Способ работы котельной установки и котельная установка

 

Область применения: теплоэнергетика, в частности котельные, работающие на газообразном или жидком топливе. Сущность изобретения: способ работы котельной установки включает сжигание топлива в камере 1 в среде увлажненного в воздухонагревателе 3 отвод тепла от продуктов сгорания, промывку последних рециркулирующим потоком щелочного поглотителя в контактной термохимической камере 7 с получением в последнем нейтральных солей, последующую утилизацию тепла промытых продуктов сгорания в контактно-поверхностном экономайзере 8 с выделением из них конденсата водяных паров и поддержание заданной концентрации щелочного поглотителя в рециркулирующем потоке, которое осуществляется путем электролиза в электролизере 16 полученных после промывки нейтральных солей, при этом образующиеся в про

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4762674/06 (22) 30.11.89 (46) 23,03.93. Бюл. 11 (76) А.В,Друцкий, М.И.Невзоров и А,Н.Панасенко(56) Авторское свидетельство СССР

N. 1121537, кл. F 24 Н 1/10, 1983.

Авторское свидетельство СССР

hL 1645788, кл. F 22 В 33/18, 1988. (54) СПОСОБ РАБОТЫ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И КОТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА (57) Область применения. теплоэнергетика, в частности котельные, работающие на газообразном или жидком топливе. Сущность изобретения: способ работы котельной ус„„Я2,„1804584 А3 (я)л F 22 В 33/ l8, F 22 0 1/36 тановки включает сжигание топлива в камере 1 в среде увлажненного в воздухонагревателе 3 отвод тепла от продуктов сгорания, промывку последних рециркулирующим потоком щелочного поглотителя в контактной термохимической камере 7 с получением в последнем нейтральных солей, последующую утилизацию тепла промытых продуктов сгорания в контактно-поверхностном экономайзере 8 с выделением из них конденсата водяных паров и поддержание заданной концентрации щелочного поглотителя в рециркулирующем потоке, которое осуществляется путем электролиза в электролизере

16 полученных после промывки нейтральных солей, при этом образующиеся в про1804584 патер расхода 21, соединенный с датником уо цессе электролиза газообразные продукты направляют вместе с увлажнением дутьевым воздухом на сжигание топлива в котел

1. Электролизу могут подвергать часть рециркулирующего потока поглотителя, при этом электролизер включен в первый контур рециркуляции термохимической камеры 7 посредством байпаса. Реализующая способ котельная установка может также включать

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котельных, работающих на газообразном или жидком топливе.

Целью изобретения является повышение экономичности и экологичности способа работы котельной установки.

На фиг. 1 — 6 представлены принципиальные схемы вариантов котельных установок для реализации предлагаемых способов их работы.

Котельная установка содержит котел 1, подключенный воздуховодом 2 к контактному воздухоподогревателю 3, снабженному орошающим устройством 4 и поддоном 5, и газоходом 6 к последовательно включенным контактной термохимической камере 7 и контактно-поверхностному экономайзеру

8, выполненным соответственно каждый со своим орошающим устройством 9, 10 и поддоном 11, 12, а также бак 13 щелочного поглотителя и дренажную емкость 14, причем поддон 11 контактной термохимической камеры 7 снабжен датчиком 22 уровня и соединен со своим орошающим устройством 9 с образованием первого рециркуляционного контура 15, к которому подключены бак 13 щелочного поглотителя, дренажная емкость 14 и поддон 12 контактно-поверхностного экономайзера 8, подсоединенного к своему орошающему устройству 10 через орошающее устройство 4 и поддон 5 воздухоподогревателя 3 с образованием второго рециркуляционного контура.

Первый рециркуляционный контур 15 дополнительно содержит электролизер 16 щелочного поглотителя, сообщенный патрубком 17 отвода газообразных продуктов с воздуховодом 2 дутьевого воздуха.

Дренажная емкость 14 и поддон 12 контактно-поверхностного экономайзера 8 подключены к рециркуляционному контуру

15 через электромагнитные клапаны 18, 19, соединенные с датчиком 20 уровня, расположенным в дренажной емкости 14, и регу5

45 отделитель солей, бак запаса кислоты, отделитель гидрооксидов тяжелых металлов,. контактный абсорбер с регенератором и отделителем серы и бак раствора гидрооксида щелочноземельного металла, Данный способ и реализующая его установка позволяют обеспечивать эксплуатацию на газообразном и жидком топливах в высокоэкономически чистом режиме. 12 и. ф-лы, 6 ил. уровня 22. Рециркуляционный контур 15 и второй рециркуляционный контур, включающий в себя линии соединения поддонов 5 и l2 с орошающими устройствами 10 и 4, содержат насосы 23, 24 и 25 соответственно.

В варианте котельной установки (фиг. 2) электролизер 16 включен в рециркуляционный контур 15 с помощью байпаса 26 с обратным клапаном 29, Байпас 26 содержит насос 27 и регулятор расхода 28, связанный с датчиком 22 поддона 11 контактной термохимической камеры 7.

В варианте котельной установки (фиг. 3) на байпасе 26 дополнительно установлен отделитель солей 30, включенный в контур

15 за электролизером 16.

В варианте (фиг. 4) котельная установка дополнительно содержит бак 31 запаса кислоты, подключенный к первому контуру 15 перед электролизером 16, отделитель гидроксидов тяжелых металлов 32, подключенный через дополнительный регулятор расхода 33 к баку 31 запаса кислоты, а также размещенный за отделителем 32 рН-метр

34, связанный с дополнительным регулятором расхода 33, В варианте котельной установки (фиг, 5) газоход 6 между котлом 1 и контактной термохимической камерой 7 дополнительно снабжен контактным абсорбером 35 с поддоном 36 и орошающим устройством 37, объединенными между собой третьим рециркуляционным контуром 38 через генератор 39 кислотного абсорбента и отделитель серы 40, причем контур 38 подключен к отделител ю гидроксидов тяжелых металлов 32 через дополнительный регулятор расхода

41, связанный с датчиком уровня 42 в поддоне 36 контактного абсорбера 35. Патрубок 43 отвода попутных газообразных продуктов регенерации регенератора 39 подключен к воздуховоду 2 дутьевого воздуха. Рециркуляционный контур 38 оснащен насосом 44, а подпитка его (компенсация ариваемой в абсорбере 35 влаги) осуще1804584 ствляется также от дренажной емкости 14 или поддона 12 контактно-поверхностного экономайзера 8 через регулятор расхода

45, соединенный с датчиком уровня 42, расположенном в поддоне 36 контактного абсорбера 35.

В варианте котельной установки (фиг. 6) дополнительно содержится бак 46 раствора гидроксида щелочноэемельного металла, который подключен к отделителю солей 30.

Работа котельной установки осуществляется следующим образом.

Продукты сгорания топлива, отходящие от котла 1 по газоходу 6, поступают в контактную термохимическую камеру 7, где интенсивно .промываются рециркулирующим потоком щелочного поглотителя, в результате чего увлажняются. Одновременно с процессами тепломассообмена в контактной термохимической камере 7 протекают химические реакции между щелочным поглотителем и кислыми окислами, содержащимися в продуктах сгорания, с образованием нейтральных солей.

Из контактной термохимической камеры 7 влажные продукты сгорания поступают в контактно-поверхностный экономайзер 8, где интенсивно охлаждаются, отдавая свое тепло промежуточному теплоносителю (конденсату), подаваемому навстречу потоку через орошающее устройство 10, а также теплоносителю, протекающему внутри труб трубного пучка. Из поддона 12 контактно-поверхностного экономайзера 8 горячий теплоноситель подается насосом 25 на орошающее устройство 4 контактного воздухоподогревателя 3, где охлаждается потоком дутьевого воздуха. Охлажденный конденсат из поддона 5 возвращается насосом 24 через орошающее устройство 10 в контактно-поверхностный экономайзер 8 для повторного своего нагрева и более глубокого охлаждения уходящих продуктов сгорания. Избыток конденсата, получаемый в экономайзере 8, отводится из второго рециркуляционного контура на собственные нужды котельной.

Дутьевой воздух в воздухоподогревателе 3 в результате контакта с горячим конденсатом подогревается и увлажняется, что обеспечивает изменение процессов образования окислов азота в топке котла 1, направленных в сторону их уменьшения, кроме того, эти изменения создают предпосылки для эффективного улавливания этих окислов в дальнейшем.

Водный раствор щелочного поглотителя из поддона 11 с помощью насоса 23 подается по рециркуляционному контуру 15 повторно на орошающее устройство 9, Ком5

55 пенсация потерь щелочного поглотителя осуществляется путем подпитки рециркуляционного контура 15 из бака 13, а компенсация упариваемой в контактной термохимической камере 7 влаги осуществляется через регулятор расхода 21, соединенный с датчиком уровня 22, расположенным в поддоне 11, от поддона 12 контактно-поверхностного экономайзера 8 или от дренажной емкости 14, причем включение указанных источников подпитки контура 15 водой осуществляется автоматически с помощью электромагнитных клапанов 18, 19, работающих по импульсам датчика уровня 20, расположенного в дренажной емкости 14.

В варианте котельной установки (фиг. 1) для реализации способа ее работы рециркуляционный контур 15 содержит электролизер 16 в котором путем электрохимических воздействий на раствор абсорбента осуществляют регенерацию исходного щелочного компонента из нейтральных солей, образовавшихся в контактной термохимической камере 7. Попутные газообразные продукты (азот, кислород, водяные пары и др.) в процессе электролиза отводятся в воздуховод 2 дутьевого воздуха.

Описанный вариант (фиг. 1) предназначен для котельных, работающих на газообразном топливе и исключает образование стоков, В варианте (фиг. 2) электролизер 16 на байпасе 26 обеспечивает регенерацию необходимого количества щелочного поглотителя за счет поддержания в рециркуля ционном контуре 15 повышенной концентрации образующихся нейтральных солей. Регулирование расхода абсорбента по байпасу 26 осуществляется с помощью регулятора 28, работающего по импульсам датчика уровня 22. Обратный клапан 29 предотвращает рециркуляцию раствора абсорбента по байпасу 26, Третий вариант котельной установки (фиг. 3) для реализации способа работы предназначен для котельных, работающих на газообразном топливе, при наличии дешевого щелочного поглотителя и потребителя нейтральных солей (натриевой или калиевой селитры).

В данном варианте байпас 26 содержит отделитель солей 30, установленный между выходом электролизера 16 и первым рециркуляционным контуром 15, при этом электролиз ведут в другом режиме с переводом только нитритных соединений в нитратные формы и исходный щелочной поглотитель.

Вариант котельной установки (фиг. 4) для реализации способа работы предназначен для котельных, работающих на жидком топливе, 1804584

15

B данном варианте для повышения экономичности работы котельной установки из рабочего потока щелочного поглотителя раздельно выделяют соединения тяжелых металлов(в первую очередь ванадия) и сульфатные соединения, Для выделения из потока соединений тяжелых металлов в последний вводят кислоту из бака 31 для снижения водородного показателя раствора до значения, при котором упомянутые соединения осаждаются в твердом виде. Регулирование расхода кислоты осуществляется с помощью регулятора расхода 33, работающего по импульсам рН-метра. Выделение из потока нейтральных солей осуществляют аналогично, как в предыдущем варианте.

Вариант котельной установки (фиг. 5) для реализации способа работы предназначен для котельных, работающих на жидком топливе, при наличии потребителя элементарной серы, а также в случаях особо жестких требований по чистоте воздушного бассейна.

В данном варианте очистку отходящих продуктов сгорания осуществляют в две ступени: в первой — кислотным абсорбентом, во второй — щелочным. Для первой ступени очистки в качестве исходных рабочих реагентов используются конденсат водяных паров и окислы серы, содержащиеся в продуктах сгорания жидкого топлива, из которых в процессе работы генерируется рабочий раствор абсорбента, включающий ряд политионовых кислот. При достижении рабочей концентрации раствора абсорбента избыток серы выводится из третьего рециркуляционного контура в виде элементарной серы. Описанные процессы осуществляются с помощью регенератора

39 и отделителя серы 40. Попутные процессу регенерации газообразные продукты отводятся через патрубок 43 в воздуховод 2 дутьевого воздуха. Избыток соединений тяжелых металлов (в первую очередь ванадия) отводится в отделитель 32, причем расход отводимого из контура 38 потока регулируется с помощью регулятора расхода 41, работающего по импульсам датчика уровня 42, установленном в поддоне 36 контактного абсорбера 35. Компенсация упариваемой в третьем рециркуляционном контуре 38 влаги осуществляется из дренажной емкости 14 или поддона 12 контактно-поверхностного экономайзера 8 через регулятор расхода 45, связанный с датчиком уровня 42. В данном варианте корректировка значения водородного показателя раствора осуществляется за счет отбора раствора щелочного поглотителя из первого

55 рециркуляционного контура 15 через регулятор расхода 28, связанный с рН-метром 34.

Вариант котельной установки (фиг. 6) для реализации способа работы предназначен для котельных, работающих на жидком топливе.

В данном варианте в поток отводимого избытка нейтральных солей (непосредственно в отделитель солей 30) вводят из бака

46 раствор гидрооксида щелочноземельного металла (например известковое молоко), который вступит во взаимодействие с сульфатными соединениями, преобладающими в составе отводимых нейтральных солей, в результате чего будет регенерироваться исходный щелочной поглотитель и одновременно будет выпадать в осадок нерастворимая соль (например, гипс), Таким образом, все предложенные способы работы котельной установки и сами котельные установки для их реализации обеспечивают для любых котельных, работающих как на газообразном, так и на жидком топливах, высокоэкономичный и экологически чистый режим работы, при этом полностью исключаются всякие стоки от котельных, а уловленные из продуктов сгорания вредные вещества выделяются в чистом товарном виде.

Формула изобретения

1. Способ работы котельной установки, включающий сжигания топлива в среде увлажненного дутьевого воздуха, отвод тепла от продуктов сгорания, промывку последних рециркулирующим потоком щелочного поглотителя с получением в последнем нейтральных солей, последующую утилизацию тепла промытых продуктов сгорания с выделением из них конденсата водяных паров и поддержание заданной концентрации щелочного поглотителя в рециркулирующем потоке, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и экологичности, поддержание заданной концентрации щелочного поглотителя в рециркулирующем потоке осуществляют путем электролиза полученных после упомянутой промывки нейтральных солей, а выделенные в результате электролиза газообразные продукты направляют вместе с увлажненным воздухом на сжигание топлива.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что электролизу подвергают часть рециркулирующего потока поглотителя.

3. Способ по пп, 1 и 2, отл и ч а ю щ и йс я тем, что упомянутую часть потока после электролиза охлаждают для осаждения нейтральных солей.

4. Способ по и. 3, отл и ч а ю щи и с я тем, что в упомянутую часть потока допол1804584

10 нительно вводят кислотудля выделения гидрооксидов тяжелых металлов.

5, Способ по и. 4, отличающийся тем, что отходящие продукты сгорания перед промывкой дополнительно обрабатыва- 5 ют рециркулирующим потоком кислотного абсорбента, который при рециркуляции регенерируют путем электролиза с образованием нейтральных солей, газообразных продуктов и серы, причем последнюю отво- 10 дят из рециркулируемого потока.

6, Способ по и, 4, отличающийся тем, что в упомянутую часть потока одновременно с охлаждением дополнительно вводят гидрооксид щелочноземельного ме- 15 талла.

7. Котельная установка, содержащая котел, подключенный соответственно воздуховодом к контактному воздухоподогревателю, снабженному орошающим устройством и 20 поддоном, и газоходом — к последовательно включенным контактной термохимической камере и контактно-поверхностному экономайзеру, выполненным каждый со своим орошающим устройством и поддоном, а так- 25 же бак щелочного поглотителя и дренажную емкость, причем поддон контактной термохимической камеры снабжен датчиком уровня и соединен со своим орошающим устройством с образованием первого рецир- 30 куляционного контура, к которому подключены бак щелочного поглотителя, дренажная емкость и поддон контактно-поверхностного экономайзера, подсоединенного к своему орошающему устройству через орошающее 35 устройство и поддон воздухоподогревателя с образованием второго рециркуляционного контура, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности и снижения выбросов, она дополнительно содержит 40 электролизер, включенный в первый рециркуляционный контур и сообщенный патрубг Е ком отвода газообразных продуктов с воздухо Водом.

8. Установка по и, 7, о тл и ч а ю ща яс я тем, что электролизер включен в первый контур с помощью байпаса с обратным клапаном через регулятор расхода, связанный с датчиком уровня поддона контактной термохимической камеры.

9. Установка по пп. 7 и 8, о т л и ч а ю ща я с я тем, что она дополнительно содержит отделитель солей, включенный в первый контур за электролизером, 10. Установка по пп. 7 — 9, о т л и ч а ю ща я с я тем, что она дополнительно содержит бак запаса кислоты, подключенный к первому контуру перед электролизером, отделитель гидроксидов тяжелых металлов, подключенный через дополнительный регулятор расхода к баку запаса кислоты, а также размещенный за отделителем рН-метр, связанный с дополнительным регулятором расхода, 11. Установка по и. 10, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что она дополнительно содержит установленный в газоходе перед контактной термохимической камерой контактный абсорбер с орошающим устройством и поддоном, снабженным датчиком уровня, а также соединенные между собой регенератор и отделитель серы, образующие третий рециркуляционный контур кислотного абсорбента, подключенный к отделителю гидроксидов тяжелых металлов через дополнительный регулятор расхода, связанный сдатчиком уровня в поддоне контактного абсорбера, 12. Установка по и. 10, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что она дополнительно содержит бак раствора гидроксида щелочноземельного металла, подключенный к отделителю солей, 1804584

1804584

1804584

1804584 гон а иох ур

-МФФ 3/УМ ЩЯ

Составитель А,Друцкий

Редактор Т.Куркова Техред М.Моргентал Корректор М.Ткач

Заказ 1076 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издател ьский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101