RU158799U1

RU158799U1 - HEAT WATER BOILER CIRCUIT

Info

Publication number: RU158799U1
Application number: RU2015124270/05U
Authority: RU
Inventors: Александр Васильевич Банников; Сергей Владимирович Васильев
Priority date: 2015-06-22
Filing date: 2015-06-22
Publication date: 2016-01-20

Abstract

Тепловая схема водогрейной котельной, 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, отличающаяся тем, что 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.The thermal diagram of the boiler house, which includes a boiler connected to the supply and return pipelines of the heating system’s network water, the network and recirculation pump, the makeup water treatment system, which contains the raw water heater, chemical water treatment, chemical water heater, vacuum deaerator and make-up pump, low boiling water circuit agent, including a turbine with an electric generator, a heat exchanger-evaporator, a condenser and a feed pump, and the turbine inlet is connected to the heat output exchanger-evaporator, and the turbine outlet - with a condenser inlet, the outlet of which is connected to the input of the heat exchanger-evaporator through a feed pump, characterized in that the heat exchanger-evaporator is directly integrated into the boiler flue, and the make-up water preparation system contains an additional raw water pre-heating circuit, including raw water pipelines and a condenser connected through a three-way valve to the raw water heater and through a tap to control the flow rate of makeup water to the pipelines of the cooling system Eden.

Description

Полезная модель относится к промышленной теплоэнергетике, в частности, к водогрейным котельным.The utility model relates to industrial heat power engineering, in particular, to boiler houses.

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.The known thermal circuit of a boiler house (Utility Model Patent of the Russian Federation No. 32861, IPC F22B 33/18, 2003), which contains a boiler with a piping system, a network and recirculation pump, a make-up water treatment system, which includes a raw water heater, chemical water treatment, chemically purified water heater, vacuum deaerator and make-up pump, as well as a circuit with a low-boiling working agent, consisting of a turbine with an electric generator, a heat exchanger-evaporator, a condenser and a feed pump.

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).The disadvantage of this scheme is the decrease in the economic and energy efficiency of the boiler room due to the selection of a large amount of high-temperature network water after the boiler into the low-boiling working agent circuit (independent power supply circuit).

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.The thermal circuit of a boiler house is known (Patent for a utility model of the Russian Federation No. 145822, IPC F22B 33/18, 2014), adopted as a prototype including a boiler connected to the supply and return pipelines of the network water of the heating system, network and recirculation pump, preparation system make-up water containing a raw water heater, chemical water treatment, a chemically purified water heater, a vacuum deaerator and a make-up pump, a low-boiling working agent circuit, including a turbine with an electric generator, a heat exchanger-evaporator b, a condenser and a feed pump, and the turbine inlet is connected to the output of the heat exchanger-evaporator, and the turbine outlet is connected to the inlet of the condenser, the output of which is connected to the inlet of the heat exchanger-evaporator through the feed pump, additionally contains a surface heat exchanger built into the gas duct of the boiler, the output of the surface heat exchanger is connected to the inlet of the heat exchanger-evaporator, and the input through the recirculation pump and the piping system is connected to the output of the heat exchanger-evaporator.

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.The disadvantage of this scheme is a decrease in the efficiency of the boiler, due to the inclusion of an intermediate circuit of network water containing a surface heat exchanger built into the boiler duct and connecting pipelines. The intermediate coolant circuit provides heat transfer to the low-boiling working agent circuit (independent power supply circuit), which leads to an increase in irreversible heat losses, a more complicated boiler house circuit, and also an increase in the cost of building and operating the boiler house. In addition, the circuit does not have the ability to utilize the heat removed from the condenser of a low-boiling working agent.

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.The technical result achieved by the utility model is to increase the energy efficiency of the boiler room by utilizing the heat of the flue gases, excluding the intermediate water circuit, as well as utilizing the heat of condensation of the working agent in the condenser.

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.The technical result is achieved by the fact that in the thermal circuit of the boiler house, which includes a boiler connected to the supply and return pipelines of the network water of the heating system, a network and recirculation pump, a make-up water preparation system containing a raw water heater, chemical water treatment, chemically purified water heater, a vacuum deaerator and a make-up pump, a low-boiling working agent circuit, including a turbine with an electric generator, a heat exchanger-evaporator, a condenser and a feed pump, As a result, the turbine inlet is connected to the outlet of the heat exchanger-evaporator, and the outlet of the turbine is connected to the inlet of the condenser, the outlet of which is connected to the inlet of the heat exchanger-evaporator through the feed pump, the heat exchanger-evaporator is directly integrated into the boiler flue, and the make-up water preparation system contains an additional raw pre-heating water, including raw water pipelines and a condenser through a three-way valve connected to the raw water heater and through the tap to control the flow rate of makeup water to the pipe cooling system wires.

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.The drawing shows a thermal diagram of a water boiler, where the following notation is used: 1 - hot water boiler, 2 - mains pump, 3 - recirculation pump, 4 - raw water heater, 5 - chemically purified water heater, 6 - dry cleaning filters, 7 - make-up pump, 8 - vacuum deaerator, 9 - vapor cooler, 10 - water jet ejector, 11 - ejector flow tank, 12 - water supply pump to the ejector, 13 - heat exchanger - evaporator, 14 - turbine, 15 - electric generator, 16 - condenser, 17 - nutrient pump, 18 - three-way valve, 19 - control valve Nia-up water flow.

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.The thermal diagram of the boiler house includes a boiler 1 connected to the supply and return pipelines of the heating system water supply network, the network pump 2 and the recirculation pump 3, the make-up water preparation system, and the low-boiling working agent circuit. The make-up water preparation system comprises a raw water heater 4, a chemical water purifier 6, a chemically purified water heater 5, a vacuum deaerator 8 and a make-up pump 7. The low-boiling working agent circuit includes a turbine 14 with an electric generator 15, a heat exchanger-evaporator 13, a condenser 16 and a feed pump 17, moreover the input of the turbine 14 is connected to the output of the heat exchanger-evaporator 13, and the output of the turbine 14 is connected to the input of the condenser 16, the output of which is connected to the input of the heat exchanger-evaporator 13 through the feed pump 17, the heat exchanger-evaporator 13 directly integrated into the boiler flue 1. The make-up water preparation system comprises a raw water heater 4, a chemical water purifier 6, a chemically purified water heater 5, a vacuum deaerator 8 and a make-up pump 7 and an additional raw water preheater circuit including raw water pipelines and a condenser 16 through a three-way valve 18 connected to the raw water heater 4 and through a tap to control the flow rate of makeup water 19 to the pipelines of the cooling system.

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.Hot water boiler works as follows. The water from the return line of the heating network is mixed with make-up water, and the network pump 2 is fed into the boiler 1, where it is heated to 150 ° C.

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.The flow of hot water at the outlet of the boiler 1 is divided into two parts: one part of the coolant is sent to the supply line of the heating network, and the other part passes through the chemically purified water heater 5, then through the raw water heater 4 and using a recirculation pump 3 is fed into the network circuit water into the pipeline after the mains pump 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.Raw water from the water supply, which is used to cool the condenser 16, is heated in it, through a three-way valve 18 with the required temperature it is sent to the heat exchanger 4, it is dry cleaned in the filter 6, it is additionally heated in the heat exchanger 5 and enters the vacuum deaerator 8, where degassing takes place. The crane 19 controls the flow rate of makeup water by diverting part of it to the cooling system.

Паровоздушная смесь из деаэратора 8 поступает в охладитель выпара 9, где водяные пары конденсируются и стекают обратно в колонку деаэратора 8.The vapor-air mixture from the deaerator 8 enters the vapor cooler 9, where water vapor condenses and flows back to the column of the deaerator 8.

Вакуум в деаэраторе создается водо-водяным эжектором 10, в контур которого включен бак 11 и насос 12.The vacuum in the deaerator is created by a water-water ejector 10, in the circuit of which a tank 11 and a pump 12 are included.

После деаэратора 8 подпиточная вода с помощью подпиточного насоса 7 направляется в трубопровод обратной сетевой воды до сетевого насоса 2.After the deaerator 8, make-up water is fed through the make-up pump 7 to the return mains water pipe to the mains pump 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.The flue gases leaving the boiler are directed to a heat exchanger-evaporator 13, which is additionally built into the boiler flue, where heating, vaporization and overheating of the low-boiling working agent are carried out, i.e. the utilized heat of the flue gases ensures the achievement of a technical result.

Перешедший в газообразное состояние и затем перегретый в теплообменнике-испарителе 13 рабочий агент направляется в турбину 14 с электрогенератором 15 для производства электроэнергии.Transformed into a gaseous state and then overheated in the heat exchanger-evaporator 13, the working agent is sent to the turbine 14 with an electric generator 15 to generate electricity.

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.After the turbine 14, steam is sent to the condenser 16, where it is condensed due to the removal of heat by cooling water. The resulting condensate enters the feed pump 17, where its pressure rises, after which the working agent enters the heat exchanger-evaporator 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.Due to the heating of the low-boiling working agent in the heat exchanger-evaporator 13, which is additionally built into the gas duct of the boiler 1, the required temperature of the low-boiling working agent is ensured in the independent power supply circuit. This makes it possible to use the heat of the flue gases, excluding the use of the intermediate circuit of high-temperature network water as a heating agent, thereby increasing the economic efficiency of the boiler. In addition, the heating of raw water in the condenser 16 by utilizing the heat of condensation of the low boiling working agent also increases the economic efficiency of the boiler.

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.Thus, the proposed scheme of the boiler house eliminates the disadvantages of the currently existing schemes of boiler houses and provides an increase in the energy efficiency of the boiler house by utilizing the heat of the exhaust gases and the heat of condensation of the working agent in the condenser.

Claims

The thermal diagram of the boiler house, which includes a boiler connected to the supply and return pipelines of the heating system’s network water, the network and recirculation pump, the makeup water treatment system, which contains the raw water heater, chemical water treatment, chemical water heater, vacuum deaerator and make-up pump, low boiling water circuit agent, including a turbine with an electric generator, a heat exchanger-evaporator, a condenser and a feed pump, and the turbine inlet is connected to the heat output exchanger-evaporator, and the turbine outlet is connected to the condenser inlet, the outlet of which is connected to the input of the heat exchanger-evaporator through a feed pump, characterized in that the heat exchanger-evaporator is directly integrated into the boiler flue, and the make-up water preparation system contains an additional raw water pre-heating circuit, including raw water pipelines and a condenser connected through a three-way valve to the raw water heater and through a tap to control the flow rate of makeup water to the pipelines of the cooling system Eden.