RU2045696C1

RU2045696C1 - System of recovery of waste heat of combustion products

Info

Publication number: RU2045696C1
Authority: RU
Inventors: Борис Алексеевич Зимин
Original assignee: Борис Алексеевич Зимин
Priority date: 1991-12-04
Filing date: 1991-12-04
Publication date: 1995-10-10

Abstract

FIELD: waste heat recovery systems. SUBSTANCE: system has gas duct 2 connected to heat generator 1 and stack 3; contact heat exchanger 4 and condenser 5 with heating passage 6 is installed in way of gas flow; heating passage 6 is in communication with return pipe line of heat consumer 14 at the inlet; heat consumer 14 is in communication in its turn with condensate receiver 18 brought in communication with spraying device 7 through pump 21; spraying device 7 is arranged in gas duct 2 after condenser 5; system is provided with ejector 22 whose suction branch pipe is brought in communication with gas duct 2; ejector working water supply and discharge branch pipes are brought in communication respectively with condensate receiver 18 and return pipe line of heat consumer 14 through pump 21. EFFECT: enhanced reliability. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для отопления и (или) горячего водоснабжения жилых и общественных зданий. The invention relates to a power system and can be used for heating and (or) hot water supply of residential and public buildings.

Кроме того, изобретение может быть использовано в качестве установки для термического обессоливания воды (для получения конденсата, который можно использовать для питания котлов высокого давления на тепловых электростанциях вместо химически обессоленной воды), а также в качестве передвижной отопительной установки, могущей быть использованной для безреагентной химической очистки домовых тепловых сетей от накипи. In addition, the invention can be used as a unit for thermal desalination of water (to produce condensate, which can be used to power high-pressure boilers in thermal power plants instead of chemically demineralized water), and also as a mobile heating unit that can be used for non-reagent chemical descaling of domestic heating networks.

Изобретение может быть использовано также в качестве установки для химической безреагентной отмывки водогрейных и паровых котлов и теплообменных аппаратов. The invention can also be used as an installation for chemical reagentless washing of hot water and steam boilers and heat exchangers.

Цель изобретения повышение экономичности и эффективности использования топлива, надежности системы путем удаления накипи конденсатом, насыщенным углекислотой, а также защита окружающей среды путем отказа от химических реактивов при промывке котлов и теплообменников от накипи (слив отработанных химреактивов загрязняет окружающую сpеду). The purpose of the invention is to increase the economy and efficiency of fuel use, the reliability of the system by removing scale from condensate saturated with carbon dioxide, as well as protecting the environment by refusing chemicals when washing boilers and heat exchangers from scale (draining of spent chemicals pollutes the environment).

Система содержит теплогенератор 1, в качестве которого может быть использована специально предназначенная для этой системы топка с топливопроводом, горелочным устройством, дутьевым вентилятором или агрегат, выполняющий самостоятельную функцию, например паровой или водогрейный котел, технологическая печь и т. п. газоход отработанных газов которого является источником нагретых продуктов сгорания. Газоход 2 соединяет теплогенератор 1 с дымовой трубой 3, и на этом газоходе последовательно установлены контактный теплообменник 4, конденсатор 5 с нагреваемым трактом 6, соединенным на выводе с потребителем тепла, разбрызгивающее устройство 7 (при необходимости и устройство 7а) и вентилятор 8, который может быть установлен в любом месте газохода (или его может не быть совсем, если газоход находится под избыточным давлением, создаваемым дутьевым вентилятором теплогенератора). The system contains a heat generator 1, which can be used specifically designed for this system furnace with a fuel pipe, burner, blower fan or unit that performs an independent function, such as a steam or hot water boiler, technological furnace, etc. whose exhaust gas duct is source of heated combustion products. The gas duct 2 connects the heat generator 1 to the chimney 3, and a contact heat exchanger 4, a condenser 5 with a heated path 6 connected at the output to the heat consumer, a spray device 7 (if necessary, device 7a) and a fan 8, which can be installed anywhere in the flue (or it may not be at all if the flue is under excess pressure created by the blower fan of the heat generator).

Контактный теплообменник имеет емкость для воды, трубу 9 для пополнения емкости водой, трубу 10 для слива воды, циркуляционный насос 11, циркуляционный трубопровод 12 и контактную камеру 13 (циркуляционного насоса 11, трубопровода 12 может не быть, если контактный теплообменник выполнен барботажного типа, т.е. если часть газохода 2 погружена в воду, т.е. расположена ниже уровня воды в баке 4 и имеет барботажное устройство). Через конденсатор 5 проходит нагревательный тракт 6, соединенный на выходе с потребителем тепла, если потребителем тепла является отопительная система, то имеется и обратный сетевой трубопровод 14, циркуляционный насос 15 и подпиточный трубопровод 16.Если потребитель тепла потребляет всю нагретую воду, то трубопровод 14 отсутствует, а трубопровод 16 является подающим трубопроводом воды. Конденсатор 5 соединен сливной трубой 17 со сборником конденсата 18, в разрез которой может быть установлен охладителть конденсата 19. Труба 20 служит для слива излишков конденсата и для дальнейшего его использования. Насос 21 служит для подачи конденсата в газоход 2 через разбрызгивающее устройство 7 посредством трубы 29. Этот же насос 21 служит для подачи конденсата, используемого в качестве рабочей воды, в водоструйный эжектор 22. При этом нагнетательный трубопровод насоса соединен с подающим трубопроводом рабочей воды 23 эжектора 22, а всасывающий трубопровод насоса 21 соединен с отводящим (нагнетательным) трубопроводом 24 эжектора 22. Труба 25 связывает всасывающий патрубок эжектора 22 с газоходом 2. Трубопровод 26 закольцовывает нагревательный тракт 6 помимо потребителя при его промывке, а трубопровод 27 служит для сбрасывания воды в канализацию при промывке. Трубопровод 28 служит для слива конденсата (при необходимости) в бак 4 контактного теплообменника. 30 шибер перед трубой 3. The contact heat exchanger has a water tank, a pipe 9 for replenishing the tank with water, a pipe 10 for draining water, a circulation pump 11, a circulation pipe 12 and a contact chamber 13 (circulation pump 11, pipe 12 may not exist if the contact heat exchanger is bubble type, t .e. if part of the duct 2 is immersed in water, i.e. located below the water level in tank 4 and has a bubbler device). A heating path 6 passes through the condenser 5, connected at the outlet to the heat consumer, if the heat consumer is a heating system, then there is a return network pipe 14, a circulation pump 15 and a make-up pipe 16. If the heat consumer consumes all heated water, then the pipe 14 is absent and conduit 16 is a water supply conduit. The condenser 5 is connected by a drain pipe 17 to a condensate collector 18, through which a condensate cooler 19 can be installed. The pipe 20 serves to drain excess condensate and for its further use. The pump 21 serves to supply condensate to the gas duct 2 through the spraying device 7 by means of a pipe 29. The same pump 21 serves to supply condensate, used as working water, to the water-jet ejector 22. In this case, the pump discharge pipe is connected to the supply pipe of the ejector working water 23 22, and the suction pipe of the pump 21 is connected to the outlet (discharge) pipe 24 of the ejector 22. The pipe 25 connects the suction pipe of the ejector 22 with the gas duct 2. The pipe 26 loopbacks the heating path 6 consumer when washing, and the pipe 27 serves to discharge water into the sewer during washing. The pipe 28 serves to drain the condensate (if necessary) into the tank 4 of the contact heat exchanger. 30 gate in front of the pipe 3.

Работа системы утилизации тепла продуктов сгорания осуществляется следующим образом. The system of heat recovery of combustion products is as follows.

Продукты сгорания топлива из теплогенератора 1 поступают в газоход 2 и по нему в контактный теплообменник 4, где продукты сгорания топлива контактируют с водой и охлаждаются до температуры кипения воды, а вода вскипает и частично испаряется. Парогазовая смесь поступает в холодильник 5, где пар конденсируется, конденсат сливается в сборник конденсата 18, а неконденсируемые газы с частью паров через газоход 2 поступают в дымовую трубу 3. Конденсат, проходя через охладитель конденсата 19, охлаждается и насосом 21 по трубе 29 подается в разбрызгивающее устройство 7, посредством которого разбрызгивается в газоходе 2, конденсируя остатки водяных паров, содержащихся в продуктах сгорания (в том числе и водяные пары, образованные при сгорании топлива). Если по трубе 16 в нагревательный тракт 6 подается химически необработанная вода, то постепенно в нем образуется накипь, которая ухудшает теплообмен. Для удаления этой накипи применяют способ химической очистки нагревательного тракта "безреагентный способ химической промывки", для чего открывают задвижку на трубе 26 и закрывают задвижки к потребителям тепла. Вода циркулирует по замкнутому контуру при помощи насоса 15. Часть воды сбрасывается в канализацию по трубе 27, а по трубе 16 производят пополнение системы конденсатом из бака 18. Конденсат, насыщенный углекислотой при прямом контакте с продуктами сгорания, быстро растворяет всю накипь, которая уходит в канализацию по трубе 27. Этим способом можно очистить не только нагревательный тракт 6, но и тепловую сеть потребителя, если закрыть задвижку на трубе 26, и тракт контактного теплообменника 4, если сливать конденсат по трубе 28 в емкость теплообменника 4, Подсасывание при помощи эжектора 22 продуктов сгорания, содержащих углекислоту, и нагнетание их в нагревательный тракт при промывке последнего способствует ускорению промывки тракта. The fuel combustion products from the heat generator 1 enter the gas duct 2 and through it to the contact heat exchanger 4, where the fuel combustion products are contacted with water and cooled to the boiling point of water, and the water boils and partially evaporates. The vapor-gas mixture enters the refrigerator 5, where the steam condenses, the condensate is discharged into the condensate collector 18, and non-condensable gases with part of the vapors pass through the chimney 2 into the chimney 3. The condensate passing through the condensate cooler 19 is cooled and pump 21 is supplied to a spray device 7, by means of which it is sprayed in the gas duct 2, condensing the remnants of water vapor contained in the combustion products (including water vapor generated by the combustion of fuel). If chemically untreated water is supplied through the pipe 16 to the heating path 6, then scale is gradually formed in it, which impairs heat transfer. To remove this scale, the method of chemical cleaning of the heating path "reagentless method of chemical washing" is used, for which they open the valve on the pipe 26 and close the valves to heat consumers. Water circulates in a closed circuit using pump 15. A part of the water is discharged into the sewer through pipe 27, and through pipe 16, the system is replenished with condensate from tank 18. Condensate saturated with carbon dioxide in direct contact with the combustion products quickly dissolves all the scale that goes into sewer through the pipe 27. In this way, it is possible to clean not only the heating path 6, but also the consumer’s heating network if you close the valve on the pipe 26 and the contact heat exchanger 4 if the condensate is drained through the pipe 28 into a heat exchange tank Ika 4, Suction with the aid of an ejector 22 of the products of combustion containing carbon dioxide, and forcing them into the heating path when washing the latter, helps to speed up the washing of the path.

На тепловых электростанциях, использующих для питания котлов обессоленную воду, изобретение можно использовать для получения обессоленной воды (конденсата) при одновременной утилизации продуктов сгорания, отработавших в паровых или в водогрейных котлах. Кроме того, изобретение можно использовать для безреагентной химической промывки пиковых водогрейных котлов. Для этого нагревательный тракт 6 подсоединяют к циркуляционной системе водогрейного котла (насосом 15 служит циркуляционный насос котла), наполняют систему котла конденсатом, насыщенным углекислотой, и промывают до полного разрушения отложений на стенках поверхностей нагрева. При этом часть конденсата сбрасывают (вместе с растворенной накипью) по трубе 27, одновременно пополняя систему по трубе 16. Включение в работу эжектора 22 способствует ускорению отмывки котла от накипи. Использовать предложенную систему для очистки от накипи котлов (водогрейных паровых) и теплообменников водонагревателей можно в любой водогрейной и паровой котельной. In thermal power plants that use demineralized water to power boilers, the invention can be used to produce demineralized water (condensate) while utilizing combustion products that have been exhausted in steam or hot water boilers. In addition, the invention can be used for chemical-free chemical washing of peak hot water boilers. To do this, the heating path 6 is connected to the circulation system of the boiler (the pump 15 is the circulation pump of the boiler), the boiler system is filled with carbon dioxide-saturated condensate, and washed until the deposits on the walls of the heating surfaces are completely destroyed. At the same time, part of the condensate is discharged (together with the dissolved scale) through the pipe 27, while replenishing the system through the pipe 16. The inclusion of the ejector 22 in operation facilitates the washing of the boiler from scale. It is possible to use the proposed system for descaling boilers (hot-water steam) and heat exchangers of water heaters in any hot-water and steam boiler-house.

Если предлагаемую систему выполнить мобильной, т.е. установить ее на колесную платформу, ее можно использовать для очистки от накипи домовых тепловых сетей. При этом теплогенератор должен работать на жидком топливе (печное топливо, соляровое масло). Ее можно использовать и в качестве передвижной отопительной установки. If the proposed system is mobile, i.e. install it on a wheeled platform, it can be used to descale house heating networks. In this case, the heat generator must run on liquid fuel (heating oil, solar oil). It can also be used as a mobile heating installation.

Размещение разбрызгивающего устройства в газоходе за конденсатором позволяет сконденсировать большее количество водяных паров из продуктов сгорания, за счет чего повышается эффективность использования топлива (повышается экономичность). Placing the spray device in the flue gas duct behind the condenser allows to condense a greater amount of water vapor from the combustion products, thereby increasing fuel efficiency (increasing efficiency).

Сообщение сборника конденсата через насос с нагревательным трактом конденсатора позволяет повысить надежность работы системы путем периодического удаления накипи при помощи конденсата, насыщенного углекислотой. Message condensate collector through the pump with the heating path of the condenser can improve the reliability of the system by periodically removing scale using condensate saturated with carbon dioxide.

Установка водоструйного эжектора, соединение его при помощи всасывающего патрубка с газоходом и соединение нагнетательного и всасывающего патрубков насоса соответственно с подводящим патрубком рабочей воды эжектора и отводящим патрубком позволяет повысить разрушения накипи углекислотой и скорость отмывки оборудования. The installation of a water-jet ejector, its connection with the suction pipe to the gas duct, and the connection of the discharge and suction pipes of the pump, respectively, with the supply pipe of the working water of the ejector and the discharge pipe can increase the destruction of carbon scale and the washing speed of the equipment.

Подсоединение к контактному теплообменнику-испарителю водоподводящей трубы от внешнего источника воды (т.е. замена конденсата на сырую воду в тракте теплообменника-испарителя) позволяет вырабатывать большое количество дополнительного конденсата (кроме конденсата, полученного от конденсации паров, получаемых при сгорании топлива). Connecting a water supply pipe to the contact heat exchanger-evaporator from an external water source (i.e. replacing the condensate with raw water in the path of the heat exchanger-evaporator) allows the generation of a large amount of additional condensate (except for condensate obtained from the condensation of vapors from the combustion of fuel).

Claims

1. SYSTEM OF DISPOSAL OF THE HEAT OF COMBUSTION PRODUCTS, comprising a flue connected respectively to a heat generator and a chimney with a contact heat exchanger and a condenser with a heated path connected in series to the inlet with a return pipe of the heat consumer and equipped with a condensate collector communicated through a spray pump device, characterized in that, in order to increase fuel economy and fuel efficiency, the spray device is placed in gas During the condenser.

2. The system according to claim 1, characterized in that, in order to increase the reliability of the system by descaling with a condensate saturated with carbon dioxide, the condensate collector is communicated with a heated condenser path through the pump.

3. The system according to claims 1 and 2, characterized in that it is equipped with an ejector, the suction pipe of which is in communication with the gas duct, and the inlet and outlet pipes of the working fluid of the ejector are communicated respectively through the aforementioned pump with a condensate collector and with a return pipe of the heat consumer.

4. The system according to claim 1, characterized in that, in order to increase the additional amount of water vapor condensate, the contact heat exchanger and the return pipe of the heat consumer are additionally connected to an external water source.