Система водоподогрева автономной когенерационной установки
Решение относится к области теплоэнергетики - утилизации теплоты уходящих газов двигателей внутреннего сгорания котлов и печей, предназначено для подогрева воды. Предложено низкотемпературный теплообменник для утилизации тепла отходящих газов от высокотемпературного котла-утилизатора выполнить в виде герметичной камеры, образованной наружной стенкой дымовой трубы и теплоизолированным кожухом, в котором расположены патрубки подвода и отвода подогреваемой воды тангенциально стенкам камеры. При этом исключается загрязнение воды, снижается коррозия оборудования. 1 с.п. ф-лы, 1 илл.
Решение относится к области теплоэнергетики (утилизации теплоты уходящих газов двигателей внутреннего сгорания, котлов и печей), предназначено для подогрева воды.
При работе когенерационной установки, например, на основе газопоршневого агрегата ДГ98М, уходящие газы после утилизационного котла, имеющие температуру порядка 180°С (дальнейшее понижение температуры приводит к существенному росту массогабаритных показателей установки), поступают через газоход в дымовую трубу.
Известные теплофикационные водоподогреватели (экономайзеры) имеют конструкцию из ребристых труб или змеевиков и располагаются перед дымовой трубой, увеличивая массогабаритные показатели мини-ТЭЦ. // Справочник эксплуатационника газифицированных котельных / А.Я.Порецкий, P.P.Рыбаков, Е.Б.Столпнер и др. - Л.: Недра, 1988, стр.231. При этом тепловая энергия нагретых стенок стальной дымовой трубы не используется, а при высокой степени утилизации в них теплоты, когда температура уходящих газов в верхней части трубы становится меньше температуры точки росы, при низких значениях температуры окружающей среды имеет место замерзание выделяющегося водяного конденсата, образование ледяного нароста, и, как следствие, уменьшение проходного сечения.
В качестве прототипа принята система водоподогрева автономной когенерационной установки (см. пат. РФ на полезную модель №57426, F22B 33/18, опуб. 10.10.2006).
Система водоподогрева автономной когенерационной установки включает низкотемпературный теплообменник для утилизации теплоты отходящих газов от высокотемпературного котла-утилизатора с патрубками подвода и отвода нагреваемой воды в водосборник и газопроводом подвода греющего потока от котла-утилизатора к дымовой трубе, в которой теплообменник выполнен в виде трубки, заглушенной в верхней части и установленной вдоль оси дымовой трубы, с распыливающими отверстиями по ее высоте, расположенными кольцеобразно, равномерно по окружности и в шахматном порядке в соседних рядах, подвод нагреваемой воды к трубе осуществлен снизу, а водоотводящий патрубок к водосборнику выполнен в основании дымовой трубы.
Недостаток этой системы в том, что теплообменник является контактным, т.е. с непосредственным контактом горячих отходящих газов и нагреваемой воды. При этом имеют место загрязнение воды, что нежелательно, и коррозия оборудования. Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.
Решаемая задача - повышение экологичности системы и повышение ресурса оборудования.
Технический результат - исключение загрязнения воды и снижение коррозии оборудования.
Этот технический результат достигается тем, что в системе водоподогрева автономной когенерационной установки, включающей низкотемпературный теплообменник для утилизации тепла отходящих газов от высокотемпературного котла-утилизатора с патрубками подвода и отвода нагреваемой воды и газопроводом подвода греющего потока от котла-утилизатора к дымовой трубе, низкотемпературный теплообменник выполнен в виде расположенной выше газопровода подвода греющего потока герметичной камеры, образованной наружной стенкой дымовой трубы и соосно ей установленным теплоизолированным кожухом, состоящим из обечайки с верхней и нижней крышками, где патрубок подвода подогреваемой воды расположен в нижней части камеры тангенциально стенкам камеры, а патрубок отвода воды - в верхней части камеры, также тангенциально и диаметрально противоположно патрубку подвода воды.
Теплоизолированная снаружи герметичная камера позволяет эффективно отобрать тепло от стальной стенки трубы и сохранить его; тангенциальные патрубки подвода и отвода воды, расположенные соответственно снизу и сверху камеры диаметрально противоположно друг другу, позволяют максимально использовать подъемную силу нагреваемой воды и осуществить завихрение струи для интенсификации теплообмена. Исключен непосредственный контакт дымовых газов и нагреваемой воды. Камера играет роль низкотемпературного водогрейного котла-утилизатора.
Предлагаемая система водоподогрева приведена на чертеже: на фиг.1 - общий вид в разрезе, на фиг.2 - вид сверху. Система водоподогрева включает низкотемпературный теплообменник 1 для утилизации тепла отходящих газов от высокотемпературного котла-утилизатора (например, парового). Теплообменник 1 выполнен в виде герметичной камеры, расположенной выше газопровода 2 подвода греющего потока от высокотемпературного котла-утилизатора к дымовой трубе 3. Теплообменник 1 снабжен патрубком 4 подвода нагреваемой воды, который расположен в нижней части камеры тангенциально стенкам камеры. Камера имеет теплоизолированный (например, пенополиуретаном) кожух 5, состоящий из стальной обечайки, установленной соосно дымовой трубе, с верхней 6 и нижней 7 кольцевыми крышками, приваренными к дымовой трубе и обечайке кожуха. Патрубок 8 отвода нагретой воды расположен в верхней части камеры также тангенциально стенкам и диаметрально противоположно патрубку 4. Для
удаления из дымовой трубы образующегося конденсата в ее нижней части выполнен сливной патрубок 9.
Система водоподогрева работает следующим образом (на примере автономной когенерационной установки на основе газопоршневого агрегата ДГ98М).
Диаметр кожуха камеры Ду 500 (внутренний), диаметр дымовой трубы Ду 400 (высота приблизительно 15 м), диаметр подводящего газопровода Ду 300, диаметры патрубков подвода и отвода нагреваемой воды Ду 50, диаметр сливного патрубка Ду 25.
Нагреваемая вода поступает под избыточным давлением (приблизительно 0,2 МПа) в камеру, поток закручивается вокруг дымовой трубы 3, движется вверх и отводится тангенциально через патрубок 8 в емкость хранения. Температура отходящих газов на входе в дымовую трубу составляет приблизительно 180°С, на выходе 110°С, температура нагретой воды 70°С, воды на входе в теплообменник 60 С, расход воды приблизительно 9 м 3/ч.
Система водоподогрева автономной когенерационной установки, включающая низкотемпературный теплообменник для утилизации тепла отходящих газов от высокотемпературного котла-утилизатора с патрубками подвода и отвода нагреваемой воды и газопроводом подвода греющего потока от котла-утилизатора к дымовой трубе, отличающаяся тем, что низкотемпературный теплообменник выполнен в виде расположенной выше газопровода подвода греющего потока герметичной камеры, образованной наружной стенкой дымовой трубы и соосно ей установленным теплоизолированным кожухом, состоящим из обечайки с верхней и нижней крышками, патрубок подвода подогреваемой воды расположен в нижней части камеры тангенциально ее стенкам, а патрубок отвода воды - в верхней части камеры, также тангенциально стенкам и диаметрально противоположно патрубку подвода воды.
