RU101150U1 - WATER HEATING SYSTEM OF AN AUTONOMOUS COGENERATION INSTALLATION - Google Patents

WATER HEATING SYSTEM OF AN AUTONOMOUS COGENERATION INSTALLATION Download PDF

Info

Publication number
RU101150U1
RU101150U1 RU2010126628/06U RU2010126628U RU101150U1 RU 101150 U1 RU101150 U1 RU 101150U1 RU 2010126628/06 U RU2010126628/06 U RU 2010126628/06U RU 2010126628 U RU2010126628 U RU 2010126628U RU 101150 U1 RU101150 U1 RU 101150U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
water
temperature
chimney
heat exchanger
Prior art date
Application number
RU2010126628/06U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Аркадьевич Зенютич
Геннадий Яковлевич Вагин
Евгений Борисович Солнцев
Андрей Геннадьевич Воеводин
Антон Александрович Петров
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (НГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (НГТУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (НГТУ)
Priority to RU2010126628/06U priority Critical patent/RU101150U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU101150U1 publication Critical patent/RU101150U1/en

Links

Landscapes

  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

1. Система водоподогрева автономной когенерационной установки, включающая низкотемпературный теплообменник для утилизации тепла отходящих газов от высокотемпературного котла-утилизатора с патрубками подвода и отвода нагреваемой воды и газопроводом подвода греющего потока от котла-утилизатора к дымовой трубе между низкотемпературным теплообменником, выполненным в виде расположенной выше газопровода подвода греющего потока герметичной камеры, образованной с внешней стороны теплоизолированным кожухом, состоящим из обечайки с верхней и нижней крышками, где патрубок подвода подогреваемой воды расположен в нижней части камеры тангенциально ее стенкам, а патрубок отвода воды - в верхней части камеры, также тангенциально стенкам и диаметрально противоположно патрубку подвода воды, и дымовой трубой, расположенной соосно теплоизолированному кожуху, отличающаяся тем, что установлен тепловой аккумулятор фазового перехода, образованный с внутренней стороны наружной стенкой дымовой трубы, а с внешней стороны - соосно ей установленной обечайкой, являющейся внутренней стенкой низкотемпературного теплообменника, заполненной теплоаккумулирующим материалом. ! 2. Система водоподогрева автономной когенерационной установки по п.1, отличающаяся тем, что в качестве теплоаккумулирующего материала использован парафин с температурой фазового перехода 60°С и теплотой фазового перехода 183 кДж/кг. 1. The water heating system of an autonomous cogeneration unit, including a low-temperature heat exchanger for utilizing waste gas heat from a high-temperature recovery boiler with heating water supply and exhaust pipes and a heating flow supply gas pipe from a recovery boiler to a chimney between the low-temperature heat exchanger made in the form of a gas pipe located above the supply of the heating flow of the sealed chamber formed from the outside by a thermally insulated casing consisting of a shell with a top it and the lower covers, where the heated water supply pipe is located tangentially to its walls in the lower part of the chamber, and the water discharge pipe is located in the upper part of the camera, also tangentially to the walls and diametrically opposite to the water supply pipe, and a chimney located coaxially to the insulated casing, characterized in that a phase transition heat accumulator is installed, formed on the inner side by the outer wall of the chimney, and on the outside, by the shell aligned with it, which is the inner wall second low temperature heat exchanger, filled with heat accumulating material. ! 2. The water heating system of the autonomous cogeneration plant according to claim 1, characterized in that paraffin with a phase transition temperature of 60 ° C and a phase transition heat of 183 kJ / kg is used as a heat storage material.

Description

Решение относится к области теплоэнергетики - утилизации теплоты уходящих газов двигателей внутреннего сгорания (ДВС), котлов и печей; предназначено для подогрева воды в условиях различных уровней теплопотребления (горячего водоснабжения - ГВС) потребителей.The solution relates to the field of power engineering - utilization of the heat of the exhaust gases of internal combustion engines (ICE), boilers and furnaces; it is intended for water heating in the conditions of various levels of heat consumption (hot water supply - hot water) of consumers.

В часы наибольшего потребления горячей воды ее расход может превышать среднесуточное значение в 2…3 раза //Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства, ч.1/Под ред. И.Г.Староверова - М.: Стройиздат, 1975, стр.176. Для решения этой проблемы обычно устанавливают дополнительный теплоизолированный бак-аккумулятор горячей воды достаточно большой емкости, куда теплоноситель, нагреваемый в теплообменных аппаратах, закачивается в периоды наименьшего потребления, и откуда затем забирается в периоды пиковых нагрузок. Вода в систему ГВС из баков-аккумуляторов, как правило, подается автоматически насосами с регулируемой подачей в зависимости от водоразбора.During the hours of greatest consumption of hot water, its flow rate may exceed the average daily value by 2 ... 3 times // Designer Handbook. Internal sanitary devices, part 1 / Ed. I.G. Staroverova - M.: Stroyizdat, 1975, p. 176. To solve this problem, an additional heat-insulated hot water storage tank with a sufficiently large capacity is usually installed, where the heat carrier heated in heat exchangers is pumped during periods of least consumption, and from where it is then taken in during periods of peak loads. Water in the DHW system from the storage tanks, as a rule, is supplied automatically by pumps with controlled flow depending on the water intake.

В качестве прототипа принята система водоподогрева автономной когенерационной установки, описанная патентом РФ на полезную модель №75454, F22B 33/18, опуб. 10.08.2008. Система включает низкотемпературный теплообменник для утилизации тепла отходящих газов от высокотемпературного котла-утилизатора ДВС с патрубками подвода и отвода нагреваемой воды и газопроводом подвода греющего потока. Низкотемпературный теплообменник выполнен в виде расположенной выше газопровода подвода греющего потока герметичной камеры, образованной наружной стенкой дымовой трубы и соосно ей установленным теплоизолированным кожухом, состоящим из обечайки с верхней и нижней крышками, при этом патрубок подвода подогреваемой воды расположен в нижней части камеры тангенциально ее стенкам, а патрубок отвода воды - в верхней части камеры, также тангенциально стенкам и диаметрально противоположно патрубку подвода воды.As a prototype, a water heating system of an autonomous cogeneration unit, described by the RF patent for utility model No. 75454, F22B 33/18, publ. 08/10/2008. The system includes a low-temperature heat exchanger for utilizing waste gas heat from a high-temperature ICE recovery boiler with heating water inlet and outlet pipes and a heating flow supply gas pipeline. The low-temperature heat exchanger is made in the form of a sealed chamber located above the gas supply line for the heating flow, formed by the outer wall of the chimney and coaxially mounted with a heat-insulated casing, consisting of a shell with upper and lower covers, while the pipe for supplying heated water is tangential to its walls, and the water outlet pipe - in the upper part of the chamber, also tangentially to the walls and diametrically opposite to the water supply pipe.

Недостаток этой системы состоит в том, что при постоянстве теплового режима работы двигателя (постоянстве электрической нагрузки когенерационной установки) подвод тепловой энергии нагреваемой воде также постоянен, и в периоды повышенного водопотребления нагрев воды может оказаться недостаточным для нужд потребителей (требуемая температура составляет 60…70°C).The disadvantage of this system is that when the thermal mode of the engine is constant (the electric load of the cogeneration unit is constant), the supply of heat energy to the heated water is also constant, and during periods of increased water consumption, water heating may be insufficient for the needs of consumers (the required temperature is 60 ... 70 ° C)

Этот недостаток устраняется предлагаемым решением.This disadvantage is eliminated by the proposed solution.

Решаемая задача - повышение эффективности и надежности функционирования системы ГВС.The task at hand is to increase the efficiency and reliability of the operation of the DHW system.

Технический результат - дополнительная возможность аккумулирования тепловой энергии в период пониженного водопотребления и ее отдачи в часы «пик» в конструкции с минимальными для когенерационной установки габаритами.EFFECT: additional possibility of accumulation of thermal energy during a period of reduced water consumption and its return during peak hours in a design with dimensions that are minimal for a cogeneration unit.

Этот технический результат достигается тем, что в системе водоподогрева автономной когенерационной установки, включающей низкотемпературный теплообменник для утилизации тепла отходящих газов от высокотемпературного котла-утилизатора ДВС с патрубками подвода и отвода нагреваемой воды и газопроводом подвода греющего потока от котла-утилизатора к дымовой трубе, между низкотемпературным теплообменником, выполненным в виде расположенной выше газопровода подвода греющего потока герметичной камеры, образованной с внешней стороны теплоизолированным кожухом, состоящим из обечайки с верхней и нижней крышками, где патрубок подвода подогреваемой воды расположен в нижней части камеры тангенциально ее стенкам, а патрубок отвода воды - в верхней части камеры, также тангенциально стенкам и диаметрально противоположно патрубку подвода воды, и дымовой трубой, расположенной соосно теплоизолированному кожуху, установлен тепловой аккумулятор фазового перехода (ТАФП), образованный с внутренней стороны наружной стенкой дымовой трубы, а с внешней стороны - соосно ей установленной обечайкой, являющейся внутренней стенкой низкотемпературного теплообменника, заполненной теплоаккумулирующим материалом (ТАМ), в качестве которого предлагается парафин с температурой фазового перехода 60°C и теплотой фазового перехода 183 кДж/кг.This technical result is achieved in that in a water heating system of an autonomous cogeneration unit, including a low-temperature heat exchanger for recovering heat of exhaust gases from a high-temperature heat recovery boiler of an internal combustion engine with nozzles for supplying and discharging heated water and a gas supply for supplying a heating stream from a heat recovery boiler to a chimney, between the low-temperature a heat exchanger made in the form of a sealed chamber located above the gas supply line for the heating flow, formed from the outside of the heat an insulated casing consisting of a shell with upper and lower covers, where the heated water supply pipe is located tangentially in the lower part of the chamber, and the water pipe in the upper part of the chamber, also tangentially to the walls and diametrically opposite the water supply pipe, and the chimney, located coaxially to the insulated casing, a phase transition heat accumulator (TAFP) is installed, formed on the inner side by the outer wall of the chimney, and on the outside, coaxially mounted on it echaykoy, which is the inner wall of the low temperature heat exchanger, filled with heat accumulating material (TAM), which serves as a paraffin phase transition temperature of 60 ° C and a heat of phase transition of 183 kJ / kg.

При работе когенерационной установки на основе газопоршневых агрегатов температура уходящих газов после утилизационного котла на входе в дымовую трубу составляет порядка 180°C (дальнейшее снижение температуры приводит к существенному росту массогабаритных показателей установки).During operation of a cogeneration unit based on gas reciprocating units, the temperature of the exhaust gases after the recovery boiler at the inlet to the chimney is about 180 ° C (a further decrease in temperature leads to a significant increase in the overall dimensions of the unit).

ТАФП позволяет эффективно отбирать тепло от дымовой трубы, сохранять его, и при повышенном водопотреблении горячей воды отдавать дополнительно тепловую энергию фазового перехода для подогрева воды до требуемой температуры.TAPP allows you to effectively remove heat from the chimney, save it, and with increased water consumption of hot water, give additional thermal energy to the phase transition to heat the water to the desired temperature.

Предлагаемая конструкция системы водоподогрева с ТАФП приведена на рисунке фиг.1, на фиг.2 - вид сверху. Система водоподогрева включает низкотемпературный теплообменник 1 для утилизации тепла отходящих газов от высокотемпературного котла - утилизатора (например, парового). Теплообменник 1 выполнен в виде герметичной камеры, расположенной выше газопровода 2 подвода греющего потока от высокотемпературного котла - утилизатора к дымовой трубе 3. Теплообменник 1 снабжен патрубком 4 подвода нагреваемой воды, который расположен в нижней части камеры тангенциально стенкам камеры. Камера имеет теплоизолированный (например, пенополиуретаном) кожух 5, состоящий из стальной обечайки, установленной соосно дымовой трубе, с верхней 6 и нижней 7 кольцевыми крышками, приваренными к дымовой трубе и обечайке кожуха. Патрубок 8 отвода нагретой воды расположен в верхней части камеры также тангенциально стенкам и диаметрально противоположно патрубку 4. Для удаления из дымовой трубы образующегося конденсата в ее нижней части выполнен сливной патрубок 9. Обечайка 10 расположена соосно дымовой трубе и теплоизолированному кожуху 5, и разделяет замкнутую полость ТАМ 11 и теплообменник 1 с нагреваемой водой 12.The proposed design of a water heating system with TAPP is shown in figure 1, figure 2 is a top view. The water heating system includes a low-temperature heat exchanger 1 for utilizing waste gas heat from a high-temperature recovery boiler (for example, steam). The heat exchanger 1 is made in the form of a sealed chamber located above the gas pipe 2 for supplying a heating stream from a high-temperature boiler to a chimney 3. The heat exchanger 1 is equipped with a pipe 4 for supplying heated water, which is located tangentially in the chamber at the bottom of the chamber. The chamber has a heat-insulated (for example, polyurethane foam) casing 5, consisting of a steel shell mounted coaxially to the chimney, with the top 6 and bottom 7 ring covers welded to the chimney and casing shell. The heated water outlet pipe 8 is also located tangentially to the walls in the upper part of the chamber and is diametrically opposite to the pipe 4. To remove condensate from the chimney, a drain pipe 9 is made in its lower part. TAM 11 and heat exchanger 1 with heated water 12.

Система водоподогрева работает следующим образом. Отходящие газы греющего потока от котла-утилизатора через газопровод 2 поступают в дымовую трубу 3, нагревают ее стенку, через нее нагревают и расплавляют ТАМ в полости 11, нагревают обечайку 10. Нагреваемая вода поступает под избыточным давлением в теплообменник 1, поток воды 12 закручивается внутри камеры, движется вверх, от стенки обечайки 10 нагревается и отводится тангенциально через патрубок 8 в сеть горячего водоснабжения. При работе с пониженным расходом воды (водопотреблением ГВС) ТАМ находится в жидкой фазе, при повышенном водопотреблении ТАМ постепенно переходит в твердое состояние, и при этом выделяется дополнительная теплота фазового перехода, позволяющая поддерживать температуру нагреваемой воды на нужном уровне в течение требуемого времени. При снижении водопотребления ТАМ вновь переходит в жидкое состояние, аккумулируя тепловую энергию как емкостную, так и фазового перехода.The water heating system operates as follows. The waste gases of the heating stream from the recovery boiler through the gas pipe 2 enter the chimney 3, heat its wall, heat it and melt TAM in the cavity 11, heat the shell 10. The heated water flows under overpressure into the heat exchanger 1, the water stream 12 is twisted inside chamber moves up, from the wall of the shell 10 heats up and is diverted tangentially through the pipe 8 into the hot water supply network. When working with reduced water consumption (domestic hot water consumption), TAM is in the liquid phase, with increased water consumption, TAM gradually becomes solid, and additional heat of phase transition is released, which allows maintaining the temperature of the heated water at the right level for the required time. With a decrease in water consumption, TAM again goes into a liquid state, accumulating thermal energy, both capacitive and phase transition.

Предлагаемая конструкция системы водоподогрева характеризуется уменьшенными массогабаритными показателями и меньшими потерями от наружного охлаждения изоляции поверхностей.The proposed design of a water heating system is characterized by reduced overall dimensions and lower losses from external cooling of the insulation of surfaces.

Claims (2)

1. Система водоподогрева автономной когенерационной установки, включающая низкотемпературный теплообменник для утилизации тепла отходящих газов от высокотемпературного котла-утилизатора с патрубками подвода и отвода нагреваемой воды и газопроводом подвода греющего потока от котла-утилизатора к дымовой трубе между низкотемпературным теплообменником, выполненным в виде расположенной выше газопровода подвода греющего потока герметичной камеры, образованной с внешней стороны теплоизолированным кожухом, состоящим из обечайки с верхней и нижней крышками, где патрубок подвода подогреваемой воды расположен в нижней части камеры тангенциально ее стенкам, а патрубок отвода воды - в верхней части камеры, также тангенциально стенкам и диаметрально противоположно патрубку подвода воды, и дымовой трубой, расположенной соосно теплоизолированному кожуху, отличающаяся тем, что установлен тепловой аккумулятор фазового перехода, образованный с внутренней стороны наружной стенкой дымовой трубы, а с внешней стороны - соосно ей установленной обечайкой, являющейся внутренней стенкой низкотемпературного теплообменника, заполненной теплоаккумулирующим материалом.1. The water heating system of an autonomous cogeneration unit, including a low-temperature heat exchanger for utilizing waste gas heat from a high-temperature recovery boiler with heating water supply and exhaust pipes and a heating flow supply gas pipe from a recovery boiler to a chimney between the low-temperature heat exchanger made in the form of a gas pipe located above the supply of the heating flow of the sealed chamber formed from the outside by a thermally insulated casing consisting of a shell with a top it and the lower covers, where the heated water supply pipe is located tangentially to its walls in the lower part of the chamber, and the water discharge pipe is located in the upper part of the camera, also tangentially to the walls and diametrically opposite to the water supply pipe, and a chimney located coaxially to the insulated casing, characterized in that a phase transition heat accumulator is installed, formed on the inner side by the outer wall of the chimney, and on the outside, by the shell aligned with it, which is the inner wall second low temperature heat exchanger, filled with heat accumulating material. 2. Система водоподогрева автономной когенерационной установки по п.1, отличающаяся тем, что в качестве теплоаккумулирующего материала использован парафин с температурой фазового перехода 60°С и теплотой фазового перехода 183 кДж/кг.
Figure 00000001
2. The water heating system of the autonomous cogeneration unit according to claim 1, characterized in that paraffin with a phase transition temperature of 60 ° C and a phase transition heat of 183 kJ / kg is used as a heat storage material.
Figure 00000001
RU2010126628/06U 2010-06-29 2010-06-29 WATER HEATING SYSTEM OF AN AUTONOMOUS COGENERATION INSTALLATION RU101150U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010126628/06U RU101150U1 (en) 2010-06-29 2010-06-29 WATER HEATING SYSTEM OF AN AUTONOMOUS COGENERATION INSTALLATION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010126628/06U RU101150U1 (en) 2010-06-29 2010-06-29 WATER HEATING SYSTEM OF AN AUTONOMOUS COGENERATION INSTALLATION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU101150U1 true RU101150U1 (en) 2011-01-10

Family

ID=44055056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010126628/06U RU101150U1 (en) 2010-06-29 2010-06-29 WATER HEATING SYSTEM OF AN AUTONOMOUS COGENERATION INSTALLATION

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU101150U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103836703B (en) Fused salt regenerative electrochemical heats central heating system
CN201321918Y (en) Heat power and cold cogeneration device for waste heat utilization of large-scale marine diesel engine
CN110529870A (en) A kind of recycling of cigarette air supply heat pump waste heat and flue gas take off the white integrated heating system heated with paddy electricity phase-change accumulation energy step
CN206919399U (en) A kind of vacuum phase changing hot water boiler
KR20090117918A (en) Storage combination boiler
CN111189041A (en) Electric heat accumulating type superheated steam system and method thereof
CN204100217U (en) Power economized boiler
CN102519135A (en) Multifunctional quick heating type heat pump water heater
CN204084540U (en) Fused salt regenerative electrochemical heating central heating system
RU101150U1 (en) WATER HEATING SYSTEM OF AN AUTONOMOUS COGENERATION INSTALLATION
CN103411459B (en) Multi-energy high-temperature heat-storage energy saver
KR100456069B1 (en) The electric boiler gathering heat style in using oil of heat's medium
CN201269622Y (en) Multi-stage energy-saving system of clean fuel industrial boiler
CN100458280C (en) Superheat adjustable self-purifying steam generation method by using valley electricity to store heat
CN203907210U (en) Novel gasifier for liquified natural gas (LNG)
CN101586872A (en) Rapid hot water generator
CN205373000U (en) High -efficient boiler
CN201680426U (en) Water supply and drainage device of water heater
CN204100358U (en) A kind of combustion motor high-temperature tail gas carries out storing treatable device
CN202613731U (en) Split type intelligent water heater system
CN210662805U (en) Boiler blow-off water comprehensive utilization device of thermal power plant
RU75454U1 (en) WATER HEATING SYSTEM OF AN AUTONOMOUS COGENERATION INSTALLATION
CN201463221U (en) Fast hot water generator
CN212720279U (en) Factory boiler heating system
CN109489023A (en) Photo-thermal electricity high-efficiency steam generating system and control method

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20110630