CS256284B1 - Zapojení regulovaného teplonosného·okruhu s využitím odpadního tepla z pracovních okruhů technologických zařízení - Google Patents

Abstract

Zapojení řeší problém využití odpadního tepla, zejména u objemových či rychlostních kompresorů, kde teplota dopravovaného média přesahuje 100 ®C. Podstata, řešení spočívá v tom, že přídavný výměník tepla, zařazený v technologickém potrubí, je součástí regulovaného teplonosného okruhu. Na jeho studenou větev, opatřenou ve směru proudění vody oběhovým čerpadlem, první zpětnou armaturou a první uzavírací armaturou, je napojena před přídavným výměníkem tepla druhá přívodní větev přívodního potrubí s druhou zpětnou armaturou. Na jeho teplou větev, opatřenou ve směru proudění druhou uzavírací armaturou a sekundárním výměníkem tepla, je před druhou uzavírací armaturou napojena druhá odpadní větev odpadního potrubí s třetí,uzavírací armaturou. Před sekundárním výměníkem tepla, napojeným svou vnitřní teplosměnnou částí na vytápěcí potrubí, je mezi teplou větev a studenou vetev teplonosného okruhu napojeno zkratující obtokové potrubí se zabudovanou alespoň jeďnocestnou regulační armaturou propojenou s prvním teplotním čidlem, uloženým na větvi vytápěcího potrubí. Ve studené větvi teplonosného okruhu je před první zpětnou armaturou napojeno odbočující odpadní potrubí, propojené s odpadním potrubím a opatřené druhou řízenou regulační armaturou, spojenou s druhým teplotním čidlem, umístěným v teplé větvi mezi druhou uzavírací armaturou a regulač-, ní armaturou, ze které je vyvedeno obtokové potrubí.

Description

(54) Zapojení regulovaného teplonosného·okruhu s využitím odpadního tepla z pracovních okruhů technologických zařízení

Zapojení řeší problém využití odpadního tepla, zejména u objemových či rychlostních kompresorů, kde teplota dopravovaného média přesahuje 100 ®C. Podstata, řešení spočívá v tom, že přídavný výměník tepla, zařazený v technologickém potrubí, je součástí regulovaného teplonosného okruhu. Na jeho studenou větev, opatřenou ve směru proudění vody oběhovým čerpadlem, první zpětnou armaturou a první uzavírací armaturou, je napojena před přídavným výměníkem tepla druhá přívodní větev přívodního potrubí s druhou zpětnou armaturou.

Na jeho teplou větev, opatřenou ve směru proudění druhou uzavírací armaturou a sekundárním výměníkem tepla, je před druhou uzavírací armaturou napojena druhá odpadní větev odpadního potrubí s třetí,uzavírací armaturou. Před sekundárním výměníkem tepla, napojeným svou vnitřní teplosměnnou částí na vytápěcí potrubí, je mezi teplou větev a studenou vetev teplonosného okruhu napojeno zkratující obtokové potrubí se zabudovanou alespoň jeďnocestnou regulační armaturou propojenou s prvním teplotním čidlem, uloženým na větvi vytápěcího potrubí. Ve studené větvi teplonosného okruhu je před první zpětnou armaturou napojeno odbočující odpadní potrubí, propojené s odpadním potrubím a opatřené druhou řízenou regulační armaturou, spojenou s druhým teplotním čidlem, umístěným v teplé větvi mezi druhou uzavírací armaturou a regulač-, ní armaturou, ze které je vyvedeno obtokové potrubí.

256 284

Vyríález se týká zapojeni regulovaného teplonosného okruhu s využitím odpadního tepla z pracovních okruhu technologických zařízený např. z výtlaků objemových či rychlostních kompresorů, kde technologicky nežádoucí teplota pracovního media přesahuje zpravidla 100 ’C a je z části mařena v technologicky nutných výměnicích tepla a z části využívána v přídavných výměnicích tepla. Využíváni odpadního tepla z pracovních teplonosných okruhů různých technologických zařízení, např. využiti stlačeného vzduchu u některých typů větších a velkých kompresorů, je v principu známé. Konstrukčně jde obvykle o instalaci vhodného, nejčastěji trubkového přídavného výměníku tepla na výtlaku horké vzdušiny z kompresoru, případně využiti chladicích vodních okruhů mezi jednotlivými stupni kompresoru, které bývají i sériově propojeny a tvoří současně uzavřený okruh využívaný přímo, např. k vytápění. Teplonosné okruhy jsou vybaveny nejrůznějšími uzavíracími a regulačními armaturami, jejich zapojení má však řadu nedostatků. Především nezajišťují optimalizaci odběru tepla v požadovaných teplotních hladinách. Kolísá účinnost technologického zařízení v případě, že není teplo dostatečně odváděno; dochází ke zhoršení předepsaných parametrů technologických zařízení. V případě, že jsou do teplonosného okruhu zařazeny regulační a automatizační prvky, je zapojení příliš slipžité, tím nákladné a poruchové.

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojení regulovaného teplonosného okruhu s využitím odpadního tepla z pracovních okruhů technologických zařízení podle vynálezu. Podstatou řešení je, že přídavný výměník tepla ve výtlačném potrubí, např. kompresoru je součástí regulovaného teplonosného okruhu, na jehož studenou větev, opatřenou ve směru proudění vody oběhovým čerpadlem, první zpětnou armaturou a první uzavírací armaturou, je napojena před

256 284 přídavným výměníkem tepla druhá přívodní větev přívodního potrubí s druhou zpětnou armaturou. Na teplou větev, opatřenou ve směru prouděni druhou uzavírací armaturou a sekundárním výměníkem tepl^ je před druhou uzavírací armaturou napojena druhá odpadní větev odpadního potrubí s třetí uzavírací armaturou. Před sekundárním výměníkem tepla, napojeným svou vnitřní teplosměnnou částí na vytápěcí potrubí, je mezi teplou větev a studenou větev teplononosného okruhu napojeno zkratující obtokové potrubí se zabudovanou alespoň jednocestnou regulační armaturou propojenou s prvním teplotním čidlem, uloženým na větvi vytápěcího potrubí. Ve studené větvi teplonosného okruhu je před první zpětnou armaturou napojeno odbočující odpadní potrubí, propojené s odpadním potrubím a opatřené druhou řízenou regulační armaturou, spojenou s druhým teplotním čidlem, umístěným v teplé větvi mezi druhou uzavírací armaturou a regulační armaturou, na kterou je napojeno obtokové potrubí.

Výhodou zapojeni podle vynálezu je především odstranění v úvodu citovaných nedostatků známých zařízení, systému a zapojení, jako je možnost optimálního odběru tepla v požadovaných teplotních hladinách při zajištění plné účinnosti vlastního technologického zařízení v technologickém procesu. Zapojení tedy nezhoršuje pracovní parametry kompresoru, ani tehdy, není-li odpadní teplo dostatečně odváděno. Zapojení teplonosného okruhu podle vynálezu může pracovat automaticky podle předem stanovených teplotních požadavku jak vlastního technologického zařízený tak odběru odpadního tepla. Použitá kombinace dvoustupňového ochlazování může umožnit i «zlepšení podmínek pro zvýšení účinnosti kompresoru. Zapojení tvoří v prvním stupni ohřevu uzavřený systém pro vyvádění tepla z kompresoru, což umožňuje použít získané teplo k ohřevu takových technologických médií včetně látek agresivních, hořlavých a látek, které vytvářejí úsady na teplonosných plochách výměníku tepla, na které by se teplo jinak nedalo přenášet. Možnost použití upravené vody v 1 stupni ohřevu vytváří podmínky pro vysokou tepelnou účinnost a životnost teplonosných okruhů.

Na připojeném výkresu je znázorněno schematicky zapojení regulovaného topného okruhu s využitím odpadního tepla, získaného na výtlaku kompresoru, u něhož teplota dopravovaného media přesahuje teplotu 100‘q. Obr. 1 znázorňuje příklad zapojení) v němž technologicky nezáleží na teplotních ztrátách v chladičích,

256 284 ťzn. že teplota media na výstupu z posledního chladíce může v dostatečném rozsahu kolísat. Obr. 2 pak znázorňuje zapojení, při jehož použití je žádoucí, aby teplota dopravovaného media po dochlazení byla regulována na technologicky předepsanou teplotu.

Do výtlačného potrubí _£ kompresoru před dochlazovač 2 je zařazen přídavný výměník 5 tepla, který je jednak součástí technologického okruhu kompresoru a jednak součástí regulovaného teplonosného okruhu 4. Vnitřní výměníkové potrubí dochlazovače 2 je propojeno první přívodní větví 51 přívodního potrubí 5 se zdrojem chladící vody a první odpadní větví 61 s odpadním potrubím 6 chladicí vody. V přívodní větvi 51 přívodního potrubí 5 je zabudována ruční regulační armatura 7· Teplonosný okruh 4 je tvořen studenou větví 41 a teplou větví 42. Na studenou větev 41, opatřenou ve směru proudění vody oběhovým čerpadlem 8, první zpětnou armaturou 9 a první uzavírací armaturou 1 0 j e napojena za tímto prvkem druhá přívodní větev 52 přívodního potrubí _5 s druhou zpětnou armaturou 11 . Na teplou větev 42 teplonosného okruhu 4,opatřenou druhou uzavírací armaturou 12 a sekundárním výměníkem 15 tepla, je před druhou uzavírací armaturou 12 napojena druhá odpadní větev 62 odpadního potrubí 6 s třetí uzavírací armaturou 1 4 · Před sekundárním výměníkem 15 tepl^ napojeným svou vnitřní teplosměnnou částí na vytápěcí potrubí 1 5_;J^{e mezi} teplou větev 42 a studenou větev 41 teplonosného okruhu 4 napojeno zkratující obtokové potrubí 16 se zabudovanou jednocestnou regulační armaturou 1 7» Jednocestná regulační armatura 17 je propojena s prvním teplotním čidlem J_8 uloženým na teplé větvi vytápěcího potrubí 1 5. Ve studené větvi 41 teplonosného okruhu 4 je před prvou zpětnou armaturou 9 napojeno odbočující odpadní potrubí 19_? propojené s hlavním odpadním potrubím _6 a opatřené druhou řízenou regulační armaturou 20 propojenou s druhým teplotním čidlem 21 , které je umístěno v teplé větvi 42 mezi druhou uzavírací armaturou 12 a jednocestnou regulační armaturou 17· Na výtlaku oběhového čerpadla 8 je instalován pojišťovací ventil 22. Rozdíl zapojení regulovaného teplonosného okruhu podle obr. 1 a obr Λ 2 spočívá pouze v tom, že na obr. 2 je v obtokovém potrubí 16 instalována dvojcestná dělicí regulační armatura 171

256 284 namísto jednocestné regulační armatury 17 z obr. 1. Dalším rozdílem je, že ‘v obr. 2 je v první přívodní větvi 51 přívodního potrubí 5 zabudována první řízená regulační armatura 7J_, která má třetí teplotní čidlo 25 umístěno na výtlačném potrubí 1 za dochlazovačem 2.

Vzdušina, která v přikladu provedeni má teplotu nad 100’C a je dopravována výtlačným potrubím _1_ kompresoru, je vedena přes přídavný výměník tepla 5, kde se částečně ochlazuje v závislosti na odběru tepla teplonosným okruhem 4· V sérií napojeném následujícím dochlazovaci 2 se pak dochlazuje na technologicky potřebnou teplotu v rozmezí požadovaných výtlačných teplot. Regulovaný teplonosný okruh 4 pracuje v závislosti na požadavku odběru odpadního tepla vytápěného objektu. V případě, že je požadavek na odběr tepla, je třetí uzavírací armatura 14 v druhé odpadní větvi 62 odpadního potrubí 6 uzavřena, první uzavírací armatura 10 a druhá uzavírací armatura 12 v teplonosném okruhu 4 jsou otevřeny. Cirkulaci kapaliny v teplonosném okruhu 4 zajišťuje oběhové čerpadlo 8. Teplonosný okruh 4 je před nežádoucím zvýšením tlaku chráněn pojišťovacím ventilem 22. Cirkulující teplonosná kapalina odebírá teplo v přídavném výÉěníku tepla 5 ze vzdušiny vytlačované kompresorem. V sekundárním výměníku 15 tepla předává teplo ohřívané užitkové vodě, případně jiné kapalině pro vytápění, protékající vytápěcím potrubím 1 5. Žádanou teplotu vody ve vytápěcím potrubí udržuje jednocestná regulační armatura 17 (obr. 1), případně dvoucestná dělicí regulační armatura 171 (obr. 2), které plynule mění průtok teplonosné kapaliny sekundárním výměníkem 15 tepla. Při vzrůstajícím odběru tepla, tedy klesající teplotě mé'dia ve vytápěcím potrubí 1 5, se zmenšuje - v důsledku působení prvního teplotního čidla 18 - průtok vody v obtokovém potrubí 16 a současně zvětšuje její průtok sekundárním výměníkem 15 tepla. Při klesajícím odběru tepla, tedy při vzrůstající teplotě media ve vytápěném potrubí 15, se zmenšuje průtok vody v obtokovém potrubí 1 6. Při malém, případně nulovém odběru tepla v sekundárním výměníku 15 tepla je teplonosný okruh 4 chráněn otevřením druhé řízené regulační armatury 20 v odbočujícím odpadním potrubí 1 9, která je řízena druhým teplotním čidlem 21 ve studené větvi 41 teplonosného okruhu 4· Současně se uzavře první zpětná armatura 9 a otevře druhá zpětná armatura

11. Při tomto postavení zpětných armatur 9, 11 a druhé řízené

256 284 regulační armatury 20 se teplonosná kapalina, v příkladu provedení voda, v teplonosném okruhu 4 ochlazuje připouštěním studené vody z přívodního potrubí _5. Při klesající teplotě v teplonosném okruhu 4, tedy při vzrůstajícím odběru tepla v sekundárním výměníku 1 5 tepla je postup otevírání a uzavírání uv.edených armatur 9, 11, 20 opačný.

První řízená regulační armatura 71 podle obr. 2 udržuje konstantní teplotu vzdušiny na výstupu z dochlazovače 2! pomocí třetího teplotního čidla 23· Při vzrůstající teplotě vzdušiny se zvětšuje průtok chladicí vody první přívodní větví 51 přívodního potrubí 5, tedy i dochlazovačem 2, čímž se zvětšuje jeho chladicí výkon. Při klesající teplotě vzdušiny je tomu obráceně. Regulace průtoku chladicí vody dochlazovačem 2>o41e obr. 1 se provádí podle potřeby ruční ruční regulační armaturou 7· Není-li požadavek na odběr tepla, je možno teplonosný okruh 4 odstavit z provozu uzavřením první a druhé uzavírací armatury 10, 12 a otevřením třetí uzavírací armatury 14 v druhé odpadní větvi 62 odpadního potrubí 6. Funkce ruční uzavírací armatury 7 a první řízení regulační armatury 71 je stejná jako při zapojeném teplonosném okruhu 4·

Claims (1)

1. předmět vynálezu

   256 284 '

   Zapojeni regulovaného teplonosného okruhu s využitím odpadního tepla z pracovních okruhu technologických zařízeníj např.z mezitlakú a výtlaku objemových, či rychlostních kompresoru, kde technologicky nežádoucí teplota pracovního media zpravidla přesahuje 100* C a je z části mařena v mezichladičich či dochlazovači s kapalinovým chlazením a kde do technologického potrubí, např. do výtlaku kompresoru, je před mezichladič, připadne dochlazovač, zařazen přídavný výměník tepla pro využití odpadního tepla_y vyznačující se tím, že přídavný výměník (3) tepla ve výtlačném potrubí (1), např. kompresoru je součásti regulovaného teplonosného okruhu (4), na jehož studenou větev (41), opatřenou ve směru prouděni vody oběhovým čerpadlem (8), první zpětnou armaturou (9) a první uzavírací armaturou (10) je napojena před přídavným výměníkem (3) tepla druhá přívodní větev (52) přívodního potrubí (5) s druhou zpětnou armaturou (11) a na jehož teplou větev (42), opatřenou ve směru prouděni druhou uzavírací armaturou (12) a sekundárním výměníkem (13) tepla, je před druhou uzavírací armaturou (12) napojena druhá odpadni větev (62) odpadního potrubí (6) s třetí uzavírací armaturou (14), přitom před sekundárním výměníkem (13) tepla, napojeným svou vnitřní teplosměnnou částí na vytápěcí potrubí (15), je mezi teplou větev (42) a studenou větev (41 ) teplonosného okruhu (4) napojeno zkratující obtokové potrubí (16) se zabudovanou alespoň jednocestnou regulační armaturou (1’7), propojenou s prvním teplotním Čidlem (18) uloženým na větvi vytápěcího potrubí (15), a dále ve studené větvi (41 ) teplonosného okruhu (4) je před první zpětnou armaturou (9) napojeno odbočující odpadni potrubí (19) propojené s odpadním potrubím (6) a opatřené druhou řízenou regulační armaturou (20), spojenou s druhým teplotním čidlem (21) umístěným v teplé větvi (42) mezi druhou uzavírací armaturou (12) a regulační armaturou (17, 171) ze které je vyvedeno obtokové potrubí (16).