RU2555919C1 - Surface-mounted heat recovery unit for deep heat recovery of flue gases, and its operation method - Google Patents
Surface-mounted heat recovery unit for deep heat recovery of flue gases, and its operation method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2555919C1 RU2555919C1 RU2014113843/06A RU2014113843A RU2555919C1 RU 2555919 C1 RU2555919 C1 RU 2555919C1 RU 2014113843/06 A RU2014113843/06 A RU 2014113843/06A RU 2014113843 A RU2014113843 A RU 2014113843A RU 2555919 C1 RU2555919 C1 RU 2555919C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flue gases
- pipes
- heat exchanger
- tank
- coil
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Chimneys And Flues (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано в котельных ТЭЦ, работающих на твердом малосернистом топливе повышенной влажности, например торфе.The invention relates to industrial power engineering and can be used in boiler plants of thermal power plants operating on solid low-sulfur fuel of high humidity, such as peat.
Известна установка для утилизации тепла дымовых газов, содержащая установленные в газоходе ороситель с раздающими соплами, утилизационный теплообменник и теплообменник промежуточного теплоносителя, нагреваемый тракт которого на входе подключен к влагосборнику, при этом ороситель расположен перед указанными теплообменниками, установленными один напротив другого на одинаковом расстоянии от оросителя, сопла которого направлены в противоположную по отношению к теплообменникам сторону. Кроме того, установка дополнительно снабжена теплообменником догрева орошающей воды, установленным в газоходе и расположенным над оросителем, нагреваемый тракт которого на входе подключен к теплообменнику промежуточного теплоносителя, а на выходе - к оросителю (RU, №2193727, МПК F22B 1/18, F24H 1/10, 2002).A known installation for the recovery of flue gas heat, comprising a sprinkler with dispensing nozzles installed in a gas duct, a heat exchanger and an intermediate heat exchanger heat exchanger, the heated path of which is connected to a moisture collector at the inlet, while the sprinkler is located in front of the heat exchangers installed one opposite the other at the same distance from the sprinkler whose nozzles are directed in the opposite direction with respect to the heat exchangers. In addition, the installation is additionally equipped with a heat exchanger for heating irrigation water installed in the gas duct and located above the sprinkler, the heated path of which is connected at the inlet to the heat exchanger of the intermediate heat carrier and at the outlet to the sprinkler (RU, No. 2193727, IPC F22B 1/18, F24H 1 / 10, 2002).
Недостаток данной установки заключается в том, что дымовые газы контактируют с охлаждающей жидкостью, в связи с чем вода поглощает из продуктов горения углекислоту и кислород и приобретает коррозийно-агрессивные свойства.The disadvantage of this installation is that the flue gases are in contact with the coolant, and therefore water absorbs carbon dioxide and oxygen from the combustion products and acquires corrosive properties.
Известно устройство утилизации тепла дымовых газов, содержащее газо-газовый теплообменник, конденсатор, инерционный каплеуловитель, газоходы, воздуховоды, вентиляторы и трубопровод, при этом газо-газовый поверхностный пластинчатый теплообменник выполнен по схеме противотока, в качестве конденсатора установлен поверхностный газовоздушный пластинчатый теплообменник, в газоходе холодных осушенных дымовых газов установлен дополнительный дымосос, перед дополнительным дымососом врезан газоход подмеса части подогретых осушенных дымовых газов (RU, №2436011, МПК: F22B 1/18, 10.12.2011). Охлажденные влажные дымовые газы попадают в газовоздушный поверхностный пластинчатый теплообменник-конденсатор, где конденсируются содержащиеся в дымовых газах водяные пары, нагревая воздух. Нагретый воздух используется для отопления помещений и покрытия потребности процесса горения газа. Осушенные дымовые газы подаются дополнительным дымососом в описанный выше подогреватель, где нагреваются для предотвращения возможной конденсации водяных паров в газоходах и дымовой трубе. Аэродинамическое сопротивление газового тракта в газоходе холодных осушенных дымовых газов компенсируется дополнительным дымососом. Для исключения конденсации остаточных водяных паров, уносимых потоком из конденсатора, перед дополнительным дымососом подмешивают часть подогретых осушенных дымовых газов (до 10%).A device for recovering heat of flue gases comprising a gas-gas heat exchanger, a condenser, an inertial droplet eliminator, gas ducts, ducts, fans and a pipeline, the gas-gas surface plate heat exchanger is made according to the counterflow circuit, a surface gas-air plate heat exchanger is installed as a condenser in the gas duct cold drained flue gas an additional smoke exhauster is installed, before the additional smoke exhauster a flue gas duct is cut in to mix some of the heated dried fumes x gases (RU, №2436011, IPC: F22B 1/18, 10.12.2011). Cooled wet flue gases enter the gas-air surface plate heat exchanger-condenser, where water vapor contained in the flue gases condenses, heating the air. Heated air is used for space heating and to cover the needs of the gas combustion process. The dried flue gases are supplied by an additional exhaust fan to the heater described above, where they are heated to prevent possible condensation of water vapor in the flues and chimney. The aerodynamic resistance of the gas path in the duct of cold, dried flue gas is compensated by an additional smoke exhaust. To prevent condensation of the residual water vapor carried away by the stream from the condenser, a part of the heated, dried flue gas is mixed before the additional smoke exhaust (up to 10%).
Однако нагреваемой средой является холодный воздух, подаваемый вентилятором из окружающей среды. Для создания необходимого температурного напора используется воздух температурой (-15°C). Данная установка не может использоваться круглогодично, что неприемлемо для работы ТЭЦ. К недостаткам также следует отнести достаточно сложную технологию утилизации тепла и использование кондиционного поверхностного пластинчатого теплообменника, которые имеют значительно развитую поверхность, составляющую сотни квадратных метров на 1 м3 объема аппарата.However, the heated medium is cold air supplied by the fan from the environment. To create the required temperature head, air temperature (-15 ° C) is used. This installation cannot be used year-round, which is unacceptable for the operation of the CHP. The disadvantages also include a rather sophisticated heat recovery technology and the use of an air-conditioned surface plate heat exchanger, which have a significantly developed surface of hundreds of square meters per 1 m 3 of apparatus volume.
Наиболее близким к заявляемому устройству по использованию и технической сущности является кондиционный теплоутилизатор поверхностного типа на основе использования биметаллического калорифера КСк-4-11-02 ХЛЗ Костромского калориферного завода, установленного на Ульяновской ТЭЦ-3, содержащий газоходы, дымосос, утилизационный поверхностный теплообменник-калорифер, конденсатосборник, трубопроводы, обводной канал горячих дымовых газов и дымовую трубу /А.А. Кудинов, С.К. Зиганшена. Энергоснабжение в теплоэнергетике и теплотехнологиях. М.: Машиностроение. 2011. С. 46/.Closest to the claimed device for use and technical essence is a surface-type air heat exchanger based on the use of a KSk-4-11-02 HLZ bimetallic air heater installed at the Ulyanovsk CHP-3, containing gas ducts, a smoke exhauster, a recycling surface heat exchanger-calorifer, condensate collector, pipelines, hot flue gas bypass and chimney / A.A. Kudinov, S.K. Ziganshena. Energy supply in heat power engineering and heat technologies. M .: Engineering. 2011.S. 46 /.
Калорифер устанавливают в вертикальном газоходе между экономайзером ТЭЦ и дымососом. При этом тепло уходящих дымовых газов используется для подогрева воды. В нижней части вертикального участка газохода предусмотрен канденсатосборник для сбора конденсата водяных паров из дымовых газов. Вода протекает по биметаллическим трубам, которые омываются дымовыми газами. Благодаря большой поверхности (114,5 м) теплоутилизатора дымовые газы при температуре 135-150°C охлаждаются до температуры 35-40°C, при этом происходит частичная конденсация водяных паров, содержащихся в газах. Образующийся конденсат собирается в поддоне и направляется в бак декарбонизированной воды, откуда насосами подается в деаэратор для подпитки теплосети при закрытой системе теплоснабжения.The heater is installed in a vertical duct between the economizer of the CHP and the smoke exhaust. In this case, the heat of the flue gases is used to heat the water. In the lower part of the vertical section of the gas duct a condensate collector is provided for collecting condensate of water vapor from flue gases. Water flows through bimetallic pipes that are washed by flue gases. Due to the large surface (114.5 m) of the heat exchanger, flue gases at a temperature of 135-150 ° C are cooled to a temperature of 35-40 ° C, with partial condensation of water vapor contained in the gases. The condensate formed is collected in a pan and sent to the decarbonized water tank, from where it is pumped to the deaerator to recharge the heating system with a closed heating system.
Принципиальный недостаток кондиционных теплоутилизаторов заключается в следующем. Если в теплообменнике нагревается вода, то для конденсации водяных паров из дымовых газов необходимо, чтобы температура стенки теплообменника была ниже точки росы, которая составляет при коэффициенте избытка воздуха (1,0-1.5)-(53-55°C), поэтому температура нагрева воды в конвективном пакете не превышает 50°C. В рассматриваемых экспериментах исходная вода нагревалась от 5 до 22°C. Таким образом, рассмотренное техническое решение не может использоваться на ТЭЦ в связи с высокой металлоемкостью и низким температурным эффектом. Для использования конденсата требуется его очистка.The fundamental disadvantage of air-conditioning heat exchangers is as follows. If water is heated in the heat exchanger, to condense water vapor from flue gases, it is necessary that the temperature of the heat exchanger wall be lower than the dew point, which at an excess air coefficient of (1.0-1.5) - (53-55 ° C), therefore, the heating temperature water in a convection bag does not exceed 50 ° C. In the experiments under consideration, the initial water was heated from 5 to 22 ° C. Thus, the considered technical solution cannot be used at the CHP due to the high metal consumption and low temperature effect. Condensate requires cleaning.
Известен способ работы устройства утилизации тепла дымовых газов, по которому дымовые газы охлаждают в газо-газовом теплообменнике, нагревая осушенные дымовые газы, конденсируют водяные пары, содержащиеся в дымовых газах в конденсаторе, и нагревают часть дутьевого воздуха. При этом в газо-газовом теплообменнике нагревают осушенные дымовые газы за счет охлаждения исходных дымовых газов по схеме противотока без регулирования расхода газов, конденсируют водяные пары в поверхностном газовоздушном пластинчатом теплообменнике-конденсаторе, нагревая воздух, и используют его для отопления и покрытия потребности процесса горения, а конденсат после дополнительной обработки используют для восполнения потерь в теплосети или паротурбинном цикле, в газоходе холодных осушенных дымовых газов компенсируют аэродинамическое сопротивление газового тракта дополнительным дымососом, перед которым подмешивают часть подогретых осушенных дымовых газов, исключая конденсацию остаточных водяных паров, уносимых потоком из конденсатора, регулирование температуры нагретого воздуха осуществляют при помощи изменения числа оборотов дымососа в зависимости от температуры наружного воздуха (RU, №2436011, МПК: F22B 1/18, 10.12.2011).A known method of operation of a device for heat recovery of flue gases, in which flue gases are cooled in a gas-gas heat exchanger, heating the dried flue gases, condense water vapor contained in the flue gas in the condenser, and heat part of the blast air. At the same time, the dried flue gases are heated in the gas-gas heat exchanger by cooling the source flue gases according to the counterflow scheme without gas flow control, the water vapor is condensed in the surface gas-air plate heat exchanger-condenser, heating the air, and it is used to heat and cover the needs of the combustion process, and the condensate after additional processing is used to make up for losses in the heating system or steam-turbine cycle, in the flue of the drained flue gas compensate for aerodynamics the resistance of the gas path by an additional smoke exhaust, before which part of the heated, dried flue gases is mixed, excluding the condensation of the residual water vapor carried away by the flow from the condenser, the temperature of the heated air is controlled by changing the speed of the smoke exhaust depending on the outdoor temperature (RU, No. 2436011, IPC: F22B 1/18, 12/10/2011).
Из-за того, что в качестве нагреваемой среды используют холодный воздух, подаваемый вентилятором из окружающей среды, то для создания необходимого температурного напора нужно использовать воздух с температурой -15°C, в связи с чем использование данной установки, а следовательно, и способа ее работы возможно только в зимний период времени года, что исключает возможность круглогодичного использования. Кроме того, к недостаткам также необходимо отнести сложную технологию утилизации тепла и сложное оборудование.Due to the fact that cold air supplied by the fan from the environment is used as the heated medium, to create the necessary temperature head, you need to use air with a temperature of -15 ° C, and therefore the use of this installation, and therefore its method work is possible only in the winter season, which excludes the possibility of year-round use. In addition, the disadvantages also include the sophisticated heat recovery technology and sophisticated equipment.
Задачей изобретения является обеспечение возможности утилизации «скрытой» теплоты парообразования влаги топлива.The objective of the invention is to provide the possibility of utilizing the "latent" heat of vaporization of moisture in the fuel.
Техническим результатом является повышение экономических показателей работы ТЭЦ, увеличение КПД работы.The technical result is to increase the economic performance of the CHP, increase the efficiency of the work.
Поставленная задача и, как следствие, указанный технический результат достигаются тем, что теплоутилизатор для глубокой утилизации тепла дымовых газов поверхностного типа содержит газоходы, дымосос, утилизационный поверхностный теплообменник - калорифер, конденсатосборник, трубопроводы, обводной газоход горячих дымовых газов и дымовую трубу. Согласно изобретению перед дымовой трубой размещен изолированный резервуар с проточной водой, имеющий с двух торцевых сторон рубашки, разделенные горизонтальными полками на секции.The task and, as a result, the specified technical result are achieved by the fact that the heat exchanger for the deep utilization of heat of surface flue gases contains gas ducts, a smoke exhauster, a recycling surface heat exchanger - a heater, a condensate collector, pipelines, a hot flue gas bypass duct and a chimney. According to the invention, an insulated tank with running water is arranged in front of the chimney, having shirts on both ends of the jacket, separated by horizontal shelves into sections.
Внутри резервуара расположены горизонтальные параллельные ряды труб, изолированные от резервуара и объединяющие объемы рубашек, состоящие из отдельных пучков, в которых дымовые газы перемещаются в одном направлении. Пучки труб чередуются между собой большими объемами секций рубашек, изменяющих направление движения дымовых газов в соседних пучках. Последовательно верхняя часть секции одной рубашки соединена пучком труб с нижней частью секции второй рубашки, а верхняя часть этой секции соединена пучком труб с нижней частью следующей секции первой рубашки, образуя таким образом змеевик, в котором пучки труб, находящиеся в объеме резервуара, периодически чередуются с большими объемами секции рубашек. Пучки труб и секции рубашек между ними образуют непрерывный змеевик переменного сечения для перемещения дымовых газов навстречу проточной воде.Inside the tank there are horizontal parallel rows of pipes, isolated from the tank and uniting the volumes of the shirts, consisting of separate bundles in which flue gases move in one direction. Bundles of pipes alternate with each other in large volumes of sections of shirts that change the direction of movement of flue gases in adjacent bundles. Consistently, the upper part of the section of one shirt is connected by a bundle of pipes to the lower part of the section of the second shirt, and the upper part of this section is connected by a bundle of pipes to the lower part of the next section of the first shirt, thus forming a coil in which bundles of pipes located in the volume of the tank are periodically alternated with large volumes of the shirt section. The tube bundles and the jacket sections between them form a continuous coil of variable cross-section for moving flue gases towards flowing water.
Способ работы теплоутилизатора включает охлаждение дымовых газов в теплооменнике по схеме противотока, конденсацию водяных паров, содержащиеся в дымовых газах, компенсацию аэродинамического сопротивления газового тракта дополнительным дымососом. Согласно изобретению горячие дымовые газы перемещаются по змеевику, трубы которого погружены в резервуар с проточной охлаждающей водой, и передают всю утилизированную тепловую энергию парообразования влаги топлива, содержащуюся в них, через металлическую стенку труб змеевика, охлаждающей воде, омывающей трубы, которая без дополнительной обработки используется в паротурбинном цикле. Серная и сернистая кислоты конденсируются из дымовых газов в первую очередь в нижней части змеевика и вымываются из него с помощью части конденсата влаги топлива в конденсатосборник кислот, откуда через патрубок удаляются в промышленную канализацию, а основная масса конденсата водяных паров выделяется позднее при дальнейшем охлаждении дымовых газов и через конденсатосборник водяного пара без дополнительной обработки направляется потребителям горячей воды.The method of operation of the heat exchanger includes cooling the flue gases in the heat exchanger according to the counterflow scheme, condensation of water vapor contained in the flue gases, and compensation of the aerodynamic resistance of the gas path by an additional exhaust fan. According to the invention, hot flue gases move along a coil, the pipes of which are immersed in a tank with flowing cooling water, and transfer all the utilized thermal energy of vaporization of the fuel moisture contained in them through the metal wall of the pipes of the coil to the cooling water washing the pipe, which is used without further processing in the steam turbine cycle. Sulfuric and sulphurous acids are condensed from the flue gases primarily in the lower part of the coil and washed out of it with the help of a part of the fuel moisture condensate into the acid condensate collector, from where they are removed through the pipe into the industrial sewer, and the bulk of the water vapor condensate is released later upon further cooling of the flue gases and through the condensate collector, water vapor is sent to consumers of hot water without further treatment.
Отличием предлагаемого устройства и способа от известных является то, что в теплоутилизаторе теплоты дымовых газов поверхностного типа регулируется время передачи теплоты от среды горячих дымовых газов охлаждающей жидкости изменением скорости ее перемещения с помощью шибера. Причем расход охлаждающей жидкости зависит от ее температуры.The difference between the proposed device and method from the known ones is that in the heat exchanger of the heat of flue gases of the surface type the time of transfer of heat from the medium of the hot flue gases of the cooling liquid is controlled by changing the speed of its movement using a gate. Moreover, the flow rate of the coolant depends on its temperature.
В предлагаемом теплоутилизаторе используется более эффективный способ теплообмена между средами, передающими теплоту и ее воспринимающую. В теплоутилизаторе дымовые газы, содержащие влагу топлива, с температурой 150-160°C перемещаются по трубам змеевика. Коэффициент теплоотдачи при этом за счет вынужденной конвекции газов с конденсацией водяного пара - металлическая стенка составляет более 500 Вт/(м2x°С). В предлагаемом устройстве трубы змеевика находится непосредственно в объеме охлаждающей жидкости, поэтому теплообмен происходит постоянно контактным способом. Это позволяет осуществить более глубокое охлаждение топочных газов до температуры 40-45°C, причем вся утилизированная теплота парообразования влаги топлива передается охлаждающей воде, которая без дополнительной обработки используется в паротурбинном цикле.The proposed heat exchanger uses a more efficient way of heat exchange between the media that transfer heat and its perceiving. In the heat exchanger, flue gases containing fuel moisture with a temperature of 150-160 ° C move through the pipes of the coil. The heat transfer coefficient in this case due to forced convection of gases with condensation of water vapor - metal wall is more than 500 W / (m 2 x ° C). In the proposed device of the pipe, the coil is located directly in the volume of the coolant, therefore, heat exchange occurs constantly in a contact way. This allows a deeper cooling of the flue gases to a temperature of 40-45 ° C, and all the utilized heat of vaporization of the fuel moisture is transferred to the cooling water, which is used without additional treatment in the steam turbine cycle.
Серная и сернистая кислоты конденсируются при температуре 130-140°C, поэтому конденсация кислот в предлагаемом теплоутилизаторе происходит в начальной части змеевика. Плотность конденсата кислот больше плотности водяных паров и при снижении скорости газового потока в расширяющихся частях змеевика - секциях рубашки конденсат кислот выпадает в осадок и вымывается из газов частью конденсата водяных паров в конденсатосборник кислот, откуда удаляется в промышленную канализацию. Большая часть конденсата - конденсат водяных паров выделяется при дальнейшем понижении температуры газов до 60-70°C - в верхней части змеевика и поступает в конденсатосборник влаги, откуда без дополнительной обработки может использоваться в качестве горячей воды.Sulfuric and sulfuric acids condense at a temperature of 130-140 ° C, therefore, condensation of acids in the proposed heat exchanger occurs in the initial part of the coil. The density of the acid condensate is higher than the density of water vapor and when the gas flow rate decreases in the expanding parts of the coil - sections of the jacket, the acid condensate precipitates and is washed out of the gas by a part of the water vapor condensate in the acid condensate collector, from where it is discharged into the industrial sewer. Most of the condensate - water vapor condensate is released when the gas temperature is further reduced to 60-70 ° C - in the upper part of the coil and enters the condensate collector of moisture, from where it can be used as hot water without additional treatment.
Устройство теплоутилизатора поясняется чертежом, где на рис. 1 изображена схема теплоутилизатора, на рис. 2 - соединение труб змеевика с рубашкой.The heat exchanger device is illustrated in the drawing, where in Fig. 1 shows a diagram of a heat exchanger, in fig. 2 - connection of the pipes of the coil with the jacket.
Теплоутилизатор для глубокой утилизации тепла дымовых газов поверхностного типа содержит корпус 1, который опирается на основание 2. В средней части корпуса установлен изолированный резервуар 3 в виде прямоугольного параллелепипеда, заполненный предварительно очищенной проточной водой. Воду заливают сверху через патрубок 4 и удаляют в нижней части корпуса 1 насосом 5 через шибер 6. С двух торцевых сторон резервуара 3 расположены изолированные от средней части корпуса 1 рубашки 7 и 8, полости которых через объем резервуара 3 соединены между собой рядами горизонтальных параллельных труб, образующие пучки труб 9, в которых газы перемещаются в одну сторону. Рубашка 7 разделена на секции нижнюю и верхнюю одинарные 10 (высотой h) и остальные 11 - двойные (по высоте 2h); рубашка 8 имеет секции только двойные 11. Нижняя одинарная секция 10 рубашки 7 пучком труб 9 соединена с нижней частью двойной секции 11 рубашки 8. Далее верхняя часть двойной секции 11 рубашки 8 пучком труб 9 соединена с нижней частью следующей двойной секции 11 рубашки 7 и так далее. Последовательно верхняя часть секции одной рубашки соединена с нижней частью секции второй рубашки, а верхняя часть этой секции соединена пучком труб 9 с нижней частью следующей секции первой рубашки, образуя, таким образом, змеевик переменного сечения: пучки труб 9 периодически чередуются объемами секций рубашек. В нижней части змеевика расположен патрубок 12 - для подвода дымовых газов, в верхней части - патрубок 13 для выхода газов. Патрубки 12 и 13 соединены между собой дополнительным обводным газоходом 14, в котором установлен шибер 15, предназначенный для перераспределения части горячих дымовых газов в обход теплоутилизатора в дымовую трубу (на рисунке не показана) для повышения температуры остывших дымовых газов с целью предотвращения возможной конденсации остатков паров влаги топлива в хвостовых участках системы. При необходимости возможна установка более мощного дымососа или дополнительного дымососа, обеспечивающих необходимую тягу.Heat exchanger for the deep utilization of heat of flue gases of surface type comprises a housing 1, which rests on a base 2. In the middle part of the housing there is an insulated tank 3 in the form of a rectangular parallelepiped filled with previously purified running water. Water is poured from above through the pipe 4 and removed in the lower part of the housing 1 by a pump 5 through the gate 6. On the two ends of the tank 3 there are shirts 7 and 8 isolated from the middle part of the housing 1, the cavities of which are connected through each other by a series of horizontal parallel pipes forming bundles of pipes 9, in which gases move in one direction. Shirt 7 is divided into sections lower and upper single 10 (height h) and the remaining 11 - double (height 2h); the shirt 8 has only double 11 sections. The lower
Трубы змеевика, расположенные в шахматном порядке, изготовлены из антикоррозионного материала, для предотвращения коррозии, все поверхности теплоутилизатора и соединительных трубопроводов гуммированы.The staggered pipes of the coil are made of anticorrosive material to prevent corrosion, all surfaces of the heat exchanger and connecting pipelines are gummed.
Дымовые газы подводятся к теплоутилизатору снизу через патрубок 12, а удаляются в верхней части установки - патрубок 13. Предварительно подготовленная холодная вода заполняет резервуар сверху через патрубок 4, а удаляется насосом 5, расположенным в нижней части корпуса 1 через шибер 6. Противоток потоков воды и дымовых газов повышает эффективность теплообмена. Использование насоса 5 с помощью шибера 6 позволяет регулировать время нахождения охлаждающей жидкости в установке и соответственно «глубину» утилизации теплоты парообразования влаги топлива. Охлаждающая вода нигде не контактирует с дымовыми газами и поэтому может полностью использоваться в качестве питательной в паротурбинном цикле.Flue gases are supplied to the heat exchanger from below through the
Теплоутилизатор теплоты влаги дымовых газов предназначается для топок, работающих на малосернистом топливе. Начало конденсации паров серной и сернистой кислот происходит при температуре 130-140°C, водяных паров при 60-70°C, охлаждение дымовых газов осуществляется до температуры 40-45°C. Объем секций рубашек 7 и 8 больше объема труб, соединяющих их, поэтому скорость газов в них снижается. Сконденсированные кислоты имеют большую плотность по сравнению с водой, поэтому выпадают в осадок и вымываются из дымовых газов большим объемом сконденсированных паров воды в канденсатосборник кислот 16 и далее в промышленную канализацию, что соответственно снижает риск коррозии хвостовых участков газового тракта. Основная масса конденсата водяных паров через канденсатосборник 18 без дополнительной обработки используется в качестве горячей воды.Heat exchanger of heat of moisture of flue gases is intended for furnaces operating on low-sulfur fuel. The condensation of sulfuric and sulfuric acid vapors begins at a temperature of 130-140 ° C, water vapor at 60-70 ° C, the flue gas is cooled to a temperature of 40-45 ° C. The volume of the sections of the shirts 7 and 8 is greater than the volume of the pipes connecting them, so the gas velocity in them decreases. Condensed acids have a higher density compared to water, therefore, they precipitate and are washed out of flue gases by a large volume of condensed water vapor in a condensate collector of acids 16 and further into an industrial sewer, which accordingly reduces the risk of corrosion of the tail sections of the gas path. The bulk of the condensate of water vapor through the
Способ работы теплоутилизатора тепла дымовых газов осуществляется следующим образом.The method of operation of the heat exchanger flue gas heat is as follows.
Влажные дымовые газы поступают в теплоутилизатор и разделяются на две части: в нижнюю одинарную секцию 10 (высотой h) рубашки 7 поступает основная часть (около 80%) продуктов сгорания и по трубам пучка 9 змеевика перемещается в двойную секцию 11 (высотой 2h) рубашки 8. Остальная часть (около 20%) направляется в обводной газоход 14.Wet flue gases enter the heat exchanger and are divided into two parts: the main single part (about 80%) of the combustion products enters the lower single section 10 (height h) of the shirt 7 and the coil moves through the tube bundle 9 into the double section 11 (2h height) of the shirt 8 . The rest (about 20%) goes to the bypass gas duct 14.
Температура газов уменьшается в связи с тем, что трубы змеевика находятся в среде охлаждающей жидкости.The temperature of the gases decreases due to the fact that the pipes of the coil are in the medium of the coolant.
Точка росы серной и сернистой кислот составляет 120-130°C, поэтому в трубах нижних секций происходит конденсация паров кислот. Объем секций рубашек больше объема пучков труб 9, в связи с чем, скорость газов в секциях уменьшается, конденсат кислот выпадает из потока газов и конденсатом водяных паров смывается в канденсатосборник кислот 16 и далее при срабатывании затвора 17 - в промышленную канализацию.The dew point of sulfuric and sulfuric acids is 120-130 ° C, therefore, in the pipes of the lower sections, condensation of acid vapor occurs. The volume of the sections of the shirts is greater than the volume of the bundles of pipes 9, in connection with which, the gas velocity in the sections decreases, the acid condensate falls out of the gas stream and the condensate of water vapor is washed off into the acid condensate collector 16 and then, when the shutter 17 is activated, into the industrial sewer.
Дымовые газы из верхней части секции 11 рубашки 8 по пучку труб 9 возвращаются в нижнюю часть секции 11 рубашки 7 и так далее через змеевик к выходному патрубку 13. Температура дымовых газов при движении по трубам змеевика уменьшается и, следовательно, конденсация водяных паров происходит позднее, чем конденсация кислот, - в верхней части теплоутилизатора и через конденсатосборник 18 поступает потребителям горячей воды. Расход охлаждающей воды регулируется шибером 6, за счет чего обеспечивается необходимая скорость перемещения охлаждающей жидкости в резервуаре и соответственно время теплообмена, при котором температура дымовых газов понижается до 40-45°C. Охлаждающая жидкость перекачивается насосом 5 через шибер 6 из теплоутилизатора и может полностью без дополнительной обработки использоваться в паротурбинном цикле.Flue gases from the upper part of the
Для исключения возможности конденсации остатков водяных паров в дымовой трубе к охлажденным газам добавляются исходные горячие дымовые газы по обводному газоходу 14, обеспечивающие увеличение температуры до 60-65°C, регулирование температуры осуществляется шибером 15.To exclude the possibility of condensation of water vapor residues in the chimney, the source of the hot flue gases is added to the cooled gases through the bypass duct 14, which increase the temperature to 60-65 ° C, the temperature is controlled by the
Согласно теплотехническим расчетам котельной установки при паропроизводительности котла 30 т пара/ч (температура 425°C, давление - 3,8 МПа) в топке типа Ломшакова-Крулль сжигается 17,2 т/ч фрезерного торфа влажностью 50% /Горфин О.С. Машины и оборудование по переработке торфа. Часть 1. Производство торфяных брикетов/О.С. Горфин, А.В. Михайлов. Тверь, 2013. 247 с./; с. 159-161.According to the heat engineering calculations of the boiler plant with a boiler steam capacity of 30 tons of steam / h (temperature 425 ° C, pressure - 3.8 MPa), 17.2 tons / h of milled peat with a humidity of 50% is burned in a Lomshakova-Krull type furnace / O. Gorfin. Peat processing machinery and equipment. Part 1. Production of peat briquettes / OS. Gorfin, A.V. Mikhailov. Tver, 2013.247 s./; from. 159-161.
В торфе влажностью 50% содержится 8,6 т/ч влаги, которая при сжигании торфа переходит в дымовые газы.Peat with a humidity of 50% contains 8.6 t / h of moisture, which, when burning peat, passes into flue gases.
Проверочные расчеты показывают, что для котла паропроизводительностью 30 т пара/ч применение предлагаемого теплоутилизатора и способа его использования позволяют утилизировать теплоту дымовых газов, равную 18,01, MDж/ч, и затрачивать ее для нагрева водопроводной воды, используемой затем в паротурбинном цикле. Расход охлаждающей воды W зависит от температуры ее нагрева t2, определяемый по зависимости W=4,3×106/(t2-8)×3600, кг/с. Например, при температуре охлаждающей воды 25°C расход составит - 87,8 кг/с, а при t2=100°C-W=16,2, кг/с.Verification calculations show that for a boiler with a steam capacity of 30 tons of steam / h, the use of the proposed heat exchanger and the method of its use make it possible to utilize the heat of flue gases equal to 18.01, MDzh / h and spend it to heat the tap water, which is then used in the steam turbine cycle. The flow rate of cooling water W depends on its heating temperature t 2 , determined by the dependence W = 4.3 × 10 6 / (t 2 -8) × 3600, kg / s. For example, at a cooling water temperature of 25 ° C, the flow rate will be 87.8 kg / s, and at t 2 = 100 ° CW = 16.2 kg / s.
В установке конденсируются пары влаги топлива в количествеThe unit condenses the moisture vapor of the fuel in an amount
G=4 642 т/ч.G = 4,642 t / h
Коэффициент полезного действия теплоутилизатора при утилизации: The efficiency of the heat exchanger during disposal:
тепла КПДтепл=56,5%; warm heat efficiency = 56.5%;
конденсата КПДконд=54%.condensate efficiency cond = 54%.
В настоящее время изобретение находится на стадии технического предложения.Currently, the invention is at the stage of a technical proposal.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014113843/06A RU2555919C1 (en) | 2014-04-08 | 2014-04-08 | Surface-mounted heat recovery unit for deep heat recovery of flue gases, and its operation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014113843/06A RU2555919C1 (en) | 2014-04-08 | 2014-04-08 | Surface-mounted heat recovery unit for deep heat recovery of flue gases, and its operation method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2555919C1 true RU2555919C1 (en) | 2015-07-10 |
Family
ID=53538607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014113843/06A RU2555919C1 (en) | 2014-04-08 | 2014-04-08 | Surface-mounted heat recovery unit for deep heat recovery of flue gases, and its operation method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2555919C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2610355C1 (en) * | 2015-09-25 | 2017-02-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" | Tpp flue gases heat and condensate utilizer |
| RU202092U1 (en) * | 2020-10-27 | 2021-02-01 | Анатолий Степанович Тулаев | Water heating boiler |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4753784A (en) * | 1986-03-03 | 1988-06-28 | Neverman Duane C | Process to remove SOX and NOX from exhaust gases |
| RU2186612C1 (en) * | 2000-12-13 | 2002-08-10 | Курский государственный технический университет | Method and device for cleaning flue gases and recovery of their heat and entrapped components |
| RU2193727C1 (en) * | 2001-04-20 | 2002-11-27 | Ульяновский государственный технический университет | Plant to recover heat of stack gases |
| RU2436011C1 (en) * | 2010-07-01 | 2011-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Flue gas heat utilisation device and method of its operation |
| RU2452906C2 (en) * | 2010-09-14 | 2012-06-10 | Борис Григорьевич Белецкий | Boiler for heating and hot water supply, boiler heat exchanger, buffer reservoir of boiler and method of boiler operation |
-
2014
- 2014-04-08 RU RU2014113843/06A patent/RU2555919C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4753784A (en) * | 1986-03-03 | 1988-06-28 | Neverman Duane C | Process to remove SOX and NOX from exhaust gases |
| RU2186612C1 (en) * | 2000-12-13 | 2002-08-10 | Курский государственный технический университет | Method and device for cleaning flue gases and recovery of their heat and entrapped components |
| RU2193727C1 (en) * | 2001-04-20 | 2002-11-27 | Ульяновский государственный технический университет | Plant to recover heat of stack gases |
| RU2436011C1 (en) * | 2010-07-01 | 2011-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Flue gas heat utilisation device and method of its operation |
| RU2452906C2 (en) * | 2010-09-14 | 2012-06-10 | Борис Григорьевич Белецкий | Boiler for heating and hot water supply, boiler heat exchanger, buffer reservoir of boiler and method of boiler operation |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2610355C1 (en) * | 2015-09-25 | 2017-02-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" | Tpp flue gases heat and condensate utilizer |
| RU202092U1 (en) * | 2020-10-27 | 2021-02-01 | Анатолий Степанович Тулаев | Water heating boiler |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1168593A (en) | Exhaust gas treatment method and apparatus | |
| CN102012036B (en) | Composite phase-transition heat exchanging device for warming clean gas fume and recovering exhaust heat after wet desulphurization | |
| JP2014509559A5 (en) | ||
| CN107178814A (en) | A kind of thermal power plant boiler fume afterheat is used for the energy conserving system of central heating | |
| JP2014509559A (en) | Exhaust extraction sludge drying system of boiler unit with heat compensation | |
| RU2436011C1 (en) | Flue gas heat utilisation device and method of its operation | |
| JP2015525863A (en) | Co-current boiler flue gas residual heat recovery system | |
| CN102607010A (en) | Composite phase-change heat exchange system | |
| CN107208888A (en) | The control method of heat exchanger and heat exchanger | |
| CN104676622A (en) | Flue gas treatment system and flue gas reheating method based on fluoroplastic heat exchanger | |
| CN108800975A (en) | A kind of flue gas cooling heat exchanger of the desulfurization duct mouth with refrigerating plant | |
| US20190242576A1 (en) | Flue gas treatment system and method | |
| RU2555919C1 (en) | Surface-mounted heat recovery unit for deep heat recovery of flue gases, and its operation method | |
| WO2012172173A1 (en) | Method and equipment for utilizing thermal energy | |
| RU2610355C1 (en) | Tpp flue gases heat and condensate utilizer | |
| CN202860146U (en) | Combined equipment for concentrating salt-containing water | |
| RU2607118C2 (en) | Method and system for deep heat recovery of boiler combustion products of thermal power plants | |
| CN107213745A (en) | A kind of dehumanization method of combustion gas dehumidification system and tail of semi coke | |
| RU2606296C2 (en) | Method of flue gases deep heat recovery | |
| CN203568958U (en) | Low-temperature band type drying device using residual heat of flue gas | |
| RU2735042C1 (en) | Condensation heat recovery unit | |
| RU156854U1 (en) | EXHAUST GAS HEAT DISPOSAL ASSEMBLY | |
| CN108151050A (en) | A kind of dangerous waste burns wet method depickling flue gas and takes off white system and its application method | |
| RU2185569C1 (en) | Boiler plant | |
| CN210434265U (en) | Wet flue gas contained white-removing system for furnace kiln |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190409 |