RU1804584C - Способ работы котельной установки и котельна установка - Google Patents

Abstract

Область применени : теплоэнергетика, в частности котельные, работающие на газообразном или жидком топливе. Сущность изобретени : способ работы котельной установки включает сжигание топлива в камере 1 в среде увлажненного в воздухонагревателе 3 отвод тепла от продуктов сгорани , промывку последних рециркулирующим потоком щелочного поглотител  в контактной термохимической камере 7 с получением в последнем нейтральных солей, последующую утилизацию тепла промытых продуктов сгорани  в контактно-поверхностном экономайзере 8 с выделением из них конденсата вод ных паров и поддержание заданной концентрации щелочного поглотител  в ре- циркулирующем потоке, которое осуществл етс  путем электролиза в электролизере 16 полученных после промывки нейтральных солей, при этом образующиес  в про

Description

цессе электролиза газообразные продукты направл ют вместе с увлажнением дутьевым воздухом на сжигание топлива в котел 1. Электролизу могут подвергать часть ре- циркулирующего потока поглотител , при этом электролизер включен в первый контур рециркул ции термохимической камеры 7 посредством байпаса. Реализующа  способ котельна  установка может также включать

отделитель солей, бак запаса кислоты, отделитель гидрооксидов т желых металлов, контактный абсорбер с регенератором и отделителем серы и бак раствора гидрооксида щелочноземельного металла. Данный способ и реализующа  его установка позвол ют обеспечивать эксплуатацию на газообразном и жидком топливах в высокоэкономически чистом режиме. 12 п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относитс  к теплоэнергетике и может быть использовано в котельных , работающих на газообразном или жидком топливе.

Целью изобретени   вл етс  повыше- ние экономичности и экологичности способа работы котельной установки.

На фиг. 1-6 представлены принципиальные схемы вариантов котельных установок дл  реализации предлагаемых способов их работы.

Котельна  установка содержит котел 1, подключенный воздуховодом 2 к контактному воздухоподогревателю 3, снабженному орошающим устройством 4 и поддоном 5, и газоходом 6 к последовательно включенным контактной термохимической камере 7 и контактно-поверхностному экономайзеру 8, выполненным соответственно каждый со своим орошающим устройством 9,10 и под- доном 11, 12, а также бак 13 щелочного поглотител  и дренажную емкость 14, причем поддон 11 контактной термохимической камеры 7 снабжен датчиком 22 уровн  и соединен со своим орошающим устройст- вом 9 с образованием первого рециркул ционного контура 15, к которому подключены бак 13 щелочного поглотител , дренажна  емкость 14 и поддон 12 контактно-поверхностного экономайзера 8, подсоединенного к своему орошающему устройству 10 через орошающее устройство 4 и поддон 5 воздухоподогревател  3 с образованием второго рециркул ционного контура.

Первый рециркул ционный контур 15 дополнительно содержит электролизер 16 щелочного поглотител , сообщенный патрубком 17 отвода газообразных продуктов с воздуховодом 2 дутьевого воздуха.

Дренажна  емкость 14 и поддон 12 кон- тактно-поверхностного экономайзера 8 подключены к рециркул ционному контуру 15 через электромагнитные клапаны 18, 19, соединенные с датчиком 20 уровн , расположенным в дренажной емкости 14, и регу- л тор расхода 21, соединенный с датчиком

уровн  22. Рециркул ционный контур 15 и второй рециркул ционный контур, включающий в себ  линии соединени  поддонов 5 и 12 с орошающими устройствами 10 и 4, содержат насосы 23, 24 и 25 соответственно.

В варианте котельной установки (фиг. 2) электролизер 16 включен в рециркул ционный контур 15 с помощью байпаса 26 с обратным клапаном 29. Байпас 26 содержит насос 27 и регул тор расхода 28, св занный с датчиком 22 поддона 11 контактной термохимической камеры 7.

В варианте котельной установки (фиг. 3) на байпасе 26 дополнительно установлен отделитель солей 30, включенный в контур 15 за электролизером 16.

В варианте (фиг. 4) котельна  установка дополнительно содержит бак 31 запаса кислоты , подключенный к первому контуру 15 перед электролизером 16, отделитель гид- роксидов т желых металлов 32, подключенный через дополнительный регул тор расхода 33 к баку 31 запаса кислоты, а также размещенный за отделителем 32 рН-метр 34, св занный с дополнительным регул тором расхода 33.

В варианте котельной установки (фиг. 5) газоход 6 между котлом 1 и контактной термохимической камерой 7 дополнительно снабжен контактным абсорбером 35 с поддоном 36 и орошающим устройством 37, объединенными между собой третьим рециркул ционным контуром 38 через генератор 39 кислотного абсорбента и отделитель серы 40, причем контур 38 подключен к отделителю гидроксидов т желых металлов 32 через дополнительный регул тор расхода 41, св занный с датчиком уровн  42 в поддоне 36 контактного абсорбера 35. Патрубок 43 отвода попутных газообразных продуктов регенерации регенератора 39 подключен к воздуховоду 2 дутьевого воздуха . Рециркул ционный контур 38 оснащен насосом 44, а подпитка его (компенсаци  упариваемой в абсорбере 35 влаги) осуществл етс  также от дренажной емкости 14 или поддона 12 контактно-поверхностного экономайзера 8 через регул тор расхода 45, соединенный с датчиком уровн  42, расположенном в поддоне 36 контактного абсорбера 35.

В варианте котельной установки (фиг, 6) дополнительно содержитс  бак 46 раствора гидроксида щелочноземельного металла, который подключен к отделителю солей 30.

Работа котельной установки осуществл етс  следующим образом.

Продукты сгорани  топлива, отход щие от котла 1 по газоходу 6, поступают в контактную термохимическую камеру 7, где интенсивно промываютс  рециркулирующим потоком щелочного поглотител , в результате чего увлажн ютс . Одновременно с процессами тепломассообмена в контактной термохимической камере 7 протекают химические реакции между щелочным поглотителем и кислыми окислами, содержащимис  в продуктах сгорани , с образованием нейтральных солей.

Из контактной термохимической камеры 7 влажные продукты сгорани  поступают в контактно-поверхностный экономайзер 8, где интенсивно охлаждаютс , отдава  свое тепло промежуточному теплоносителю (конденсату), подаваемому навстречу потоку через орошающее устройство 10, а также теплоносителю, протекающему внутри труб трубного пучка. Из поддона 12 контактно-поверхностного экономайзера 8 гор чий теплоноситель подаетс  насосом 25 на орошающее устройство 4 контактного воздухоподогревател  3, где охлаждаетс  потоком дутьевого воздуха. Охлажденный конденсат из поддона 5 возвращаетс  насосом 24 через орошающее устройство 10 в контактно-поверхностный экономайзер 8 дл  повторного своего нагрева и более глубокого охлаждени  уход щих продуктов сгорани . Избыток конденсата, получаемый в экономайзере 8, отводитс  из второго рециркул ционного контура на собственные нужды котельной.

Дутьевой воздух в воздухоподогревателе 3 в результате контакта с гор чим конденсатом подогреваетс  и увлажн етс , что обеспечивает изменение процессов образовани  окислов азота в топке котла 1, направленных в сторону их уменьшени , кроме того, эти изменени  создают предпосылки дл  эффективного улавливани  этих окислов в дальнейшем.

Водный раствор щелочного поглотител  из поддона 11 с помощью насоса 23 подаетс  по рециркул ционному контуру 15 повторно на орошающее устройство 9. Компенсаци  потерь щелочного поглотител  осуществл етс  путем подпитки рециркул ционного контура 15 из бака 13, а компенсаци  упариваемой в контактной термохимической 5 камере 7 влаги осуществл етс  через регул тор расхода 21, соединенный с датчиком уровн  22, расположенным в поддоне 11, от поддона 12 контактно-поверхностного экономайзера 8 или от дренажной емкости 14, при0 чем включение указанных источников подпитки контура 15 водой осуществл етс  автоматически с помощью электромагнитных клапанов 18, 19, работающих по импульсам датчика уровн  20, расположенного в дренаж5 ной емкости 14.

В варианте котельной установки (фиг. 1) дл  реализации способа ее работы рециркул ционный контур 15 содержит электролизер 16 в котором путем электрохимических

0 воздействий на раствор абсорбента осуществл ют регенерацию исходного щелочного компонента из нейтральных солей, образовавшихс  в контактной термохимической камере 7. Попутные газообразные продукты

5 (азот, кислород, вод ные пары и др.) в процессе электролиза отвод тс  в воздуховод 2 дутьевого воздуха.

Описанный вариант (фиг. 1) предназначен дл  котельных, работающих на газообраз0 ном топливе и исключает образование стоков, В варианте (фиг. 2) электролизер 16 на байпасе 26 обеспечивает регенерацию необходимого количества щелочного поглотител  за счет поддержани  в

5 рециркул ционном контуре 15 повышенной концентрации образующихс  нейтральных солей. Регулирование расхода абсорбента по байпасу 26 осуществл етс  с помощью регул тора 28, работающего по импульсам

0 датчика уровн  22. Обратный клапан 29 предотвращает рециркул цию раствора абсорбента по байпасу 26.

Третий вариант котельной установки (фиг. 3) дл  реализации способа работы

5 предназначен дл  котельных, работающих на газообразном топливе, при наличии дешевого щелочного поглотител  и потребител  нейтральных солей (натриевой или калиевой селитры).

0 В данном варианте байпас 26 содержит отделитель солей 30, установленный между выходом электролизера 16 и первым рециркул ционным контуром 15, при этом электролиз ведут в другом режиме с переводом

5 только нитритных соединений в нитратные формы и исходный щелочной поглотитель.

Вариант котельной установки (фиг. 4) дл  реализации способа работы предназначен дл  котельных, работающих на жидком топливе,

В данном варианте дл  повышени  экономичности работы котельной установки из рабочего потока щелочного поглотител  раздельно выдел ют соединени  т желых металлов (в первую очередь ванади ) и сульфатные соединени . Дл  выделени  из потока соединений т желых металлов в последний ввод т кислоту из бака 31 дл  снижени  водородного показател  раствора до значени , при котором упом нутые соединени  осаждаютс  в твердом виде. Регулирование расхода кислоты осуществл етс  с помощью регул тора расхода 33, работающего по импульсам рН-метра. Выделение из потока нейтральных солей осуществл ют аналогично, как в предыдущем варианте.

Вариант котельной установки (фиг. 5) дл  реализации способа работы предназначен дл  котельных, работающих на жидком топливе, при наличии потребител  элементарной серы, а также в случа х особо жестких требований по чистоте воздушного бассейна.

В данном варианте очистку отход щих продуктов сгорани  осуществл ют в две ступени: в первой - кислотным абсорбентом, во второй - щелочным. Дл  первой ступени очистки в качестве исходных рабочих реагентов используютс  конденсат вод ных паров и окислы серы, содержащиес  в продуктах сгорани  жидкого топлива, из которых в процессе работы генерируетс  рабочий раствор абсорбента, включающий р д политионовых кислот. При достижении рабочей концентрации раствора абсорбента избыток серы выводитс  из третьего ре- циркул ционного контура в виде элементарной серы. Описанные процессы осуществл ютс  с помощью регенератора 39 и отделител  серы 40. Попутные процессу регенерации газообразные продукты отвод тс  через патрубок43 в воздуховод 2 дутьевого воздуха. Избыток соединений т желых металлов (в первую очередь ванади ) отводитс  в отделитель 32, причем расход отводимого из контура 38 потока регулируетс  с помощью регул тора расхода 41, работающего по импульсам датчика уровн  42, установленном в поддоне 36 контактного абсорбера 35. Компенсаци  упариваемой в третьем рециркул ционном контуре 38 влаги осуществл етс  из дренажной емкости 14 или поддона 12 контактно-поверхностного экономайзера 8 через регул тор расхода 45, св занный с датчиком уровн  42. В данном варианте корректировка значени  водородного показател  раствора осуществл етс  за счет отбора раствора щелочного поглотител  из первого

рециркул ционного контура 15 через регул тор расхода 28, св занный с рН-метром 34.

Вариант котельной установки (фиг. 6) дл  реализации способа работы предназначен дл  котельных, работающих на жидком топливе.

В данном варианте в поток отводимого избытка нейтральных солей (непосредственно в отделитель солей 30) ввод т из бака

0 46 раствор гидрооксида щелочноземельного металла (например известковое молоко), который вступит во взаимодействие с сульфатными соединени ми, преобладающими в Составе отводимых нейтральных солей, в

5 результате чего будет регенерироватьс  исходный щелочной поглотитель и одновременно будет выпадать в осадок нерастворима  соль (например, гипс).

Таким образом, все предложенные спо0 собы работы котельной установки и сами котельные установки дл  их реализации обеспечивают дл  любых котельных, работающих как на газообразном, так и на жидком топливах, высокоэкономичный и

5 экологически чистый режим работы, при этом полностью исключаютс  вс кие стоки от котельных, а уловленные из продуктов сгорани  вредные вещества выдел ютс  в чистом товарном виде.

Claims (12)

1. Способ работы котельной установки, включающий сжигани  топлива в среде увлажненного дутьевого воздуха, отвод тепла от продуктов сгорани , промывку послед5 них рециркулирующим потоком щелочного поглотител  с получением в последнем нейтральных солей, последующую утилизацию тепла промытых продуктов сгорани  с выделением из них конденсата вод ных паров и

0 поддержание заданной концентрации щелочного поглотител  в рециркулирующем потоке, отличающийс  тем, что, с целью повышени  экономичности и экологично- сти, поддержание заданной концентрации

5 щелочного поглотител  в рециркулирующем потоке осуществл ют путем электролиза полученных после упом нутой промывки нейтральных солей, а выделенные в результате электролиза газообразные продукты

0 направл ют вместе с увлажненным воздухом на сжигание топлива.

2. Способ по п. 1,отличающийс  тем, что электролизу подвергают часть ре- циркулирующего потока поглотител . 5

3. Способ по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й- с   тем, что упом нутую часть потока после электролиза охлаждают дл  осаждени  нейтральных солей.

4. Способ по п. 3, отличающийс  тем, что в упом нутую часть потока дополнительно ввод т кислоту дл  выделени  гидрооксидов т желых металлов.

5. Способ по п. 4, отличающийс  тем, что отход щие продукты сгорани  перед промывкой дополнительно обрабатыва- ют рециркулирующим потоком кислотного абсорбента, который при рециркул ции регенерируют путем электролиза с образованием нейтральных солей, газообразных продуктов и серы, причем последнюю отво- д т из рециркулируемого потока.

6. Способ по п. 4, отличающийс  тем, что в упом нутую часть потока одновременно с охлаждением дополнительно ввод т гидрооксид щелочноземельного ме- талла.

7. Котельна  установка, содержаща  котел , подключенный соответственно воздуховодом к контактному воздухоподогревателю, снабженному орошающим устройством и поддоном, и газоходом - к последовательно включенным контактной термохимической камере и контактно-поверхностному экономайзеру , выполненным каждый со своим орошающим устройством и поддоном, а так- же бак щелочного поглотител  и дренажную емкость, причем поддон контактной термохимической камеры снабжен датчиком уров- н  и соединен со своим орошающим устройством с образованием первого рецир- кул ционного контура, к которому подключены бак щелочного поглотител , дренажна  емкость и поддон контактно-поверхностного экономайзера, подсоединенного к своему орошающему устройству через орошающее устройство и поддон воздухоподогревател  с образованием второго рециркул ционного контура, отличающа с  тем, что, с целью повышени  экономичности и снижени  выбросов, она дополнительно содержит электролизер, включенный в первый рециркул ционный контур и сообщенный патрубг

ком отвода газообразных продуктов с воздуховодом .

8. Установка по п. 7, о т л и ч а ю щ а  - с   тем, что электролизер включен в первый контур с помощью байпаса с обратным клапаном через регул тор расхода, св занный с датчиком уровн  поддона контактной термохимической камеры.

9. Установка по пп. 7 и 8, о т л и ч а ю щ- а   с   тем, что она дополнительно содержит отделитель солей, включенный в первый контур за электролизером.

10. Установка по пп. 7-9, отличающа с  тем, что она дополнительно содержит бак запаса кислоты, подключенный к первому контуру перед электролизером, отделитель гидроксидов т желых металлов, подключенный через дополнительный регул тор расхода к баку запаса кислоты, а также размещенный за отделителем рН-метр, св занный с дополнительным регул тором расхода.

11. Установка по п. 10, о т л и ч а ю щ а-   с   тем, что она дополнительно содержит установленный в газоходе перед контактной термохимической камерой контактный абсорбер с орошающим устройством и поддоном , снабженным датчиком уровн , а также соединенные между собой регенератор и отделитель серы, образующие третий рециркул ционный контур кислотного абсорбента , подключенный к отделителю гидроксидов т желых металлов через дополнительный регул тор расхода, св занный с датчиком уровн  в поддоне контактного абсорбера,

12. Установка по п. 10, о т л и ч а ю ща-   с   тем, что она дополнительно содержит бак раствора гидроксида щелочноземельного металла, подключенный к отделителю солей .