СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ И СПОСОБ ЕЕ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
HEAT SUPPLY SYSTEM AND METHOD FOR OPERATION THEREOF

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для обеспечения тепловой энергией объектов и процессов промышленности.
Известна система теплоснабжения, содержащая теплогенератор, утилизационную установку, потребителя, прямую магистраль, по которой нагретая в теплогенераторе вода подается потребителю, обратную магистраль, по которой охлажденная вода транспортируется к теплогенератору, и обратный клапан. Утилизационная установка содержит испаритель, установленный в дымоходе теплогенератора и соединенный через сбросной клапан трубопроводом высокого давления с мембранным насосом. Мембранный насос установлен через два обратных клапана на обратной магистрали перед теплогенератором и соединен трубопроводом низкого давления с конденсатором. Конденсатор установлен на обратной магистрали перед мембранным насосом и соединен с испарителем трубопроводом возврата конденсата, на котором установлен с дополнительными обратными клапанами мембранный нагнетатель. Мембранный нагнетатель соединен через нагнетательный трубопровод с обратным клапаном и ударным узлом. Обратный клапан и ударный узел установлены на прямой магистрали. Утилизационная установка заполнена рабочим телом (RU, 2510465, МПК F01K 17/00, опубл. 27.03.2014).
Известен также способ организации работы системы теплоснабжения, включающий нагрев охлажденной обратной магистральной воды теплом, выработанным теплогенератором, предварительно подогретой в утилизационной установке сбросным низкотемпературным теплом уходящих газов теплогенератора. При утилизации низкотемпературного тепла уходящих газов в испарителе рабочее тело испаряют до определенного давления, подают импульсно через сбросной клапан образовавшийся при этом пар, в мембранный насос, расширяют пар в нем, с совершением работы по перекачиванию воды. Конденсируют пар в конденсаторе, отдавая тепло обратной магистральной воде, и возвращают конденсат рабочего тела в испаритель. Рабочее тело в испарителе находится под избыточным давлением, превышающим давление конденсации. Полученную механическую энергию в мембранном насосе используют для перекачивания магистральной воды к потребителям. При подаче воды в ударном узле генерируют гидравлический удар, энергию которого используют для работы мембранного нагнетателя, который перекачивает в испаритель конденсат рабочего тела (RU, 2510465, МПК F01K 17/00, опубл. 27.03.2014).
Недостатком известных решений является необходимость использования для возврата конденсата энергии гидравлических ударов, создаваемых ударным узлом, при этом соответственно высока сложность регулирования расхода конденсата. Использование конденсатора влечет за собой дополнительные тепловые потери в системе теплоснабжения. Использование мембранного нагнетателя (сетевого насоса) увеличивает эксплуатационные затраты системы.
Технический результат заключается в сокращении количества используемого оборудования и соответственно уменьшении тепловых потерь, в обеспечении возврата конденсата за счет гидростатических сил, а также в сокращении транспортировки теплоносителя за счет энергии пара рабочего тела при его непосредственном сбросе в трубопровод обратной воды.
Технический результат достигается тем, что система теплоснабжения промышленных объектов содержит теплогенератор, потребителя, прямую магистраль для подачи нагретой в теплогенераторе воды упомянутому объекту, обратную магистраль, для транспортирования охлажденной воды к теплогенератору, обратный клапан, испаритель с рабочим телом, установленный в дымоходе теплогенератора, сбросной клапан, трубопровод высокого давления, трубопровод возврата конденсата, дополнительные обратные клапаны, установленные на обратной магистрали. Система снабжена закрепленным на испарителе расширительным баком со сбросным клапаном, соединенным трубопроводом высокого давления с обратной магистралью на участке между дополнительными обратными клапанами, соединенным трубопроводом возврата конденсата через обратный клапан с испарителем.
Способ теплоснабжения промышленных объектов включает нагрев охлажденной воды из обратной магистрали теплом, выработанным теплогенератором, предварительно подогретой сбросным низкотемпературным теплом уходящих газов в дымоходе теплогенератора, испарение рабочего тела в испарителе до заданного давления при утилизации низкотемпературного тепла уходящих газов в дымоходе теплогенератора, импульсную подачу через сбросной клапан образовавшегося пара, расширение пара с совершением работы по перекачиванию воды конденсацию пара с отдачей тепла воде из обратной магистрали и возвращение конденсата рабочего тела в испаритель, в котором рабочее тело находится под избыточным давлением, превышающим давление конденсации. В качестве рабочего тела используют воду, пар которой аккумулируют в расширительном баке и подают в обратную магистраль с обеспечением вытеснения воды в теплогенератор и далее к потребителю. Конденсацию пара осуществляют при непосредственном контакте его с водой с обеспечением разрежения в обратной магистрали и подсоса вода от потребителя и возвращают конденсат за счет гидростатических сил с перекачиванием воды.
На чертеже представлена схема предлагаемой системы теплоснабжения промышленных объектов.
Система теплоснабжения промышленных объектов содержит теплогенератор 1, потребителя 2, прямую магистраль 3, по которой нагретая в теплогенераторе 1 вода подается потребителю 2, обратную магистраль 4, по которой охлажденная вода транспортируется к теплогенератору 1. На испарителе 5, установленном в дымоходе 6 теплогенератора 1, закреплен расширительный бак 7 со сбросным клапаном 8, соединенным трубопроводом высокого давления 9 с обратной магистралью 4 на участке между дополнительными обратными клапанами 10. Трубопровод высокого давления 9 соединяется трубопроводом возврата конденсата 11 через обратный клапан 12 с испарителем 5.
Способ осуществляется следующим образом. Происходит нагрев охлажденной обратной магистральной воды теплом, выработанным теплогенератором 1, предварительно подогретой сбросным низкотемпературным теплом уходящих газов теплогенератора 1. При утилизации низкотемпературного тепла уходящих газов в испарителе 5 воду испаряют до определенного давления. Образовавшийся при этом пар подают импульсно через сбросной клапан 8. Расширяют пар, с совершением работы по перекачиванию воды, конденсируют пар, отдавая тепло обратной магистральной воде, и возвращают конденсат сетевой воды в испаритель 5. Вода в испарителе 5 находится под избыточным давлением, превышающим давление конденсации. Пар воды аккумулируют в расширительном баке 7 и падают в обратную магистраль 4, тем самым вода вытесняется в теплогенератор 1 и далее к потребителю 2. Конденсация пара происходит при непосредственном контакте с водой. При конденсации в обратной магистрали 4 происходит разрежение и подсасывается вода от потребителя 2. Возврат конденсата осуществляется за счет гидростатических сил, создаваемых системой теплоснабжения. Процесс перекачивания воды сопровождается импульсами гидравлических ударов при резкой конденсации пара.
По сравнению с известными решениями предлагаемое позволяет сократить количество используемого оборудования и соответственно уменьшить тепловые потери, обеспечить возврат конденсата за счет гидростатических сил, а также сократить транспортировку теплоносителя за счет энергии пара рабочего тела при его непосредственном сбросе в трубопровод обратной воды.