RU2736965C1 - Способ глубокой утилизации низкопотенциального тепла продуктов сгорания с применением абсорбционного термотрансформатора с двухступенчатой абсорбцией - Google Patents

Способ глубокой утилизации низкопотенциального тепла продуктов сгорания с применением абсорбционного термотрансформатора с двухступенчатой абсорбцией Download PDF

Info

Publication number
RU2736965C1
RU2736965C1 RU2020106147A RU2020106147A RU2736965C1 RU 2736965 C1 RU2736965 C1 RU 2736965C1 RU 2020106147 A RU2020106147 A RU 2020106147A RU 2020106147 A RU2020106147 A RU 2020106147A RU 2736965 C1 RU2736965 C1 RU 2736965C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
abtt
stage
absorber
evaporator
water
Prior art date
Application number
RU2020106147A
Other languages
English (en)
Inventor
Константин Ильич Степанов
Дмитрий Геннадьевич Мухин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Радиус" (ООО "Радиус")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Радиус" (ООО "Радиус") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Радиус" (ООО "Радиус")
Priority to RU2020106147A priority Critical patent/RU2736965C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2736965C1 publication Critical patent/RU2736965C1/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H4/00—Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
    • F24H4/02—Water heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H8/00—Fluid heaters characterised by means for extracting latent heat from flue gases by means of condensation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B15/00—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • F25B15/02—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas
    • F25B15/06—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas the refrigerant being water vapour evaporated from a salt solution, e.g. lithium bromide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62—Absorption based systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Abstract

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в установках, работающих на газовом топливе, для глубокой утилизации низкопотенциального тепла продуктов сгорания. Способ с применением АБТТ с двухступенчатой абсорбцией, работающего в двух режимах в зависимости от температуры атмосферного воздуха и температуры обратной сетевой воды. В теплонасосном режиме с двухступенчатой абсорбцией, когда температура атмосферного воздуха ниже минус 8ºС, а температура обратной сетевой воды на входе выше 50ºС. В теплонасосном режиме с одноступенчатой абсорбцией, когда температура атмосферного воздуха выше минус 8ºС, а температура обратной сетевой воды на входе не более 50ºС. Техническим результатом является повышение эффективности теплоэнергетических установок и обеспечение непрерывной и стабильной работы системы, а также нагрева ОСВ, имеющей температуру до 70ºС, в течение всего отопительного периода. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к энергетике, жилищно-коммунальному хозяйству и может быть использовано в теплоэнергетических установках, работающих на газовом топливе, для глубокой утилизации низкопотенциального тепла уходящих продуктов сгорания с целью повышения их эффективности.
Значительную часть всех тепловых потерь котельного агрегата наряду с потерями тепла от химического и механического недожога топлива, потерями с физическим теплом шлаков, а также утечек тепла в окружающую среду вследствие наружного охлаждения составляет тепло, теряемое с уходящими газами. Традиционно максимально полезное использование тепла уходящих газов достигается за счет увеличения размеров конвективных поверхностей нагрева, а также развития хвостовых поверхностей - водяных экономайзеров, регенеративных воздухоподогревателей.
Известна котельная установка [Патент РФ №2127398, 26.04.1996, F22D 1/36], содержащая газовый котел с конденсационным теплообменником утилизатором (КТУ), параллельно подключенный своими подводящей и отводящей линиями к греющим трактам тепловой сети. Задачу ГУ в этой котельной установке решают путем подачи и нагрева в КТУ воды для системы горячего водоснабжения (ГВС). Вода ГВС, подаваемая в КТУ, обеспечивает процесс охлаждения дымовых газов и конденсации в них водяных паров.
Недостатком является ограниченная возможность применения обратной сетевой воды отопления (ОСВ) для целей ГУ. ОСВ в отличие от воды ГВС является стабильным по тепловой нагрузке источником и широко используется во всем мире в газовых конденсационных котельных установках. В КТУ конденсационных котлов производится частичный подогрев ОСВ с одновременным процессом ГУ, который обеспечивается при охлаждении продуктов сгорания котла до температуры 40÷45°С. Данный процесс можно обеспечить при подаче ОСВ в КТУ с температурой порядка 30°С, что легко может быть реализовано в странах с теплым климатом. Однако в зимний период в большинстве регионов РФ температура ОСВ достигает значения 70°С, как показано на типовом температурном графике системы отопления РФ в зависимости от температуры наружного воздуха [http://al-vo.ru/teploteldmika/temperaturnyj-grafik-otopleniya.html], фиг. 1. В первую очередь это связано с достаточно низкими температурами воздуха в зимний период. Кроме этого, снижение температуры ОСВ лимитировано, как правило, конструкцией большинства отопительных приборов в РФ - батарей (радиаторов), работающих на принципе свободной конвекции, что требует определенного перепада температур между отапливаемым помещением и поверхностью отопительного прибора. Поэтому применение ОСВ для целей ГУ в газовых конденсационных котлах, работающих на территории РФ в большинстве случаев не представляется возможным.
С целью повышения эффективности утилизации тепла дымовых газов применяют также решения на базе тепловых насосов (парокомпрессионные электрические машины, абсорбционные бромисто-литиевые термотрансформаторы (АБТТ)). В отдельных секторах промышленности, например, в биоэнергетике, такие решения применяют на большинстве вводимых в эксплуатацию котлов. Для работы АБТТ в отличие от парокомпрессионных электрических машин нужна не электроэнергия, а тепло, например, это может быть бросовое тепло, которое в избытке присутствует практически на любом предприятии. Такое тепло стороннего греющего источника активизирует внутренний цикл АБТТ, который позволяет преобразовывать температурный потенциал уходящих газов, и передавать его более нагретым средам.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ глубокой утилизации теплоты продуктов сгорания при помощи безконтактного конденсационного теплообменника утилизатора (КТУ) и абсорбционного бромистолитиевого термотрансформатора с одноступенчатой абсорбцией [Патент РФ №2489643, 10.05.2012, F22B 33/18]. В указанном техническом решении представлена схема котельной установки на базе парового котла с КТУ, АБТТ с одноступенчатой абсорбцией и рядом периферийного оборудования. Использование в представленной схеме АБТТ обеспечивает необходимую температуру охлаждения циркулирующей воды до 25÷30°С для снижения температуры продукты сгорания до величины порядка 40÷45°С в бесконтактных КТУ с одновременным нагревом оборотной сетевой воды (ОСВ).
Указанный способ имеет недостатки, связанные с особенностью работы АБТТ. Принцип действия АБТТ основан на способности водного раствора LiBr поглощать (абсорбировать) водяной пар (поступающий из испарителя), имеющий более низкую температуру и за счет этого переводить теплоту на более высокий температурный уровень, достаточный для его отвода в атмосферу или для нужд потребителя. Однако при поддержании температуры охлажденной воды на выходе из испарителя АБТТ 25°С, обеспечивающей стабильный процесс ГУ в бесконтактном КТУ при охлаждении продуктов сгорания до 40÷45°С, АБТТ с одноступенчатой абсорбцией не может функционировать при температуре обратной сетевой воды отопления на входе выше 50°С. Данное ограничение для АБТТ с одноступенчатой абсорбцией связано со свойствами рабочего тела, а именно, раствор абсорбента (водный раствор LiBr) имеет ограниченную растворимость и тем самым равновесное давление водяных паров над раствором имеет конечное значение. В этой связи для обеспечения оптимального процесса абсорбции перепад температур (Δtws) между охлажденной и охлаждающей (нагреваемой) жидкостью не должен превышать Δtws=tw-ts=25°С. Повышение значения Δtws приводит к снижению интенсивности абсорбции в АБТТ, что ведет к снижению эффективности АБТТ в целом. При Δtws≥30°С процесс абсорбции в АБТТ практически прекращается. Таким образом, схема применения АБТТ, описанная в патенте РФ №2489643, пригодна для работы в начале и конце отопительного периода на основной территории РФ, когда температура обратной сетевой воды не превышает 45÷50°С, что соответствует температуре наружного воздуха «минус» 8÷10°С, не ниже.
Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности теплоэнергетических установок, работающих на газовом топливе, и тем самым предприятий энергетического комплекса (газовых котельных и ТЭЦ), за счет глубокой утилизации низкопотенциальной теплоты продуктов сгорания.
Задачей заявляемого изобретения является также обеспечение непрерывной и стабильной работы системы глубокой утилизации низкопотенциальной теплоты продуктов сгорания и обеспечение нагрева ОСВ, имеющей температуру до 70°С, в течении всего отопительного периода на территории РФ путем применения в системе АБТТ.
Для решения указанных задач предлагается способ глубокой утилизации низкопотенциального тепла продуктов сгорания с применением АБТТ с двухступенчатой абсорбцией, характеризующийся тем, что глубокую утилизацию низкопотенциального тепла продуктов сгорания осуществляют следующим образом: дымовые газы при помощи дымососа отводят от газового водогрейного котла и АБТТ и прокачивают через КТУ с конденсацией водяных паров, содержащихся в дымовых газах, путем подачи в КТУ с помощью циркуляционного насоса воды, охлажденной в испарителе АБТТ, с одновременным нагревом оборотной сетевой воды последовательно в абсорбере и конденсаторе АБТТ, отведением конденсата в деаэратор и подачи насосом деаэрированного конденсата на увлажнение дутьевого воздуха водогрейного газового котла.
АБТТ с двухступенчатой абсорбцией по сравнению с АБТТ с одноступенчатой абсорбцией содержит дополнительный
низкотемпературный блок абсорбер-испаритель, растворный теплообменник, группу насосного оборудования для обеспечения работы блока и дополнительные трубопроводы.
Из уровня техники известно использование АБТТ с двухступенчатой абсорбцией для получения искусственного холода [Uchida S., Nishiguchi А. Low temperature absorption refrigeration machine with water-LiBr mixed refrigerant // Refrigeration, Jp. 2006. vol. 81, No. 946. P. 618-621]. В данном способе предложено использование АБТТ по новому назначению, а именно, для глубокой утилизации низкопотенциального тепла продуктов сгорания, с получением нового технического результата, а именно, нагрева ОСВ, имеющей температуру до 70°С.
Особенностью предлагаемого АБТТ с двухступенчатой абсорбцией является возможность отключения дополнительного блока абсорбер-испаритель при помощи расположенной на коммуникациях трубопроводной арматуры. В этом случае после отключения дополнительного блока абсорбер-испаритель АБТТ работает в режиме с одноступенчатой абсорбцией. Данная функциональная особенность используется при работе в начале и конце отопительного периода, когда температура обратной сетевой воды не превышает 45÷50°С.
В режиме работы с двухступенчатой абсорбцией (дополнительный блок абсорбер-испаритель с периферийным оборудованием подключен) допустимый перепад температур (Δtws) между охлажденной и нагреваемой жидкостью увеличивается до значения Δtws=tw-ts=50°С, за счет использования дополнительного блока абсорбер-испаритель, в котором и осуществляется вторая ступень испарения и абсорбции при необходимых температурных параметрах. За счет существенного увеличения располагаемого температурного перепада Δtws в АБТТ с двухступенчатой абсорбцией возможна трансформация тепла от низкотемературного источника (вода циркулирующая между испарителем дополнительного блока и КТУ) с температурой 25÷30°С в систему ОСВ с температурой до 70°С.
Согласно изобретению, в зависимости от температуры атмосферного воздуха и температуры обратной сетевой воды АБТТ функционирует в двух режимах:
1. в основной отопительный период, когда температура атмосферного воздуха ниже минус 8°С, а температура обратной сетевой воды на входе выше 50°С, АБТТ функционирует в теплонасосном режиме с двухступенчатой абсорбцией, при этом конденсацию водяных паров, содержащихся в дымовых газах, осуществляют путем подачи в КТУ с помощью циркуляционного насоса (Нов1) воды, охлажденной в испарителе блока 1-й ступени (АИ1) АБТТ, охлаждение воды, нагретой в абсорбере блока 1-й ступени АБТТ, осуществляют в испарителе блока 2-й ступени АБТТ, нагрев оборотной сетевой воды до 75÷85°С, осуществляют последовательно в абсорбере блока 2-й ступени (АИ2) АБТТ и конденсаторе АБТТ,
2. в начале и в конце отопительного периода, когда температура атмосферного воздуха выше минус 8°С, а температура обратной сетевой воды на входе не более 50°С, АБТТ функционирует в теплонасосном режиме с одноступенчатой абсорбцией и нагревает ОСВ, протекающую через трубный пучок абсорбера и конденсатора, до 75-85°С.
Согласно изобретению, переключение АБТТ с теплонасосного режима с двухступенчатой абсорбцией на теплонасосный режим с одноступенчатой абсорбцией осуществляют путем отключения блока абсорбер-испаритель 1-ой ступени АБТТ, отключая насос (Нов1) циркуляции охлаждаемой воды между испарителем 1-ой ступени АБТТ и КТУ, насос (Hв1) хладагента 1-ой ступени АБТТ и растворный насос (Нр1) 1-ой ступени АБТТ и переводя в закрытое положение трубопроводную арматуру К1 ÷ К7, и в открытое положение трубопроводную арматуру К8 ÷ К10 так, что охлажденную в испарителе 2-ой ступени АБТТ воду подают в КТУ насосом (Нов2) циркуляции охлаждаемой воды между испарителем 2-ой ступени АБТТ и абсорбером 1-ой ступени АБТТ,
Согласно изобретению, переключение АБТТ с теплонасосного режима с одноступенчатой абсорбции на теплонасосный режим с двухступенчатой абсорбцией осуществляют путем подключения блока абсорбер-испаритель 1-ой ступени АБТТ, включая насос (Нов1) циркуляции охлаждаемой воды между испарителем 2-ой ступени АБТТ и абсорбером 1-ой ступени АБТТ, насос (Hв1) хладагента 1-ой ступени АБТТ и растворный насос (Нр1) 1-ой ступени АБТТ, и переводя в открытое положение трубопроводную арматуру К1 ÷ К7, и в закрытое положение трубопроводную арматуру К8 ÷ К10.
Согласно изобретению, дымовые газы в КТУ охлаждают до 40÷45°С.
Согласно изобретению, оборотную сетевую воду в АБТТ нагревают до 75-85°С.
Для реализации способа можно использовать газовую котельную с системой ГУ теплоты дымовых газов на базе безконтактного КТУ и АБТТ с двухступенчатой абсорбцией.
На фиг. 2 представлена схема газовой котельной с системой ГУ теплоты дымовых газов на базе безконтактного КТУ и АБТТ с двухступенчатой абсорбцией, где: 1 - водогрейный газовый котел; 2 - АБТТ с двухступенчатой абсорбцией; 3 - конденсационный теплообменник утилизатор (КТУ); 4 - дымосос; 5 - деаэратор; 6 - газовая горелка высокотемпературного генератора; 7 - газовая горелка водогрейного газового котла; 8 - дымовая труба; 9 - трубопроводы отвода дымовых газов; 10 - генератор блока генератор-конденсатор; 11 -конденсатор блока генератор-конденсатор; 12 - гидрозатвор; 13 - переливное устройство генератора высокотемпературного (ГВ); Нк - насос подачи деаэрированного конденсата на увлажнение дутьевого воздуха горелок высокотемпературного генератора и водогрейного газового котла; Нов1 - насос циркуляции охлаждаемой воды между испарителем блока абсорбер-испаритель 1-й ступени и КТУ; Нов2 - насос циркуляции охлаждаемой воды между испарителем блока абсорбер-испаритель 2-й ступени и абсорбером блока абсорбер-испаритель 1-й ступени; ГК - блок генератор-конденсатор; ГВ -генератор высокотемпературный с газовой горелкой; T1, Т2, Т3 - рекуперативные растворные теплообменники; АИ1 - блок абсорбер-испаритель 1-й ступени АБТТ (дополнительный); АИ2 - блок абсорбер-испаритель 2-ой ступени АБТТ (основной); Нв1 - насос хладагента (вода) 1-ой ступени АБТТ; Нв2 - насос хладагента (вода) 2-ой ступени АБТТ; Hp1 - насос растворный 1-ой ступени АБТТ; Нр2 - насос растворный 2-ой ступени АБТТ; K1 ÷ К10 - трубопроводная арматура, где: К1 - кран для отсечения потока охлаждаемой воды на выходе из испарителя блока АИ1; К2 - кран для отсечения потока охлаждаемой воды на входе в испаритель блока АИ1; К3 - кран для отсечения циркулирующего потока охлаждаемой воды из испарителя блока АИ2 на выходе из абсорбера блока АИ1; К4 - кран для отсечения циркулирующего потока охлаждаемой воды из испарителя блока АИ2 на входе в абсорбер блока АИ1; К5 - кран подачи хладагента из испарителя блока АИ2 в испаритель блока АИ1; К6 - кран подачи слабого раствора LiBr в теплообменник Т3 и далее на орошение абсорбера блока АИ1; К7 - кран подачи разбавленного раствора LiBr в теплообменники Т1, Т2 и далее на упаривание в генератор ГВ; К8 - кран переключения подачи слабого раствора LiBr (совместно с кранами К6 и К7) при работе АБТТ в режимах с одноступенчатой и двухступенчатой абсорбцией; К9 - кран подачи охлаждаемой воды из испарителя блока АИ2 в КТУ при работе АБТТ в режиме с одноступенчатой абсорбцией; К10 - кран подачи охлаждаемой воды из КТУ в испаритель блока АИ2 при работе АБТТ в режиме с одноступенчатой абсорбцией.
В общем случае газовая котельная включает в себя водогрейный газовый котел 2, конденсационный теплообменник утилизатор (КТУ) 4, дымосос 1, трубопроводы отвода дымовых газов 9 с дымовой трубой 8, АБТТ 3 с двухступенчатой абсорбцией с газовым обогревом, деаэратор 5 с системой подачи деаэрированного конденсата на увлажнение дутьевого воздуха горелок АБТТ и водогрейного котла (насос Нк с трубопроводами), насос (Нов1) для циркуляции охлаждаемой воды между АБТТ и КТУ.
АБТТ включает в себя блок абсорбер-испаритель АИ2, блок генератор-конденсатор ГК, генератор высокотемпературный ГВ с газовой горелкой, рекуперативные растворные теплообменники T3, Т2, Т3, блок абсорбер-испаритель АИ1, насосы раствора НР1, НР2, насосы хладагента Нв1, Нв2, насос циркуляции охлаждаемой воды Нов2 между испарителем блока АИ2 и абсорбером блока АИ1, трубопроводы и трубопроводную арматуру.
Способ глубокой утилизации низкопотенциальной теплоты продуктов сгорания с использованием АБТТ осуществляется следующим образом.
Дымовые газы, имеющие температуру 140÷170°С, при помощи дымососа отводят от газового водогрейного котла и АБТТ и прокачивают через КТУ.
В КТУ дымовые газы охлаждают до температуры 40÷45°С, при этом происходит интенсивная конденсация содержащихся в них водяных паров. Кондесат собирается в КТУ и самотеком поступает в деаэратор 5. Охлаждение дымовых газов в КТУ осуществляют путем прокачивания через трубный пучок воды (охлаждаемая вода из АИ1) с температурой 25°С, охлажденной в испарителе блока АИ1. Вода, протекающая в трубном пучке КТУ нагревается дымовыми газами до 30°С и возвращается на охлаждение в испаритель АИ1.
После деаэрации конденсат может быть использован для увлажнения дутьевого воздуха перед газовыми горелками 6 и 7, что способствует повышению эффективность их работы. Увлажнение дутьевого воздуха перед сжиганием газа способствует также снижению количества окислов азота в дымовых газах.
Для предотвращения образования конденсата в дымовой трубе часть горячих дымовых газов (15÷30%) байпасируют в обход КТУ и подмешивают к охлажденным дымовым газам после КТУ, чтобы температура дымовых газов на входе в дымовую трубу составляла 70÷90°С.
В АБТТ производят трансформацию тепла от охлаждаемого источника (дымовых газов, охлаждаемых водой, подаваемой в КТУ) к источнику нагрева (обратной сетевой воде (ОСВ)). ОСВ с температурой 35÷70°С подают в АБТТ, где нагревают до температуры 75÷85°С. После этого нагретую воду подают в котел, где догревают до температуры 95÷130°С, и далее - в систему ОСВ.
В зависимости от температуры ОСВ и температуры наружного воздуха АБТТ может функционировать либо в режиме с двухступенчатой абсорбцией, либо в режиме с одноступенчатой абсорбцией.
Режим с двухступенчатой абсорбцией.
АБТТ функционирует в теплонасосном режиме с двухступенчатой абсорбцией в основной отопительный период, когда температура атмосферного воздуха ниже минус 8°С, а температура обратной сетевой воды на входе выше 50°С, и нагревает ОСВ, протекающую через трубный пучок абсорбера и конденсатора, до 75÷85°С.
Трансформацию тепла от охлаждаемого источника в АБТТ с двухступенчатой абсорбцией осуществляют в несколько этапов:
1. испарение хладагента (воды) в испарителе блока абсорбер-испаритель 1-й ступени АБТТ (АИ1);
С помощью насоса Нов1 осуществляют циркуляцию воды по трубопроводу, соединяющему КТУ и испаритель АИ1, таким образом, что вода, проходя через трубный пучок КТУ и нагревшись до 30°С, поступает в трубный пучок испарителя АИ1, где охлаждается до 25°С за счет испарения хладагента (воды), подаваемого для орошения трубного пучка с помощью циркуляционного насоса хладагента Нв1, и возвращается в КТУ. Цикл повторяется.
2. абсорбция (поглощение) паров хладагента в абсорбере блока абсорбер-испаритель 1-й ступени АБТТ (АИ1);
Пар хладагента, образующийся в испарителе АИ1, поступает в межтрубное пространство абсорбера АИ1, где абсорбируется (поглощается) слабым раствором бромистого лития, поступающим из абсорбера блока абсорбер-испаритель 2-й ступени АБТТ (АИ2) и орошающим трубный пучок абсорбера АИ1. Поглощая пар хладагента, слабый раствор бромистого лития становится разбавленным, концентрация его снижается.
Разбавленный раствор бромистого лития стекает в поддон абсорбера АИ1, откуда с помощью насоса Hp1 поступает в рекуперативный растворный теплообменник Т3, затем через К7 в рекуперативный растворный теплообменник Т1, рекуперативный растворный теплообменник Т2 и в высокотемпературный генератор ГВ.
В высокотемпературном генераторе ГВ разбавленный раствор бромистого лития кипит под действием тепла от газовой горелки и упаривается до промежуточной концентрации. Раствор бромистого лития промежуточной концентрацией через переливное устройство генератора ГВ стекает в рекуперативный растворный теплообменник Т2, где охлаждается, а затем поступает в блок генератор-конденсатор (ГК).
В генераторе блока ГК происходит дальнейшее упаривание раствора за счет теплоты конденсации в трубном пространстве горячего водяного пара, поступающего из высокотемпературного генератора ГВ. Упаренный (крепкий) раствор бромистого лития из блока ГК поступает в рекуперативный растворный теплообменник Т1, где охлаждается. После теплообменника Т1, охлажденный крепкий раствор поступает на орошение трубного пучка абсорбера АИ2. Водяной пар (хладагент), выпаренный из раствора в блоке ГК, поступает в конденсатор блока ГК, где смешивается с пароводяной смесью из трубного пространства генератора блока ГК и конденсируется на внешней поверхности теплообменных труб.
Сконденсировавшийся хладагент, через гидрозатвор стекает в поддон испарителя АИ2.
Слабый раствор бромистого лития из поддона абсорбера блока АИ2 перекачивается насосом Нр2 в теплообменник Т1, а затем на орошение абсорбера блока АИ2.
3. передача тепла, выделяющегося при абсорбции, от абсорбера АИ1 к испарителю АИ2 за счет воды, циркулирующей через трубные пучки абсорбера АИ1 и испарителя АИ2;
Выделяющаяся при абсорбции пара слабым раствором бромистого лития теплота отводится водой (охлаждаемая вода из АИ2), циркулирующей с помощью циркуляционного насоса Нов2 по трубопроводу циркуляционного контура абсорбер АИ1-испаритель АИ2.
4. испарение хладагента (воды) в испарителе АИ2;
Нагретая вода (охлаждаемая вода из АИ2) из абсорбера АИ1 поступает в трубный пучок испарителя АИ2, где охлаждается за счет испарения хладагента (воды), подаваемого для орошения трубного пучка с помощью циркуляционного насоса хладагента Нв2.
5. абсорбция паров хладагента в абсорбере АИ2;
Пар хладагента, образующийся в испарителе АИ2, поступает в межтрубное пространство абсорбера АИ2, где абсорбируется (поглощается) крепким (концентрированным) раствором бромистого лития, поступающим самотеком из блока ГК по трубопроводу через рекуперативный растворный теплообменник Т1 и орошающим трубный пучок абсорбера АИ2, по которому циркулирует ОСВ. Поглощая пар хладагента, раствор бромистого лития становится слабым, концентрация его снижается. Слабый раствор бромистого лития стекает в поддон абсорбера АИ2, откуда с помощью насоса Нр2 подается через К6 в рекуперативный растворный теплообменник Т3, и затем в абсорбер блока АИ1. Цикл далее повторяется (см. п. 2)
6. передача тепла воде ОСВ, протекающей через трубный пучок абсорбера АИ2 и ГВ.
ОСВ, проходя последовательно абсорбер АИ2 и ГК нагревается от 35÷70°С до 75÷85°С.
Режим с одноступенчатой абсорбцией.
АБТТ функционирует в теплонасосном режиме с одноступенчатой абсорбцией в начале и в конце отопительного периода, когда температура атмосферного воздуха выше минус 8°С, а температура обратной сетевой воды на входе не более 50°С, и нагревает ОСВ, протекающую через трубный пучок абсорбера АИ2 и конденсатора, до 75÷85°С.
В этом случае дополнительный блок абсорбер-испаритель 1-й ступени АБТТ (АИ1) выключают из работы АБТТ. Для этого выключают насосы Нов1, Hp1, Нв1 и переводят в закрытое положение трубопроводную арматуру K1 ÷ К7. Подача охлаждаемой воды из испарителя АИ2 в КТУ производится непосредственно насосом Нов2.
Трансформация тепла от охлаждаемого источника в АБТТ с одноступенчатой абсорбцией производится в три этапа:
1. испарение хладагента в испарителе блока АИ2;
2. абсорбция паров хладагента в абсорбере блока АИ2;
3. передача тепла выделяющегося при абсорбции от абсорбера блока АИ2 к воде ОСВ, протекающей через трубный пучок абсорбера. Энергетическая эффективность АБТТ, работающего в качестве теплового насоса, имеет количественный показатель, а именно, коэффициент трансформации тепла, который показывает отношение количества производимой теплоты среднего потенциала к количеству теплоты высокого потенциала, подводимого к генератору АБТТ:
Figure 00000001
где Qнг - производимая теплота среднего потенциала, Вт; Qh - мощность, подводимая к генератору АБТТ, Вт.
Для АБТТ, работающего в теплонасосном режиме с двухступенчатой абсорбцией, когда дополнительный блок абсорбер-испаритель 1-й ступени (АИ1) включен в работу, когда температура ОСВ свыше 50°С, расчетный коэффициент трансформации тепла ζ=1,6÷1,68.
Для АБТТ, работающего в теплонасосном режиме с одноступенчатой абсорбцией, когда дополнительный блок АИ1 выключен из работы, когда температура ОСВ 50°С и ниже, расчетный коэффициент трансформации тепла ζ=2,0÷2,1.
Таким образом, целесообразно при температуре ОСВ 50°С и ниже использовать АБТТ в режиме с одноступенчатой абсорбцией для большей энергетической эффективности.
Использование заявляемого изобретения позволяет:
1. Производить глубокую утилизацию низкопотенциальной теплоты продуктов сгорания газовых котельных и ТЭЦ с одновременным нагревом ОСВ в течение всего отопительного периода на территории РФ, когда температура ОСВ может достигать значения 70°С.
2. При ГУ низкопотенциальной теплоты продуктов сгорания эксплуатировать АБТТ как в режиме с двухступенчатой абсорбцией, так и в режиме с одноступенчатой абсорбцией. При работе в режиме с одноступенчатой абсорбцией дополнительный блок АИ1 отключают, путем перекрытия соответствующей трубопроводной арматуры.

Claims (3)

1. Способ глубокой утилизации низкопотенциального тепла продуктов сгорания с применением АБТТ с двухступенчатой абсорбцией, характеризующийся тем, что глубокую утилизацию низкопотенциального тепла продуктов сгорания осуществляют путем отвода дымовых газов при помощи дымососа от газового водогрейного котла и АБТТ и прокачивания их через КТУ с конденсацией водяных паров, содержащихся в дымовых газах, путем подачи в КТУ с помощью циркуляционного насоса воды, охлажденной в испарителе АБТТ, с одновременным нагревом оборотной сетевой воды последовательно в абсорбере и конденсаторе АБТТ, и отведением конденсата в деаэратор и подачи насосом деаэрированного конденсата на увлажнение дутьевого воздуха водогрейного газового котла, отличающийся тем, что в зависимости от температуры атмосферного воздуха и температуры обратной сетевой воды АБТТ функционирует в двух режимах: 1. в теплонасосном режиме с двухступенчатой абсорбцией в основной отопительный период, когда температура атмосферного воздуха ниже минус 8°С, а температура обратной сетевой воды на входе выше 50°С, при этом конденсацию водяных паров, содержащихся в дымовых газах, осуществляют путем подачи в КТУ с помощью циркуляционного насоса (Нов1) воды, охлажденной в испарителе блока абсорбер-испаритель 1-й ступени АБТТ, охлаждение воды, нагретой в абсорбере блока абсорбер-испаритель 1-й ступени АБТТ, осуществляют в испарителе блока абсорбер-испаритель 2-й ступени АБТТ, нагрев оборотной сетевой воды осуществляют последовательно в абсорбере блока абсорбер-испаритель 2-й ступени АБТТ и конденсаторе АБТТ; 2. в теплонасосном режиме с одноступенчатой абсорбцией в начале и в конце отопительного периода, когда температура атмосферного воздуха выше минус 8°С, а температура обратной сетевой воды на входе не более 50°С, при этом конденсацию водяных паров, содержащихся в дымовых газах, осуществляют путем подачи в КТУ с помощью циркуляционного насоса (Нов2) воды, охлажденной в испарителе блока абсорбер-испаритель 2-й ступени АБТТ, нагрев оборотной сетевой воды осуществляют последовательно в абсорбере блока абсорбер-испаритель 2-й ступени АБТТ и конденсаторе АБТТ, причем переключение работы АБТТ с теплонасосного режима с двухступенчатой абсорбцией на теплонасосный режим с одноступенчатой абсорбцией осуществляют путем отключения блока абсорбер-испаритель 1-й ступени АБТТ, отключая насос (Нов1) циркуляции охлаждаемой воды между испарителем блока абсорбер-испаритель 1-й ступени и КТУ, насос (Hв1) хладагента 1-й ступени АБТТ и растворный насос (Нр1) 1-й ступени АБТТ и переводя в закрытое положение трубопроводную арматуру К1 ÷ К7 и в открытое положение трубопроводную арматуру К8 ÷ К10 так, что охлажденную в испарителе блока абсорбер-испаритель 2-й ступени АБТТ воду подают в КТУ насосом (Нов2) циркуляции охлаждаемой воды между испарителем блока абсорбер-испаритель 2-й ступени АБТТ и абсорбером блока абсорбер-испаритель 1-й ступени АБТТ, а переключение работы АБТТ с теплонасосного режима с одноступенчатой абсорбцией на теплонасосный режим с двухступенчатой абсорбцией осуществляют путем подключения блока абсорбер-испаритель 1-й ступени АБТТ, включая насос (Нов1) циркуляции охлаждаемой воды между испарителем блока абсорбер-испаритель 2-й ступени АБТТ и абсорбером блока абсорбер-испаритель 1-й ступени АБТТ, насос (Hв1) хладагента 1-й ступени АБТТ и растворный насос (Нр1) 1-й ступени АБТТ и переводя в открытое положение трубопроводную арматуру K1 ÷ К7 и в закрытое положение трубопроводную арматуру К8 ÷ К10.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дымовые газы в КТУ охлаждают до 40-45°С.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что оборотную сетевую воду в АБТТ нагревают до 75-85°С.
RU2020106147A 2020-03-11 2020-03-11 Способ глубокой утилизации низкопотенциального тепла продуктов сгорания с применением абсорбционного термотрансформатора с двухступенчатой абсорбцией RU2736965C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020106147A RU2736965C1 (ru) 2020-03-11 2020-03-11 Способ глубокой утилизации низкопотенциального тепла продуктов сгорания с применением абсорбционного термотрансформатора с двухступенчатой абсорбцией

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020106147A RU2736965C1 (ru) 2020-03-11 2020-03-11 Способ глубокой утилизации низкопотенциального тепла продуктов сгорания с применением абсорбционного термотрансформатора с двухступенчатой абсорбцией

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2736965C1 true RU2736965C1 (ru) 2020-11-23

Family

ID=73543663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020106147A RU2736965C1 (ru) 2020-03-11 2020-03-11 Способ глубокой утилизации низкопотенциального тепла продуктов сгорания с применением абсорбционного термотрансформатора с двухступенчатой абсорбцией

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2736965C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2789804C1 (ru) * 2022-10-26 2023-02-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук Система тепло- хладоснабжения с использованием абсорбционного термотрансформатора

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2164325C2 (ru) * 1995-10-14 2001-03-20 Интеротекс Лимитид Абсорбционный тепловой насос (варианты) и способ его работы (варианты)
RU2489643C1 (ru) * 2012-05-10 2013-08-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) Конденсационная котельная установка (варианты)
CN104180523A (zh) * 2014-08-19 2014-12-03 清华大学 一种烟气余热回收装置
CN206905338U (zh) * 2017-06-21 2018-01-19 燕山大学 一种基于吸收式循环的烟气余热深度回收系统
CN108507219A (zh) * 2017-02-28 2018-09-07 远大空调有限公司 一种复合型两级式溴化锂吸收式热泵及工作方法
CN109631391A (zh) * 2019-01-16 2019-04-16 浙江力巨热能设备有限公司 一种锅炉内置双级吸收式热泵

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2164325C2 (ru) * 1995-10-14 2001-03-20 Интеротекс Лимитид Абсорбционный тепловой насос (варианты) и способ его работы (варианты)
RU2489643C1 (ru) * 2012-05-10 2013-08-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) Конденсационная котельная установка (варианты)
CN104180523A (zh) * 2014-08-19 2014-12-03 清华大学 一种烟气余热回收装置
CN108507219A (zh) * 2017-02-28 2018-09-07 远大空调有限公司 一种复合型两级式溴化锂吸收式热泵及工作方法
CN206905338U (zh) * 2017-06-21 2018-01-19 燕山大学 一种基于吸收式循环的烟气余热深度回收系统
CN109631391A (zh) * 2019-01-16 2019-04-16 浙江力巨热能设备有限公司 一种锅炉内置双级吸收式热泵

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2815593C2 (ru) * 2022-08-23 2024-03-19 Мусса Фуадович Малхозов Котельная
RU2789804C1 (ru) * 2022-10-26 2023-02-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук Система тепло- хладоснабжения с использованием абсорбционного термотрансформатора

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100975276B1 (ko) 흡수식 히트펌프를 이용한 지역난방수 공급 시스템
BRPI0712184A2 (pt) sistema e método de aquecimento e resfriamento de energia térmica renovável
EA011442B1 (ru) Конденсационный модуль для котла
CN107461728B (zh) 一种用于调峰的电蓄热锅炉回热系统
RU2755501C1 (ru) Способ теплохладоснабжения с применением абсорбционного термотрансформатора с двухступенчатой абсорбцией
RU2440538C1 (ru) Конденсационный котел наружного размещения
JP2014025653A (ja) 冷凍空調方法及び装置
JP2017528671A (ja) ヒートポンプを具える給湯及び暖房及び空調複合システム
CN106091717A (zh) 带尖峰冷却装置的直接空冷系统
CZ216396A3 (en) Heat energy distribution method and apparatus for making the same
CN109028269B (zh) 一种吸收式热泵机组及回收低温水源余热的供热系统
RU2736965C1 (ru) Способ глубокой утилизации низкопотенциального тепла продуктов сгорания с применением абсорбционного термотрансформатора с двухступенчатой абсорбцией
CN108679595B (zh) 一种火电厂锅炉及其空气预热器防堵塞系统
CN208332748U (zh) 太阳能空气源双源热泵机组
RU2306489C1 (ru) Система централизованного теплоснабжения, горячего и холодного водоснабжения
RU2530971C1 (ru) Тригенерационная установка с использованием парогазового цикла для производства электроэнергии и парокомпрессорного теплонасосного цикла для производства тепла и холода
CN210717766U (zh) 一种低温散热系统
RU2641880C1 (ru) Система теплоснабжения
RU2083919C1 (ru) Установка утилизации тепла в блоке теплогенератора с системой очистки газов
RU2163703C1 (ru) Система централизованного теплоснабжения
KR20110115196A (ko) 재열과정을 포함한 해양 온도차 발전시스템
RU2789804C1 (ru) Система тепло- хладоснабжения с использованием абсорбционного термотрансформатора
CN110513750A (zh) 一种燃气锅炉尾气余热利用装置与消白方法
CN104807237A (zh) 一种应用溴化锂的节能装置
RU2232277C2 (ru) Теплофикационная паросиловая установка