RU2179281C2 - Способ работы и устройство теплоэнергетической установки с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу - Google Patents

Abstract

Использование: в котлах, промышленных печах и теплогенераторах, сжигающих газовое, жидкое и твердое органическое топливо. Сущность изобретения: устройство теплоэнергетической установки с комплексной системой состоит из последовательно расположенных вдоль газовоздушного тракта рекуперативного воздухоподогревателя, вентилятора, контактного воздухоподогревателя, теплоэнергетической установки, химического реактора окисления SO₂ в SO₃, винтовой нагнетательной машины, водяного экономайзера или парогенератора, химического реактора окисления NO в NO₂, контактного экономайзера, турбодетандера или винтовой расширительной машины, осушителя, рекуперативного газоподогревателя и дымовой трубы. Для повышения эффективности работы контактных воздухоподогревателя и экономайзера в системе имеется аккумулятор теплоты, разделенный на холодную и горячую части. Подогретый и увлажненный воздух в воздухоподогревателях подают вентилятором в топку в количестве, необходимом для полного сгорания топлива, количество которого регулируют регулятором по содержанию СО в продуктах сгорания. Из топки газы поступают в реактор, где происходит окисление SO₂ в SO₃ нитрозным газом. Содержание SO₃ в уходящих газах регулируют регулятором. После реактора давление газов увеличивают в винтовой нагнетательной машине для повышения плотности газов и уменьшения размеров водяного экономайзера или парогенератора и контактного экономайзера, увеличения температуры конденсации водяных паров в контактном экономайзере, повышения растворимости вредных газов в конденсате и увеличения подъема факела над дымовой трубой. В реакторе перед контактным экономайзером NO окисляется до NO₂ в присутствии кислорода воздуха, затем NO₂ абсорбируется в этом экономайзере вместе с SO₂ и SO₃. Далее уходящие газы расширяются, охлаждаются и совершают работу в расширительной машине, которая передается на вал электрогенератора или винтовой нагнетательной машины. При поступлении в осушитель газы завихряются и от них отделяются капли воды, после чего подогреваются в рекуперативном теплообменнике для предотвращения конденсации водяных паров на станках газоходов и дымовой трубы. Температуру продуктов сгорания в устье дымовой трубы регулируют регулятором выше температуры точки росы. В системе предусмотрены нейтрализация образующихся кислот водным раствором аммиака для предотвращения коррозии трубопроводов и оборудования, а также восстановление реагентов и утилизация конденсата. 2 с. и 37 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котлах, промышленных печах и теплогенераторах, сжигающих газовое, жидкое и твердое органическое топливо. Теплоэнергетические установки с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу создают на базе контактных воздухоподогревателей и экономайзеров (Комплексные системы теплоутилизации и газоочистки на паровых и водогрейных котлах /А. Ф. Дьяков, B.C. Варварский, А.Е. Свичар и др.// Теплоэнергетика. 1992, N 11, с. 50-55). Контактные воздухоподогреватели нагревают и увлажняют дутьевой воздух, что уменьшает скорость образования оксидов азота в топке благодаря снижению максимальной температуры газов в факелах. Контактные экономайзеры утилизируют теплоту, полученную в результате не только охлаждения продуктов сгорания, но и выделившуюся в результате конденсации водяных паров. Совместная работа этих двух тепломассообменных аппаратов в комплексных системах глубокой утилизации и снижения вредных выбросов позволяет значительно уменьшить количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу и существенно увеличить эффективность работы котельных установок.

Основными недостатками этих систем являются низкая температура теплоносителя, не превышающая 50-55^oC, получающаяся при конденсации водяных паров, коррозия теплопроводов и оборудования из-за низких значений показателя pH воды, стекающей с насадки контактного экономайзера, уменьшение эффективности работы при отклонении от оптимальных значений нагрузки, температуры атмосферного воздуха и водопроводной воды, поступающей в контактный экономайзер, снижение КПД установки из-за отсутствия потребителей низкопотенциального тепла и ограничения количества пропускаемого воздуха и продуктов сгорания через контактные воздухоподогреватель и экономайзер, неприспособленность к работе на жидком и твердом топливе, потребность в реагентах для нейтрализации излишков воды, спускаемых в канализацию, большие размеры и масса тепломассообменных аппаратов и потребление большого количества воды на технологические нужды.

Известно изобретение котельной установки и способа ее работы (Способ работы котельной установки и котельная установка. Пат. 1804584 SU, МКИ 5 F 22 В 33/18, F 22 D 1/36/ А.В. Друцкий, М. Невзоров и А.Н. Панасенко. - N 4762674/06; заявл. 30.11.89; опубл. 23.03.93, бюл. 11), выбранное в качестве прототипа. Устройство этой установки и способ ее работы повышают топливную экономичность, производят более тщательную очистку продуктов сгорания кислотным и щелочным абсорбентами, восстанавливают реагенты из раствора, производят полезные продукты из конденсата и снижают выброс тяжелых металлов благодаря осаждению их гидрооксидов из раствора. Изложенные в прототипе способ работы и устройство котельной установки являются наиболее близкими по технической сущности и достигаемым результатам к данному изобретению.

Эта котельная установка содержит контактный воздухоподогреватель, подключенный к котлу воздуховодом. Вдоль газового тракта располагаются последовательно и соединяются между собой газоходами котел, абсорбер, контактная термохимическая камера и контактно-поверхностный экономайзер. В устройстве котельной установки имеются три рециркуляционных контура. Первый контур служит для подачи абсорбента из поддона термохимической камеры в орошающее устройство и подготовки этого абсорбента с необходимым содержанием щелочи. На байпасном трубопроводе этого контура установлены электролизер для регенерации раствора, перед ним расположен отделитель гидрооксидов тяжелых металлов, а за ним находится отделитель солей, который подключен к баку с известковым молоком или иным раствором гидрооксида щелочно-земельного металла. Второй контур необходим для подогрева воздуха в контактном воздухоподогревателе и охлаждения продуктов сгорания в контактно-поверхностном экономайзере циркулирующим теплоносителем через эти тепломассообменные аппараты. Третий контур служит для поддержания требуемой концентрации кислоты в циркулирующем абсорбенте и отделения серы из раствора. К этому контуру подключены генератор кислотного абсорбента, отделитель серы и гидрооксидов тяжелых металлов. Кроме этого, котельная установка включает баки с запасами кислоты и раствором гидрооксида щелочно-земельного металла, дренажную емкость, наосы, регуляторы расхода и датчики уровня.

В способе работы котельной установки топливо сжигают в воздухе, подогретом и увлажненном в воздухоподогревателе и поступившем в топку, отводят продукты сгорания из него в абсорбер и контактную термохимическую камеру, где их очищают кислотным и щелочным абсорбентами, далее эти продукты сгорания охлаждают в контактно-поверхностном экономайзере распыливанием и циркуляцией теплоносителя и отводят их в атмосферу. При этом в первом рециркуляционном контуре производят подготовку абсорбента с необходимым содержанием щелочи, регенерацию раствора в электролизере, отделение гидрооксидов тяжелых металлов и солей из раствора. Во втором контуре осуществляют подогрев и увлажнение воздуха в контактном воздухоподогревателе и охлаждение продуктов сгорания в контактно-поверхностном экономайзере циркулирующим конденсатом через эти теплообменники. В третьем - отделяют серу из раствора, поддерживают необходимую концентрацию кислоты в растворе регенерацией кислотного абсорбента и добавлением кислоты из бака. Компенсируют удаляемую влагу в контактной термохимической камере и абсорбере подачей конденсата из поддона контактно-поверхностного экономайзера или дренажной емкости в распыливающие устройства этих аппаратов через регуляторы расхода.

Основными недостатками прототипа являются низкая температура теплоносителя, подогреваемого в контактно-поверхностном экономайзере, коррозия оборудования при его изготовлении из материалов, подверженных коррозии и при снижении показателя pH конденсата ниже 8,5-9,0, зависимость эффективности работы системы очистки от температуры наружного воздуха и нагрузки, потребность в очистке конденсата, подаваемого на собственные нужды котельной, загрязнение контактно-поверхностного экономайзера при работе котельной на жидком и твердом топливе, уменьшение высоты теплового подъема факела и обледенение дымовой трубы зимой из-за снижения температуры уходящих газов, потребность в реагентах для нейтрализации кислот и получения товарных продуктов, а также отсутствие устройств, контролирующих и ограничивающих образование оксида углерода и углеводородов в продуктах сгорания при подаче в топку влажного воздуха и снижении температуры горения топлива.

Целью изобретения является повышение температуры конденсации водяных паров в контактном экономайзере, увеличение показателя pH воды, циркулирующей в теплопроводах, повышение коэффициента использования топлива и КПД установки, уменьшение размеров и массы теплообменных и тепломассообменных аппаратов, утилизация конденсата и значительное снижение потребления водопроводной воды.

Цель изобретения в способе работы теплоэнергетической установки с комплексной системой достигается проведением теплообменных и массообменных процессов при повышенном давлении уходящих газов, что увеличивает коэффициенты теплоотдачи и массоотдачи, растворимость вредных веществ и диоксида углерода в конденсате, окислением оксида азота в диоксид в реакторе кислородом воздуха, подаваемым в зону окисления, при температуре уходящих газов меньше 140^oC, окислением серистого ангидрида в серный в реакторе диоксидом азота, поступающим вместе с продуктами сгорания в зону окисления, при температуре газов меньше 450^oC и последующей абсорбцией диоксида азота и серного ангидрида конденсатом водяного пара, охлаждением продуктов сгорания после контактного экономайзера в турбодетандере и отделением от них в осушителе капель воды, образовавшихся в результате охлаждения газов, подогревом воздуха и продуктов сгорания в рекуперативных теплообменниках перед их подачей в вентилятор и дымовую трубу соответственно, подачей воздуха в топку в количестве, необходимом для полного сгорания топлива при ограничении максимальной температуры продуктов сгорания, повышением показателя pH воды, циркулирующей в теплопроводах и аппаратах путем добавления реагентов, а затем их восстановления, регулированием давления уходящих газов, показателя pH воды, циркулирующей в системе, и температур воздуха, продуктов сгорания и теплоносителей, а также утилизацией конденсата.

Способ работы теплоэнергетической установки с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу включает сжигание топлива в среде увлажненного дутьевого воздуха, отвод тепла от продуктов сгорания, абсорбционную их очистку распыленной водой и последующую утилизацию теплоты очищенных продуктов сгорания с выделением из них конденсата водяных паров. Продукты сгорания после теплоэнергетической установки удаляют в атмосферу под напором винтовой нагнетательной машины с электроприводом через последовательно расположенные экономайзер или парогенератор, контактный экономайзер, турбодетандер или винтовую расширительную машину, осушитель, рекуперативный газоподогреватель и дымовую трубу, а подогретый и увлажненный воздух в рекуперативном и контактном воздухоподогревателях подают в топку вентилятором в количестве, необходимом для полного сгорания топлива, при этом количество подаваемого воздуха регулируют по содержанию или изменению содержания оксида углерода в продуктах сгорания за теплоэнергетической установкой, эффективную мощность, вырабатываемую турбодетандером или винтовой расширительной машиной, передают на вал электрогенератора.

При этом тепловую энергию аккумулируют в аккумуляторе теплоты, в горячую часть которого подводят нагретую воду из контактного экономайзера, а в холодную часть - конденсат из осушителя и охлажденную воду из рекуперативного и контактного воздухоподогревателей, рекуперативного газоподогревателя и от потребителя теплоты, нагретую воду подают из горячей части аккумулятора в контактный воздухоподогреватель, водяной экономайзер или парогенератор и потребителю теплоты, а осажденную воду направляют из холодной части этого аккумулятора в контактный экономайзер, рекуперативные газоподогреватель и воздухоподогреватель.

Кроме того, подают нагретую воду из горячей части аккумулятора теплоты в рекуперативные воздухоподогреватель и газоподогреватель, контактный воздухоподогреватель, водяной экономайзер или парогенератор и потребителю теплоты, а охлажденную воду направляют из холодной части этого аккумулятора в контактный экономайзер.

Количество воды, подаваемой на распыливание из горячей части аккумулятора в контактный воздухоподогреватель, регулируют по определяющей температуре продуктов сгорания, которую измеряют в топке или вычисляют по средней температуре газов в газоходе за теплоэнергетической установкой.

Количество воды, подаваемой на распыление из холодной части аккумулятора теплоты в контактный экономайзер, регулируют при уменьшении температуры продуктов сгорания за осушителем до температуры замерзания конденсата и при ее увеличении в газоходе за контактным экономайзером выше температуры точки росы.

Продукты сгорания после осушителя подогревают в рекуперативном газоподогревателе водой, поступающей из холодной или горячей части аккумулятора теплоты, при этом регулируют температуру продуктов сгорания в устье дымовой трубы выше их температуры точки росы.

Наружный воздух, поступающий в вентилятор, подогревают в рекуперативном воздухоподогревателе водой, подаваемой из холодной или горячей части аккумулятора теплоты, при этом регулируют температуру воздуха перед вентилятором выше температуры точки росы.

Окисление оксида азота в диоксид в продуктах сгорания производят в химическом реакторе, расположенном перед контактным экономайзером, где температура газов не превышает 140^oC, подачей воздуха вентилятором в газопровод перед винтовой нагнетательной машиной, при этом количество подаваемого воздуха регулируют по содержанию или изменению содержания оксида азота за контактным экономайзером.

Окисление сернистого ангидрида в серный производят диоксидом азота путем подачи нитрозного газа из химического реактора окисления оксида азота в диоксид в химический реактор окисления сернистого ангидрида в серный перед винтовой нагнетательной машиной, где температура продуктов сгорания меньше 450^oC, при этом количество подаваемого нитрозного газа регулируют по содержанию или изменению содержания сернистого ангидрида в продуктах сгорания за контактным экономайзером.

В химический реактор окисления сернистого ангидрида в серный подают нитрозную воду насосом из поддона контактного экономайзера, при этом количество подаваемой воды регулируют регулятором по содержанию или изменению содержания сернистого ангидрида за контактным экономайзером.

Нагретую воду подают из контактного экономайзера в декарбонизатор, где удаляют из нее углекислый газ и сливают ее в горячую часть аккумулятора теплоты, а углекислый газ используют для получения мочевины или гидрокарбоната аммония.

Воду перед подачей ее из холодной и горячей части аккумулятора теплоты разбавляют водным раствором аммиака в смесителях, количество добавляемого реагента регулируют по заданным значениям показателя pH воды за смесителями, при этом получают нитрит и нитрат аммония, сульфит и сульфат аммония.

Величину показателя pH воды за смесителями регулируют в тех пределах, при которых не происходит коррозии теплопроводов и оборудования и осаждаются оксиды тяжелых металлов.

Излишки воды сливают из холодной части аккумулятора теплоты в канализацию, если ее показатель pH больше или равен 7, при показателе pH воды меньше 7 ее нейтрализуют водным раствором аммиака или гидрооксида натрия (калия) и сливают.

Аммиак для подготовки его водного раствора производят из нитрата и сульфата аммония путем их химического взаимодействия с гидрооксидом натрия или калия, при этом получают аммиак и нитрат натрия или калия и сульфат натрия или калия, последние используют для восстановления гидрооксида натрия или калия путем электролиза раствора.

Мощность, вырабатываемую турбодетандером или винтовой расширительной машиной, передают на вал винтовой нагнетательной машины, а недостающую мощность подводят от вала электродвигателя.

Винтовую нагнетательную машину приводят от паровой турбины или паровой винтовой расширительной машины, куда подводят пар от парогенератора, а мощность, вырабатываемую турбодетандером или винтовой расширительной машиной, используют для привода электрогенератора, при этом отработанный пар после паровой турбины или паровой расширительной машины направляют в контактный экономайзер или часть контактного экономайзера, или конденсатор, а баланс мощностей между винтовой нагнетательной и паровой расширительной машинами устанавливают регулятором путем изменения количества подаваемого пара из парогенератора в паровую турбину или паровую винтовую расширительную машину.

В первую ступень турбодетандера или винтовой расширительной машины подают пар из парогенератора, а во вторую ступень продукты сгорания, регулируют баланс мощностей между винтовой нагнетательной и расширительной машинами регулятором, изменением количества подаваемого пара из парогенератора в расширительную машину.

Давление нагнетания винтовой нагнетательной машины устанавливают по требуемой температуре конденсации водяных паров продуктов сгорания в контактном экономайзере, при этом регулируют это давление изменением количества подаваемого пара из парогенератора в приводную расширительную машину или подводимой мощности от электродвигателя.

Цель изобретения в устройстве теплоэнергетической установки с комплексной системой достигается применением контактного экономайзера с подвижной или неподвижной насадкой, винтовой нагнетательной машины вместо дымососа, турбодетандера или винтовой расширительной машины, рекуперативного трубчатого газоподогревателя с продольным наружным оребрением или без него, воздухоподогревателей рекуперативного и контактного, осушителя, реакторов окисления оксида азота в диоксид и сернистого ангидрида в серный, аккумулятора теплоты с емкостями для холодной и горячей воды, смесителей воды и аммиака, регуляторов температуры воздуха, продуктов сгорания, горячей и холодной воды, давления уходящих газов, показателя pH воды, содержания оксидов углерода и азота, сернистого ангидрида, а также расположением в газовом тракте между нагнетательной и расширительной машинами теплообменного и тепломассообменного аппаратов или только тепломассообменного аппарата, установкой винтовой нагнетательной машины после или впереди парогенератора или водяного экономайзера и расположением рекуперативных теплообменников на впуске воздуха в вентилятор и на выпуске продуктов сгорания в дымовую трубу.

Устройство теплоэнергетической установки с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу содержит теплоэнергетическую установку, вентилятор, контактные воздухоподогреватель и экономайзер, декарбонизатор, газопроводы, воздухопроводы и водопроводы, отличающееся тем, что оно снабжено винтовой нагнетательной машиной с электродвигателем и дополнительно турбодетандером или винтовой расширительной машиной с электрогенератором, рекуперативными воздухоподогревателем и газоподогревателем, водяным экономайзером или парогенератором, осушителем и химическими реакторами окисления оксида азота в диоксид и сернистого ангидрида в серный, которые расположены вдоль газовоздушного тракта в следующей последовательности: рекуперативный воздухоподогреватель, вентилятор и контактный воздухоподогреватель, соединенные между собой и с теплоэнергетической установкой воздухопроводами, далее соединяющиеся газопроводами теплоэнергетическая установка, химический реактор окисления сернистого ангидрида в серный, винтовая нагнетательная машина, водяной экономайзер или парогенератор, химический реактор окисления оксида азота в диоксид, контактный экономайзер, турбодетандер или винтовая расширительная машина, осушитель, рекуперативный газоподогреватель и дымовая труба, причем вал турбодетандера или винтовой расширительной машины соединен с валом электрогенератора, вход и выход рекуперативного воздухоподогревателя и газоподогревателя, поддоны осушителя и контактного воздухоподогревателя, распыливающее устройство контактного экономайзера, обратный теплопровод потребителя теплоты соединены воздухопроводами с холодной частью аккумулятора, а распыливающее устройство контактного воздухоподогревателя, поддон контактного экономайзера, входящий патрубок водяного экономайзера или парогенератора и подающий теплопровод потребителя теплоты подключены к горячей части аккумулятора.

Контактный экономайзер для работы на жидком и твердом топливе оснащен подвижной насадкой, а рекуперативный газоподогреватель, водяной экономайзер или парогенератор - трубками с продольным наружным оребрением.

Регулятор температуры воздуха перед вентилятором установлен на подводящем водопроводе рекуперативного воздухоподогревателя.

Регулятор температуры продуктов сгорания в устье дымовой трубы установлен на подводящем водопроводе газоподогревателя.

Рекуперативный воздухоподогреватель подключен к горячей части аккумулятора теплоты подводящим водопроводом, на котором установлен регулятор температуры воздуха перед вентилятором.

Рекуперативный газоподогреватель подключен к горячей части аккумулятора теплоты подводящим водопроводом, на котором установлен регулятор температуры продуктов сгорания в устье дымовой трубы.

Регулятор содержания оксида углерода в продуктах сгорания установлен на воздухопроводе перед теплоэнергетической установкой.

Регулятор температуры продуктов сгорания в топке установлен на подводящем водопроводе распыливающего устройства контактного воздухоподогревателя.

Регулятор температуры продуктов сгорания за контактным экономайзером и осушителем установлен на подводящем водопроводе распыливающего устройства контактного экономайзера.

Напорный воздухопровод вентилятора соединен с газопроводом перед винтовой нагнетательной машиной воздухопроводом, на котором установлен регулятор содержания оксида азота в продуктах сгорания за контактным экономайзером.

Химический раствор окисления оксида азота в диоксид перед контактным экономайзером соединен с химическим реактором окисления сернистого ангидрида в серный перед винтовой нагнетательной машиной, газопроводом, на котором расположен регулятор содержания сернистого ангидрида в продуктах сгорания за контактным экономайзером.

Поддон контактного экономайзера соединен с химическим реактором окисления сернистого ангидрида в серный водопроводом, на котором установлен водяной насос для подачи нитрозного конденсата и регулятор содержания сернистого ангидрида за контактным экономайзером.

Декарбонизатор установлен между поддоном контактного экономайзера и горячей частью аккумулятора теплоты и соединен с ними водопроводами, еще подключен к емкости для сбора и утилизации углекислого газа.

Водяной экономайзер или парогенератор установлен за теплоэнергетической установкой перед химическим реактором окисления сернистого ангидрида в серный или за ним, но впереди винтовой нагнетательной машины.

Водяной экономайзер или парогенератор, контактные экономайзер и воздухоподогреватель, рекуперативные воздухоподогреватель и газоподогреватель подключены к холодной и горячей частям аккумулятора теплоты через коллекторы, насосы и смесители посредством подающих водопроводов, при этом смесители подсоединены еще к емкости с водным раствором аммиака посредством трубопроводов, на которых установлены регуляторы показателя pH воды на выходе из этих смесителей.

Холодная часть аккумулятора теплоты соединена со входом смесителя, а его выход - с канализацией водопроводами, причем смеситель подключен еще к емкости с водным раствором аммиака или гидроксида натрия (калия) трубопроводом, на котором установлен регулятор показателя pH воды за этим смесителем.

Валы винтовой нагнетательной машины, турбодетандера или винтовой расширительной машины и электродвигателя соединены между собой.

Первая ступень турбодетандера или винтовой расширительной машины соединена с парогенератором паропроводом, на котором установлен регулятор давления нагнетания продуктов сгорания, вторая ступень подключена к газопроводу теплоэнергетической установки.

Вал винтовой нагнетательной машины соединен с валом паровой турбины или паровой винтовой расширительной машины, вход которого подключен к парогенератору паропроводом, на котором установлен регулятор давления нагнетания продуктов сгорания, а выход соединен трубопроводом с контактным экономайзером или частью контактного экономайзера, или конденсатором, причем вал турбодетандера или винтовой расширительной машины соединен с валом электрогенератора.

Холодная часть аккумулятора соединена с установкой производства аммиака, причем эта установка подключена еще к емкости с гидрооксидом натрия или калия, а также к электролизеру для восстановления этих гидрооксидов.

На фиг. 1 и 2 показаны принципиальные схемы, в которых реализуются варианты предлагаемых способа и устройства теплоэнергетической установки с комплексной системой, а на фиг. 3 и 4 приведены принципиальные схемы вариантов объединения нагнетательной и расширительной машин в единый агрегат. На фиг. 5 приведена схема восстановления реагентов и получения товарных продуктов.

Устройство теплоэнергетической установки с комплексной системой содержит рекуперативный воздухоподогреватель 1 (фиг. 1), вентилятор 2, контактный воздухоподогреватель 3, теплоэнергетическую установку 4, соединяющиеся между собой воздухопроводами 5, 6, 7, далее включает сообщающиеся газопроводами 8-16 химический реактор окисления сернистого ангидрида в серный 17 (при сжигании топлива, содержащего серу), винтовую нагнетательную машину 18, водяной экономайзер 19, химический реактор окисления оксида азота в диоксид 20, контактный экономайзер 21, турбодетандер или винтовую расширительную машину 22, осушитель 23, рекуперативный газоподогреватель 24 и дымовую трубу 25.

Вход и выход рекуперативного воздухоподогревателя 1 и газоподогревателя 24, поддон осушителя 23 и контактного воздухоподогревателя 3, распыливающее устройство контактного экономайзера 21 соединены с холодной частью аккумулятора теплоты 26 водопроводами 27, 28, 29, 30, 31, 32 и 33 соответственно. К этой части аккумулятора подключен и обратный теплопровод 34 потребителя теплоты 35. Распыливающее устройство контактного воздухоподогревателя 3, поддон контактного экономайзера 21, входящий патрубок водяного экономайзера 19 подсоединены к горячей части аккумулятора теплоты 36 водопроводами 37, 38, 39 соответственно. К этой части аккумулятора подключен и подающий теплопровод 40 потребителя теплоты 35. Напорный воздухопровод 6 вентилятора 2 соединен с газопроводом 9 перед винтовой нагнетательной машиной 18 воздухопроводом 41.

При образовании в продуктах сгорания сернистого ангидрида химический реактор окисления оксида азота в диоксид 20 сообщается с химическим реактором окисления сернистого ангидрида в серный 17 газопроводом 42. Для сжигания топлива, содержащего серу, поддон контактного экономайзера 21 соединен с химическим реактором окисления сернистого ангидрида в серный 17 водопроводом 43, на котором расположен водяной насос 44 для подачи нитрозного конденсата.

Установлены регуляторы температуры продуктов сгорания в топке 45, за контактным экономайзером и осушителем 46 и в устье дымовой трубы 47, температуры воздуха перед вентилятором 48, температуры обратной воды, поступающей в холодную часть аккумулятора теплоты 49, давления нагнетания продуктов сгорания 50, содержания оксида углерода 51 в продуктах сгорания за теплоэнергетической установкой 4, оксида азота 52 и сернистого ангидрида 53 в уходящих газах за контактным экономайзером 21. Потребители горячей воды 54 связаны с экономайзером 19 теплопроводом 55.

Для подачи воды из горячей и холодной части аккумулятора теплоты установлены водяные насосы 56 и 57 соответственно. Винтовая нагнетательная машина 18 и турбодетандер 22 соединены механическими связями с электродвигателем 58 и электрогенератором 59 соответственно.

На фиг. 2 показаны варианты устройства теплоэнергетической установки с комплексной системой. На этой фигуре видно, что вал винтовой нагнетательной машины 18 соединен с валом паровой турбины 60 или паровой винтовой расширительной машины, при этом вал турбодетандера 22 или винтовой расширительной машины остается соединенным с валом электрогенератора 59. Паровая турбина 60 или паровая винтовая расширительная машина соединены с парогенератором 19, подающим паропроводом 61, на котором установлен регулятор давления нагнетания продуктов сгорания 62. Обратный паропровод 63 от этих машин подключен к контактному экономайзеру 21 или к конденсатору. Парогенератор 19 связан еще с потребителем пара 54, подающим паропроводом 55, а обратным 65 подключен к конденсатору 64 или к контактному экономайзеру. Рекуперативный воздухоподогреватель 1 и газоподогреватель 24 соединены с горячей частью аккумулятора теплоты 36 подводящими водопроводами 65 и 66, а с холодной частью - отводящими водопроводами 67 и 68.

На подводящих водопроводах установлены регуляторы температуры воздуха перед вентилятором 48 и газов в устье дымовой тубы 47. Для работы на жидком и твердом топливе контактный экономайзер 21 оснащен подвижной насадкой вместо неподвижной, а рекуперативный газоподогреватель 24, водяной экономайзер или парогенератор 19 укомплектованы трубками с продольным наружным оребрением. С целью удаления диоксида углерода из конденсата декарбонизатор 69 соединен водопроводом 70 с поддоном контактного экономайзера 21, а водопроводом 71 с горячей частью аккумулятора теплоты 36, причем он подключен еще к емкости для сбора и утилизации углекислого газа 72. Для поддержания показателя pH воды в допустимых пределах подающие водопроводы горячей и холодной воды 33, 39, 40, 37, 65, 66 подключены к холодной и горячей частям аккумулятора теплоты 26 и 36 через соответствующие коллекторы 73 и 74, насосы 57 и 56 и смесители 75 и 76 посредством водопроводов 77, 78, при этом смесители подсоединены еще к емкости с водным раствором аммиака 79 трубопроводами 87, 80 и 81, на трубопроводах 80 и 81 установлены регуляторы показателя pH воды 82 и 83 за смесителями.

С целью нейтрализации сливаемой в канализацию воды холодная часть аккумулятора теплоты соединена с входом смесителя 84, а его выход - с канализацией водопроводами 85 и 86 соответственно, причем этот смеситель подключен еще к емкости 79 с водным раствором аммиака или с гидрооксидом натрия или с гидрооксидом калия водопроводами 87 и 88, из которых на последнем установлен регулятор показателя pH воды 89 за смесителем 84. Регулятор давления пара 90 установлен на паропроводе 55, а регулятор температуры пара 91 на подающем водопроводе 39.

На фиг. 3 показан вариант привода винтовой нагнетательной машины 18 с электродвигателем 58 и турбодетандером или винтовой расширительной машиной 22, которые соединены между собой механическими связями, а сами машины объединены в единый агрегат.

На фиг. 4 показан еще один вариант объединения нагнетательной 18 и расширительной машин 22 в единый агрегат. Их валы соединены механической связью между собой. Первая ступень турбодетандера 22 или винтовой расширительной машины соединена с парогенератором 19 паропроводом 92, на котором установлен регулятор давления нагнетания продуктов сгорания 62, вторая ступень подключена к газопроводу 13. Образующаяся парогазовая смесь отводится после турбодетандера 22 или винтовой расширительной машины в осушитель 23 по паропроводу 14.

Для утилизации конденсата используются установка для восстановления аммиака (УВА) 93 (фиг. 5) из раствора солей нитрата аммония (NH₄NO₃) и его сульфата [(NH₄)₂SO₄] (в случае образования сернистого ангидрида в продуктах сгорания), которая соединена подводящими водопроводами 94 и 95 с холодной частью аккумулятора теплоты (ХЧАТ) 96 и с ванной для производства гидрооксида натрия (NaOH) или калия (КОН) 97, а отводящим водопроводом 98 с электролизером (Э) 99 для восстановления щелочного металла из раствора и газопроводом 100 с емкостью для хранения (ЕХ) аммиака (NH₃) 101. При этом электролизер 99 подключен к емкости для хранения щелочного металла (Na или К) 102 и соединен отводящими газопроводами 103, 104 и 105 с емкостями для хранения кислорода (O₂) 106, диоксида азота (NO₂) 107 и диоксида серы (SO₂) 108 (при сжигании сернистого топлива). Ванная для производства гидрооксида натрия (NaOH) или калия (КОН) 97 из осажденного щелочного металла подключена подводящим водопроводом 95 не только к установке для производства аммиака (NH₃) 93, но и к емкости для хранения водорода (H₂) 109 подающим газопроводом 110. Емкость для хранения аммиака (NH₃) 101 соединена со смесителем (С) 111 для производства водного раствора аммиака (NH₄OH) газопроводом 112.

Способ работы теплоэнергетической установки с комплексной системой осуществляют следующим образом.

Наружный воздух, поступающий в вентилятор 2 (фиг. 1), нагревают в рекуперативном воздухоподогревателе 1 выше температуры точки росы водой, подаваемой из холодной части аккумулятора теплоты 26 насосом 57 по водопроводу 27. Количество подаваемой воды регулируют регулятором 48 по температуре воздуха перед вентилятором 2. Из этого вентилятора воздух направляют в контактный воздухоподогреватель 3, здесь он опять подогревается, увлажняется водой, подаваемой насосом 56 по водопроводу 37 из горячей части аккумулятора теплоты 36. Влажность воздуха в контактном воздухоподогревателе 3 регулируют регулятором 45 в зависимости от величины определяющей температуры продуктов сгорания в топке путем увеличения или уменьшения количества воды, распыливаемой в этом тепломассообменнике.

Здесь под определяющей температурой понимается такая температура, при которой происходит полное сгорание топлива при коэффициенте избытка воздуха, равном или большем 1, образуются оксиды азота в допустимых пределах, не происходит диссоциации продуктов сгорания и установка работает надежно. Эта температура устанавливается заводом-изготовителем экспериментально по результатам эксплуатации.

Подготовленный воздух для сжигания топлива подают в топку теплоэнергетической установки 4 в количестве, необходимом для полного сгорания топлива, при этом количество подаваемого воздуха регулируют регулятором 51 по содержанию или изменению содержания оксида углерода в продуктах сгорания в газопроводе 8. При наличии в топливе серы, газы из топки следуют в газопровод 8, а из него в химический реактор окисления сернистого ангидрида в серный 17. Этот реактор подпитывают нитрозным газом или нитрозной водой. Нитрозный газ подводят под давлением из химического реактора окисления оксида азота в диоксид 20 по газопроводу 42, а нитрозную воду подают насосом 44 из поддона контактного экономайзера 21 по водопроводу 43. Количество нитрозного газа, поступающего в химический реактор 17, регулируют регулятором 53 по содержанию или изменению содержания сернистого ангидрида в продуктах сгорания за контактным экономайзером 21.

Количество подаваемой нитрозной воды на распыливание в этот реактор при наличии в топливе серы определяют по содержанию сернистого ангидрида в продуктах сгорания за контактным экономайзером 21. В реакторе окисления сернистого ангидрида в серный 17 при температуре газов меньше 450^oC и интенсивном их перемешивании в присутствии катализатора или без него окисляют сернистый ангидрид в серный окислителем диоксидом азота.

Образовавшийся серный ангидрид является более активным газом, чем сернистый и лучше абсорбируется водой в контактном экономайзере. Далее из этого реактора продукты сгорания направляют в винтовую нагнетательную машину 18, где повышают давление газов до достижения требуемой температуры конденсации водяных паров в контактном экономайзере 21. Величину этого давления регулируют регулятором 50 изменением частоты вращения двигателя 58, соединенного с валом нагнетательной машины механической связью.

После винтовой нагнетательной машины продукты сгорания по газопроводу 10 направляют в водяной экономайзер 19, а из него по газопроводу 11 в химический реактор окисления оксида азота в диоксид 20. В водяном экономайзере 19 воду нагревают теплотой продуктов сгорания и по водопроводу 55 подают потребителю теплоты 54. Воду в этот экономайзер подводят из горячей части аккумулятора теплоты 36 по водопроводу 39. В химическом реакторе окисления оксида азота в диоксид 20 при температуре газов меньше 140^oC, интенсивном вихревом движении газов в присутствии катализатора или без него окисляют оксид азота в диоксид кислородом воздуха, который подводят сюда вместе с продуктами сгорания по газопроводу 11. Избыточное количество кислорода воздуха вентилятором 2 по воздухопроводу 41 в газопровод 9 перед винтовой нагнетательной машиной 18. Количество подаваемого воздуха регулируют регулятором 52 по содержанию или изменению содержания оксида азота за контактным экономайзером 21.

Из химического реактора 20 продукты сгорания направляют в контактный экономайзер 21 по газопроводу 12. Здесь их охлаждают ниже температуры точки росы распыленной водой, подаваемой по водопроводу 33 из холодной части аккумулятора теплоты 26. При этом происходит конденсация водяных паров из продуктов сгорания.

Полученный конденсат сливают по водопроводу 38 в горячую часть аккумулятора теплоты 36. Температуру продуктов сгорания за контактным экономайзером 21 регулируют регулятором 46 изменением количества подаваемой воды на распыливание в этот экономайзер. В контактном экономайзере 21 производят абсорбцию оксидов азота, серы, углерода, а также углеводородов, отделяют сажу и твердые частицы, которые образуются при сжигании жидкого и твердого топлива.

После контактного экономайзера продукты сгорания направляют по газопроводу 13 в турбодетандер или винтовую расширительную машину 22. Они там расширяются, охлаждаются до температуры замерзания конденсата и совершают работу. Охлаждение до этой температуры регулируют регулятором 46, а механическую энергию от турбодетандера или винтовой расширительной машины 22 передают электрогенератору 59, где она превращается в электроэнергию. Образовавшиеся капли воды в продуктах сгорания после охлаждения в турбодетандере или винтовой расширительной машине 22 отделяют от газов в осушителе 23, куда их подводят по газопроводу 14. Если температура газов после осушителя 23 опускается настолько низко, что становится ниже температуры точки росы, то их подогревают в рекуперативном газоподогревателе 24 водой, подаваемой насосом 57 из холодной части аккумулятора теплоты 26 по водопроводу 29.

Количество подаваемой воды регулируют регулятором 47 по температуре продуктов сгорания в устье дымовой трубы. В летнее время, когда температура воздуха становится слишком высокой, при этом температура воды в холодной части аккумулятора тоже повышается, тогда более холодными продуктами сгорания охлаждают воду, поступающую в рекуперативный газоподогреватель 24 из холодной части аккумулятора теплоты 26, что необходимо для повышения эффективности работы контактного экономайзера. Далее продукты сгорания после газоподогревателя 24 выбрасывают в атмосферу через газопровод 16 и дымовую трубу 25 под динамическим напором. В результате подъем факела над дымовой трубой не только уменьшается, но может и увеличиться в случае надобности при применении винтовой нагнетательной машины 18.

Воду из горячей части аккумулятора подают насосом 56 еще потребителю теплоты 35 по водопроводу 40. Обратную воду от этого потребителя отводят по водопроводу 34 в холодную часть аккумулятора. Количество горячей воды, поступающей этому потребителю, регулируют по температуре обратной воды, которая должна быть не выше требуемой по условиям работы холодной части аккумулятора.

Винтовая нагнетательная машина 18 может приводиться не только от электродвигателя, но и от паровой турбины 60 (фиг. 2) или винтовой расширительной машины, куда пар подают из парогенератора 19 по паропроводу 61. Количество подаваемого пара регулируют регулятором 62 по давлению нагнетания продуктов сгорания, которое должно соответствовать требуемой температуре конденсации водяных паров в контактном экономайзере 21. Отработанный пар отводят по паропроводу 63 в контактный экономайзер 21 или в конденсатор 64. Из парогенератора 19 пар еще направляют потребителю пара 54 по паропроводу 55.

Давление пара в парогенераторе регулируют регулятором 90 путем уменьшения или увеличения пропускаемого пара потребителю 54 по паропроводу 55. Воду для получения пара подают насосом 56 в парогенератор 19 из горячей части аккумулятора теплоты 36 по водопроводу 39. Регулирование температуры пара в парогенераторе 19 осуществляют регулятором 91, изменением количества подаваемой воды в парогенератор 19.

В холодный период года наружный воздух перед поступлением в вентилятор подогревают в рекуперативном воздухоподогревателе 1 водой, поступающей из горячей части аккумулятора теплоты 36 и циркулирующей по водопроводам 65 и 67. При этом температуру воздуха регулируют регулятором 48, как и при нагреве водой из холодной части этого аккумулятора. В холодных условиях эксплуатации к горячей части аккумулятора теплоты 36 подключают рекуперативный газоподогреватель 24 подводящим водопроводом 66, а отводящим 68 - к холодной части.

Температуру продуктов сгорания в устье дымовой трубы регулируют регулятором 47, как и при подогреве водой из холодной части аккумулятора. При применении оборудования и труб, подверженных коррозии, конденсат из контактного экономайзера 21 по водопроводу 70 спускают в декарбонизатор 69, где из него удаляют диоксид углерода и подают в емкость 72 для утилизации, а воду с повышенным показателем pH сливают в горячую часть аккумулятора теплоты по водопроводу 71. Если после декарбонизации показатель pH как горячей, так и холодной воды продолжает оставаться меньше 8,5-9, а оборудование и трубы не защищены от коррозии, то из емкости 79 по трубопроводам 80 и 81 добавляют в смесители 75 и 76 водный раствор аммиака (NH₄OH). При этом показатель pH воды регулируют регуляторами 82 и 83 за смесителями 75 и 76 не менее 8,5-9 путем изменения количества подаваемого реагента. Если в системе применено коррозионностойкое оборудование, то величину показателя pH воды устанавливают для осаждения из раствора оксидов тяжелых металлов, образующихся в продуктах сгорания.

Эта величина определяется в зависимости от состава оксидов в воде и приводится для различных оксидов в книге 2 "Аналитическая химия" авторов Пилипенко А. Т. и Пятницкой И.В., изданной в 1990 году издательством Химия. Содержание этих оксидов в воде зависит от вида сжигаемого топлива и его состава. При добавлении раствора аммиака (NH₄ОН) в конденсат получают нитрит (NH₄NO₂) и нитрат (NH₄NO₃) аммония, сульфит [(NH₄)₂SO₃] и сульфат [(NH₄)₂SO₄] аммония (при наличии серы в топливе), карбонат аммония [(NH₄)₂CO₃] и др. соединения. Избыток холодной воды сливают через смеситель 84 по водопроводам 85 и 86 в канализацию, если ее показатель pH становится больше 7, если меньше, то эту воду нейтрализуют водным раствором аммиака (NH₄OH) или гидрооксида натрия (NaOH) или калия (КОН) в смесителе 84 и затем по водопроводу 86 сливают в канализацию. Показатель pH воды за смесителем 84 поддерживают регулятором 89 больше 7.

На фиг. 3 показан вариант привода винтовой нагнетательной машины 18. Полезную мощность от турбодетандера 22 или винтовой расширительной машины передают нагнетателю 18, а недостающую мощность подводят от электродвигателя 58 для получения необходимого давления продуктов сгорания в газопроводе 10. Это давление регулируют регулятором 53 путем уменьшения или увеличения величины мощности, подводимой от электродвигателя.

На фиг. 4 приводится еще один вариант привода винтовой нагнетательной машины. В этом варианте в первую ступень двухступенчатых турбодетандера 22 или винтовой расширительной машины подают пар, а во вторую - направляют продукты сгорания. Баланс мощностей между нагнетательной 18 и расширительной 22 машинами устанавливают регулятором 62 по давлению нагнетания газов, изменением количества подаваемого пара по паропроводу 92 в расширительную машину. Давление нагнетания определяют по требуемой температуре конденсации водяных паров в контактном экономайзере.

Для утилизации конденсата его избыток в холодной части аккумулятора теплоты 96, содержащий нитрат аммония (NH₄NO₃) и его сульфат [(NH₄)₂SO₄)] (при наличии в топливе серы), направляют в установку для восстановления аммиака (NH₃) 93 по водопроводу 94. В него подают еще из ванны 97 гидроксиды натрия (NaOH) или калия (КОН) по водопроводу 95. В результате взаимодействия этих реагентов

образуются аммиак (NH₃), вода (H₂O), нитрат натрия (NaNO₃) или калия (KNO₃) и сульфат натрия (Na₂SO₄) или калия (K₂SO₄). Для восстановления гидроксида натрия (NaOH) или калия (КОН) раствор из образовавшихся солей пропускают через электролизер 99. Происходит электролитическая диссоциация солей
NaNO₃ ---> Na⁺ + NO₃ ^-,
или KNO₃ ---> K⁺ + NO₃ ^-,
NO₃ ---> NO₂ + 1/2O₂,
Na₂SO₄ ---> 2Na⁺ + SO₄ ^-.

или K₂SO₄ ---> 2K⁺ + SO₄ ^-,
SO₄ ---> SO₂ + O₂.

При этом на катоде накапливаются катионы натрия (Na⁺) или калия (К⁺), а на аноде анионы нитрата (NO₃ ^-) и сульфата (SO₄ ^-). Из щелочного металла получают в ванне 97 щелочь для последующего применения в процессе

Из аммиака (NH₃) производят в смесителе 111 водный раствор аммиака
NH₃ + H₂O ---> NH₄OH,
который используют в технологическом процессе комплексной системы. При производстве аммиака (NH₃) попутно образуются диоксиды азота (NO₂) и серы (SO₂), водород (H₂) и кислород (O₂). Эти газы используют как готовые продукты или их направляют потребителю в качестве полуфабрикатов.

Преимущество предложенных способа и устройства по сравнению с аналогами и прототипом заключается в следующем. Температура конденсации водяных паров в контактном экономайзере может быть доведена до 85-95^oC увеличением винтовой нагнетательной машиной давления уходящих газов до 0,25-0,30 МПа. При этом могут быть значительно уменьшены размеры, масса и стоимость теплообменных и тепломассообменных аппаратов в 1,5-2,0 раза при сохранении скорости движения продуктов сгорания и благодаря увеличению их коэффициентов теплоотдачи и массоотдачи.

Разработанные способ и устройство решают проблему утилизации низкопотенциального тепла уходящих газов и увеличения эффективности системы независимо от нагрузки и температуры наружного воздуха. Причем тепловой подъем факела над дымовой трубой не уменьшается, а может быть только увеличен при необходимости.

Система работает надежно независимо от температуры наружного воздуха, нагрузки, вида и качества топлива. В устройстве могут быть значительно уменьшены размеры газопроводов благодаря повышению плотности уходящих газов. Выбрасываемые продукты сгорания в атмосферу будут содержать значительно меньшее количество вредных веществ благодаря превращению оксида азота в диоксид, сернистого ангидрида в серный, увеличению растворимости этих газов с повышением давления, наиболее полному сгоранию топлива и полной конденсации водяных паров, осаждению тяжелых металлов и регулированию образования оксидов азота и углерода, а также контролированию и регулированию выбросов оксида азота и сернистого ангидрида на всех режимах работы и при различных условиях окружающей среды.

Система может обеспечить необходимый срок службы оборудования за счет регулирования показателя pH воды, циркулирующей в водопроводах, подогрева наружного воздуха и уходящих газов аккумулированной теплотой. Кроме этого, предусмотрена утилизация конденсата с целью регенерации реагентов, используемых для нейтрализации воды и повышения ее показателя pH.

Claims (38)

1. Способ работы теплоэнергетической установки с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу, включающий сжигание топлива в среде увлажненного дутьевого воздуха, отвод тепла от продуктов сгорания, абсорбционную их очистку распыленной водой и последующую утилизацию теплоты очищенных продуктов сгорания с выделением из них конденсата водяных паров, отличающийся тем, что продукты сгорания после теплоэнергетической установки удаляют в атмосферу под напором винтовой нагнетательной машины с электроприводом через последовательно расположенные экономайзер или парогенератор, контактный экономайзер, турбодетандер или винтовую расширительную машину, осушитель, рекуперативный газоподогреватель и дымовую трубу, а подогретый и увлажненный воздух в рекуперативном и контактном воздухоподогревателях подают в топку вентилятором в количестве, необходимом для полного сгорания топлива, при этом количество подаваемого воздуха регулируют по содержанию или изменению содержания оксида углерода в продуктах сгорания за теплоэнергетической установкой, эффективную мощность, вырабатываемую турбодетандером или винтовой расширительной машиной, передают на вал электрогенератора.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что тепловую энергию аккумулируют в аккумуляторе теплоты, в горячую часть которого подводят нагретую воду из контактного экономайзера, а в холодную часть - конденсат из осушителя и охлажденную воду из рекуперативного и контактного воздухоподогревателей, рекуперативного газоподогревателя и от потребителя теплоты, нагретую воду подают из горячей части аккумулятора в контактный воздухоподогреватель, водяной экономайзер или парогенератор и потребителю теплоты, а охлажденную воду направляют из холодной части этого аккумулятора в контактный экономайзер, рекуперативные газоподогреватель и воздухоподогреватель.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что подают нагретую воду из горячей части аккумулятора теплоты в рекуперативные воздухоподогреватель и газоподогреватель, контактный воздухоподогреватель, водяной экономайзер или парогенератор и потребителю теплоты, а охлажденную воду направляют из холодной части этого аккумулятора в контактный экономайзер.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что количество воды, подаваемой на распыливание из горячей части аккумулятора в контактный воздухоподогреватель, регулируют по определяющей температуре продуктов сгорания, которую измеряют в топке или вычисляют по средней температуре газов в газоходе за теплоэнергетической установкой.

5. Способ по п. 2, отличающийся тем, что количество воды, подаваемой на распыление из холодной части аккумулятора теплоты в контактный экономайзер, регулируют при уменьшении температуры продуктов сгорания за осушителем до температуры замерзания конденсата и при ее увеличении в газоходе за контактным экономайзером выше температуры точки росы.

6. Способ по пп. 1-5, отличающийся тем, что продукты сгорания после осушителя подогревают в рекуперативном газоподогревателе водой, поступающей из холодной или горячей части аккумулятора теплоты, при этом регулируют температуру продуктов сгорания в устье дымовой трубы выше их температуры точки росы.

7. Способ по пп. 1-6, отличающийся тем, что наружный воздух, поступающий в вентилятор, подогревают в рекуперативном воздухоподогревателе водой, подаваемой из холодной или горячей части аккумулятора теплоты, при этом регулируют температуру воздуха перед вентилятором выше температуры точки росы.

8. Способ по пп. 1-7, отличающийся тем, что окисление оксида азота в диоксид в продуктах сгорания производят в химическом реакторе, расположенном перед контактным экономайзером, где температура газов не превышает 140^oС, подачей воздуха вентилятором в газопровод перед винтовой нагнетательной машиной, при этом количество подаваемого воздуха регулируют по содержанию или изменению содержания оксида азота за контактным экономайзером.

9. Способ по пп. 1-8, отличающийся тем, что окисление сернистого ангидрида в серный производят диоксидом азота путем подачи нитрозного газа из химического реактора окисления оксида азота в диоксид в химический реактор окисления сернистого ангидрида в серный перед винтовой нагнетательной машиной, где температура продуктов сгорания меньше 450^oС, при этом количество подаваемого нитрозного газа регулируют по содержанию или изменению содержания сернистого ангидрида в продуктах сгорания за контактным экономайзером.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что в химический реактор окисления сернистого ангидрида в серный подают нитрозную воду насосом из поддона контактного экономайзера, при этом количество подаваемой воды регулируют регулятором по содержанию или изменению содержания сернистого ангидрида за контактным экономайзером.

11. Способ по пп. 1-10, отличающийся тем, что нагретую воду подают из контактного экономайзера в декарбонизатор, где удаляют из нее углекислый газ и сливают ее в горячую часть аккумулятора теплоты, а углекислый газ используют для получения мочевины или гидрокарбоната аммония.

12. Способ по пп. 1-11, отличающийся тем, что воду перед подачей ее из холодной и горячей части аккумулятора теплоты, разбавляют водным раствором аммиака в смесителях, количество добавляемого реагента регулируют по заданным значениям показателя рН воды за смесителями, при этом получают нитрит и нитрат аммония, сульфит и сульфат аммония.

13. Способ по пп. 1-12, отличающийся тем, что величину показателя рН воды за смесителями регулируют в тех пределах, при которых не происходит коррозии теплопроводов и оборудования и осаждаются оксиды тяжелых металлов.

14. Способ по пп. 1-13, отличающийся тем, что излишки воды сливают из холодной части аккумулятора теплоты в канализацию, если ее показатель рН больше или равен 7, при показателе рН воды меньше 7 ее нейтрализуют водным раствором аммиака или гидрооксида натрия (калия) и сливают.

15. Способ по п. 12, отличающийся тем, что аммиак для подготовки его водного раствора производят из нитрата и сульфата аммония путем их химического взаимодействия с гидрооксидом натрия или калия, при этом получают аммиак и нитрат натрия или калия и сульфат натрия или калия, последние используют для восстановления гидрооксида натрия или калия путем электролиза раствора.

16. Способ по п. 1, отличающийся тем, что мощность, вырабатываемую турбодетандером или винтовой расширительной машиной, передают на вал винтовой нагнетательной машины, а недостающую мощность подводят от вала электродвигателя.

17. Способ по пп. 1-16, отличающийся тем, что винтовую нагнетательную машину приводят от паровой турбины или паровой винтовой расширительной машины, куда подводят пар от парогенератора, а мощность, вырабатываемую турбодетандером или винтовой расширительной машиной, используют для привода электрогенератора, при этом отработанный пар после паровой турбины или паровой расширительной машины направляют в контактный экономайзер, или часть контактного экономайзера, или конденсатор, а баланс мощностей между винтовой нагнетательной и паровой расширительной машинами устанавливают регулятором путем изменения количества подаваемого пара из парогенератора в паровую турбину или паровую винтовую расширительную машину.

18. Способ по пп. 1-17, отличающийся тем, что в первую ступень турбодетандера или винтовой расширительной машины подают пар из парогенератора, а во вторую ступень - продукты сгорания, регулируют баланс мощностей между винтовой нагнетательной и расширительной машинами регулятором, изменением количества подаваемого пара из парогенератора в расширительную машину.

19. Способ по пп. 1-18, отличающийся тем, что давление нагнетания винтовой нагнетательной машины устанавливают по требуемой температуре конденсации водяных паров продуктов сгорания в контактном экономайзере, при этом регулируют это давление изменением количества подаваемого пара из парогенератора в приводную расширительную машину или подводимой мощности от электродвигателя.

20. Устройство теплоэнергетической установки с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу, содержащее теплоэнергетическую установку, вентилятор, контактные воздухоподогреватель и экономайзер, декарбонизатор, газопроводы, воздухопроводы и водопроводы, отличающееся тем, что оно снабжено винтовой нагнетательной машиной с электродвигателем и дополнительно турбодетандером или винтовой расширительной машиной с электрогенератором, рекуперативными воздухоподогревателем и газоподогревателем, водяным экономайзером или парогенератором, осушителем и химическими реакторами окисления оксида азота в диоксид и сернистого ангидрида в серный, которые расположены вдоль газовоздушного тракта в следующей последовательности: рекуперативный воздухоподогреватель, вентилятор и контактный воздухоподогреватель, соединенные между собой и с теплоэнергетической установкой воздухопроводами, далее соединяющиеся газопроводами теплоэнергетическая установка, химический реактор окисления сернистого ангидрида в серный, винтовая нагнетательная машина, водяной экономайзер или парогенератор, химический реактор окисления оксида азота в диоксид, контактный экономайзер, турбодетандер или винтовая расширительная машина, осушитель, рекуперативный газоподогреватель и дымовая труба, причем вал турбодетандера или винтовой расширительной машины соединен с валом электрогенератора, вход и выход рекуперативного воздухоподогревателя и газоподогревателя, поддоны осушителя и контактного воздухоподогревателя, распыливающее устройство контактного экономайзера, обратный теплопровод потребителя теплоты соединены водопроводами с холодной частью аккумулятора, а распыливающее устройство контактного воздухоподогревателя, поддон контактного экономайзера, входящий патрубок водяного экономайзера или парогенератора и подающий теплопровод потребителя теплоты подключены к горячей части аккумулятора.

21. Устройство по п. 20, отличающееся тем, что контактный экономайзер для работы на жидком и твердом топливе оснащен подвижной насадкой, а рекуперативный газоподогреватель, водяной экономайзер или парогенератор - трубками с продольным наружным оребрением.

22. Устройство по п. 20, отличающееся тем, что регулятор температуры воздуха перед вентилятором установлен на подводящем водопроводе рекуперативного воздухоподогревателя.

23. Устройство по п. 20, отличающееся тем, что регулятор температуры продуктов сгорания в устье дымовой трубы установлен на подводящем водопроводе газоподогревателя.

24. Устройство по п. 20, отличающееся тем, что рекуперативный воздухоподогреватель подключен к горячей части аккумулятора теплоты подводящим водопроводом, на котором установлен регулятор температуры воздуха перед вентилятором.

25. Устройство по п. 20, отличающееся тем, что рекуперативный газоподогреватель подключен к горячей части аккумулятора теплоты подводящим водопроводом, на котором установлен регулятор температуры продуктов сгорания в устье дымовой трубы.

26. Устройство по п. 20, отличающееся тем, что регулятор содержания оксида углерода в продуктах сгорания установлен на воздухопроводе перед теплоэнергетической установкой
27. Устройство по п. 20, отличающееся тем, что регулятор температуры продуктов сгорания в топке установлен на подводящем водопроводе распыливающего устройства контактного воздухоподогревателя.

28. Устройство по п. 20, отличающееся тем, что регулятор температуры продуктов сгорания за контактным экономайзером и осушителем установлен на подводящем водопроводе распыливающего устройства контактного экономайзера.

29. Устройство по пп. 20-28, отличающееся тем, что напорный воздухопровод вентилятора соединен с газопроводом перед винтовой нагнетательной машиной воздухопроводом, на котором установлен регулятор содержания оксида азота в продуктах сгорания за контактным экономайзером.

30. Устройство по пп. 20-29, отличающееся тем, что химический реактор окисления оксида азота в диоксид перед контактным экономайзером соединен с химическим реактором окисления сернистого ангидрида в серный перед винтовой нагнетательной машиной, газопроводом, на котором расположен регулятор содержания сернистого ангидрида в продуктах сгорания за контактным экономайзером.

31. Устройство по пп. 20-30, отличающееся тем, что поддон контактного экономайзера соединен с химическим реактором окисления сернистого ангидрида в серный водопроводом, на котором установлен водяной насос для подачи нитрозного конденсата и регулятор содержания сернистого ангидрида за контактным экономайзером.

32. Устройство по пп. 20-31, отличающееся тем, что декарбонизатор установлен между поддоном контактного экономайзера и горячей частью аккумулятора теплоты и соединен с ними водопроводами, еще подключен к емкости для сбора и утилизации углекислого газа.

33. Устройство по пп. 20-32, отличающееся тем, что водяной экономайзер или парогенератор установлен за теплоэнергетической установкой перед химическим реактором окисления сернистого ангидрида в серный или за ним, но впереди винтовой нагнетательной машины.

34. Устройство по пп. 20-33, отличающееся тем, что водяной экономайзер или парогенератор, контактные экономайзер и воздухоподогреватель, рекуперативные воздухоподогреватель и газоподогреватель подключены к холодной и горячей частям аккумулятора теплоты через коллекторы, насосы и смесители посредством подающих водопроводов, при этом смесители подсоединены еще к емкости с водным раствором аммиака посредством трубопроводов, на которых установлены регуляторы показателя рН воды на выходе из этих смесителей.

35. Устройство по пп. 20-34, отличающееся тем, что холодная часть аккумулятора теплоты соединена со входом смесителя, а его выход - с канализацией водопроводами, причем смеситель подключен еще к емкости с водным раствором аммиака или гидрооксида натрия (калия) трубопроводом, на котором установлен регулятор показателя рН воды за этим смесителем.

36. Устройство по пп. 20-35, отличающееся тем, что валы винтовой нагнетательной машины, турбодетандера или винтовой расширительной машины и электродвигателя соединены между собой.

37. Устройство по пп. 20-36, отличающееся тем, что первая ступень турбодетандера или винтовой расширительной машины соединена с парогенератором паропроводом, на котором установлен регулятор давления нагнетания продуктов сгорания, вторая ступень подключена к газопроводу теплоэнергетической установки.

38. Устройство по пп. 20-37, отличающееся тем, что вал винтовой нагнетательной машины соединен с валом паровой турбины или паровой винтовой расширительной машины, вход которого подключен к парогенератору паропроводом, на котором установлен регулятор давления нагнетания продуктов сгорания, а выход соединен трубопроводом с контактным экономайзером, или частью контактного экономайзера, или конденсатором, причем вал турбодетандера или винтовой расширительной машины соединен с валом электрогенератора.

39. Устройство по пп. 20-38, отличающееся тем, что холодная часть аккумулятора соединена с установкой производства аммиака, причем эта установка подключена еще к емкости с гидрооксидом натрия или калия, а также к электролизеру для восстановления этих гидрооксидов.

Images