МУЛЬТИСЕКЦИОННЫЙ БЛОК ОЧИСТКИ И УТИЛИЗАЦИИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ТЕПЛОГЕНЕРАТОРА АВТОНОМНОЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
MULTISECTION UNIT OF HEAT GENERATOR FUME GAS TREATMENT AND UTILISATION IN INDEPENDENT HEAT SUPPLY SYSTEM

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к теплоснабжению, и может быть использовано для очистки и утилизации тепла и конденсата дымовых газов теплогенераторов систем автономного теплоснабжения.
Известна котельная, состоящая из водогрейного котла, соединенного трубопроводами с системой теплоснабжения и газоходом дымовых газов, сообщающихся с атмосферой через систему (блок) утилизации тепла, представляющую собой калорифер для нагрева воздуха за счет тепла уходящих газов, подаваемого затем в топку котла дутьевым вентилятором через воздуховод горячего воздуха [1].
Недостатками известной котельной является громоздкость конструкции и невозможность очистки дымовых газов от вредных примесей, что не позволяет использовать ее в автономных системах теплоснабжения.
2
Более близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является автономная система квартирного теплоснабжения, содержащая водогрейный котел, снабженный блоком очистки и утилизации тепла дымовых газов, состоящего из секций охлаждения и конденсации, представляющих собой вертикальные каналы (колонки), отделенные друг от друга воздушными зазорами, соединенные между собой и с колонкой очистки дымовых газов коллекторами, причем внутри колонки помещены съемные вертикальные перфорированные пластины, покрытые слоем гашеной извести (Ca(ОН)), сверху размещен дефлектор, а снизу - коническое днище, соединенное через гидрозатвор с канализацией [2].
Основными недостатками известного блока очистки и утилизации системы автономного квартирного теплоснабжения являются невозможность повышения КПД теплогенератора, сброс конденсата водяных паров дымовых газов в канализацию, малая производительность и невозможность его использования для автономного теплоснабжения общественных, промышленных и жилых многоквартирных зданий с широким диапазоном изменения нагрузки, что снижает его экономическую и экологическую эффективность.
Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является увеличение экономической и экологической эффективности мультисекционного блока очистки и утилизации дымовых газов теплогенератора автономной системы теплоснабжения.
2
2
Технический результат достигается тем, что предлагаемый мультисекционный блок очистки и утилизации дымовых газов теплогенератора автономной системы теплоснабжения включает секцию, состоящую из вертикальных колонок охлаждения и конденсации, отделенных друг от друга воздушными зазорами, соединенных верхним и нижним коллекторами между собой и с колонкой очистки с коническим днищем, внутри которой помещена гашеная известь (Ca(ОН)), а сверху размещена дымовая труба с дефлектором, при этом к входному газовому коллектору, в днище которого устроены отверстия, снабженные секционными шиберами, присоединены отдельные секции с оребренными вертикальными колонками охлаждения и конденсации, днище нижнего коллектора каждой секции выполнено с уклоном по ходу движения дымовых газов, под каждой четной оребренной колонкой в нем устроены перегородки с отверстиями, его выходной торец соединен с колонкой очистки секции, снабженной съемным бортом, внутри которой по всей высоте в шахматном порядке установлены съемные перфорированные отбортованные лотки, заполненные крошкой гашеной извести (Ca(ОН)), сверху соединенной с выходным газовым коллектором, который сообщается с атмосферой через дымовую трубу и дефлектор, а снизу через щель с коллектором очищенного конденсата, примыкающим к днищам нижних коллекторов и соединенным, в свою очередь, через штуцер с системой отопления, при этом колонки всех секций помещены в кожух, закрытый с противоположных торцов съемной крышкой с вентилятором и крышкой с патрубком горячего воздуха соответственно.
Предлагаемый мультисекционный блок очистки и утилизации дымовых газов теплогенератора дымовых газов системы автономного теплоснабжения изображен на фиг.1-5.
2
Мультисекционный блок очистки и утилизации дымовых газов теплогенератора системы автономного теплоснабжения состоит из входного газового коллектора 1, в днище которого устроены отверстия, снабженные секционными шиберами 2, к которым присоединены секции 3, состоящие из вертикальных колонок охлаждения и конденсации 4, снабженных ребрами 5, отделенных друг от друга воздушными зазорами 6 и соединенных между собой вверху и внизу через верхний и нижний коллекторы 7, 8 соответственно, внутри нижнего коллектора 8, днище которого выполнено с уклоном по ходу движения дымовых газов, под каждой четной колонкой 4 также по ходу дымовых газов устроены перегородки 9 с отверстиями 10, выходной торец коллектора 8 соединен с низом колонки очистки 11 секции 3, внутри которой по всей высоте в шахматном порядке установлены съемные перфорированные отбортованные лотки 12, заполненные крошкой гашеной извести (Ca(ОН)) 13, при этом колонка очистки 11 снабжена коническим днищем 14 и съемным бортом 15, сверху соединена с выходным газовым коллектором 16, который сообщается с атмосферой через дымовую трубу 17 и дефлектор 18, снизу через щель 19 с коллектором очищенного конденсата 20, примыкающим к днищам нижних коллекторов 8 и соединенным через штуцер 21 с системой отопления (на фиг.1-5 не показана), причем колонки 4 и 11 секций 3 помещены в кожух 22, закрытый с торцов съемной крышкой 23 с вентилятором 24 и крышкой 25 с патрубком горячего воздуха 26.
2
x
2
2
2
3
2
3
Мультисекционный блок очистки и утилизации дымовых газов теплогенератора дымовых газов системы автономного теплоснабжения работает следующим образом. Дымовые газы, образующиеся в топке теплогенератора (на фиг.1-5 не показан), поступают по газоходу во входной газовый коллектор 1 и при открытых шиберах 2 распределяются по секциям 3. В каждой секции 3 дымовые газы по вертикальным колонкам 4 двигаются поочередно сверху вниз и снизу вверх, охлаждаясь при этом до температуры ниже точки росы с образованием конденсата водяных паров, при теплообмене через стенки колонок 4 с потоком наружного воздуха, подаваемого вентилятором 24, который нагревается, омывая наружную поверхность колонок 4, снабженных ребрами 5. Наличие ребер 5 увеличивает теплообменную поверхность, в результате чего значительно возрастает скорость теплопередачи между воздухом и дымовыми газами, после чего нагретый воздух из патрубка 26 поступает на горение в топку теплогенератора. Охлажденные дымовые газы из нижних коллекторов 8 поступают в низ колонок очистки 11 и движутся снизу вверх между перфорированными отбортованными лотками 12, заполненными крошкой гашеной извести (Ca(ОН)) 13, частично проникая в нее и с которой происходят реакции взаимодействия находящихся в дымовых газах оксидов и диоксида азота (NO), диоксида углерода (СО), уносимых капель конденсата с образованием нитрита кальция (Ca(NO)), нитрата кальция (Ca(NO)), углекислого кальция (СаСО), после чего очищенные от значительной части вредных примесей ([3, с.417, с.483], [4, с.227]) дымовые газы через выходной газовый коллектор 16, дымовую трубу 17 и дефлектор 18, который усиливает величину тяги [5, с.309], удаляются в атмосферу. Капли конденсата водяных паров адсорбируются на частицах извести 13 и сажи, часть которых из лотков 12 и потока газа под действием силы тяжести падают в виде влажных частиц или стекают вниз по внутренним стенкам колонок 11 в виде пленки в коническое днище 17, где смешиваются с конденсатом, стекающим по наклонному днищу нижнего коллектора 8, с которым также происходят вышеописанные реакции. При этом в нижней части колонки 11 и днища 14 также под действием сил тяжести происходит разделение стекающего конденсата на верхний слой воды (очищенного конденсата) и нижний, где скапливается более тяжелый шлам (частицы извести и сажи), насыщенный раствором образовавшихся солей, и вывод через щель 19 очищенного конденсата в коллектор 20, откуда через штуцер 21 осуществляется подпитка сетевой воды.
После утраты реакционной способности гашеной извести 13 в лотках 12 и заполнения шламом днищ 14 снимают крышку 23 корпуса 22 и съемные борта 15 колонок 11, извлекают лотки 12 с отработавшей известью 13, после чего их заменяют.
2
2
3
2
2
Процесс регенерации заключается в опорожнении лотков 12 от крошек отработанной гашеной извести, в которых находятся продукты реакции - нитрит и нитрат кальция (Ca(NO) и Ca(NО)), и днища 14 от шлама, также насыщенного этими компонентами, которые далее можно использовать в качестве азотосодержащих удобрений в сельском хозяйстве [4, с.227], и повторном заполнении лотков 12 свежей гашеной известью (Ca(ОН)).
Очищенный конденсат по мере надобности подают в систему отопления, а излишек - в конденсатный бак (на фиг.1-5 не показан), где он хранится на случаи ее заполнения в чрезвычайных ситуациях.
При изменении нагрузки на теплогенератор (после окончания отопительного сезона, резких колебаниях температуры наружного воздуха и т.д.) в блоке производят включение или отключение одной из секций 3 путем открытия или закрытия соответствующего шибера 2.
При этом обеспечивается нагрев дутьевого воздуха от 25°С до (50-60)°С и, соответственно, снижение температуры дымовых газов от 120°С до (70-80)°С, что повышает КПД теплогенератора на (2-3)%, повышая тем самым его экономическую эффективность, и достигается снижение концентрации оксидов азота в уходящих дымовых газах на (50-70)%, повышая экологическую эффективность теплогенератора, что особенно важно для систем автономного теплоснабжения, расположенных, как правило, в жилых массивах.
Источники информации
4
1. A.c. СССР №1831638, МКл. F24D 3/00.
4
2. Патент РФ №2285866, МКл. F24D 3/00.
3. Неницеску К. Общая химия. - М.: Высшая школа, 1958, 624 с.
4. Позин М.Е. Технология минеральных удобрений. - Л.: Химия, 1983, 360 с.
5. Богословский В.Н. Отопление и вентиляция ч.II. М.: Стройиздат, 1976, 440 с.
6. Делягин Г.Н. и др. Теплогенерирующие установки. - М.: Стройиздат, 1986, 560 с.