SU1630685A1 - Агрокомплекс-утилизатор теплоты газотурбинных установок - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сельскому хоз йству, а именно к установкам дл  выращивани  растений в искусственных услови х с тепловлажной обработкой воздушной среды от газокомпрессорных станций. Цель изобретени  - повышение эффективности работы за счет более полного использовани  тепловой энергии. Повышение эффектив

Description

Изобретение относитс  к сельскому хоз йству, а именно к установкам дл  выращивани  растений в искусственных услови х с тепловлажной обработкой воздушной среды от газокомпрессорных станций.

Цель изобретени  - повышение эффективности работы за счет более полного использовани  тепловой энергии.

На фиг . 1 представлена функциональ на  схема агрокомплекса-утилизатора теплоты выхлопных газовjна фиг.2 - коллектор-теплообменник выхлопных газов , общий вид; на фиг.З - то же, вид сверху; на фиг.4 - сечение А-А на фиг.З; на фиг.5 - сечение В-Б на фиг.З; на фиг.6 - сечение В-В на фиг,3.

Агрокомплекс-утшшзатор теплоты (фиг.1) включает систему отвода выхлопных газов турбин 1 низкого давлени  с компрессором 2 и охладителем- подогревателем воздухозаборного устройства 3, тепловой насос 4 абсорбционного типа с нагнетател ми циркул ционных контуров охлажденной 5, охлаждающей 6 и греющей 7 воды, секционированные теплицы 8 с коллекторной системой 9 теплохладоснабжени  и воздуховодами 10 системы воздуганого отоплени , башенную теплицу 11 с выт жным каналом 12, в котором расположены три ступени аппаратов 13-15 обора теплоты, включенные соответственно в контуры греющей, охлаждающей и охлаждаемой воды теплового насоса. Вод ной аккумул тор 16 разделен перегородкой 17 с регулируемой теплопроводностью на собственно теплоак

5

5

Q

0

45

50

55

кумул тор 18 и верхние бассейны 19 (плавательный) и 20 (дл  разведени  рыбы) с трансформируемыми перекрыти ми 21 из теплоизол ционного материала . Коллектор-теплообменник 22 выхлопных газов с воздухозаборными устройствами 23 и нагнетателем 24 содержит дополнительно (фиг.2 и 3) обособленные каналы 25, присоединенные к отдельным газотурбинным установкам 26-28. Каналы (фиг.4-6) образованы перегородками 29 из испарительных участков модулей тепловых труб, конденсационные участки 30 которых выведены в воздушный канал 31 с воздухозаборными устройствами 23 и нагнетателем 24 (фиг.1), соединенным с возможностью переключени  с воздуховодами 10 системы обогрева теплиц и твердотельным или термохимическим теплсаккумул тором 32 с теплоаккуму- лирующим материалом 33, а также с сушильной установкой 34 сельскохоз йственного назначени . В систему охлаждающей воды присоедин етс  суха  градирн  35 под окультуренным участком открытого грунта.

Функционирует агрокомплекс-утилиза- тор теплоты следующим образом.

В холодный и переходные периоды года (фиг.1) при работе газотурбинных установок 25-28 выхлопные газы из турбин 1 низкого давлени  с температурой 400-520°С при избыточном давлении поступают в обособленные каналы 25 коллектора-теплообменника 22 выхлопных газов. Явна  теплота гор чих газов преимущественно за счет радиаци- онного теплообмена передаетс  пе 1630685

ваетс  в атмосферу или подаетс  к | воэдухозаборным устройствам 23 дл  повторного нагрева. Выхлопные газы в выт жном канапе смывают аппараты 13 и 14 отбора теплоты и нагревают греющую воду теплового насоса 4 от 100 до 150°С и охлаждающую воду от 45 до 95°С. Гор ча  вода при 95°С поступает

8

теплоты станции коллекторной систе мой вод ного отоплени  и охлаждени теплиц и системой вод ного охлажде ни  технологического оборудовани , систему вентил ции и систему возду ного отоплени  теплиц, совмещенную с нагнетателем, отличающи с   тем, что, с целью повышени  э

в вод ной теплоаккумул тор 18 дл  егоfo Фективности работы за счет более

полного использовани  тепловой эне гии, агрокомплекс-утилизатор снабж коллектором-теплообменником выхлоп газов и воздуха, сушильной установ сельскохоз йственного назначени ,с хой градирней дл  расположени  под участком открытого грунта, системо термоаккумул торов, соответствующи переключател ми и охладителем-подо гревателем воздухозаборного устрой ства, при этом вводы теплообменник выхлопных газов и воздуха присоеди нены к устройствам отвода гор чих хлопных газов, а его общий выход н посредственно сообщен с выт жным к налом башенной теплицы, в котором последовательно по ходу перемещени выхлопных газов размещены три ступ ни теплоутилизатора, включенные со ветственно в контуры греющей, охла дающей и охлаждаемой воды абсорбци ного теплового насоса, причем конт охлаждаемой воды посредством перво переключател  св зан со ступенью т лоутилизатора, коллекторной систем вод ного отоплени  и охлаждени  те лиц и охладителем воздухозаборного устройства, при этом контур охлажд щей воды посредством второго перек чател  св зан с коллекторной систе вод ного отоплени  и охлаждени  те лиц, нагревателем воздухозаборного устройства, системой термоаккумул  ров и сухой градирней: дл  располо ни  открытого грунта.

зар дки и подогрева воды в бассейнах 19 и 20 через перегородку 17 (каналы заполнены воздухом). В случае необходимости гор ча  вода может подаватьс  и в вод ные радиаторы сушильной установки 34. Охлажденна  в тепловом насосе 4 вода при 3-12СС подаетс  нагнетателем 5 в коллекторную систему 9 холодоснабжени  секционированных теплиц 8,башенной теплицы 11 и в охладитель 3 дл  охлаждени  воздуха, всасываемого в компрессор, и повышени  КПД газотурбинной установки 1 в летний период года.

Изобретение позвол ет осуществить глубокую (до 50-55%) утилизацию теплоты выхлопных газов газотурбинных установок в холодный, переходный и теплый периоды года, а также комплексно использовать эту теплоту дл  теплохладоснабжени  секционированных и башенной теплиц (повысить урожайность в них на 35-45%), нагрева и охлаждени  воздуха, всасываемого компрессором газотурбинной установки (обеспечить ее работу при номинальном режиме), дл  подогревани  корнеобитаемого сло  окультуренного участка открытого, грунта (получение двух урожаев в год), термической обработки сельскохоз йственной продукции независимо от погодных условий , а также обеспечить надежность комбинированной системы водовоздушно го отоплени  теплиц за счет аккумулировани  тепловой энергии.

Claims (4)

1. Агрокомплекс-утилизатор теплоты газотурбинных установок газокомпрессорной станции, включающий секционные теплицы, башенную теплицу с выт жным каналом, устройство отвода гор чих выхлопных газов, абсорбционный тепловой насос с циркул ционными контурами греющей, охлаждающей и охлаждаемой воды,св заиными соответственно с источником -сбросной

8

теплоты станции коллекторной системой вод ного отоплени  и охлаждени  теплиц и системой вод ного охлажде- ни  технологического оборудовани , систему вентил ции и систему воздушного отоплени  теплиц, совмещенную с нагнетателем, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  эфФективности работы за счет более

полного использовани  тепловой энергии , агрокомплекс-утилизатор снабжен коллектором-теплообменником выхлопных газов и воздуха, сушильной установкой сельскохоз йственного назначени ,сухой градирней дл  расположени  под участком открытого грунта, системой термоаккумул торов, соответствующими переключател ми и охладителем-подогревателем воздухозаборного устройства , при этом вводы теплообменника выхлопных газов и воздуха присоединены к устройствам отвода гор чих выхлопных газов, а его общий выход непосредственно сообщен с выт жным каналом башенной теплицы, в котором последовательно по ходу перемещени  выхлопных газов размещены три ступени теплоутилизатора, включенные соответственно в контуры греющей, охлаждающей и охлаждаемой воды абсорбционного теплового насоса, причем контур охлаждаемой воды посредством первого переключател  св зан со ступенью теплоутилизатора , коллекторной системой вод ного отоплени  и охлаждени  теплиц и охладителем воздухозаборного устройства, при этом контур охлаждающей воды посредством второго переключател  св зан с коллекторной системой вод ного отоплени  и охлаждени  теплиц , нагревателем воздухозаборного устройства, системой термоаккумул торов и сухой градирней: дл  расположени  открытого грунта.

2.Агрокомплекс-утилизатор по п.1, отличающийс  тем, что система термоаккумул торов выполнена

в виде вод ного термоаккумул тора и твердотельного или термохимического аккумул тора.

3.Агрокомплекс-утилизатор по пп.1 и 2, отличающийс  тем, что коллектор-теплообменник выхлопных газов и воздуха включает каналы дл  отдельных газотурбинных установок в компрессорной станции, образованные перегородками, выполненнырегородкам 29, представл ющим собой испарительные участки тепловых модулей тепловых труб, За счет фазового превращени  теплоносител  в тепловых трубах теплота передаетс  оребренным конденсационным участкам 30 и далее потоку воздуха, всасываемому через устройства 23. Воздух нагреваетс  до 35-60°С и нагнетателем 24 подаетс  из воздушного канала 31 в систему 10 воздушного отоплени  секционированных 8 и башенной 11 теплиц. Предварительно охлажденные в коллекторе-теплообменнике 22 выхлопные газы поступают в выт жной канал 12 башенной теплицы 11 и за счет естественной т ги или разрежени , создаваемого вентил тором, устанавлива- - емом в верхней части башни, омывают три ступени аппаратов 13, 14 и 15 отбора теплоты, а затем охлажденные удал ютс  из выт жного канала, Аппа- .раты 13 и 15 отбора теплоты включены в циркул ционные контуры греющей 7 и охлаждаемой 5 воды теплового насоса 4 абсорбционного типа и осуществл ют соответственно отбор теплоты от выхлопных газов дл  нагрева воды от 100 до 150°С и от 7 до 20°С. Р-ве- денна  от этих аппаратов теплота трансформируетс  в тепловом насосе 4 до температуры охлаждающей воды 70 С (последовательное соединение абсорбера и конденсатора), котора  нагнетателем подаетс  во вторую ступень 14 отбора теплоты, догреваетс  до 95°С и направл етс  в коллекторную систему 9 вод ного отоплени  секциони10

15

0

25

30

35

бассейнах нагреваетс  до расчетной температуры воды в теплоаккумул тор 90-95 С. Регулирование теплопроводности может осуществл тьс , наприме путем заполнени  водой воздушных ка налов в перегородке.Разр дка твердотельного или термохимического теп лоаккумул тора 32 осуществл етс  пу тем отбора запасенной теплоаккумул рующим материалом 33 тепловой энерг в процессах нагрева, плавлени , десорбции и эндотермических химически реакций (в зависимости от типа теп- лоаккумул тора). Подзар дка тепловы аккумул торов осуществл етс  при сн жении тепловой нагрузки на систему отоплени  теплиц или при максимальном числе работающих газотурбинных установок компрессорной станции. Во д ной теплоаккумул тор 18 подзар жа етс  гор чей водой при 95 °С из сист мы обогрева теплиц, а твердотельный или термохимический теплааккумул то 32 подзар жаетс  гор чим воздухом при 200-250°С из воздушного канала 31 при сокращении расхода воздуха через воздухозаборные устройства 23 и отключении системы воздушного ото лени  10 теплиц.

В переходный период года при сни жении тепловой нагрузки на отоплени теплиц и подогрев воздуха дл  газотурбинной установки в систему 6 охлаждающей воды (при параллельном со единении абсорбера и конденсатора) подсоедин етс  суха  градирн  35, расположенна  под окультуренным уча стком открытого грунта и представл ю

рованных теплиц 8, подогреватель воз- Q ща  собой, систему труб (преимугцестдухозаборного устройства компрессора 2, а также дл  подзар дки вод ного аккумул тора. При пиковых нагрузках на систему отоплени  или при вынужденных остановках газотурбинных установок обогрев теплиц осуществл етс  за счет разр дки вод ного тепло- аккумул тора 18 в коллекторную систему 9 вод ного отоплени  и твердотельного или термохимического тепло- аккумул тора 32 в систему воздушного отоплени  10 теплиц. Емкость вод ного аккумул тора в наиболее холодный период года увеличиваетс  за счет включени  в него воды бассейнов 19 и 20, которые перекрываютс  на этот период теплоизол ционными перекрыти ми 21 и через перегородку 17с регулируемой теплопроводностью вода в этих

45

50

55

венно из полимерных материалов), заложенных в почву на глубину 0,4-0,6 При подаче в трубы тепловой воды с температурой 35-50°С корнеобитаемый слой почвы прогреваетс , что дает возможность значительно продлить вегетационный период дл  с.х. культур

В теплый период года отвод выхлоп ных газов осуществл етс  аналогично В воздушном канале 31 воздух нагреваетс  до 200-250°С (при снижении ег расхода через устройства 23).. Гор чи воздух подаетс  нагнетателем 24 в твердотельный или термохимический теплоаккумул тор 32 дл  его зар дки и в сушилку 34 сельскохоз йственного назначени  (термообработка кормов льна, сушка сем н, зерна и др.). Пое снижени  температуры воздух выбрасы1630685

0

5

0

0

5

бассейнах нагреваетс  до расчетной температуры воды в теплоаккумул торе 90-95 С. Регулирование теплопроводности может осуществл тьс , например, путем заполнени  водой воздушных каналов в перегородке.Разр дка твердотельного или термохимического теп- лоаккумул тора 32 осуществл етс  путем отбора запасенной теплоаккумули- рующим материалом 33 тепловой энергии в процессах нагрева, плавлени , десорбции и эндотермических химических реакций (в зависимости от типа теп- лоаккумул тора). Подзар дка тепловых аккумул торов осуществл етс  при снижении тепловой нагрузки на систему отоплени  теплиц или при максимальном числе работающих газотурбинных установок компрессорной станции. Вод ной теплоаккумул тор 18 подзар жаетс  гор чей водой при 95 °С из системы обогрева теплиц, а твердотельный или термохимический теплааккумул тор 32 подзар жаетс  гор чим воздухом при 200-250°С из воздушного канала 31 при сокращении расхода воздуха через воздухозаборные устройства 23 и отключении системы воздушного отоплени  10 теплиц.

В переходный период года при снижении тепловой нагрузки на отопление теплиц и подогрев воздуха дл  газотурбинной установки в систему 6 охлаждающей воды (при параллельном соединении абсорбера и конденсатора) подсоедин етс  суха  градирн  35, расположенна  под окультуренным участком открытого грунта и представл юща  собой, систему труб (преимугцест

венно из полимерных материалов), заложенных в почву на глубину 0,4-0,6 м. При подаче в трубы тепловой воды с температурой 35-50°С корнеобитаемый слой почвы прогреваетс , что дает возможность значительно продлить вегетационный период дл  с.х. культур.

В теплый период года отвод выхлопных газов осуществл етс  аналогично. В воздушном канале 31 воздух нагреваетс  до 200-250°С (при снижении его расхода через устройства 23).. Гор чий воздух подаетс  нагнетателем 24 в твердотельный или термохимический теплоаккумул тор 32 дл  его зар дки и в сушилку 34 сельскохоз йственного назначени  (термообработка кормов, льна, сушка сем н, зерна и др.). Поел снижени  температуры воздух выбрасы.

ми в виде испарительных участков модулей тепловых труб, а конденсационные участки последних введены в канал охладител -подогревател  воздухо- заборного устройства, который посредством соответствующего переключател  св зан с системой воздушного отоплени  теплиц, сушильной установкой сельскохоз йственного назначени  и линией зар дки твердотельного или термохимического теплоаккумул тора, лини  разр дки которого включена в систему воздушного отоплени  теплиц.

4. Агрокомплекс-утилизатор по п.1, отличающийс  тем, что вод ной термоаккумул тор разделен горизонтальной перегородкой с регулируемой теплопроводностью и верхн   его часть выполнена в виде бассейнов, снабженных трансформируемыми перекрыти ми из теплоизол ционного материала .

vsw лг/ мг/// г JP jr////лг/// /// /// s/rwdy   л //Уsr/s/Sw/ лулг#////Ж4г/4г/

7128

Фм.гп

Фиа.4

в-в

б-б

Фм.б

Фиг.5