ТЕПЛОВАЯ СХЕМА ВОДОГРЕЙНОЙ КОТЕЛЬНОЙ

Полезная модель относится к промышленной теплоэнергетике, в частности, к водогрейным котельным.
Известна тепловая схема водогрейной котельной (Патент на полезную модель РФ №32861, МПК F22B 33/18, 2003 г.), которая содержит водогрейный котел с системой трубопроводов, сетевым и рециркуляционным насосом, систему подготовки подпиточной воды, в которую входят подогреватель сырой воды, химводоочистка, подогреватель химочищенной воды, вакуумный деаэратор и подпиточный насос, а также контур с низкокипящим рабочим агентом, состоящий из турбины с электрогенератором, теплообменником-испарителем, конденсатором и питательным насосом.
Недостатком такой схемы является снижение экономической и энергетической эффективности водогрейной котельной вследствие отбора большого количества высокотемпературной сетевой воды после котла в контур низкокипящего рабочего агента (контур обеспечения независимого электроснабжения).
Известна тепловая схема водогрейной котельной (Патент на полезную модель РФ №145822, МПК F22B 33/18, 2014 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, 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.
Недостатком такой схемы является снижение экономичности водогрейной котельной, вследствие включения в ее состав промежуточного контура сетевой воды, содержащего поверхностный теплообменный аппарат, встроенный в газоход котла и соединительные трубопроводы. Контур промежуточного теплоносителя обеспечивает передачу теплоты в контур низкокипящего рабочего агента (контур обеспечения независимого электроснабжения), что приводит к росту необратимых тепловых потерь, усложнению схемы котельной, а также к увеличению затрат на сооружение и эксплуатацию котельной. Кроме этого в схеме отсутствует возможность утилизация теплоты отводимой от конденсатора низкокипящего рабочего агента.
Техническим результатом, достигаемым полезной моделью, является повышение энергетической эффективности работы котельной за счет утилизации теплоты уходящих газов, исключая при этом промежуточный водяной контур, а также утилизации теплоты конденсации рабочего агента в конденсаторе.
Технический результат достигается тем, что в тепловой схеме водогрейной котельной, включающей 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, теплообменник-испаритель непосредственно встроен в газоход котла, а система подготовки подпиточной воды содержит дополнительный контур предварительного подогрева сырой воды, включающий трубопроводы сырой воды и конденсатор через трехходовой кран подключенные к подогревателю сырой воды и через кран регулирования расхода подпиточной воды к трубопроводам системы охлаждения.
На чертеже представлена тепловая схема водогрейной котельной, где использованы следующие обозначения: 1 - водогрейный котел, 2 - сетевой насос, 3 - рециркуляционный насос, 4 - подогреватель сырой воды, 5 - подогреватель химочищенной воды, 6 - фильтры химочистки, 7 - подпиточный насос, 8 - вакуумный деаэратор, 9 - охладитель выпара, 10 - водоструйный эжектор, 11 - расходный бак эжектора, 12 - насос подачи воды к эжектору, 13 - теплообменник - испаритель, 14 - турбина, 15 - электрогенератор, 16 - конденсатор, 17 - питательный насос, 18 - трехходовой кран, 19 - кран регулирования расхода подпиточной воды.
Тепловая схема водогрейной котельной, включает водогрейный котел 1, соединенный с подающим и обратным трубопроводами сетевой воды системы теплоснабжения, сетевой насос 2 и рециркуляционный насос 3, систему подготовки подпиточной воды и контур низкокипящего рабочего агента. Система подготовки подпиточной воды содержит подогреватель сырой воды 4, химводоочистку 6, подогреватель химочищенной воды 5, вакуумный деаэратор 8 и подпиточный насос 7. Контур низкокипящего рабочего агента включает турбину 14 с электрогенератором 15, теплообменник-испаритель 13, конденсатор 16 и питательный насос 17, причем вход турбины 14 соединен с выходом теплообменника-испарителя 13, а выход турбины 14 - с входом конденсатора 16, выход которого соединен с входом теплообменника-испарителя 13 через питательный насос 17, теплообменник-испаритель 13 непосредственно встроен в газоход котла 1. Система подготовки подпиточной воды содержит подогреватель сырой воды 4, химводоочистку 6, подогреватель химочищенной воды 5, вакуумный деаэратор 8 и подпиточный насос 7 и дополнительный контур предварительного подогрева сырой воды, включающий трубопроводы сырой воды и конденсатор 16 через трехходовой кран 18 подключенные к подогревателю сырой воды 4 и через кран регулирования расхода подпиточной воды 19 к трубопроводам системы охлаждения.
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°С.
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, поступающая на охлаждение конденсатора 16, нагревается в нем, через трехходовой кран 18 с требуемой температурой направляется в теплообменник 4, проходит химочистку в фильтре 6, дополнительно подогревается в теплообменнике 5 и поступает в вакуумный деаэратор 8, где происходит дегазация. Краном 19 осуществляется регулирование расхода подпиточной воды за счет отведения ее части в систему охлаждения.
Паровоздушная смесь из деаэратора 8 поступает в охладитель выпара 9, где водяные пары конденсируются и стекают обратно в колонку деаэратора 8.
Вакуум в деаэраторе создается водо-водяным эжектором 10, в контур которого включен бак 11 и насос 12.
После деаэратора 8 подпиточная вода с помощью подпиточного насоса 7 направляется в трубопровод обратной сетевой воды до сетевого насоса 2.
Уходящие из котла дымовые газы направляются в теплообменник -испаритель 13, дополнительно встроенный в газоход котла, где осуществляется подогрев, парообразование и перегрев низкокипящего рабочего агента т.о. утилизируемая теплота уходящих газов обеспечивает достижение технического результата.
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.
Благодаря подогреву низкокипящего рабочего агента в теплообменнике-испарителе 13, дополнительно встроенном в газоход котла 1, обеспечивается требуемая температура низкокипящего рабочего агента в контуре обеспечения независимого электроснабжения. Это позволяет полезно использовать теплоту уходящих газов, исключая использование промежуточного контура высокотемпературной сетевой воды в качестве греющего агента, тем самым повысить экономическую эффективность водогрейной котельной. Кроме этого, подогрев сырой воды в конденсаторе 16 за счет утилизации теплоты конденсации низкокипящего рабочего агента также повышает экономическую эффективность водогрейной котельной.
Таким образом, предлагаемая схема водогрейной котельной устраняет недостатки существующих на данный момент схем водогрейных котельных и обеспечивает повышение энергетической эффективности работы котельной за счет утилизации теплоты уходящих газов и теплоты конденсации рабочего агента в конденсаторе.