, выход концентратора по жидкой фазе через регенеративный теплообменник подключен к баку для концентрированной серной кислоты, а выход по паровой фазе - через конденсатор к баку для воды, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности, она дополнительно снабжена теплообменником-утилизатором для использования тепла тракта уходящих газов энергетической установки и паровой турбиной с электрогенератором, при этом последняя своим входом подсоединена посредством паропровода к выходу пара концентратора, а выходом - к конденсатору, а теплообменник-утилизатор подключен своими выходом и входом соответственно к входу концентратора и выходом регенеративного теплообменника по греющей среде и бака для воды.

2. Установка поп.1,отличающая- с я тем, что она снабжена пароперегревателем, размещенным в тракте уходящих газов за теплообменником-утилизатором по ходу последних и подключенным своим входом и выхрдом соответственно к выходу пара концентратора и входу паровой турбины параллельно паропроводу.

n I i Г

I U

ПЛ

Использование: в теплоэнергетике, преимущественно для утилизации и аккумулирования теплоты выхлопных газов тепловозного дизеля. Сущность изобретения: теплообменник для нагрева теплоносителя, направляемого потребителю, подключен к выходу абсорбера, входы которого подключены к бакам с водой и концентрированной серной кислотой, выход теплообменника по греющей среде подключен к баку разбавленной серной кислоты, выход которого сообщен с входом концентратора серной кислоты через второй теплообменник-регенератор и теплообменник-утилизатор, при этом выход концентратора по пару сообщен с входом конденсатора как непосредственно, так и через паровую турбину с электрогенератором. Входной паропровод турбины может быть снабжен также пароперегревателем, установленным в тракте уходящих газов дизеля. Возможность утилизации теплоты уходящих газов дизеля обеспечивает также подключение выхода бака с водой к трубопроводу, соединяющему бак разбавленной кислоты и теплообменник-утилизатор. 1 з,п.ф-лы, 1 ил.