RU2747899C1 - Flue gas heat recovery unit - Google Patents

Flue gas heat recovery unit Download PDF

Info

Publication number
RU2747899C1
RU2747899C1 RU2020137053A RU2020137053A RU2747899C1 RU 2747899 C1 RU2747899 C1 RU 2747899C1 RU 2020137053 A RU2020137053 A RU 2020137053A RU 2020137053 A RU2020137053 A RU 2020137053A RU 2747899 C1 RU2747899 C1 RU 2747899C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
condensate
heat exchanger
outlet
heat
Prior art date
Application number
RU2020137053A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Гелиевич Фадеев
Алексей Александрович Кичаев
Раис Фанисович Зямалов
Original Assignee
Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина
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 Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина filed Critical Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина
Priority to RU2020137053A priority Critical patent/RU2747899C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2747899C1 publication Critical patent/RU2747899C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H8/00Fluid heaters characterised by means for extracting latent heat from flue gases by means of condensation
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

FIELD: energy.
SUBSTANCE: invention relates to the field of energy. The waste heat exchanger of flue gases contains a water heat exchanger-waste-heat exchanger connected with a condensate collector and an inlet line of a steam boiler, equipped with a water treatment unit at the inlet. The inlet of the heat exchanger-utilizer, designed to heat the flow of untreated water to a temperature below the deposition of salts - calcium and magnesium carbonates, is communicated with the source of untreated water, and the outlet - with the inlet of the water treatment plant through an adjustable flow divider, which ensures the connection of a part of the water flow with condensate of flue gases in proportions of at least three to one. It also contains a heat pump that reduces the temperature of the heated water flow by 1-2°С. In this case, the heat pump heats the mixture of water and condensate, pumped by the water pump in the heat pump at a speed of at least 2 m / s, to the temperature of salt formation - calcium and magnesium carbonates, before entering the condensate trap. The outlet of the condensate collector is connected to the outlet of the water treatment plant and is equipped with water pH sensors and reagent dispensers to regulate it and exclude salt deposition in the boiler, and its bottom is with a salt collector. The condensate trap is equipped with a carbon dioxide outlet at the top.
EFFECT: invention allows reducing the deposition of salts - magnesium and calcium carbonates and energy consumption.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к рекуператорным установкам и может быть использовано в теплоэнергетике, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и других отраслях промышленности для утилизации тепла дымовых газов.The invention relates to recuperative installations and can be used in heat power engineering, oil refining, petrochemical, chemical and other industries for utilization of flue gas heat.

Известна рекуператорная установка (патент на ПМ RU №175713, МПК F24H 8/00, опубл. 15.12.2017 Бюл. №35), содержащая факельную трубу с горелочными устройствами и средствами для ввода сбросных газов и воздуха, расположенными в нижней части факельной трубы, нагреватель продукта дымовыми газами, причем факельная труба снабжена установленными в ее верхней части трубопроводом для отвода дымовых газов, который соединен посредством патрубка с межтрубным пространством нагревателя продукта, на выходном патрубке которого установлен дымосос для откачки дымовых газов из факельной трубы, при этом на трубопроводе для отвода дымовых газов установлена шиберная поворотная заслонка для регулирования температуры нагреваемого продукта.Known recuperator installation (patent for PM RU No. 175713, IPC F24H 8/00, publ. 12/15/2017 Bull. No. 35), containing a flare tube with burners and means for introducing waste gases and air located in the lower part of the flare tube, product heater with flue gases, and the flare tube is equipped with a pipeline installed in its upper part for removing flue gases, which is connected by means of a branch pipe with the annular space of the product heater, at the outlet of which a smoke exhauster is installed for pumping out flue gases from the flare tube, while on the pipeline for exhausting flue gases, a rotary damper is installed to regulate the temperature of the heated product.

Недостатками данной установки являются необходимость дополнительного нагрева дымовых газов с последующим охлаждением, что требует дополнительных затрат горючего и электроэнергии для прокачки гораздо большего количества нагреваемой в теплообменнике жидкости, и отсутствие сбора и утилизации выделяющегося конденсата.The disadvantages of this installation are the need for additional heating of flue gases with subsequent cooling, which requires additional consumption of fuel and electricity to pump a much larger amount of liquid heated in the heat exchanger, and the lack of collection and disposal of condensate.

Известен также теплообменник «труба в трубе» (патент на ПМ RU №181266, МПК F28D 07/10, F28D 07/06, опубл. 09.07.2018 Бюл. №19), состоящий из нескольких последовательно соединенных трубчатых элементов, образованных двумя концентрически расположенными наружными и внутренними трубами, и калачей, соединяющих внутренние трубы, при этом свободные концы каждой внутренней трубы и калача выполнены с резьбой и соединены между собой муфтой с равномерно расположенными на ее боковой поверхности центрирующими упругими пластинами, а каждый калач установлен внутри колена, причем колено выполнено в виде гофрированной трубы из упругого материала, гофры которой образуют винтовую линию, а внутренний диаметр гофр D1 и наружный диаметр калача d подчиняются соотношению:Also known is a pipe-in-pipe heat exchanger (patent for PM RU No. 181266, IPC F28D 07/10, F28D 07/06, publ. 09.07.2018 Bull. No. 19), consisting of several series-connected tubular elements formed by two concentrically located external and internal pipes, and rolls connecting the internal pipes, while the free ends of each inner pipe and roll are threaded and interconnected by a coupling with centering elastic plates evenly spaced on its lateral surface, and each roll is installed inside the knee, and the knee is made in the form of a corrugated pipe made of an elastic material, the corrugations of which form a helical line, and the inner diameter of the corrugations D 1 and the outer diameter of the bead d obey the ratio:

D1/d=1,15÷1,25,D 1 / d = 1.15 ÷ 1.25,

где D1 - внутренний диаметр гофр D1, м;where D 1 is the inner diameter of the corrugation D 1 , m;

d - наружный диаметр калача d, м.d is the outer diameter of the roll d, m.

Недостатками данной установки являются необходимость больших по протяженности участков для достаточного охлаждения дымовых газов, что приводит к высокой металлоемкости и отводу больших производственных площадей для реализации, и отсутствие сбора и утилизации выделяющегося конденсата.The disadvantages of this installation are the need for large sections for sufficient cooling of flue gases, which leads to a high metal consumption and the removal of large production areas for implementation, and the lack of collection and disposal of condensate.

Наиболее близкой является парогазовая установка с глубокой утилизацией тепла отходящих газов (патент RU №2700843, МПК F01K 25/08, опубл. 23.09.2019 Бюл. №27), содержащая:The closest is a combined cycle plant with deep utilization of waste gas heat (patent RU No. 2700843, IPC F01K 25/08, publ. 09/23/2019 Bull. No. 27), containing:

газотурбинную установку, включающую газовую турбину, многоступенчатый турбокомпрессор, камеру сгорания и электрогенератор;a gas turbine unit including a gas turbine, a multistage turbocharger, a combustion chamber and an electric generator;

паровой котел-утилизатор с газовым трактом, оборудованным шиберами и дымовой трубой,a steam waste heat boiler with a gas path equipped with dampers and a chimney,

паротурбинную установку, состоящую из паровой турбины с конденсатором, снабженным конденсатосборником, электрогенератора, градирни в контуре конденсатора и насосов - питательного, циркуляционного и конденсатного;a steam turbine unit consisting of a steam turbine with a condenser equipped with a condensate collector, an electric generator, a cooling tower in the condenser circuit and pumps - feed, circulation and condensate;

конденсационный теплообменник-утилизатор тепла отходящих газов,condensing heat exchanger for waste heat recovery,

причем вход теплообменника-утилизатора соединен с конденсатосборником конденсатора паровой турбины, а выход - с линией подачи конденсата от конденсатосборника конденсатора паровой турбины в котел-утилизатор.wherein the inlet of the heat exchanger is connected to the condensate collector of the steam turbine condenser, and the outlet is connected to the condensate supply line from the condensate collector of the steam turbine condenser to the waste heat boiler.

Недостатками данной установки являются необходимость дополнительного нагрева отводимых газов с последующим охлаждением, что требует дополнительных затрат горючего и электроэнергии для прокачки гораздо большего количества нагреваемой в теплообменнике жидкости, и отсутствие при сборе и утилизации выделяющегося конденсата контроля за pH конденсата, что может привести к преждевременному выходу из строя установки при взаимодействии кислоты с металлом и/или осаждении карбонатов магния и/или кальция на стенках.The disadvantages of this installation are the need for additional heating of the exhaust gases with subsequent cooling, which requires additional fuel and electricity costs to pump a much larger amount of liquid heated in the heat exchanger, and the lack of control over the condensate pH during collection and disposal of the condensate, which can lead to a premature exit from building installations in the interaction of acid with metal and / or precipitation of magnesium and / or calcium carbonates on the walls.

Технической задачей предлагаемого технического решения является создание конструкции утилизатора тепла дымовых газов котла, позволяющего нагревать тепловым насосом конденсат, который направляется на выход системы водоподготовки, что экономит энергию и горючее, при этом отделять карбонатов магния и кальция с последующим контролем pH воды.The technical task of the proposed technical solution is to create a design for a heat exchanger for boiler flue gases, which allows a heat pump to heat condensate, which is directed to the outlet of the water treatment system, which saves energy and fuel, while separating magnesium and calcium carbonates with subsequent control of water pH.

Техническая задача решается утилизатор тепла дымовых газов, включающий водяной теплообменник-утилизатор, сообщенный с конденсатосборником и линией входа парового котла, оснащенного на входе установкой водоподготовки.The technical problem is solved by a waste heat exchanger of flue gases, which includes a water heat exchanger-waste heat exchanger connected with a condensate collector and an inlet line of a steam boiler equipped with a water treatment unit at the inlet.

Новым является то, что вход теплообменника-утилизатора, предназначенного для нагрева воды до температуры ниже отложения солей - карбонатов кальция и магния, сообщен с источником неподготовленной воды, а выход - с входом установки водоподготовки через регулируемый делитель потока, обеспечивающий соединение части потока с конденсатом дымовых газов в пропорции как минимум три к одному. Утилизатор содержит тепловой насос, обеспечивающий снижение температуры потока нагретой воды на 1-2°С и нагрев смеси воды и конденсата, перекачиваемой водяным насосом в тепловом насосе со скоростью не менее 2 м/с, до температуры образования солей - карбонатов кальция и магния перед вводом в конденсатосборник, выход которого соединен с выходом установки водоподготовки и оснащен датчиками pH воды и дозаторами реагента для его регулировки и исключения солеотложения в котле, а низ - с солесборником, при этом конденсатосборник оснащен сверху отводом для углекислого газа.What is new is that the inlet of the heat exchanger-utilizer, designed to heat water to a temperature below the deposition of salts - calcium and magnesium carbonates, is communicated with the source of untreated water, and the outlet - with the inlet of the water treatment plant through an adjustable flow divider, which ensures the connection of a part of the flow with the condensate of the flue gas gases in a ratio of at least three to one. The heat exchanger contains a heat pump that reduces the temperature of the heated water flow by 1-2 ° C and heats the mixture of water and condensate pumped by the water pump in the heat pump at a speed of at least 2 m / s to the temperature of salt formation - calcium and magnesium carbonates before entering into the condensate collector, the outlet of which is connected to the outlet of the water treatment plant and is equipped with water pH sensors and reagent dispensers to regulate it and exclude salt deposition in the boiler, and the bottom with a salt collector, while the condensate collector is equipped with a carbon dioxide outlet on top.

Новым является также то, что конденсатосборник и его обвязки покрыты теплоизоляционным материалом.Another novelty is that the condensate trap and its piping are covered with heat-insulating material.

На чертеже изображена схема утилизатора тепла.The drawing shows a diagram of a heat exchanger.

Утилизатор тепла дымовых газов, проходящих по дымоходу 1, включает водяной теплообменник-утилизатор 2, сообщенный с конденсатосборником 3 и линией входа 4 парового котла 5, оснащенного на входе установкой водоподготовки 6. Вход 7 теплообменника-утилизатора 2, предназначенного для нагрева до температуры ниже отложения солей - карбонатов кальция и магния (рекомендуется не выше 45°С), сообщен с источником неподготовленной воды (не показан), а выход 8 - с входом установки водоподготовки 6 через регулируемый делитель потока 9 (например, тройник с регулируемой задвижкой), обеспечивающий соединение части потока воды с конденсатом дымовых газов в пропорции как минимум три к одному (как минимум три части воды к одной части конденсата, выходящего из теплообменника-утилизатора 2). Утилизатор содержит тепловой насос 10, обеспечивающий снижение температуры потока нагретой воды на 1-2°С, при этом нагревая смесь воды и конденсата, перекачиваемую водяным насосом 11 в тепловом насосе 10 со скоростью не менее 2 м/с, до температуры образования нерастворимых в воде солей - в большинстве своем карбонатов кальция и магния (выше температуры 55°С), перед вводом в конденсатосборник 3.The waste heat exchanger of flue gases passing through the chimney 1 includes a water heat exchanger-waste heat exchanger 2, communicated with the condensate collector 3 and the inlet line 4 of the steam boiler 5, equipped at the inlet with a water treatment unit 6. Inlet 7 of the heat exchanger-waste heat exchanger 2, intended for heating to a temperature below the sediment salts - calcium and magnesium carbonates (recommended not higher than 45 ° C), communicated with a source of untreated water (not shown), and outlet 8 - with the inlet of the water treatment plant 6 through an adjustable flow divider 9 (for example, a tee with an adjustable valve), providing a connection parts of the flow of water with flue gas condensate in a ratio of at least three to one (at least three parts of water to one part of condensate leaving heat exchanger-heat exchanger 2). The heat exchanger contains a heat pump 10, which reduces the temperature of the flow of heated water by 1-2 ° C, while heating the mixture of water and condensate, pumped by the water pump 11 in the heat pump 10 at a speed of at least 2 m / s, to the temperature of formation of insoluble in water salts - mostly calcium and magnesium carbonates (above 55 ° C), before entering the condensate trap 3.

Высокая скорость потока смеси воды и конденсата в тепловом насосе 10 обеспечивает высокое значение числа Рейнольдса, определяемого по формуле:The high flow rate of the mixture of water and condensate in the heat pump 10 provides a high value of the Reynolds number, determined by the formula:

Figure 00000001
, [1]
Figure 00000001
, [one]

где Re - число Рейнольдса;where Re is the Reynolds number;

V - скорость потока жидкости, м|c;V - fluid flow rate, m | s;

L - характерный линейный размер (для труб - диаметр d), м;L - characteristic linear size (for pipes - diameter d), m;

(- кинематическая вязкость жидкости, м2/с.(- kinematic viscosity of the liquid, m 2 / s.

При очень больших значениях числе Рейнольдса считается, что влияние вязкости проявляется в части потока, которая движется в непосредственной близости от поверхности и называется пограничным слоем. С увеличением числа Рейнольдса увеличивается турбулизация пограничного слоя и уменьшается его толщина, следовательно, при очень больших числах Рейнольдса можно достичь толщины пограничного слоя близкой к нулю. При отсутствии парообразования в пограничном слое интенсивность образования первичной накипи происходит выделение нерастворимых веществ (отложение первичной накипи за счет разложения бикарбонатов, снижения растворимости при нагревании некоторых солей (сульфатов) и за счет образования труднорастворимых веществ вследствие концентрирования солей при упаривании при образовании микроскопических частиц пара в пограничном слое) также становится близкой к нулю. Образующиеся и выделяющиеся нерастворимые частицы в тепловом насосе 10 уносятся потоком, поскольку пограничный слой практически отсутствует. Все это в совокупности значительно увеличивает межремонтный период и срок службы теплового насоса 10. Выход 12 конденсатосборника 3 соединен с выходом 13 установки водоподготовки 6 и оснащен датчиками pH воды 14 и дозаторами реагента 15 для его регулировки и исключения солеотложения в котле 5, а низ - трубопроводом 16 с солесборником (не показан) для сброса образовавшихся в тепловом насосе 10 и смытых солей. Конденсатосборник 3 оснащен сверху отводом 17 для углекислого газа, выделившегося при образовании солей и разложении угольной кислоты под действием повышенной температуры в тепловом насосе 10. Для снижения тепловых потерь конденсатосборник 3 и его обвязка (не показана) покрыты теплоизоляционным материалом (не показан).At very large values of the Reynolds number, it is believed that the effect of viscosity manifests itself in the part of the flow that moves in the immediate vicinity of the surface and is called the boundary layer. With an increase in the Reynolds number, the turbulization of the boundary layer increases and its thickness decreases; therefore, at very high Reynolds numbers, it is possible to achieve a boundary layer thickness close to zero. In the absence of vaporization in the boundary layer, the intensity of the formation of primary scale is the release of insoluble substances (deposition of primary scale due to the decomposition of bicarbonates, a decrease in solubility when heating some salts (sulfates) and due to the formation of hardly soluble substances due to the concentration of salts during evaporation during the formation of microscopic particles of steam in the boundary layer. layer) also becomes close to zero. The formed and released insoluble particles in the heat pump 10 are carried away by the flow, since the boundary layer is practically absent. All this together significantly increases the turnaround period and the service life of the heat pump 10. The outlet 12 of the condensate collector 3 is connected to the outlet 13 of the water treatment plant 6 and is equipped with water pH sensors 14 and reagent dispensers 15 for its regulation and exclusion of scale deposits in the boiler 5, and the bottom with a pipeline 16 with a salt collector (not shown) for discharging salts formed in the heat pump 10 and washed away. The condensate collector 3 is equipped on top with an outlet 17 for carbon dioxide released during the formation of salts and decomposition of carbonic acid under the action of an elevated temperature in the heat pump 10. To reduce heat losses, the condensate collector 3 and its piping (not shown) are covered with heat insulating material (not shown).

На конструкции теплообменника-утилизатора 2, котла 5, установки водоподготовки 6, делителя потока 9 и теплового насоса 10 авторы не претендуют, так как они могут быть любой конструкции, известной из открытых источников и удовлетворяющей требованиям работоспособности данных элементов.The authors do not pretend to the design of the heat exchanger-utilizer 2, boiler 5, water treatment plant 6, flow divider 9 and heat pump 10, since they can be of any design known from open sources and satisfying the requirements for the operability of these elements.

Конструктивные элементы, технологические соединения, задвижки и обвязка элементов, не влияющие на работоспособность утилизатора тепла, на чертеже не показаны или показаны условно.Structural elements, process connections, valves and piping of elements that do not affect the performance of the heat exchanger are not shown in the drawing or are shown conditionally.

Утилизатор тепла дымовых газов работает следующим образом.The heat exchanger of flue gases works as follows.

Неподготовленная вода, необходимого для работы котла 5 объема, насосом 18 перекачивается на вход 7 теплообменника-утилизатора 2 и далее через теплообменник-утилизатор 2, делитель потока 9, тепловой насос 10 и линию входа 4 в установку водоподготовки 6. В установке водоподготовки 6 вода очищается и умягчается (освобождается от растворимых в воде гидрокарбонатов) и насосом 19 подается в паровой котел 5, где нагревается при сгорании горючего (попутный или природный газ, мазуто-воздушная смесь, уголь с окислителем и/или т.п.) до парообразного состояния. Из котла 5 пар подается по паропроводу 20 потребителям (например, для прогрева пластов при добыче высоковязкой смеси, обогрева цехов, домой и/или т.п. - не показаны). При сжигании горючего в котле 5 образуется дым (с температурой 120-240°С - варьируется от вида котла и применяемого горючего), который по дымоходу 1 отводится наружу через теплообменник-утилизатор 2. Теплообменник-утилизатор 2 на этапе конструирования подобран так, чтобы протекающая через него неподготовленная вода нагревалась до температуры, исключающей отложения солей внутри теплообменника-утилизатора 2, тем самым значительно увеличивая его межремонтный период и срок службы. При этом охлаждается и дым в теплообменнике-утилизаторе 2 до температуры ниже «точки росы» (практически температура дыма снижается до температуры окружающей среды). В результате образуется конденсат, содержащий воду и угольную кислоту, который отбирается из теплообменника-утилизатора 2 и вместе с частью потока неподготовленной воды из делителя потока 9 подается на вход насоса 11.Untreated water of the volume required for the operation of the boiler 5 is pumped by the pump 18 to the inlet 7 of the heat exchanger-heat exchanger 2 and then through the heat exchanger-heat exchanger 2, the flow divider 9, the heat pump 10 and the inlet line 4 to the water treatment plant 6. In the water treatment plant 6, the water is purified and softened (freed from water-soluble hydrocarbons) and pumped 19 into the steam boiler 5, where it heats up during the combustion of fuel (associated or natural gas, fuel-air mixture, coal with an oxidizer, and / or the like) to a vaporous state. From the boiler 5, steam is supplied through the steam line 20 to consumers (for example, for heating layers during the production of a high-viscosity mixture, heating workshops, home and / or the like - not shown). When fuel is burned in boiler 5, smoke is formed (with a temperature of 120-240 ° C - it varies from the type of boiler and the fuel used), which is discharged through the chimney 1 through the heat exchanger-heat exchanger 2. Heat exchanger-heat exchanger 2 at the design stage is selected so that the flowing through it, untreated water was heated to a temperature that excludes salt deposits inside the heat exchanger-utilizer 2, thereby significantly increasing its overhaul period and service life. At the same time, the smoke in the heat exchanger-utilizer 2 is also cooled to a temperature below the "dew point" (practically the temperature of the smoke is reduced to the ambient temperature). As a result, condensate is formed containing water and carbonic acid, which is taken from the heat exchanger-utilizer 2 and, together with a part of the stream of untreated water from the flow divider 9, is fed to the pump inlet 11.

Для обеспечения максимальной эффективности без «срывов потока» (захват выделяющегося воздуха из-за создающегося вакуума насосом 11, что может привести к его выходу из строя) на входе насоса 11 необходимо соблюдать следующее соответствие:To ensure maximum efficiency without "flow disruptions" (capture of the evolved air due to the created vacuum by pump 11, which can lead to its failure), the following correspondence must be observed at the inlet of pump 11:

Figure 00000002
[2]
Figure 00000002
[2]

где Qн - производительность насоса, м3/с;where Q n - pump capacity, m 3 / s;

qк - объем выделившегося конденсата за единицу времени, м3/с;q to - the volume of released condensate per unit of time, m 3 / s;

qв - объем части воды за единицу времени, направляемой с делителя потока 9, м3/с.q in - the volume of part of the water per unit time, directed from the flow divider 9, m 3 / s.

Как показала практика для исключения «срыва потока» на входе насоса 11 необходимо соблюдать следующее неравенство:As practice has shown, to avoid "stalling" at the inlet of pump 11, the following inequality must be observed:

Figure 00000003
, [3]
Figure 00000003
, [3]

где qк - объем выделившегося конденсата за единицу времени, м3/с;where q to - the volume of released condensate per unit of time, m 3 / s;

qв - объем части воды за единицу времени, направляемой с делителя потока 9, м3/с.q in - the volume of part of the water per unit time, directed from the flow divider 9, m 3 / s.

Для соблюдения условий [1] и [2] на выходах из теплообменника-утилизатора 2 и делителя потока 9 устанавливают соответствующие расходомеры 21 и 22, сигналы с которых подаются на блок управления 23. Блок управления 23 регулирует при помощи делителя потока 9: какую часть потока неподготовленной воды направить вместе с конденсатом на вход насоса 11.To comply with the conditions [1] and [2], at the outlets of the heat exchanger-waste heat exchanger 2 and the flow divider 9, the corresponding flow meters 21 and 22 are installed, the signals from which are sent to the control unit 23. The control unit 23 regulates by means of the flow divider 9: which part of the flow direct untreated water together with condensate to the pump inlet 11.

Нагретая в теплообменнике-утилизаторе 2 вода с его выхода 8 через делитель 9 подается в тепловой насос 10, где ее температура незначительно понижается (на 1-2°С), после чего в теплом виде (обычно температурой 25-35°С) линию входа 4 подается в установку водоподготовки 6. В результате облегчается очистка и умягчение воды в установке водоподготовки 6, что значительно экономит энергию, затрачиваемую на это.The water heated in the heat exchanger-utilizer 2 from its outlet 8 through the divider 9 is supplied to the heat pump 10, where its temperature slightly decreases (by 1-2 ° C), after which in a warm form (usually with a temperature of 25-35 ° C) the inlet line 4 is supplied to the water treatment plant 6. As a result, the purification and softening of water in the water treatment plant 6 is facilitated, which significantly saves the energy spent on this.

Насос 11 со скоростью не менее 2 м/с прокачивает смесь воды и конденсата в тепловом насосе 10, которая в нем за счет отбора тепла из неподготовленной воды нагревается до температуры образования нерастворимых воде солей (на практике до температуры 80-95°С), вместе с которыми смесь направляется в конденсатосборник 3. В конденсатосборнике 3 выделившиеся соли осаждаются на дне, откуда периодически по трубопроводу 16 отбирается в солесборник и далее на утилизацию, а выделившийся углекислый газ скапливается вверху, откуда отводом 17 отбирается на утилизацию. Очищенная от солей и углекислого газа смесь воды из конденсатосборника 3 поступает на выход 12, в котором ее pH измеряется датчиками pH воды 14, при несоответствии заявленным технологами параметра по кислотности датчиками pH воды 14 подают сигнал на дозаторы реагента 15, который добавляет реагент (водный раствор соды, кислоты, ингибитор коррозии и/или т.п.) в смесь для соответствующей регулировки ее pH. Горячая смесь воды и конденсата (обычно температурой 80±5°С) из конденсатосборника 3 через выход 12 соединяется с теплой водой (обычно температурой 30±5°С) в выходе 13 из установки водоподготовки 3, повышая общую температуру воды, подаваемую насосом 19 в котел 5. Тем самым снижая затраты на нагрев воды до парообразного состояния в котле 5.Pump 11 at a speed of at least 2 m / s pumps a mixture of water and condensate in the heat pump 10, which in it, due to the extraction of heat from untreated water, is heated to the temperature of formation of water-insoluble salts (in practice, to a temperature of 80-95 ° C), together with which the mixture is sent to the condensate collector 3. In the condensate collector 3, the released salts are deposited at the bottom, from where it is periodically taken through the pipeline 16 to the salt collector and further for disposal, and the released carbon dioxide accumulates at the top, from where the 17 is taken for disposal. The mixture of water purified from salts and carbon dioxide from the condensate collector 3 enters outlet 12, in which its pH is measured by pH sensors of water 14, if the acidity parameter declared by the technologists does not correspond to the pH sensors of water 14, a signal is sent to the reagent dispensers 15, which adds the reagent (aqueous solution soda, acid, corrosion inhibitor and / or the like) into the mixture to adjust its pH accordingly. A hot mixture of water and condensate (usually with a temperature of 80 ± 5 ° C) from the condensate collector 3 through outlet 12 is connected to warm water (usually with a temperature of 30 ± 5 ° C) at outlet 13 from the water treatment plant 3, increasing the total temperature of the water supplied by the pump 19 to boiler 5. Thus, reducing the cost of heating water to the vapor state in the boiler 5.

Как показала практика затраты установках на прогрев воды до парообразного состояния без использования утилизации тепла дымовых газов на 10-15% выше, чем при использовании предлагаемого утилизатора тепла. Так же по сравнению с установками, использующими утилизацию тепла для нагрева воды до парообразного состояния, но без применения теплового насоса затраты энергии, в том числе и горючего, на 3-5% выше, чем при использовании предлагаемого утилизатора тепла.As practice has shown, the costs of installations for heating water to a vaporous state without using heat recovery from flue gases is 10-15% higher than when using the proposed heat exchanger. Also, compared to installations using heat recovery to heat water to a vaporous state, but without using a heat pump, energy costs, including fuel, are 3-5% higher than when using the proposed heat exchanger.

Предлагаемый утилизатор тепла дымовых газов котла, позволяет нагревать тепловым насосом конденсат с водой, которые направляются на выход системы водоподготовки, что экономит энергию и горючее, при этом отделять карбонатов магния и кальция с последующим контролем pH воды.The proposed heat exchanger for boiler flue gases allows a heat pump to heat condensate with water, which are sent to the outlet of the water treatment system, which saves energy and fuel, while separating magnesium and calcium carbonates with subsequent control of water pH.

Claims (2)

1. Утилизатор тепла дымовых газов, включающий водяной теплообменник-утилизатор, сообщенный с конденсатосборником и линией входа парового котла, оснащенного на входе установкой водоподготовки, отличающийся тем, что вход теплообменника-утилизатора, предназначенного для нагрева потока неподготовленной воды до температуры ниже отложения солей – карбонатов кальция и магния, сообщен с источником неподготовленной воды, а выход - с входом установки водоподготовки через регулируемый делитель потока воды, обеспечивающий соединение части потока воды с конденсатом дымовых газов в пропорции как минимум три к одному, утилизатор содержит тепловой насос, обеспечивающий снижение температуры потока нагретой воды на 1–2°С и нагревание смеси воды и конденсата, перекачиваемой водяным насосом в тепловом насосе со скоростью не менее 2 м/с, до температуры образования солей – карбонатов кальция и магния перед вводом в конденсатосборник, выход которого соединен с выходом установки водоподготовки и оснащен датчиками pH воды и дозаторами реагента для его регулировки и исключения солеотложения в котле, а его низ – с солесборником, при этом конденсатосборник оснащен сверху отводом для углекислого газа.1. Utilizer of flue gas heat, including a water heat exchanger-utilizer, communicated with a condensate collector and an inlet line of a steam boiler, equipped at the inlet with a water treatment plant, characterized in that the inlet of a heat exchanger-utilizer designed to heat the stream of untreated water to a temperature below the deposition of salts - carbonates calcium and magnesium, communicated with the source of untreated water, and the outlet - with the inlet of the water treatment plant through an adjustable water flow divider, which ensures the connection of a part of the water flow with flue gas condensate in a ratio of at least three to one; water by 1–2 ° С and heating a mixture of water and condensate, pumped by a water pump in a heat pump at a speed of at least 2 m / s, to the temperature of salt formation - calcium and magnesium carbonates before entering the condensate collector, the outlet of which is connected to the outlet of the water treatment plant and is equipped with a sensor water pH gauges and reagent dispensers for its regulation and exclusion of salt deposition in the boiler, and its bottom - with a salt collector, while the condensate collector is equipped with a carbon dioxide outlet on top. 2. Утилизатор тепла дымовых газов по п. 1, отличающийся тем, что конденсатосборник и его обвязка покрыты теплоизоляционным материалом.2. The waste heat exchanger of flue gases according to claim 1, characterized in that the condensate collector and its piping are covered with heat-insulating material.
RU2020137053A 2020-11-11 2020-11-11 Flue gas heat recovery unit RU2747899C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020137053A RU2747899C1 (en) 2020-11-11 2020-11-11 Flue gas heat recovery unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020137053A RU2747899C1 (en) 2020-11-11 2020-11-11 Flue gas heat recovery unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2747899C1 true RU2747899C1 (en) 2021-05-17

Family

ID=75920009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020137053A RU2747899C1 (en) 2020-11-11 2020-11-11 Flue gas heat recovery unit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2747899C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU206706U1 (en) * 2021-05-21 2021-09-23 Майкл Робертович Мирошкин SLOT VENTILATION DIFFUSER

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1726898A1 (en) * 1989-11-20 1992-04-15 Проектный И Научно-Исследовательский Институт Мосгазниипроект Method and heat-using plant for fuel combustion
RU2032866C1 (en) * 1991-01-02 1995-04-10 Затуловский Владимир Иегудович Plant for utilization of heat of exhaust 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
RU2607118C2 (en) * 2015-02-16 2017-01-10 Евгений Глебович Шадек Method and system for deep heat recovery of boiler combustion products of thermal power plants
RU2700843C1 (en) * 2018-04-09 2019-09-23 Евгений Глебович Шадек Combined-cycle plant with deep waste gas heat recovery

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1726898A1 (en) * 1989-11-20 1992-04-15 Проектный И Научно-Исследовательский Институт Мосгазниипроект Method and heat-using plant for fuel combustion
RU2032866C1 (en) * 1991-01-02 1995-04-10 Затуловский Владимир Иегудович Plant for utilization of heat of exhaust 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
RU2607118C2 (en) * 2015-02-16 2017-01-10 Евгений Глебович Шадек Method and system for deep heat recovery of boiler combustion products of thermal power plants
RU2700843C1 (en) * 2018-04-09 2019-09-23 Евгений Глебович Шадек Combined-cycle plant with deep waste gas heat recovery

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU206706U1 (en) * 2021-05-21 2021-09-23 Майкл Робертович Мирошкин SLOT VENTILATION DIFFUSER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102183007A (en) Waste heat recovering system of boiler
CN103486603B (en) A kind of flue gas processing device and processing method
CN204254934U (en) A kind of heating system utilizing compression heat pump to realize the recovery of the residual heat from boiler fume degree of depth
CN102242647A (en) Waste heat power generation system of multiple glass kilns
CN111623337A (en) Natural circulation ferrosilicon exhaust-heat boiler circulation system
CN1814547A (en) Electric furnace method yellow phosphorus tail gas residual heat comprehensive balance utilizing system
CN104075332A (en) System and method for increasing comprehensive utilization rate of yellow phosphorus tail gas
RU2747899C1 (en) Flue gas heat recovery unit
CN1877212A (en) Gas heating stove
CN202012904U (en) Boiler waste heat recovery system
CN201764469U (en) Equipment for recycling flue gas waste heat of coke oven
CN205957742U (en) Burning furnace flue gas cooling system is forged to carbon element
CN205382137U (en) Double -boiler stove coarse coal gas cooling dust collector
CN104406144A (en) Double-medium waste heat boiler
CN105509083A (en) Flue gas waste heat recovery system for gas thermal equipment
CN201014767Y (en) Gas heating stove
CN201496991U (en) Split-type steam air pre-heater
CN203159420U (en) System for reducing corrosion to tail heating surface of glass melter waste heat boiler
CN103216932A (en) Fire tube type gas hot-water boiler
CN101556078A (en) Special heating medium furnace for oil field gathering and transportation pipeline
CN204569809U (en) Flue gases of cock oven residual heat using device
RU55932U1 (en) EVAPORATORY INSTALLATION OF A STEAM-GAS UNIT FOR DISPOSAL TYPE
CN218914996U (en) Condensate balance tank of steam air preheater
CN104048452A (en) Sectional type utilizing device for flue gas waste heat
RU112264U1 (en) STEAM GENERATION PLANT