ТЕПЛОВАЯ СХЕМА ВОДОГРЕЙНОЙ КОТЕЛЬНОЙ

Полезная модель относится к промышленной теплоэнергетике, в частности, к водогрейным котлам.
Известна пиковая водогрейная котельная (Патент на изобретение RU №2184309, МПК F22D 1/00, F24H 1/00, 2002 г.), содержащая включенный в сетевой трубопровод водогрейный котел, вакуумный деаэратор подпиточной воды с трубопроводами исходной воды, греющего агента и деаэрированной подпиточной воды, последний из которых подключен к сетевому трубопроводу. Трубопровод греющего агента подключен к вакуумному деаэратору через расположенный в газоходе водогрейного котла первый по ходу уходящих газов поверхностный теплообменник, а трубопровод деаэрированной подпиточной воды подключен к сетевому трубопроводу через расположенный в этом же газоходе второй по ходу уходящих газов поверхностный теплообменник.
Недостатком указанной водогрейной котельной является жесткая зависимость ее работы от внешних источников электроснабжения. В случае аварии в системе электроснабжения в зимний период возможны прекращения работы водогрейной котельной, что может привести к аварийной ситуации уже в системе теплоснабжения в результате охлаждения и замерзания воды в теплотрассах и отопительных приборах.
Известна тепловая схема водогрейной котельной (Патент на полезную модель RU №32861, МПК F22B 33/18, 2003 г.), принятая за прототип, включающая водогрейный котел, соединенный с подающим и обратным трубопроводами сетевой воды системы теплоснабжения, сетевой и рециркуляционный насос, систему подготовки подпиточной воды, содержащая подогреватель сырой воды, химводоочистку, подогреватель химочищенной воды, вакуумный деаэратор и подпиточный насос, контур, включающий турбину с электрогенератором, теплообменник-испаритель, конденсатор и питательный насос, причем вход турбины соединен с выходом теплообменника-испарителя, а выход турбины - с входом конденсатора, выход которого соединен с выходом теплообменника-испарителя через питательный насос, кроме того, вход теплообменника-испарителя соединен с выходом водогрейного котла трубопроводом горячей воды, а выход - с входом водогрейного котла через рециркуляционный насос трубопроводом охлажденной воды.
Недостатком указанной тепловой схемы является снижение экономичности водогрейной котельной вследствие отбора большого количества высокотемпературной сетевой воды после котла в контур низкокипящего рабочего агента (контур обеспечения независимого электроснабжения).
Техническим результатом, достигаемый полезной моделью, является повышение энергетической эффективности котельной за счет утилизации теплоты уходящих газов.
Технический результат достигается тем, что тепловая схема водогрейной котельной, включающая водогрейный котел, соединенный с подающим и обратным трубопроводами сетевой воды системы теплоснабжения, сетевой и рециркуляционный насос, систему подготовки подпиточной воды, содержащую подогреватель сырой воды, химводоочистку, подогреватель химочищенной воды, вакуумный деаэратор и подпиточный насос, контур низкокипящего рабочего агента, включающий турбину с электрогенератором, теплообменник-испаритель, конденсатор и питательный насос, причем вход турбины соединен с выходом теплообменника-испарителя, а выход турбины - с входом конденсатора, выход которого соединен с входом теплообменника-испарителя через питательный насос, дополнительно содержит поверхностный теплообменный аппарат, встроенный в газоход водогрейного котла, при этом выход поверхностного теплообменного аппарата соединен с входом теплообменника-испарителя, а вход через рециркуляционный насос и систему трубопроводов соединен с выходом теплообменника-испарителя.
Благодаря подогреву обратной сетевой воды в поверхностном теплообменном аппарате, встроенном в газоход водогрейного котла, обеспечивается требуемая температура воды для нагрева низкокипящего рабочего агента в контуре обеспечения независимого электроснабжения. Это так же позволяет полезно использовать теплоту уходящих газов, исключая использование высокотемпературной сетевой вода в качестве греющего агента, тем самым повысив экономическую эффективность водогрейной котельной.
На рисунке представлена тепловая схема водогрейной котельной, которая содержит: водогрейный котел 1, сетевой насос 2, рециркуляционный насос 3, подогреватель сырой воды 4, подогреватель химочищенной воды 5, фильтры химочистки 6, подпиточный насос 7, вакуумный деаэратор 8, охладитель выпара 9, водоструйный эжектор 10, расходный бак эжектора 11, насос подачи воды к эжектору 12, теплообменник-испаритель 13, турбина 14, электрогенератор 15, конденсатор 16, питательный насос 17, поверхностный теплообменный аппарат 18, регулировочно-запорная арматура 19.
Тепловая схема водогрейной котельной содержит водогрейный котел 1 с встроенным в газоход поверхностным теплообменным аппаратом 18, сетевой насос 2 и рециркуляционный насос 3, систему подготовки подпиточной воды, включающую подогреватель сырой воды 4, фильтры химочистки 6, подогреватель химочищенной воды 5, вакуумный деаэратор 8 и подпиточный насос 7, а также контур с низкокипящим рабочим агентом, состоящий из турбины 14 с электрогенератором 15, теплообменника-испарителя 13, конденсатора 16 и питательного насоса 17, при этом для нагрева рабочего агента в низкокипящем контуре используется вода, взятая из обратного трубопровода сетевой воды и нагретая в поверхностном теплообменном аппарате 18 уходящими газами. Использование теплоты уходящих газов для подогрева обратной сетевой воды позволяет обеспечить необходимую температуру воды для нагрева рабочего агента и, следовательно, отказаться от использования в качестве греющего агента высокотемпературной сетевой воды после водогрейного котла, т.е. повысить энергетическую эффективность котельной.
Водогрейная котельная работает следующим образом. Вода из обратной линии тепловой сети смешивается с подпиточной водой, и сетевым насосом 2 подается в водогрейный котел 1, где осуществляется ее нагрев до 150°C.
Поток горячей воды на выходе из водогрейного котла 1 разделяется на две части: одна часть теплоносителя направляется в подающую линию тепловой сети, а другая часть проходит через подогреватель химочищенной воды 5, затем через подогреватель сырой воды 4 и с помощью рециркуляционного насоса 3 подается в контур сетевой воды в трубопровод после сетевого насоса 2.
Сырая вода из водопровода подогревается в подогревателе сырой воды 4, проходит химочистку в фильтре химочистки 6, дополнительно подогревается в подогревателе химочищенной воды 5 и поступает в вакуумный деаэратор 8, где происходит дегазация.
Паровоздушная смесь из вакуумного деаэратора 8 поступает в охладитель выпара 9, где водяные пары конденсируются и стекают обратно в колонку вакуумного деаэратора 8.
Вакуум в деаэраторе создается водоструйным эжектором 10, в контур которого включен расходный бак эжектора 11 и насос подачи воды к эжектору 12.
После вакуумного деаэратора 8 подпиточная вода с помощью подпиточного насоса 7 направляется в трубопровод обратной сетевой воды до сетевого насоса 2.
Поток воды обратного трубопровода на входе в водогрейный котел 1 разделяется на две части: одна часть направляется в котел, а другая часть, проходя через поверхностный теплообменный аппарат 18, встроенный в газоход водогрейного котла 1, подается в теплообменник-испаритель 13, таким образом, утилизируемая теплота уходящих газов обеспечивает достижение технического результата. В теплообеннике-испарителе 13 осуществляется подогрев, парообразование и перегрев низкокипящего рабочего агента (например, бутана).
Охлажденная в теплообменнике-испарителе 13 вода поступает во всасывающий патрубок рециркуляционного насоса 3.
Перешедший в газообразное состояние и затем перегретый в теплообменнике-испарителе 13 рабочий агент направляется в турбину 14 с электрогенератором 15 для производства электроэнергии.
После турбины 14 пар направляется в конденсатор 16, где происходит его конденсация за счет отвода тепла охлаждающей водой. Полученный конденсат поступает в питательный насос 17, где его давление повышается, после чего рабочий агент поступает в теплообменник-испаритель 13.
Таким образом, предлагаемая тепловая схема водогрейной котельной обеспечивает повышение энергетической эффективности котельной за счет утилизации теплоты уходящих газов.