Современное развитие энергетики характеризуется значительно возросшей стоимостью энергоносителей и всех видов природных ресурсов, а также постоянно увеличивающимися трудностями охраны окружающей среды от воздействия теплогенерирующих установок (ТГУ) и промышленных предприятий. Совершенствование энерготехнологии, энергосбережение, экономия топлива и других природных ресурсов, охрана окружающей среды – являются приоритетными направлениями развития фундаментальных исследований в области энергетики. Анализ работы газифицированных теплогенерирующих установок показывает, что одним из путей существенного повышения коэффициента использования топлива является глубокое охлаждение (ниже точки росы) продуктов сгорания в конденсационных теплоутилизаторах (КТ). В этом случае повышение коэффициента использования топлива установки на 1 % осуществляется за счет снижения температуры уходящих газов на 2-4 ℃. Охлаждение дымовых газов в конденсационных теплоутилизаторах ниже точки росы снижает их влагосодержание, но не исключает возможности конденсации остаточных водяных паров в наружных газоходах и в дымовой трубе. Отсутствие фундаментальных исследований в этой области не позволяет принять правильное решение в практике проектирования КТ и вызывает неуверенность эксплуатационного персонала в возможности широкого использования КТ для повышения экономичности ТГУ. Основная задача состоит в определении параметров, при которых обеспечивается надежная эксплуатация наружных газоходов и дымовых труб, отводящих в атмосферу охлажденные и частично осушенные в КТ продукты сгорания. К числу нерешенных задач, обуславливающих медленное внедрение конденсационных теплоутилизаторов, следует отнести следующие наиболее важные:
Общие сведенияКонденсационные теплоутилизаторы поверхностного и контактного типов позволяют охлаждать продукты сгорания ниже точки росы и дополнительно использовать скрытую теплоту конденсации содержащихся в продуктах сгорания водяных паров. Механизм тепло- и массообмена в контактном теплообменнике при соприкосновении горячих дымовых газов (ненасыщенной парогазовой смеси) с холодной водой весьма сложен. Здесь одновременно происходят процессы конвективного теплообмена, диффузии, теплообмена при изменении агрегатного состояния и теплопроводности. Коэффициент теплоотдачи от газов к воде в контактном теплообменнике и от газов к поверхности нагрева в конденсационном поверхностном теплообменнике существенно выше (при прочих равных условиях), чем при «сухом», то есть чисто конвективном теплообмене. Принцип действия контактных теплообменников заключается в подогреве воды горячими продуктами сгорания при непосредственном их соприкосновении. Тепло- и массообмен между дымовыми газами и водой при их непосредственном соприкосновении происходит благодаря разности температур и парциальных давлений водяных паров. В отличие от поверхностных теплообменников, подогрев воды в контактных аппаратах возможен лишь до температуры мокрого термометра tM, примерно равной температуре кипения воды при парциальном давлении паров в дымовых газах. При температуре мокрого термометра между газами и водой достигается динамическое равновесие. При этом все тепло от продуктов сгорания затрачивается на испарение воды и в виде парогазовой смеси возвращается в поток продуктов сгорания. Такой процесс называют адиабатическим испарением (без подвода и отвода тепла извне), а температура tM — температурой воды при адиабатическом испарении. Таким образом, после установления и достижения водой температуры мокрого термометра охлаждение дымовых газов происходит только за счет испарения воды при постоянной tM. Охлаждение в контактном теплоутилизаторе дымовых газов протекает при переменном влагосодержании последних, так как происходит влагообмен между водой и газами. Известно, что температура, при которой начинается насыщение и выпадение (конденсация) в виде росы водяных паров, содержащихся в газах, называется точкой росы tp. Характер изменения влагосодержания уходящих продуктов сгорания зависит от соотношения температуры уходящих из теплоутилизатора газов tyx и tp. Если температура уходящих из теплоутилизатора газов t”x будет равна температуре их точки росы (t’yx=tp), то влагосодержания продуктов сгорания до и после теплоутилизатора будут примерно одинаковы (Х’ух = Х”ух). Если при использовании контактного теплоутилизатора tyx превышает tp, то в этом случае происходит повышение влагосодержания уходящих продуктов сгорания (Х’ух < Х”ух), так как после контактного теплоутилизатора газы независимо от температуры близки к полному насыщению водяными парами. В этом режиме теплоутилизатор фактически работает как контактный испаритель. В поверхностном тепло утилизаторе в отличие от контактного увеличение температуры уходящих продуктов сгорания выше tp не приводит к повышению их влагосодержания. Особенностью процессов глубокого охлаждения продуктов сгорания является изменение их количества вследствие конденсации части водяных паров. Таким образом на количество выделяющегося конденсата сильно влияет влагосодержание продуктов сгорания перед теплоутилизатором и температура уходящих газов на выходе из теплоутилизатора. Одним из путей увеличения количества выделяющегося из продуктов сгорания конденсата является искусственное увлажнение дутьевого воздуха за счет нагрева его в контактном воздухоподогревателе, например, сбросной теплой водой. В этом случае дутьевой воздух достигает практически полного насыщения Увлажнение дутьевого воздуха позволяет получить дополнительный эффект в виде уменьшения содержания оксидов азота. Установлено, что с увеличением содержания водяного пара в дутьевом воздухе с 0,01 до 0,03 кг/кг с. Конденсационные теплоутилизаторы поверхностного типаДля глубокого охлаждения дымовых газов ниже точки росы до последних лет использовались в основном только контактные теплообменники. Применение контактных теплообменников обеспечивает развитую поверхность и высокую интенсивность теплообмена, превышающую на порядок коэффициенты теплоотдачи при конвективном теплопереносе. Однако при этом нагреваемая контактным способом вода поглощает из продуктов сгорания углекислоту и кислород и может приобретать коррозийно-агрессивные свойства. Для предупреждения коррозии необходимо производить термическую деаэрацию воды в атмосферных термических или вакуумных деаэраторах. В первом случае нужно нагревать воду до 100 ℃ паром, что требует установки в котельной паровых котлов. Системы с вакуумной деаэрацией сложны и не получили широкого распространения. Необходимость деаэрации нагретой контактным способом воды может в ряде случаев затруднить ее использование. Радикальным способом устранения этих затруднений является использование для глубокого охлаждения уходящих газов конденсационных теплообменников поверхностного типа. Поверхность теплообмена конденсационных теплообменников значительно более развита по сравнению с обычными экономайзерами и составляет, как и в контактных теплообменниках, сотни квадратных метров на 1 м3 объема аппарата. Коэффициенты теплоотдачи от дымовых газов к поверхностям нагрева при глубоком охлаждении, сопровождающимся конденсацией водяных паров из газов, существенно выше коэффициентов конвективной теплоотдачи и соизмеримы с коэффициентами теплообмена для контактных аппаратов. Поверхностные конденсационные теплообменники вполне конкурентоспособны с контактными теплоутилизаторами и тем более с контактно-поверхностными аппаратами. Ранее металлические экономайзеры за котлами проектировались из условия охлаждения дымовых газов в них до температуры 140-150 °С. Это было обусловлено в основном двумя обстоятельствами: В настоящее время положение существенно изменилось и стало экономически целесообразным глубокое охлаждение дымовых газов в результате резкого повышения цен на топливо и тепловую энергию и появления более совершенных конструкций металлических теплообменников, в частности биметаллических. Конденсационные котлы и экономайзеры изготовляют из различных материалов. Общим условием для всех конденсационных теплообменников поверхностного типа является высокая коррозионная стойкость, поскольку выделяющийся из продуктов сгорания конденсат имеет кислую реакцию. Для изготовления конденсационных теплообменников применяют нержавеющую сталь, чугун, медь, биметаллические трубы (сталь-алюминий), полимерные материалы и даже керамику. Применение коррозионно-стойких материалов позволило создать конденсационные теплообменники также для утилизации теплоты уходящих газов жидкого топлива. Теплообменные поверхности конденсационных теплообменников имеют высокий коэффициент оребрения и являются компактными. При нормальной эксплуатации котла коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания природного газа составляет 1,2-1,3, точка росы таких газов равна 53-55 ℃. Отсюда следует, что для работы теплоутилизатора в режиме конденсации всей его конвективной части, требуется, чтобы температура нагрева воды в конвективном пакете не превышала 50 °С. Рис. Схема утилизации теплоты продуктов сгорания с использованием конденсационного поверхностного теплообменника 1-теплоутилизатор; 2-сетчатый фильтр; 3-распределительный клапан; 4-каплеуловитель; 5-гидропневматичекое обдувочное устройство. |
Поверхностью нагрева в контактных аппаратах является поверхность пленки, капель и струек воды, через которую и происходит теплообмен между газами и водой. Одновременно происходит и массообмен между теплоносителями.
в. содержание окислов азота снижается в 2-3 раза.
Конденсационный теплоутилизатор
Авторы патента:
Сверчков Павел Макарович (RU)
Бороздин Виктор Сергеевич (RU)
Бьёрн Лунинг (SE)
Смирнов Петр Кириллович (RU)
Ионкин Игорь Львович (RU)
F22B1/18 – теплоносителем является горячий газ, например выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания (общие вопросы утилизации отходящего тепла двигателей внутреннего сгорания F02)
F22B1/02 – посредством использования тепла горячих теплоносителей
F22B1/00 – Способы генерирования пара, отличающиеся методом нагрева (нагревание с использованием солнечной энергии F24J 2/00; охлаждение рубашки или другие экранирующие устройства, в которых генерируется пар и которые служат для охлаждения других машин или аппаратов, см.
в подклассах для таких машин или аппаратов)
Владельцы патента RU 2659644:
Ионкин Игорь Львович (RU)
Предлагаемое техническое решение относится к области энергосбережения и может быть использовано в теплоэнергетике, металлургии, химической и других отраслях промышленности, где используются паровые и водогрейные котлы, сжигающие органическое топливо, установки, в результате работы которых образуются дымовые газы, содержащие значительный объем водяных паров. Одной из высокоэффективных энергосберегающих технологий является утилизация низкопотенциальной теплоты уходящих дымовых газов путем конденсации части содержащихся в них водяных паров. Техническая задача, решаемая предлагаемым техническим предложением, состоит в утилизации низкопотенциальной теплоты уходящих дымовых газов и в исключении конденсации водяных паров в газоходах и дымовой трубе путем применения многофорсуночного инжектора, совмещающего функции предварительного охладителя и дымососа, и подогреве дымовых газов на выходе из конденсационного теплоутилизатора.
1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Предлагаемое техническое решение относится к области энергосбережения и может быть использовано в теплоэнергетике, металлургии, химической и других отраслях промышленности, где используются паровые и водогрейные котлы, сжигающие органическое топливо, установки, в результате работы которых образуются дымовые газы, содержащие значительный объем водяных паров.
Одной из высокоэффективных энергосберегающих технологий является утилизация низкопотенциальной теплоты уходящих дымовых газов путем конденсации части содержащихся в них водяных паров.
Известно устройство «Теплоутилизатор» (патент РФ №2323384, опубл. 27.04.2008), содержащее контактный теплообменник, каплеуловитель, газо-газовый теплообменник, газоходы, трубопроводы и насос, имеется обводной канал по ходу оборотной воды контактного теплообменника, водо-водяной теплообменник и водо-воздушный теплообменник с обводным каналом по ходу воздуха. Данное устройство обладает следующими недостатками: наличие газо-газового теплообменника, в котором происходит подогрев осушенных продуктов сгорания, обусловливает дополнительные потери с уходящими газами. Дутьевой воздух в известном устройстве не увлажняют, что не обеспечивает снижения выбросов оксидов азота. Кроме того, срок работы дымовой трубы, подверженной перепадам температуры уходящих газов, может оказаться недолговечным. Все эти обстоятельства снижают эффективность и экономичность теплоутилизатора.
Известно устройство «Конденсационный теплоутилизатор (варианты)» (патент РФ №150285, опубл. 10.02.2015), содержащее первый контактный теплообменник, каплеуловитель, раздаточное устройство, рассекатель, предварительный теплообменник-охладитель, насосы, водо-водяной теплообменник, газоходы, дымовую трубу, второй контактный теплообменник, бак-нейтрализатор, первый контактный теплообменник снабжен предварительным контактным теплообменником-охладителем, антиобледенительное устройство. Данное устройство обладает следующими недостатками: дымовая труба и газоходы должны быть выполнены из влагозащищенных материалов и на выходе дымовой трубы установлено антиобледенительное устройство, при этом необходимо использование дымососа большой мощности для преодоления аэродинамического сопротивления.
Техническая задача, решаемая предлагаемым техническим предложением, состоит в утилизации низкопотенциальной теплоты уходящих дымовых газов и в исключении конденсации водяных паров в газоходах и дымовой трубе путем применения многофорсуночного инжектора, совмещающего функции предварительного охладителя и дымососа, и подогреве дымовых газов на выходе из конденсационного теплоутилизатора.
Технический эффект, возникающий при решении этой технической задачи, заключающийся в отсутствии необходимости защиты дымовой трубы и газохода от выпадения конденсата, достигается тем, что в известном конденсационном теплоутилизаторе, включающем в себя последовательно соединенные первый контактный теплообменник, содержащий каплеуловитель, раздаточное устройство, рассекатель, второй контактный теплообменник, содержащий каплеуловитель, раздаточное устройство, рассекатель, первый рекуперативный теплообменник, насосы, водо-водяной теплообменник, газоходы, дымовую трубу, бак-нейтрализатор, согласно изобретению первый контактный теплообменник снабжен дополнительно вторым и третьим последовательно соединенными между собой рекуперативными теплообменниками, подключенными соответственно к первому входу первого контактного теплообменника и к первому его выходу, а также он снабжен многофорсуночным инжектором, подключенным между выходом второго рекуперативного теплообменника и первым входом первого контактного теплообменника.
Кроме того, первый контактный теплообменник может быть выполнен двухступенчатым и снабжен дополнительным раздающим устройством и дополнительным рассекателем.
На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 представлена структурная схема предлагаемого устройства в случае выполнения первого контактного теплообменника двухступенчатым.
Устройство содержит (фиг. 1) последовательно соединенные первый контактный теплообменник (конденсер) 1, содержащий каплеуловитель 2, раздаточное устройство 3, рассекатель 4, многофорсуночный инжектор 5, насосы 6, 7, 8, 9, водо-водяной теплообменник 10, газоходы 11, 12, 13, 14, 15, 16, дымовую трубу 17, второй контактный теплообменник (увлажнитель) 18, бак-нейтрализатор 19. Второй контактный теплообменник 18 снабжен первым рекуперативным теплообменником 20, расположенным на первом его выходе, и подключен вторым выходом к первому контактному теплообменнику 1, а первый вход его подсоединен к первому выходу водо-водяного теплообменника 10.
Имеются трубопроводы 21, 22 соответственно на втором входе и втором выходе водо-водяного теплообменника 10. Второй контактный теплообменник 18 содержит каплеуловитель 23, раздаточное устройство 24, рассекатель 25. Первый выход водо-водяного теплообменника 10 трубопроводом 26 соединен с раздаточным устройством 3 первого контактного теплообменника, трубопроводом 27 – с раздаточным устройством 24 второго контактного теплообменника 18. Второй выход второго контактного теплообменника 18 соединен трубопроводом 28 со вторым входом первого контактного теплообменника 1. На газоходе 15 после рекуперативного теплообменника 20 установлены шиберы 29, 30. Бак-нейтрализатор 19 снабжен трубопроводами 31, 32. Второй рекуперативный теплообменник 33 первым входом и первым выходом подключен к газоходам 11 и 38 соответственно. Третий рекуперативный теплообменник 34 первым входом подключен к первому контактному теплообменнику 1, а первым выходом к газоходу 12. Второй выход рекуперативного теплообменника 33 подключен к второму входу рекуперативного теплообменника 34 трубопроводом 36.
Второй выход рекуперативного теплообменника 34 подключен к второму входу рекуперативного теплообменника 33 трубопроводом 37.
Конденсационный теплоутилизатор работает следующим образом. Уходящие продукты сгорания после котла по газоходу 11 (см. фиг. 1) подаются в рекуперативный теплообменник 33, где происходит снижение их температуры, и многофорсуночным инжектором 5 подаются в первый контактный теплообменник (конденсер) 1 по газоходу 38. В многофорсуночном инжекторе 5 происходит снижение их температуры до допустимого (по условиям работы контактного теплообменника 1) значения. Охлаждение происходит за счет контакта продуктов сгорания и получаемого в конденсере 1 конденсата, подаваемого циркуляционным насосом 7. В случае если многофорсуночный инжектор 5 не обеспечивает требуемый расход продуктов сгорания, может быть использован дополнительный дымосос 6. Охлажденные продукты сгорания поступают в первый контактный теплообменник (конденсер), 1 где они проходят через пластиковый рассекатель 4, который омывается оборотной водой, подаваемой сверху через раздающее устройство 3.
Рассекатель 4 служит для разбиения ее на мелкие капли, увеличивая поверхность контакта воды и продуктов сгорания. Продукты сгорания охлаждаются ниже точки росы, отдавая теплоту, получаемую при охлаждении продуктов сгорания и конденсации части содержащихся в них водяных паров. В оборотной воде происходит растворение части углекислого газа и оксидов азота, содержащихся в продуктах сгорания. Далее охлажденные и частично осушенные продукты сгорания проходят через каплеуловитель 2, где происходит отделение капель уносимой потоком газов воды. Продукты сгорания подаются в рекуперативный теплообменник 34, соединенный с рекуперативным теплообменником 33 трубопроводами 36, 37, где подогреваются за счет циркуляции незамерзающего теплоносителя, обеспечиваемой насосом 35, и далее по газоходу 12 подаются в дымовую трубу 17 и выбрасываются в атмосферу. Подогрев продуктов сгорания позволяет избежать конденсации части оставшихся в них водяных паров в газоходе 12 и дымовой трубе 17. Нагретая в первом контактном теплообменнике (конденсере) 1 оборотная вода циркуляционным насосом 8 подается в водо-водяной теплообменник 10, где происходит подогрев холодной воды, поступающей по трубопроводу 21.
Подогретая вода по трубопроводу 22 поступает в систему теплоснабжения или другим потребителям (доведение до требуемой температуры производится известными способами – на схеме не показано). Охлажденная оборотная вода по трубопроводу 27 поступает во второй контактный теплообменник (увлажнитель) 18 через раздающее устройство 24, где происходит подогрев и увлажнение воздуха в рассекателе 25 (аналогичен рассекателю 4), поступающего по газоходу 13. Далее охлажденная (за счет подогрева воздуха и частичного испарения) оборотная вода по трубопроводу 28 подается в раздающее устройство 3 первого контактного теплообменника (конденсера) 1. Подогретый и увлажненный воздух проходит каплеуловитель 23, где освобождается от унесенных капель воды, и по газоходу 14 поступает в рекуперативный теплообменник 20, где происходит подогрев на несколько градусов для исключения возможности последующей конденсации. После теплообменника насосом (дутьевым вентилятором) 9 воздух подается в котел. Дополнительное увлажнение воздуха позволяет снизить образование оксидов азота, а также температуру оборотной воды, поступающей в первый контактный теплообменник (конденсер) 1 через раздающее устройство 3.
При работе в летний период температура обратной сетевой воды может быть низкой и дополнительного охлаждения оборотной воды во втором контактном теплообменнике (увлажнителе) 18 не требуется. В этом случае возможна работа теплоутилизатора без второго контактного теплообменника (увлажнителя) 18. Оборотная вода после теплообменника 10 по линии 26 (показана пунктиром) сразу подается в раздающее устройство 3 первого контактного теплообменника (конденсера) 1, а линия подачи в увлажнитель 24 перекрывается (задвижки на схеме не показаны), подача воздуха осуществляется напрямую из атмосферы по газоходу 15 за счет закрытия шибера 30 и открытия шибера 29. Образовавшийся при работе теплоутилизатора излишек конденсата сливается в бак-нейтрализатор 19, где происходит приведение ее кислотности к требуемому уровню за счет ввода химреактивов по трубопроводу 32. Нейтрализованная вода удаляется по трубопроводу 31 и далее может быть использована в качестве подпиточной воды или утилизироваться.
Кроме того, первый контактный теплообменник может быть выполнен двухступенчатым (фиг.
2). Вторую ступень образуют дополнительное раздаточное устройство 39 и дополнительный рассекатель 40. Второй выход второго контактного теплообменника 18 подключен к дополнительному раздаточному устройству 39 первого контактного теплообменника 1. Работа происходит таким образом. Вода из второго контактного теплообменника 18 подается в дополнительное раздающее устройство 39 второй ступени первого контактного теплообменника 1. Таким образом, через дополнительный рассекатель 40 проходит только часть оборотной воды, которая после прохождения увлажнителя 18 имеет пониженную температуру. Это позволяет дополнительно снизить температуру дымовых газов за теплоутилизатором. Остальная часть оборотной воды подается через раздающее устройство 3 первой ступени первого контактного теплообменника 1.
1. Конденсационный теплоутилизатор, включающий в себя последовательно соединенные первый контактный теплообменник, содержащий каплеуловитель, раздаточное устройство, рассекатель, второй контактный теплообменник, содержащий каплеуловитель, раздаточное устройство, рассекатель, первый рекуперативный теплообменник, насосы, водо-водяной теплообменник, газоходы, дымовую трубу, бак-нейтрализатор, отличающийся тем, что первый контактный теплообменник снабжен дополнительно вторым и третьим последовательно соединенными между собой рекуперативными теплообменниками, подключенными соответственно к первому входу первого контактного теплообменника и к первому его выходу, а также он снабжен многофорсуночным инжектором, подключенным между выходом второго рекуперативного теплообменника и первым входом первого контактного теплообменника.
2. Конденсационный теплоутилизатор по п. 1, отличающийся тем, что первый контактный теплообменник выполнен двухступенчатым и снабжен дополнительным раздающим устройством и дополнительным рассекателем.
Похожие патенты:
Устройство и способ для близкого соединения теплоутилизационных парогенераторов с газовыми турбинами // 2620309
Изобретение относится к системе и способу для близкого соединения теплоутилизационных парогенераторов с газовыми турбинами. Система утилизации тепла содержит камеру теплоутилизационного парогенератора (HRSG) в сообщении по текучей среде с высокоскоростным выхлопным потоком из турбины; впускную трубу для обеспечения высокоскоростного выхлопного потока из турбины в камеру HRSG; множество труб, размещенных в камере HRSG, включающее трубы переднего ряда, верхние по потоку относительно направления высокоскоростного выхлопного потока, и решетчатую конструктивную группу, включающую в себя по меньшей мере одну решетчатую панель, имеющую множество отверстий, размещенную в камере HRSG, выше по потоку от передних труб в камере HRSG, причем решетчатая конструктивная группа обеспечивает сопротивление для рассеивания и распределения выхлопного газа за счет обеспечения сопротивления для перенаправления части высокоскоростного выхлопного потока к секциям труб переднего ряда для улучшения распределения выхлопного газа в камере HRSG и причем решетчатая конструктивная группа позволяет оставшейся части высокоскоростного выхлопного потока проходить через отверстия по меньшей мере одной решетчатой конструктивной группы для образования множества более малых струй, которые частично рассеиваются до контактирования с передними трубами для уменьшения аэродинамической нагрузки на передние трубы.
Утилизатор теплоты и конденсата дымовых газов тэц // 2610355
Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано в котельных ТЭЦ, работающих на твердом топливе повышенной влажности. Утилизатор теплоты и конденсата дымовых газов ТЭЦ содержит теплообменник в виде резервуара, заполненного проточной водой, внутри которого расположены параллельные ряды горизонтально расположенных труб для перемещения по ним дымовых газов в одном направлении, соединенных с рубашками, расположенными с торцевых сторон резервуара, каждая из которых разделена на секции горизонтальными полками, при этом верхняя часть секции одной рубашки соединена трубами с нижней частью секции рубашки, расположенной с противоположной стороны резервуара.
Способ и система глубокой утилизации тепла продуктов сгорания котлов электростанций // 2607118
Изобретение относится к станционной энергетике, конкретнее к энергосбережению при эксплуатации котлов электростанций, содержащих паротурбинные установки (ПТУ).
В способе глубокой утилизации осуществляют подачу конденсата ПТУ в водогазовый теплообменник (ВГТ) на выходе из котла и нагрев конденсата за счет тепла продуктов сгорания (ПС), продукты сгорания в (ВГТ) охлаждают до температуры ниже точки росы на (5-10)°C, полученный конденсат (ПС) собирают, подвергают очистке по известной технологии и направляют в конденсатную линию и далее последовательно в подогреватель конденсата, деаэратор и котел.
Способ глубокой утилизации тепла дымовых газов // 2606296
Изобретение относится к теплоэнергетике. Способ глубокой утилизации тепла дымовых газов включает предварительное охлаждение дымовых газов в газо-газовом поверхностном пластинчатом теплообменнике, нагревая противотоком осушенные дымовые газы, для создания температурного запаса, предотвращающего конденсацию остаточных водяных паров в дымовой трубе.
Испаритель с множеством барабанов // 2605865
Изобретение относится к теплоэнергетике. Испаритель для генератора пара с восстановлением тепла имеет два горизонтальных барабана для пара умеренного размера, один из которых расположен несколько выше, чем другой.
Теплообменник высокого кпд с непосредственным контактом сред // 2602949
Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в контактных теплообменниках. Теплообменник с непосредственным контактом сред включает в себя рубашку испарителя и внутренний элемент.
Теплообменный реактор для производства водорода с помощью встроенного пучка парогенератора // 2598435
Изобретение предназначено для осуществления реакций парового риформинга и может быть использовано в химической промышленности. Теплообменный реактор содержит множество байонетных труб (4), подвешенных к верхнему своду (2), простирающихся до уровня нижнего дна (3) и заключенных в кожух (1), содержащий впускной (Е) и выпускной (S) патрубки для дымовых газов.
Способ и система эффективной парогазовой когенерации, основанные на газификации и метанировании биомассы // 2583785
Изобретение предлагает систему и способ парогазовой конверсии. Способ парогазовой когенерации на основе газификации и метанирования биомассы включает: 1) газификацию биомассы путем смешивания кислорода и водяного пара, полученных из воздухоразделительной установки, с биомассой, транспортировку образующейся в результате смеси через сопло в газификатор, газификацию биомассы при температуре 1500-1800°С и давлении 1-3 МПа с получением неочищенного газифицированного газа и транспортировку перегретого пара, имеющего давление 5-6 МПа, полученного в результате целесообразной утилизации тепла, к паровой турбине; 2) конверсию и очистку: в соответствии с требованиями реакции метанирования корректировку отношения водород/углерод неочищенного газифицированного газа, образованного на стадии 1), до 3:1 с использованием реакции конверсии и извлечение при низкой температуре неочищенного газифицированного газа с использованием метанола для десульфуризации и декарбонизации, в результате чего получают очищенный сингаз; 3) проведение метанирования: введение очищенного сингаза стадии 2) в секцию метанирования, состоящую из секции первичного метанирования и секции вторичного метанирования, причем секция первичного метанирования содержит первый реактор первичного метанирования и второй реактор первичного метанирования, соединенные последовательно; предоставление возможности части технологического газа из второго реактора первичного метанирования вернуться к входу первого реактора первичного метанирования для смешивания со свежим подаваемым газом и далее возможности войти в первый реактор первичного метанирования, так что концентрация реагентов на входе первого реактора первичного метанирования уменьшается и температура слоя катализатора регулируется технологическим газом; введение сингаза после первичного метанирования в секцию вторичного метанирования, содержащую первый реактор вторичного метанирования и второй реактор вторичного метанирования, соединенные последовательно, где небольшое количество непрореагировавшего СО и большое количество CO2 превращается в Ch5, и транспортировку перегретого пара промежуточного давления, образованного в секции метанирования, к паровой турбине; и 4) концентрирование метана: концентрирование метана синтетического природного газа, содержащего следовые количества азота и водяного пара, полученного на стадии 3), с помощью адсорбции при переменном давлении, так что молярная концентрация метана достигает 96% и теплотворная способность синтетического природного газа достигает 8256 ккал/Nм3.
Способ утилизации тепла и осушения дымовых газов и устройство для его осуществления // 2561812
Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к устройствам для использования тепла уходящих газов устройств, использующих в качестве топлива природный или сжиженный газ.
Теплоутилизатор для глубокой утилизации тепла дымовых газов поверхностного типа и способ его работы // 2555919
Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано в котельных ТЭЦ, работающих на твердом малосернистом топливе повышенной влажности, например торфе.
Устройство генерации ультра-сверхкритического рабочего агента // 2653869
Изобретение относится к оборудованию для нефтегазовой промышленности и может быть использовано для генерации ультра-сверхкритического рабочего агента, подаваемого в нефтекерогеносодержащие пласты для повышения их отдачи.
Парогенератор // 2616431
Изобретение относится к парогенераторам атомных электростанций.
Парогенератор содержит горизонтальный корпус, входной и выходной коллекторы первого контура, теплообменные трубы, устройство раздачи питательной воды.
Пароиспаритель ферингера для банных печей // 2603454
Изобретение относится к оборудованию для бань стационарного и мобильного типов, а также для обогрева бытовых и производственных помещений. Технический результат – повышение теплоотдачи продуктов сгорания топлива, упрощение конструкции с обеспечением возможности получения перегретого пара с регулируемой температурой и влажностью.
Парогенератор ферингера для банных печей // 2603448
Изобретение относится к конструкции печей и способу генерации перегретого пара и может быть использовано при оборудовании бань стационарного и мобильного типов, а также для обогрева бытовых и производственных помещений.
Парогенератор ферингера для банных печей // 2603447
Изобретение относится к конструкции печей и способу генерации перегретого пара и может быть использовано при оборудовании бань стационарного и мобильного типов, а также для обогрева бытовых и производственных помещений.
Горизонтальный парогенератор для реакторной установки с водо-водяным энергетическим реактором и реакторная установка с указанным парогенератором // 2583324
Изобретение относится к энергетике, в частности к горизонтальным парогенераторам для атомных электростанций с водо-водяным энергетическим реактором (ВВЭР) и к реакторной установке с ВВЭР и горизонтальным парогенератором.
Горизонтальный парогенератор атомной электростанции и способ его сборки // 2570992
Изобретение относится к парогенераторам, в частности к горизонтальным парогенераторам для атомных электростанций с водо-водяным энергетическим реактором (ВВЭР). Заявлен горизонтальный парогенератор атомной электростанции, содержащий цилиндрический корпус, два эллиптических днища, по меньшей мере один патрубок подвода питательной воды и отвода пара, входной коллектор и выходной коллектор, а также присоединенный к указанным коллекторам пучок теплообменных труб, причем количество Nтр теплообменных труб в пучке выбрано в заявленной зависимости от наружного диаметра dтp теплообменной трубы, причем величина зазора между соседними теплообменными трубами в вертикальном направлении не превышает величину вертикального шага между теплообменными трубами в пучке.
Коллектор теплоносителя парогенератора с u-образными трубами горизонтального теплообменного пучка и способ его изготовления // 2570964
Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в горизонтальных парогенераторах атомных электростанций (АЭС) с водо-водяным энергетическим реактором (ВВЭР).
Парогенераторная установка // 2568032
Изобретение относится к области энергетики, а именно к парогенераторной установке, которая может быть использована при создании двухконтурных атомных электростанций с принудительной циркуляцией.
Горизонтальный парогенератор // 2546934
Изобретение относится к энергетике, в частности к парогенераторам, которые могут быть использованы в ядерных энергетических установках.
Сущность изобретения заключается в том, что в парогенераторе на каждом днище корпуса выполнены коллекторные камеры подвода и отвода греющего теплоносителя, причем часть труб теплообменной поверхности подключена к коллекторным камерам подвода и отвода греющего теплоносителя, расположенным на одном днище, а другая часть – соответственно на втором днище, образуя секции, кроме того по высоте теплообменные трубы размещены слоями с чередованием по секциям так, что слои «горячих» или «холодных» ветвей одной секции размещены между слоями «холодных» или «горячих» ветвей другой секции.
Устройство генерации ультра-сверхкритического рабочего агента // 2653869
Изобретение относится к оборудованию для нефтегазовой промышленности и может быть использовано для генерации ультра-сверхкритического рабочего агента, подаваемого в нефтекерогеносодержащие пласты для повышения их отдачи.
ПОВЕРХНОСТНЫЕ КОНДЕНСАТОРЫ
В поверхностном конденсаторе пар контактирует с твердой поверхностью, которая охлаждается до температуры ниже температуры насыщения пара при его преобладающем парциальном давлении. Поверхность обычно имеет форму «гнезда» или «связки» металлических трубок, хладагент течет внутри трубок, а пар конденсируется снаружи или «со стороны кожуха».
Общий коэффициент теплопередачи U (основанный на площади поверхности конденсации) может быть выражен через локальные коэффициенты a через сумму термических сопротивлений:
где D 0 ,D i — наружный и внутренний диаметры трубы, λ w — теплопроводность материала трубы.
Теплообмену в однофазных потоках обычно препятствует наличие изолирующих пограничных слоев. Однако при конденсации значительное уменьшение объема по мере того, как пар превращается в конденсат, приводит к притоку пара к поверхности; теплопередаче препятствует только тонкая пленка конденсата на поверхности. В результате коэффициент теплопередачи конденсации обычно выше, чем на стороне жидкого теплоносителя, причем последний становится определяющим процессом. Поэтому термическое сопротивление F загрязнения на стороне хладагента является важным фактором. Скорость теплопередачи при конденсации обычно на два порядка выше, чем скорость передачи газа на стороне кожуха, поэтому конденсаторы обычно не требуют удлиненных трубок на поверхности. В некоторых применениях использовались трубки со спиральными канавками, чтобы облегчить дренаж пленки конденсата и увеличить внутреннюю теплопередачу за счет турбулизации потока охлаждающей жидкости. Если можно поддерживать несмачивание (например, поверхностно-активными веществами), происходит капельная конденсация , уменьшающая площадь пленки конденсата и приводящая к коэффициенту теплопередачи примерно в четыре раза по сравнению с пленочной конденсацией .
Коэффициенты теплопередачи пара и конденсата, α v и α f , были впервые объединены Нуссельтом в 1916 г. [см., например, McAdams (1954)] в выражении для эффективного коэффициента конденсации для одиночной горизонтальной трубы, предполагая, что конденсат образует ламинарную пленку на поверхности трубы. Однако формула Нуссельта менее успешна в прогнозировании среднего коэффициента теплопередачи трубного гнезда. Сдвиг пара и затопление конденсатом из труб, расположенных выше в гнезде, влияет на пленку конденсата. Что еще более важно, потери давления на трение при прохождении пара между близко расположенными трубками снижают парциальное давление и, следовательно, температуру насыщения, уменьшая разницу температур, вызывающую теплообмен. (См. также Конденсация и Конденсаторы.)
Основной целью конструкции поверхностного конденсатора является обеспечение равного доступа пара ко всей поверхности. Ранние попытки обеспечить общие коэффициенты теплопередачи для конструкции конденсаторов пара не учитывали детальную компоновку трубного гнезда, например, HEI (1978).
Современная практика заключается в моделировании предлагаемого гнезда на компьютере для расчета тепловых характеристик и обеспечения того, чтобы любые присутствующие неконденсирующиеся газы удалялись в точке с самым низким давлением, например, на Родосе и Марсленде (19).93). Гнезда с плохой конструкцией могут страдать от чрезмерных потерь давления на трение и содержать области, в которых трубы закрыты неконденсируемыми газами.
Конденсаторы электростанций являются одними из самых больших существующих теплообменников, обычно содержащих около 20 000 трубок с внешним диаметром 25 мм и длиной 20 м. Компьютерные модели обычно представляют гнездо в виде массива ячеек, как показано на рисунке 1, одновременно решая уравнения неразрывности, энергии и импульса для каждой ячейки. Для таких моделей требуются подробные корреляции для локальной теплопередачи и потерь давления на трение; разработки в этой сложной области рассматриваются Дэвидсоном (1987). Удивительно, но оптимального расположения трубок не существует, и Lang (1987) продемонстрировал широкое разнообразие используемых конфигураций гнезд.
Рисунок 1.
Там, где охлаждающая вода недоступна, конденсаторы разрабатываются для прямого охлаждения воздухом. Массивы вентиляторов большого диаметра продувают воздух через ряды оребренных трубок, содержащих конденсирующийся пар, например, Knirsh (1990).
Поверхностные конденсаторы для обрабатывающей промышленности обычно меньше, чем конденсаторы электростанций, и могут иметь зону для охлаждения поступающего пара. В отличие от конденсаторов электростанций, они также могут быть предназначены для переохлаждения конденсата. Опять же, используется широкий спектр устройств, включающих кожухотрубные конструкции с перегородками, пластинчатые пластины с прокладками и конструкции со спиральными пластинами, а также пластинчато-ребристые теплообменники. Полезные обсуждения разработок дает Белл (1983).
ССЫЛКИ
Белл, К. Дж. (1983) Тенденции проектирования и применения конденсаторов в обрабатывающей промышленности, Конденсаторы: теория и практика , Серия симпозиумов Института инженеров-химиков, № 75.
Дэвидсон, Б. Дж. (1987) Тепловой расчет конденсаторов больших турбин, Аэротермодинамика паровых турбин и конденсаторов низкого давления , гл. 8, MJ Moore and CH Sieverding, Eds., Hemisphere Publishing Corp.
HEI (1978) Стандарты для паровых поверхностных конденсаторов , Институт теплообмена, Нью-Йорк.
Книрш, Х. (1990) Проектирование и строительство крупных блоков прямого охлаждения для тепловых электростанций, PWR-26, ASME Joint Power Conference .
Ланг, Х.В. (1987) Разработка конденсаторов пара, Аэротермодинамика паровых турбин и конденсаторов низкого давления , гл. 8, M.J. Moore and C.H. Sieverding, Eds., Hemisphere Publishing Corp.
McAdams, WH (1954) Конденсация паров, Теплопередача , гл. 13, McGraw-Hill Book Co. Inc.
Родс, Н. и Марсланд, К. (1993) Улучшение производительности конденсатора с использованием CFD, Европейская конференция по инженерным приложениям вычислительной гидродинамики , Inst.
мех. Engrs 7-8 сентября 1993, Лондон.
Каталожные номера
- Белл, К. Дж. (1983) Тенденции проектирования и применения конденсаторов в обрабатывающей промышленности, Конденсаторы: теория и практика , Серия симпозиумов Института инженеров-химиков № 75.
- Дэвидсон, Б.Дж. (1987) Тепловой расчет конденсаторов для больших турбин, Аэротермодинамика паровых турбин и конденсаторов низкого давления , гл. 8, M.J.Moore and C.H.Sieverding, Eds., Hemisphere Publishing Corp.
- HEI (1978) Стандарты для паровых поверхностных конденсаторов , Институт теплообмена, Нью-Йорк.
- Книрш, Х. (1990) Проектирование и строительство крупных блоков прямого охлаждения для тепловых электростанций, PWR-26, ASME Объединенная энергетическая конференция .
- Ланг, Х.В. (1987) Разработка паровых конденсаторов, Аэротермодинамика паровых турбин и конденсаторов низкого давления , гл. 8, M.J.Moore and C.H.Sieverding, Eds.
, Hemisphere Publishing Corp. - McAdams, WH (1954) Condensing Vapors, Теплопередача , гл. 13, McGraw-Hill Book Co. Inc.
- Родс, Н. и Марсленд, К. (1993) Улучшение производительности конденсатора с использованием CFD, Европейская конференция по инженерным приложениям вычислительной гидродинамики , Инст. мех. Engrs 7-8 сентября 1993, Лондон.
, Hemisphere Publishing Corp.AlfaCond, предназначенный для конденсации паров в вакууме
- Документы
- Связанные услуги
- Смежные отрасли
- Как это работает
Альфа Лаваль Конденсаторы AlfaCond специально разработаны для конденсации паров в вакууме. Эти пластинчатые конденсаторы идеально подходят для использования в таких приложениях, как вакуумные конденсаторы в испарительных системах, конденсаторы этанола на заводах по производству биоэтанола, конденсаторы паров лотков на сахарных заводах и в качестве конденсаторов турбин на малых электростанциях.
Благодаря своей компактной конструкции AlfaCond легко устанавливается там, где пространство имеет решающее значение.
Высокоэффективный и очень компактный
Высокоэффективный и очень компактный AlfaCond — первый в мире пластинчатый конденсатор, специально разработанный для конденсации в вакууме. Благодаря своим компактным размерам и эффективной конструкции AlfaCond стал предпочтительной альтернативой громоздким кожухотрубным конденсаторам непрямого действия. Кроме того, AlfaCond легко очищается с помощью безразборной мойки (CIP) или механически.
AlfaCond является альтернативой прямым конденсаторам, когда целью является утилизация конденсата и когда есть ограничения по площади. AlfaCond может быть сконфигурирован с переохлаждением конденсата или без него. Неконденсирующиеся продукты удаляются из трубы для выпуска конденсата и направляются в вакуумную систему.
Благодаря продуманным функциям теплообменники AlfaCond просты в обслуживании и имеют длительный срок службы.
AlfaCond оснащен клеевой прокладкой , которая представляет собой двухкомпонентный эпоксидный клей, отверждаемый в печи, который удерживает прокладку на месте во время любых возможных условий очистки. Кроме того, ролик прижимной пластины, подшипниковые коробки на стяжных болтах и пятиточечная система выравнивания с усиленными подвесками позволяют быстро и легко открывать и закрывать теплообменник без использования тяжелых инструментов или риска повреждения пластин.
Душевное спокойствие
Глобальная сервисная сеть Альфа Лаваль всегда рядом.
- Дополнительное переохлаждение конденсата и неконденсирующихся газов
- Гибкая конфигурация
- Простота установки
- Высокая ремонтопригодность
- Доступ к глобальной сервисной сети Альфа Лаваль
Как это работает
.
Зона теплопередачи разборного пластинчато-рамного теплообменника состоит из ряда гофрированных пластин, установленных между рамой и прижимными пластинами, которые удерживают расчетное давление.
Уплотнение между пластинами AlfaCond чередуется между лазерной сваркой и прокладками. Он имеет уникальную конфигурацию иллюминатора, которая специально разработана для вакуумной конденсации. Пар конденсируется в сварном канале, а охлаждающая вода проходит через уплотненный канал.
Размер зазора канала асимметричен: больший зазор со стороны пара и меньший зазор со стороны охлаждающей воды. Результатом является очень низкий перепад давления на стороне пара и высокая скорость и турбулентность на стороне охлаждающей воды. Вместе они максимизируют эффективность теплопередачи и минимизируют загрязнение.
Часть широкого ассортимента разборных пластинчатых теплообменников
AlfaVap представляет собой специально изготовленный пластинчатый испаритель с поднимающейся пленкой.
Промышленная линия представляет собой чрезвычайно универсальную линейку теплообменников для использования во всех отраслях промышленности.