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

Авторы патента:

Князькин Геннадий Юрьевич (RU)

Щеблыкин Андрей Владимирович (RU)

Волков Дмитрий Юрьевич (RU)

Князькина Татьяна Геннадиевна (RU)

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

Владельцы патента RU 2561812:

Князькин Геннадий Юрьевич (RU)

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.

Область техники

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к устройствам для использования тепла уходящих газов газифицированных котлов, печей, энергогенераторов и других устройств, использующих в качестве топлива природный или сжиженный газ.

Уровень техники

Ценная особенность природного газа - наличие в нем большого количества водорода, при сжигании которого образуются пары воды. При сжигании 1 м³ природного газа образуется до 1,6 кг воды в виде пара, за счет этого высшая теплота сгорания природного газа (с учетом скрытой теплоты парообразования) на 11% выше низшей теплоты сгорания, а это около 3320 килоджоулей на кубометр сожженного газа. Использование скрытой теплоты парообразования уходящих дымовых газов возможно только при конденсации водяного пара на поверхностях теплоутилизаторов, имеющих температуру ниже «точки росы», которая зависит от температуры уходящих дымовых газов и их влагосодержания. Процесс конденсации водяных паров из продуктов сгорания при сжигании природного газа и жидкого топлива наступает по достижении температуры 50-60°C, и чем ниже температура нагреваемого теплоносителя, тем выше его эффективность, при этом оптимальная температура на поверхности теплообменника составляет 0°C, такую температуру можно достичь только при температуре нагреваемого теплоносителя ниже 0°C.

В настоящее время это тепло практически все действующие традиционные газосжигающие установки недополучают по следующим причинам:

- для эффективной работы необходимо не только дополнительно поставить теплоутилизатор с развитой поверхностью контактного или поверхностного типа, но и установить теплообменники в теплоутилизаторе по многоходовой противоточной схеме движения нагреваемого теплоносителя по отношению к уходящим дымовым газам, а это приводит к значительному увеличению аэродинамического сопротивления теплоутилизатора и требует, во многих случаях, замену дорогостоящего тягодутьевого оборудования. Особенно это проблематично на теплогенераторах, работающих под наддувом, без дымососа;

- необходимо провести комплекс работ по недопущению образования значительного количества конденсата в дымовой трубе и газоходе, а именно выполнить дополнительную теплоизоляцию, провести гидроизоляционные и противокоррозионные работы;

- современные конструкции теплоутилизаторов доводят температуру уходящих газов до 35-40°C, при этом водяные пары в уходящих газах находятся на линии насыщения и имеют еще значительное паросодержание (порядка 40-50 г/м³), поэтому в целях предотвращения образования конденсата в дымовой трубе, уже при наружных температурах воздуха ниже +10°C, приходится значительно повышать температуру уходящих газов за счет байпасирования части уходящих газов мимо теплоутилизатора, в некоторых случаях до 50%. В связи с чем в наиболее востребованный период работы резко снижаются теплопроизводительность утилизатора и его технико-экономические показатели, при этом не дается полной гарантии защиты газоходов и дымовых труб от конденсата в холодное время года;

- низкая степень заводской готовности теплоутилизаторов и значительная их материалоемкость ведет к значительным затратам на монтаже и наладке.

В ряде отраслей промышленности применяют теплообменники, выполненные из труб со спирально-кольцевыми накатными или навитыми и приваренными ребрами [Кунтыш В.Б., Кузнецов Н.М. Тепловой и аэродинамический расчет оребренных теплообменников воздушного охлаждения. Энергоатомиздат, С.-Петербург, 1988, 278 с].

В последнее время такие теплообменники используют и для более глубокого охлаждения уходящих газов за паровыми и водогрейными котлами, сжигающими природный газ [Кудинов А.А., Антонов В.А., Алексеев Ю.А. Анализ эффективности применения конденсационного теплоутилизатора за паровым котлом ДЕ-10-14ГМ//Промышленная энергетика. - 1997, №8; Гомон В.И., Пресич Г.А., Навродская Р.А. «Утилизация теплоты уходящих газов с использованием поверхностных (в том числе конденсационных) и контактных теплоутилизаторов». В сб. «Материалы семинара «Современное котельное оборудование - экономичность, безопасность и экологичность»» - Киев, 1996, с.31-37].

Наиболее близким к заявляемому изобретению является теплоутилизатор (патент РФ №2323384, F22B 1/18 от 30.08.2006), содержащий систему теплообменников (поверхностного, контактного типа, водовоздушный, водо-водяной, газо-газовый), каплеуловитель, газо-газовый теплообменник, включенный по схеме прямотока, газоходы, трубопроводы, насос, датчики температуры, клапаны-регуляторы. По ходу движения оборотной воды контактного теплообменника последовательно расположены водо-водяной теплообменник и водовоздушный теплообменник с обводным каналом по ходу движения воздуха.

Способ работы теплоутилизатора (патент РФ №2323384, F22B 1/18 от 30.08.2006) заключается в том, что уходящие газы по газоходу поступают на вход газо-газового теплообменника, последовательно проходя три его секции, затем на вход контактного теплообменника, где, проходя через насадку, омываемую оборотной водой, охлаждаются ниже точки росы, отдавая явное и скрытое тепло оборотной воде. Далее охлажденные и влажные газы освобождаются от большей части унесенной потоком жидкой воды в каплеуловителе, нагреваются и подсушиваются, по меньшей мере, в одной секции газогазового теплообменника, дымососом направляются в трубу и выбрасываются в атмосферу. Одновременно нагретая оборотная вода из поддона контактного теплообменника насосом подается в водо-водяной теплообменник, где нагревает холодную воду из трубопровода. Нагретая в теплообменнике вода поступает на нужды технологического и бытового горячего водоснабжения или в низкотемпературный отопительный контур. Далее оборотная вода поступает в водовоздушный теплообменник, нагревает, по меньшей мере, часть дутьевого воздуха, поступающего из-за пределов помещения по воздуховоду, охлаждаясь до минимально возможной температуры, и поступает в контактный теплообменник через водораспределитель, где отбирает тепло от газов, попутно промывая их от взвешенных частиц, и поглощает часть оксидов азота и серы. Нагретый воздух из теплообменника дутьевым вентилятором подается в штатный воздухоподогреватель или непосредственно в топку. Оборотная вода по необходимости фильтруется и обрабатывается известными способами.

Недостатками данного прототипа являются: сложность системы регулирования, применение большого количества дополнительного оборудования, трубопроводов, газовоздухопроводов, низкая степень осушения уходящих дымовых газов в осенне-весенний и зимний периоды, требующая значительного последующего их нагрева, что снижает эффективность работы установки в осенне-весенний и зимний периоды.

Технический результат

Техническим результатом заявляемого изобретения является:

- повышение эффективности использования низкопотенциального тепла конденсации водяных паров, содержащихся в дымовых газах, для нагрева всех теплоносителей, участвующих в тепловом балансе котельной установки;

- увеличение степени осушения уходящих дымовых газов в осенне-весенний и зимний периоды;

- повышение коэффициента теплопередачи в теплоутилизаторе и компенсация аэродинамических потерь, связанных с установкой теплоутилизатора с высокоразвитой поверхность нагрева и многоходовой противоточной схеме движения нагреваемого теплоносителя, по отношению к уходящим дымовым газам;

- повышение степени заводской готовности теплоутилизатора, что приводит к упрощению технологии утилизации тепла и снижению затрат на монтажные и пусконаладочные работы.

Сущность изобретения

Названный выше технический результат достигается при осуществлении заявленного способа утилизации тепла и осушения дымовых газов, согласно которому уходящие дымовые газы за счет охлаждения исходных дымовых газов и конденсации водяных паров по схеме противотока без регулирования расхода газов нагревают воздух и воду, которые используются для отопления и покрытия потребности процесса горения. Причем осушение дымовых газов производится в системе газоводяных теплообменников теплоутилизатора, где один теплообменник теплоутилизатора выполнен выносным и установлен на входе, по ходу движения воздуха, калорифера приточной вентиляции котельной и работает как его первая ступень. Теплоносителем по этому контуру является незамерзающая водосодержащая жидкость. При этом, последний по ходу дымовых газов теплообменник работает в паре с выносным так, что в зависимости от температуры наружного воздуха меняется температура наружной поверхности последнего по ходу дымовых газов теплообменника теплоутилизатора и степень осушения уходящих дымовых газов (предпочтительно в осенне-весенний и зимний периоды), что приводит к саморегулируемости процесса.

Также заявлена установка для осуществления указанного выше способа утилизации тепла и осушения дымовых газов, которая содержит, систему газоводяных теплообменников, напорный вентилятор, газоходы, щелевой эжектор, трубопроводы и насос. В целях увеличения скорости омывания дымовыми газами поверхностей нагрева газоводяных теплообменников теплоутилизатора и увеличения коэффициента теплопередачи предлагается выполнять установку таким образом, что уходящие дымовые газы в установке теплоутилизатора после прохождения их через систему теплообменников будут разделяться на два потока, большой и малый. Причем в целях увеличения динамического напора малого потока установка содержит напорный вентилятор, после прохождения которого малый поток увеличивает свой динамический напор и поступает в сопло щелевого эжектора, где в щелевом эжекторе большой и малый потоки смешиваются, что приводит к увеличению динамического напора общего потока, одновременно решается техническая задача компенсации аэродинамических потерь на сопротивление уходящих дымовых газов в теплоутилизаторе и потери самотяги в дымовой трубе в результате снижения температуры уходящих газов.

При этом конструктивная компоновка установки теплоутилизатора выполнена одним изделием, позволяющим устанавливать его над или под газоходом путем врезки в существующий газоход, а байпас уходящих дымовых газов и его регулирование производится непосредственно в установке теплоутилизатора.

В целях регулирования соотношения большого/малого потока дымовых газов в установке теплоутилизатора может быть установлена регулировочная направляющая пластина.

В целях предотвращения ледообразования на наружных поверхностях последнего по ходу движения газов теплообменника теплоутилизатора на контуре теплоносителя предпочтительна установка линии рециркуляции, которая включается после достижения теплоносителем (незамерзающей водосодержащей жидкостью) критической температуры.

Последний по ходу движения газов теплообменник теплоутилизатора рекомендуется выполнять с возможностью временного отключения от выносной секции, слива из нее водосодержащей незамерзающей жидкости и переключения ее на параллельный подогрев воды совместно со вторым или первым теплообменником, которые могут работать как в параллельном, так и в последовательном режиме, а также и самостоятельно каждый по отдельному контуру.

Шибер на линии байпаса дымовых газов может быть выполнен из двух частей разной площади живого сечения, где при его открытии сначала открывается меньшая часть, а потом большая.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется далее более подробно на конкретных примерах его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

- на фиг.1 - устройство, схема работы теплоутилизатора и осушителя дымовых газов,

- на фиг.2 - сечение А-А устройства теплоутилизатора и осушителя дымовых газов.

Осуществление изобретения

Предлагаемое устройство теплоутилизатора уходящих дымовых газов схематично изображено на фиг.1 и 2. Особенности различного конструктивного исполнения теплоутилизатора позволяют устанавливать его как над газоходом, так и под ним, а поставка на монтажную площадку может осуществляться одним блоком полной заводской готовности.

Устройство работает следующим образом. В целях эффективности теплообмена, длительной и надежной работы теплообменники теплоутилизатора выполнены из оребренных коррозионно-стойких металлических труб, расположенных горизонтально в 2-4 ряда в каждом теплообменнике, по ходу движения газов, причем ряды расположены вертикально.

Уходящие дымовые газы из хвостовой части котла по газоходу 1 (см. фиг.1) через шибер 2 поступают во входной патрубок 3 теплоутилизатра, проходят через три теплообменника 4-6, где происходит значительная утилизация тепла уходящих газов за счет нагрева циркулирующей воды и незамерзающей водосодержащей жидкости. Основная часть утилизированной теплоты уходящих дымовых газов приходится на скрытую теплоту парообразования при конденсации водяных паров на наружных поверхностях теплообменников, где образовавшийся конденсат стекает в сборник конденсата 7 и выводится через гидрозатвор по трубопроводу 8 за пределы теплоутилизатора. При этом скорость уходящих дымовых газов, проходящих через теплообменники, выбирается с таким расчетом, чтобы не было уноса капель конденсата за пределы последнего теплообменника. За теплообменниками в патрубках 9, 10 охлажденные и осушенные дымовые газы разделяются на два потока: большой и малый, при этом регулирование соотношения большой/малый поток осуществляется регулировочной пластиной 11.

Малый поток после разделения поступает в выходной патрубок малого потока 9 и поступает в напорный вентилятор 12 и, значительно увеличив свой динамический напор, поступает в щелевое сопло эжектора 13. Большой поток поступает в выходной патрубок 10 и в камеру смешения щелевого эжектор 14, в котором также увеличивается его динамический напор. В щелевом эжекторе 14 оба потока смешиваются, и, за счет увеличения их динамического напора реализуется техническая задача увеличения скорости дымовых газов в теплоутилизаторе и компенсация аэродинамических потерь уходящих дымовых газов в теплоутилизаторе и потери самотяги в дымовой трубе.

В целях регулирования расхода (пропуска) части уходящих дымовых газов мимо теплоутилизатора, в т.ч. и для полного его отключения, во врезном газоходе установлен шибер байпаса 15, который помимо основной заслонки 16 имеет и независимую регулировочную заслонку 17.

Для решения задачи осушения уходящих дымовых газов и сведения образования конденсата в газоходах и дымовой трубе до допустимых значений в тепловой схеме теплоутилизатора предусмотрен выносной теплообменник 18, который включен в тепловую схему калорифера приточной вентиляции 19 как ее первая ступень. Выносной теплообменник 18 работает в паре с последним теплообменником теплоутилизатора 6, где за счет работы циркуляционного насоса 20 по его контуру циркулирует незамерзающая жидкость. Таким образом, реализуется одна из основных целей предлагаемого устройства - обеспечение саморегулирования процесса осушения уходящих дымовых газов в зависимости от температуры наружного воздуха. В тепловой схеме теплоутилизатора, на линии рециркуляции незамерзающей жидкости по контуру выход/вход последнего теплообменника, установлен насос 21, который включается в случае достижения критической температуры незамерзающей водосодержащей жидкости. За счет утилизированного тепла уходящих дымовых газов дополнительно подогретый воздух в приточной вентиляции участвует в тепловом балансе котельной установки как полезно используемое тепло, тем самым повышая КПД котельной установки. Со стороны воды и незамерзающей водосодержащей жидкости предусмотрена группа вентилей, которая позволяет трем теплообменникам теплоутилизатора применять различные схемы включения по контурам (параллельная, последовательная, параллельно-последовательная), а также возможность отключения выносного теплообменника в летний период и слива незамерзающего теплоносителя из последнего теплообменника и включения его в тепловую схему подогрева воды. Шибера 2 предназначены для полного отключения теплоутилизатора от газохода.

Следует указать, что работа предлагаемого устройства возможна лишь при сжигании природного газа или сжиженного газа. При сжигании мазута, в случае перехода на резервное топливо, теплоутилизатор должен быть отключен со стороны уходящих дымовых газов.

Заявленное устройство обладает следующими важными характеристиками:

- заявленный способ обеспечивают повышение эффективности теплообмена в теплоутилизаторе и саморегулирование процесса осушения уходящих ДГ в зависимости от температуры наружного воздуха;

- предлагаемая установка позволяет увеличить скорость омывания дымовыми газами (далее по тексту ДГ) поверхностей нагрева газоводяных теплообменников теплоутилизатора и увеличить коэффициент теплопередачи, одновременно решается техническая задача компенсации аэродинамических потерь на сопротивление уходящих дымовых газов в теплоутилизаторе и потери самотяги в дымовой трубе в результате снижения температуры уходящих газов;

- при выполнении теплообменников теплоутилизатора из оребренных коррозионно-стойких металлических труб, расположенных горизонтально в 2-4 ряда в каждом теплообменнике по ходу газов, и расположении ребер (рядов) вертикально, нагреваемый теплоноситель движется по 2- или 3-ходовой схеме, по ходу ДГ, в результате чего повышается эффективность теплообмена;

- система теплообменников позволяет подключать их по 2- или 3-контурной схеме нагревания теплоносителя, где один или два контура работают на нагрев воды по последовательной или параллельной схеме, в зависимости от потребности (нагрев сетевой воды, подпиточной после ХВО, ГВС),

- эффективность работы теплоутилизатора и степень осушения ДГ повышается с понижением температура наружного воздуха, а дополнительно нагретый воздух в приточной вентиляции участвует в общем тепловом балансе котельной как полезно используемое тепло, так как воздух для сжигания газа обычно берется непосредственно из помещения котельной. Подогретый воздух также необходим и для осуществления воздухообмена в помещении котельных по требованиям санитарных норм и правил безопасной эксплуатации газоиспользующих установок;

- при достаточно низких температурах наружного воздуха, в целях предотвращения ледообразования на наружных поверхностях последнего по ходу ДГ теплообменника теплоутилизатора, на контуре теплоносителя установлена линия рециркуляции, которая включается после достижения критической температуры незамерзающей водосодержащей жидкости (критическая температура определяется в процессе наладки);

- в летний период при высокой температуре наружного воздуха третий (последний по ходу ДГ) теплообменник теплоутилизатора имеет возможность временного отключения от выносной секции, слива из нее незамерзающей водосодержащей жидкости и переключения ее на последовательный подогрев воды совместно со вторым или первым теплообменником или отдельным контуром подогрева воды;

- задача повышения степени заводской готовности достигается различной конструктивной компоновкой и организацией байпаса в теплоутилизаторе, позволяющей устанавливать его над или под газоходам путем врезки в газоход.

1. Способ утилизации тепла и осушения уходящих дымовых газов, согласно которому уходящие дымовые газы в теплообменниках за счет охлаждения исходных дымовых газов и конденсации водяных паров по схеме противотока без регулирования расхода газов нагревают воздух и воду, которые используются для отопления и покрытия потребности процесса горения, отличающийся тем, что осушение дымовых газов производится в системе газоводяных теплообменников теплоутилизатора, где один теплообменник теплоутилизатора выполнен выносным и установлен на входе, по ходу воздуха, калорифера приточной вентиляции котельной и работает как его первая ступень, причем теплоносителем по этому контуру является незамерзающая водосодержащая жидкость, а последний по ходу дымовых газов теплообменник работает в паре с выносным так, что в зависимости от температуры наружного воздуха меняется температура наружной поверхности последнего по ходу дымовых газов теплообменника теплоутилизатора и степень осушения уходящих дымовых газов.

2. Установка для утилизации тепла и осушения дымовых газов, содержащая теплообменники, напорный вентилятор, газоходы, щелевой эжектор, трубопроводы и насос, отличающаяся тем, что в установке теплоутилизатора после прохождения через теплообменники поток дымовых газов разделяется на два потока: большой и малый, где на малом потоке установка содержит напорный вентилятор, после прохождения которого малый поток увеличивает свой динамический напор и поступает в сопло щелевого эжектора, где большой и малый потоки смешиваются.

3. Установка для утилизации тепла и осушения дымовых газов по п.2, отличающаяся тем, что выполнена одним изделием, позволяющим установить ее над или под газоходом путем врезки в существующий газоход, а байпас уходящих дымовых газов и его регулирование производится непосредственно в установке теплоутилизатора.

4. Установка для утилизации тепла и осушения дымовых газов по п.2, отличающаяся тем, что в установке теплоутилизатора имеется регулировочная направляющая пластина.

5. Установка для утилизации тепла и осушения дымовых газов по п.2, отличающаяся тем, что на контуре теплоносителя установлена линия рециркуляции, которая включается после достижения критической температуры теплоносителя.

6. Установка для утилизации тепла и осушения дымовых газов по п.2, отличающаяся тем, что последний по ходу движения газов теплообменник теплоутилизатора выполнен с возможностью временного отключения от выносной секции, слива из нее незамерзающей жидкости и переключения ее на параллельный подогрев воды совместно со вторым или первым теплообменником, которые могут работать как в параллельном, так и в последовательном режиме, а также и самостоятельно каждый по отдельному контуру.

7. Установка для утилизации тепла и осушения дымовых газов по п.2, отличающаяся тем, что шибер на линии байпаса дымовых газов состоит из двух частей разной площади живого сечения, где при его открытии сначала открывается меньшая часть, а потом большая.

Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано в котельных ТЭЦ, работающих на твердом малосернистом топливе повышенной влажности, например торфе.

Теплообменник для охлаждения горячих газов и теплообменная система // 2552623

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.

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.