Теплоутилизационное устройство

 

Использование: энергетика, котлостроение. Сущность изобретения: продукты сгорания поступают в газоход 7, где последовательно проходят через поверхностный теплообменник 5, контактную камеру 10 с водоразбрызгивающим устройством 16 и фильтрующей насадкой (ФН) 9 и конденсационную поверхность 6. Внутри ФН 9 размещен ороситель 15. Под указанными элементами размещен водосборник 4. Боковые стенки последнего и теплообменные элементы конденсационной поверхности 6 наклонены к горизонтальной полоскости. Выделяемая из газового потока зола осаждается в водосборнике 4 и транспортируется к патрубку отвода золы посредством шнека 2. Водосборник 4 подключен к оросителю 15 ФН 9 и водоразбрызгивающему устройству 16. 1 ил.

Изобретение относится к котельной технике, где осуществляется сжигание твердого топлива.

Известно устройство утилизации тепла отходящих газов, состоящее из нескольких параллельно включенных теплообменников, нижняя часть которых предназначена для сброса и отстоя конденсата, а верхняя для удаления отходящих газов и подвода воды промежуточной жидкой среды в оросительное устройство, а также из дымососа и дымовой трубы [1] .

Известна установка утилизации тепла продуктов сгорания, содержащая газоход с последовательно установленными в нем по ходу газов испарителем, совмещенным с оросителем, конденсатором и доохладителем, дополнительно соединенным с дымовой трубой [2] .

Известен утилизатор тепла, имеющий в газоходе оросители, размещенные снизу и сверху теплообменной поверхности, влагосборник, подключенный к указанным оросителям через поверхностный теплообменник, охлаждаемый частью воды, поступающей на теплообменную поверхность [3] .

Известна утилизационная установка, включающая по ходу движения продуктов сгорания теплообменник перегрева, испарительную камеру, конденсационный теплообменник, трубопроводы входа и выхода воды, сепарационную решетку, связанную с газоходом через теплообменник перегрева с дымовой трубой [4] .

Продукты сгорания температурой примерно равной 250^оС подогревают в теплообменнике перегрева отходящие газы после утилизационной установки. Этот перегрев устраняет конденсацию влаги на поверхностях газохода и дымовой трубы.

После теплообменника перегрева продукты сгорания попадают в испаритель, в котором они насыщаются и охлаждаются конденсатом, падающим из конденсационной части теплообменника. Конденсация водяных паров из парогазовой смеси сопровождается выделением скрытой теплоты парообразования вследствие использования в качестве нагреваемой среды холодной воды. Затем охлажденные дымовые газы проходят сепаратор и поступают на теплообменник перегрева. Нормальная работа рассмотренной теплоутилизационной установки при сжигании твердого топлива затруднена. Золовой унос, входящий в состав продуктов сгорания, при контакте с конденсатом в объеме, на теплообменной поверхности и стенкой увлажняется и постепенно налипает. Как следствие через некоторый промежуток времени происходит резкое ухудшение процесса теплопередачи, а также уменьшение сечения для прохода продуктов сгорания между теплообменными элементами и в сепараторе. Кроме того, возрастание аэродинамического сопротивления влечет за собой повышенный расход электроэнергии на привод дымососа.

Технический результат достигается тем, что теплоутилизационное устройство снабжено водоразбрызгивающим устройством, фильтрующей насадкой с оросителем внутри, шнеком, циркуляционным трубопроводом с насосом и патрубком отвода золы, причем водоразбрызгивающее устройство и фильтрующая насадка последовательно размещены по ходу газов в контактной камере, боковые стенки водосборника и теплообменные элементы наклонены к горизонтальной плоскости, шнек размещен в днище водосборника, псоледний посредством трубопровода подключен к оросителю фильтрующей насадки и водоразбрызгивающему устройству, а патрубок отвода золы подключен к днищу.

На чертеже изображено теплоутилизационное устройство.

Оно содержит топку котлоагрегата 1, шнековый питатель 2, газоплотную петлю 3, поддон 4, конвективную и конденсационную ступени 5, 6, корпус 7, межступенчатую перегородку 8, насадок 9, испарительную камеру 10, дутьевой вентилятор 11, дымосос 12, насос 13, дымовую трубу 14, промывной и оросительный аппараты 15, 16, перелив 17, наклонную стенку 18, подпиточный трубопровод 19, ось теплообменного элемента, 20, арматуру, 21, 22, 23.

Тип топочной камеры определяется конкретным видом котлоагрегата.

Шнековый питатель 2 выбирается в зависимости от требуемой производительности и необходимого давления для транспортирования золовой эмульсии через газоплотную петлю 3 в топочную камеру.

Поддон 4 выполнен из листового железа. Он имеет наклонные боковые стенки 18, которые в нижней своей части переходят в приямок, необходимый для размещения шнекового питателя 2. Кроме того, в нем размещены заборное устройство насоса 13 и перелив 17.

Площади поверхности теплообменника, количество рядов, число труб в ряду и другие показатели конвективной и конденсационной ступеней определяются теплотехническим расчетом. В конденсационной ступени оси теплообменных элементов 20 наклонены под углом α , который примерно равен 5-8^о, к оси горизонтальной плоскости.

Корпус 7 теплоутилизационного устройства обшит стальным листом, а также теплоизолирован с внешней стороны (тепловая изоляция на чертеже не показана). Размещенные в нем конвективная 5 и конденсационная 6 ступени разделены межступенчатой перегородкой 8. Она в нижней части стыкуется с насадком 9, состоящим из слоя колец Рашига, в котором установлен промывной аппарат 15.

Объем, ограниченный конвективной ступенью 5, межступенчатой перегородкой 8 и верхним уровнем воды в поддоне, относится к испарительной камере 10. В верхней части размещен оросительный аппарат 16. Оросительный 16 и промывной 16 аппараты снабжены устройствами (на чертеже не показано), которые разбрызгивают воду в окружающее пространство испарительной камеры 10 и насадка 9. Промывной 15 оросительный 16 аппараты соединены трубопроводами с водозабором из поддона 4 и трубопроводом подпитки 19. Подача воды производится насосом 13. Расход воды, необходимый для орошения в испарительной камере 10 и промывки насадка 9, определяется на основании расчетов по очистке продуктов сгорания от золовой составляющей.

Предлагаемое теплоутилизационное устройство работает следующим образом.

Продукты сгорания, поступающие с температурой примерно равной 250^оС, охлаждаются в конвективной ступени до температуры начала конденсации серной кислоты, которая соответствует примерно 110^оС. В испарительной камере 10 отходящие газы проходят через водяную завесу, создаваемую оросительным устройством 16. Золотой унос смачивается и смывается в поддон 4. Очищенные, увлажненные и охлажденные примерно до 70. . . 80^оС продукты сгорания проходят через насадок 9. В нем происходит дополнительная фильтрация отходящих газов от золовой составляющей, которая периодически смывается промывным аппаратом 15. В парогазовой смеси при прохождении объема между насадком 9 и конденсационной ступенью 6 образуются зародыши конденсации, которые растут по мере приближения к последней. На теплообменных элементах конденсационной ступени осуществляется конденсация водяных паров из парогазовой смеси. Конденсат стекает по наклонным под углом α = 5. . . 8^о теплообменным элементам на вертикальную стенку корпуса, а затем в поддон 4 через насадок 9. Охлажденные примерно до 20. . . 30^оС на выходе из конденсационной ступени 6 удаляются в дымовую трубу 14 с влагосодержанием ниже, чем на входе в конвективную ступень 5, так как нагнетаемый вентилятором 11 воздух имеет температуру окружающей среды.

Смоченная зола стекает по наклонной стенке 18 в шнековый питатель 2, который транспортирует переувлажненную золу через газоплотную петлю в топку котлоагрегата. Вода к промывочному 15 и оросительному 16 аппаратам подается насосом 13. Избыток воды в поддоне 4 удаляется через перелив 17, а недостаток ее восполняется из подпиточного трубопровода 19.

Благодаря применению предлагаемого теплоутилизационного устройства: 1. устраняется выброс в атмосферу золы, несгоревшего топлива и серной кислоты; 2. повышается КПД котельной установки за счет возврата на дожигание механического уноса топлива и полезного использования низкопотенциальной теплоты продуктов сгорания; 3. уменьшается аэродинамическое сопротивление конденсационной ступени, так как конденсат стекает по стенке корпуса; 4. возрастает коэффициент теплопередачи конденсационной ступени за счет уменьшения толщины водяной пленки конденсата на теплообменной поверхности. (56) Патент ГДР N 156197, кл. F 28 D 3/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР N 989232, кл. F 22 B 1/18, 1983.

Авторское свидетельство СССР N 135719, кл. F 22 B 1/18, 1987.

Авторское свидетельство СССР N 1615453, кл. F 22 B 1/18, 1990.

Формула изобретения

ТЕПЛОУТИЛИЗАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее последовательно размещенные в газоходе поверхностный теплообменник, контактную камеру и конденсационную поверхность в виде теплообменных элементов с расположенным под последними водосборником, образованным примыкающими к днищу боковыми стенками, отличающееся тем, что оно снабжено водоразбрызгивающим устройством, фильтрующей насадкой с оросителем внутри, шнеком, циркуляционным трубопроводом с насосом и патрубком отвода золы, причем водоразбрызгивающее устройство и фильтрующая насадка последовательно размещены по ходу газов в контактной камере, боковые стенки водосборника и теплообменные элементы наклонены к горизонтальной плоскости, шнек размещен в днище водосборника, а последний посредством упомянутого трубопровода подключен к оросителю фильтрующей насадки и водоразбразгивающему устройству, а патрубок отвода золы подключен к днищу.

РИСУНКИ

Рисунок 1