ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩАЯ УСТАНОВКА
HEAT GENERATING UNIT

Изобретение относится к теплоэнергетике, где может быть использовано в системах теплоснабжения в качестве источника теплоты повышенной энергетической эффективности.
Известен барабан-сепаратор парового котла с сепарационными устройствами, включающими внутрибарабанные циклоны с поддонами, нижняя часть поддонов выполнена в виде короба высотой более 100 мм, край которого отстоит от циклона на расстоянии не менее 50 мм, при этом стенки короба выполнены с наклоном к горизонтальной оси под углом 30-90°, а в нижней его части выполнена продувочная линия с выходом наружу барабана (RU №2151950, МПК F22B 37/26, опубл. 27.06.2000 г.).
Среди недостатков следует отметить низкий коэффициент полезного действия парового котла, работающего совместно с данным барабаном-сепаратором, из-за относительно большой составляющей потерь теплового баланса на продувку и нерационального ее использования. Это влечет за собой потери тепла и конденсата, а также времени растопки котла по причине задержки времени стабилизации его режима.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является теплогенерирующая установка, содержащая паровые котлы с подключенными к ним трубопроводами пара, питательной воды, продувочной воды, деаэраторы питательной воды с трубопроводами подвода греющей среды, трубопровод продувочной воды паровых котлов более высокого рабочего давления соединен с трубопроводом подвода греющей среды деаэраторов питательной воды паровых котлов более низкого рабочего давления (RU №2230254, МПК F22B 33/14, F22B 37/54, опубл. 20.01.2004 г.). Названная конструкция выбрана за прототип.
Среди недостатков можно отметить тот факт, что использование продувочной воды котла высокого рабочего давления целесообразно, в большей степени, для греющей среды деаэратора котла низкого рабочего давления, чем для получения из нее пара вторым котлом, поскольку она имеет более высокое солесодержание. При обеспечении работоспособности описанной выше схемы возникает необходимость постоянной продувки, что также приводит к значительным потерям тепла относительно периодической продувки.
Технической задачей изобретения является повышение энергетической эффективности теплогенерирующей установки от реализации импульсной продувки барабана парового котла и использования ее потенциала при генерации пара.
Технический результат достигается за счет того, что теплогенерирующая установка, содержащая паровые котлы высокого и низкого давления с трубопроводами отбора пара, два деаэратора с трубопроводами подвода греющей среды, при этом деаэраторы соединены с паровыми котлами посредством трубопроводов питательной воды с установленными на них насосами, трубопровод продувочной воды парового котла высокого давления соединен с трубопроводом подвода греющей среды деаэратора парового котла низкого давления, дополнительно содержит ударный узел, импульсный нагнетатель с диафрагмой и два обратных клапана, причем ударный узел установлен в трубопровод питательной воды парового котла высокого давления, а импульсный нагнетатель включен между последовательно соединенными обратными клапанами, установленными в трубопровод продувочной воды, и трубопроводом питательной воды парового котла высокого давления.
Предлагаемый вариант теплогенерирующей установки представлен на чертеже, где обозначено: 1 - паровой котел высокого давления; 2 - паровой котел низкого давления; 3 - трубопровод отбора пара высокого давления; 4 - трубопровод отбора пара низкого давления; 5 - деаэратор парового котла 1 высокого давления; 6 - деаэратор парового котла 2 низкого давления; 7 - трубопровод подвода греющей среды к деаэратору 5 парового котла 1 высокого давления; 8 - трубопровод подвода греющей среды к деаэратору 6 парового котла 2 низкого давления; 9 - трубопровод питательной воды парового котла 1 высокого давления; 10 - трубопровод питательной воды парового котла 2 низкого давления; 11 - питательный насос парового котла 1 высокого давления; 12 - питательный насос парового котла 2 низкого давления; 13 - трубопровод продувочной воды парового котла 1 высокого давления; 14 - ударный узел; 15 - импульсный нагнетатель; 16 - диафрагма импульсного нагнетателя 15; 17, 18 - обратные клапаны.
Теплогенерирующая установка работает следующим образом. Изначально обеспечивают заполнение теплоносителем внутренних пространств парового котла 1 высокого давления и парового котла 2 низкого давления, а также трубопроводов схемы, приведенных на чертеже. Затем осуществляют нагревание теплоносителя в паровых котлах 1 и 2 высокого и низкого давления с постепенным выходом на генерацию пара путем использования теплоты сжигаемого топлива, электронагрева или другими, в том числе и нетрадиционными, способами, участвующими в теплоснабжении. Отбор пара высокого давления осуществляется по трубопроводу 3, а отбор пара низкого давления - по трубопроводу 4. В деаэраторе 5 исходная вода (на чертеже трубопровод подачи исходной воды не указан) за счет использовании энергии греющей среды, поступающей по трубопроводу подвода греющей среды 7, деаэрируется и питательным насосом 11 по трубопроводу питательной воды 9 транспортируется в паровой котел 1 высокого давления. В деаэраторе 6 исходная вода (на чертеже трубопровод подачи исходной воды не указан) за счет использовании энергии греющей среды, поступающей по трубопроводу подвода греющей среды 8, деаэрируется и питательным насосом 12 по трубопроводу питательной воды 10 транспортируется в паровой котел 2 низкого давления. Трубопровод продувочной воды 13 парового котла 1 высокого давления соединен с трубопроводом подвода греющей среды 8 деаэратора 6 парового котла 2 низкого давления. Это позволяет использовать деаэратор 6 парового котла 2 низкого давления в качестве расширителя непрерывной продувки парового котла 1 высокого давления. При этом использование продувочной воды парового котла 1 высокого давления в качестве греющей среды деаэратора 6 парового котла 2 низкого давления не исключает использования пара для этой же цели, а лишь позволяет уменьшить его расход настолько, насколько это позволяет процесс деаэрации.
Ударный узел 14, установленный в трубопровод 9 питательной воды парового котла 1 высокого давления, генерирует импульсы количества движения питательной воды путем организации локальных гидроударов при кратковременном частичном или полном перекрытии сечения трубопровода 9 питательной воды. Импульсы количества движения питательной воды обеспечивают возвратное перемещение диафрагмы 16 импульсного нагнетателя 15 при использовании энергии положительных и отрицательных волн локальных гидроударов, которое преобразуется обратными клапанами 17, 18 в пульсирующую перекачку (продувку) продувочной воды по трубопроводу 13 парового котла 1 высокого давления в трубопровод 8 подвода греющей среды к деаэратору 6 парового котла 2 низкого давления.
Процесс генерации тепловой энергии будет происходить до тех пор, пока будет присутствовать подача исходной воды в деаэраторы 5 и 6, а также отбор пара по трубопроводам 3 и 4.
Данная теплогенерирующая установка, относительно известных технических решений, обладает повышенной энергетической эффективностью, которая характеризуется тем, что:
- качество генерируемого пара повышается за счет обеспечения эффективного удаления с импульсной подачей питательной воды и импульсной продувкой взвешенных частиц из барабана парового котла, что позволяет выдувать меньшее количество воды, определяющее величину потерь тепла и конденсата, а также время его растопки;
- процесс теплообмена и деаэрации в деаэраторе от использования продувочной воды в качестве греющей среды в режиме пульсирующей подачи принудительно интенсифицируется;
- время стабилизации водного и парового режимов сокращается, в результате чего обеспечиваются экономичность и экологичность работы теплогенерирующей установки.