RU2202732C2 - Способ работы и устройство теплоэнергетической установки с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в котлах, промышленных печах и теплогенераторах, сжигающих газовое, жидкое и твердое органическое топливо. Сущность изобретения: в заявленном способе работы теплоэнергетической установки, включающем сжигание топлива в среде увлажненного дутьевого воздуха, отвод тепла от продуктов сгорания, очистку последних поглотительным раствором, последующую утилизацию теплоты очищенных продуктов сгорания с выделением из них конденсата водяных паров и поддержанием заданной концентрации поглотителя в рециркуляционном потоке, продукты сгорания удаляют в атмосферу под напором лопаточного нагнетателя через последовательно расположенные водяной и контактно-поверхностный экономайзеры, осушитель, рекуперативный газоподогреватель и дымовую трубу, повышают их температуру в газопроводах выше температуры точки росы подогревом в рекуперативном газоподогревателе, подогретый и увлажненный воздух в контактно-поверхностном или в рекуперативном воздухоподогревателе подают вентилятором в топку в количестве, необходимом для сжигания газообразного топлива при заданном коэффициенте избытка воздуха. Устройство теплоэнергетической установки с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу включает теплоэнергетическую установку, вентилятор, контактно-поверхностный экономайзер, емкость с поглотительным раствором, а также контактно-поверхностный или рекуперативный воздухоподогреватель и лопаточный нагнетатель и дополнительно оснащено водяным экономайзером, осушителем и рекуперативным газоподогревателем, которые соединены водопроводами с аккумулятором теплоты, при этом установлены перед теплоэнергетической установкой вдоль воздушного тракта вентилятор и контактно-поверхностный воздухоподогреватель, за этой установкой в газовом тракте расположены последовательно лопаточный нагнетатель, водяной и контактно-поверхностный экономайзеры, осушитель, рекуперативный газоподогреватель и дымовая труба. Такой способ работы и устройство позволяют повысить температуру теплоносителя, увеличить коэффициент использования топлива и кпд установки без снижения высоты теплового подъема факела при различных нагрузках и температуре наружного воздуха. 4 с. и 42 з.п.ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котлах, промышленных печах и теплогенераторах, сжигающих газовое, жидкое и твердое органическое топливо.

Принцип действия теплоэнергетических установок с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу основан на увлажнении дутьевого воздуха, подаваемого в топку с целью снижения образования оксидов азота при горении, охлаждении продуктов сгорания и конденсации водяных паров для утилизации теплоты уходящих газов, абсорбции вредных веществ образующимся конденсатом, что значительно уменьшает их выброс в атмосферу (Стивен Коллинз. Утилизация тепла с очисткой дымовых газов // Мировая электроэнергетика. 1994. 4. С. 15-18). Для осуществления этих процессов применяют различные тепломассообменные аппараты. В основном это воздухоподогреватели и конденсаторы контактные, контактно-поверхностные и рекуперативные (поверхностные) различной конструкции.

Основными недостатками этих систем являются низкая температура теплоносителя, не превышающая 50-55^oС, получающаяся при конденсации водяных паров, большая потребность в холодной водопроводной воде с температурой, не превышающей 20^oС, коррозия теплопроводов и оборудования, изготовленных из материалов, подверженных коррозии, увеличение трудоемкости обслуживания тепломассообменных аппаратов и снижение их эффективности при сжигании жидкого или твердого топлива, уменьшение высоты теплового подъема факела над дымовой трубой, снижение эффективности работы при отклонении от оптимальных значений нагрузки котла, температуры атмосферного воздуха и увеличении температуры водопроводной воды, поступающей в контактный экономайзер, уменьшение кпд теплоэнергетической установки из-за отсутствия потребителей низкопотенциального тепла и ограничения количества пропускаемого воздуха и продуктов сгорания через контактные воздухоподогреватель и экономайзер, потребность в реагентах для нейтрализации излишков воды, спускаемых в канализацию, большие размеры и масса тепломассообменных аппаратов, а также высокая стоимость при их изготовлении из коррозионностойких материалов и отсутствие рентабельного производства для утилизации конденсата, позволяющее получать качественные продукты.

Известно изобретение котельной установки и способа ее работы (Способ работы котельной установки и котельная установка: пат. 1804584, Россия, МКИ 5 F 22 B 33/18, F 22 D 1/36 / А.В. Друцкий, М.И. Невзоров и А.Н. Панасенко. - 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 гидроксидов тяжелых металлов, а за ним находится отделитель солей, который подключен к баку с известковым молоком или иным раствором гидроксида щелочноземельного 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 гидроксидов тяжелых металлов. Кроме этого, котельная установка включает баки с запасами кислоты и раствором гидроксида щелочноземельного металла, дренажную емкость, насосы, 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 распыливающее устройство этих аппаратов через регуляторы расхода.

Основными недостатками прототипа являются низкая температура теплоносителя, подогреваемая в контактно-поверхностном экономайзере, коррозия оборудования при ее изготовлении из материалов, подверженных коррозии и при снижении показателя рН 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 теплоносителей для удовлетворения теплом потребителей теплоты, увеличение коэффициента использования топлива и кпд установки без снижения высоты теплового подъема факела при различных нагрузках и температуре наружного воздуха, уменьшение вредных выбросов в атмосферу при сжигании газового, твердого и жидкого топлива, устранение коррозии оборудования и осаждение оксидов тяжелых металлов из конденсата, уменьшение размеров и массы теплообменных и тепломассообменных аппаратов и производство товарных продуктов с использованием реагентов, полученных из собственных технологических отходов и воздуха.

Поставленная задача решается тем, что в способе работы теплоэнергетической установки с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу, включающем сжигание топлива в среде увлажненного дутьевого воздуха, отвод тепла от продуктов сгорания, очистку последних поглотительным раствором, последующую утилизацию теплоты очищенных продуктов сгорания с выделением из них конденсата водяных паров и поддержанием заданной концентрации поглотителя в рециркуляционном потоке, продукты сгорания удаляют в атмосферу под напором лопаточного нагнетателя через последовательно расположенные водяной экономайзер, контактно-поверхностный экономайзер, осушитель, рекуперативный газоподогреватель и дымовую трубу, повышают их температуру в газопроводах выше температуры точки росы подогревом в рекуперативном газоподогревателе, подогретый и увлажненный воздух в контактно-поверхностном воздухоподогревателе подают вентилятором в топку в количестве, необходимом для сжигания газообразного топлива при коэффициенте избытка воздуха α= 1,02-1,05, жидкого - при α=1,05-1,10 и твердого при α= 1,10-1,15.

Кроме того, в предложенном способе накапливают тепловую энергию в аккумуляторе теплоты, в горячую часть которого подводят конденсат из контактно-поверхностного экономайзера, а в холодную часть - охлажденную воду из контактно-поверхностного воздухоподогревателя, рекуперативного газоподогревателя и от потребителей теплоты, забирают нагретую воду из горячей части аккумулятора и подают в контактно-поверхностный воздухоподогреватель и потребителю теплоты, а охлажденную воду забирают из холодной части этого аккумулятора и подводят в контактно-поверхностный экономайзер и рекуперативный газоподогреватель, при этом отводят конденсат из осушителя в холодную часть аккумулятора.

Кроме того, подают в топку подогретый воздух в рекуперативном воздухоподогревателе и удаляют продукты сгорания через рекуперативный экономайзер, расположенный между водяным экономайзером и осушителем, продукты сгорания после контактно-поверхностного или рекуперативного экономайзера охлаждают дросселированием в турбодетандере, охлаждают продукты сгорания после контактно-поверхностного или рекуперативного экономайзера в дросселе дросселированием, при этом регулируют давление газов перед этими аппаратами изменением проходного сечения этого дросселя, в водяной тракт контактно-поверхностного экономайзера подают водопроводную воду, а из него - в водяной экономайзер, при этом количество подаваемой воды регулируют по температуре теплоносителя, поступающего потребителю.

Кроме того, в предложенном способе температуру воды в холодной части аккумулятора регулируют изменением количества воды, циркулирующей через рекуперативный газоподогреватель, а температуру уходящих газов в устье дымовой трубы поддерживают выше температуры точки росы регулированием количества подмешиваемого горячего воздуха, подаваемого после рекуперативного воздухоподогревателя, а количество нагретой воды, подаваемой на распыливание в контактно-поверхностный воздухоподогреватель из горячей части аккумулятора теплоты, регулируют по содержанию или изменению содержания оксида азота в продуктах сгорания за теплоэнергетической установкой, количество воды, подаваемой на распыливание из холодной части аккумулятора теплоты в контактно-поверхностный экономайзер, регулируют при увеличении температуры продуктов сгорания за этим экономайзером выше температуры точки росы и уменьшении за осушителем до температуры замерзания конденсата, температуру обратной воды, поступающей в холодную часть аккумулятора от потребителя теплоты, регулируют изменением количества подаваемой воды этому потребителю из горячей части аккумулятора. При этом коэффициент избытка воздуха регулируют измерением и изменением расходов топлива и/или воздуха, поступающих в топку. Продукты сгорания дожигают в топке за горелками при температуре выше 700^oС, интенсивном вихревом движении и избыточном количестве воздуха, поступающем через сопла с завихрителями, расположенными перпендикулярно потоку продуктов сгорания, причем количество подаваемого воздуха в топку регулируют по содержанию или изменению содержания оксида углерода в продуктах сгорания за теплоэнергетической установкой. Воду подают из горячей части аккумулятора и распыливают в топке или воздуховоде перед горелками, при этом количество распыливаемой воды регулируют по содержанию или изменению содержания оксида азота в продуктах сгорания за теплоэнергетической установкой. Давление нагнетания уходящих газов после лопаточного нагнетателя регулируют изменением его частоты вращения по требуемой температуре конденсации водяных паров в контактно-поверхностном или рекуперативном экономайзере. Окисление оксида азота в диоксид в продуктах сгорания производят подачей воздуха вентилятором в газоход перед лопаточным нагнетателем, при этом количество подаваемого воздуха регулируют регулятором по содержанию или изменению содержания оксида азота в продуктах сгорания за контактно-поверхностным или рекуперативным экономайзером. Окисление сернистого ангидрида в серный производят диоксидом азота, подачей нитрозного газа из газопровода, расположенного перед контактно-поверхностным или рекуперативным экономайзером, в газопровод, установленный перед нагнетателем, где температура газов меньше 450^oС, причем количество подаваемого нитрозного газа регулируют по содержанию или изменению содержания сернистого ангидрида за контактно-поверхностным или рекуперативным экономайзером. Перед подачей теплоносителей из холодной и горячей частей аккумулятора теплоты их разбавляют водным раствором аммиака в смесителях, причем значения показателя рН воды за смесителями регулируют регуляторами, равным 8,5-9,0, путем добавления этого раствора. Величину показателя рН воды за смесителями регулируют регуляторами в тех пределах, при которых не происходит коррозии оборудования и в осадок выпадают оксиды тяжелых металлов. 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 и сливают. Избыток воды, сливаемый из горячей части аккумулятора теплоты, утилизируют, для этого ее температуру поддерживают в диапазоне от 70 до 120^oС, причем из раствора выделяют азот и углекислый газ, азот отделяют от углекислого газа, водород и кислород получают электролизом воды, из азота и водорода производят аммиак, из аммиака и воды приготавливают водный раствор гидроксида аммония, из углекислого газа и аммиака получают мочевину или гидрокарбонат аммония, нитрат аммония и сульфат аммония отделяют от раствора, кислород вместе с воздухом подают на дожигание оксида углерода до диоксида и окисление оксида азота до диоксида. Азот для получения аммиака производят из воздуха, при этом получившийся кислород используют для дожигания оксида углерода до диоксида и окисление оксида азота до диоксида.

Кроме того, предложенный 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, очистку последних поглотительным раствором, последующую утилизацию теплоты очищенных продуктов сгорания с выделением из них конденсата водяных паров и поддержанием заданной концентрации поглотителя в рециркуляционном потоке, при этом продукты сгорания удаляют в атмосферу под напором лопаточного нагнетателя через последовательно расположенные парогенератор, контактно-поверхностный экономайзер, осушитель, рекуперативный газоподогреватель и дымовую трубу, повышают их температуру в газопроводах выше температуры точки росы подогревом в рекуперативном газоподогревателе, подогретый и увлажненный воздух в контактно-поверхностном воздухоподогревателе подают вентилятором в топку в количестве, необходимом для сжигания газообразного топлива при коэффициенте избытка воздуха α=1,02-1,05, жидкого при α=1,05-1,10 и твердого при α=1,10-1,15. Продукты сгорания пропускают мимо парогенератора по байпасу, если их температура снижается перед лопаточным нагнетателем до температуры точки росы.

Устройство теплоэнергетической установки с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу, содержащее теплоэнергетическую установку, вентилятор, контактно-поверхностный экономайзер, емкость с поглотительным раствором, насосы, газопроводы, воздухопроводы и водопроводы, снабжено контактно-поверхностным воздухоподогревателем и лопаточным нагнетателем и дополнительно оснащено водяным экономайзером, осушителем и рекуперативным газоподогревателем, которые соединены водопроводами с аккумулятором теплоты, при этом установлены перед теплоэнергетической установкой вдоль воздушного тракта вентилятор и контактно-поверхностный воздухоподогреватель, за этой установкой в газовом тракте расположены последовательно лопаточный нагнетатель, водяной экономайзер, контактно-поверхностный экономайзер, осушитель, рекуперативный газоподогреватель и дымовая труба. Распыливающее устройство контактно-поверхностного воздухоподогревателя может быть соединено с горячей частью аккумулятора теплоты подающим водопроводом, на котором установлен регулятор содержания оксида азота в продуктах сгорания за теплоэнергетической установкой, а его поддон подключен к холодной части этого аккумулятора сливным водопроводом, причем водяной тракт этого воздухоподогревателя соединен подводящим водопроводом с горячей частью аккумулятора теплоты, а отводящим - с холодной частью этого аккумулятора. Распыливающее устройство контактно-поверхностного экономайзера может быть соединено с холодной частью аккумулятора теплоты подающим водопроводом, на котором установлен регулятор температуры продуктов сгорания за этим экономайзером и осушителем, а его поддон подключен к горячей части этого аккумулятора сливным водопроводом, при этом водяной тракт этого экономайзера соединен подводящим водопроводом с холодной частью аккумулятора, а отводящим - с водяным экономайзером, на котором установлен регулятор температуры горячей воды, подаваемой потребителю. Водяной тракт контактно-поверхностного экономайзера подключен к трубопроводу, подающему водопроводную воду. Рекуперативный газоподогреватель подключен к холодной части аккумулятора теплоты подводящим и отводящим водопроводами, причем на подводящем водопроводе установлен регулятор температуры продуктов сгорания в устье дымовой трубы. Перед осушителем установлен турбодетандер, который соединен механической связью с электрогенератором, при этом поддон осушителя подключен к холодной части аккумулятора. Потребитель теплоты подключен к горячей части аккумулятора подающим водопроводом, а к холодной части - обратным, при этом регулятор температуры обратной воды установлен на подающем водопроводе.

На воздухопроводе и топливопроводе перед теплоэнергетической установкой установлены регулирующие устройства коэффициента избытка воздуха в топке.

В топке за горелками установлены сопла с завихрителями перпендикулярно потоку продуктов сгорания и соединены с напорным воздуховодом вентилятора воздухопроводом, на котором установлен регулятор содержания оксида углерода в уходящих газах за теплоэнергетической установкой.

Электродвигатель лопаточного нагнетателя соединен с регулятором частоты вращения, чувствительный элемент которого, измеряющий давление газов за лопаточным нагнетателем, установлен в газопроводе за нагнетателем.

Перед лопаточным нагнетателем или после него установлен парогенератор, который подключен подающим паропроводом к потребителю теплоты, а питательным водопроводом к горячей части аккумулятора, на котором установлен регулятор температуры пара за этим парогенератором.

Рекуперативный газоподогреватель подключен к холодной части аккумулятора подводящим и отводящим водопроводами, причем на подводящем водопроводе установлен регулятор температуры воды в этой части аккумулятора.

Напорный воздухопровод соединен с газопроводом перед дымовой трубой воздухопроводом, на котором установлен регулятор температуры газов в устье дымовой трубы.

Перед осушителем установлен дроссель, который связан с регулятором давления газов перед контактно-поверхностным экономайзером.

Напорный воздухопровод вентилятора соединен с газопроводом перед лопаточным нагнетателем воздухопроводом, на котором расположен регулятор содержания оксида азота в продуктах сгорания за контактно-поверхностным экономайзером.

Газопровод перед контактно-поверхностным экономайзером соединен с газоходом перед нагнетателем газопроводом, на котором установлен регулятор содержания сернистого ангидрида в продуктах сгорания за контактно-поверхностным экономайзером.

Горячая и холодная части аккумулятора подключены к подающим насосам через смесители, которые соединены с емкостью водного раствора аммиака водопроводами, на которых установлены регуляторы показателя рН воды за этими смесителями.

Холодная часть аккумулятора теплоты соединена с канализацией через смеситель, который подключен к емкости с водным раствором аммиака водопроводом, на котором установлен регулятор показателя рН воды за этим смесителем.

Горячая часть аккумулятора теплоты подключена к отделителю азота и диоксида углерода от раствора, а он - к установкам для производства аммиака и мочевины или гидрокарбоната аммония, при этом электролизер для получения водорода из воды подсоединен к установке для производства аммиака и трубопроводам подачи воздуха на окисление оксида азота до диоксида и оксида углерода до диоксида, а установка для производства аммиака подключена к ванне для получения раствора аммиака и отделителю солей нитрата аммония и сульфата аммония.

Установка для производства аммиака связана с установкой для производства азота из воздуха.

Водяной, контактно-поверхностный экономайзер, а также парогенератор и рекуперативный газоподогреватель укомплектованы трубками с наружным продольным оребрением для работы на жидком и твердом топливе.

По второму варианту устройство теплоэнергетической установки с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу, содержащее теплоэнергетическую установку, вентилятор, емкость с поглотительным раствором, насосы, газопроводы, воздухопроводы и водопроводы, снабжено рекуперативным воздухоподогревателем, установленным между вентилятором и теплоэнергетической установкой распылителями воды, расположенными в топке или в воздухопроводе перед горелками и лопаточным нагнетателем, парогенератором, рекуперативным экономайзером, турбодетандером, осушителем и рекуперативным газоподогревателем, расположенными последовательно в выпускном тракте за теплоэнергетической установкой, при этом рекуперативный воздухоподогреватель подключен к холодной части аккумулятора теплоты подводящим и отводящим водопроводами, парогенератор соединен с горячей частью аккумулятора теплоты и с потребителем пара подводящим и отводящим водопроводами, осушитель подключен к холодной части аккумулятора отводящим водопроводом и рекуперативный газоподогреватель соединен подводящим и отводящим водопроводами с холодной частью аккумулятора теплоты.

При этом на подводящем водопроводе, соединяющем распылители воды с горячей частью аккумулятора, расположен регулятор содержания оксида азота в продуктах сгорания, на подводящем водопроводе, соединяющем рекуперативный экономайзер с холодной частью аккумулятора теплоты, установлен регулятор температуры газов за этим экономайзером или осушителем, на подводящем водопроводе, соединяющем парогенератор с горячей частью аккумулятора теплоты, установлен регулятор температуры производимого пара, на подводящем водопроводе, соединяющем рекуперативный газоподогреватель с холодной частью аккумулятора теплоты, расположен регулятор температуры воды в холодной части аккумулятора.

На фиг. 1 и 3 показаны принципиальные схемы, в которых реализуются варианты предлагаемых способа и устройства теплоэнергетической установки с комплексной системой. На фиг.2 приведена схема подачи дополнительного воздуха в топку за горелками через сопла с завихрителями для дожигания продуктов сгорания и на фиг.4 дана схема регулирования требуемого показателя рН конденсата в циркуляционных контурах системы и расположения оборудования.

Устройство теплоэнергетической установки с комплексной системой содержит вентилятор 1 (фиг.1), контактно-поверхностный воздухоподогреватель 2, теплоэнергетическую установку 3, соединяющиеся между собой воздухопроводами 4 и 5, далее сообщающиеся газопроводами 6-12 располагаются лопаточный газодинамический нагнетатель 13, водяной экономайзер 14, контактно-поверхностный экономайзер 15, турбодетандер 16, осушитель 17, рекуперативный газоподогреватель 18 и дымовая труба 19. Лопаточный газодинамический нагнетатель 13 и турбодетандер 16 соединены механической связью с электродвигателем 20 и электрогенератором 21 соответственно. Регулирующие устройства расходов воздуха 22 и топлива 23 установлены на воздухопроводе 5 и топливопроводе 24 и соединены с регулятором коэффициента избытка воздуха 25. Регулятор частоты вращения 26 лопаточного нагнетателя 13 применен для поддержания необходимого давления уходящих газов в газопроводах 7 и 8. Распыливающее устройство и водяной тракт контактно-поверхностного воздухонагревателя 2 соединены подающими водопроводами 27 и 28 с горячей частью аккумулятора теплоты 29 через водяной насос 30 и водопровод 31. На водопроводе 27 установлен регулятор содержания оксида азота 32 в продуктах сгорания за теплоэнергетической установкой 3. Поддон и водяной тракт воздухоподогревателя 2 соединены с холодной частью аккумулятора теплоты 33 отводящими водопроводами 34 и 35 соответственно. Газоподогреватель 18 соединен с холодной частью аккумулятора теплоты 33 подающими 36, 37 и обратным 38 водопроводами. На водопроводе 37 установлен регулятор температуры газов 39 в устье дымовой трубы 19, а на водопроводе 36 водяной насос 40. Распыливающее устройство контактно-поверхностного экономайзера 15 соединено с холодной частью аккумулятора теплоты 33 подающими водопроводами 36 и 41. На водопроводе 41 установлен регулятор температуры газов 42 за контактно-поверхностным экономайзером 15 и осушителем 17. Для отвода воды из поддона этого экономайзера в аккумулятор предусмотрен водопровод 43. Вход проточной части контактно-поверхностного экономайзера 15 соединен с водопроводной сетью, а выход со входом водяного экономайзера 14 водопроводом 44, на котором установлен регулятор температуры воды 45 на выходе из водяного экономайзера 14. Выход этого экономайзера соединен с потребителем чистой горячей воды 46 водопроводом 47. Потребитель тепла 48 соединен с горячей частью аккумулятора теплоты 29 подающими водопроводами 31 и 49, на последнем из которых расположен регулятор температуры обратной воды 50. Обратным водопроводом 51 этот потребитель соединен с холодной частью аккумулятора 33. Осушитель 17 подключен к холодной части аккумулятора 33 водопроводом 52 для слива конденсата. Для снижения образования оксида углерода в продуктах сгорания сопла с завихрителями 52 (фиг. 2) установлены над горелками 53 в топке 3 и соединены с напорным воздухопроводом 4 (фиг.1) воздухопроводами 54 и 55, на последнем из которых располагается регулятор содержания оксида углерода 56 за контактно-поверхностным экономайзером 15. С целью превращения оксида азота в диоксид в уходящих газах напорный воздухопровод 4 подключен к газопроводу 6 перед нагнетателем 13 воздухопроводами 54 и 57, на последнем из которых установлен регулятор содержания оксида азота 58 за контактно-поверхностным экономайзером 15. Для превращения сернистого ангидрида в серный в уходящих газах газопровод 8 перед контактно-поверхностным экономайзером 15 соединен с газопроводом 6 перед нагнетателем 13 газопроводом 59, на котором установлен регулятор содержания сернистого ангидрида 60 за этим экономайзером.

Теплоэнергетическая установка с комплексной системой может содержать вместо контактно-поверхностных воздухоподогревателя и экономайзера рекуперативные воздухоподогреватель 61 и экономайзер 62 (фиг.3) и взамен водяного экономайзера рекуперативный парогенератор 63. Этот парогенератор может быть установлен как перед нагнетателем 13, так и после него. При его применении потребитель пара 46 устанавливает конденсатор пара 64 или использует существующий. Подключение газоподогревателя 18 на фиг.3 отличается от показанного на фиг. 1 тем, что на подающем водопроводе 37 установлен регулятор температуры холодной воды 65 в аккумуляторе вместо регулятора температуры газов в устье дымовой трубы. Для регулирования температуры уходящих продуктов сгорания, напорный воздухопровод 5 после рекуперативного воздухоподогревателя 61 соединен с газопроводом 12 перед дымовой трубой воздухопроводом 66, на котором установлен регулятор температуры газов в устье дымовой трубы 67.

Турбодетандер на фиг.1 может быть заменен дросселем 68 и оснащен регулятором 69 его проходного сечения для изменения давления уходящих газов в рекуперативном экономайзере 62. При применении рекуперативного воздухоподогревателя 61 горячая часть аккумулятора теплоты 29 соединяется водопроводами 31, 70 и 72 с распылителями воды 73, установленными в топке или воздухопроводе перед горелками для уменьшения образования оксидов азота. При этом регулятор 74 располагается на водопроводе 70 для регулирования содержания оксида азота в газопроводе 6 за теплоэнергетической установкой 3, а этот воздухоподогреватель подключается подводящими 36, 75 и 28 и отводящим 35 водопроводами к холодной части аккумулятора 33. При работе на жидком и твердом топливе водяной и контактно-поверхностный экономайзеры 14 и 15 на фиг. 1, рекуперативный экономайзер 62 и парогенератор 63 на фиг.3, а также рекуперативный газоподогреватель 18 на фиг.1 и 3 комплектуются трубками с продольным наружным оребрением.

С целью поддержания необходимого показателя рН раствора в циркуляционных контурах горячей и холодной воды на водопроводах 31 и 36 (фиг.4) установлены смесители 76 и 77, которые соединены с баком водного раствора аммиака 78 водопроводами 79 и 80. На этих водопроводах расположены регуляторы показателя рН воды за этими смесителями 81 и 82. Для нейтрализации холодной воды, сливаемой в канализацию, на сливном водопроводе 83 установлен смеситель 84, который подключен к баку с водным раствором аммиака 78 водопроводом 85, на котором расположен регулятор рН воды 86 за этим смесителем. Водопроводы 87 и 88 подключены к аккумулятору теплоты для отвода конденсата в устройства для ее переработки и слива из него отстоя соответственно.

Для утилизации конденсата используются отделитель азота и диоксида углерода из раствора, отделитель азота от диоксида углерода, электролизер для получения водорода и кислорода из воды, установка для получения аммиака, ванна для получения гидрооксида аммония, установка для получения мочевины или гидрокарбоната аммония, отделитель солей нитрата аммония и сульфата аммония из раствора и установка для производства азота из воздуха вместо отделителей азота и диоксида углерода из раствора и азота от диоксида углерода.

Способ работы теплоэнергетической установки с комплексной системой осуществляют следующим образом. Наружный воздух вентилятором 1 (фиг.1) по воздухопроводу 4 подают в контактно-поверхностный воздухоподогреватель 2, где его нагревают и увлажняют водой, поступающей из горячей части аккумулятора теплоты 29 в распыливающее устройство и водяной тракт этого воздухоподогревателя по водопроводам 27, 28 и 31 под действием насоса 30. Количество подаваемой воды в распыливающее устройство регулируют регулятором 32 по содержанию или снижению содержания оксида азота в продуктах сгорания за теплоэнергетической установкой 3. Воду из поддона и водяного тракта контактно-поверхностного воздухоподогревателя 2 отводят в холодную часть аккумулятора 33 по водопроводам 34 и 35 соответственно. Подогретый воздух подают из этого воздухоподогревателя в топку 3 в количестве, необходимом для сжигания газового топлива при коэффициенте избытка воздуха α=1,02-1,05, жидкого топлива - при α= 1,05-1,10 и твердого топлива - при α=1,10-1,15. Величину коэффициента избытка воздуха регулируют регулятором 25 путем воздействия на регулирующие устройства расхода воздуха 22 и/или топлива 23. Дожигание продуктов сгорания осуществляют в газопроводе при температуре газов выше 700^oС подачей воздуха в топку от напорного воздухопровода 4 по воздухопроводам 54 и 55 через сопла 52 (фиг.2). Количество подаваемого воздуха регулируют регулятором 56 (фиг.1) по содержанию или изменению содержания оксида углерода за контактно-поверхностным экономайзером 15. Продукты сгорания из топки теплоэнергетической установки направляют по газопроводу 6 в лопаточный нагнетатель 13, где их давление поднимают до требуемого для конденсации водяных паров из уходящих газов. Это давление определяют по необходимой температуре конденсации водяных паров. Ее регулируют регулятором 26 путем изменения числа оборотов электродвигателя 20. Уходящие газы из нагнетателя 13 направляют по газопроводу 7 и подают в водяной экономайзер 14, где они передают свое тепло через стенки воде. Отсюда подогретую воду направляют потребителю 46 по водопроводу 47. Температуру этой воды регулируют регулятором 45. Охлажденные продукты сгорания из водяного экономайзера 14 подают по газопроводу 8 в контактно-поверхностный экономайзер 15, где их опять охлаждают холодной водой ниже температуры точки росы в результате контактного теплообмена с каплями и струями конденсата и теплообмена с проточной водой, проходящей через водяной тракт. В этот тракт водяного экономайзера воду подводят из водопроводной сети, а из него - в водяной экономайзер 14 по водопроводу 44. Воду на рыспыливание в контактно-поверхностный экономайзер 15 подают насосом 40 из холодной части аккумулятора теплоты 33 по водопроводам 36 и 41. Установленный на водопроводе 41 регулятор 42 регулирует температуру газов за этим экономайзером ниже температуры точки росы, а за осушителем 17 выше температуры замерзания конденсата. При этом конденсат отводят из его поддона по водопроводу 43 в горячую часть аккумулятора 29. Охлажденные в контактно-поверхностном экономайзере 15 уходящие газы еще больше охлаждают, расширяя их в турбодетандере 16, куда они направляются по газоходу 9. При этом уходящие газы совершают работу, которая передается на вал электрогенератора 21 и там превращается в электроэнергию. После турбодетандера 16 уходящие газы направляют по газопроводу 10 в осушитель 17, где под действием центробежных сил происходит отделение капель воды от газов. Осевший конденсат из поддона осушителя 17 отводят в холодную часть аккумулятора теплоты 33 по водопроводу 52. При глубоком охлаждении продуктов сгорания и отделении от них капель воды содержание влаги в газах остается незначительным, поэтому требуется небольшое количество теплоты на подогрев этих газов для устранения конденсации водяных паров в газопроводах и дымовой трубе в холодное время года. Эту теплоту подводят к продуктам сгорания в рекуперативном газоподогревателе 18 теплоотдачей через стенки от циркулирующей воды по водопроводам 36, 37 и 38 через холодную часть аккумулятора теплоты 33 под действием насоса 40. При этом регулятор 39 регулирует температуру продуктов сгорания в устье дымовой трубы выше их температуры точки росы.

При применении рекуперативного воздухоподогревателя 61 (фиг.3) вместо контактно-поверхностного воду для снижения образования оксидов азота распыливают распылителями 73 в воздухопроводе 5 перед горелками или в топке, в зоне или зонах с высокой температурой газов. При этом воду к этим распылителям подают по водопроводам 70, 71 или 70, 72, а ее количество регулируют регулятором 74 по содержанию или изменению содержания оксида азота в газопроводе 6 за теплоэнергетической установкой 3. Благодаря циркуляции воды по водопроводам 36, 75, 28 и 35 под действием насоса 40 через воздухоподогреватель 61 и холодную часть аккумулятора теплоты 33 происходит охлаждение воды в этой части аккумулятора более холодным воздухом и подогрев воздуха, поступающего в топку. Получение сухого подогретого воздуха в рекуперативном воздухоподогревателе 61 позволяет подогревать уходящие газы выше температуры точки росы подмешиванием теплого воздуха, который подают из напорного воздухопровода 5 по воздухопроводу 66 в газопровод 12 перед дымовой трубой 19. При этом количество подаваемого воздуха регулируют регулятором 67 по температуре уходящих газов в устье дымовой трубы 19. Рекуперативный газоподогреватель 18 используют для более глубокого охлаждения холодной воды в аккумуляторе холодными уходящими продуктами сгорания, температура которых может опускаться до 0^oС. При этом вода циркулирует по водопроводам 36, 37 и 38 под действием насоса 40 через газоподогреватель 18 и холодную часть аккумулятора теплоты 33. Количество циркулирующей воды регулируют регулятором 65 по температуре холодной воды, превышающей температуру замерзания в этой части аккумулятора. Низкая температура холодной воды позволяет работать наиболее эффективно рекуперативному экономайзеру 62, установленному вместо контактно-поверхностного, куда подают воду из холодной части аккумулятора теплоты 33 по водопроводам 75 и 41, а конденсат и обратную воду отводят из него по водопроводам 43 и 44 в горячую часть аккумулятора 29. Воду из этой части аккумулятора теплоты направляют по водопроводам 31 и 44 под действием насоса 30 в парогенератор 63, а оттуда по паропроводу 47 потребителю 46. Использованный пар конденсируют в конденсаторе 64, а конденсат подают на питание теплоэнергетической установки или сливают в горячую часть аккумулятора. Температуру генерируемого пара регулируют регулятором 45 путем изменения количества подаваемой воды в парогенератор 63. Дросселем 68, примененным вместо турбодетандера, устанавливают в газовом тракте рекуперативного экономайзера 62 такое давление, которое необходимо для достижения требуемой температуры конденсации водяных паров путем изменения регулятором 69 его проходного сечения. При этом регулятор 26 поддерживает необходимое разрежение перед нагнетателем 13 изменением частоты вращения электродвигателя 20.

Для устранения коррозии оборудования и осаждения оксидов тяжелых металлов из раствора воду, поступающую из горячей 29 и холодной 33 частей аккумулятора теплоты (фиг.4), смешивают с водным раствором аммиака в смесителях 76 и 77 для получения необходимого водородного показателя горячей и холодной воды, подаваемой насосами 30 и 40 в циркуляционные контуры системы. Раствор аммиака подают в эти смесители по трубопроводам 79 и 80 из емкости 78. Регулируют показатель рН горячей и холодной воды регуляторами 81 и 82 путем изменения количества подаваемого раствора аммиака из бака 78. Конденсат, сливаемый в канализацию, нейтрализуют в смесителе 84 раствором аммиака, поступающим из бака 78. Причем показатель рН≥7 поддерживают за этим смесителем регулятором 86 изменением количества подаваемого раствора аммиака по трубопроводу 85. Гидроксиды тяжелых металлов осаждают в аккумуляторе регулированием необходимого показателя рН конденсата регуляторами 81 и 82, а образовавшийся осадок утилизируют или сливают в канализацию по водопроводу 88. Величину показателя рН определяют в зависимости от коррозионной стойкости оборудования, а также по содержащимся оксидам тяжелых металлов в конденсате. Избыток конденсата из горячей части аккумулятора направляют по трубопроводу 87 в отделитель азота и диоксида углерода из конденсата, где при температуре 70-120^oС происходит выделение азота и диоксида углерода. Затем азот отделяют от диоксида углерода в отделителе азота от диоксида углерода. Азот направляют в установку для получения аммиака, а диоксид углерода для получения мочевины или гидрокарбоната аммония. Водород для производства аммиака получают электролизом воды в электролизере. Выделившийся при этом кислород направляют на дожигание оксида углерода до диоксида и/или окисление оксида азота до диоксида. Водород подают в установку для получения аммиака. В этой установке при температуре 500^oС, давлении 200-10⁵ Па и в присутствии катализатора получают аммиак прямым синтезом. Затем этот аммиак подают в ванну, где он растворяется в воде и образует гидроксид аммония. Оставшиеся в конденсате после удаления азота и диоксида углерода соли нитрата аммония и сульфата аммония отделяют в отделителе солей, просушивают и фасуют. Азот для производства аммиака может быть еще получен в установке для производства азота из воздуха. В этой установке воздух путем глубокого охлаждения сжижают и затем фракционируют. Вначале выделяется азот, а в жидком состоянии остается чистый кислород. Этот кислород направляется на дожигание оксида углерода и окисление оксида азота до диоксида.

Преимущества разработанных способа и устройства по сравнению с аналогами и прототипом заключается в следующем: решается проблема использования низкопотенциального тепла благодаря повышению температуры конденсации водяных паров до 85-95^oС за счет повышения давления уходящих газов в теплообменных и тепломассообменных аппаратах, при этом значительно уменьшаются их масса и размеры; достигается значительное уменьшение образования оксидов углерода и азота и содержания углеводородов в продуктах сгорания, а также повышается качество очистки уходящих газов от диоксидов азота, серы и углерода, сажи, твердых частиц и гидроксидов тяжелых металлов при сжигании газового, жидкого и твердого топлива; исключаются коррозия газопроводов, теплопроводов и оборудования, а также снижение высоты подъема факела над дымовой трубой; система автоматического регулирования позволяет работать экономично на всех нагрузках и при различных температурах наружного воздуха, причем количество вредных выбросов контролируется и регулируется на всех режимах работы; аккумулирование тепловой энергии с помощью холодного и горячего теплоносителей позволяет значительно улучшить работу тепломассообменных аппаратов и значительно сэкономить количество энергоресурсов; система не нуждается в холодной водопроводной воде и может работать в районах с засушливым климатом; значительное повышение кпд энергоустановки достигается благодаря расширению продуктов сгорания в турбодетандере, совершению ими работы и глубокому их охлаждению, а также охлаждению уходящими газами холодного теплоносителя в аккумуляторе теплоты; в процессе работы получаются товарные продукты и восстанавливаются исходные реагенты для воспроизводства абсорбента.

Claims (46)

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, очистку последних поглотительным раствором, последующую утилизацию теплоты очищенных продуктов сгорания с выделением из них конденсата водяных паров и поддержанием заданной концентрации поглотителя в рециркуляционном потоке, отличающийся тем, что продукты сгорания удаляют в атмосферу под напором лопаточного нагнетателя через последовательно расположенные водяной экономайзер, контактно-поверхностный экономайзер, осушитель, рекуперативный газоподогреватель и дымовую трубу, повышают их температуру в газопроводах выше температуры точки росы подогревом в рекуперативном газоподогревателе, подогретый и увлажненный воздух в контактно-поверхностном воздухоподогревателе подают вентилятором в топку в количестве, необходимом для сжигания газообразного топлива при коэффициенте избытка воздуха α=1,02-1,05, жидкого - при α=1,05-1,10 и твердого при α=1,10-1,15.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что накапливают тепловую энергию в аккумуляторе теплоты, в горячую часть которого подводят конденсат из контактно-поверхностного экономайзера, а в холодную часть - охлажденную воду из контактно-поверхностного воздухоподогревателя, рекуперативного газоподогревателя и от потребителей теплоты, забирают нагретую воду из горячей части аккумулятора и подают в контактно-поверхностный воздухоподогреватель и потребителю теплоты, а охлажденную воду забирают из холодной части этого аккумулятора и подводят в контактно-поверхностный экономайзер и рекуперативный газоподогреватель, при этом отводят конденсат из осушителя в холодную часть аккумулятора.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что вентилятором подают в топку подогретый воздух в рекуперативном воздухоподогревателе и удаляют продукты сгорания через рекуперативный экономайзер, расположенный между водяным экономайзером и осушителем.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что продукты сгорания после контактно-поверхностного или рекуперативного экономайзера охлаждают дросселированием в турбодетандере.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что охлаждают продукты сгорания после контактно-поверхностного или рекуперативного экономайзера в дросселе дросселированием, при этом регулируют давление газов перед этими аппаратами изменением проходного сечения этого дросселя.

6. Способ по п.2, отличающийся тем, что в водяной тракт контактно-поверхностного экономайзера подают водопроводную воду, а из него - в водяной экономайзер, при этом количество подаваемой воды регулируют по температуре теплоносителя, поступающего потребителю.

7. Способ по п.2, отличающийся тем, что температуру воды в холодной части аккумулятора регулируют изменением количества воды, циркулирующей через рекуперативный газоподогреватель, а температуру уходящих газов в устье дымовой трубы поддерживают выше температуры точки росы регулированием количества подмешиваемого горячего воздуха, подаваемого после рекуперативного воздухоподогревателя.

8. Способ по п.2, отличающийся тем, что количество нагретой воды, подаваемой на распыливание в контактно-поверхностный воздухоподогреватель из горячей части аккумулятора теплоты, регулируют по содержанию или изменению содержания оксида азота в продуктах сгорания за теплоэнергетической установкой.

9. Способ по п.2, отличающийся тем, что количество воды, подаваемой на распыливание из холодной части аккумулятора теплоты в контактно-поверхностный экономайзер регулируют при увеличении температуры продуктов сгорания за этим экономайзером выше температуры точки росы и уменьшении за осушителем до температуры замерзания конденсата.

10. Способ по п.2, отличающийся тем, что температуру обратной воды, поступающей в холодную часть аккумулятора от потребителя теплоты, регулируют изменением количества подаваемой воды этому потребителю из горячей части аккумулятора.

11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что коэффициент избытка воздуха регулируют измерением и изменением расходов топлива и/или воздуха, поступающих в топку.

12. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что продукты сгорания дожигают в топке за горелками при температуре выше 700^oС, интенсивном вихревом движении и избыточном количестве воздуха, поступающем через сопла с завихрителями, расположенными перпендикулярно потоку продуктов сгорания, причем количество подаваемого воздуха в топку регулируют по содержанию или изменению содержания оксида углерода в продуктах сгорания за теплоэнергетической установкой.

13. Способ по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что воду подают из горячей части аккумулятора и распыливают в топке или воздуховоде перед горелками, при этом количество распыливаемой воды регулируют по содержанию или изменению содержания оксида азота в продуктах сгорания за теплоэнергетической установкой.

14. Способ по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что давление нагнетания уходящих газов после лопаточного нагнетателя регулируют изменением его частоты вращения по требуемой температуре конденсации водяных паров в контактно-поверхностном или рекуперативном экономайзере.

15. Способ по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что окисление оксида азота в диоксид в продуктах сгорания производят подачей воздуха вентилятором в газоход перед лопаточным нагнетателем, при этом количество подаваемого воздуха регулируют регулятором по содержанию или изменению содержания оксида азота в продуктах сгорания за контактно-поверхностным или рекуперативным экономайзером.

16. Способ по любому из пп.1-15, отличающийся тем, что окисление сернистого ангидрида в серный производят диоксидом азота, подачей нитрозного газа из газопровода, расположенного перед контактно-поверхностным или рекуперативным экономайзером в газопровод, установленный перед нагнетателем, где температура газов меньше 450^oС, причем количество подаваемого нитрозного газа регулируют по содержанию или изменению содержания сернистого ангидрида за контактно-поверхностным или рекуперативным экономайзером.

17. Способ по любому из пп.1-16, отличающийся тем, что перед подачей теплоносителей из холодной и горячей частей аккумулятора теплоты их разбавляют водным раствором аммиака в смесителях, причем значения показателя рН воды за смесителями регулируют регуляторами равным 8,5 - 9,0 путем добавления этого раствора.

18. Способ по любому из пп.1-17, отличающийся тем, что величину показателя рН воды за смесителями регулируют регуляторами в тех пределах, при которых не происходит коррозии оборудования и в осадок выпадают оксиды тяжелых металлов.

19. Способ по любому из пп.1-18, 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 и сливают.

20. Способ по любому из пп.1-19, отличающийся тем, что избыток воды, сливаемый из горячей части аккумулятора теплоты, утилизируют, для этого ее температуру поддерживают в диапазоне от 70 до 120^oС, причем из раствора выделяют азот и углекислый газ, азот отделяют от углекислого газа, водород и кислород получают электролизом воды, из азота и водорода производят аммиак, из аммиака и воды приготавливают водный раствор гидрооксида аммония, из углекислого газа и аммиака получают мочевину или гидрокарбонат аммония, нитрат аммония и сульфат аммония отделяют от раствора, кислород вместе с воздухом подают на дожигание оксида углерода до диоксида и окисление оксида азота до диоксида.

21. Способ по любому из пп.1-20, отличающийся тем, что азот для получения аммиака производят из воздуха, при этом получившийся кислород используют для дожигания оксида углерода до диоксида и окисление оксида азота до диоксида.

22. 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, очистку последних поглотительным раствором, последующую утилизацию теплоты очищенных продуктов сгорания с выделением из них конденсата водяных паров и поддержанием заданной концентрации поглотителя в рециркуляционном потоке, отличающийся тем, что продукты сгорания удаляют в атмосферу под напором лопаточного нагнетателя через последовательно расположенные парогенератор, контактно-поверхностный экономайзер, осушитель, рекуперативный газоподогреватель и дымовую трубу, повышают их температуру в газопроводах выше температуры точки росы подогревом в рекуперативном газоподогревателе, подогретый и увлажненный воздух в контактно-поверхностном воздухоподогревателе подают вентилятором в топку в количестве, необходимом для сжигания газообразного топлива при коэффициенте избытка воздуха α=1,02-1,05, жидкого - при α=1,05-1,10 и твердого при α=1,10-1,15.

23. Способ по п.22, отличающийся тем, что продукты сгорания пропускают мимо парогенератора по байпасу, если их температура снижается перед лопаточным нагнетателем до температуры точки росы.

24. Устройство теплоэнергетической установки с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу, содержащее теплоэнергетическую установку, вентилятор, контактно-поверхностный экономайзер, емкость с поглотительным раствором, насосы, газопроводы, воздухопроводы и водопроводы, отличающееся тем, что оно снабжено контактно-поверхностным воздухоподогревателем и лопаточным нагнетателем и дополнительно оснащено водяным экономайзером, осушителем и рекуперативным газоподогревателем, которые соединены водопроводами с аккумулятором теплоты, при этом установлены перед теплоэнергетической установкой вдоль воздушного тракта вентилятор и контактно-поверхностный воздухоподогреватель, за этой установкой в газовом тракте расположены последовательно лопаточный нагнетатель, водяной экономайзер, контактно-поверхностный экономайзер, осушитель, рекуперативный газоподогреватель и дымовая труба.

25. Устройство по п.24, отличающееся тем, что распыливающее устройство контактно-поверхностного воздухоподогревателя соединено с горячей частью аккумулятора теплоты подающим водопроводом, на котором установлен регулятор содержания оксида азота в продуктах сгорания за теплоэнергетической установкой, а его поддон подключен к холодной части этого аккумулятора сливным водопроводом, причем водяной тракт этого воздухоподогревателя соединен подводящим водопроводом с горячей частью аккумулятора теплоты, а отводящим - с холодной частью этого аккумулятора.

26. Устройство по любому из пп.24 и 25, отличающееся тем, что распыливающее устройство контактно-поверхностного экономайзера соединено с холодной частью аккумулятора теплоты подающим водопроводом, на котором установлен регулятор температуры продуктов сгорания за этим экономайзером и осушителем, а его поддон подключен к горячей части этого аккумулятора сливным водопроводом, при этом водяной тракт этого экономайзера соединен подводящим водопроводом с холодной частью аккумулятора, а отводящим - с водяным экономайзером, на котором установлен регулятор температуры горячей воды, подаваемой потребителю.

27. Устройство по п.26, отличающееся тем, что водяной тракт контактно-поверхностного экономайзера подключен к трубопроводу, подающему водопроводную воду.

28. Устройство по любому из пп.24-27, отличающееся тем, что рекуперативный газоподогреватель подключен к холодной части аккумулятора теплоты подводящим и отводящим водопроводами, причем на подводящем водопроводе установлен регулятор температуры продуктов сгорания в устье дымовой трубы.

29. Устройство по любому из пп.24-28, отличающееся тем, что перед осушителем установлен турбодетандер, который соединен механической связью с электрогенератором, при этом поддон осушителя подключен к холодной части аккумулятора.

30. Устройство по любому из пп.24-29, отличающееся тем, что потребитель теплоты подключен к горячей части аккумулятора подающим водопроводом, а к холодной части - обратным, при этом регулятор температуры обратной воды установлен на подающем водопроводе.

31. Устройство по любому из пп.24-30, отличающееся тем, что на воздухопроводе и топливопроводе перед теплоэнергетической установкой установлены регулирующие устройства коэффициента избытка воздуха в топке.

32. Устройство по любому из пп.24-31, отличающееся тем, что в топке за горелками установлены сопла с завихрителями перпендикулярно потоку продуктов сгорания и соединены с напорным воздуховодом вентилятора воздухопроводом, на котором установлен регулятор содержания оксида углерода в уходящих газах за теплоэнергетической установкой.

33. Устройство по любому из пп.24-32, отличающееся тем, что электродвигатель лопаточного нагнетателя соединен с регулятором частоты вращения, чувствительный элемент которого, измеряющий давление газов за лопаточным нагнетателем, установлен в газопроводе за нагнетателем.

34. Устройство по любому из пп.24-33, отличающееся тем, что перед лопаточным нагнетателем или после него установлен парогенератор, который подключен подающим паропроводом к потребителю теплоты, а питательным водопроводом к горячей части аккумулятора, на котором установлен регулятор температуры пара за этим парогенератором.

35. Устройство по любому из пп.24-34, отличающееся тем, что рекуперативный газоподогреватель подключен к холодной части аккумулятора подводящим и отводящим водопроводами, причем на подводящем водопроводе установлен регулятор температуры воды в этой части аккумулятора.

36. Устройство по любому из пп.24-35, отличающееся тем, что напорный воздухопровод соединен с газопроводом перед дымовой трубой воздухопроводом, на котором установлен регулятор температуры газов в устье дымовой трубы.

37. Устройство по любому из пп.24-36, отличающееся тем, что перед осушителем установлен дроссель, который связан с регулятором давления газов перед контактно-поверхностным экономайзером.

38. Устройство по любому из пп.24-37, отличающееся тем, что напорный воздухопровод вентилятора соединен с газопроводом перед лопаточным нагнетателем воздухопроводом, на котором расположен регулятор содержания оксида азота в продуктах сгорания за контактно-поверхностным экономайзером.

39. Устройство по любому из пп.24-37, отличающееся тем, что газопровод перед контактно-поверхностным экономайзером соединен с газоходом перед нагнетателем газопроводом, на котором установлен регулятор содержания сернистого ангидрида в продуктах сгорания за контактно-поверхностным экономайзером.

40. Устройство по любому из пп.24-39, отличающееся тем, что горячая и холодная части аккумулятора подключены к подающим насосам через смесители, которые соединены с емкостью водного раствора аммиака водопроводами, на которых установлены регуляторы показателя рН воды за этими смесителями.

41. Устройство по любому из пп.24-40, отличающееся тем, что холодная часть аккумулятора теплоты соединена с канализацией через смеситель, который подключен к емкости с водным раствором аммиака водопроводом, на котором установлен регулятор показателя рН воды за этим смесителем.

42. Устройство по любому из пп.24-41, отличающееся тем, что горячая часть аккумулятора теплоты подключена к отделителю азота и диоксида углерода от раствора, а он - к установкам для производства аммиака и мочевины или гидрокарбоната аммония, при этом электролизер для получения водорода из воды подсоединен к установке для производства аммиака и трубопроводам подачи воздуха на окисление оксида азота до диоксида и оксида углерода до диоксида, а установка для производства аммиака подключена к ванне для получения раствора аммиака и отделителю солей нитрата аммония и сульфата аммония.

43. Устройство по п.42, отличающееся тем, что установка для производства аммиака связана с установкой для производства азота из воздуха.

44. Устройство по любому из пп.24-43, отличающееся тем, что водяной, контактно-поверхностный экономайзер, а также парогенератор и рекуперативный газоподогреватель укомплектованы трубками с наружным продольным оребрением для работы на жидком и твердом топливе.

45. Устройство теплоэнергетической установки с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу, содержащее теплоэнергетическую установку, вентилятор, емкость с поглотительным раствором, насосы, газопроводы, воздухопроводы и водопроводы, отличающееся тем, что оно снабжено рекуперативным воздухоподогревателем, установленным между вентилятором и теплоэнергетической установкой, распылителями воды, расположенными в топке или в воздухопроводе перед горелками и лопаточным нагнетателем, парогенератором, рекуперативным экономайзером, турбодетандером, осушителем и рекуперативным газоподогревателем, расположенными последовательно в выпускном тракте за теплоэнергетической установкой, при этом рекуперативный воздухоподогреватель подключен к холодной части аккумулятора теплоты подводящим и отводящим водопроводами, парогенератор соединен с горячей частью аккумулятора теплоты и с потребителем пара подводящим и отводящим водопроводами, осушитель подключен к холодной части аккумулятора отводящим водопроводом и рекуперативный газоподогреватель соединен подводящим и отводящим водопроводами с холодной частью аккумулятора теплоты.

46. Устройство по п.45, отличающееся тем, что на подводящем водопроводе, соединяющем распылители воды с горячей частью аккумулятора, расположен регулятор содержания оксида азота в продуктах сгорания, на подводящем водопроводе, соединяющем рекуперативный экономайзер с холодной частью аккумулятора теплоты, установлен регулятор температуры газов за этим экономайзером или осушителем, на подводящем водопроводе, соединяющем парогенератор с горячей частью аккумулятора теплоты, установлен регулятор температуры производимого пара, на подводящем водопроводе, соединяющем рекуперативный газоподогреватель с холодной частью аккумулятора теплоты, расположен регулятор температуры воды в холодной части аккумулятора.

Images