RU2756150C1

RU2756150C1 - Integrated heat generating plant

Info

Publication number: RU2756150C1
Application number: RU2021110058A
Authority: RU
Inventors: Владимир Сергеевич Ежов; Сергей Викторович Семичев
Priority date: 2021-04-12
Filing date: 2021-04-12
Publication date: 2021-09-28

Abstract

FIELD: heat power engineering.

SUBSTANCE: present invention relates to heat power engineering and can be used as a heat generating plant for producing water vapor and heating mains water in heat supply systems. The expected result is achieved by a complex heat generating unit containing a contact steam generator consisting of a furnace body, inside which screen pipes are placed along an elliptical perimeter, connected to an upper elliptical collector equipped with a feed water outlet pipe and a lower elliptical collector equipped with a feed water inlet pipe connected to a feed pump, burners are axisymmetrically arranged inside the lower elliptical collector, the furnace body is connected to a convection flue in which a superheater is placed, the convection flue itself is connected from above to the receiving chamber of the ejector, the inlet pipe of which is connected to the feed water pipe, and the diffuser is connected to a cyclone, the steam outlet pipe of which is connected, in turn, to a superheater, the steam-gas mixture outlet pipe is connected to a rectangular body of a plate condenser consisting of a pyramidal steam-gas collector located from top to bottom, equipped with a steam-gas pipe connected from below to a heat exchange box, in which vertical heat exchange partitions are arranged, made of corrosion-resistant material, forming vertical steam-gas and horizontal water channels, and the steam-gas collector is connected through the steam-gas channels from top to bottom with a gas collector and a pyramidal bottom, equipped with a gas pipe, in front of which a drop-stopper and a condensate pipe are installed, respectively, and the water channels are connected to the bottom right and top left with inlet and outlet water collectors connected to the inlet and outlet pipes of mains water, respectively, the gas pipe is connected to the adsorber body, equipped with pipes for the inlet and outlet of the purified gas, pipes for the inlet and outlet of the washing water, and in the cavity of the adsorber from top to bottom there are a drop-stopper, a sprinkler connected to the inlet pipe of the washing water and, in a staggered order, perforated baskets filled with granular blast furnace slag, and the outlet pipe of the purified gases is connected to a high-pressure fan, the pressure pipe of which is equipped with a conical nozzle.

EFFECT: increase in the economic and environmental efficiency of a complex heat generating plant.

1 cl, 5 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано как теплогенерирующая установка для совместного получения водяного пара и нагрева сетевой воды в системах теплоснабжения.The proposed invention relates to heat power engineering and can be used as a heat generating unit for joint production of water vapor and heating network water in heat supply systems.

Известен контактный парогенератор, содержащий топку, состоящую из корпуса, внутри которого по окружности помещены экранные трубы, соединенные с верхним кольцевым коллектором, снабженным патрубком выхода питательной воды и нижним кольцевым коллектором, снабженным патрубком входа питательной воды, осесимметично которому устроена горелка, причем экранные трубы и корпус выгнуты таким образом, что полость образованная экранными трубами повторяет конфигурацию факела пламени, образующегося в результате горения топлива в горелке, эжектор, циклон и питательный насос, при этом топка соединена своим выходным отверстием, образованным кольцом верхнего коллектора с приемной камерой эжектора, диффузор которого соединен с тангенциальным патрубком циклона, патрубок выхода обратной воды которого соединен через трубопровод обратной воды, трубопровод питательной воды и питательный насос с патрубком входа питательной воды в нижний коллектор топки, а патрубок выхода горячей воды из верхнего коллектора соединен трубопроводом с соплом эжектора [Патент РФ № №2383815, МПК F 22 В 27/00, 2010].Known contact steam generator containing a furnace, consisting of a housing, inside which is placed around the circumference of the shield pipes connected to the upper annular collector, equipped with a feed water outlet pipe and a lower annular collector equipped with a feed water inlet pipe, the burner is arranged axially symmetrically, and the shield pipes and the body is bent in such a way that the cavity formed by the wall tubes repeats the configuration of the flame formed as a result of fuel combustion in the burner, the ejector, the cyclone and the feed pump, while the furnace is connected by its outlet, formed by the ring of the upper collector, with the intake chamber of the ejector, the diffuser of which is connected with a tangential cyclone branch pipe, the return water outlet of which is connected through the return water pipeline, the feed water pipeline and the feed pump with the feed water inlet branch pipe to the lower header of the furnace, and the hot water outlet from the upper header is connected not a pipeline with an ejector nozzle [RF Patent No. 2383815, IPC F 22 V 27/00, 2010].

Основными недостатками известного контактного парогенератора являются исполнение экранного пучка труб топки в виде одиночного факела, что создает опасность перегрева верхней зоны экранного пучка, снижает надежность и ограничивает производительность, необходимость для проведения процесса горения чистого водорода и кислорода, для чего требуется наличие источников этих компонентов, получение теплоносителя только в виде водяного пара, что ограничивает диапазон его использования, значительно увеличивает стоимость полученного теплоносителя и таким образом, снижает его эффективность.The main disadvantages of the known contact steam generator are the design of the screen bundle of furnace tubes in the form of a single torch, which creates the danger of overheating of the upper zone of the screen bundle, reduces reliability and limits productivity, the need for the combustion process of pure hydrogen and oxygen, which requires the presence of sources of these components, obtaining heat carrier only in the form of water vapor, which limits the range of its use, significantly increases the cost of the obtained heat carrier and thus reduces its efficiency.

Более близким к предлагаемому изобретению является комплексная котельная установка, содержащая контактный парогенератор, состоящий из корпуса топки, внутри которого по эллиптическому периметру помещены экранные трубы, соединенные с верхним эллиптическим коллектором, снабженным патрубком выхода питательной воды и нижним эллиптическим коллектором, снабженным патрубком входа питательной воды, соединенным с питательным насосом, внутри нижнего эллиптического коллектора осесимметрично ему расположены горелки, экранные трубы и корпус топки выгнуты таким образом, что нижняя зона полости образованная экранными трубами повторяет конфигурацию факела пламени, образующегося в результате горения топлива в горелках, а верхняя часть экранных труб и корпуса топки направлены вертикально вверх, эжектор, приемная камера которого соединена снизу с топкой, а диффузор соединен на выходе с циклоном, корпус которого снабжен входным тангенциальным патрубком, патрубками отвода парогазовой смеси и конденсата, соответственно, внутри которого помещена центральная труба, соединенная с патрубком выхода пара, причем патрубок отвода парогазовой смеси соединен с прямоугольным корпусом пластинчатого конденсатора, состоящего, из расположенных сверху–вниз пирамидального парогазового коллектора, снабженного парогазовым патрубком, соединенного снизу с теплообменным коробом, в котором устроены вертикальные теплообменные перегородки, выполненные из коррозионно-устойчивого материала, образующие вертикальные парогазовые и горизонтальные водные каналы, причем парогазовый коллектор соединен через паровые каналы сверху–вниз с газовым коллектором и пирамидальным днищем, снабженными газовым и конденсатным патрубками, а водные каналы соединены справа и слева с пирамидальными входным и выходным водяными коллекторами, соединенными с входным и выходным патрубками сетевой воды, газовый и конденсатный патрубки соединены с корпусом дегазатора, снабженного конденсатным патрубком, патрубком входа конденсата, патрубком входа влажного газа, соединенного с перфорированным распределителем, каплеотбойником и патрубком выхода очищенных газов, соединенным с вентилятором высокого давления, напорный патрубок которого снабжен коническим насадком [Патент РФ № №2705528, МПК F 22 В 27/00, 2019].Closer to the proposed invention is a complex boiler plant containing a contact steam generator, consisting of a furnace body, inside which, along an elliptical perimeter, screen pipes are placed, connected to an upper elliptical collector equipped with a feed water outlet pipe and a lower elliptical collector equipped with a feed water inlet pipe, connected to the feed pump, inside the lower elliptical collector axisymmetrically there are burners, the wall tubes and the furnace body are bent in such a way that the lower zone of the cavity formed by the wall tubes repeats the configuration of the flame formed as a result of fuel combustion in the burners, and the upper part of the wall tubes and the body the furnaces are directed vertically upward, the ejector, the receiving chamber of which is connected to the bottom of the furnace, and the diffuser is connected at the outlet to the cyclone, the body of which is equipped with an inlet tangential branch pipe, branch pipes for removing the vapor-gas mixture and condensate, soo correspondingly, inside which there is a central pipe connected to the steam outlet pipe, and the steam-gas mixture outlet pipe is connected to the rectangular body of the plate condenser, consisting of a pyramidal steam-gas collector located from top to bottom, equipped with a steam-gas pipe, connected from the bottom to the heat exchange box in which vertical heat exchange baffles made of corrosion-resistant material, forming vertical steam-gas and horizontal water channels, and the steam-gas collector is connected through steam channels from top to bottom with a gas collector and a pyramidal bottom equipped with gas and condensate pipes, and the water channels are connected to the right and left with pyramidal inlet and outlet water collectors connected to the inlet and outlet branch pipes of network water, gas and condensate branch pipes are connected to the degasser body equipped with a condensate branch pipe, condensate inlet branch pipe, inlet branch pipe and a wet gas connected to a perforated distributor, a droplet separator and a purified gas outlet pipe connected to a high-pressure fan, the discharge pipe of which is equipped with a conical nozzle [RF Patent No. 2705528, IPC F 22 V 27/00, 2019].

Основными недостатками известной комплексной котельной установки являются невозможность получения перегретого пара, обусловленное отсутствием пароперегревателя в парогенераторе, недостаточный температурный напор в пластинчатом конденсаторе, обусловленная перекрестным ходом теплоносителей в нем, наличие в уходящих дымовых газах существенного количества оксидов азота и оксидов углерода, обусловленное отсутствием установки очистки от этих примесей, что ограничивает диапазон использования полученного пара, снижает эффективность процесса конденсации, ухудшает экологические характеристики установки и, таким образом, снижает ее экономическую и экологическую эффективность.The main disadvantages of the known complex boiler plant are the impossibility of obtaining superheated steam, due to the absence of a superheater in the steam generator, insufficient temperature head in the plate condenser, due to the cross flow of coolants in it, the presence in the exhaust flue gases of a significant amount of nitrogen oxides and carbon oxides, due to the absence of a purification unit from these impurities, which limits the range of use of the obtained steam, reduces the efficiency of the condensation process, degrades the environmental characteristics of the installation and, thus, reduces its economic and environmental efficiency.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение экономической и экологической эффективности комплексной теплогенерирующей установки.The technical result of the proposed invention is to increase the economic and environmental efficiency of a complex heat generating plant.

Технический результат достигается комплексной теплогенерирующей установкой, содержащей контактный парогенератор, состоящий из корпуса топки, внутри которого по эллиптическому периметру помещены экранные трубы, соединенные с верхним эллиптическим коллектором, снабженным патрубком выхода питательной воды и нижним эллиптическим коллектором, снабженным патрубком входа питательной воды, соединенным с питательным насосом, внутри нижнего эллиптического коллектора осесимметрично ему расположены горелки, сверху корпус топки соединен с конвекционным газоходом, в котором размещен пароперегреватель, сам конвекционный газоход соединен сверху с приемной камерой эжектора, входной патрубок которого соединен с патрубком питательной воды, а диффузор соединен с циклоном, патрубок выхода пара которого соединен, в свою очередь, с пароперегревателем, патрубок отвода парогазовой смеси соединен с прямоугольным корпусом пластинчатого конденсатора, состоящего, из расположенных сверху–вниз пирамидального парогазового коллектора, снабженного парогазовым патрубком, соединенного снизу с теплообменным коробом, в котором устроены вертикальные теплообменные перегородки, выполненные из коррозионно-устойчивого материала, образующие вертикальные парогазовые и горизонтальные водные каналы, причем парогазовый коллектор соединен через парогазовые каналы сверху–вниз с газовым коллектором и пирамидальным днищем, снабженными газовым патрубком, перед которым установлен каплеотбойник и конденсатным патрубком, соответственно, а водные каналы соединены справа снизу и слева сверху с входным и выходным водяными коллекторами, соединенными с входным и выходным патрубками сетевой воды, соответственно, газовый патрубок соединен с корпусом адсорбера, снабженного патрубками входа и выхода очищенного газа, патрубками входа и выхода промывочной воды, причем в полости адсорбера сверху–вниз расположены каплеотбойник, ороситель, соединенный с патрубком входа промывочной воды и, в шахматном порядке, перфорированные корзины, заполненные гранулированным доменным шлаком, а патрубок выхода очищенных газов, соединен с вентилятором высокого давления, напорный патрубок которого снабжен коническим насадком. The technical result is achieved by a complex heat-generating unit containing a contact steam generator, consisting of a furnace body, inside of which, along an elliptical perimeter, screen pipes are placed, connected to an upper elliptical collector equipped with a feed water outlet pipe and a lower elliptical collector equipped with a feed water inlet pipe connected to the feed water the pump, inside the lower elliptical collector axisymmetrically there are burners, the top of the furnace body is connected to the convection flue in which the superheater is located, the convection flue itself is connected from above to the ejector chamber, the inlet pipe of which is connected to the feed water pipe, and the diffuser is connected to the cyclone, the pipe steam outlet of which is connected, in turn, with a superheater, the branch pipe for the outlet of the steam-gas mixture is connected to the rectangular body of the plate condenser, consisting of pyramidal steam-gas located from top to bottom new collector equipped with a steam-gas branch pipe connected from below to a heat-exchange box, in which vertical heat-exchange baffles are arranged, made of corrosion-resistant material, forming vertical steam-gas and horizontal water channels, and the steam-gas collector is connected through the steam-gas channels from top to bottom with a gas collector and a pyramidal bottom, equipped with a gas nozzle, in front of which a droplet separator and a condensate nozzle are installed, respectively, and the water channels are connected to the bottom right and top left with the inlet and outlet water headers connected to the supply water inlet and outlet nozzles, respectively, the gas nozzle is connected to the adsorber body, equipped with purified gas inlet and outlet nozzles, flushing water inlet and outlet nozzles, and in the adsorber cavity from top to bottom there are a droplet separator, a sprinkler connected to the flushing water inlet and, in staggered order, perforated baskets, filled with granular blast-furnace slag, and the purified gases outlet is connected to a high-pressure fan, the discharge branch of which is equipped with a conical nozzle.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемой комплексной теплогенерирующей установки (КТГУ), на фиг. 2–5 – разрезы пластинчатого конденсатора.FIG. 1 shows a schematic diagram of the proposed integrated heat generating plant (KTGU), Fig. 2–5 - sections of the plate condenser.

КТГУ содержит контактный парогенератор 1, состоящий из корпуса топки 2, внутри которого по эллиптическому периметру помещены экранные трубы 3, соединенные с верхним эллиптическим коллектором 4, снабженным патрубком выхода питательной воды 5 и нижним эллиптическим коллектором 6, снабженным патрубком входа питательной воды 7, соединенным с питательным насосом 8, внутри нижнего эллиптического коллектора 6 осесимметрично ему расположены горелки (на фиг. 1–5 не показаны), сверху корпус топки 2 соединен с конвекционным газоходом 9, в котором размещен пароперегреватель 10, сам конвекционный газоход 9 соединен сверху с эжектором 11, состоящим из приемной камеры 12 с патрубком 13 и соплом 14, соединенными с патрубком выхода питательной воды 5, смесительной камеры 15 и диффузора 16, приемная камера 12 эжектора 11 соединена снизу с топкой 2 через конвекционный газоход 9, а диффузор 16 с циклоном 17, корпус которого снабжен входным тангенциальным патрубком 18, патрубками отвода парогазовой смеси 19 и конденсата 20, соответственно, внутри которого помещена центральная труба 21, соединенная с патрубком выхода пара 22, соединенного, в свою очередь, с пароперегревателем 10, причем патрубок отвода парогазовой смеси 19 соединен с прямоугольным корпусом пластинчатого конденсатора 23, состоящего, из расположенных сверху–вниз пирамидального парогазового коллектора 24, снабженного парогазовым патрубком 25, соединенного снизу с теплообменным коробом 26, в котором устроены вертикальные теплообменные перегородки 27, выполненные из коррозионно-устойчивого материала (например, из армированного малощелочного стекла), образующие вертикальные парогазовые 28 и горизонтальные водные каналы 29, причем парогазовый коллектор 24 соединен через парогазовые каналы 28 сверху–вниз с газовым коллектором 30 и пирамидальным днищем 31, снабженными газовым патрубком 32, перед которым установлен каплеотбойник 33 и конденсатным патрубком 34, соответственно, а водные каналы 29 соединены справа снизу и слева сверху с входным и выходным водяными коллекторами 35 и 36, соединенными с входным и выходным патрубками сетевой воды 37 и 38, соответственно, газовый патрубок 32 соединен с корпусом адсорбера 39, снабженного патрубками входа и выхода очищенного газа 40 и 41, патрубками входа и выхода промывочной воды 42 и 43, причем в полости адсорбера сверху–вниз расположены каплеотбойник 44, ороситель 45, соединенный с патрубком входа промывочной воды 42 и в шахматном порядке перфорированные корзины 46, заполненные гранулированным доменным шлаком 47, а патрубок выхода очищенных газов 41, соединен с вентилятором высокого давления 48, напорный патрубок которого снабжен коническим насадком 49. KTGU contains a contact steam generator 1, consisting of a furnace body 2, inside which, along the elliptical perimeter, there are screen pipes 3 connected to the upper elliptical collector 4, equipped with a feed water outlet 5 and a lower elliptical collector 6, equipped with a feed water inlet 7 connected to feed pump 8, inside the lower elliptical manifold 6 there are axisymmetric burners (not shown in Figs. 1-5), the top of the furnace body 2 is connected to the convection flue 9, in which the superheater 10 is located, the convection flue 9 itself is connected from above to the ejector 11, consisting of a receiving chamber 12 with a nozzle 13 and a nozzle 14 connected to a feed water outlet 5, a mixing chamber 15 and a diffuser 16, a receiving chamber 12 of an ejector 11 is connected from below to a furnace 2 through a convection flue 9, and a diffuser 16 with a cyclone 17, a housing which is equipped with an inlet tangential branch pipe 18, branch pipes for the removal of the steam-gas mixture 1 9 and condensate 20, respectively, inside which is placed the central pipe 21, connected to the steam outlet 22 connected in turn to the superheater 10, and the steam-gas mixture outlet 19 is connected to the rectangular body of the plate condenser 23, consisting of located on top - down the pyramidal steam-gas collector 24, equipped with a steam-gas branch pipe 25, connected from the bottom with a heat exchange box 26, in which vertical heat exchange baffles 27 are arranged, made of corrosion-resistant material (for example, from reinforced low-alkali glass), forming vertical steam-gas 28 and horizontal water channels 29, moreover, the steam-gas collector 24 is connected through the steam-gas channels 28 from top to bottom with the gas collector 30 and the pyramidal bottom 31, equipped with a gas pipe 32, in front of which a droplet separator 33 and a condensate pipe 34 are installed, respectively, and the water channels 29 are connected to the right below and to the left above y with inlet and outlet water headers 35 and 36, connected to the inlet and outlet pipes of the network water 37 and 38, respectively, the gas pipe 32 is connected to the adsorber body 39, equipped with the inlet and outlet pipes of the cleaned gas 40 and 41, the inlet and outlet pipes of the flushing water 42 and 43, and in the cavity of the adsorber from top to bottom there are a droplet separator 44, a sprinkler 45 connected to the inlet of flushing water 42 and staggered perforated baskets 46 filled with granular blast furnace slag 47, and the outlet of purified gases 41 is connected to a fan high pressure 48, the discharge pipe of which is equipped with a conical nozzle 49.

КТГУ работает следующим образом. Питательный насос 8, создающий высокое давление Р₁, через патрубок 7 и нижний эллиптический коллектор 6 подает питательную воду в экранные трубы 3, которые равномерно обогреваются от факелов из горелок (на фиг. 1–5 не показаны) Из экранных труб вода, нагретая до температуры кипения, поступает в верхний эллиптический коллектор 4, откуда через патрубок 5 и соединенный с ним патрубок 13 эжектора 11, из сопла 14 струя питательной воды, нагретая до температуры кипения Т₁ при давлении Р₁ с большой скоростью, попадает в смесительную камеру 14, создавая в приемной камере 11 разрежение. В результате созданного разрежения продукты сгорания топлива (например, полученные при сгорании природного газа или мазута: оксиды углерода, оксиды азота, пары воды) при давлении Р₀и высокой температуре Т_Т из топки 2 попадают в приемную камеру 11 и далее в смесительную камеру 14. В смесительной камере 14 давление воды снижается от Р₁ до Р₂, а давление дымовых газов, наоборот, повышается от Р₀ до Р₂, питательная вода смешивается и контактирует с продуктами сгорания из топки 2, интенсивно испаряясь, в результате снижения давления до Р₂ и скоростного теплообмена с продуктами сгорания, а образовавшаяся парогазовая смесь при давлении Р₂ и температуре Т₂ поступает в диффузор 16. В диффузоре 15 динамическое давление струи пара трансформируется в статическое, в результате чего давление паровоздушной смеси на выходе из диффузора 15 поднимается от Р₂ до Р₃, величина которого несколько меньше, чем Р₁, но значительно больше чем Р₂ и Р₀ [В. В. Харитонов и др. Вторичные теплоэнергоресурсы и охрана окружающей среды. – Минск: Выш. школа, 1988, с. 68]. Полученная парогазовая смесь через тангенциальный патрубок 18 поступает в циклон 17, где в результате вращения и воздействия центробежных сил на парогазовую смесь происходит ее деление на практически чистый насыщенный водяной пар с давлением Р_п и температурой Т_п, собирающийся в верхней и средней зонах полости корпуса циклона 17, парогазовую смесь, которая за счет большей плотности составляющих ее газов собирается в нижней зоне полости корпуса циклона 17 и конденсат, который стекает в поддон циклона 17. В соответствии с этим водяной пар отбирается через центральную трубу 21 из патрубка 22 и поступает в пароперегреватель 10, из конденсатного патрубка 20 отводится конденсат на ХВО, а из патрубка 19 выводится парогазовая смесь в пластинчатый конденсатор 23, выполненный из коррозионно-устойчивого материала. В конденсаторе 23 парогазовая смесь, перемещаясь сверху–вниз, отдает тепло при конденсации водяных паров, охлаждаясь при нагреве через перегородки 27 обратной сетевой водой, движущейся снизу–вверх в противотоке, которая через патрубок 38 подается потребителю. Одновременно, в конденсаторе 23 при конденсации паров воды, снижении температуры и давления парогазовой смеси от Т₂ и Р₃ до Т_Ки Р_К (температура Т_К ниже точки росы) происходит окисление монооксидов азота до диоксидов и поглощение диоксидов азота и частично диоксида углерода образовавшимся конденсатом. При этом несконденсировавшиеся газы из парогазовой смеси (N₂, СО₂ и др.), в результате своей большей плотности по сравнению с парами воды, собираются в газовом коллекторе 30, откуда проходя через каплеотбойник 33, газ очищается от капель конденсата и через патрубки 32 и 40 поступает в адсорбер 39, а образовавшийся конденсат, насыщенный кислыми компонентами, стекает в поддон 31, откуда через патрубок 34 подается на ХВО. В адсорбере 39 газ проходит поочередно через перфорированные корзины 46, заполненные гранулированным доменным шлаком 47, в которых за счет основных свойств доменного шлака, происходит адсорбция его компонентов, которые обладают кислыми свойствами (оксиды азота, оксиды углерода, оксиды серы), в результате чего газ очищается от вредных примесей, далее освобождается от уносимых капель конденсата в каплеотбойнике 44 и через патрубок 41 с давлением Р₄ близким к атмосферному поступают на всас вентилятора высокого давления 48, снабженного коническим насадком 49 и расположенного на верхней отметке (например, на крыше котельной). Из вентилятора 48 очищенные и охлажденные дымовые газы с давлением Р_В и температурой Т₄ через конический насадок 49 выбрасываются в виде факела в атмосферу. Параллельно этому процессу насыщенный водяной пар с давлением Р_п и температурой Т_п из циклона 17 поступает в пароперегреватель 10, где происходит его нагрев до температуры Т_пп значительно более высокой, чем Т_п, после чего перегретый пар подается потребителю. KTGU works as follows. The feed pump 8, which creates high pressure P ₁ , through the nozzle 7 and the lower elliptical collector 6, supplies feed water to the wall tubes 3, which are evenly heated from the torches from the burners (not shown in Figs. 1-5). From the wall tubes, water heated to boiling point, enters the upper elliptical collector 4, from where through the nozzle 5 and the nozzle 13 of the ejector 11 connected to it, from the nozzle 14 a stream of feed water, heated to the boiling point T ₁ at a pressure P ₁ at a high speed, enters the mixing chamber 14, creating a vacuum in the receiving chamber 11. As a result of the created vacuum, fuel combustion products (for example, obtained during the combustion of natural gas or fuel oil: carbon oxides, nitrogen oxides, water vapor) at a pressure P ₀ and a high temperature T _T from the furnace 2 enter the receiving chamber 11 and then into the mixing chamber 14 . In the mixing chamber 14, the water pressure decreases from P ₁ to P ₂ , and the pressure of the flue gases, on the contrary, increases from P ₀ to P ₂ , the feed water mixes and contacts the combustion products from the furnace 2, intensively evaporating, as a result of the pressure drop to P ₂ and the speed of heat exchange with the combustion products and the formed vapor-gas mixture at pressure P and temperature T ₂ ₂ enters the diffuser 16. The diffuser 15 the dynamic pressure of the jet of steam is transformed into static, whereby the pressure of the vapor-air mixture at the outlet of the diffuser 15 ascends from P ₂ to P ₃ , the value of which is somewhat less than P ₁ , but much more than P ₂ and P ₀ [B. V. Kharitonov et al. Secondary heat and power resources and environmental protection. - Minsk: Vysh. school, 1988, p. 68]. The resulting vapor-gas mixture through the tangential branch pipe 18 enters the cyclone 17, where, as a result of rotation and the action of centrifugal forces on the vapor-gas mixture, it is divided into practically pure saturated water vapor with pressure P _p and temperature T _p , which collects in the upper and middle zones of the cyclone body cavity 17, the steam-gas mixture, which, due to the higher density of its constituent gases, is collected in the lower zone of the cavity of the cyclone body 17 and condensate that flows into the cyclone pan 17. In accordance with this, water vapor is taken through the central pipe 21 from the branch pipe 22 and enters the superheater 10 , condensate is discharged from the condensate branch pipe 20 to the HVO, and from the branch pipe 19 the vapor-gas mixture is withdrawn into the plate condenser 23, made of corrosion-resistant material. In the condenser 23, the vapor-gas mixture, moving from top to bottom, gives off heat during the condensation of water vapor, cooling when heated through the partitions 27 by return network water moving from bottom to top in a counterflow, which is supplied to the consumer through the branch pipe 38. At the same time, in the condenser 23 during the condensation of water vapor, a decrease in the temperature and pressure of the vapor-gas mixture from T ₂ and P ₃ to T _K and P _K (the temperature T _{K is} below the dew point), nitrogen monoxides are oxidized to dioxides and nitrogen dioxides and partially carbon dioxide are absorbed the resulting condensation. In this case, non-condensed gases from the vapor-gas mixture (N ₂ , CO ₂ , etc.), as a result of their higher density compared to water vapor, are collected in the gas collector 30, from where, passing through the droplet separator 33, the gas is cleaned of condensate drops and through the pipes 32 and 40 enters the adsorber 39, and the resulting condensate, saturated with acidic components, flows into the sump 31, from where it is fed to the HVO through the branch pipe 34. In adsorber 39, the gas passes alternately through perforated baskets 46 filled with granular blast-furnace slag 47, in which, due to the basic properties of blast-furnace slag, adsorption of its components takes place, which have acidic properties (nitrogen oxides, carbon oxides, sulfur oxides), as a result of which the gas It is cleaned of harmful impurities, then it is freed from the carried away condensate drops in the droplet separator 44 and through the branch pipe 41 with a pressure P ₄ close to atmospheric they are fed to the suction of a high-pressure fan 48, equipped with a conical nozzle 49 and located at the upper mark (for example, on the roof of the boiler room). From the fan 48 cleaned and cooled flue gases with pressure Р _В and temperature Т ₄ are thrown out in the form of a torch into the atmosphere through the conical nozzle 49. Parallel to this process, saturated water vapor with pressure P _p and temperature T _p from cyclone 17 enters the superheater 10, where it is heated to a temperature T _{p p} significantly higher than T _p , after which the superheated steam is supplied to the consumer.

При падении активности адсорбента–гранулированного доменного шлака 47 его подвергают регенерации, которую осуществляют по мере необходимости. Процесс регенерации заключается в очистке поверхности и пор гранул шлака 47 от мелкодисперсных частиц и адсорбированных молекул вредных примесей и осуществляется путем их промывки промывочной водой (или очищенным конденсатом) из оросителя 45. Обратная промывочная вода, насыщенная кислотными компонентами и СО₂, выводится из адсорбера 39 через патрубок выхода промывочной воды 43, откуда подается на ХВО. При механическом износе гранул шлака 47 его заменяют на свежий. Периодичность и продолжительность промывки, время замены адсорбента определяются опытным путем.When the activity of the adsorbent-granulated blast-furnace slag 47 drops, it is subjected to regeneration, which is carried out as needed. The regeneration process consists in cleaning the surface and pores of slag granules 47 from fine particles and adsorbed molecules of harmful impurities and is carried out by washing them with flushing water (or purified condensate) from the sprinkler 45. Backwash water saturated with acid components and CO ₂ is removed from the adsorber 39 through the outlet pipe of flushing water 43, from where it is fed to the water treatment plant. In case of mechanical wear of the slag granules 47, it is replaced with a fresh one. The frequency and duration of flushing, the time for replacing the adsorbent are determined empirically.

Количество и параметры пара, получаемого в контактном парогенераторе 1 с учетом его перегрева в пароперегревателе 10, сетевой воды нагреваемой в пластинчатом конденсаторе 23, степень очистки дымовых газов после адсорбера 39 зависят от вида топлива, количества и давления воды на выходе из сопла 14, создаваемого питательным насосом 8, теплопроизводительности и количества горелок (на фиг. 1–5 не показаны, площади поверхности экранных труб 2, теплового напряжения в топке 2, технологических параметров эжектора 11 и циклона 17. Так как в эжекторе 11 происходит смешение газообразных продуктов сгорания с питательной водой, в них присутствуют пары питательной воды и пары воды, образовавшейся при сжигании топлива. Поэтому при конденсации образовавшейся парогазовой смеси в конденсаторе 23 при противоточном движении парогазовой смеси и сетевой воды увеличивается температурный напор, интенсифицируется процесс теплопередачи [А. А. Щукин и др. Теплотехника – М.: Металлургия, 1973, с. 203]. В результате вышеперечисленных факторов образуется количество конденсата большее, чем поступило питательной воды на величину конденсата от паров воды, образовавшейся при сжигании топлива, что обеспечивает повышение КПД, создает замкнутый цикл водоснабжения КТГУ и снижает выбросы вредных компонентов и парниковых газов в атмосферу. Кроме того, использование доменного шлака в качестве адсорбента для очистки дымовых газов позволяет значительно снизить выбросы вредных веществ в атмосферу при минимальных затратах на процесс очистки. Сам гранулированный доменный шлак представляет собой мелкозернистый материал в виде пористых стекловидных или кристаллических гранул со средним размером (2-8) и более мм. Плотность шлака, в зависимости от состава, составляет 2,8-3,0 г/см³, твёрдость зёрен 5-8 кгс/см². Химический состав шлака, в зависимости от состава исходной руды и вида выплавляемого чугуна, изменяется в широких пределах: СаО – 30-49%; АL₂О₃ – 4,5-20%; SiO₂ – 33-44%; Fe₂O₃ – 0.3-0.8%; MgO – 1.5-15%; MnO – 0.3-3.0%. Основные характеристики доменного шлака: пористость, основность, гидравлические свойства, активность [ГОСТ 3476-74 Шлаки доменные и электротермофосфатные гранулированные для производства цементов. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 1976. - с.5]. Так как удаляемые из дымовых газов вредные примеси (NO_x, CO_х и пр.) имеют кислые свойства, для процесса очистки дымовых газов используется доменный шлак с модулем основности М>1. The amount and parameters of steam obtained in the contact steam generator 1, taking into account its overheating in the superheater 10, the network water heated in the plate condenser 23, the degree of purification of flue gases after the adsorber 39 depend on the type of fuel, the amount and pressure of water at the outlet of the nozzle 14 created by the feed water. pump 8, heat output and the number of burners (not shown in Figs. 1-5, the surface area of the wall tubes 2, the thermal voltage in the furnace 2, the technological parameters of the ejector 11 and the cyclone 17. Since in the ejector 11 there is a mixing of gaseous combustion products with feed water , they contain a vapor of feed water and a vapor of water formed during the combustion of fuel. Therefore, when the formed vapor-gas mixture condenses in the condenser 23 during the counter-current movement of the vapor-gas mixture and network water, the temperature head increases, the heat transfer process is intensified [A. A. Shchukin and others. - M .: metallurgy, 1973, p. 203]. Those of the above factors, the amount of condensate is formed greater than the amount of feed water supplied by the amount of condensate from water vapor formed during fuel combustion, which provides an increase in efficiency, creates a closed water supply cycle for KTGU and reduces emissions of harmful components and greenhouse gases into the atmosphere. In addition, the use of blast-furnace slag as an adsorbent for cleaning flue gases can significantly reduce emissions of harmful substances into the atmosphere with minimal costs for the cleaning process. The granulated blast-furnace slag itself is a fine-grained material in the form of porous glassy or crystalline granules with an average size (2-8) and more mm. The density of the slag, depending on the composition, is 2.8-3.0 g / cm ³ , the hardness of the grains is 5-8 kgf / cm ² . The chemical composition of the slag, depending on the composition of the original ore and the type of cast iron, varies within wide limits: CaO - 30-49%; AL ₂ O ₃ - 4.5-20%; SiO ₂ - 33-44%; Fe ₂ O ₃ - 0.3-0.8%; MgO - 1.5-15%; MnO - 0.3-3.0%. The main characteristics of blast furnace slag: porosity, basicity, hydraulic properties, activity [GOST 3476-74 Blast furnace and electrothermophosphate granulated slags for the production of cements. - M .: IPK Publishing house of standards, 1976. - p.5]. Since the harmful impurities (NO _x , CO _x , etc.) removed from the flue gases have acidic properties, blast-furnace slag with a basicity modulus M> 1 is used for the flue gas cleaning process.

Таким образом, предлагаемая комплексная теплогенерирующая установка обеспечивает получение пара и горячей воды без хвостовых поверхностей и дымовой трубы с использованием технологических и конструктивных преимуществ конструкции контактного парогенератора с пароперегревателем, эжектора и циклона, для очистки продуктов сгорания от вредных компонентов в качестве адсорбента гранулированного доменного шлака и автономной подпиткой водоснабжения, что увеличивает ее экономическую и экологическую эффективность.Thus, the proposed integrated heat-generating unit provides for the production of steam and hot water without tail surfaces and a chimney using the technological and design advantages of the design of a contact steam generator with a superheater, an ejector and a cyclone, for cleaning combustion products from harmful components as an adsorbent of granular blast-furnace slag and autonomous replenishment of water supply, which increases its economic and environmental efficiency.

Claims

A complex heat-generating unit containing a contact steam generator, consisting of a furnace body, inside which, along an elliptical perimeter, screen pipes are placed, connected to an upper elliptical collector equipped with a feed water outlet pipe and a lower elliptical collector equipped with a feed water inlet pipe connected to a feed pump, inside of the lower elliptical collector axisymmetrically there are burners, on top of the furnace body is connected to the receiving chamber of the ejector, the diffuser of which is connected to the cyclone; bottom with a heat exchange box, in which vertical heat exchange baffles are arranged, made of corrosion-resistant material, forming vertical steam-gas and horizontal water channels l, and the steam-gas collector is connected through the steam-gas channels from top to bottom with the gas collector and the pyramidal bottom, equipped with a gas pipe and a condensate pipe, respectively, and the water channels are connected to the right and left with the inlet and outlet water collectors connected to the inlet and outlet pipes of network water , a high-pressure fan, the discharge pipe of which is equipped with a conical nozzle, characterized in that the top of the furnace housing of the contact steam generator is connected to the convection flue, in which the superheater is located, connected to the steam outlet of the cyclone, the convection flue itself is connected from above to the receiving chamber of the ejector, in a plate condenser in front of the gas outlet in the gas manifold there is a droplet separator, and the inlet and outlet water headers are located on the bottom right and top left of the heat exchange box, the gas manifold gas branch pipe is connected to the adsorber body equipped with inlet and outlet nozzles yes, purified gas, flushing water inlet and outlet pipes, and in the adsorber cavity from top to bottom there are a droplet separator, a sprinkler connected to the flushing water inlet pipe and, in a staggered manner, perforated baskets filled with granular blast furnace slag, and the purified gases outlet is connected to high pressure fan.