Переносной парогенераторный модуль с циркуляцией выхлопных газов

 

Переносной парогенераторный модуль с циркуляцией выхлопных газов. Может быть использован для получения пара или горячей воды путем съема тепла от выхлопных газов поршневых двигателей внутреннего сгорания различных технологических установок. Модуль содержит теплообменный аппарат вертикального типа, соединенный с ним насос и заслонку, оснащен системой автоматического управления, при этом модуль содержит насос, имеющий возможность регулирования подачи воды, а заслонка выполнена с возможностью направления потока выхлопных газов - в теплообменный аппарат или вне его. Новый технический результат, достигаемый заявленным парогенератором, заключается в возможности получения и пара, и горячей воды при снижении требований к качеству подводимой воды.

Полезная модель относится к общему машиностроению, в частности к конструкции переносного моноблочного парогенератора с циркуляцией выхлопных газов, и может быть использована для получения пара или горячей воды путем съема тепла от выхлопных газов поршневых двигателей внутреннего сгорания различных технологических установок.

Из уровня техники известна передвижная котельная установка (RU 21643, публ. 27.01.2002 г.) [1]. Установка содержит паровой котел, бак для питательной воды, водоподающий насос, трубопроводы для воды и пара с запорно-регулирующей арматурой. Получение горячей воды и пара производится в известной установке за счет сжигания топлива в горелочном устройстве, что энергозатратно и неэкологично.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является парогенератор принудительной циркуляции выхлопных газов GMT/EG (Инструкция по эксплуатации, GARIONI NAVAL, стр.1.0, 2.2, 3.2, 3.3, 3.5, 4.2, 4.3, 4.5, 5.2, 6.7, 7.7, 8.3, 2005 г., www.garioninaval.com) [2]. Парогенератор содержит теплообменный аппарат вертикального типа, поршневой насос, гибко соединенный с теплообменным аппаратом, заслонку дымохода, соединенную с теплообменным аппаратом, бак для питательной воды и сбора конденсата, патрубки подачи воды и отвода пара. Известный парогенератор оснащен системой автоматического управления. Теплопередающая поверхность теплообменного аппарата выполнена из змеевиковых трубок.

Технологические возможности известного парогенератора ограничены получением пара. Конструкция известного парогенератора позволяет регулировать температуру получаемого пара только путем изменения количества выхлопных газов, подаваемых в теплообменный аппарат, при этом заслонка дымохода позволяет частично или полностью перекрывать подачу выхлопных газов с целью предохранения пара и змеевика от перегрева. Кроме того, в процессе работы на внутренней поверхности трубок теплообменного аппарата образуются отложения, вызванные наличием солей и механических примесей в подводимой воде. В связи с тем, что трубки теплообменника имеют форму змеевика, их очистка затруднена и связана с заполнением теплообменного аппарата специальными растворами кислот. В связи с этим, для увеличения интервалов времени между очистками теплообменного аппарата, предусмотрена предварительная подготовка воды, включающая ее фильтрацию и смягчение.

Задача настоящего технического решения заключается в расширении технологических возможностей парогенератора и увеличении его эксплуатационной эффективности. Для решения поставленной задачи переносной парогенераторный модуль с циркуляцией выхлопных газов содержит теплообменный аппарат вертикального типа, соединенные с ним насос и заслонку, модуль оснащен системой автоматического управления, при этом насос имеет возможность регулирования подачи воды, а заслонка выполнена с возможностью изменения направления потока выхлопных газов - в теплообменный аппарат или вне его. Регулирование подачи воды насосом может осуществляться путем изменения частоты вращения его приводного вала в зависимости от требуемой температуры и агрегатного состояния воды. Система управления содержит математическую зависимость температуры от давления для насыщенного состояния воды, позволяющую определить ее агрегатное состояние. Теплопередающая поверхность теплообменного аппарата выполнена в виде пучка прямых труб.

В заявленном парогенераторе регулирование температуры нагреваемой воды осуществляется не только количеством подаваемых в теплообменный аппарат выхлопных газов, но, в основном, количеством и давлением подаваемой в него воды, что реализуется посредством насоса с регулируемой подачей в зависимости от требуемой температуры и агрегатного состояния воды. Это позволяет получать не только нужную температуру воды на выходе из модуля, но и изменять ее агрегатное состояние в зависимости от требований последующего технологического процесса (пар или жидкость), расширяя этим технологические возможности парогенератора. При этом, заслонка, которая в прототипе выполняет функцию регулирования подачи выхлопных газов в теплообменный аппарат, в заявленном парогенераторе направляет поток выхлопных газов либо в теплообменный аппарат, либо вне его в зависимости от технологических нужд потребителя. Использование в теплообменном аппарате пучка прямых труб упрощает очистку теплопередающей поверхности и тем самым позволяет исключить требования по чистоте и содержанию солей в подводимой воде, что повышает эксплуатационную эффективность модуля. Новый технический результат, достигаемый заявленным парогенератором, заключается в возможности получения и пара, и горячей воды при снижении требований к качеству подводимой воды.

Полезная модель иллюстрируется рисунками, где на фиг.1 изображена принципиальная схема заявленного парогенератора; на фиг.2 - конструкция заслонки; на фиг.3 - теплообменный аппарат. Парогенератор содержит теплообменный аппарат 1, соединенный с насосом 2 и с заслонкой 3. Насос 2 имеет возможность изменения подачи в зависимости от требуемой температуры и агрегатного состояния воды. Заслонка 3 имеет корпус 4, патрубок 5 для соединения с теплообменным аппаратом 1 и направления в него потока выхлопных газов, патрубок 6 - для направления потока выхлопных газов вне теплообменного аппарата на технологические нужды потребителя, патрубок 7 - для присоединения к двигателю внутреннего сгорания и забора выхлопных газов, поворотный запорный элемент 8, закрепленный на шарнире 9 и предназначенный для перекрытия патрубка 5 или 6. Подача воды осуществляется из емкости 10. Теплопередающая поверхность теплообменного аппарата выполнена в виде пучка прямых труб 11.

Парогенератор подключается к двигателю внутреннего сгорания, работающему на технологической установке, и включается нажатием кнопки «Пуск» на щите управления. При этом система управления переводит заслонку в положение, направляющее выхлопные газы в патрубок 5, далее в теплообменный аппарат 1, и запускает насос 2. После заполнения теплообменного аппарата водой и разогрева воды в верхней части теплообменного аппарата (датчик ДТ2, фиг.1) до заданной оператором температуры вода направляется к потребителю (открывается клапан КЭ1, фиг.1). Данный режим работы является основным (штатным) для рассматриваемого модуля.

В штатном режиме работы выхлопные газы от двигателя внутреннего сгорания подаются в патрубок 7 заслонки и далее в межтрубное пространство теплообменного аппарата 1, в его первый контур (не показан). В процессе движения по теплообменному аппарату температура выхлопных газов снижается за счет передачи тепловой энергии воде, которая движется внутри трубок, то есть во втором контуре (не показан). На выходе выхлопные газы имеют температуру не более +150°C. Подача воды во второй контур теплообменного аппарата осуществляется при помощи насоса 2. По мере движения по трубкам снизу вверх вода нагревается и далее поступает к потребителю через клапан КЭ1. В определенных режимах вода начинает кипеть и в этом случае потребителю поступает водяной пар.

При падении температуры жидкости на всасывании насоса 2 (датчик ДТ1, фиг.1) ниже 10°C включается режим подогрева воды. При этом отключается подача воды потребителю (закрывается клапан КЭ1) и вода направляется обратно в емкость 10 (открывается клапан КЭ2, фиг.1). В процессе подогрева температура воды (датчик ДТ2, фиг.1) удерживается на уровне 50°C за счет регулирования подачи насоса.

В алгоритм регулирования производительности насоса заложен контроль агрегатного состояния воды: жидкость или пар. Агрегатное состояние определяется при помощи показания датчика давления (ДД1, фиг.1). Если давление ДД1 превышает давление насыщения при текущей температуре (датчик ДТ2, фиг.1) на величину р, то вода имеет агрегатное состояние «пар». Если давление ДД1 меньше давления насыщения на величину р, то вода имеет агрегатное состояние «жидкость».

Регулирование температуры воды за теплообменным аппаратом (поддержание заданного значения) осуществляется путем регулирования подачи насоса. В случае, если температура воды (датчик ДТ2) снизилась на величину T ниже заданного оператором значения, осуществляется понижение подачи насоса. При увеличении температуры жидкости на величину T выше заданного значения, осуществляется повышение подачи насоса. При превышении температуры (датчик ДТ2) заданного значения на величину Т2 и при отсутствии возможности повышения производительности насоса осуществляется отключение подачи выхлопных в теплообменный аппарат.

Заявленный парогенератор может быть подключен к любому типу поршневых двигателей внутреннего сгорания различных технологических установок. Парогенератор не требует сжигания топлива, поэтому более экологичен и энергоэффективен по сравнению с переносными котельными, позволяет получать пар и горячую воду при снижении требований к качеству подводимой воды, то есть имеет расширенные технологические возможности и повышенную эксплуатационную эффективность по сравнению с прототипом.

1. Переносной парогенераторный модуль с принудительной циркуляцией выхлопных газов, содержащий теплообменный аппарат вертикального типа, соединенный с ним насос и заслонку, при этом модуль оснащен системой автоматического управления, отличающийся тем, что модуль содержит насос, имеющий возможность регулирования подачи воды, а заслонка выполнена с возможностью направления потока выхлопных газов - в теплообменный аппарат или вне его.

2. Парогенераторный модуль по п.1, отличающийся тем, что содержит насос с регулированием частоты вращения приводного вала в зависимости от требуемой температуры и агрегатного состояния воды.

3. Парогенераторный модуль по п.1, отличающийся тем, что система управления содержит математическую зависимость температуры от давления для насыщенного состояния воды, позволяющую определить ее агрегатное состояние.

4. Парогенераторный модуль по п.1, отличающийся тем, что теплопередающая поверхность теплообменного аппарата выполнена в виде пучка прямых труб.



 

Похожие патенты:

Проектирование и монтаж мини-модуля для систем напольного водяного отопления малых площадей частного дома относится к устройствам для изменения теплопередачи.
Наверх