СПОСОБ РАБОТЫ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
OPERATING METHOD FOR THE BOILER PLANT

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в котельных установках, работающих на природном газе.
Известен аналог - способ работы котельной установки (см. патент РФ №2185568, БИ №20, 2002), по которому в котел подают питательную воду, органическое топливо и воздух, в котле сжигают органическое топливо и вырабатывают водяной пар, отводят из котла продувочную воду, водяной пар и продукты сгорания, которые охлаждают в пароперегревателе, водяном экономайзере, воздухоподогревателе и конденсационном поверхностном теплообменнике, охлажденные ниже точки росы в конденсационном поверхностном теплообменнике уходящие продукты сгорания подогревают в рекуперативном теплообменнике и отводят в атмосферу. Данный аналог принят за прототип.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что при реализации известного способа котельная установка обладает пониженной экономичностью, так как подогрев охлажденных ниже точки росы уходящих продуктов сгорания в рекуперативном теплообменнике осуществляется высокопотенциальным теплоносителем - продувочной водой, подаваемой из барабана котла. В котельной установке отсутствует расширитель непрерывной продувки и не указывается способ использования вторичного водяного пара, получаемого в расширителе непрерывной продувки, и концентрата продувки (неиспарившейся продувочной воды). Кроме того, не предусматривается интенсификация теплообмена на наружной поверхности конденсационного поверхностного теплообменника, что снижает его тепло-производительность и экономичность котельной установки.
Сущность изобретения заключается в следующем. С целью повышения экономичности котельной установки предлагается использовать расширитель непрерывной продувки и дополнительно установить в газоходе перед конденсационным поверхностным теплообменником по ходу продуктов сгорания парораспределительное устройство, выполненное в форме перфорированного коллектора, и соединить его паропроводом с расширителем непрерывной продувки. Посредством парораспределительного устройства необходимо осуществлять подачу потока вторичного водяного пара из расширителя непрерывной продувки в поток уходящих продуктов сгорания и его равномерное распределение по сечению газохода. В процессе работы котельной установки будет осуществляться конденсация вторичного водяного пара, подаваемого из расширителя непрерывной продувки, на наружной поверхности конденсационного поверхностного теплообменника, что дополнительно интенсифицирует процесс теплоотдачи, повышает теплопроизводительность конденсационного поверхностного теплообменника и экономичность котельной установки. Кроме того, подогрев уходящих продуктов сгорания в рекуперативном теплообменнике необходимо производить не высокопотенциальным теплоносителем - продувочной водой, а концентратом продувки (неиспарившейся продувочной водой), образующимся в расширителе непрерывной продувки после испарения части продувочной воды.
Технический результат - повышение экономичности котельной установки.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе работы котельной установки, по которому в котел подают питательную воду, органическое топливо и воздух, в котле сжигают органическое топливо и вырабатывают водяной пар, отводят из котла продувочную воду, водяной пар и продукты сгорания, которые охлаждают в пароперегревателе, водяном экономайзере, воздухоподогревателе и конденсационном поверхностном теплообменнике, охлажденные ниже точки росы в конденсационном поверхностном теплообменнике уходящие продукты сгорания подогревают в рекуперативном теплообменнике и отводят в атмосферу, особенность способа работы котельной установки заключается в том, что отводимую из котла продувочную воду направляют в расширитель непрерывной продувки, образующийся в расширителе непрерывной продувки из продувочной воды вторичный водяной пар по паропроводу направляют в поток уходящих продуктов сгорания посредством парораспределительного устройства, выполненного в форме перфорированного коллектора и установленного в газоходе перед конденсационным поверхностным теплообменником по ходу продуктов сгорания, осуществляют конденсацию вторичного водяного пара на наружной поверхности конденсационного поверхностного теплообменника, охлажденные в конденсационном поверхностном теплообменнике ниже точки росы уходящие продукты сгорания подогревают в рекуперативном теплообменнике отводимым из расширителя непрерывной продувки концентратом (неиспарившейся продувочной водой).
На чертеже представлена схема котельной установки, поясняющая предлагаемый способ.
Котельная установка содержит топку котла 1 с барабаном 2, пароперегреватель 3, водяной экономайзер 4, воздухоподогреватель 5, конденсационный поверхностный теплообменник 6, установленный в газоходе 7, рекуперативный теплообменник 8, расширитель непрерывной продувки 9, трубопровод 10 непрерывного отвода продувочной воды из барабана 2 котла 1, парораспределительное устройство 11, выполненное в форме перфорированного коллектора, паропровод 12, дымосос 13, бак-резервуар 14 сбора конденсата водяных паров, выделяющегося из продуктов сгорания при их охлаждении ниже точки росы. В газоходе 7 дополнительно установлены сборник 15 конденсата водяных паров из продуктов сгорания с гидравлическим затвором 16 и сепарационное устройство-каплеуловитель 17.
Способ работы котельной установки осуществляется следующим образом.
В топку котла 1 подают органическое топливо (природный газ) и воздух, питательную воду подогревают в водяном экономайзере 4 и направляют в барабан 2. В топке котла 1 в процессе сжигания природного газа образуются продукты сгорания и вырабатывается водяной пар, который выделяется в барабане 2, водяной пар направляют в пароперегреватель 3, где его перегревают до заданной температуры и отводят потребителю (на чертеже не показан). Из барабана 2 котла 1 по трубопроводу 10 отводят продувочную воду в расширитель непрерывной продувки 9.
В расширителе непрерывной продувки 9 часть продувочной воды вскипает, образуются вторичный водяной пар и концентрат продувки (неиспарившаяся продувочная вода). Вторичный водяной пар по паропроводу 12 отводят в парораспределительное устройство 11, выполненное в форме перфорированного коллектора. Посредством парораспределительного устройства 11 производят подачу потока вторичного водяного пара в поток уходящих продуктов сгорания перед конденсационным поверхностным теплообменником 6 по ходу продуктов сгорания. При этом осуществляют равномерное распределение потока вторичного водяного пара по сечению газохода 7. На наружной поверхности конденсационного поверхностного теплообменника 6 в процессе тепломассообмена осуществляется конденсация вторичного водяного пара, что дополнительно интенсифицирует процесс теплоотдачи, повышает теплопроизводительность конденсационного поверхностного теплообменника 6 и экономичность котельной установки. Конденсат вторичного водяного пара непрерывно отводят в сборник 15.
Оставшуюся неиспарившуюся продувочную воду (концентрат продувки) из расширителя непрерывной продувки 9 направляют в рекуперативный теплообменник 8, где осуществляют подогрев уходящих продуктов сгорания.
Продукты сгорания природного газа из топки котла 1 последовательно проходят пароперегреватель 3, водяной экономайзер 4, воздухоподогреватель 5 и конденсационный поверхностный теплообменник 6. В конденсационном поверхностном теплообменнике 6 в процессе теплообмена уходящих продуктов сгорания и воды продукты сгорания охлаждают ниже точки росы, а воду подогревают и направляют на водоподготовительную установку (на чертеже не показана). При этом происходит конденсация части содержащихся в уходящих продуктах сгорания водяных паров и полезно используются как физическая теплота уходящих продуктов сгорания, так и скрытая теплота конденсации части содержащихся в них водяных паров, что снижает потери теплоты с уходящими продуктами сгорания и повышает экономичность котельной установки. Охлажденные ниже точки росы продукты сгорания проходят сепарационное устройство-каплеуловитель 17, где от продуктов сгорания отделяется капельная влага, и направляются в рекуперативный теплообменник 8, в котором подогреваются концентратом продувки, отводимым из расширителя непрерывной продувки 9, что повышает надежность работы наружных газоходов и дымовой трубы (на чертеже не показана). Подогретые продукты сгорания дымососом 13 через дымовую трубу отводят в атмосферу.
Конденсат водяных паров, выделяющийся из уходящих продуктов сгорания в процессе их охлаждения ниже точки росы в конденсационном поверхностном теплообменнике 6, совместно с конденсатом вторичного водяного пара направляют в сборник 15. Суммарный поток конденсата через гидравлический затвор 16 непрерывно отводят в бак-резервуар 14 сбора конденсата водяных паров (обессоленной воды).
Таким образом, подача потока вторичного водяного пара из расширителя непрерывной продувки в поток уходящих продуктов сгорания на входе в конденсационный поверхностный теплообменник и использование концентрата продувки для подогрева охлажденных ниже точки росы уходящих продуктов сгорания позволяют повысить теплопроизводительность и экономичность котельной установки.