Теплоутилизатор для глубокой утилизации тепла дымовых газов поверхностного типа и способ его работы

Авторы патента:

F22B1/18 - теплоносителем является горячий газ, например выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания (общие вопросы утилизации отходящего тепла двигателей внутреннего сгорания F02)

Владельцы патента RU 2555919:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано в котельных ТЭЦ, работающих на твердом малосернистом топливе повышенной влажности, например торфе. В теплоутилизаторе для глубокой утилизации тепла дымовых газов согласно изобретению перед дымовой трубой размещен изолированный резервуар с проточной водой, имеющий с торцевых сторон рубашки, разделенные горизонтальными полками на секции. Внутри резервуара расположены горизонтальные параллельные ряды труб и объединяющие объемы рубашек, состоящие из отдельных пучков, в которых дымовые газы перемещаются в одном направлении. Пучки труб чередуются между собой большими объемами секций рубашек, изменяющих направление движения дымовых газов в соседних пучках, образуя таким образом змеевик переменного сечения для перемещения дымовых газов навстречу проточной воде. Горячие дымовые газы перемещаются по змеевику, трубы которого погружены в резервуар с проточной охлаждающей водой. Серная и сернистая кислоты конденсируются из дымовых газов в первую очередь в нижней части змеевика и вымываются из него с помощью части конденсата влаги топлива в конденсатосборник кислот. Изобретение позволит улучшить экономические показатели работы ТЭЦ и увеличить КПД . 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Известна установка для утилизации тепла дымовых газов, содержащая установленные в газоходе ороситель с раздающими соплами, утилизационный теплообменник и теплообменник промежуточного теплоносителя, нагреваемый тракт которого на входе подключен к влагосборнику, при этом ороситель расположен перед указанными теплообменниками, установленными один напротив другого на одинаковом расстоянии от оросителя, сопла которого направлены в противоположную по отношению к теплообменникам сторону. Кроме того, установка дополнительно снабжена теплообменником догрева орошающей воды, установленным в газоходе и расположенным над оросителем, нагреваемый тракт которого на входе подключен к теплообменнику промежуточного теплоносителя, а на выходе - к оросителю (RU, №2193727, МПК F22B 1/18, F24H 1/10, 2002).

Недостаток данной установки заключается в том, что дымовые газы контактируют с охлаждающей жидкостью, в связи с чем вода поглощает из продуктов горения углекислоту и кислород и приобретает коррозийно-агрессивные свойства.

Известно устройство утилизации тепла дымовых газов, содержащее газо-газовый теплообменник, конденсатор, инерционный каплеуловитель, газоходы, воздуховоды, вентиляторы и трубопровод, при этом газо-газовый поверхностный пластинчатый теплообменник выполнен по схеме противотока, в качестве конденсатора установлен поверхностный газовоздушный пластинчатый теплообменник, в газоходе холодных осушенных дымовых газов установлен дополнительный дымосос, перед дополнительным дымососом врезан газоход подмеса части подогретых осушенных дымовых газов (RU, №2436011, МПК: F22B 1/18, 10.12.2011). Охлажденные влажные дымовые газы попадают в газовоздушный поверхностный пластинчатый теплообменник-конденсатор, где конденсируются содержащиеся в дымовых газах водяные пары, нагревая воздух. Нагретый воздух используется для отопления помещений и покрытия потребности процесса горения газа. Осушенные дымовые газы подаются дополнительным дымососом в описанный выше подогреватель, где нагреваются для предотвращения возможной конденсации водяных паров в газоходах и дымовой трубе. Аэродинамическое сопротивление газового тракта в газоходе холодных осушенных дымовых газов компенсируется дополнительным дымососом. Для исключения конденсации остаточных водяных паров, уносимых потоком из конденсатора, перед дополнительным дымососом подмешивают часть подогретых осушенных дымовых газов (до 10%).

Однако нагреваемой средой является холодный воздух, подаваемый вентилятором из окружающей среды. Для создания необходимого температурного напора используется воздух температурой (-15°C). Данная установка не может использоваться круглогодично, что неприемлемо для работы ТЭЦ. К недостаткам также следует отнести достаточно сложную технологию утилизации тепла и использование кондиционного поверхностного пластинчатого теплообменника, которые имеют значительно развитую поверхность, составляющую сотни квадратных метров на 1 м³ объема аппарата.

Наиболее близким к заявляемому устройству по использованию и технической сущности является кондиционный теплоутилизатор поверхностного типа на основе использования биметаллического калорифера КСк-4-11-02 ХЛЗ Костромского калориферного завода, установленного на Ульяновской ТЭЦ-3, содержащий газоходы, дымосос, утилизационный поверхностный теплообменник-калорифер, конденсатосборник, трубопроводы, обводной канал горячих дымовых газов и дымовую трубу /А.А. Кудинов, С.К. Зиганшена. Энергоснабжение в теплоэнергетике и теплотехнологиях. М.: Машиностроение. 2011. С. 46/.

Калорифер устанавливают в вертикальном газоходе между экономайзером ТЭЦ и дымососом. При этом тепло уходящих дымовых газов используется для подогрева воды. В нижней части вертикального участка газохода предусмотрен канденсатосборник для сбора конденсата водяных паров из дымовых газов. Вода протекает по биметаллическим трубам, которые омываются дымовыми газами. Благодаря большой поверхности (114,5 м) теплоутилизатора дымовые газы при температуре 135-150°C охлаждаются до температуры 35-40°C, при этом происходит частичная конденсация водяных паров, содержащихся в газах. Образующийся конденсат собирается в поддоне и направляется в бак декарбонизированной воды, откуда насосами подается в деаэратор для подпитки теплосети при закрытой системе теплоснабжения.

Принципиальный недостаток кондиционных теплоутилизаторов заключается в следующем. Если в теплообменнике нагревается вода, то для конденсации водяных паров из дымовых газов необходимо, чтобы температура стенки теплообменника была ниже точки росы, которая составляет при коэффициенте избытка воздуха (1,0-1.5)-(53-55°C), поэтому температура нагрева воды в конвективном пакете не превышает 50°C. В рассматриваемых экспериментах исходная вода нагревалась от 5 до 22°C. Таким образом, рассмотренное техническое решение не может использоваться на ТЭЦ в связи с высокой металлоемкостью и низким температурным эффектом. Для использования конденсата требуется его очистка.

Известен способ работы устройства утилизации тепла дымовых газов, по которому дымовые газы охлаждают в газо-газовом теплообменнике, нагревая осушенные дымовые газы, конденсируют водяные пары, содержащиеся в дымовых газах в конденсаторе, и нагревают часть дутьевого воздуха. При этом в газо-газовом теплообменнике нагревают осушенные дымовые газы за счет охлаждения исходных дымовых газов по схеме противотока без регулирования расхода газов, конденсируют водяные пары в поверхностном газовоздушном пластинчатом теплообменнике-конденсаторе, нагревая воздух, и используют его для отопления и покрытия потребности процесса горения, а конденсат после дополнительной обработки используют для восполнения потерь в теплосети или паротурбинном цикле, в газоходе холодных осушенных дымовых газов компенсируют аэродинамическое сопротивление газового тракта дополнительным дымососом, перед которым подмешивают часть подогретых осушенных дымовых газов, исключая конденсацию остаточных водяных паров, уносимых потоком из конденсатора, регулирование температуры нагретого воздуха осуществляют при помощи изменения числа оборотов дымососа в зависимости от температуры наружного воздуха (RU, №2436011, МПК: F22B 1/18, 10.12.2011).

Из-за того, что в качестве нагреваемой среды используют холодный воздух, подаваемый вентилятором из окружающей среды, то для создания необходимого температурного напора нужно использовать воздух с температурой -15°C, в связи с чем использование данной установки, а следовательно, и способа ее работы возможно только в зимний период времени года, что исключает возможность круглогодичного использования. Кроме того, к недостаткам также необходимо отнести сложную технологию утилизации тепла и сложное оборудование.

Задачей изобретения является обеспечение возможности утилизации «скрытой» теплоты парообразования влаги топлива.

Техническим результатом является повышение экономических показателей работы ТЭЦ, увеличение КПД работы.

Поставленная задача и, как следствие, указанный технический результат достигаются тем, что теплоутилизатор для глубокой утилизации тепла дымовых газов поверхностного типа содержит газоходы, дымосос, утилизационный поверхностный теплообменник - калорифер, конденсатосборник, трубопроводы, обводной газоход горячих дымовых газов и дымовую трубу. Согласно изобретению перед дымовой трубой размещен изолированный резервуар с проточной водой, имеющий с двух торцевых сторон рубашки, разделенные горизонтальными полками на секции.

Внутри резервуара расположены горизонтальные параллельные ряды труб, изолированные от резервуара и объединяющие объемы рубашек, состоящие из отдельных пучков, в которых дымовые газы перемещаются в одном направлении. Пучки труб чередуются между собой большими объемами секций рубашек, изменяющих направление движения дымовых газов в соседних пучках. Последовательно верхняя часть секции одной рубашки соединена пучком труб с нижней частью секции второй рубашки, а верхняя часть этой секции соединена пучком труб с нижней частью следующей секции первой рубашки, образуя таким образом змеевик, в котором пучки труб, находящиеся в объеме резервуара, периодически чередуются с большими объемами секции рубашек. Пучки труб и секции рубашек между ними образуют непрерывный змеевик переменного сечения для перемещения дымовых газов навстречу проточной воде.

Способ работы теплоутилизатора включает охлаждение дымовых газов в теплооменнике по схеме противотока, конденсацию водяных паров, содержащиеся в дымовых газах, компенсацию аэродинамического сопротивления газового тракта дополнительным дымососом. Согласно изобретению горячие дымовые газы перемещаются по змеевику, трубы которого погружены в резервуар с проточной охлаждающей водой, и передают всю утилизированную тепловую энергию парообразования влаги топлива, содержащуюся в них, через металлическую стенку труб змеевика, охлаждающей воде, омывающей трубы, которая без дополнительной обработки используется в паротурбинном цикле. Серная и сернистая кислоты конденсируются из дымовых газов в первую очередь в нижней части змеевика и вымываются из него с помощью части конденсата влаги топлива в конденсатосборник кислот, откуда через патрубок удаляются в промышленную канализацию, а основная масса конденсата водяных паров выделяется позднее при дальнейшем охлаждении дымовых газов и через конденсатосборник водяного пара без дополнительной обработки направляется потребителям горячей воды.

Отличием предлагаемого устройства и способа от известных является то, что в теплоутилизаторе теплоты дымовых газов поверхностного типа регулируется время передачи теплоты от среды горячих дымовых газов охлаждающей жидкости изменением скорости ее перемещения с помощью шибера. Причем расход охлаждающей жидкости зависит от ее температуры.

В предлагаемом теплоутилизаторе используется более эффективный способ теплообмена между средами, передающими теплоту и ее воспринимающую. В теплоутилизаторе дымовые газы, содержащие влагу топлива, с температурой 150-160°C перемещаются по трубам змеевика. Коэффициент теплоотдачи при этом за счет вынужденной конвекции газов с конденсацией водяного пара - металлическая стенка составляет более 500 Вт/(м²x°С). В предлагаемом устройстве трубы змеевика находится непосредственно в объеме охлаждающей жидкости, поэтому теплообмен происходит постоянно контактным способом. Это позволяет осуществить более глубокое охлаждение топочных газов до температуры 40-45°C, причем вся утилизированная теплота парообразования влаги топлива передается охлаждающей воде, которая без дополнительной обработки используется в паротурбинном цикле.

Серная и сернистая кислоты конденсируются при температуре 130-140°C, поэтому конденсация кислот в предлагаемом теплоутилизаторе происходит в начальной части змеевика. Плотность конденсата кислот больше плотности водяных паров и при снижении скорости газового потока в расширяющихся частях змеевика - секциях рубашки конденсат кислот выпадает в осадок и вымывается из газов частью конденсата водяных паров в конденсатосборник кислот, откуда удаляется в промышленную канализацию. Большая часть конденсата - конденсат водяных паров выделяется при дальнейшем понижении температуры газов до 60-70°C - в верхней части змеевика и поступает в конденсатосборник влаги, откуда без дополнительной обработки может использоваться в качестве горячей воды.

Устройство теплоутилизатора поясняется чертежом, где на рис. 1 изображена схема теплоутилизатора, на рис. 2 - соединение труб змеевика с рубашкой.

Теплоутилизатор для глубокой утилизации тепла дымовых газов поверхностного типа содержит корпус 1, который опирается на основание 2. В средней части корпуса установлен изолированный резервуар 3 в виде прямоугольного параллелепипеда, заполненный предварительно очищенной проточной водой. Воду заливают сверху через патрубок 4 и удаляют в нижней части корпуса 1 насосом 5 через шибер 6. С двух торцевых сторон резервуара 3 расположены изолированные от средней части корпуса 1 рубашки 7 и 8, полости которых через объем резервуара 3 соединены между собой рядами горизонтальных параллельных труб, образующие пучки труб 9, в которых газы перемещаются в одну сторону. Рубашка 7 разделена на секции нижнюю и верхнюю одинарные 10 (высотой h) и остальные 11 - двойные (по высоте 2h); рубашка 8 имеет секции только двойные 11. Нижняя одинарная секция 10 рубашки 7 пучком труб 9 соединена с нижней частью двойной секции 11 рубашки 8. Далее верхняя часть двойной секции 11 рубашки 8 пучком труб 9 соединена с нижней частью следующей двойной секции 11 рубашки 7 и так далее. Последовательно верхняя часть секции одной рубашки соединена с нижней частью секции второй рубашки, а верхняя часть этой секции соединена пучком труб 9 с нижней частью следующей секции первой рубашки, образуя, таким образом, змеевик переменного сечения: пучки труб 9 периодически чередуются объемами секций рубашек. В нижней части змеевика расположен патрубок 12 - для подвода дымовых газов, в верхней части - патрубок 13 для выхода газов. Патрубки 12 и 13 соединены между собой дополнительным обводным газоходом 14, в котором установлен шибер 15, предназначенный для перераспределения части горячих дымовых газов в обход теплоутилизатора в дымовую трубу (на рисунке не показана) для повышения температуры остывших дымовых газов с целью предотвращения возможной конденсации остатков паров влаги топлива в хвостовых участках системы. При необходимости возможна установка более мощного дымососа или дополнительного дымососа, обеспечивающих необходимую тягу.

Трубы змеевика, расположенные в шахматном порядке, изготовлены из антикоррозионного материала, для предотвращения коррозии, все поверхности теплоутилизатора и соединительных трубопроводов гуммированы.

Дымовые газы подводятся к теплоутилизатору снизу через патрубок 12, а удаляются в верхней части установки - патрубок 13. Предварительно подготовленная холодная вода заполняет резервуар сверху через патрубок 4, а удаляется насосом 5, расположенным в нижней части корпуса 1 через шибер 6. Противоток потоков воды и дымовых газов повышает эффективность теплообмена. Использование насоса 5 с помощью шибера 6 позволяет регулировать время нахождения охлаждающей жидкости в установке и соответственно «глубину» утилизации теплоты парообразования влаги топлива. Охлаждающая вода нигде не контактирует с дымовыми газами и поэтому может полностью использоваться в качестве питательной в паротурбинном цикле.

Теплоутилизатор теплоты влаги дымовых газов предназначается для топок, работающих на малосернистом топливе. Начало конденсации паров серной и сернистой кислот происходит при температуре 130-140°C, водяных паров при 60-70°C, охлаждение дымовых газов осуществляется до температуры 40-45°C. Объем секций рубашек 7 и 8 больше объема труб, соединяющих их, поэтому скорость газов в них снижается. Сконденсированные кислоты имеют большую плотность по сравнению с водой, поэтому выпадают в осадок и вымываются из дымовых газов большим объемом сконденсированных паров воды в канденсатосборник кислот 16 и далее в промышленную канализацию, что соответственно снижает риск коррозии хвостовых участков газового тракта. Основная масса конденсата водяных паров через канденсатосборник 18 без дополнительной обработки используется в качестве горячей воды.

Способ работы теплоутилизатора тепла дымовых газов осуществляется следующим образом.

Влажные дымовые газы поступают в теплоутилизатор и разделяются на две части: в нижнюю одинарную секцию 10 (высотой h) рубашки 7 поступает основная часть (около 80%) продуктов сгорания и по трубам пучка 9 змеевика перемещается в двойную секцию 11 (высотой 2h) рубашки 8. Остальная часть (около 20%) направляется в обводной газоход 14.

Температура газов уменьшается в связи с тем, что трубы змеевика находятся в среде охлаждающей жидкости.

Точка росы серной и сернистой кислот составляет 120-130°C, поэтому в трубах нижних секций происходит конденсация паров кислот. Объем секций рубашек больше объема пучков труб 9, в связи с чем, скорость газов в секциях уменьшается, конденсат кислот выпадает из потока газов и конденсатом водяных паров смывается в канденсатосборник кислот 16 и далее при срабатывании затвора 17 - в промышленную канализацию.

Дымовые газы из верхней части секции 11 рубашки 8 по пучку труб 9 возвращаются в нижнюю часть секции 11 рубашки 7 и так далее через змеевик к выходному патрубку 13. Температура дымовых газов при движении по трубам змеевика уменьшается и, следовательно, конденсация водяных паров происходит позднее, чем конденсация кислот, - в верхней части теплоутилизатора и через конденсатосборник 18 поступает потребителям горячей воды. Расход охлаждающей воды регулируется шибером 6, за счет чего обеспечивается необходимая скорость перемещения охлаждающей жидкости в резервуаре и соответственно время теплообмена, при котором температура дымовых газов понижается до 40-45°C. Охлаждающая жидкость перекачивается насосом 5 через шибер 6 из теплоутилизатора и может полностью без дополнительной обработки использоваться в паротурбинном цикле.

Для исключения возможности конденсации остатков водяных паров в дымовой трубе к охлажденным газам добавляются исходные горячие дымовые газы по обводному газоходу 14, обеспечивающие увеличение температуры до 60-65°C, регулирование температуры осуществляется шибером 15.

Согласно теплотехническим расчетам котельной установки при паропроизводительности котла 30 т пара/ч (температура 425°C, давление - 3,8 МПа) в топке типа Ломшакова-Крулль сжигается 17,2 т/ч фрезерного торфа влажностью 50% /Горфин О.С. Машины и оборудование по переработке торфа. Часть 1. Производство торфяных брикетов/О.С. Горфин, А.В. Михайлов. Тверь, 2013. 247 с./; с. 159-161.

В торфе влажностью 50% содержится 8,6 т/ч влаги, которая при сжигании торфа переходит в дымовые газы.

Проверочные расчеты показывают, что для котла паропроизводительностью 30 т пара/ч применение предлагаемого теплоутилизатора и способа его использования позволяют утилизировать теплоту дымовых газов, равную 18,01, MDж/ч, и затрачивать ее для нагрева водопроводной воды, используемой затем в паротурбинном цикле. Расход охлаждающей воды W зависит от температуры ее нагрева t₂, определяемый по зависимости W=4,3×10⁶/(t₂-8)×3600, кг/с. Например, при температуре охлаждающей воды 25°C расход составит - 87,8 кг/с, а при t₂=100°C-W=16,2, кг/с.

В установке конденсируются пары влаги топлива в количестве

G=4 642 т/ч.

Коэффициент полезного действия теплоутилизатора при утилизации:

тепла КПД_тепл=56,5%;

конденсата КПД_конд=54%.

В настоящее время изобретение находится на стадии технического предложения.

1. Теплоутилизатор для глубокой утилизации тепла дымовых газов поверхностного типа, содержащий газоходы, дымосос, утилизационный поверхностный теплообменник - калорифер, конденсатосборник, трубопроводы, обводной канал горячих дымовых газов и дымовую трубу, отличающийся тем, что перед дымовой трубой размещен изолированный резервуар с проточной водой, имеющий с двух торцов рубашки, разделенные горизонтальными полками на секции, внутри резервуара расположены горизонтальные параллельные ряды труб, изолированные от резервуара, соединяющие объемы рубашек, состоящие из отдельных пучков труб, в которых дымовые газы перемещаются в одном направлении, пучки труб чередуются между собой большими объемами секций рубашек, изменяющих направление движения дымовых газов в соседних пучках, последовательно верхняя часть секции одной рубашки соединена пучком труб с нижней частью секции второй рубашки, а верхняя часть этой секции соединена пучком труб с нижней частью следующей секции первой рубашки, образуя таким образом змеевик, в котором пучки труб, находящиеся в объеме резервуара, периодически чередуются с большим объемом секций рубашек, пучки труб и секции рубашек между ними образуют непрерывный змеевик переменного сечения для перемещения дымовых газов навстречу проточной воде.

2. Способ работы теплоутилизатора, включающий охлаждение дымовых газов в теплообменнике по схеме противотока, конденсацию водяных паров, содержащихся в дымовых газах, компенсацию аэродинамического сопротивления газового тракта дополнительным дымососом, отличающийся тем, что горячие дымовые газы протекают по трубам змеевика, погруженным в резервуар с проточной охлаждающей водой, передают всю утилизированную тепловую энергию парообразования влаги топлива через металлическую стенку труб змеевика охлаждающей воде, омывающей трубы, которая без дополнительной обработки используется в паротурбинном цикле, при этом расход охлаждающей воды регулируют в зависимости от необходимой ей температуры.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что серная и сернистая кислоты, конденсирующиеся из дымовых газов, вымываются из них с помощью части конденсата влаги топлива в нижней части теплоутилизатора и поступают в конденсатосборник кислот, откуда через патрубок удаляются в промышленную канализацию, а большая часть конденсата - конденсат водяных паров выделяется в верхней части теплоутилизатора и поступает в конденсатосборник влаги, откуда без дополнительной обработки направляют потребителям горячей воды.

Настоящее изобретение относится к теплообменнику для охлаждения горячих газов посредством охлаждающей текучей среды, причем указанный теплообменник содержит: по меньшей мере, одну вертикально ориентированную емкость, содержащую ванну охлаждающей текучей среды и имеющую пространство для сбора паровой фазы, генерированной над указанной ванной охлаждающей текучей среды, один вертикальный трубчатый элемент, вставленный внутрь указанной емкости, открытый на концах и коаксиальный с указанной емкостью, один спиральный канал, который оборачивается вокруг оси емкости, вставленный в указанный коаксиальный трубчатый элемент, один выпуск для паровой фазы, генерированной в верхней части указанной емкости, причем, по меньшей мере, одна транспортная линия вставлена в нижнюю часть вертикальной емкости, открыта с двух концов, из которых один соединен с вертикальной емкостью и другой является свободным и находится снаружи указанной емкости, причем указанная транспортная линия является трубчатой и выступает вбок снаружи указанного теплообменника, содержит, по меньшей мере, один центральный внутренний канал, который находится в сообщении по текучей среде со спиральным каналом и проходит вертикально вдоль трубчатого элемента, вставленного в вертикальную емкость, при этом канал имеет наружную рубашку, в которой циркулирует охлаждающая текучая среда.

Комплексный утилизатор тепла сбросных газов // 2523521

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для утилизации тепла дымовых газов котельных агрегатов, промышленных печей, вентиляционных выбросов при нагревании воздуха с одновременным получением электричества.

Парогенератор // 2515579

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в прямоточных парогенераторах. Парогенератор содержит теплообменник, жидкостный и паровой коллекторы.

Теплообменник отработавшего газа, в частности, охладитель отработавшего газа для рециркуляции отработавших газов в автомобилях // 2511930

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в теплообменниках отработавшего газа, в частности охладителях отработавшего газа для рециркуляции отработавших газов в автомобилях, с приспособленными для протекания отработавшего газа и обтекаемыми охлаждающим средством каналами теплообменника, которые оканчиваются в распределительной и/или собирающей камере, с расположенным в распределительной и/или собирающей камере устройством с направляющими каналами, причем устройство с направляющими каналами имеет входную область для отработавшего газа, выходную область для отработавшего газа и множество проходящих от входной области для отработавшего газа до выходной области для отработавшего газа проточных каналов, которые наклонены друг относительно друга.

Утилизационная установка с паровым котлом // 2493483

Изобретение относится к области судового котлостроения и может быть использовано в стационарных утилизационных котлах, работающих вместе с дизелями или газовыми турбинами.

Котел-утилизатор // 2491479

Изобретение относится к котлу-утилизатору, характеризующемуся наличием реактора, к нижней части которого примыкают две горелки, а к боковой поверхности реактора примыкает боров подвода дымовых газов, при этом дымовые газы, которые отходят из борова подвода дымовых газов, поступают в зону активного горения реактора, которая расположена в нижней его части, системы утилизации тепла дымовых газов, которые поступают в реактор котла-утилизатора, патрубка отвода дымовых газов из реактора, который содержит дополнительную систему утилизации тепла дымовых газов и, по меньшей мере, один дымосос.

Паровой котел-утилизатор с блоком дожигающих устройств // 2486404

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в энергетических парогазовых установках с газотурбинными двигателями, паровыми турбинами и котлами-утилизаторами, снабженными блоками дожигающих устройств.

Котел-утилизатор (варианты) // 2473008

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в котлах-утилизаторах башенного типа, предназначенных для получения перегретого пара за счет охлаждения продуктов сгорания после газовой турбины.

Интеграция по теплу в процессе, включающем газификацию угля и реакцию метанирования // 2472843

Изобретение относится к процессу метанирования, в частности к рекуперации тепла в процессе, включающем реакцию метанирования и объединенном с процессом газификации угля.

Система регулирования подачи воды в парогазовую смесь // 2442905

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в качестве источника парогазовой смеси при предпусковом подогреве как двигателей внутреннего сгорания, так и автомобилей.

Способ утилизации тепла и осушения дымовых газов и устройство для его осуществления // 2561812

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к устройствам для использования тепла уходящих газов устройств, использующих в качестве топлива природный или сжиженный газ. Устройство утилизации тепла дымовых газов содержит систему газоводяных поверхностных теплообменников, выполненных из оребренных коррозионно-стойких биметаллических труб, при этом один теплообменник устройства выполнен выносным. Нагреваемыми теплоносителями является вода, водосодержащая незамерзающая жидкость, наружный холодный воздух приточной вентиляции. Выносной теплообменник установлен на входе (по ходу воздуха) калорифера приточной вентиляции помещений и по контуру циркуляции водосодержащей незамерзающей жидкости он работает в паре с последним теплообменником устройства, при этих условиях последний теплообменник устройства работает как конденсатор водяных паров дымовых газов. После прохождения теплообменников поток газов разделяется на два потока: большой и малый. На малом потоке в целях увеличения его динамического напора установлен напорный вентилятор, после прохождения которого два потока газов смешиваются в щелевом эжекторе, в котором также увеличивается динамический напор и большого потока, в результате компенсируются аэродинамические потери теплоутилизатора. Изобретение позволяет повысить эффективность использования низкопотенциального тепла конденсации водяных паров, содержащихся в дымовых газах. 2 н. и 5з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ и система эффективной парогазовой когенерации, основанные на газификации и метанировании биомассы // 2583785

Изобретение предлагает систему и способ парогазовой конверсии. Способ парогазовой когенерации на основе газификации и метанирования биомассы включает: 1) газификацию биомассы путем смешивания кислорода и водяного пара, полученных из воздухоразделительной установки, с биомассой, транспортировку образующейся в результате смеси через сопло в газификатор, газификацию биомассы при температуре 1500-1800°С и давлении 1-3 МПа с получением неочищенного газифицированного газа и транспортировку перегретого пара, имеющего давление 5-6 МПа, полученного в результате целесообразной утилизации тепла, к паровой турбине; 2) конверсию и очистку: в соответствии с требованиями реакции метанирования корректировку отношения водород/углерод неочищенного газифицированного газа, образованного на стадии 1), до 3:1 с использованием реакции конверсии и извлечение при низкой температуре неочищенного газифицированного газа с использованием метанола для десульфуризации и декарбонизации, в результате чего получают очищенный сингаз; 3) проведение метанирования: введение очищенного сингаза стадии 2) в секцию метанирования, состоящую из секции первичного метанирования и секции вторичного метанирования, причем секция первичного метанирования содержит первый реактор первичного метанирования и второй реактор первичного метанирования, соединенные последовательно; предоставление возможности части технологического газа из второго реактора первичного метанирования вернуться к входу первого реактора первичного метанирования для смешивания со свежим подаваемым газом и далее возможности войти в первый реактор первичного метанирования, так что концентрация реагентов на входе первого реактора первичного метанирования уменьшается и температура слоя катализатора регулируется технологическим газом; введение сингаза после первичного метанирования в секцию вторичного метанирования, содержащую первый реактор вторичного метанирования и второй реактор вторичного метанирования, соединенные последовательно, где небольшое количество непрореагировавшего СО и большое количество CO2 превращается в CH4, и транспортировку перегретого пара промежуточного давления, образованного в секции метанирования, к паровой турбине; и 4) концентрирование метана: концентрирование метана синтетического природного газа, содержащего следовые количества азота и водяного пара, полученного на стадии 3), с помощью адсорбции при переменном давлении, так что молярная концентрация метана достигает 96% и теплотворная способность синтетического природного газа достигает 8256 ккал/Nм3. Технический результат - энергия биомассы превращается в чистый и удобный для использования природный газ с высокой теплотворной способностью, большое количество тепла, высвободившееся в результате реакций газификации и метанирования биомассы, эффективно утилизируется для образования высококачественного перегретого пара. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 ил., 2 пр.

Теплообменный реактор для производства водорода с помощью встроенного пучка парогенератора // 2598435

Изобретение предназначено для осуществления реакций парового риформинга и может быть использовано в химической промышленности. Теплообменный реактор содержит множество байонетных труб (4), подвешенных к верхнему своду (2), простирающихся до уровня нижнего дна (3) и заключенных в кожух (1), содержащий впускной (Е) и выпускной (S) патрубки для дымовых газов. Теплообменный реактор содержит пучок труб парогенератора, образованный множеством вертикальных труб (5), подвешенных к верхнему своду (2) и заключенных в периферийное пространство между внутренней перегородкой (Bi) и вертикальной стенкой кожуха (1). Внутренняя перегородка (Bi) содержит отверстие (Oi) для прохода дымовых газов из середины реактора к периферийному пространству. Вертикальные трубы (5) питаются водой из нижнего распределителя (9). Пароводяная смесь, выходящая из вертикальных труб (5), собирается в верхнем коллекторе (7), расположенном над верхним сводом (2). Нижняя линия (14) связывает жидкую фазу сепараторного резервуара (6) с верхним коллектором (7). Верхняя линия (13) связывает верхний коллектор (7) с паровой фазой сепараторного резервуара (6). Паровой риформинг осуществляют при скорости дымовых газов в периферийном пространстве от 20 м/сек до 80 м/сек. Дымовые газы поступают в теплообменный реактор при температуре, близкой к 1200°С, и выходят из него при температуре, меньшей 400°С. Изобретение позволяет повысить тепловую эффективность теплообменного реактора. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Теплообменник высокого кпд с непосредственным контактом сред // 2602949

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в контактных теплообменниках. Теплообменник с непосредственным контактом сред включает в себя рубашку испарителя и внутренний элемент. Внутренний элемент размещен в рубашке испарителя. Проход, образованный рубашкой, создается между рубашкой испарителя и внутренним элементом. Проход, образованный рубашкой, выполнен с возможностью прохода потока жидкости. Кожух имеет внутреннюю выпускную камеру, соединенную для пропуска горячего газа. Внутренний элемент дополнительно имеет множество выпускных проходов, обеспечивающих вход некоторой части горячего газа, проходящего через внутреннюю выпускную камеру, в поток жидкости в проходе, образованном рубашкой. Технический результат - повышение эффективности. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 3 ил.

Испаритель с множеством барабанов // 2605865

Изобретение относится к теплоэнергетике. Испаритель для генератора пара с восстановлением тепла имеет два горизонтальных барабана для пара умеренного размера, один из которых расположен несколько выше, чем другой. Он также включает в себя змеевик, имеющий трубы, расположенные в потоке горячего газа. Нижний барабан сообщается со входными отверстиями труб для змеевика. Выходные отверстия труб сообщаются с верхним барабаном. Дренажная линия соединяет нижнюю часть верхнего барабана с нижней областью нижнего барабана таким образом, что вода протекает из верхнего барабана в нижний барабан. Вода, которая, в основном, находится в жидкой фазе, поступает в нижний барабан через впускную линию и смешивается с водой из верхнего барабана. Смесь протекает в змеевик. Здесь некоторая часть ее преобразуется в насыщенный пар, в то время как остальная остается, как насыщенная вода. Насыщенный пар и насыщенная вода протекают в верхний барабан, где пар уходит, и вода протекает обратно в нижний барабан для рециркуляции через змеевик. Благодаря их умеренным размерам, барабаны могут противостоять высокому давлению, без избыточной толщины стенок, и это позволяет вводить испаритель в рабочий режим с минимальными точками задержки или без них. При этом эти два барабана обеспечивают время удержания и защиту, соответствующие одному барабану большой емкости, имеющему существенную толщину стенок. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ глубокой утилизации тепла дымовых газов // 2606296

Изобретение относится к теплоэнергетике. Способ глубокой утилизации тепла дымовых газов включает предварительное охлаждение дымовых газов в газо-газовом поверхностном пластинчатом теплообменнике, нагревая противотоком осушенные дымовые газы, для создания температурного запаса, предотвращающего конденсацию остаточных водяных паров в дымовой трубе. Дальнейшее охлаждение дымовых газов до температуры, близкой к точке росы водяных паров, осуществляется в контактном газоводяном водоподогревателе, который нагревает воду. Охлажденные влажные дымовые газы подают в газовоздушный поверхностный пластинчатый теплообменник - конденсатор, где конденсируются содержащиеся в дымовых газах водяные пары, нагревая воздух. Осушенные дымовые газы подают дополнительным дымососом в газо-газовый поверхностный пластинчатый теплообменник, где нагревают для предотвращения возможной конденсации водяных паров в газоходах и дымовой трубе и направляются в дымовую трубу. Технический результат: повышение эффективности утилизации тепла дымовых газов за счет использования скрытого тепла конденсации водяных паров и повышенной температуры самих дымовых газов. 1 ил., 1 табл.

Способ и система глубокой утилизации тепла продуктов сгорания котлов электростанций // 2607118

Изобретение относится к станционной энергетике, конкретнее к энергосбережению при эксплуатации котлов электростанций, содержащих паротурбинные установки (ПТУ). В способе глубокой утилизации осуществляют подачу конденсата ПТУ в водогазовый теплообменник (ВГТ) на выходе из котла и нагрев конденсата за счет тепла продуктов сгорания (ПС), продукты сгорания в (ВГТ) охлаждают до температуры ниже точки росы на (5-10)°C, полученный конденсат (ПС) собирают, подвергают очистке по известной технологии и направляют в конденсатную линию и далее последовательно в подогреватель конденсата, деаэратор и котел. Для реализации способа система глубокой утилизации (ГУ) включает размещенный под водогазовым теплообменником (ВГТ) резервуар для слива конденсата (ПС), баки сбора и запаса конденсата, дренажный и конденсатный насосы, а также участок обработки конденсата, соединенный с конденсатной линией станции. Кроме экономии тепла (топлива) данное решение обеспечивает снижение эмиссии токсичных оксидов NOХ и CO2 за счет подавления водяными парами, уменьшения расхода топлива, получение дополнительной воды, которая может использоваться для подпитки котла и других нужд, устраняет или сводит к минимуму конденсацию в газовом тракте и дымовой трубе, улучшают условия их службы, отпадает необходимость в рециркуляции дымовых газов для предотвращения конденсации. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Утилизатор теплоты и конденсата дымовых газов тэц // 2610355

Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано в котельных ТЭЦ, работающих на твердом топливе повышенной влажности. Утилизатор теплоты и конденсата дымовых газов ТЭЦ содержит теплообменник в виде резервуара, заполненного проточной водой, внутри которого расположены параллельные ряды горизонтально расположенных труб для перемещения по ним дымовых газов в одном направлении, соединенных с рубашками, расположенными с торцевых сторон резервуара, каждая из которых разделена на секции горизонтальными полками, при этом верхняя часть секции одной рубашки соединена трубами с нижней частью секции рубашки, расположенной с противоположной стороны резервуара. Утилизатор также имеет газоходы, дымосос, конденсатосборник и трубопроводы. Согласно изобретению для регулирования температуры хвостовых дымовых газов утилизатор снабжен дополнительным вторым теплообменником, идентичным первому, резервуары которых связаны между собой через питатель, при этом выход остывших, осушенных дымовых газов первого теплообменника из верхней секции рубашки через выходной патрубок газоходом связан с нижней секцией рубашки второго теплообменника, а верхняя секция рубашки второго теплообменника газоходом связана с дымовой трубой. Технический результат изобретения - повышение экономических показателей работы ТЭЦ и увеличение кпд работы за счет повышения эффективности использования утилизированной «скрытой» теплоты парообразования влаги топлива. 1 ил.

Устройство и способ для близкого соединения теплоутилизационных парогенераторов с газовыми турбинами // 2620309

Изобретение относится к системе и способу для близкого соединения теплоутилизационных парогенераторов с газовыми турбинами. Система утилизации тепла содержит камеру теплоутилизационного парогенератора (HRSG) в сообщении по текучей среде с высокоскоростным выхлопным потоком из турбины; впускную трубу для обеспечения высокоскоростного выхлопного потока из турбины в камеру HRSG; множество труб, размещенных в камере HRSG, включающее трубы переднего ряда, верхние по потоку относительно направления высокоскоростного выхлопного потока, и решетчатую конструктивную группу, включающую в себя по меньшей мере одну решетчатую панель, имеющую множество отверстий, размещенную в камере HRSG, выше по потоку от передних труб в камере HRSG, причем решетчатая конструктивная группа обеспечивает сопротивление для рассеивания и распределения выхлопного газа за счет обеспечения сопротивления для перенаправления части высокоскоростного выхлопного потока к секциям труб переднего ряда для улучшения распределения выхлопного газа в камере HRSG и причем решетчатая конструктивная группа позволяет оставшейся части высокоскоростного выхлопного потока проходить через отверстия по меньшей мере одной решетчатой конструктивной группы для образования множества более малых струй, которые частично рассеиваются до контактирования с передними трубами для уменьшения аэродинамической нагрузки на передние трубы. Изобретение направлено на равномерное распределение выхлопного потока и снижение аэродинамических нагрузок на трубы. 2 н. и 31 з.п. ф-лы, 6 ил.