HU185342B - Method and apparatus for producing intermediate-pressure steam or hot water by heat addition advantageously using of waste heat - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya eljárás és berendezés középnyomású vízgőz és/vagy melegvíz hőbevezetéssel - előnyösen hulladékhő felhasználásával - történő előállítására. A találmány szerinti eljárásnál a tüzelőberendezés üzemeltetése során keletkezett gáznemű égéstermékeket — füstgázokat — a füstgázcsatomába majd a füstgázcsatornához csatlakozó hőcserélőbe vezetjük, a hőcserélő hőátadó felülete mentén vízzel érintkeztetjük, a hőcsere során keletkezett vízgőzt és/vagy melegvizet elvezetjük, miközben a lehűtött füstgázokat a hőcserélő alsó teréhez csatlakozó tárolótartályon keresztülmenő csövön át tovább hűtjük, majd pedig ventilátor segítségével a szabadba juttatjuk. A találmány szerinti berendezés lényege, hogy csoportcsöves, függőleges elrendezésű hőcserélője, a hőcserélő felső részében elhelyezett porlasztója, továbbá a hőcserélő alsó teréhez csatlakozó a hőcsere során lecsapódó vizet elvezető szabályozóeleme a hőcserélőhöz csatlakozó és gáznemű égéstermékeket elvezető csövet magába foglaló tárolótartálya, a tárolótartályhoz kapcsolódó, a hőcseréhez szükséges vizet a porlasztóba juttató szivattyúja, valamint a lehűtött égésterméket a szabadba továbbító ventilátora van. .............. -1-

Description

A találmány tárgya eljárás cs berendezés középnyomású vízgőz és/vagy melegvíz hőbcvczetcsscl - előnyösen hulladékhő felhasználásával - történő előállítására.

Az egyre növekvő energiaigény és az energiaforrások ezzel egyidőben jelentkező csökkenése, illetve az energiahordozók árának rohamos növekedése következtében egyre több és több olyan megoldást dolgoztak ki, amelyek segítségével nagyfokú energiamegtakarítás érhető cl. Olyan megoldások is születtek, amelyek a már meglévő berendezések hatásfokának javítását célozzák, amit egyrészt a tüzelőanyag megtakarítása, másrészt pedig a tüzelés során keletkező füstgázokkal távozó hő ún. hulladékhő felhasználása — elsősorban melegvíz előállítására történő felhasználása — révén valósítottak meg.

A gyakorlatban számos hőhasznosító eljárás ismeretes, amelyek különféle technológiai folyamatok - pl. szárítás vagy hőrögzítés — során keletkezett nedves meleg levegőnek vízmelegítésre történő felhasználására vonatkoznak.

Egy ilyen eljárást ismertet a 180 228 számú magyar szabadalom is, amely eljárás lényege, hogy a hőhasznosítás vegyes rendszerű hőcserélő alkalmazásával történik oly módon, hogy a hőcsere részben hőátadó felületen keresztül, részben pedig a két közeg közvetlen érintkeztetése révén megy végbe.

Az eljárás hátránya, hogy alkalmazási területe korlátozott.

A hőhasznosítására használt berendezések gazdaságossága a füstgáz hőmérsékletétől és mennyiségétől függ. A felhasználás körülményei szükségessé tehetik a 300— 500 °C hőmérsékletű füstgázok höhasznosító berendezésbe történő bevezetését is. Ilyen esetekben a berendezés jobb kihasználására a füstgáz hőmérsékletét külön tüzelőanyag felhasználásával növelik, ez azonban jelentős költségráfordítást igényel.

A hőhasznosításra számos berendezést dolgoztak ki, ilyen berendezést ismertet a 170 961 sz. HU szabadalmi leírás is. A leírás szerinti berendezés gázturbinából kilépő füstgáz hőtartalmának forróvíz, vagy gőz termelésére történő felhasználására vonatkozik. A berendezés lényege, hogy a kazánnak a csőkötegek között a csőkötegeket két részre osztó tűztere van, a tűztér több oldalát maguk a csőkötegek képezik és a füstgáz irányítására elzáró, illetve terelő elemei, csappantyúi vannak.

Jelen találmány célja, hogy olyan berendezést és eljárást hozzon létre, amely kiküszöböli az eddig ismert eljárások és berendezések hátrányos tulajdonságait, továbbá amely alkalmas bármely energiaforrás hulladékhőjének hasznosítására és tetszőleges teljesítmény biztosítására.

A találmány szerinti célkitűzést olyan eljárással valósítjuk meg, amelynek során a tüzelésnél keletkezett gáznemű égésterméket — továbbiakban füstgázt — a füstgázcsatornába, majd a füstgázcsatornához csatlakozó hőcserélőbe vezetjük, amely hőcserélő hőátadó felülete mentén vízzel érintkeztetjük. A hőcsere során keletkezett vízgőzt és/vagy melegvizet elvezetjük, miközben a füstgázt a hőcserélő alsó részéhez csatlakozó és a tárolótartályon keresztülmenő csövön átvezetve tovább hűtjük, majd ventilátor segítségével a szabadba juttatjuk.

A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módjánál a hőcseréhez szükséges vizet a tárolótartályból nyerjük és porlasztás után a hőcserélőbe juttatjuk.

A találmány szerinti eljárás esetén előnyös, ha a luil2 ladékhö hasznosításának folyamatát a füstgázt a szabadba továbbító ventilátor fordulatszámának függvényében szabályozzuk.

A találmány tárgyát képezi továbbá a találmány szerinti célkitűzés megvalósítására alkalmas berendezés is, amely berendezésre jellemző, hogy csoportcsöves, függőleges elrendezésű hőcserélője, a hőcserélő felső részében elhelyezett porlasztója, továbbá a hőcserélő alsó terében, a hőcscrc során lecsapódó vizet elvezető szabályozóeleme, ugyancsak a hőcserélőhöz csatlakozó, a füstgázt elvezető csöve, ezen elvezetőcsövet körülvevő és a csőben áramló füstgázt lehűtő tárolótartálya, ehhez kapcsolódó, a hőcseréhez szükséges vizet a porlasztóba juttató szivattyúja, valamint a lehűtött füstgázt a szabadba juttató ventilátora van.

A találmány szerinti berendezés egy célszerű kiviteli alakja egy kettős fedelű hőcserélőt tartalmaz, amely hőcserélő lényegében egy gyorsgőzfejlesztő dcsztillátort foglal magában.

A találmány szerinti berendezés egy másik célszerű kiviteli alakjánál a hőcserélő alsó terében lévő szabályozóelem egy úszós szabályozószelep, amely összeköttetésben áll a hőcserélőhöz szükséges vizet a porlasztóba továbbító szivattyúval.

A találmány szerinti berendezés egy további kiviteli alakjánál a hőcserélő csöveiben az áramló víz útját meghosszabbító elem, előnyösen spirálrugó van elhelyezve.

A találmány szerinti berendezés egy előnyös kiviteli alakját, valamint a találmány szerinti eljárás egy célszerű foganatosítási módját a csatolt ábra alapján részleteiben is ismertetjük, ahol az

1. ábra a találmány szerinti berendezés vázlatos képét szemlélteti.

Az 1 tüzelőberendezés — amely jelen példa szerinti esetben egy gáztüzelésű kemence kapcsolatban áll a 2 hőcserélővel, a 8 füstgázcsatornán keresztül, amelynek révén az 1 tüzelőberendezés üzemeltetése során keletkező gáznemű égéstermékeket - füstgázokat - a 2 hőcserélőbe vezetjük. A 2 hőcserélő egy csoportcsöves függőleges elrendezésű gyorsdesztillátor. A 2 hőcserélő felső része kettős fedéllel van ellátva. A 2 hőcserélő felső részében található a 7 porlasztó, amely a hőcseréhez, szükséges és a 3 tárolótartályból az 5 szivattyú segítségével a porlasztóba juttatott vizet porlasztja és az így porlasztott víz a 2 hőcserélő 15 csöveinek felső részén kialakított 13 furatokon keresztül jut a 15 csövek belsejébe. A hőcsere, során a 2 hőcserélőbe vezetett füstgáz, valamint a 2 hőcserélő 15 csöveiben áramló víz a 2 hőcserélő hőátadó felülete mentén érintkezésbe kerül egymással. aminek során a 15 csövekben áramló víz a füstgáztól hőt von el és felmelegszik. Az így kapott vízgőzt a 2 hőcserélő felső részéhez csatlakozó 9 csővezetéken keresztül a felhasználás helyére szállítjuk. A 2 hőcserélő 15 csöveinek belső falán — itt nem ábrázolt módon — a lefelé áramló víz útjának meghosszabbítására spirálrugó van elhelyezve, amelynek révén a folyadék áramlása olyanná válik, hogy a 15 csövek tengelyvonalában felfelé áramló vízgőz számára szabad tér alakul ki.

A 15 csövekben lefelé áramló víz a 2 hőcserélő alsó részében gyűlik össze. A 2 hőcserélő ezen alsó részéhez van csatlakoztatva a 6 szabályozóelem, amely jelen kiviteli alak esetén egy úszós szabályozóelem. Ez a 6 szabályozóelem az 5 szivattyúval — az 5 szivattyú szívóvezetékévcl - van összekötve. Ez azért lényeges, mivel a 2 hő-21

185 342 cserélő alsó részében összegyűlő víz egy bizonyos rocnynyiséget elérve, nyitja a 6 szabályozó elemet és az 5 szivattyú szívóvezetékébe jut, ahonnan a 3 tárolótartályból nyert vízzel együtt ismét a 7 porlasztóba kerül. Ezáltal a 7 porlasztóba jutó víz hőmérséklete magasabb lesz és a hőcsere során nagyobb mennyiségben nyerhetünk vízgőzt.

A 2 hőcserélőn átáramoltatott és lehűtött füstgáz a 3 tárolótartályon keresztülmenő 14 csőben áramlik, miközben a 3 tárolótartályban lévő hidegvíz tovább hűti azt. Végül a füstgáz a 14 csövön át a 4 ventilátorba jut, onnan pedig a szabadba távozik.

A szabadba távozó füstgáz hőmérséklete általában 60-80 °C.

A hőcseréhez szükséges vízmennyiséget, mint már j említettük, a 3 tárolótartályból az 5 szivattyú továbbítja a 7 porlasztóba. A 3 tárolótartály vízutánpótlása a 10 csővezetéken keresztül a vízhálózatból, valamint a fűtött berendezésekből csapadékvíznek bevezetése révén történik. 2

A berendezés teljesítményét a 8 füstgázcsatornába épített 12 csappantyú és az 5 szivattyú nyomóvezetékébe szerelt 11 szabályozószelep beállításával, a 4 ventilátor fordulatszámának változtatásával szabályozhatjuk.

A találmány szerinti eljárás és berendezés előnye, a 2 hagyományos melegvíz előállító és gőzfejlesztő berendezésekkel szemben, hogy hulladékhővel is üzemeltethető a megfelelő hatásfok biztosítása mellett. A berendezés részét képező gyorsdesztillátor üzembehelyezése rövid időt igényel és nem jelent nagyobb beruházást, a ked- c vező elpárologtató vízfelület növelése mellett is viszonylag kis főméretek adódnak, továbbá akár a szabadban is elhelyezhető.

A találmány szerinti berendezés előnye, hogy a berendezésből a szabadba távozó füstgáz alacsony — 60- ; 80 °C - hőmérsékletű, amely a berendezés kedvező hőhasznosítását eredményezi.

A találmány szerinti berendezés további előnye, hogy széles körben alkalmazható, így pl. a hőerőgépekkel hajtott préslevegő előállítására alkalmazott légsűrítők ese- _z tén, miáltal a préslevegő hagyományos előállításának 20 % alatti hatásfoka a többszörösére növelhető. A találmány szerinti berendezés előnye az is, hogy a működtetéséhez szükséges hőenergia bárhonnan, de elsősorban hulladékhőből nyerhető. így pl. a berendezés működte- 1 tésére alkalmas a gázkemencék égésterméke, a belsőégésű motorok kipufogógáza, vasolvasztók torokgáza, hagyományos tüzelőanyagokkal fűtött kazánok égéstermékei, kompresszióshő, cementégető alagút, kemencék égéstermékei, ívkemencék hulladékhője stb. Ezen túlmenően primér energiahordozók felhasználása esetén is alkalmazható mint városi gáz, földgáz, biogáz stb. esetén. Ebben az esetben azonban az szükséges, hogy a felhasználandó hulladékhő szakaszos üzemben álljon rendelkezésre, maga a berendezés üzeme azonban folyama- j tos legyen.

A berendezés alkalmazási helyén rendelkezésre álló hulladckhő mennyiségének és hőmérsékletének figyelembevételével a hőcserélők párhuzamos és/vagy soros szerelésével választhatók meg a legkedvezőbb hölépcsők, továbbá a hőátadó felület nagysága.

Claims (9)

1. Szabadalmi igénypontok

   I Eljárás középnyomású vízgőz és/vagy melegvíz hőbevezetéssel — előnyösen hulladékhő hasznosításával — történő előállítására, azzal jellemezve, hogy a tüzelőberendezés üzemeltetése során keletkezett gáznemű égéstermékeket - füstgázokat — a füstgázcsatornába, majd a füslgázesatornához csatlakozó hőcserélőbe vezetjük, a hőcserélő hőátadó felülete mentén vízzel érintkeztetjük, a hőcsere során keletkezett vízgőzt és/vagy melegvizet elvezetjük, miközben a lehűtött füstgázokat a hőcserélő alsó teréhez csatlakozó tárolótartályon keresztülmenő csövön átvezetve tovább hűtjük, majd pedig ventilátor segítségével a szabadba juttatjuk.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a hőcserélőhöz szükséges vizet a tárolótartályból porlasztóba vezetjük és elporlasztjuk, majd porlasztás után a hőcserélőbe juttatjuk.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az előállított vízgőz és/vagy melegvíz mennyiségét a ventilátor fordulatszámának függvényében szabályozzuk.
4. 4. Berendezés középnyomású vízgőz és/vagy melegvíz hőbevczetcssel - előnyösen hulladékhővel — történő előállítására, azzal jellemezve, hogy csoportcsöves, függőleges elrendezésű hőcserélője (2), a hőcserélő (2) felső részében elhelyezett porlasztója (7), továbbá a hőcserélő alsó teréhez csatlakozó, a kőcsere során lecsapódó vizet elvezető szabályozóeleme (6) a hőcserélőhöz (2) csatlakozó és a gáznemű égésterméket elvezető csövet (14) magában foglaló tárolótartálya (3), a tárolótartályhoz (3) kapcsolódó, a hőcseréhez szükséges vizet a porlasztóba (7) juttató szivattyúja (5), valamint a lehűtött égésterméket a szabadba továbbító ventilátora (4) van.
5. 5. A 4. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy hőcserélője (2) kettő fedelű gyorsgőzAcjlesztő desztillátor.
6. 6. A 4. vagy 5. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a szivattyú (5) szívóoldalához csatlakozó úszós szabályozóeleme (6) van.
7. 7. A 4—6. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a hőcserélő (2) csöveinek (15) felső része furattal (13) van ellátva.
8. 8. A 4-7. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a hőcserélő (2) csöveinek (15) belső falán, a csövekben (15) lefelé áramló víz útját meghosszabbító eleme, előnyösen spirálrugója van.
9. 9. A 4-8. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy több, soros és/vagy párhuzamos elrendezésű hőcserélője (2) van.