RU2092698C1

RU2092698C1 - Thermal plant

Info

Publication number: RU2092698C1
Authority: RU
Inventors: М.М. Клименко; Б.К. Кретов; А.П. Маточкин
Original assignee: Научно-производственное предприятие "Эксэргия"
Priority date: 1991-05-07
Filing date: 1991-05-07
Publication date: 1997-10-10

Abstract

FIELD: thermal engineering; fuel combustion during various processes. SUBSTANCE: thermal plant has chimney stack, heat-utilizing assembly, and combustion chamber connected to fuel treatment and supply system and to oxidizer treatment unit, as well as stack-gas heat recovery unit provided with heating surfaces and connected to heat-utilizing assembly and to chimney stack; in addition, it is provided with sewage delivery piping, rectification column connected to heater-condenser of acid condensate rectification steam and acid condensate neutralizer; heat-utilizing assembly and combustion chamber are made in the form of boiler with furnace provided with mixer, steam-generating heating surfaces, convective shaft accommodating at least one heating surface of stack-gas heat recovery unit and frictional stack-gas condenser in bottom part whose gas outlet is connected through stack-gas recovery unit to chimney stack and liquid outlet, to rectification column; boiler furnace mixer is connected by means of sewage delivery piping through acid condensate rectification steam heater-condenser to sewerages system; mentioned heater-condenser is connected by its acid condensate steam outlet to acid condensate neutralizer. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к устройству для сжигания топлива при осуществлении различных технологических процессов. The invention relates to a power system, and in particular to a device for burning fuel in the implementation of various technological processes.

Известен тепловой агрегат, содержащий камеру сгорания (топку), систему подготовки и подачи топлива, теплоиспользующую установку, блок утилизации и топочных газов (экономайзер) и дымовую трубу (см. М.М. Щеголев, Ю.Л. Гусев, М.С.Иванова, Котельные установки, Стройиздат, М. 1972, с. 384). A thermal unit is known that contains a combustion chamber (furnace), a fuel preparation and supply system, a heat-using installation, a recovery unit and flue gases (economizer), and a chimney (see MM Shchegolev, Yu.L. Gusev, M.S. Ivanova, Boiler installations, Stroyizdat, M. 1972, p. 384).

Известен тепловой агрегат, включающий камеру сгорания (топку), систему подготовки и подачи топлива, блок подготовки окислителя, теплоиспользующий узел, блок утилизации тепла топочного газа и дымовую трубу [1] При этом в ближайшем аналоге указано, что теплоиспользующий узел может представлять собой установку с парогенератором Котел). Known thermal unit, including a combustion chamber (furnace), a fuel preparation and supply system, an oxidizer preparation unit, a heat-using unit, a heat gas recovery unit and a chimney [1] Moreover, the closest analogue indicates that the heat-using unit may be a unit with steam generator Boiler).

Задача, на решение которой направлено изобретение одновременное получение тепла и очистка водных стоков, содержащих органические примеси. The problem to which the invention is directed is the simultaneous production of heat and the purification of water effluents containing organic impurities.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения снижение вредных выбросов в газах, выходящих через дымовую трубу и загрязнения водоемов сточными водами от систем водоподготовки. The technical result achieved by the implementation of the invention is the reduction of harmful emissions in gases leaving the chimney and pollution of water bodies with sewage from water treatment systems.

Указанная задача достигается тем, что в тепловой агрегат, содержащий дымовую трубу, теплоиспользующий узел и подсоединенную к системе подготовки и подачи топлива и блоку подготовки окислителя камеру сгорания, а также блок утилизации тепла топочного газа, выполненный с поверхностями нагрева и подсоединенный к теплоиспользующему узлу и дымовой трубе и в соответствии с предлагаемым техническим решением он дополнительно снабжен трубопроводом подачи канализационных сточных вод, ректификационной колонной с подсоединенным к ней подогревом конденсатором ректификационного пара кислого конденсата и нейтрализатором кислого конденсата, при этом теплоиспользующий узел и камеры сгорания выполнены в виде котла с топкой, имеющей смеситель, с парогенерирующими поверхностями нагрева, конвективной шахтой с размещенной в ней по крайней мере одной поверхностью нагрева блока утилизации тепла топочного газа и выполненной с расположенным в нижней части фракционным конденсатором топочных газов, выход газов которого через блок утилизации топочных газов подсоединен к дымовой трубе, а выход жидкости к ректификационной колонне, причем смеситель топки котла посредством трубопровода подачи канализационных сточных вод через подогреватель-конденсатор ректификационного пара кислого конденсата подключен к канализационной системе сточных вод, а указанный подогреватель-конденсатор своим выходом конденсата кислого пара подсоединен к нейтрализатору кислого конденсата. This task is achieved by the fact that in a heat generating unit containing a chimney, a heat-using unit and a combustion chamber connected to a fuel preparation and supply system and an oxidizer preparation unit, as well as a flue gas heat recovery unit made with heating surfaces and connected to a heat-using unit and a flue the pipe and in accordance with the proposed technical solution, it is additionally equipped with a sewage sewage supply pipe, a distillation column with a heating connected to it a condensate of distillation steam of acid condensate and a neutralizer of acid condensate, while the heat-utilizing unit and combustion chambers are made in the form of a boiler with a furnace having a mixer, steam-generating heating surfaces, a convective shaft with at least one heating surface of the flue gas heat recovery unit and made with a fractional flue gas condenser located in the lower part, the gas outlet of which through the flue gas recovery unit is connected to the chimney, and Exit of liquid to the distillation column, wherein the boiler furnace via feed line mixer sewer wastewater through rectification sour vapor condensate preheater capacitor is connected to the sewer system, wastewater, and said heater-condenser condensate acidic its output connected to converter pair acidic condensate.

На чертеже показан предлагаемый агрегат. The drawing shows the proposed unit.

Тепловой агрегат содержит фильтр воздуха 1, который своим выходом соединен с входом компрессора 2. К компрессору 2 на нагнетательной стороне подсоединен вход блока подготовки окислителя 3. Блок подготовки окислителя 3 имеет два выхода, один из которых через газопровод 4 соединен с дымовой трубой 5, а другой через газопровод 6 соединен со входом смесителя 7. На вход смесителя 7 подведены также трубопроводы 8, 9 и 10. Смеситель 7 на выходе соединен с топкой 11. Топка 11 имеет два выхода, один из которых соединен с конвективной шахтой 12, а другой с трубопроводом 13. В конвективной шахте 12 расположены система выработки пара 14, теплообменник 15, фракционный конденсатор 16 и разбрызгиватель 17. Фракционный конденсатор 16 имеет два выхода, один из которых соединен с входом в компрессор 18. Компрессор 18 нагнетательной стороной соединен с блоком утилизации топочного газа 19. Блок утилизации топочного газа 19 имеет два выхода, один через трубопровод 20, другой выход через теплообменник 15 и турбину 21 соединен с дымовой трубой 5. Фракционный конденсатор 16 вторым выходом соединен через трубопровод 22 с циркуляционным насосом 23 и ректификационной колонной 24 в ее центральной части. Насос 23 нагнетательной стороной соединен с эжектором 25 и через трубопровод 26, теплообменник 27 и трубопровод 28 с разбрызгивателем 17. Нижняя часть /кубовая часть/ ректификационной колонны 24 соединена с трубопроводом 30. Трубопровод 30 соединен с верхней частью ректификационной колонны 24 и эжектором 25. Эжектор 25 через трубопровод 10 соединен со входом смесителя 7. Трубопровод 30 соединен с подогревателем-конденсатором 31, который через трубопровод 9 соединен с входом в смеситель 7. Подогреватель-конденсатор 31 соединен также с нейтрализатором /декарбонизатором/ 32 и через насос 33 с канализационной системой 34. The heat unit contains an air filter 1, which is connected with the input of the compressor 2 to its output. An oxidizer preparation unit 3 is connected to the compressor 2 on the discharge side. The oxidizer preparation unit 3 has two outputs, one of which is connected to the chimney 5 through a gas pipeline 4, and the other through a gas pipeline 6 is connected to the input of the mixer 7. The pipelines 8, 9 and 10 are also connected to the input of the mixer 7. The mixer 7 at the output is connected to the furnace 11. The furnace 11 has two outputs, one of which is connected to the convection shaft 12, and the other to trumpeter water 13. In the convection shaft 12 are located a steam generation system 14, a heat exchanger 15, a fractional condenser 16 and a sprinkler 17. The fractional condenser 16 has two outputs, one of which is connected to the inlet to the compressor 18. The compressor 18 is connected by the discharge side to the flue gas recovery unit 19. The flue gas recovery unit 19 has two outlets, one through a pipe 20, another through a heat exchanger 15 and a turbine 21 connected to the chimney 5. The fractional condenser 16 is connected to the second outlet through a pipe 22 with a circulator ion pump 23 and distillation column 24 in its central part. A pump 23 is connected to the ejector 25 via a pipe 26, a heat exchanger 27, and a pipe 28 with a sprayer 17. The lower part / bottom part / of the distillation column 24 is connected to the pipeline 30. The pipe 30 is connected to the upper part of the distillation column 24 and the ejector 25. Ejector 25 through a pipe 10 is connected to the input of the mixer 7. The pipe 30 is connected to the heater-condenser 31, which through the pipe 9 is connected to the inlet of the mixer 7. The heater-condenser 31 is also connected to the converter / deck by the ballonizer / 32 and through the pump 33 with the sewer system 34.

Агрегат работает следующим образом. The unit operates as follows.

Воздух очищают в фильтре 1, сжимают в компрессоре 2 и подают в блок подготовки окислителя 3. В блоке подготовки окислителя 3 воздух разделяют на азот и кислород. Азот по трубопроводу выводят в атмосферу через трубу 5. Кислород по трубопроводу 6 подают в смеситель 7. Топливо по трубопроводу 8 подают в смеситель 7 на смешение с кислородом. Канализационные воды по трубопроводу 34 подают на вход насоса 33, который нагнетает канализационные воды в конденсатор-подогреватель 31, подогревают за счет конденсации ректификационного пара кислого конденсата и по трубопроводу 9 подают в смеситель 7. В смеситель 07 также по трубопроводу 10 подают кислый конденсат. Образованную в смесителе 7 смесь из кислорода, азота, канализационных вод и кислого конденсата подают в топку 11, где проводят сжигание топлива и органических примесей канализационных вод с образованием парогазовой смеси - топочного газа. Полученный топочный газ, температура которого определяется составом смеси из смесителя 7, подают в конвективную шахту 12, где тепло сгорания топлива отдают в систему выработки пара 14 и получают технологический пар. Оставшееся тепло поступает на подогрев углекислого газа в теплообменнике 15. Не сгораемая часть топлива /шлаки/ выводятся из топки 11 по трубопроводу 13. Охлажденный топочный газ поступает в фрикционный конденсатор 16, смешивают с поступающим из разбрызгивателя 17 кислым конденсатом в виде капелек, создающих большую поверхность контакта, и конденсируют воду из топочного газа. Сконденсированная вода абсорбирует часть окислов углерода и окислов серы, образуя кислый конденсат, который собирается в нижней части фрикционного конденсатора 16. Не сконденсированную часть топочного газа сжимают компрессором 18 и подают в блок утилизации топочного газа 19. В блоке утилизации топочного газа 19 выделяют углекислый газ, а оставшиеся компоненты воду, серную кислоту и т.д. выводят по трубопроводу 20. Очищенный сжиженный углекислый газ подают на подогрев в теплообменник 15, испаряют, перегревают и сбрасывают в турбину 21, преобразуют тепло топочного газа в работу турбины 21 /например по циклу Ренкина/ и выбрасывают отработанный углекислый газ через трубу 5 в атмосферу вместе с азотом из трубопровода 4. Образованный в фракционном конденсаторе 16 кислый конденсат по трубопроводу 22 подают в насос 23 и в среднюю часть ректификационной колонны 24. Насос 23 нагнетает кислый конденсат в эжектор 25 и по трубопроводу 26 в кубовый теплообменник 27, где тепло кислого конденсатора передают на испарение воды в кубовом пространстве ректификационной колонны 24. Охлажденный кислый конденсат по трубопроводу 28 поступает в разбрызгиватель 17 и из разбрызгивателя 17 разбрызгивается во фракционном конденсаторе 16. Кислый конденсат, поступающий в среднюю часть ректификационной колонны 24, распределяется на насадке колонны и стекает в кубовую часть колонны, а на встречу стекающему конденсату поднимаются пары воды, которые собираются в верхней части ректификационной колонны 24. Эти пары по трубопроводу 30 поступают в подогреватель-конденсатор 31, где конденсируются. Таким образом режим ректификации водяного пара определяется глубиной вакуума в ректификационной колонне 24, который определяется количеством конденсируемого пара в подогревателе-теплообменнике 31 и эффективностью отсоса парв эжектором 25. Концентрированные кислоты выводятся по трубопроводу 29. Конденсат ректифицированного пара из подогревателя-конденсатора 31 подают на нейтрализацию /декарбонизацию/ в нейтрализатор 32 и затем выводят из системы. Конденсация ректификационного водяного пара в подогревателе-конденсаторе 31 производится путем подачи из канализационной системы 34 насосом 33 канализационных вод в трубное пространство, а конденсация ректификационного пара проводится в межтрубном пространстве. The air is purified in the filter 1, compressed in the compressor 2 and fed to the oxidizer preparation unit 3. In the oxidizer preparation unit 3, the air is separated into nitrogen and oxygen. Nitrogen is piped out into the atmosphere through a pipe 5. Oxygen is piped 6 to a mixer 7. Fuel is piped 8 to a mixer 7 for mixing with oxygen. Sewage water is supplied through a pipe 34 to the inlet of a pump 33, which pumps sewage water into a condenser-heater 31, heated by condensation of distillation steam of acid condensate, and through a pipe 9 to a mixer 7. Acid condensate is also supplied to a mixer 07 through a pipe 10. Formed in the mixer 7, a mixture of oxygen, nitrogen, sewage water and acid condensate is fed into the furnace 11, where fuel and organic impurities of sewage water are burned to form a gas-vapor mixture - flue gas. The resulting flue gas, the temperature of which is determined by the composition of the mixture from the mixer 7, is fed into the convection shaft 12, where the heat of combustion of the fuel is transferred to the steam generation system 14 and process steam is obtained. The remaining heat is supplied to the carbon dioxide heating in the heat exchanger 15. The non-combustible part of the fuel / slag / is removed from the furnace 11 through the pipe 13. The cooled flue gas enters the friction condenser 16, is mixed with acid condensate coming from the sprayer 17 in the form of droplets that create a large surface contact, and condense water from the flue gas. Condensed water absorbs part of the carbon oxides and sulfur oxides, forming acid condensate, which collects in the lower part of the friction condenser 16. The non-condensed part of the flue gas is compressed by the compressor 18 and fed to the flue gas recovery unit 19. In the flue gas recovery unit 19, carbon dioxide is emitted, and the remaining components are water, sulfuric acid, etc. they are discharged through a pipe 20. The purified liquefied carbon dioxide is supplied for heating to the heat exchanger 15, evaporated, overheated and discharged into the turbine 21, the heat of the flue gas is converted to the operation of the turbine 21 (for example, by the Rankine cycle) and the exhaust carbon dioxide is discharged through the pipe 5 into the atmosphere together with nitrogen from pipeline 4. The acid condensate formed in the fractional condenser 16 is fed through line 22 to pump 23 and to the middle of distillation column 24. Pump 23 pumps acid condensate into ejector 25 and through pipe 26 to cubic meters a heat exchanger 27, where the heat of the acidic condenser is transferred to evaporate water in the still space of the distillation column 24. The cooled acidic condensate is piped through the pipe 28 to the sprayer 17 and sprayed from the sprayer 17 in the fractional condenser 16. The acidic condensate entering the middle of the distillation column 24 is distributed on the nozzle of the column and flows into the still part of the column, and water vapor rises to meet the flowing condensate, which are collected in the upper part of the distillation column 24. E These vapors pass through pipeline 30 to heater-condenser 31, where they condense. Thus, the mode of distillation of water vapor is determined by the depth of vacuum in the distillation column 24, which is determined by the amount of condensable steam in the preheater-heat exchanger 31 and the suction efficiency of the steam by the ejector 25. Concentrated acids are discharged through line 29. The condensed rectified steam from the preheater-condenser 31 is fed to neutralization / decarbonization / to the converter 32 and then removed from the system. The distillation water vapor is condensed in the preheater-condenser 31 by supplying sewage water from the sewer system 34 with a pump 33 to the pipe space, and the distillation steam is condensed in the annulus.

Технико-экономические преимущества. Technical appraisal and economic benefits.

Предлагаемое техническое решение расширяет функциональные возможности теплового агрегата, а именно, вместе с выработкой тепловой и электрической энергии производится очистка водных канализационных стоков от органических примесей и предотвращается загрязнение окружающей среды. The proposed technical solution extends the functionality of the thermal unit, namely, together with the generation of thermal and electric energy, water sewage effluents are cleaned from organic impurities and environmental pollution is prevented.

Claims

A thermal unit containing a chimney, a heat-using unit and a combustion chamber connected to a fuel preparation and supply system and an oxidizer preparation unit, and a flue gas heat recovery unit made with heating surfaces and connected to a heat-using unit and a chimney, characterized in that it it is additionally equipped with a sewage sewage supply pipe, a distillation column with a condenser of rectified steam of acid condensate and neutral connected to it by a heater an acid condensate analyzer, wherein the heat-consuming assembly and the combustion chamber are made in the form of a boiler with a firebox having a mixer, with steam-generating heating surfaces, a convective shaft with at least one heating surface of the flue gas heat recovery unit located in it and made in the lower part fractional flue gas condenser, the gas outlet of which through the flue gas recovery unit is connected to the chimney, and the liquid outlet to the distillation column, moreover, the furnace mixer The boiler is connected to the sewage system through the sewage wastewater supply pipe through the rectified acid condensate steam heater-condenser, and said heater-condenser is connected to the acid condensate neutralizer by its output of acid steam condensate.