СИСТЕМА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА ОХЛАЖДАЮЩЕГО ВОЗДУХА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО АГРЕГАТА

Полезная модель относится к области энергосбережения, в частности, к устройствам для утилизации тепла воздуха, охлаждающего технологические агрегаты, а именно: компрессорные установки и другие технологические агрегаты.
Известна система утилизации теплоты выхлопных газов газомотомпрессоров, в которой теплоту утилизируют путем теплоснабжения теплиц, а также для подогрева топливного газа. (см. Шелковский Б.И., Патыченко А.С., Захаров В.П. Утилизация и использование вторичных энергоресурсов компрессорных станций., Москва., «Недра», 1991 г., стр.24-25, рис.8).
Недостатком данной системы является то, что не используется низкопотенциальное тепло охлаждающего компрессорную установку теплоносителя (например, воздуха), что значительно снижает эффективность использования вторичных энергоресурсов этой установки.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату к заявляемому изобретению является система воздушного теплоснабжения зданий компрессорных цехов компрессорных станций (КС) и индивидуальных укрытий газоперекачивающих агрегатов (ГПА) с электрическим и газотурбинным приводом, (см. Шелковский Б.И., Патыченко А.С., Захаров В.П. Утилизация и использование вторичных энергоресурсов компрессорных станций., Москва., «Недра», 1991 г., стр.59, рис.22).
Система работает следующим образом. В отопительный период теплый воздух от источника утилизированной теплоты - из системы охлаждения электродвигателя электроприводного агрегата или из утилизационного теплообменника, установленного на выхлопной шахте ГТУ, поступает в общий воздуховод. Затем теплый воздух, разделяясь на два потока, направляется в подводящие в отапливаемые помещения воздуховоды, например, машинный зал компрессорного цеха, а часть, например, в галерею нагнетателей, и нагревает их. Регулирование подачи теплого воздуха в помещения осуществляется посредством датчиков - реле температуры, соединенных с электроприводами задвижек.
Существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого технического решения, являются: контур воздушного охлаждения одного или более агрегата, образованный охлаждаемым элементом технологического агрегата, и воздуховодами подводящим охлаждающий и отводящим нагретый воздух, и устройство утилизации тепла нагретого воздуха в составе воздуховода, соединяющего отводящий нагретый воздух воздуховод контура охлаждения с установленным на нем регулятором расхода с устройством подачи нагретого воздуха потребителю тепла, снабженному датчиком температуры воздуха.
Недостатком прототипа является невозможность поддерживать положительную температуру на всасе охлаждаемого элемента технологического агрегата при минусовых температурах наружного воздуха, а также невозможность обеспечить необходимую температуру в отапливаемом помещении утилизируемым теплым воздухом в зимнее время года, и, кроме того, невозможность оптимизировать работу системы в зависимости от температуры наружного воздуха и у потребителя тепла, что снижает эффективность использования вторичных энергетических ресурсов и приводит к повышенному расходу топлива.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствовать систему для утилизации тепла охлаждающего воздуха технологических агрегатов путем расширения ее технологических возможностей за счет введения в нее новых звеньев, образующих комбинированную систему отопления производственных помещений, а именно: отопление утилизируемым теплом охлаждающего агрегат воздуха, а также за счет дополнительного обогрева производственных помещений путем включения в систему отопления водогрейного котла при минусовой температуре наружного воздуха. Это обеспечивает одновременное охлаждение технологического агрегата, утилизацию тепла охлаждающего воздуха и поддержание необходимой температуры в отапливаемом помещении, т.е. значительное энергосбережение в процессе охлаждения технологических агрегатов, а также бесперебойную работу устройства при минусовой температуре окружающей среды.
Поставленная задача решается тем, что система для утилизации тепла охлаждающего воздуха технологических агрегатов, содержащая контур воздушного охлаждения одного или более агрегата 1, образованный охлаждаемым элементом технологического агрегата, и воздуховодами подводящим охлаждающий 2 и отводящим 3 нагретый воздух, и устройство утилизации тепла нагретого воздуха в составе воздуховода 6, соединяющего отводящий 3 в атмосферу нагретый воздух воздуховод с установленным на нем регулятором 4 расхода нагретого воздуха, с устройством 30 подачи нагретого воздуха потребителю тепла 5, снабженному датчиком 17 температуры воздуха, согласно полезной модели, содержит датчик температуры наружного воздуха 23, причем датчики температуры наружного воздуха 23 и воздуха у потребителя тепла 17 электрическими связями соответственно 22 и 18 соединены с процессором 16, и контур водогрейного котла, состоящий из водогрейного котла 10, циркуляционного насоса 11, теплопроводов подачи 12 и отвода 29 нагретой воды к нагревательным приборам 13, установленным у потребителя тепла 5, при этом на трубопроводе 27 подвода топлива к водогрейному котлу 10 установлен регулятор расхода топлива 14, а воздухопровод 28 подачи воздуха на горение топлива соединен перемычкой 24 с отводящим 3 нагретый воздух воздухопроводом контура воздушного охлаждения, причем на ней установлен регулятор 25 расхода нагретого воздуха, подаваемого на горение в водогрейном котле, при этом на воздухопроводе 6 устройства утилизации установлен регулятор 7 расхода нагретого воздуха, подаваемого потребителю тепла 5, причем подводящий 2 охлаждающий воздух и отводящий 3 нагретый воздух в атмосферу воздухопроводы контура охлаждения соединены перемычкой 8 с установленным на ней регулятором 9 расхода воздуха, подаваемого на всас охлаждаемого элемента, при этом регуляторы 14 расхода топлива, подаваемого на горение в водогрейный котел, 25 расхода нагретого воздуха, подаваемого на горение в водогрейный котел, 7 расхода нагретого воздуха, подаваемого потребителю тепла 5, 9 расхода нагретого воздуха, подаваемого на всас охлаждаемого элемента технологического агрегата, и 4 расхода нагретого воздуха, отводимого в атмосферу, электрическими связями соответственно 15, 26, 20, 21 и 19 соединены с процессором 16.
Причинно-следственная связь между существенными признаками заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.
Включение в состав системы контура водогрейного котла создает комбинированное отопление производственных помещений, а именно: отопление утилизируемым теплом охлаждающего агрегат воздуха, а также за счет дополнительного обогрева производственных помещений путем включения в систему отопления водогрейного котла при минусовой температуре наружного воздуха.
Снабжение системы датчиком температуры наружного воздуха, а также соединение подводящего охлаждающий воздух и отводящего нагретый воздух в атмосферу трубопроводов контура воздушного охлаждения перемычкой с установленным на ней регулятором расхода обеспечивает технологическое требование, при котором осуществляется охлаждение технологического агрегата при минусовых температурах наружного воздуха, а именно: при уменьшении температуры наружного воздуха, контролируемой датчиком температуры, до минусовой, подачу на всас охлаждающего элемента технологического агрегата охлаждающего воздуха с положительной температурой за счет подачи части нагретого воздуха по перемычке.
Установка на трубопроводе 27 подвода топлива к водогрейному котлу 10 регулятора 14 расхода топлива, который в зависимости от температуры в отапливаемом помещении и температуры наружного воздуха изменяет расход топлива на подогрев воды в котле, обеспечивает оптимальное регулирование расхода природного газа и, соответственно, экономию топлива.
Соединение трубопровода 28 подачи воздуха на горение топлива перемычкой 24 с отводящим 3 нагретый воздух трубопроводом обеспечивает подачу части горячего воздуха на горение в водогрейном котле, т.е. обеспечивает дополнительную утилизацию тепла технологического агрегата.
Установка регулятора 4 расхода воздуха на отводящем 3 воздухопроводе контура охлаждения обеспечивает отвод избыточного тепла по отводящему воздухопроводу за пределы помещения при повышении температуры в отапливаемом помещении.
Соединение трех контуров системой автоматического управления на базе микропроцессорной техники позволяет корректировать их работу в наиболее экономичном режиме с максимальным использованием утилизируемого тепла.
Контроль температуры наружного воздуха, а также температуры воздуха у потребителя позволяет корректировать расход газа в водогрейном котле путем воздействия на регулятор 14 расхода газа в водогрейном котле, а также корректировать подачу нагретого воздуха на горение топлива в водогрейном котле путем воздействия на регулятор 25 расхода нагретого воздуха.
Подача части нагретого воздуха из контура охлаждения агрегата на горение топлива в водогрейный котел обеспечивает дополнительную утилизацию тепла технологического агрегата и, соответственно, экономию топлива.
Таким образом, система обеспечивает одновременно охлаждение технологического агрегата и утилизацию тепла охлаждающего воздуха, т.е. значительное энергосбережение в процессе охлаждения технологических агрегатов.
Система для утилизации тепла охлаждающего воздуха технологических агрегатов представлена на фиг.1.
Система для утилизации тепла охлаждающего воздуха технологических агрегатов содержит контур воздушного охлаждения одного или более агрегата 1, образованный охлаждаемым элементом технологического агрегата, и воздуховодами подводящим охлаждающий 2 и отводящим нагретый 3 воздух в атмосферу, и устройство утилизации тепла нагретого воздуха в составе воздуховода 6, соединяющего отводящий 3 воздуховод контура охлаждения с установленным на нем регулятором 4 расхода нагретого воздуха с устройством 30 подачи воздуха потребителю тепла 5, снабженному датчиком 17 температуры воздуха. Дополнительно система содержит контур водогрейного котла, состоящий из водогрейного котла 10, циркуляционного насоса 11, теплопроводов подачи 12 и отвода 29 нагретой воды к нагревательным приборам 13 потребителя тепла 5, причем на трубопроводе 27 подвода топлива к водогрейному котлу 10 установлен регулятор 14 расхода топлива, который электрической связью 15 соединен с процессором 16, соединенным электрическими связями 18 с датчиком температуры 17, установленным у потребителя тепла. Система также содержит датчик температуры наружного воздуха 23, причем датчики температуры наружного воздуха 23 и воздуха у потребителей тепла 17 электрическими связями, соответственно 22 и 18, соединены с процессором 16.
Воздухопровод 28 подачи воздуха на горение топлива соединен перемычкой 24 с отводящим 3 нагретый воздух в атмосферу воздухопроводом контура охлаждения, причем на ней установлен регулятор 25 расхода воздуха, который подается на горение в водогрейный котел, электрической связью 26 соединенный с процессором 16, при этом на подводящем воздухопроводе 6 контура утилизации установлен регулятор 7 расхода нагретого воздуха, электрической связью 20 соединенный с процессором 16.
При этом подводящий 2 и отводящий 3 воздухопроводы контура охлаждения агрегата 1 соединены перемычкой 8 с установленным на ней регулятором 9 расхода нагретого воздуха, который подается на всас охлаждаемого элемента технологического агрегата, причем регулятор расхода 9 электрической связью 21 соединен с процессором 16, соединенным с датчиком температуры наружного воздуха 23 электрической связью 22. При этом установленный на отводящем 3 нагретый воздух в атмосферу воздухопроводе контура воздушного охлаждения регулятор расхода 4 нагретого воздуха, который выводится в атмосферу, электрической связью 19 соединен с процессором 16.
Система для утилизации тепла охлаждающего теплоносителя технологических агрегатов работает следующим образом.
Воздух, охлаждающий охлаждаемый элемент технологического агрегата 1 с температурой, равной температуре наружного воздуха, по воздухопроводу 2, подающему охлаждающий воздух, подают в контур охлаждения охлаждаемого элемента, где он нагревается за счет тепла, выделяемого при работе технологического агрегата 1.
Нагретый воздух по воздухопроводу 6 подается потребителю тепла 5 - в отапливаемое помещение, где смешивается с воздухом этого помещения и обогревает его. Температуру в отапливаемом помещении контролируют датчиком температуры 17. При превышении температуры у потребителя свыше, например, 18°С-20°С регулятор 7 расхода нагретого воздуха, который подается на отопление потребителя тепла 5, перекрывает подачу нагретого воздуха в отапливаемое помещение и по отводящему 3 нагретый воздух в атмосферу трубопроводу, нагретый воздух отводят в атмосферу. При уменьшении температуры наружного воздуха, контролируемой датчиком температуры 23, до минусовой, часть нагретого воздуха по перемычке 8 подают на всас охлаждаемого элемента технологического агрегата. Таким образом обеспечивают технологическое требование - положительную температуру на всасе в охлаждаемый элемент при минусовых температурах наружного воздуха. Одновременно при помощи регулятора 7 расхода нагретого воздуха, который подается на всас охлаждаемого элемента технологического агрегата, уменьшается его подача в отапливаемое помещение 5.
Для обеспечения заданной температуры в отапливаемом помещении 5, контролируемой датчиком температуры 17, в работу включают водогрейный котел 10. Нагретая в нем до необходимой температуры вода циркуляционным насосом 11 по трубопроводу 12 подается в нагревательные приборы 13, поддерживая необходимую температуру в отапливаемом помещении 5. При этом часть нагретого воздуха из контура охлаждения охлаждаемого элемента технологического агрегата подают на горение топлива в водогрейный котел 10. При этом температуру воздуха в отапливаемом помещении 5 регулируют изменением расхода топлива, подаваемого на нагрев водогрейного котла 10, изменением расхода нагретого воздуха, подаваемого из контура охлаждения охлаждаемого элемента технологического агрегата на горение топлива в водогрейном котле, и изменением количества отводимого в атмосферу нагретого воздуха в зависимости от температур в отапливаемом помещении и наружного воздуха.
Таким образом, система обеспечивает одновременно охлаждение технологического агрегата и утилизацию тепла охлаждающего воздуха, т.е. значительное энергосбережение в процессе охлаждения технологических агрегатов.